基于ArcGlS軟件的三維地質(zhì)建模及資源量預(yù)測(cè)

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)，山東 威海 264209）

金屬資源量預(yù)測(cè)是礦山找礦勘查的基礎(chǔ)，合理的資源量預(yù)測(cè)模型等有助于深部資源勘查，尤其是隱伏型金屬礦產(chǎn)。三維地質(zhì)建模是提高找礦準(zhǔn)確率和提升資源量預(yù)測(cè)合理性的基礎(chǔ)性圖件，對(duì)深部探礦工程的布設(shè)具有良好的指導(dǎo)意義，如鉆孔設(shè)計(jì)、平硐設(shè)計(jì)等[1]。ARCGIS軟件在三維地質(zhì)建模方面具有較好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，具有操作簡(jiǎn)便、三維建模功能齊全等優(yōu)勢(shì)，廣泛的應(yīng)用在資源量預(yù)測(cè)以及三維礦山建設(shè)等領(lǐng)域。鑒于此，本文以ARCGIS軟件為基礎(chǔ)，以某熱液脈型鉛鋅礦為例，分析其在資源量預(yù)測(cè)等方面的應(yīng)用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

根據(jù)對(duì)該熱液型鉛鋅礦成礦特征研究，認(rèn)為該鉛鋅成礦作用與區(qū)域性巖漿活動(dòng)、斷裂破碎帶有關(guān)，其1:5萬(wàn)水系沉積物異常與已知礦化帶關(guān)系密切。因此，可通過(guò)與成礦有關(guān)的巖漿巖、主要控礦斷裂構(gòu)造及1:5萬(wàn)水系沉積物異常等地質(zhì)信息的相互疊加作用預(yù)測(cè)潛在資源量，為進(jìn)一步布設(shè)深部探礦工程提供基礎(chǔ)依據(jù)。根據(jù)研究區(qū)成礦地質(zhì)背景、控礦因素、礦床成因類(lèi)型及1:5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量成果，在研究區(qū)內(nèi)共劃分出1個(gè)A類(lèi)鉛鋅找礦靶區(qū)和1個(gè)B類(lèi)鉛鋅找礦靶區(qū)[2]。本次三維地質(zhì)建模的方式采用最小預(yù)測(cè)區(qū)的方式進(jìn)行深部潛在資源預(yù)測(cè)，即通過(guò)ARCGIS軟件平臺(tái)構(gòu)建以重點(diǎn)控礦因素為主的三維地質(zhì)模型，通過(guò)類(lèi)比法及地質(zhì)體單元法圈定最小預(yù)測(cè)靶區(qū)。

2 三維地質(zhì)模型建設(shè)及資源量預(yù)測(cè)

2.1 三維地質(zhì)建模基本原則

三維地質(zhì)建模應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則：①在最小的預(yù)測(cè)靶區(qū)內(nèi)，以能夠發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦床最大的可能范圍為基礎(chǔ)，將其作為最大含礦率的最小面積處理，進(jìn)而確定預(yù)測(cè)靶區(qū)的邊界，并將參數(shù)輸入至ArcGIS平臺(tái)的相應(yīng)數(shù)據(jù)表格中；②結(jié)合各種控礦因素，以地質(zhì)信息為基礎(chǔ)，充分考慮地、物、化、遙等多種綜合信息，進(jìn)而根據(jù)相互疊加關(guān)系以及權(quán)重比等確定預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景區(qū)的邊界線(xiàn)；③遠(yuǎn)景區(qū)的圈定原則要詳細(xì)、統(tǒng)一，使資料具有可比性，最小預(yù)測(cè)區(qū)的面積不超過(guò)50平方公里。

2.2 最小預(yù)測(cè)靶區(qū)確定

最小靶區(qū)的確定是提高深部三維地質(zhì)建模準(zhǔn)確性和資源量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)，本次主要選擇與成礦關(guān)系密切的地質(zhì)信息加以約束。與該熱液脈型鉛鋅礦成礦有關(guān)的控制因素包括：①控巖（礦）構(gòu)造，有利于成礦的構(gòu)造或交叉部位的緩沖區(qū)；②巖漿巖，燕山期中酸性巖漿巖，是主要的成礦流體來(lái)源；③化探異常，單元素鉛、鋅地球化學(xué)異常，區(qū)域鉛鋅異常與礦化帶吻合度較高。因此，將上述3類(lèi)圖層在ArcGIS軟件中疊加在一起，將三者的交匯部位最為最小預(yù)測(cè)靶區(qū)，其找礦潛力最大。

2.3 估算方法的確定

在選定的預(yù)測(cè)靶區(qū)中，礦床類(lèi)型屬完全受斷裂構(gòu)造控制的礦床。按照“預(yù)測(cè)資源量估算技術(shù)要求”的要求，結(jié)合“脈狀礦床預(yù)測(cè)資源量估算方法的意見(jiàn)”中“脈狀礦床指主要受斷裂構(gòu)造控制的礦床類(lèi)型”和“脈狀礦床預(yù)測(cè)資源量估算方法，不同于主要受含礦地質(zhì)建造控制的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)類(lèi)型”以及“以上方法主要指產(chǎn)狀，規(guī)模比較確定的脈狀礦床資源量預(yù)測(cè)方法，對(duì)無(wú)法確定規(guī)模、產(chǎn)狀的脈狀礦體，具體估算方法，可以參照以前提出的最小預(yù)測(cè)區(qū)含礦率法估算”的規(guī)定，考慮到研究區(qū)工作程度和已知礦（化）體的展布形態(tài)呈脈狀，因此對(duì)本次以熱液充填型為主的鉛鋅重點(diǎn)礦點(diǎn)預(yù)測(cè)資源量估算方法確定為“地質(zhì)體積法”。

模型區(qū)含礦系數(shù)確定：研究區(qū)重點(diǎn)礦點(diǎn)模型區(qū)地質(zhì)體含礦系數(shù)見(jiàn)表1。

表1 研究區(qū)預(yù)測(cè)靶區(qū)模型區(qū)含礦地質(zhì)體含礦系數(shù)表

含礦系數(shù)確定說(shuō)明：

某熱液脈型鉛鋅礦預(yù)測(cè)靶區(qū)中模型區(qū)含礦地質(zhì)體邊界即為含礦地層界線(xiàn)明顯、易于圈定，故選用“可以確切圈定地質(zhì)體邊界”的公式計(jì)算模型區(qū)含礦地質(zhì)體的含礦系數(shù)：

α地質(zhì)體＝Z總/V地質(zhì)體＝Z總/(S地質(zhì)體×H地質(zhì)體)（式1）

根據(jù)預(yù)測(cè)區(qū)參數(shù)估算最小預(yù)測(cè)區(qū)資源量，依據(jù)公式：

Z預(yù)＝S預(yù)×H預(yù)×Ks×K×α（式2）

公式1和公式2中：Z預(yù)為預(yù)測(cè)區(qū)預(yù)測(cè)資源量；S預(yù)為預(yù)測(cè)區(qū)面積；H預(yù)為預(yù)測(cè)區(qū)延深（指預(yù)測(cè)區(qū)含礦地質(zhì)體延深）；Ks為含礦地質(zhì)體面積參數(shù)；K為模型區(qū)礦床的含礦系數(shù)；α為相似系數(shù)。

2.4 最小預(yù)測(cè)區(qū)資源量可信度估計(jì)

（1）面積可信度分析。按照上文提及的三維地質(zhì)建模基本原則，本次將該鉛鋅礦床的最小預(yù)測(cè)區(qū)根據(jù)面積參數(shù)可信度劃分為3個(gè)等級(jí)：①含礦層位明確，且礦層厚度變化較穩(wěn)定的，設(shè)置其權(quán)重為0.75；②調(diào)查區(qū)賦存含礦巖系的，設(shè)置其權(quán)重比為0.50；③調(diào)查區(qū)為隱伏推測(cè)區(qū)域的，設(shè)置其權(quán)重比為0.25。

（2）延深可信度分析。延深可信度指的是礦層向深部的延深情況，根據(jù)礦體一般變化規(guī)律將其分為6個(gè)等級(jí)：①以早期的勘查成果確定的最小預(yù)測(cè)區(qū)，權(quán)重比設(shè)為0.90；②根據(jù)磁法測(cè)量工作確定的礦體深度，確定其權(quán)重比為0.75；③按照含礦巖系的產(chǎn)狀確定的深度，設(shè)置權(quán)重比為0.50；④根據(jù)化探的異常剝蝕系數(shù)確定礦體深度的，權(quán)重比設(shè)為0.50；⑤按照礦區(qū)及周邊已知礦床規(guī)律確定的深度，其可信度設(shè)為0.50；⑥根據(jù)專(zhuān)家綜合分析確定的埋藏深度，權(quán)重比設(shè)為0.25。

（3）含礦系數(shù)可信度分析。根據(jù)“預(yù)測(cè)資源量估算技術(shù)要求”，將含礦系數(shù)可信度分為3個(gè)等級(jí)：①勘探程度高，對(duì)礦床深部外圍資源量了解清楚（0.75）；②勘探程度較高，對(duì)礦床深部外圍資源量及含礦地質(zhì)體分布了解一般（0.5）；③勘探程度一般，對(duì)礦床深部外圍資源量及含礦地質(zhì)體分布了解較差（0.25）。

（4）預(yù)測(cè)資源量可信度。根據(jù)“預(yù)測(cè)資源量估算技術(shù)要求”資源量可信度分為3個(gè)等級(jí)：①深部探礦工程見(jiàn)礦最大深度以上的預(yù)測(cè)資源量，可信度≥0.75；②深部探礦工程見(jiàn)礦最大深度以下部分合理估算的預(yù)測(cè)資源量，或經(jīng)地表工程揭露，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)礦體，但沒(méi)有經(jīng)深部工程驗(yàn)證的預(yù)測(cè)資源量，可信度0.5～0.75；③僅以地質(zhì)、化探及遙感異常估計(jì)的預(yù)測(cè)資源量可信度為＜0.5。

對(duì)研究區(qū)熱液脈型鉛鋅礦中的每個(gè)最小預(yù)測(cè)區(qū)評(píng)價(jià)其可信度，各最小預(yù)測(cè)區(qū)可信度分析見(jiàn)表2。

2.5 預(yù)測(cè)資源量結(jié)果分析

根據(jù)上文講述的資源量預(yù)測(cè)方法，在ArcGIS軟件平臺(tái)中構(gòu)建三維地質(zhì)模型，進(jìn)而根據(jù)三類(lèi)找礦線(xiàn)索疊加區(qū)域建立相應(yīng)的最小預(yù)測(cè)靶區(qū)，根據(jù)已知礦點(diǎn)的含礦性特征等確定預(yù)測(cè)區(qū)的含礦系數(shù)，最終獲得研究區(qū)鉛鋅礦預(yù)測(cè)靶區(qū)內(nèi)的潛力資源量[3]，其預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，在該熱液型鉛鋅礦外圍以及深部具有較大的找礦潛力，其Pb潛在資源量可達(dá)52t，具有尋找大型鉛鋅礦床的潛力。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，金屬礦床的深部找礦與預(yù)測(cè)模型的建設(shè)關(guān)系密切，合理有效的預(yù)測(cè)模型對(duì)深部探礦工程的布設(shè)具有積極的促進(jìn)作用。因此，通過(guò)ArcGIS軟件平臺(tái)，合理的利用計(jì)算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)量大的優(yōu)勢(shì)等，將復(fù)雜的三維地質(zhì)問(wèn)題簡(jiǎn)化成三維地質(zhì)模型，再根據(jù)礦體與找礦標(biāo)志的空間疊加關(guān)系，為深部鉆孔布設(shè)提供最直觀(guān)的依據(jù)。同時(shí)，三維地質(zhì)模型建設(shè)是估算深部潛在資源量的基礎(chǔ)，也是分析區(qū)域找礦潛力的基礎(chǔ)。

表2 研究區(qū)熱液脈型鉛鋅礦最小預(yù)測(cè)區(qū)預(yù)測(cè)資源量可信度統(tǒng)計(jì)表

表3 測(cè)區(qū)鉛鋅礦預(yù)測(cè)工作區(qū)最小預(yù)測(cè)區(qū)估算成果表