SUPERVISOR
Nader Fathianpour,Hasan Tabatabaei
نادر فتحيان پور (استاد راهنما) سيد حسن طباطبائي (استاد راهنما)
STUDENT
Ahmad Goudarzi
احمد گودرزي
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Simulation and ore Reserve Estimation of the Jian Copper Mine Using Geo Statistics and Fractal Methods
The first and probably the most important part of any ore reserve feasibility study are the simulation and estimation of the ore deposit. The uncertainty associated with physical and geometrical parameters of ore deposits and consequently the risk of mineral exploration stage could be quantified using geostatistical simulations. These measures are fundamental in determining the precision of financial and economical assessments normally made for the entire mine life. The main objective of current study is to evaluate the estimated reserve of Jian (Bavanat) vein type copper using different geostatistical methods including ordinary kriging, indicator kriging and sequential Gaussian fractal simulation (SGFract) through comparing the established grade- tonnage curves. Jian vein copper deposit is located close to the Jian village which is about 185km northeast of Shiraz in Fars province. The mineralization has occurred in two main high grade copper veins with 2-10 meters width and about 400 meters along their strikes. To observe the unbiasedness property required by all geostatistical ore reserve estimators, the deployed core sample data should be composited to the optimum length size, forming an equal probability sampling space. Therefore in the first step of current study, the available dataset were composited and it was declared that its probability distribution still represent the original raw sample data distribution function. Also the dataset were statistically tested for normal distribution and the results showed the presence of a strong skewness and since in most linear geostatistical estimation methods, having normal distribution is a necessity, the data were transformed to their normal scores. Through plotting Cu grades over the coordinate axis, it was found that the copper grade does not show any significant trend along main coordinate axis. The main directions of anisotropic axis were detected using 3D covariance maps. The geometrical anisotropy ranges and precise rotation angels were determined through plotting directional and non-directional variograms. Using cross validation technique, in the final pre-processing step, the optimum block size for all 3D ordinary kriging, 3D Median indicator kriging and 3D sequential Gaussian fractal simulations was determined to be 5*4*2 meters with a sub cell discretization of 3*3*3 in the X, Y and Z directions respectively. In an attempt for using multiple indicator kriging technique, the indicator variograms for seven different cutoffs were computed. Unfortunately, these variograms couldn't reflect the actual spatial structure of the deposit due to the lack of enough sample data, and therefore it was decided to use median indicator kriging as the best possible substitute. Based on the fact that fractal simulation algorithms are powerful methods for modelling vein type deposits, a Sequential Gaussian Fractal Simulation algorithm named SGFract was modified and employed for 3D reserve estimation of Jian deposit. By comparing the Grade – tonnage curves obtained by using the above mentioned geostatistical methods, it was concluded that the fractal simulation method outperforms the ordinary and indicator kriging methods in modeling this deposit structurally. The results of fractal method have a better agreement with the known geology of the Jian vein type copper deposit in almost all elevations. The other significant advantage of the fractal method over the ordinary and indicator kriging is the ability to extrapolate the vein structure in the regions where no drilling data are available. Also the comparison of copper grade-tonnage curves showed that the model which is based on the fractal algorithm have more correspondence with the reality of the Jian copper vein deposit, whereas the median indicator kriging has under-estimated the veins grade due to using low cutoff grade value.
اولين و مهمترين بخش ارزيابي فني و اقتصادي هر کانسار پس از انجام مراحل مختلف اکتشافي آن، شبيهسازي و تخمين ذخيره کانسار و مشخص نمودن بخش قابلاستخراج آن است. شبيهسازي زمينآماري با محاسبه ريسک و عدم قطعيت همراه با اندازهگيريها، امکان ارزيابيها و بررسيهاي دقيق اقتصادي و در نتيجه طراحي و برنامهريزيهاي توليد دقيقتر را فراهم ميکند. هدف از تحقيق حاضر مدلسازي سهبعدي منطبق با واقعيات، تخمين ذخيره و رسم منحني عيار–تناژ کانسار مس جيان بوانات است. کانسار مس رگهاي جيان بوانات در 185 کيلومتري شمال شرقي استان فارس در منطقه بوانات در روستاي جيان واقع شده است، در اين کانسار آثار فعاليتهاي استخراج فلزات بهصورت شدادي و کندهکاري و تونلهاي دنبال رگه با سيستمهاي نگهداري سنتي وجود دارد و نشان ميدهد اين کانسار از گذشتههاي دور مورد توجه و استخراج گسترده توسط پيشينيان بوده است، بهطوري که حجم قابلتوجهي سرباره مس در کل منطقه پراکنده است. در اين تحقيق ابتدا دادههاي اکتشافي موجود، مورد تجزيهوتحليل قرار گرفت، با رسم نمودار پراکندگي مقادير عيار مس در مقابل محورهاي مختصات مشخص شد که دادهها روند قابلتوجهي ندارد و با رسم واريوگرامهاي جهتي لازم، ناهمسان گردي متغير عيار مس در جهات مختلف بررسي شد و در نهايت با استفاده از روش اعتبارسنجي متقابل پارامترهاي بهينه مورد نياز براي تخمين بهروش کريجينگ معمولي، شبيهسازي کريجينگ شاخص و شبيهسازي گوسي متوالي فرکتالي تعيين و تخمين ذخيره مس اين کانسار در يک مدل بلوکي 5*4*2 متري انجام شد. همچنين تلاش شد از روش کريجينگ شاخص چندگانه نيز براي تخمين ذخيره کانسار استفاده شود اما به دليل کمبود اطلاعات اکتشافي موجود و عدم نمايش ساختار فضايي دادهها در واريوگرامهاي شاخص از اين روش استفاده نشد و بجاي آن از روش کريجينگ شاخص ميانه استفاده شد. با توجه به رگهاي بودن کانسار مس جيان و توانايي روشهاي شبيهسازي فرکتالي در شبيهسازي اينگونه کانسارها از شبيهسازي فرکتالي نيز بهمنظور تخمين ذخيرهي اين کانسار استفاده شد. براي اين منظور کد فرترن [1] اين الگوريتم تحت نام SGFract جهت شبيهسازي سهبعدي اين کانسار، اصلاح و بهکار گرفته شد. منحنيهاي عيار – تناژ نتايج رسم شد و نتايج سه روش مذکور با يکديگر مقايسه شدند. بر اساس نتايج بدست آمده شبيه سازي فرکتالي بسيار بهتر از ساير روشهاي بهکار گرفته شده توانست ضخامت کم و ناپيوستگيهاي رگه کانسار بوانات را مطابق با ويژگيهاي زمينشناسي شبيه سازي کند، همچنين اين روش بر خلاف روشهاي کريجينگ معمولي و شبيه سازي کريجينگ شاخص ميانه توانست ساختار رگه اي را در محدوده مطالعه گسترش دهد. مقايسه توزيع عيار مس در گستره سه بعدي کانسار نشان داد که روش هندسه فرکتال تطابق بهتري با واقعيت هاي شناختهشده کانسارهاي رگه اي که توسط تکتونيک محلي کنترل شده است ارائه ميدهد و توانسته رفتار رگه کم ضخامت و پر عيار را بهخوبي شبيه سازي نمايد. [1] Fortran