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关于我

笔名探矿者—一个立志执着于探索自然和学术的“打工者”。1962年5月生,福建人,1982年毕业于成都地质学院找矿系,地质调查专业 工学学士 高级工程师。长期从事地质调查、矿产勘查以及矿床学和矿床地球化学研究。在该职业生涯中,积累了三十多年来的地质勘查和找矿经验,脚踏实地一步一个脚印一路走来,具有丰富的工作经验,认识了矿产资源在地壳中的成矿机理,掌握了构造控矿因素与成矿地质规律对找矿预测的意义。本人的专长是既懂理论研究、也精通矿产勘查,善于将两者紧密结合,因而有关成果受到各地政府的关注及业内专家的高度肯定。

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什么是SD法?  

2012-10-08 11:42:50|  分类: 矿产投资论坛 |  标签: |举报 |字号 订阅

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什么是SD法? - 探矿者           - Prospector blog
 
编/探矿者什么是SD法? - 探矿者           - Prospector blog
内容提要 SD法是一种全新的矿产储计算法和储审定法其理论是在分维几何学基础上发展并建立的SD动态分维几何学.两个基本概念是SD分数维和结构地质变。由此衍生出一系列SD原理、方法和多个SD公式。SD法不仅可以根据不同查阶段、不同施工程度,多功能地计算任意划分细块的储和变动工业指标后的储,而且可以用SD精度法确定所计算的储的可程度和工程控制程度。方法已在若干实际矿区进行了成功的应用。SD法已被国家正式确认,并予以全国推广。

    mumSD 分 地质变量 量储计算审定 精度

1 什么是SD法?

     (1) SD法是SD储量计算法及储量审定法的简称:是动态分维几何学储量计算法和储量审定法的统称。是结构曲线积分储量计算及动态分维储量审定法的代称。

     (2) SD代表三种含义:① 结构曲线(Structurec urve)是用印line函数拟合的点列函数曲线。对其求解和积分,即结构曲线积分。动态分维是本法的理论基础。取Spline字头“S"和动态分维的汉音字头“D",即“SD",② 本法的运算过程,贯穿了动态的“搜索”和“递进”原理。形成了以搜索递进为主的计算方法。取“搜索~递进”的汉语拼音字头,亦即"SD",③ 法重要的和独特的功能,是具有从定量角度审定储量的功能。取“审定”一词汉语拼音第一个字母,即“SD",

由此 , "S D”具有理论、原理、方法和功能几个方面的含义。以‘'SD',命名的储量计算方法,比用全称更具有丰富的内涵,而且称谓也简便。

     (3 )SD法是一套矿产储量方法体系:SD法体系是由SD理论、原理、SD系列方法及其SD软件应用系统构成。SD理论是以分维几何学为理论基础建立起来的动态分维几何学。SD理论即SD动态分维几何学因此,SD法就是动态分维几何学储量计算和储量审定法SD原理包括SD降维形变原理,SD权尺稳健原理,SD搜索求解原理,SD递进逼近原理。SD系列方法包括SD储量计算和SD审定计算两部分。储量计算方法有普通SD法、SD搜索法、SD递进法,SD任意块段法等;SD审定计算有SD稳健法、SD精度法二SD软件应用系统包括中小型机和微机两个计算系统;按不同需求微机系统分几个版本

2 什么是动态分维几何学?

2.1 动态分维几何学是分维n何学的发展

    分维几何学的几何特征是维数是静态的、不变的,图像是不可微的。动态分维几何学的几何特征则是维数是动态的、可变的,图像具有可微性。二者共同特征是维数是分数维。分维几何学,又叫分形几何学(Fractalge ometry)。是70年代中期由曼德布罗特创立的一支数学分支学科。分维几何学是研究奇异几何图像的科学。这些图像图形严格说来,是不能用确定性数学棋型表述的,也不能用概率统计进行分析。就是说,世界的物像图形是由点面体构成,这些点线面体不是光滑的,而是粗糙的。千差万别的物像(图形),它们的光滑程度、粗糙程度是不同的。可以说,绝对光滑的物体几乎没有。这种粗糙程度由维去度量,就是分维,它的维数是分数维,用分数维来表示它的复杂程度。例如一条类似海岸的曲线,它的分数维是1.262,这既是此曲线的维数,又是此曲线固有的复杂度。这是一个不变量。就是说,许多事物,都可以求出它的分数维来,表现它固有的复杂度。

    目前分维几何学传播和发展很快,已经用到许多学科中去,特别是在地质科学中得到广泛的应用(文等,1983;霍世诚等,1984;刘家华等,1985;彭一民等,1987;秦爽等,19871黄茂新,1988;赵玉深.1989;李明连.1992,李京昌等,1996;刘承柞,1996)。但是,由于事物千变万化的复杂性,可以说,很难准确地计算出它固有的复杂程度。它的分数维,许多时候是近似值。分维几何学所表述的分数维(或复杂度)是静态的、绝对的。它无益于矿床勘查程度和储量计算的应用。

    矿床、矿体具有分维特性,自然可用分维几何学研究。但是,矿床、矿体是埋藏在地下的分维几何体,在完全揭露之前,由于矿床自身的极度复杂性和取样的有限性,是很难计算出它固有的分维量来,即便按某种模式计算出来,这种固有的复杂度(近似值)与矿床(矿体)的规模、储量的多少以及勘查、工程控制程度无关。因此,它无益于矿床勘查程度和储量计算的应用。

    矿床勘查和储量计算过程,不去研究矿床固有的复杂性,而是研究在一定工程控制程度下矿床动态的复杂性。也就是说,对于未知的矿床(矿体)的复杂程度是通过地质研究程度来认识的。不同的勘查阶段,矿床(矿体〕的复杂程度也不同。如果这个量是分维量的话,随着阶段的递进,分维量也必然递进。那么,此分维t反映矿体的复杂度,就不是矿体固有的复杂度,而是相对的动态的复杂度。这种分维量已经不是分维几何学关于分维特征的含义。这时的分维表现出动态的、相对性的特征。用它来研究矿床(矿体)勘查过程的分维几何学,便是动态分维几何学。由SD方法进行研究,则是SD动态分维几何学(SD Move fractal geometry),

2.2 SD分傲雄和结构地质交皿是动态分雄几何学中两个基本内容

    SD分数维是地质变蛋复杂性的表述。结构地质变量是地质变量可徽性的表述。这样,SD动态分维几何学,使分维几何学的研究性质由静态走向动态,由标度不变性走向尺度可变性,由图像不可徽走向图像可徽。

(1) S D分数维是以分数表述的维数:动态的可变的分维称SD分维,当它的维数是分数时,则称SD分数维。由于客观物像的实际维应是分数,故SD分维也可叫做SD分数维。由 SD 分 致维参与表述的复杂度(T)公式是:

T=√m .D                    (l) 

式中: D是分数维,m是地质变的复杂系数。曼氏分数维具有标不变性(即相似物像的分数维相等),SD法在确认事物的复杂性时还考虑了物像规模以及数里级的影响。因此,事物(地质变)的复杂性应由m和D同时来表述:

=1 一 (In L . -InR)/Inl       (2 )

式中:L=h2+z2为曲线长度的量尺;L`为曲线长度;R为比例常数;h为已施工工程网度均值,z2,是相邻观侧值的方差均值。

(2) 结构地质变量:结构地质变量是SD分数维可微性的地质变量。即将不可微状态转化为可徽状态。使在可微几何状态进行积分成为可能。

结 构地 质 变量的构成是基于对地质变量如下认识:①有限取样的地质变量,既是真实量、绝对量,又是近似量、可变量。②有限取样的地质变量,既具空间结构性、规律性,又具空间离散性、随机性。结构地质变量的构成,是从地质变量中提取仅能反映出某种空间结构及规律性变化的有序量。地质变量等于结构量和随机量之和。即:

y1=Y1十ε1             (3 )

    建造 结 构 地质变量4个环节:处理风暴值、权尺修匀、SD样条函数拟合、动态递进取稳

2.3 动态分维几何学用于储f计算和储f审定的基本原理

    主要有降维形变原理、权尺稳健原理、搜索求解原理、递进遥近原理。

(1) 降维形变原理:为了计算规则化而降维,为了计算简便化而形变。物像的存在,点到线之间为0-1维,线到面之间为1-2维,面到体之间为2-3维。它们都处于分数维状态。为了计算的规则化,SD法均其将降维到1-2维间,使SD法成为一种断面曲线法。同时,为了计算的简便性,将断面形态进行齐底拓扑形变。形变后,物理量保持不变。

(2) 权尺稳健原理:用SD权尺对地质变量作相关修匀,用SD样条函数拟合。从而变不可徽的曲线为可微的曲线,变统计分析为演绎计算,变奇异计算为平稳计算。

(3) 搜索求解原理:曲线的样条拟合,是样条函数得手之处,但样条函数反函数求解,却十分困难,许多时候是多解,甚至无解,SD法建立了样条函数反函数近似求解方程— SD搜索求解方程。

SD近似求解原理— SD搜索求解原理,在于变多解为一解,变无解为有解。SD搜索求解的实现,解决了合理而灵活选用工业指标的问题,解决储量计算中任意划分矿块矿段灵活计算的问题。

(4) 递进通近原理:矿床的复杂性和取样的有限性.常常使变量呈现无序现象以及由变量反映客观事物不可知的状况。由此造成储量计算的准确性不高和准确度不可知的结果。是长期困扰矿产储量勘查、开采和管理中的主要问题。SD递进逼近原理是充分利用有限信息,将静态信息变为动态信息,进行有限动态逼近,变无序为有序,变不可知为可知。从而圆满解决上述的困扰。

SD动态分维几何学,为SD储量计算法而产生,而又指导SD方法在储量计算中的运用。再从矿产储量领域走出来得到发展。

3 如何应用Si)系列方法?

SD法是一庞大的储量计算方法和审定方法系列。它适于各个矿床类型和勘探类型的大多数矿种的固体矿床。

3.1 SD法储,计算方法的应用

SD储量计算法的几种主要方法,如普通SD法,SD搜索法,SD递进法,SD任意块段法,框架SD法等能适宜各种矿床特点和对其储量计算的要求。这些方法之间的关系见SD法关联图,

    诸多储量计算方法各有其用处。对于一具体矿床(矿体)说来,应该用什么方法恰当呢?为方便起见,SD法已将诸方法融为一体,成为一体化计算。人们无需去选择哪种方法,而只需按如下要求操作即可。

第一 , 确 定数据类型;第二,明确计算要求;第三,给定计算数据。

3.1.1 确定橄据类型

     A, B, C 型和综合型、标准型。

     A型数据—一般为平缓厚大矿体而近乎铅垂取样的数据;B型数据—陡峻矿体取样的数据;C型数据— 一般为薄层平缓矿体取样的数据;标准型数据— 来源于单个样品各种取值的数据;综合型数据— 来源于已经整理过的单工程矿体数据,如工程平均品位、矿体厚度等

    它们组合成5类数据,即:A型标准型数据;B型标准型数据;B型综合型数据;C型标准型数据;C型综合型数据。

对于一个矿床或一个矿体,可能只有一种数据类型,也可能有几种数据类型。同一矿体若是用多种计算类型者,可划分成若干个矿段。每个矿段最多有两个数据类型。每一个数据类型只能用一个矿段计算名称。

3.1.2 明确计算要求

     根据使用者的客观要求,SD法将自动分别进行计算。内容包括:

     (1)计算范围:整体计算,中段(台阶)计算,分段分块计算,任意分块计算,框块计算。

     (2)储量精度,级别,工程控制程度的要求:判别已经达到什么精度、级别、工程控制程度;要求达到什么精度、级别、工程控制程度;整个达到什么精度、级别、工程控制程度。

    传统法的A,B,C,D,E,F均以SD法的定量标准确定;我国新的储量分类分级标准,亦以SD法定量标准确定。

     (3)工业指标的选择:① 多指标?单指标?②指标的内容?③多大指标合理?多指标分5项内容(边界品位、工业品位、可采厚度、夹石剔除厚度、米百分值);单指标分两项内容(最低工业品位、最小可采厚度)

3.1.3 经济评价

    在多大的 指标条件下有利?和在一定指标条件下获利的情况。

3.1.4 给定计算数据

    在确定数据类型,提出计算要求后,需要给出具体的数据。主要包括:勘查过程中一些与储量计算有关的数据,如取样的品位、厚度(样长)、勘探线和计算点的坐标,计算范围等。具体要求见原始数据登记表。按以上操作,即可实现SD法的应用。

3.2 SD审定法的应用

SD法审定内容包括:储量的精度、工程控制程度、储量级别、勘查程度等,以及经济评价等一些内容。SD精度法是SD法审定的主要方法。

4 SD 法精度

4.1 什么是SD法精度?

     SD法精度是储量精确程度的度量,是工程控制程度和矿体复杂程度的体现,是勘查程度和储量级别划分的依据。

     (1)所谓储量精确程度,就是根据有限的取样信息,计算(估算)的储量相对于真实储量的精确程度。它是一个数字范围区间。例如,某矿段计算储量值是100万吨,若SD精度值是80写,则表明,此矿段的真实客观储量是在100万吨X80%二80万吨和100万吨=80%二125万吨之间。80-125万吨是一个范围区间。就是说,未知的客观储量就在这个范围内。

     (2) SD精度是工程控制程度的体现。SD精度是在一定的工程控制程度条件下计算出来的。不同的工程控制状态,提供的储量计算数据不一样。SD精度自然也不一样。

     (3)同样的工程控制程度,矿体复杂程度不同、则SD精度也不相同。

     (4)工程控制程度,在一定意义上又是对勘查程度的衡量。一定的工程控制程度,表明了对矿区矿体形态、位置、产状、规模、品位、厚度、数量等,有相应的认识和查明程度。SD精度正是从定量角度反映这种认识和查明的程度。

4.2 SD精度区间的划分

    我国已颁布与国际接轨的矿产资源/储量分类新标准,按照地质可靠程度划成4个类别,即探明的、控制的、推断的、预测的4类。按照这样的类别划分,就可以这样说:

    SD法精度)≥80%者,划归探明的资源储量,表明矿床的地质特征、矿体的形态、产状、规模已经圈定,矿石质量、品位、矿体的连续性已详细查明,其矿石真实数量值是在计算(估算)储量≥80%的范围内。

SD精度≥50%并且<80%者,划归控制的资源储量,表明矿床的地质特征,矿体的形态、产状、规模,已经基本圈定,矿石质量、品位、矿体的连续性已基本查明,其矿石真实数量值是在计算(估算)储量)≥50%并且<80%的范围内。

    SD精度≥30%并且<50%者,划归推断的资源储量,表明大致查明矿产的地质特征,以及矿体的品位、质量,其真实数量是在计算(估算)储量≥30并且<50%的范围内。

    SD精度<30%者,划归预测的资源储量,表明矿床经过预查得出的结果。精度越低,表明勘查程度越低,以致计算的储量值所在的客观储量区间范围无意义。它的意义程度是随着它接近30%而提高。

如果按长期以来国内习惯的储量级别A,B,C,D,E,F的划分,如果将其理解可靠程度的话,则SD精度的方案可理解为:精度≥90%的为A级,80%≤SD精度<90%的为B级,60%≤SD精度<80%为C级,40%≤SD精度<60%为D级,30%≤SD精度<40%为E级,20%≤SD精度<30%为F级;F级以下的精度,基本上不具备精度的意义了。

4.3 SD精度的作用

    (l) SD法精度可作为从定量角度划分勘查程度的依据。它也可作为新标准可靠程度的依据,并满足习惯上的使用要求这种级别的划分能与国际的和我国颁发的新标准接轨,对矿产资源的使用者也有较大好处。

    (2)即使不划分级别,只要知道精度值,就可减少盲目性和风险性,做到心中有数。

    (3) SD精度表明是一个区间范围.对储量使用者说来,这个区间范围越小越好,区间范围越小,精度越高,风险性就越小(实际上不是风险性小,而是计划开采的准确度就越高)。但这需要更高的勘查程度才能缩小区间范围。实际上,勘查阶段无须要求高精度小范围,只要满足各部门相应要求即可。

     (4 )对于矿床勘查者说来,只要能满足规范要求,精度低一点,范围大一点就好,这样可以避免耗去过多工程、工期和费用

    (5)对于矿床使用者(开采方)说来,要求精度高一点,范围小一点好。这样可以减小风险性,增强计划性,提高社会效益和经济效益

    (6)究竟多大的精度适合?除了国家管理部门的认定外,应由采探双方来商定。

    (7)特别是递进储量计算后,根据递进储量是递增递减,或既不递增也不递减或无规律,就可以进一步判定真实客观储量是落在精度值(例如80 %)的正方区间范围还是反方区间范围,这样就更进一步缩小了区间范围而提高了可靠程度

4.4 SD精度原理是什么?

    (1)在固定矿段的压[a,b]区间范围内,随着观测点数的递增,观测点的平均间距h是递减的,由观测点的观测值(地质变量)构成的曲线长度L,是递增的,并是单调下降函数,且趋于无穷。

    (2)曲线长度L,增长的速度,是观测值(地质变量)复杂程度的体现。

(3)曲线长度L,,增长的速率,是精度的表征

5 SD法的特征(优点)

     SD法研究的对象是:固体矿产资源储量、结构地质变量、矿体分维几何学解决的问题是:储量计算、审定、评价。是解决以评价矿产资源储量为主的多组工业指标动态圈定矿体,动态计算矿体储量,计算矿区任意块段、中段(台阶、分层)的分块、框块储量以及储量精度、工程控制程度、储量级别、预测储量精度,选择合理工业指标和技术经济评价。实现了储量计算、储量认定、储量评价一体化。因此SD法具有以下优点:

     (1)实现了矿床勘探、设计、开采、储量计算的一体化。SD法可用于矿床勘查到开采各个阶段的储量计算。所谓储量计算一体化,就是勘探部门既可提供勘探储量,又可提供设计储量。开采部门可直接利用此储量作开采准备。从计算开拓、采准、备采储量,进人开采时储量管理,一直到闭坑储量核实计算。如果一座矿山,从勘查到开采为同一部门,则更是融为一体化。因为SD法方法的任意块段法,可提供任意大小和形态的范围的储量,十分灵活,它完全可满足不同部门对矿区的勘查、设计、开采需要。

     (2)SD法适用大多数矿种的多种矿床类型,各种规模、各种复杂程度的矿山。经过对国内已经和正在开采的17个矿山(区)8。多个矿段(体)的金、铜、铅、锌、锡、钻、锰、铁、制铝氧用石灰岩、水泥原料灰岩等9个矿种和热液、夕卡岩、沉积、沉积变质、风化壳、砂矿等6个矿床类型进行了多功能的储量计算和审定计算(包括与其他储量方法的可比性计算,开采过的矿山的探采对比计算,生产矿山的投资计算等)精确可靠,效果理想,得到生产单位承认和应用。

     (3)SD法不受工业指标的限制,可随着市场变化而及时提供需要的储量,适应性强。

     (4)SD能给出可靠的储量精度,储量级别及工程控制程度,既可满足传统习惯储量应用的需要,也适应国内外矿产资源分类新标准的要求。还可用于指导生产。

(5)快速准确为资源性资产评估和矿业权评估,提供能表达矿产资源质、量和赋存空间的可靠的储量依据。完全适应社会主义市场经济体制矿业发展的需要。

     应该说,SD法不仅在储量计算方面有独特之处,而且在市场的储量评审评估中将会发挥越来越显著的作用。

今 考 文 献

唐义、蓝运1990. SD储计算法.北京地质出版社.

M-ddbrm BB .1 982.T hefr ac1alg comeuyo fn aiwc.N ew Yosk,W .H .Fer emen.

黄茂新.1988.对斯托狱二长石地质度计数李表达式的校正.地质论评.340):282^283.

世城。舒德干.1984萨克马尔谱系弓笔石的数学研究.地质学报.58(3):177-184.

李明连、1992.华南花岗岩型矿的成因式、数学模型和断裂成矿潜力估计法.地质论评,38(1):75-81.

李京昌,金之钧,孙强.1996.盆地波动分析中的数学模型及计算机实地质论评,42(刊)276-282.

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