三維可視化技術(shù)在婁家店地區(qū)勘查中的應(yīng)用

［關(guān)鍵詞］遼寧婁家店；地質(zhì)勘查；三維可視化技術(shù)

三維可視化技術(shù)是一種可以直觀展示地質(zhì)體空間形態(tài)的技術(shù)，不論是基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查還是礦產(chǎn)勘查，該技術(shù)正逐漸被應(yīng)用于各類地質(zhì)勘查活動。前人的研究成果表明，三維可視化技術(shù)可以應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查[1]，可以實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的立體化顯示[2]；通過三維建模可以了解礦體的空間形態(tài)[3] ，可以解決傳統(tǒng)勘查手段無法解決的問題[4]，可以解決空間關(guān)系復(fù)雜地質(zhì)體的關(guān)系問題[5]，三維礦體模型可指導(dǎo)找礦、圈礦工作[6]；三維可視化技術(shù)可以為礦產(chǎn)勘查提供更多的找礦信息，為礦產(chǎn)勘查節(jié)約時間和資金[7]，可以用三維物化探數(shù)據(jù)異常圈定找礦靶區(qū)、重點工作區(qū)和成礦有利區(qū)[8]，并且可以通過三維地質(zhì)模型校正以往剖面圖或透視法在投影過程中地質(zhì)信息失真的問題[9]。雖然在地質(zhì)勘查工作中，三維可視化技術(shù)有很多優(yōu)點，但受到多種因素的影響，目前在地勘方面的應(yīng)用還有很多工作要做，三維可視化技術(shù)的優(yōu)勢還沒有在地質(zhì)勘查中得到充分發(fā)揮，一個重要原因就是有些工作人員沒有認(rèn)識到三維可視化技術(shù)在地質(zhì)勘查中應(yīng)用的重要性以及必要性。總體來說，三維可視化技術(shù)在礦產(chǎn)儲量估算、礦產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測等方面的應(yīng)用相對多一些，在指導(dǎo)勘查部署方面需要加大應(yīng)用力度。本次研究，主要是探索應(yīng)用三維可視化技術(shù)對勘查對象的空間展布形態(tài)和分布規(guī)律進(jìn)行分析。

1. 婁家店地區(qū)地質(zhì)特征概況

婁家店地區(qū)位于遼寧省西北部，隸屬朝陽市。大地構(gòu)造位置位于柴達(dá)木-華北板塊（Ⅰ）華北陸塊（Ⅱ）、華北北緣隆起帶（Ⅲ）、建平晚古生代陸緣巖漿弧（Ⅳ）。區(qū)域上廣泛出露新太古宙變質(zhì)雜巖，巖性組成為黑云角閃斜長片麻巖及分布其中的斜長角閃巖、磁鐵石英巖等。從圖1可以看到，除構(gòu)成基底的新太古宙變質(zhì)雜巖外，研究區(qū)的南部出露有白堊系義縣組；研究區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，西南部出露有晚侏羅世閃長巖，東部和北部則出露有大面積的早二疊世二長花崗巖和石英閃長巖。研究區(qū)的中部還出露超基性巖。研究區(qū)構(gòu)造不甚發(fā)育，僅在婁家店金礦北西側(cè)見有兩條北東向斷裂構(gòu)造。

本區(qū)的勘查工作主要圍繞婁家店金礦進(jìn)行，勘查區(qū)內(nèi)主要出露新太古宙變質(zhì)雜巖，在溝谷中分布有第四系。區(qū)內(nèi)出露有花崗斑巖、石英斑巖、閃長（玢）巖、輝綠巖、煌斑巖等巖脈。局部有磁鐵石英巖出露。在勘查區(qū)內(nèi)有一條近南北走向的金礦化帶（見圖2）。

為了評價該礦化帶的意義，施工了一批鉆孔，證實該礦化帶向下有一定延深。

2. 工作方法

本次工作是基于勘查資料，嘗試使用三維可視化技術(shù)對勘查對象的空間形態(tài)和展布規(guī)律進(jìn)行探索。

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理與鉆孔數(shù)據(jù)庫

為了使勘查數(shù)據(jù)能用于三維軟件使用，首先對鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯檢查，包括樣品采樣位置是否重疊、樣品及測斜點是否超出鉆孔深度記錄等。初步檢查后，根據(jù)本區(qū)的實際情況，將數(shù)據(jù)編制成4個表格，即：基本信息表、鉆孔測斜記錄表、巖性表和分析結(jié)果表。

基本信息表的內(nèi)容包括鉆孔編號、鉆孔位置（X、Y）坐標(biāo)及孔口高程、鉆孔深度、勘探線號；鉆孔測斜記錄表的內(nèi)容包括鉆孔編號、測斜點深度、傾角、方位角；巖性表的內(nèi)容包括鉆孔編號、巖性段起始深度、巖性段終止深度、巖性；分析結(jié)果表的內(nèi)容包括鉆孔編號、樣品起始深度、樣品終止深度、分析項目的結(jié)果。在編制這幾個表格時，鉆孔編號是一致的，包括大小寫都是一樣的。表格編制后，對勘查區(qū)的地形等高線進(jìn)行矢量化，用于后續(xù)制作地形DTM模型。由于原始的地形等高線是Mapgis格式的，為了在三維軟件中使用，將其轉(zhuǎn)化成dxf格式。

數(shù)據(jù)預(yù)處理后，建立包括前述4個表的鉆孔數(shù)據(jù)庫。鉆孔軌跡和投影了地質(zhì)體界線的地形DTM模型一起構(gòu)成本次研究的三維地質(zhì)要素。

2.2 礦化分布特征分析

為了分析礦化的分布特點，將金品位大于1（×10^-6）的樣品進(jìn)行了標(biāo)注，相鄰鉆孔的礦化段用線段進(jìn)行了連接；在單孔見礦的部位畫一短線，表示礦化的位置。

標(biāo)注礦化位置后，在三維環(huán)境中通過旋轉(zhuǎn)鉆孔軌跡和投影到地形上的地質(zhì)圖，對礦化體的分布規(guī)律進(jìn)行分析，鉆孔揭露的礦化體總體上分布在厚約100 m的一個礦化帶，除兩塊礦化體比較連續(xù)外，大部分礦化體呈散點分布，兩塊比較連續(xù)的礦化段，一塊由7個鉆孔控制，另一塊由3個鉆孔控制，分別編為1號和2號礦體。地表所見的礦化帶，有4個鉆孔見到，但不連續(xù)，從三維資料上看，是礦化帶的上部邊界；7個鉆孔控制的礦化體地表沒有出露。在遠(yuǎn)離礦化帶的位置，僅有1個鉆孔見到了金礦化。

3. 討論

3.1 三維可視化技術(shù)可以清晰展示礦化體空間形態(tài)

在使用三維可視化技術(shù)之前，圈連礦體是根據(jù)勘探線剖面進(jìn)行的，認(rèn)為本區(qū)屬于第Ⅲ勘查類型，并按放稀一倍網(wǎng)度部署的鉆探工作探求資源量。使用三維可視化技術(shù)，通過反復(fù)不斷變換角度分析鉆孔揭露的礦化體的空間位置，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從南往北在比較低的一個位置仰視鉆孔見到的礦化體時，由7個相鄰鉆孔見到的1號礦體幾乎處在一個平面上。由于本區(qū)礦體受構(gòu)造控制，礦體平直，所以這7個孔見到的礦化體最有可能是同一條礦體。通過對資料的三維分析，1號礦體向上延伸到地表的位置在地表所見礦化帶西側(cè)的第四系中，而有4個不連續(xù)的鉆孔見到的礦化點連線向上延伸則對應(yīng)了地表礦化帶的位置（圖3）。從圖2上可以看到，在圖示的角度下，除1個見礦點外，其余的鉆孔見礦點均分布在約100 m的礦化范圍內(nèi)，在此礦化帶內(nèi)還有一塊連續(xù)3個鉆孔圈出的2號礦體。參照三維分析結(jié)果圈連的1號礦體跨4條相鄰勘探線，長度大于250 m，在其中同一條勘探線上相鄰的3個鉆孔見礦點連線長度為137.5 m。也就是說，通過三維可視化技術(shù)展示礦體形態(tài)，可能改變對區(qū)內(nèi)勘查類型的認(rèn)知，這為合理圈連礦體、確定勘查類型等工作提供了依據(jù)。另外，從鉆孔所見礦（化）體的分布情況看，在礦化帶中，礦（化）體具有向南東側(cè)伏的趨勢。

3.2 可以用三維技術(shù)更方便地分析礦化體與其他地質(zhì)體的關(guān)系

為了研究礦化體的空間分布規(guī)律，利用鉆孔數(shù)據(jù)庫對礦化體與巖性的關(guān)系進(jìn)行了分析。圖3所示是礦（化）體與不同巖性的關(guān)系圖，為了對比方便，均為東西向剖面方式。

從圖4可以看到，礦（化）體與閃長巖沒有關(guān)系，與石英斑巖關(guān)系密切，地表也可以看到石英斑巖在礦化帶附近比較發(fā)育，石英斑巖脈與礦化帶近于平行分布。由于礦化體受斷裂構(gòu)造控制，所以整個礦化帶的巖石比較破碎。鉆孔中未見到煌斑巖，礦化體與煌斑巖的關(guān)系在鉆孔資料中無法分析。

3.3 利用鉆孔巖性數(shù)據(jù)、分析結(jié)果等簡單資料即可進(jìn)行三維技術(shù)的應(yīng)用

本次研究認(rèn)為，三維可視化技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用條件并不高，僅根據(jù)鉆孔巖性數(shù)據(jù)、分析結(jié)果等簡單資料即可，通過應(yīng)用三維技術(shù)可以對地質(zhì)體的空間分布規(guī)律進(jìn)行分析，可以了解礦化體與其地質(zhì)體關(guān)系，并為合理部署勘查工程提出建議。

4. 結(jié)論

通過本次研究認(rèn)為，在地質(zhì)勘查中應(yīng)用三維可視化技術(shù)可以更直觀地研判鉆孔揭露的礦體形態(tài)以及礦化帶的空間展布特征，為合理圈連礦體和后續(xù)部署勘查工作提供依據(jù)；可以通過鉆孔見礦位置等資料分析研判礦體產(chǎn)狀、規(guī)模以及礦化體與不同巖性地質(zhì)體關(guān)系；通過三維建模，認(rèn)為本區(qū)的礦化帶厚度約100 m。