陜西省漢陰縣長溝金礦控礦構造三維地質建模分析

王立波 賈建軍 楊 鵬

（陜西省地質礦產勘查開發局 第一地質隊，陜西 安康 725000）

1 長溝金礦地質概況

長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，揚子地臺北緣巴山弧形構造帶東側。區域構造線呈近東西向展布，區內褶皺斷裂發育。

金礦化賦存于下志留統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。目前在區內圈定了5 個金礦體。

2 三維建模資料收集

對能控制長溝金礦體空間賦存狀態的地質勘探和工程數據進行收集，如鉆探、坑探、槽探、中段等。這些數據也能夠表明長溝金礦的成礦地質條件、控礦因素及礦床規模。

圖1 三維地質建模及可視化流程圖

3 三維地質模型的建立

3.1 基于鉆孔地質數據庫的建立

利用3Dmine 創建地質數據庫，首先需要根據地質資料分別建立定位表、測斜表和化驗分析表[1]。其中，鉆孔定位表和測斜表決定了鉆孔在三維空間的軌跡，屬于強制性表，巖性表和化驗表屬于非必須表，描述巖性和品位。

圖2 鉆孔數據圖

將該區地勘評價工作階段中的每個工程（鉆孔）信息（工程位置、測斜、編錄資料、分析結果）在Excel 表中進行整理后，在3DMine 軟件中建立鉆孔地質信息數據庫（圖2），就可以三維狀態下顯示地質勘查工程，如鉆孔軌跡線、品位值等，方便了解和分析地質現象。圖2-b 為長溝金礦區鉆孔三維顯示效果圖。

3.2 長溝金礦表面模型的建立

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

3.3 長溝金礦實體模型的建立

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

圖3 長溝金礦三維面模型立體顯示

圖4 長溝金礦區三維礦體模型圖

3.4 長溝金礦塊體模型的建立

在實體模型建立的基礎上創建塊體模型。塊體模型即品位模型，根據地質數據庫的內容對實體模型進行分割和賦值，即把塊體劃分成許多小塊，通過給每個小塊賦屬性值，例如賦給塊體品位、礦石類型、密度等屬性，綜合起來就可以得到整個模型的屬性[2]。在此基礎上，可以進行采掘帶的設計以及短期計劃的編制等工作。另外，可以根據不同的需要對塊體進行著色，以便更清楚的觀察礦體。

由于在建立實體模型時進行了礦體的合并，對于礦體的品位則根據3Dmine 提供的塊體模型的估值法進行自動的品位分布。與地質統計學相結合，應用數學方法對品位分布進行估值，是塊體模型的重要特點之一。在本模型的建立中，就是采用已經建立好的地質數據庫與數學方法結合進行估值。通過估值，將礦體按品位的不同分為高、中、低品位區段，根據顏色可對礦體的賦存情況一目了然[3]。

3.5 控礦構造和組合樣的統計分析

鉆孔中的化驗數據利用等距離加權平均的方法進行組合，將礦帶中Au 的品位組合成一個個的點，可以形成鉆孔垂向樣品組合及化驗數據三維模型（圖5）及組合樣品點累計頻率圖（圖6），為礦體估值服務。

基于這些數據的空間關系，并結合地質和構造巖相特征、礦床成因關系及礦體空間分布特點，通過控礦韌性剪切帶立體模型（圖7）、礦床地質剖面模型（圖8）、地表與礦床地質綜合立體模型（圖9）、礦體與韌性剪切帶空間分布關系模型（圖10），全面地對長溝金礦礦床進行分析和模擬，將有助于空間上對礦體分布的認識，礦山生產工程中的品位控制及快速提取地質礦產數據等[4]。

圖6 組合樣品點累計頻率圖

圖7 韌性剪切帶片理化帶

圖8 長溝金礦勘探線礦床地質剖面模型

圖9 地表與礦床地質綜合立體模型

圖10 金礦體與韌性剪切帶空間分布關系模型

4 結論

1）利用軟件首次構建了地質數據庫、地表模型、地層模型、礦件模型，從三維空間展示了整個礦區的地形、地層、礦體的變化特征。

2）通過建立礦區的三維地學模型，實現了礦區的三維數字化，可以動態地管理礦區的鉆孔工程、剖面圖、坑道等資料；形象直觀地再現了礦區地質單元的空間展布及其相互關系[5]。確保礦區勘探設計的科學性，減少勘探風險，并將大大提高礦床勘查的效率。

［1］羅周全，鹿浩，劉曉明，等.礦山三維實體建模[J].華南大學學報：自然科學版，2007，21（4）：9-15.

［2］鄒艷紅，周勝，陳進，等.基于三維可視化環境的地質體空間形態分析[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：電子工業出版社，2007.

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

［5］毛先成.三維數字礦床與隱伏礦體定量預測研究[D].長沙：中南大學，2006.