三維建模技術在安徽省月山礦田成礦預測中的應用

方東會，李曉暉，張明明

（1.安徽省地質礦產勘查局326地質隊，安徽 安慶 246001；2.合肥工業大學資源與環境工程學院，安徽 合肥 230009）

1 概述

隨著我國經濟的高速發展，資源開發強度不斷加大，老礦山資源逐漸枯竭，急需在老礦床和礦田周邊及深部尋找接替資源，延續礦山服務年限，保障經濟發展對資源的需求。然而受傳統地質勘探手段的限制，找礦勘探難度和成本都大幅提高了。隨著GIS技術在地學領域的不斷進步和成熟，通過GIS技術提取地質、地球物理、地球化學等多元素找礦信息，構建三維地質體模型，運用三維成礦預測方法能更好地服務于深部及隱伏礦床的成礦預測。

月山礦田位于揚子地塊北緣下揚子臺坳沿江斷褶帶中段，是長江中下游銅（鐵）金屬成礦帶中的典型礦田之一。本文通過GIS技術，構建月山礦田三維立體地質模型，進行三維立體成礦預測，對月山礦田的深部及周邊的找礦工作有一定的指導意義。

2 月山礦田地質特征簡述

月山礦田位于揚子地塊北緣下揚子臺坳沿江斷褶帶中段。礦田內地層自元古界到第四系出露較齊全。與成礦關系[密切的主要有晚古生代的石炭—二疊紀和早中三疊世的碳酸鹽巖層和碳酸鹽巖層與硅鋁質巖層組合，共有4個層位。

礦田內構造較發育，與礦巖成礦關系密切。斷裂構造以北東向、北西向和東西向為主，提供了巖漿或礦液的運移通道，褶皺構造為巖體或礦體提供了產出空間。月山巖體定位于北東向深大斷裂構造中。

礦田內巖漿巖發育，主要出露月山巖體、總鋪巖體及五橫巖體南部。月山巖體與銅鐵成礦關系最為緊密。巖石的年齡為140.8Ma±1.5Ma(鋯石U-Pb法加權平均年齡，2012年)，屬燕山早期，巖石類型主要為中細粒閃長巖與石英閃長巖，局部出現二長閃長巖，中心相為花崗閃長巖。總鋪巖體成巖時代屬燕山早期侵入體，巖石類型為石英閃長巖與閃長巖。五橫巖體橫跨兩個構造單元，北端進入廬樅盆地（坳陷），南端延伸至月山巖體之北數公里而進入懷寧隆起，與月山巖體一樣同受北東向基底構造——懷寧～樅陽深斷裂帶控制，由閃長巖和二長閃長巖兩種巖性組成。主體部分閃長巖成巖時代140.0Ma（鋯石U-Pb法，2014年），屬燕山早期侵入體。二長閃長巖成巖時代為132.6Ma±1.3Ma，是羅嶺巖體的南延部分，屬晚期，與廬樅地區南部的羅嶺巖體巖性相似。

3 三維建模方法及成果

首先在Surpac軟件中建立月山礦田空間數據庫，空間數據庫由礦產地數據庫和鉆孔數據庫組成。

然后通過融合物探相關數據及解譯結果對月山礦田內深部地質體或構造的三維特征進行推斷和解釋，在三維空間內精確的表征地質構造及其他相關信息。

在Surpac平臺上分步驟進行三維立體模型構建。

首先對斷裂、地層及巖體等進行平面約束；第二步用矢量地形數據，網格化后賦予上述平面約束信息三維坐標；第三步用地質物探綜合剖面，對剖面內斷裂、地層及巖體進行垂向約束，對垂向約束界面信息開展三維變換計算，賦予三維坐標；第四步用三維建模方法對地層、巖體、斷裂進行三維地質界面建模；第五步開展三維模型的空間布爾運算，構建月山礦田三維地形模型，完成月山礦田立體地質結構的構建工作；最后一步是通過剖切剖面對立體地質結構圖進行詳細驗證，循環修正，直至立體地質結構符合相關要求。

4 三維成礦預測工作

月山礦田內已知礦床類型主要有：矽卡巖型鐵銅礦床、熱液脈型礦床和沉積地層中含銅砂巖透鏡體礦床，已發現礦床主要是矽卡巖型鐵銅礦床。預測評價模型是以礦田內矽卡巖型鐵銅礦床模型為主，兼顧熱液脈型礦床。矽卡巖型鐵銅礦床主要賦存于巖體與三疊系碳酸鹽地層或膏鹽地層圍巖接觸帶上；三疊系中統地層接觸帶突出部位（S形構造、舌狀體構造）以及閃長巖體的隆凹位置均是成礦有利部位；磁化極二階異常對于月山礦田內矽卡巖型鐵銅礦床具有較好的指示意義，區內大部分銅鐵礦床均位于磁化極二階正異常范圍內。根據月山礦田矽卡巖型鐵銅礦床的成礦規律及找礦標志，結合月山礦田三維立體結構及已有地質及物探數據特征，構建三維預測評價模型。

三維成礦預測軟件基于合肥工業大學自主開發完成的《三維成礦預測系統》（GeoPMS3D）平臺，該軟件以地質礦業軟件Surpac作為基礎三維平臺，采用集成二次開發的方式進行設計開發完成。

根據月山礦田矽卡巖型鐵銅礦床三維預測評價模型，利用三維成礦預測中的多空間分析方法，針對三維地質模型對閃長巖體接觸帶、巖體隆起部位、三疊系中統地層接觸帶、三疊系中統地層突起部位進行了分析和提取，得到控礦指示要素。然后進行三維距離場分析，構建相應的三維距離場。接著采用數據驅動的方式對最優控礦距離進行求取，得到最優控礦距離。

表1 月山礦田矽卡巖型鐵銅礦床三維預測評價模型

根據預測評價模型，利用三維空間疊加預測模型基于最優控礦距離以及磁化極二階正異常信息對區內矽卡巖型鐵銅礦床的成礦有利部位區進行了定位定量預測，結果如圖3所示。

基于月山礦田三維立體地質結構圈定10處新的找礦遠景區。綜合運用定量預測中的體積估計法和豐度估計法，對各找礦遠景區的資源量進行定量預測。

表2 月山礦田矽卡巖型鐵銅礦床新找礦遠景區

表3 月山礦田矽卡巖型鐵銅礦床找礦遠景區與已知礦床對照表

其中朱沖鐵銅礦床、安慶銅鐵礦床、馬頭山銅鐵礦床等已知礦床分別位于預測的5個找礦遠景區內，顯示出三維預測方法較好的預測能力。

5 結論

運用三維建模技術對月山礦田內的鐵銅礦床進行了三維成礦預測，得到10個成礦預測遠景區，預測鐵銅總礦石量超過2億噸。

通過建立預測評價模型，實現了月山地區多年總結的勘探經驗和找礦理論、地質物探信息與三維GIS技術的有機融合。進一步推進了三維GIS技術在找礦勘探方面的應用，擴展了三維立體地質結構的用途及應用范圍。為月山地區進一步的深部找礦工作提供了新的找礦方向及依據，同時也證明了三維成礦預測方法在隱伏礦體靶區預測工作中的可行性。