陕西省汉阴县长沟金矿控矿构造三维地质建模分析

王立波 贾建军 杨 鹏

（陕西省地质矿产勘查开发局 第一地质队，陕西 安康 725000）

1 长沟金矿地质概况

长沟金矿位于秦岭造山带南秦岭印支褶皱带白水江—白河褶皱束东段，扬子地台北缘巴山弧形构造带东侧。区域构造线呈近东西向展布，区内褶皱断裂发育。

金矿化赋存于下志留统梅子垭组第二岩性段，岩性主要为黑云母变斑晶绢云石英片岩、含碳绢云石英片岩夹变砂岩。目前在区内圈定了5 个金矿体。

2 三维建模资料收集

对能控制长沟金矿体空间赋存状态的地质勘探和工程数据进行收集，如钻探、坑探、槽探、中段等。这些数据也能够表明长沟金矿的成矿地质条件、控矿因素及矿床规模。

图1 三维地质建模及可视化流程图

3 三维地质模型的建立

3.1 基于钻孔地质数据库的建立

利用3Dmine 创建地质数据库，首先需要根据地质资料分别建立定位表、测斜表和化验分析表[1]。其中，钻孔定位表和测斜表决定了钻孔在三维空间的轨迹，属于强制性表，岩性表和化验表属于非必须表，描述岩性和品位。

图2 钻孔数据图

将该区地勘评价工作阶段中的每个工程（钻孔）信息（工程位置、测斜、编录资料、分析结果）在Excel 表中进行整理后，在3DMine 软件中建立钻孔地质信息数据库（图2），就可以三维状态下显示地质勘查工程，如钻孔轨迹线、品位值等，方便了解和分析地质现象。图2-b 为长沟金矿区钻孔三维显示效果图。

3.2 长沟金矿表面模型的建立

表面模型，即数字地面模型(Distial Tearrni Mdoel，DTM)，是地形表面形态等多种信息的一个数字表示，用来描述地形，断层和表面，一般由若干点或线连成相邻的三角面（图3）。采用的是用不规则三角网(TIN)来逼近实体的表面形态，而生成TIN 的方法则主要采用Delaunay三角形连接法。

3.3 长沟金矿实体模型的建立

矿体模型，要以精确的形状和趋势模拟出矿体形态。矿体模型是由一系列相邻的三角面，包裹成内外不透气的实体（图4），实体是由一系列线上的点，连成内外不透气的三角网，主要用来描述矿体、巷道、采场、采掘带等。

图3 长沟金矿三维面模型立体显示

图4 长沟金矿区三维矿体模型图

3.4 长沟金矿块体模型的建立

在实体模型建立的基础上创建块体模型。块体模型即品位模型，根据地质数据库的内容对实体模型进行分割和赋值，即把块体划分成许多小块，通过给每个小块赋属性值，例如赋给块体品位、矿石类型、密度等属性，综合起来就可以得到整个模型的属性[2]。在此基础上，可以进行采掘带的设计以及短期计划的编制等工作。另外，可以根据不同的需要对块体进行着色，以便更清楚的观察矿体。

由于在建立实体模型时进行了矿体的合并，对于矿体的品位则根据3Dmine 提供的块体模型的估值法进行自动的品位分布。与地质统计学相结合，应用数学方法对品位分布进行估值，是块体模型的重要特点之一。在本模型的建立中，就是采用已经建立好的地质数据库与数学方法结合进行估值。通过估值，将矿体按品位的不同分为高、中、低品位区段，根据颜色可对矿体的赋存情况一目了然[3]。

3.5 控矿构造和组合样的统计分析

钻孔中的化验数据利用等距离加权平均的方法进行组合，将矿带中Au 的品位组合成一个个的点，可以形成钻孔垂向样品组合及化验数据三维模型（图5）及组合样品点累计频率图（图6），为矿体估值服务。

基于这些数据的空间关系，并结合地质和构造岩相特征、矿床成因关系及矿体空间分布特点，通过控矿韧性剪切带立体模型（图7）、矿床地质剖面模型（图8）、地表与矿床地质综合立体模型（图9）、矿体与韧性剪切带空间分布关系模型（图10），全面地对长沟金矿矿床进行分析和模拟，将有助于空间上对矿体分布的认识，矿山生产工程中的品位控制及快速提取地质矿产数据等[4]。

图6 组合样品点累计频率图

图7 韧性剪切带片理化带

图8 长沟金矿勘探线矿床地质剖面模型

图9 地表与矿床地质综合立体模型

图10 金矿体与韧性剪切带空间分布关系模型

4 结论

1）利用软件首次构建了地质数据库、地表模型、地层模型、矿件模型，从三维空间展示了整个矿区的地形、地层、矿体的变化特征。

2）通过建立矿区的三维地学模型，实现了矿区的三维数字化，可以动态地管理矿区的钻孔工程、剖面图、坑道等资料；形象直观地再现了矿区地质单元的空间展布及其相互关系[5]。确保矿区勘探设计的科学性，减少勘探风险，并将大大提高矿床勘查的效率。

［1］罗周全，鹿浩，刘晓明，等.矿山三维实体建模[J].华南大学学报：自然科学版，2007，21（4）：9-15.

［2］邹艳红，周胜，陈进，等.基于三维可视化环境的地质体空间形态分析[J].地理信息世界，2008，6（5）：33-37.

［3］史文中，吴立新，李清泉，等.三维空间信息模型与算法[M].北京：电子工业出版社，2007.

［4］王纯祥，白世伟，贺怀建.三维地层可视化中地质建模研究[J].岩石力学与工程学报，2003，22（10）：1722-1726.

［5］毛先成.三维数字矿床与隐伏矿体定量预测研究[D].长沙：中南大学，2006.