基于Surpac軟件的王家村金礦化體三維建模研究與應用

王志亮，胡子建，陳昆明

(山東省魯南地質工程勘察院，山東 兗州　272100)

基于Surpac軟件的王家村金礦化體三維建模研究與應用

王志亮，胡子建，陳昆明

(山東省魯南地質工程勘察院，山東 兗州272100)

山東省平邑縣王家村金礦化體賦存于寒武紀地層與順層侵入的二長斑巖接觸部位，為魯西銅石地區又一新類型金礦，找礦前景良好。傳統方法估算礦化體的資源量效果不佳，該文借助Surpac軟件工具，在研究王家村金礦(化)體地質特征的基礎上，根據礦床以往的地質勘查工程資料,首次建立了王家村礦床地質數據庫,構建了礦區的三維可視化地質模型,模型形象直觀的展現了礦區地形地貌、礦體展布位置及形態。并應用距離冪次反比法對礦體進行了資源量估算。用此軟件進行資源量估算簡便且準確，可以根據不同品位實現資源量的動態統計分析。

金礦化體；地質數據庫；三維地質模型；資源量估算；Surpac軟件；平邑縣王家村

引文格式：王志亮，胡子建，陳昆明.基于Surpac軟件的王家村金礦化體三維建模研究與應用[J].山東國土資源，2015,31(4)：75-78.WANGZhiliang，HUZijian，CHENKunming.ResearchandApplicationof3DModelinginWangjiacunGoldMineralizationBodyBasedonSurpac[J].ShandongLandandResources, 2015,31(4):75-78.

0　引言

礦產勘探開發和資源勘查評價的傳統做法，一般是技術人員通過各種平面圖、剖面圖以及表格形式來表達地下地質體。而地質體是處于一定的三維空間中的，地質資料是一系列空間狀態的數據信息，用傳統方法來模擬三維空間狀態的地質資料不但抽象而且繁瑣，因此，將地下地質體以三維立體的形式展現出來，實現各種勘探測量數據的融合，才能更好地為礦產勘探和資源評價服務。

由于計算機數據庫技術、可視化技術的不斷發展和各種應用軟件與相關模型的開發,將真三維可視化技術應用于地學模擬中已成為可能。Surpac軟件是GEMCOM國際礦業軟件公司(2013年被法國達索公司收購，現已更名為Geovia)的一套礦業軟件，該軟件以數據庫為基礎，具有多用戶的開放數據庫技術(ODBC)的優勢，它可以在Windows操作系統當前的各個版本中運行；它在三維地質建模并可視化方面的功能強大；且已廣泛應用于地質勘探、采礦設計、尾礦和復墾設計等領域[1，2]。

山東省平邑縣王家村金礦化體賦存于寒武紀地層與順層侵入的二長斑巖接觸部位，為魯西銅石地區又一新類型金礦，找礦前景良好。傳統方法估算礦化體的資源量效果不佳，該文選擇Surpac軟件作為研究工具，根據王家村以往的地質勘查工程資料，建立了王家村金礦化體地質數據庫，以此為基礎創建了王家村金礦化體的三維實體模型、塊體模型和品位模型，進行了資源量估算。

1　礦區地質概況

山東省平邑縣王家村礦區位于平邑縣城東南約18km、銅石鎮西南約6.5km處,東距歸來莊金礦區約7.5km。大地構造位置位于沂沭斷裂帶中段西側,魯西隆起區南部的尼山凸起之北翼;居于沂沭斷裂帶次級NNW向斷裂——燕甘斷裂西側,銅石中偏堿性潛火山雜巖體的西南部邊緣(圖1)[3]。區內出露的地層主要為寒武紀朱砂洞組、饅頭組，廣泛分布于該區的南部。朱砂洞組在區內分兩個巖性段，分別為丁家莊段和上灰巖段。丁家莊段角度不整合于前寒武紀基底之上，巖性主要為灰黑色白云巖、白云質灰巖、土黃色薄層泥云巖。上灰巖段巖性主要為青灰色含燧石結核灰巖、泥質條帶灰巖、泥紋泥晶灰巖夾薄層藻凝塊灰巖、砂屑灰巖，頂部為中厚層含生物碎屑灰巖。饅頭組地層在區內發育有石店段、下頁巖段。石店段整合于朱砂洞組之上。以薄板狀灰巖、泥質灰巖、泥灰巖為主，頂部夾土黃色、紫紅色頁巖。下頁巖段巖性為紫紅色、肝紫色頁巖夾中厚層泥紋泥晶灰巖、鮞粒灰巖、砂屑灰巖等。礦區內斷裂構造主要為近EW向的營子洼斷層，并有NE向、NWW向裂隙。區內巖漿巖主要為燕山早期中粗斑二長斑巖和新太古代二長花崗巖[4]。金礦化主要發育在營子洼斷層南側的白云質灰巖與二長斑巖接觸部位。

1—第四系；2—饅頭組下頁巖段；3—饅頭組石店段；4—朱砂洞組上灰巖段；5—朱砂洞組丁家莊段；6—粗斑二長斑巖；7—中斑二長斑巖;8—新太古代二長花崗巖；9—地質界線；10—不整合界線；11—正斷層；12—礦區位置圖1　王家村金礦區地質略圖

依據2012年和2013年的地質勘查工程資料，區內共圈定一個礦化體。礦化體呈似層狀賦存于不整合面附近(20～30m)的寒武紀朱砂洞組丁家莊段與二長斑巖接觸部位,頂板為薄層泥云巖及中層白云質灰巖,底板為二長斑巖(圖2)。礦化體巖石類型主要為隱爆角礫巖，與底板界線不清。礦化體長532m,厚度為6.10～30.20m,平均18.53m,厚度變化系數48%。礦化體呈似層狀,產狀與巖層產狀基本一致,傾向325°～350°,傾角8°～20°，Au品位在0.03×10-6～1.11×10-6之間，品位變化系數84%,屬有用組分較均勻礦體。

1—寒武系；2—中侏羅世二長斑巖；3—新太古代二長花崗巖；4—地質界線；5—破碎帶；6—金礦化體；7—鉆孔圖2　王家村礦區0勘探線剖面圖

2　地質數據庫的建立

2.1原始資料收集與處理

建立地質數據庫前，收集并整理了礦區2012年和2013年施工的17個鉆孔數據，研究鉆孔原始資料數據與Surpac中數據表的對應關系，對鉆孔數據作如下處理：①將鉆孔傾角設為負值；②修改鉆孔數據中的明顯錯誤；③按Surpac數據表格式用Excel建立4個表,即collar，survey，巖性表和化驗表；并保存為.csv格式,作為地質數據庫的數據源,完成數據處理工作[1]。

2.2地質數據庫的創建

將上述4個.csv格式的Excel數據表作為地質數據庫的數據源。各表數據結構見表1。通過Surpac的導入數據功能將原始數據導入到Surpac中的數據庫中，同時進行錯誤和樣品重疊檢驗，以確保數據的有效性和正確性及成果編制的正確性[5]。這樣礦區地質數據庫的創建工作就完成了，以后產生的新地質資料可以實時導入數據庫進行更新，并可進行鉆孔三維空間顯示(圖3)。

表1　地質數據庫數據表結構

圖3　王家村礦區探礦工程分布圖

3　三維模型的建立

3.1地表模型

地表模型不僅能展現礦區的地形地貌，而且可以更好地展示礦體等地下地質體的展布位置和形態。以礦區地形圖為基礎，在MapGIS中將等高線進行斷線連接及高程賦值處理后，轉換成.dxf格式文件，導入surpac軟件中并清理重復點操作后保存為.str格式線文件，通過surpac軟件由線文件創建DTM，完成王家村礦區地表模型的構建。建立的地表模型如圖4所示。

圖4　地表三維模型圖

3.2礦體模型

礦體形態復雜，如何精確地圈定礦體是地質勘查工作的一項重要工作。利用Surpac軟件的三維顯示狀態下的編輯和實體建模功能，能夠較快速的準確圈定礦體。Surpac軟件提供了3種建立礦體模型的方法，有剖面線法(即礦體輪廓線法)、合并法和相連斷法[2]。該次工作采用剖面線法結合相連段法來建立礦體實體模型。

其工作步驟主要為:①在Surpac軟件中利用其提供的編輯工具和三維鉆孔顯示剖面；②根據礦體外推原則對各個剖面進行地質解譯，生成一系列礦體輪廓線，并保存為.str格式；③將礦體輪廓線在Surpac中三維顯示，運用Surpac實體模型工具創建三角網，在礦體的邊部，按外推原則得到尖滅點或尖滅線，利用surpac軟件中的相連段間方法將兩端封閉起來，就形成了礦體的實體；④檢驗實體模型，利用有效性驗證，檢查實體是否存在自相交三角形、重復三角形、無效邊三角形等錯誤，完成實體模型的建立。建立的王家村礦床礦體模型如圖5所示。

圖5　礦體三維模型

3.3塊體模型

建立塊體模型就是創建一個空的空間數據庫，把礦石類型、品位分布、體重等地質信息存儲進去。

根據王家村金礦床的空間形態、與鉆孔之間的關系以及工程控制網度來定義塊體模型基本參數，確定塊體模型的用戶塊尺寸為10m×10m×5m，最小塊尺寸為5m×5m×2.5m。使用賦值填充功能選項可以直接給礦石賦值小體重，將礦床分為單元塊后，需要對每一小塊的Au品位進行估計。

王家村礦區金礦化體不存在特高品位，且品位變化小，因此該次選用距離冪次反比法對金礦化體品位進行估值。利用下式計算單元塊的品位Xb：

式中:xi為落入影響范圍的第i個樣品的品位；di為第i個樣品到單元塊中心的距離；N為距離的冪。

在品位變化小的礦床，N取值較小；在品位變化大的礦床，N取值較大，一般選擇“1，2或3”。通常選擇“2”即為距離平方反比法[6]。

Au品位估值完全后，可根據屬性為模型著色來清楚表示Au元素品位的分布情況。建立的王家村金礦化體品位塊體模型如圖6所示。

圖6　王家村金礦化體品位塊體模型

4　資源量估算

塊模型估值后就可以進行資源量分布情況的統計，可以按不同標高和品位統計，統計結果見表2。

表2　王家村礦化體不同品位區間資源量分布

5　結論

該研究應用surpac軟件，建立了礦床地質數據庫,構建了礦區的地表模型、礦體模型和品位塊體模型,模型形象直觀地展現了礦區地形地貌、礦體展布位置及形態，并應用距離冪次反比法對礦體進行了資源量估算。這為估算低品位礦體資源量提供了一種方法，用此軟件進行資源量估算簡便且準確，可以根據不同品位實現資源量的動態統計分析。

[1]羅周全，劉曉明，蘇家紅，等.基于Surpac的礦床三維模型構建[J].金屬礦山,2006,(4)：33-36,72.

[2]樊忠平，任濤，王瑞廷，等.基于surpac軟件的礦床模型構建及礦體資源量估算——以陜西山陽夏家店金釩礦床為例[J].地質與勘探,2010,46(5)：977-984.

[3]于學峰.山東平邑歸來莊礦田金礦成礦作用成礦規律與找礦方向研究[D].青島:山東科技大學,2010.

[4]張增奇，張成基，王世進，等.山東省地層侵入巖構造單元劃分對比意見[J].山東國土資源，2014,30(3)：1-23.

[5]陳東越，陳建平，陳三明，等.遼東白云金礦地質體三維模型的構建與儲量估算[J].桂林理工大學學報,2013,33(1)：14-20.

[6]侯景儒.實用地質統計學[M].北京：地質出版社，1998.

ResearchandApplicationof3DModelinginWangjiacunGoldMineralizationBodyBasedonSurpacSoftware

WANGZhiliang，HUZijian，CHENKunming

(LunanGeo-engineeringExplorationInstitute，ShandongYanzhou272100,China)

GoldmineralizationbodyinWangjiacunofPingyicountyinShandongProvinceliesincontactregionofCambrianstrataandmonzonitewhichintrudedalongthestrata.ItisanewtypegolddepositwithgoodoreprospectsinwesternShandong.Theevaluationeffectisnotgoodbyusingtraditionalmethodtoestimatetheresourcesofmineralizedbody.OnthebasisofstudyinggeologicalcharacteristicsofWangjiacungoldmineralizationbody,accordingtopreviousgeologicalsurveydata,geologicaldatabaseofWangjiacungolddeposithasbeensetupforthefirsttime,andthree-dimensionalvisualizationgeologicalmodelbymeansofSurpacsoftwarehasbeenconstructed.Themodelvisuallyshowstheminingtopography,distributionlocationandshapeoftheorebodies.Reserveshavebeenestimatedbyinversedistanceweightedmethod.TheresourceestimationbasedonSurpacsoftwareismoresimpleandaccurate.Dynamicstatisticsoftheresourcereservescanberealizedaccordingtodifferentgrade.

Goldorebody;geologicaldatabase;three-dimensionalgeologicalmodel;resourceestimation;Surpacsoftware;WangjiacuninPingyicounty

2014-06-25；

2014-07-03；編輯：陶衛衛

王志亮(1983—),男，山東濰坊人，地質工程師，現主要從事金屬礦產勘查工作，E-mail:wazl4585@163.com

P54；P209

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