地质建模的经验法则

地质模型对矿产资源勘查和开采提供指导，是资源模型、品位控制模型的基础，其重要性非同一般。然而国内的很多矿山，仅仅有见矿连矿的资源模型，很多人对地质模型的认知还很粗浅，更别说建模了。作者Erik Ronald在北美、南美、澳洲众多项目的地质建模上积累了大量的丰富经验和心得。本文干货云集，对广大从业者，特别是初学者来说是绝对的精品文章。

这篇《经验法则系列》文章将集中讨论地质建模。我想和大家分享一些要点，我觉得这些是成功创建一个强大、有效的地质模型的基本考虑因素。

统计学家George Box曾有一段精彩的台词：“对于这种模型，没必要去问‘这个模型是真实的吗?’如果‘真实’代表的是‘完全真实’，那么答案将是‘不’!唯一有价值的问题是‘这个模型是否具有启发性和实用性?’(见参考文献：Box ，1979)。这甚至可以简化为“所有的模型都是错的，但有些是有用的”。当开展地质解译和地质建模时，这句精辟的总结应该印在所有地质模型报告的封面上作为提醒。地质建模并非追求全面的准确，而是要尊重地质事实数据来建立一个满足目的要求、人皆可用的模型。

这篇文章的本意不是提供一份详尽的、关于地质建模的严苛规则的列表。需要注意的是，不管你使用隐式建模、显式建模或其他建模技术，这些经验法则都是正确的。这份列表是根据我个人在美国西部、中美洲、加拿大和澳大利亚的不同项目的工作经验总结而来的。

让我们从地质模型的基本定义开始讨论。从本文的角度讲，它是一个基于计算机的三维线框模型(有时是二维)，对特定区域或矿床的地学数据解译得来的最终成果。本文只讨论地质模型，而不是资源块模型，后者包括对品位、吨位和其他属性的估值。地质模型的类型很多，但本文重点关注的是经济地质领域。

1地质模型用处何在?

令人惊讶的是，很多地质师不能全面地回答这个问题。地质模型是为特定的目的而创建的，在开展地质解译和模型创建之前，清楚的了解建模的目的是至关重要的。例如，用于早期勘探钻探计划的模型可能只需要蚀变、矿化和构造的基本轮廓。然而，用于选冶可行性和选厂建设的地质模型将需要更详尽的数据。这将包括岩石学、磨矿试验、地球化学、预期回收率、不利因素等等，与传统意义上的地质要素有所不同。

2理解矿床/区域地质

这听起来好像是一个无知的提法，但它在地质建模的基本法则中至关重要。矿床建模者或团队应该是经验丰富、能力突出的、对现场地质有充分了解的地质师。不幸的是，有时公司雇用的咨询者并不清楚工作区地质情况，或者仅仅在某个矿床类型或对某个项目的地质情况有所了解。这样的案例，最终很少能够获得良好的结果。

地质模型必须遵循矿体成因的地质年代顺序，必须从逻辑上具有地质意义。地质单元、构造、蚀变等地质对象的模型，必须尊重地质观察获得的切穿关系，以与地质事实相符的方式来建模。

3纳入所有可信的数据

矿业界有一个令人担忧的趋势，地质师仅仅依靠钻孔数据来进行地质建模。随着隐式建模技术的出现，一个新手可以迅速的基于任何钻孔数据库，生成看起来美观漂亮的3D形状，但从本质上却是垃圾。如果你回想起大家在大学期间接受的培训，制作一副剖面和建立一个三维地质模型基本上相同的，除了这次你可能要借助复杂和昂贵的软件，而不是你青睐的彩色铅笔和印度墨水。

地质模型在数据信息完整且多元时效果最佳。这意味着该模型尊重所有可用的数据源，包括地表填图、地形分析、地球物理、地球化学、钻孔数据(勘探孔、圈边孔、加密孔、爆破孔、甚至水文孔)，井巷工程、野外剖面、探槽以及其它任何置信度高的可用数据。历史资料有可能连续性差或者不完全准确，所以对数据的置信度的判断是非常重要的;但即使置信度较低的数据，有经验的地质师也有可能取其精华予以利用。

甄选可信的数据对模型的建立是至关重要的，需要对数据质量从地质意义和逻辑意义上严格把关。另外地质建模的源数据更需要严格控制，优选地质事实型数据，其次是描述性数据，再次是分析结果型数据，最后才是解译性数据。对解译性的数据的使用须慎之又慎，因为其本质是一种推断，而且因人而异。

4了解你的基本数据

无论你有多么豪华高大上的多源数据或者少量的地表采样数据，请确保你对这些数据有一个基本了解。这涉及到对所有的分类数据和数值数据进行探索性数据分析(Exploratory Data Analysis),以理解和测试适当的分组、相互关系和数据域。了解数据本身以及企业基于该地质模型将作出的决策，建模者将能够对数据的分组和拆分作出最合理的决定。这些数据可以是岩石类型、物理特性、化学分析、矿物分组，或大量的其它数据。

5区域地质__，再缩小到矿床尺度

地质建模应该总是从区域上入手，然后修改和解译，进一步优化缩小到较小范围的工作区或者矿床尺度。然而通常情况下，地质师(尤其是矿山地质师)在没有了解区域大地构造和宏观地质背景的情况下，由于地质对象的局部复杂性而对矿体内部的特征或构造作出错误的解译。例如，我曾经对一个高度蚀变和变形的矽卡岩矿体进行建模，矿体内含有大量的、由区域构造引起的软沉积物变形、蚀变而形成的滑石和绿泥石。采坑填图获得的信息非常复杂，构造很不连续，在相邻台阶之间都差异明显。这项工作一开始就让人头疼不堪，无法确定这里究竟发生了什么地质作用。可是，一旦你走出采坑，掌握了区域构造背景，就可以很容易地理解构造控矿特征。因为区域构造延伸进入了矿床内较软的岩层，矿体表现得像揉褶的牙膏一样，几乎不可能在小范围内厘定清楚。幸运的是，微观尺度构造和矿床的经济属性无关，对地质建模并无影响。

6从构造“骨架”开始

继续讨论构造这个话题，建议开展任何地质模型之前要了解构造格局，先建立主要断裂和褶皱两翼的骨架，然后再对岩性、地层、蚀变和其它地质要素进行建模。高质量的构造数据缺乏的残酷现实，可能使这一步说起来容易做起来难;但首先搭建构造骨架将有助于建立一个根本上更符合地质逻辑的地质模型。此外，一旦理解了构造特征，蚀变和矿化的关系通常变得非常清晰。

7满足需求并尽可能保持简单

爱因斯坦有句名言：“如果你不能简单地解释它，说明你了解得还不够”。进行地质建模应采取类似的理念。对地质复杂性最简单的解释，通常比过于综合和复杂的解释更正确。另外，我想再次提及第1点，模型必须符合建模的根本目的。例如，矿体内有可能存在的次级褶皱，地质上非常有意思，但和台阶尺度的露天采矿无关。在这样的情况下，保持简单，除非它影响矿山计划或业务，否则不应该纳入模型。

8不要忘记废石

在勘探和开采过程中，地质师往往过度关注矿体，未能投入足够的时间来描述甚至理解主要废石单元的特征。一个聪明的采矿工程师曾经告诉我“我们采出的废石比矿石要多，也许你应该像理解矿石一样理解这些‘狗屎’”。这个问题反映了客观现状，即钻探和评估工作通常集中在矿体，这可能导致废石信息缺失或者产生过于群簇化的数据。在这些情况下，有时“干孔”是非常有价值的，特别是对地层和岩性的研究。

9对你建立的三维形状进行校验 

我要分享的最后一条经验法则是确保所有的地质线框在任何剖面方向具有地质意义。对于狭长的矿体，建模者往往使用剖面解译，但并不返回去在长剖面方向和平面方向上进行检查。地质模型的要点是对某一工作区或者矿床进行富有代表性的三维演示，因此一个很好的测试是选择随机方向的剖面，看看是否仍然具有地质意义。值得庆幸的是，一些软件如Leapfrog和GoCAD已经在长期研发改善之后能够保证线框是真正的3D模型，而不仅仅是2D多边形在第三维度上的扩展。