一种矿集区尺度矿产资源估算方法及系统申报书

中国专利奖申报书（发明/实用新型）专 利 号： ZL 2017 1 0150213.6 专利名称：一种矿集区尺度矿产资源估算方法及系统 申报单位： 中国地质科学院矿产资源研究所 推荐单位： 自然资源部 二一九年 四 月 三十 日国家知识产权局制一、申报项目基本信息专利号ZL 2017 1 0150213.6专利名称一种矿集区尺度矿产资源估算方法及系统专利权人中国地质科学院矿产资源研究所发明人李楠，肖克炎，王琨，宋相龙，孙莉，丁建华，阴江宁，范建福，崔宁IPC主分类号 IPC主分类号可通过国家知识产权局网站查询。G06Q50/02通讯地址/邮编北京市西城区百万庄大街26号矿产资源研究所411房间/100037联系人1李楠手机18610181868办公电话010-68999805电子邮箱LiNancags.ac.cn联系人2肖克炎手机13501163641办公电话010-68998909电子邮箱kyanxiaosohu.com推荐单位自然资源部二、专利质量评价材料评价“三性”和“文本质量”,说明参评专利质量的优秀程度（一）新颖性和创造性：列出若干个申请日之前最接近的技术，简要介绍其技术方案；并详细说明未对参评专利的新颖性和创造性构成实质性影响。本项目申请日之前最接近的技术如下： 美国等西方国家提出的“三部式”(3-part)技术。以矿床模型(Mineral Deposit Model)为基础，全球范围统计不同类型典型矿床的品位和矿石量信息，并建立数学（品位-吨位）模型。以专家知识估算研究区潜在矿床数，最终，实现区带尺度（>=100万平方公里）远景资源潜力的定量评价。 全国第二轮矿产预测区划（1992年-1999年）提出的“德尔菲法”技术。该方法是一种主观预测法，即经验法。利用函询形式进行的集体匿名思想交流过程。它有三个明显区别于其他专家预测方法的特点，即匿名性、多次反馈、小组的统计回答。通过几轮信息反馈，报告1个中位数和2个四分点。最终，实现远景资源潜力的定量预测。本项目发明了基于成矿系统的地质参数资源潜力估算方法，并应用三维建模与可视化技术提高计算的精度和准度。本项目的主要内容：第一，通过构建研究区矿床数据库，建立典型矿床地层数字模型、岩体数字模型、接触部位数字模型；第二，计算含矿地质体的体积，并应用模型不确定分析修正体积计算结果；第三，定量模型区与预测区之间的相似性；最后，应用公式 资源潜力=同一矿化系统下典型矿床含矿系数×预测区（矿化系统）体积×相似系数，估算远景资源潜力。本项目的新颖性和创造性在于，首先，应用成矿系统理论总结了6种主要的预测类型，并提出三维建模与可视化的主要地质内容；其次，针对典型矿床外推过程中存在的找矿模型差异问题，首次提出针对模型单元与预测单元相似性（差异）的定量方法；最后，首次提出使用三维模型可靠性的定量评价结果修正体积的方法，改进含矿系数和预测区体积参数的计算，进而提高潜力评估的精度。本专利与最接近技术的对比。“三部式”方法、德尔菲方法与本发明专利相比， 使用不同的地质概念模型； 侧重专家知识（经验）驱动，数据约束不强； 均未涉及三维模型等。综上所述，最接近技术对本参评专利的新颖性和创造性方面不构成任何实质影响。（二）实用性：结合实施情况，说明参评专利的技术方案能够制造或使用，并已产生了积极的效果。本参评专利创立了一套成矿系列综合信息矿产资源潜力定量评价方法模型，并在全国31个省市（自治区）的数百家地质调查单位开展应用推广（示范）。2006-2013年间，应用该项目方法以及以此为基础研发的区域矿产资源潜力评价（MRAS）、勘查区探矿者（MinEsoft）两套工具(证明1-2)，系统预测评价了我国25 种重要矿产资源潜力，为国家资源战略决策提供了权威可靠数据。在西藏甲玛、新疆东天山坡北及胶东地区率先开展三维定量预测与远景资源潜力评价，助推了找矿重大突破，潜在矿产价值5000 亿元（证明3）。技术推广应用用户2700 多家（证明4-9），潜在经济价值超过2.7 亿元。近3 年（2016年-2018年），新增的项目经费超过3.3 亿元。项目成果鉴定为国际领先水平，国际地科联主席Qiuming Cheng 教授以及美国“三部式”方法奠基人Donald A. Singer 等认为本预测理论具有其它国家没有的特色优势和先进性（证明10），推荐国际地科联组织RFG 项目在全球推广应用。（三）文本质量：请详细说明：1.说明书已清楚、完整地公开发明的内容，并使所属技术领域的技术人员能够理解和实施。2.权利要求书清楚、简要。3.权利要求以说明书为依据，保护范围合理。说明书中关于本申请项目的技术领域、背景技术、发明内容、及相关的附图说明和具体的实施方式表述完整、表达简洁明了。权利要求书中关于本申请项目的申请号、申请日期、申请人及相关的地址、发明人、申请项目名称、摘要及相关的操作流程完整、清晰。使相关使用人员能够直观明了的运用此技术进行项目的实施。三、技术先进性评价材料（一）技术原创性及重要性：结合技术要点，说明参评专利属于基础型的专利或改进型专利，并解释是否解决了本领域关键性、共性的技术难题。本参评项目属于“地质、矿产调查与评价”方向的基础型专利，主要解决矿产资源潜力国情调查所面临的地质、地球物理、地球化学等多元信息综合并量化为资源潜力的难题。人类赖以生存的地球蕴藏着丰富的矿产资源宝藏，寻找和评价地下矿产资源是一项重要的地质工作。地质找矿工作首先要解决在哪儿找及可能找到多大经济价值矿产资源的重大问题，科学预测与评价地壳近地表未发现矿产资源潜力一直是大国资源博弈和争夺国际资源话语权的重要战略性工作。以美国为首的西方发达国家为确保其在资源强国优势，在新世纪率先开展了为期十年的全球矿产资源潜力评价。我国政府非常重视矿产资源潜力预测评价工作。2006 年，国务院关于加强地质工作的决定指出：“科学评估区域矿产资源潜力，为科学部署矿产资源勘查提供依据”。国土资源部先后投资了16.8 亿，组织全国近百家地勘单位开展了为期八年的25 种重要矿产资源潜力预测国情调查工作，该项工作不可避免要突破如何利用海量多元地学数据预测地下深部隐伏矿床技术瓶颈，矿产资源定量预测技术非常复杂、难度大，存在着多元地学深层次信息提取与融合、基于矿床模型定量预测及深部隐伏矿产三维预测等难题。由于美、澳等国研发的“三部式”预测方法不适合我国资源潜力评价工作，发展符合我国国情的定量预测评价关键技术是服务国家重要矿产资源潜力评价国情调查专项的重大课题。本发明专利主要突破大量多元地质信息量化为资源潜力的难题，以及三维信息不足与预测手段短缺的挑战。具体而言，本发明专利是根据全国重要矿产潜力评价及深部找矿上千个矿床深部及外围找矿的案例，建立了我国重要矿产矿床模型知识库和品位吨位模型。通过统计学与机器学习识别等技术识别可能存在的矿床类型，并首次扩展了传统沉积矿产体积法到整个内生金属矿产资源量估算法。通过对我国主要矿床类型研究，发现了预测资源量与矿床成矿系统规模有一定线性统计关系，由此建立了预测资源量与成矿系统的关联模型。通过近十个示范区反复实验，发明了成矿系统地质参数资源潜力估算方法。（二）技术优势：对比若干个当前（参加评奖时）的同类技术，详细说明参评专利在提高效率、降低成本、节能减排、改善性能、提升品质等方面的技术优势和不足。结合实施情况，相对于公开的技术方案，说明参评专利技术实施效果的确定性。美国地质调查局Singer 创立了“三部式”资源评价方法，由全球获得典型矿床样本建立统计模型，在此基础上开展区带尺度（>=100万平方公里）研究区的远景资源潜力评价。而我国的矿产资源潜力评价工作一般是以省级行政区划为单位开展的。各省内优势矿产的典型矿床与全球其它地区同类典型矿床存在一定差异，不适合我国资源潜力评价工作实际；加拿大数学地质学家Agterberg 发展了证据权地质空间信息融合靶区圈定预测方法，该方法对预测潜在资源量方法没有涉及；我国第二轮区划使用的“德尔菲法”完全依赖所在研究区地质专家的经验统计值（中位数和四分点），所有参与预测的专家并没有使用统一的地质概念模型作为基础。本发明专利的技术优势在于： 本发明专利使用了适合我国地质找矿的、统一的地质概念模型，即由各省典型矿床出发，以成矿系统边界为资源潜力评价的研究范围。其中，成矿系统边界是根据6种预测方法模型和各省地质专家总结的找矿模型确定的； 发明了基于少钻孔的三维推断技术，采用协同克里格算法，开展隐式空间插值提取虚拟地质剖面。根据所述虚拟地质剖面和计算机算法重构矿集区（成矿系统）尺度与成矿相关的三维地质模型，解决了区域大比例尺三维地质模型推断与体积计算难题。最终，本发明专利通过创新地质多元空间数字矿床模型技术和预测资源量估算技术，实现矿产资源评价工作的自动化、数字化、智能化。综上所述，本发明专利与“三部式”方法、德尔菲方法相比的优势： 统一地质概念模型约束；专家知识（经验）与数据驱动并重； 应用三维地质建模技术计算体积、含矿系数、以及相似系数。不足之处： 研究的方法技术及软件已在全国25 种重要矿产资源潜力评价、动态更新等专项中上千个工作地区全面应用，说明技术成熟与可靠性。但该技术主要适合于内生金属矿产和部分沉积矿产，对油气等能源矿产未进行测试，不一定适合此类资源的预测评价； （三）技术通用性：1.介绍参评专利目前已应用的领域和范围；2.说明该专利技术还可以应用的其他领域和范围。本项目的预测方法及其软件平台在全国重要矿产潜力国情调查、找矿突破战略行动（20112020年）全面应用。一方面，项目成果技术应用在已知矿床的深部和外围，也取得了巨大找矿突破。新疆地质矿产勘查开发局应用基于本发明专利研发的工具， MRAS软件，圈定了50 余处找矿靶区，助推了坡北特大型镍矿、彩霞山超大型铅锌矿的发现。西藏华泰龙矿业开发有限公司等单位勘探评价甲玛特大型铜矿，山东地调院预测胶东地区金矿2km 以浅有4000 吨资源潜力。这些实际应用有力地证明了预测成果对找矿勘查的指导意义（证明3-8、11）。另一方面，据不完全统计，全国重要矿产潜力评价工作有31 个省市（自治区）近200 家地勘单位全面应用该项目预测评价技术。项目收到应用单位证明40 余份（证明11，12-20），已经在50 余处应用本技术圈定的资源潜力较好的预测区有找矿新突破（证明3）。如河北多个铜矿验证见矿，安徽庐枞地区铁矿、鞍本地区铁矿、湖南香花岭地区锡矿、攀枝花地区铁矿、贵州省务川-正安-道真地区沉积型铝土矿、广西壮族自治区来宾贵港地区红土型铝土矿和甘肃省狼娃山地区海相火山岩型铁矿等区域的部分潜力较好区域验证见矿。本项目具有良好的适用性，易于拓展到其它领域和范围。一方面，项目通过构建简化地成矿空间三维结构开展矿区深部找矿预测，预测深度为近地表500m, 1000m, 2000m以浅的资源潜力。2016年，习近平总书记指出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。在此号召指引下，为满足今后深部矿产勘查需求，项目成果可以延伸至3000m 以浅（或者更深），开展更大深度矿产资源预测评价工作，进一步推广应用于“深地探测”等国家重大专项，前景广阔；另一方面，助力建设绿色矿业环境（证明21）。中国特色社会主义新时代特别注重生态环境，习近平总书记在视察长江经济带指出“共抓大保护、不搞大开发，努力把长江经济带建设成为生态更优美、交通更顺畅、经济更协调