陜西省漢陰縣長(zhǎng)溝金礦控礦構(gòu)造三維地質(zhì)建模分析

王立波 賈建軍 楊 鵬

（陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 第一地質(zhì)隊(duì)，陜西 安康 725000）

1 長(zhǎng)溝金礦地質(zhì)概況

長(zhǎng)溝金礦位于秦嶺造山帶南秦嶺印支褶皺帶白水江—白河褶皺束東段，揚(yáng)子地臺(tái)北緣巴山弧形構(gòu)造帶東側(cè)。區(qū)域構(gòu)造線呈近東西向展布，區(qū)內(nèi)褶皺斷裂發(fā)育。

金礦化賦存于下志留統(tǒng)梅子埡組第二巖性段，巖性主要為黑云母變斑晶絹云石英片巖、含碳絹云石英片巖夾變砂巖。目前在區(qū)內(nèi)圈定了5 個(gè)金礦體。

2 三維建模資料收集

對(duì)能控制長(zhǎng)溝金礦體空間賦存狀態(tài)的地質(zhì)勘探和工程數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，如鉆探、坑探、槽探、中段等。這些數(shù)據(jù)也能夠表明長(zhǎng)溝金礦的成礦地質(zhì)條件、控礦因素及礦床規(guī)模。

圖1 三維地質(zhì)建模及可視化流程圖

3 三維地質(zhì)模型的建立

3.1 基于鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

利用3Dmine 創(chuàng)建地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，首先需要根據(jù)地質(zhì)資料分別建立定位表、測(cè)斜表和化驗(yàn)分析表[1]。其中，鉆孔定位表和測(cè)斜表決定了鉆孔在三維空間的軌跡，屬于強(qiáng)制性表，巖性表和化驗(yàn)表屬于非必須表，描述巖性和品位。

圖2 鉆孔數(shù)據(jù)圖

將該區(qū)地勘評(píng)價(jià)工作階段中的每個(gè)工程（鉆孔）信息（工程位置、測(cè)斜、編錄資料、分析結(jié)果）在Excel 表中進(jìn)行整理后，在3DMine 軟件中建立鉆孔地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)（圖2），就可以三維狀態(tài)下顯示地質(zhì)勘查工程，如鉆孔軌跡線、品位值等，方便了解和分析地質(zhì)現(xiàn)象。圖2-b 為長(zhǎng)溝金礦區(qū)鉆孔三維顯示效果圖。

3.2 長(zhǎng)溝金礦表面模型的建立

表面模型，即數(shù)字地面模型(Distial Tearrni Mdoel，DTM)，是地形表面形態(tài)等多種信息的一個(gè)數(shù)字表示，用來(lái)描述地形，斷層和表面，一般由若干點(diǎn)或線連成相鄰的三角面（圖3）。采用的是用不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)來(lái)逼近實(shí)體的表面形態(tài)，而生成TIN 的方法則主要采用Delaunay三角形連接法。

3.3 長(zhǎng)溝金礦實(shí)體模型的建立

礦體模型，要以精確的形狀和趨勢(shì)模擬出礦體形態(tài)。礦體模型是由一系列相鄰的三角面，包裹成內(nèi)外不透氣的實(shí)體（圖4），實(shí)體是由一系列線上的點(diǎn)，連成內(nèi)外不透氣的三角網(wǎng)，主要用來(lái)描述礦體、巷道、采場(chǎng)、采掘帶等。

圖3 長(zhǎng)溝金礦三維面模型立體顯示

圖4 長(zhǎng)溝金礦區(qū)三維礦體模型圖

3.4 長(zhǎng)溝金礦塊體模型的建立

在實(shí)體模型建立的基礎(chǔ)上創(chuàng)建塊體模型。塊體模型即品位模型，根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行分割和賦值，即把塊體劃分成許多小塊，通過(guò)給每個(gè)小塊賦屬性值，例如賦給塊體品位、礦石類型、密度等屬性，綜合起來(lái)就可以得到整個(gè)模型的屬性[2]。在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行采掘帶的設(shè)計(jì)以及短期計(jì)劃的編制等工作。另外，可以根據(jù)不同的需要對(duì)塊體進(jìn)行著色，以便更清楚的觀察礦體。

由于在建立實(shí)體模型時(shí)進(jìn)行了礦體的合并，對(duì)于礦體的品位則根據(jù)3Dmine 提供的塊體模型的估值法進(jìn)行自動(dòng)的品位分布。與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合，應(yīng)用數(shù)學(xué)方法對(duì)品位分布進(jìn)行估值，是塊體模型的重要特點(diǎn)之一。在本模型的建立中，就是采用已經(jīng)建立好的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)學(xué)方法結(jié)合進(jìn)行估值。通過(guò)估值，將礦體按品位的不同分為高、中、低品位區(qū)段，根據(jù)顏色可對(duì)礦體的賦存情況一目了然[3]。

3.5 控礦構(gòu)造和組合樣的統(tǒng)計(jì)分析

鉆孔中的化驗(yàn)數(shù)據(jù)利用等距離加權(quán)平均的方法進(jìn)行組合，將礦帶中Au 的品位組合成一個(gè)個(gè)的點(diǎn)，可以形成鉆孔垂向樣品組合及化驗(yàn)數(shù)據(jù)三維模型（圖5）及組合樣品點(diǎn)累計(jì)頻率圖（圖6），為礦體估值服務(wù)。

基于這些數(shù)據(jù)的空間關(guān)系，并結(jié)合地質(zhì)和構(gòu)造巖相特征、礦床成因關(guān)系及礦體空間分布特點(diǎn)，通過(guò)控礦韌性剪切帶立體模型（圖7）、礦床地質(zhì)剖面模型（圖8）、地表與礦床地質(zhì)綜合立體模型（圖9）、礦體與韌性剪切帶空間分布關(guān)系模型（圖10），全面地對(duì)長(zhǎng)溝金礦礦床進(jìn)行分析和模擬，將有助于空間上對(duì)礦體分布的認(rèn)識(shí)，礦山生產(chǎn)工程中的品位控制及快速提取地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)等[4]。

圖6 組合樣品點(diǎn)累計(jì)頻率圖

圖7 韌性剪切帶片理化帶

圖8 長(zhǎng)溝金礦勘探線礦床地質(zhì)剖面模型

圖9 地表與礦床地質(zhì)綜合立體模型

圖10 金礦體與韌性剪切帶空間分布關(guān)系模型

4 結(jié)論

1）利用軟件首次構(gòu)建了地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、地表模型、地層模型、礦件模型，從三維空間展示了整個(gè)礦區(qū)的地形、地層、礦體的變化特征。

2）通過(guò)建立礦區(qū)的三維地學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)的三維數(shù)字化，可以動(dòng)態(tài)地管理礦區(qū)的鉆孔工程、剖面圖、坑道等資料；形象直觀地再現(xiàn)了礦區(qū)地質(zhì)單元的空間展布及其相互關(guān)系[5]。確保礦區(qū)勘探設(shè)計(jì)的科學(xué)性，減少勘探風(fēng)險(xiǎn)，并將大大提高礦床勘查的效率。

［1］羅周全，鹿浩，劉曉明，等.礦山三維實(shí)體建模[J].華南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，21（4）：9-15.

［2］鄒艷紅，周勝，陳進(jìn)，等.基于三維可視化環(huán)境的地質(zhì)體空間形態(tài)分析[J].地理信息世界，2008，6（5）：33-37.

［3］史文中，吳立新，李清泉，等.三維空間信息模型與算法[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

［4］王純祥，白世偉，賀懷建.三維地層可視化中地質(zhì)建模研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22（10）：1722-1726.

［5］毛先成.三維數(shù)字礦床與隱伏礦體定量預(yù)測(cè)研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2006.