廣西武宣鉛鋅礦三維地質模型構建及找礦預測*

馮　莉　丁　凱　藍妮拉　吳　二　劉　珺　彭艷華　粟陽揚

(1.桂林理工大學博文管理學院；2.廣西壯族自治區桂林水文工程地質勘察院；3.中國建筑材料工業地質勘查中心廣西總隊)

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廣西武宣鉛鋅礦三維地質模型構建及找礦預測*

馮莉1丁凱2藍妮拉3吳二1劉珺1彭艷華1粟陽揚1

(1.桂林理工大學博文管理學院；2.廣西壯族自治區桂林水文工程地質勘察院；3.中國建筑材料工業地質勘查中心廣西總隊)

通過對武宣鉛鋅礦礦區地質勘查資料進行全面整理，利用3DMine軟件建立了礦區地質數據庫、地形實體模型、地層實體模型和礦體實體模型，實現了武宣鉛鋅礦礦區深部地質現象的三維可視化。在此基礎上，對區內礦床成因、找礦標志進行了分析并進行了找礦預測，結果表明：①區內礦床屬于海底熱水噴流沉積型(SEDEX)礦床；②礦區三維地質模型的建立對于揭示礦區成礦規律、礦體形態、賦存位置及與圍巖的時空關系具有較好的指示作用，對于區內進一步開展礦產勘查和找礦預測工作有一定的參考價值。

鉛鋅礦3DMine三維地質模型礦床成因找礦標志找礦預測

目前，隨著礦體埋深的增加，礦產勘查的難度逐漸增大，應用傳統找礦理論和方法進行找礦勘查，效果愈發不理想[1-2]。為更好地適應礦產資源勘查中找礦主體對象的轉變，有效提高地質找礦效果，傳統找礦方式正由單一向綜合、由二維向三維轉變。三維地質模型的建立可形象表達礦區的地質現象，為礦山生產、地質現象成因分析、找礦預測等地質工作提供新的技術方法[3-5]。本研究以廣西武宣鉛鋅礦為例，基于3DMine軟件構建三維地質模型并進行找礦預測，供區內找礦參考。

1　礦區地質概況

武宣鉛鋅礦位于廣西大瑤山西側鉛鋅礦多金屬成礦帶南段，大地構造上屬于華南板塊南華活動帶來賓凹陷帶與大瑤山凸起的復合部位[6]。礦區及其周圍出露的地層有寒武系(∈)、泥盆系(D)和第四系(Q)。寒武系(∈)為1套碎屑巖，具復理式構造。泥盆系(D)地層為礦區主要地層，分為上泥盆統、中泥盆統和下泥盆統，其中下泥盆統上倫組(D1sl)為賦礦巖層，巖性以白云巖為主，夾有白云質灰巖，局部夾有少量灰色、淺灰色硅質巖；上部白云巖以深灰色為主，少量灰—淺灰色，中—粗晶結構，中—厚層狀，局部有重晶石、鉛、鋅礦富集，具白云石化、硅化現象；中、下部白云巖以細—微晶結構為主，顏色上部稍淺，薄—中層狀，靠近底部夾少量灰巖；下泥盆統(D1)角度不整合于寒武系(∈)之上。第四系(Q)為殘坡積棕紅色紅黏土層，含重晶石、鐵錳質結核。礦區構造屬寒武系構成的復式背斜構造北西翼，為一單斜構造，南側、東南側由寒武系老地層組成，向北西為泥盆系、石炭系，巖層整體傾向NW，傾角多大于80°。F3斷層為東鄉區域性大斷裂，從礦區南側通過，斷面波狀彎曲，走向NEE，傾向S，傾角57°，屬壓扭性逆斷層，受擠壓較劇烈(圖1)，區內巖漿巖不甚發育[7]。

2　礦區三維地質模型構建

2.1技術路線

利用AutoCAD、MapGIS等軟件對搜集到的礦區地形地質圖、勘探線剖面圖、坑道地質平面圖等圖件進行矢量化或格式轉換處理后，導入3DMine軟件中提取地質體輪廓線，將鉆孔編錄信息等地球化學資料整理后構建地質數據庫，生成鉆孔三維模型，結合地質勘探報告建立相應的地質體模型和工程模型，在地質地形圖中通過提取等高線建立地形模型，實現礦區地質現象的三維可視化。根據三維模型提取各地質體的成礦有利信息，將該類信息進行疊加圈定可能致礦的區域并進行評價。本研究三維建模技術路線見圖2。

2.2三維地質模型構建2.2.1礦區地質數據庫

地質數據庫是用于管理地表、鉆孔、坑道等地質信息的數據庫系統，該數據庫也是礦區礦產資源評價的基礎。原始數據資料數據庫是構建礦山三維地質模型的基本組成部分，通過對地形地質圖、礦區勘探線剖面圖、坑道平面圖進行格式統一后導入3DMine軟件中，為構建三維地質模型奠定基礎。利用礦區鉆孔、坑道樣品化驗數據創建定位表、測斜表、化驗表和巖性表，依據地質數據庫通過3DMine軟件構建三維模型，實現鉆孔三維可視化。

圖1　武宣鉛鋅礦區域地質和礦區地質簡圖

圖2　技術路線

2.2.2礦區地形實體模型

礦區地表形態可利用數字地形模型(Digitalterrainmodel,DTM)進行表達，利用礦區數字高程模型(Digitalelevationmodel,DEM)高差數據進行插值模擬。本研究通過等高線矢量生成礦區地形實體模型，構建礦區地表地形模型。將該模型用于描述礦區地面起伏情況，通過生成三維面模型可較逼真地顯示礦區的地表形態，在地形模擬分析過程中，可利用地形地表模型自動提取各類地形因子，還可制作地形剖面圖。此外，地表地形模型的構建對于深部采礦工程設計具有重要的指導作用。

2.2.3礦區地層實體模型

地層是指在地殼發展過程中形成的各類成層和非成層巖石的總稱，通過地殼運動使得地層發生斷裂或褶皺，甚至地層發展倒轉，地殼的運動為礦產的形成提供了有利條件。地層實體模型可直觀地顯示礦區礦體的賦存部位，也為成礦地層有利條件的提取和成礦有利組合部位的綜合預測提供了基礎模型。地層實體模型主要借助礦區地形地質圖、勘探線剖面圖和坑道平面圖進行構建，將建模所需圖件導入3DMine軟件中并進行適當校正，對于圖件數據不足的情形，應根據礦區地層特征并結合地質調查報告進行推斷和完善地層模型(圖3)。區內主要地層為下泥盆統郁江組(D1y)泥巖、下泥盆統上倫組(D1sl)白云巖、下泥盆統二塘組(D1e)灰巖與泥灰巖、下泥盆統官橋組(D1g)白云巖夾少量灰巖、下泥盆統大樂組(D1d)泥灰巖、中泥盆統東崗嶺組(D2d)白云質灰巖與灰巖。由圖3可清晰看到鉛鋅礦體主要賦存于下泥盆統上倫組(D1sl)白云巖層間破碎帶中。

圖3　礦區綜合地質模型

2.2.4礦體實體模型

根據搜集的地質資料及礦床展布特征，利用勘探線剖面圖在三維空間中的礦體輪廓線，參考礦體連接規則，與相鄰剖面圖上相應編號的礦體沿走向和傾向進行連接，并參考其他地質勘查資料對礦體的描述進行修改和完善，構建了武宣鉛鋅礦已知礦體的實體模型(圖3)。由圖3可觀察到礦體在礦區中的賦存位置、形態及與地層間的關系。研究區礦床為海底熱水噴流沉積型(SEDEX)鉛鋅礦床，產于下泥盆統上倫組(D1sl)白云巖地層中，礦體呈層狀、似層狀和透鏡狀產出，大多呈雁列式排布，沿走向和傾向變化較大，常有分支復合特征。

3　礦床成因及找礦預測

3.1礦床成因

礦區礦體呈層狀、似層狀和透鏡狀與地層整合產出，在層狀礦體附近出現典型熱水沉積巖(重晶石和少量硅質巖等)。區內S同位素特征表明區內成礦既與中生代深源巖漿活動相關，又具有噴流沉積的特點；Pb同位素特征指示區內成礦物質來源為殼源，且具有巖漿混染作用。通過對流體包裹體的研究發現，成礦流體具有大氣降水的特征，且與熱水成礦關系密切。綜合礦床地質特征及S、Pb同位素、稀土元素和流體包裹體研究成果可知，武宣鉛鋅礦可能為海底熱水噴流沉積型(SEDEX)礦床[8]。

3.2找礦預測

武宣鉛鋅礦位于華南板塊南華活動帶來賓凹陷帶與大瑤山凸起的復合部位，屬于廣西大瑤山西側鉛鋅礦多金屬成礦帶南段，同時具有多期次活動的區域性大斷裂從礦區通過，并且該區為廣西重要的鉛鋅多金屬成礦區，具有較好的找礦前景[9]。

(1)鉛鋅礦床受層位、巖性和構造控制，礦區內構造較發育，主要呈NE向展布的F1、F2、F3斷層均不同程度地控制礦體的產狀形態，尤其是作為憑祥—大黎區域性斷裂的次一級斷裂(F3斷層)控制著礦區礦體的產出。

(2)找礦標志。①礦體賦存層位為下泥盆統上倫組(D1sl)白云巖；②NE向展布的斷層及其次一級的層間破碎帶；③重晶石化、硅化、黃鐵礦化等圍巖蝕變；④由于風化作用形成的殘積-堆積重晶石、黃鐵礦化學風化作用形成的“鐵帽”標志。

(3)礦床產于深大斷裂旁側的次一級斷裂中，現階段，礦區勘探深度較淺，跟據三維地質模型可發現，礦體往深部和邊部并未完全圈閉，因此，礦區深部和邊部仍具有較大的找礦潛力。

4　結　語

以廣西武宣鉛鋅礦為例，通過構建地質數據庫，在3DMine軟件中分別構建了地形、地層和礦體的三維實體模型，直觀地展示了礦區內各地質體的時空展布特征與地質現象。結合該類三維地質模型，詳細分析了區內礦床成因及找礦標志，對于礦區進一步開展找礦勘探工作有一定的借鑒價值。

[1]趙戰峰，周坤，黃玲.三維地質建模中設定礦塊尺寸探討[J].有色金屬：礦山部分，2012(4)：83-86.

[2]余海軍，李文昌，尹光候，等.三維地質模型的開發及應用——以普朗銅礦為例[J].現代礦業，2009(6)：67-71.

[3]龔智穎，高陽.基于三維地質模型的河南韓梁鋁土礦成礦分析及資源量估算[J].地質學刊，2014(2)：268-272.

[4]張思科，倪晉寧，高萬里，等.三維地質建模技術方法研究——以東昆侖造山帶為例[J].地質力學學報，2009(2)：201-208.

[5]吳健飛，葉義成，王其虎，等.某多層復雜礦床開采優化的三維地質建模[J].金屬礦山，2012(9)：124-128.

[6]薛靜，戴培根，付松武，等.廣西武宣盤龍鉛鋅礦噴流沉積成礦作用：稀土元素和硫同位素證據[J].大地構造與成礦學，2011(3)：394-402.

[7]梁寶國，廖開立.廣西武宣縣盤龍鉛鋅礦地質特征及找礦方向[J].南方國土資源，2003(2)：26-29.

[8]薛靜，戴培根，付松武.廣西武宣盤龍鉛鋅礦礦床成礦地球化學特征[J].中國有色金屬學報，2012(2)：533-545.

[9]羅永恩.廣西武宣—象州地區鉛鋅成礦帶深部找礦前景及找礦思路探討——以盤龍鉛鋅礦區為例[J].礦產與地質，2014(6)：653-659.

2015-11-05)

*廣西高校科學技術研究項目(編號：KY2015YB506)。

馮莉(1982—)，女，工程師，碩士，541006 廣西壯族自治區桂林市雁山區雁山街317號。