礦山地質學在中國的發展

A. (二)地質統計學在我國發展的3個階段

自1977年地質統計學引入我國至今大體上經歷了3個發展階段。

第一階段(1977年至1989年11月)。該階段為起步階段。宣傳普及,學習研討,發表論文,有關工業部門和個別礦山企業根據自己的需要,獨立進行開發研究,構成了該階段的主要活動內容。

在美國學者H.M.Parker博士將地質統計學的基本概念和內容系統地介紹給我國的數學地質及勘探、礦山設計人員之後,我國有關的學術專業團體的學術活動開展得非常活躍。1980年4月,中國金屬學會冶金地質學會在廣西桂林召開的第一屆遙感地質數學地質學術會議上,有10個單位的代表宣讀了他們的地質統計學研究論文。在這次會議上,正式成立了冶金地質系統的「地質統計學協作小組」。隨後幾年,在中國地質學會數學地質專業委員會,中國金屬學會冶金地質學會數學地質、遙感地質及計算機專業委員會,中國核工業部所屬學會和中國煤炭學會地質學會,以及礦山地質及采礦工程學會等舉辦的歷屆學術會議上,地質統計學的論文不斷增多,其地位也日益顯著起來。

與此同時,地質統計學的普及工作相繼開展起來。地礦、冶金、石油、核工業和煤炭等行業,為普及這門學科,先後以不同的形式舉辦了學術講座。地質礦產部於1980年還設立了地質統計學在儲量計算中的應用科研項目,由地礦部儲委、北京計算中心、雲南地礦局和中國地質大學(武漢)參加,經過4年的研究,完成了專題科研報告,冶金工業部地質局也設立了地質統計學科研專題,進行地質統計學理論方法研究、程序設計及實際應用,並出現了有關地質統計學專著:《地質統計學及其在儲量計算中的應用》(侯景儒、黃競先,1982年,地質出版社),《礦業地質統計學》(侯景儒、黃競先,1982年,冶金工業出版社)。江西德興銅礦採用普通克里格法計算了銅礦石儲量,並進行了采礦設計,在生產上作了嘗試。

在此期間,國內外學術交流活動十分活躍,從1978年起,我國先後派出許多專家學者到國外學習深造地質統計學。如地質礦產部中國地質礦產信息研究院李裕偉教授級高級工程師、中國地質大學王仁澤教授、北京科技大學侯景儒教授、有色金屬總公司南昌設計研究院吳庭芳高級工程師等都是這一時期先後派往美國、法國、德國學習的,如今都已成為本單位的這門學科的帶頭人和骨幹。與此同時,國外的地質統計學專家也應邀來華講學交流。這期間的學術交流有:1984年地質統計學家Ren在安徽銅陵講課;1985年美國亞利桑那大學Kim教授在西安冶金建築學院作學術報告;1989年4月美國斯坦福大學應用地球科學系主任A.G.Journel教授在北京科技大學舉辦講座等。

這期間國內出版的關於地質統計學的重要專著和論文有:《地質統計學》(地質部情報研究所編輯,1980),《地質統計學及其在礦產儲量計算中的應用》(侯景儒、黃競先,1982),《礦業地質統計學》(侯景儒、黃競先譯,1982),《線性地質統計學》(王仁鐸、胡光道,1988),《數學地質的方法與應用》(於崇文,1980),《地質統計學及其在儲量計算中的應用》(謝錫林、高德秀、謝溫宏、胡光道,1988)。隨著國內外學術活動的開展和有關部門及大專院校教學研究工作的進展,涌現出一批地質統計學的專家,他們活躍在各條戰線上,為地質統計學在國內的深入發展和應用、為開拓我國的地質統計學事業,作出了不可磨滅的貢獻,如侯景儒教授(北京科技大學)、張樹泉教授(北京科技大學)、於崇文教授、蔣躍凇教授〔中國地質大學(北京)〕、李裕偉高級工程師、尹鎮南教授級高級工程師(原地質礦產部)、余金生高級工程師(中國地質科學院)、謝錫林高級工程師(原地質礦產部)、王仁鐸教授〔中國地質大學(北京)〕、胡光道教授〔中國地質大學(北京)〕、陳仁寬高級工程師(北京有色冶金設計研究總院)、唐昌駿教授(成都理工大學)、陳俾茂教授(成都理工大學)、黃競先高級工程師(北京有色金屬研究院)、薛禹選高級工程師(核工業總公司地質局)、王家華教授(西安石油學院)、李新興教授(西安石油學院)、李行高高級工程師(中國有色金屬工業總公司)、李維明高級工程師(武警黃金指揮部地質研究所)、吳庭芳高級工程師(江西有色金屬設計研究院)、覃必成(陝西煤田地質勘探公司186隊)及以後的黃勇教授(江西會邁克科技發展公司)、向永生博士(武警黃金指揮部)、孫玉建博士(國土資源部礦產資源儲量評審中心)

綜上所述,該階段有3個明顯的特點:

1)大專院校和有關工業部門的研究設計單位是活動的主體,宣傳、學術交流和研究應用活動主要在這個范圍內進行。地質、物探、數學和數學地質等專業的一些專家、教授和高級專業技術人員成為地質統計學專業的主力軍,侯景儒、黃競先多次為冶金工業部等生產部門有關單位舉辦地質統計學學習班。

2)在地質統計學理論方法研究方面,以普通克里格法為主,泛克里格法、對數正態克里格法、因子克里格法也有研究。線性地質統計學是該階段的主旋律。非線性地質統計學、非參數地質統計學和多元地質統計學等理論領域,涉及的還很少。

3)在應用方面,主要是在學習的基礎上,各有關單位和有關專業人員結合本職工作,做零星的研究應用。基本屬於探索性的開發應用,隨意性較大,目的性不強,缺少系統的安排。在地質工作領域里,多應用於物探、化探、遙感數據處理及找礦預測等方面。其他領域涉及的較少。

1989年11月召開全國第一屆地質統計學學術討論會,這標志著地質統計學發展第二個階段的到來。

第二階段(1989年11月至1995年10月)。該階段開始從開發研究與學術交流活動轉向生產實踐,與地質勘探和礦山生產相結合。在這一時期,出現了推進地質統計學與生產實踐相結合的若干有影響的重要事件。

1)1990年10月,西安石油學院與油田結合,研製成功克里格繪圖系統,對牛庄油田數據進行了處理,繪出一批地質圖件。

2)1990年12月,武警黃金指揮部(以下稱「指揮部」)黃金地質研究所完成了國家「七五」項目——地質勘查指揮系統軟體應用及開發研究。於1991年1月由原國家計委主審通過了項目鑒定。該軟體(GEOLOG)是加拿大國際地質技術公司(IGC)研製開發的,指揮部於1986年購置該軟體英文軟體後,由武警黃金地質研究所進行了全面的漢化開發。經鑒定後的中文版CGLS,CGES軟體和原GEOLOG英文軟體都已由中國軟體登記中心審定核發了軟體著作權證書。該系統軟體中的儲量計算系統,提供了地質統計學普通克里格法和泛克里格法以及距離反比法。武警黃金地質研究所採用克里格儲量計算方法對河北省平泉縣窪子店岩金礦、山東省招遠市夏甸岩金礦、山東省棲霞縣後岩金礦、山東省煙台市辛安河下游砂金礦和外夾河砂金礦等3個岩金礦和兩個砂金礦進行了儲量計算,取得了滿意的結果,在此過程中,還舉辦了3期克里格法和CGES軟體培訓班,培養軟體使用人員60餘人。

3)1991年8月,由地質礦產部固體礦產勘查評價自動化系統項目(該項目為我國與聯合國開發計劃署合作項目)領導小組,為普及地質統計學在固體礦產勘查評價工作中的應用,在北京舉辦了「地質統計學環境評價軟體(GE-OEAS,美國斯坦福大學研製)學習班」。由美國地質統計學家B..LGibbs女士講授地質統計學原理和GEO—EAS軟體的使用。同期,國家礦產儲量管理局(全國礦產資源委員會前身)又在北京舉辦了地質統計學短訓班,由美國亞利桑那大學D.E.Myers教授講授地質統計學原理和GEO—EAS軟體。參加上述兩次培訓班的有27個省(自治區、直轄市)地礦廳(局)和18個省(自治區、直轄市)儲委的技術業務骨幹。

GEO—EAS軟體由數據文件管理,數據變數的轉換,單變數的統計量計算,變差函數分析,交叉驗證,克里格法計算,繪制等值線圖、樣品分布圖、線性回歸及散點圖等幾個相互獨立的程序組成。用來進行(二維的普通克里格法)環境評價。

4)1991年10月,國家礦產儲量管理局在武漢舉辦「提高礦產地質勘探報告質量研討班」。在研討班上,由國家礦產儲量管理局尹鎮南教授級高級工程師普及講授了地質統計學及儲量計算。學員來自地質、儲委、冶金、化工、武警黃金指揮部、煤炭、核工業、建材等工業系統20多個省(自治區、直轄市)的基層地質單位。絕大多數地質技術人員來自野外第一線。

5)1992年1月,國家礦產儲量管理局向各省(自治區、直轄市)礦產儲量管理局、礦產儲量管理辦公室、礦產儲量委員會辦公室、全國儲委油氣專委辦公室等單位下發了「關於積極支持在礦產和地下水儲量報告中應用計算機技術的通知」〔國儲(1992)7號文〕。「通知」中明確肯定了在礦產和地下水儲量報告中可以採用新的儲量計算理論、方法和計算機技術。實際上,這是對採用地質統計學方法計算礦產儲量提交地質勘探報告的肯定,在當時起到了積極推進地質統計學儲量計算方法的作用。

6)1993年1月13日,由國家礦產儲量管理局牽頭成立了有31個工業管理部門、研究單位、大專院校參加的「地質統計學應用協調組」,並通過了地質統計學應用協調組組織簡則和1993年度工作計劃。

7)1993年4月,在陝西省西安市,在全國礦產儲量委員會的支持下,由陝西省礦產儲量管理局組織審查,並通過了由國家武警黃金指揮部黃金第十四支隊提交的陝西省洛南縣駕鹿金礦地質勘探儲量報告。該報告是全國第一份採用地質統計學儲量計算方法及軟體系統提交的儲量報告,是第一份將地質統計學儲量計算方法直接用於地質勘探生產的開創性成果。

8)1993年8月,中法合作項目:「地質統計學在中國礦產資源儲量評價中的應用」,經地質礦產部批准立項研究。項目組織單位是全國礦產儲量委員會(原國家礦產儲量管理局)辦公室,項目專家組組長由尹鎮南教授級高級工程師擔任,項目參加單位有德興銅礦、武警黃金指揮部及北京科技大學等單位。

9)1995年4月,由全國礦產儲量委員會辦公室組織審查,並通過了全國第二份採用地質統計學儲量計算方法提交的山西省靈邱縣刁泉銀銅礦床勘探地質報告(提交單位是冶金工業部第三地質勘查局三一二隊),同時推出了北京科技大學地質系提供的「三維普通克里格法程序系統」。該「程序系統」包括資料庫、儲量計算及成圖三部分內容。

10)國家自然科學基金委員會在發展我國地質統計學方面也作出了貢獻。由侯景儒教授負責的科研項目「多元及非參數地質統計學理論分析及在金屬礦床的應用」(1990~1992)得到國家自然科學基金的資助。該項目在地質統計學理論及應用方面達到了國內領先地位,並通過冶金工業部鑒定。1993年,由侯景儒教授負責的另一課題「空間域及時一空域中多元地質信息的地質統計學理論分析及其應用」(1993~1995)也得到國家自然科學基金的資助。這兩項科研成果均匯集於他們的專著——《礦床統計預測與地質統計學的理論與應用》(冶金工業出版社,1994)之中。根據地質統計學發展的現狀及地質統計學研究內容的不斷擴大,侯景儒教授建議將「地質統計學」擴展為「空間信息統計學」(Statistics of Spatial Information),而且在北京科技大學為本科生、研究生開設了「空間信息統計學」課程。此外,侯景儒教授將若乾地質統計學理論成功地應用於冶金工業部重點科研項目「揚子地台周邊及其鄰域優質錳礦成礦規律及資源評價」之中,該項目於1997年獲冶金工業部科技進步特等獎。

11)1995年10月,全國礦產儲量委員會辦公室向各省(自治區、直轄市)礦產儲量委員會辦公室(礦產儲量管理局)、全國儲委油氣專委辦、各省(自治區、直轄市)地礦局(廳)、冶金工業部地質局、中國核工業總公司地質局、化學工業部地質局、武警黃金指揮部、中國有色金屬工業總公司地勘總局地質局、國家建材局地質勘查中心等部門單位,公布了關於「運用地質統計學方法提交地質勘探報告的編寫提綱和審查提綱」的試行意見。這個「試行意見」是審查地質勘探儲量報告的主管部門關於應用地質統計學方法技術的一個技術性法規文件。它標志著地質統計學這一先進的理論、技術在我國業已成熟,得到了國家的承認,在實用的技術方法中有了自己的地位,在應用領域有了自己的位置。這預示著地質統計學發展的第三階段已經到來。

第三階段(1995年10月至今)。該階段以全國礦產儲量委員會辦公室頒發的關於應用「地質統計學方法提交地質勘探報告的編寫提綱和審查提綱」的試行意見作為開始,確立了地質統計學的技術法規地位,進入以礦產資源政府管理部門為指導的礦業市場生存競爭的深入發展階段。

該階段的特點是:

1)地質統計學的技術法規的產生,確立了地質統計學技術方法在我國礦業領域中的技術地位。

2)為適應生產實踐的需要,地質統計學理論的研究更加深入,涉及的方法原理更加廣泛,整體理論水平與國際水平接近。除了研究最為深入的普通克里格法外,非平穩線性地質統計學、非參數地質統計學、多元地質統計學,以及近幾年作為地質統計學科前沿的時空域多元信息地質統計學等,都有了較深入的研究。

3)在應用方面有了實質性的突破。採用地質統計學方法提交地質勘探成果和開發礦山,已經為生產部門所接受,開始成為地質勘探、油田和礦山開發的實際應用方法,與生產實踐結合得越來越緊密。

4)為適應生產的需要,相繼開發研製並推出了適於國內生產需要的軟體系統。地質統計學的理論研究與相應的軟體開發同時並舉,把地質統計學的應用推向深入。如德興銅礦的克里格技術礦山開發系統,西安石油學院的克里格繪圖系統KMS,武警黃金地質研究所的地質勘探系統軟體,北京科技大學地質系的三維普通克里格法程序系統(3DOK)、三維協同克里格法程序系統(3DCOK)及指示克里格法程序系統(92DIK),地質礦產部的KPX2.0軟體系統。以及2004年後,國內礦業私營企業發展迅速,實力雄厚的私企為礦山企業發展的需要,開始研製自己的地質統計學軟體,如金誠信礦業工程公司的DIMINE軟體和紫金礦業公司的軟體。地質統計學軟體系統的研發和應用,促進了地質統計學在實踐中的應用。

5)地質統計學的技術方法已為廣大的地質勘探和礦山企業所了解和接受,在礦業市場受到廣泛的關注和了解。

6)國外地質統計學軟體系統進入中國礦業市場,並得到中華人民共和國國土資源部儲量司的認可。在我國礦業市場上有了自己的地位,開始發揮著越來越大的作用。與此同時,國外知名的地質統計學軟體公司(如Surpac,Dat-amine,Gemcom,Micromine等公司)開始在中國設立分公司或辦事處,相互競爭,根據不完全統計,其軟體產品在中國礦業市場的銷售量已達500~1000套,占據了中國礦業市場的絕對份額。

7)隨著國外地質統計學軟體公司進入我國,和對地質統計學軟體應用的不斷增多,在礦業領域中的應用范圍不斷擴大。如在礦庫建模、勘探網度確定、礦山開發設計、礦石品位優化控制、儲量計算、礦產資源儲量價值評估、礦產資源預測等方面。