基于Surpac軟件的王家村金礦化體三維建模研究與應(yīng)用

王志亮，胡子建，陳昆明

(山東省魯南地質(zhì)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(yīng)用

王志亮，胡子建，陳昆明

(山東省魯南地質(zhì)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(jì)地層與順層侵入的二長(zhǎng)斑巖接觸部位，為魯西銅石地區(qū)又一新類型金礦，找礦前景良好。傳統(tǒng)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(zhì)特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)礦床以往的地質(zhì)勘查工程資料,首次建立了王家村礦床地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,構(gòu)建了礦區(qū)的三維可視化地質(zhì)模型,模型形象直觀的展現(xiàn)了礦區(qū)地形地貌、礦體展布位置及形態(tài)。并應(yīng)用距離冪次反比法對(duì)礦體進(jìn)行了資源量估算。用此軟件進(jìn)行資源量估算簡(jiǎn)便且準(zhǔn)確，可以根據(jù)不同品位實(shí)現(xiàn)資源量的動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析。

金礦化體；地質(zhì)數(shù)據(jù)庫；三維地質(zhì)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(yīng)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(chǎn)勘探開發(fā)和資源勘查評(píng)價(jià)的傳統(tǒng)做法，一般是技術(shù)人員通過各種平面圖、剖面圖以及表格形式來表達(dá)地下地質(zhì)體。而地質(zhì)體是處于一定的三維空間中的，地質(zhì)資料是一系列空間狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息，用傳統(tǒng)方法來模擬三維空間狀態(tài)的地質(zhì)資料不但抽象而且繁瑣，因此，將地下地質(zhì)體以三維立體的形式展現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)各種勘探測(cè)量數(shù)據(jù)的融合，才能更好地為礦產(chǎn)勘探和資源評(píng)價(jià)服務(wù)。

由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、可視化技術(shù)的不斷發(fā)展和各種應(yīng)用軟件與相關(guān)模型的開發(fā),將真三維可視化技術(shù)應(yīng)用于地學(xué)模擬中已成為可能。Surpac軟件是GEMCOM國際礦業(yè)軟件公司(2013年被法國達(dá)索公司收購，現(xiàn)已更名為Geovia)的一套礦業(yè)軟件，該軟件以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，具有多用戶的開放數(shù)據(jù)庫技術(shù)(ODBC)的優(yōu)勢(shì)，它可以在Windows操作系統(tǒng)當(dāng)前的各個(gè)版本中運(yùn)行；它在三維地質(zhì)建模并可視化方面的功能強(qiáng)大；且已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、采礦設(shè)計(jì)、尾礦和復(fù)墾設(shè)計(jì)等領(lǐng)域[1，2]。

山東省平邑縣王家村金礦化體賦存于寒武紀(jì)地層與順層侵入的二長(zhǎng)斑巖接觸部位，為魯西銅石地區(qū)又一新類型金礦，找礦前景良好。傳統(tǒng)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(jù)王家村以往的地質(zhì)勘查工程資料，建立了王家村金礦化體地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建了王家村金礦化體的三維實(shí)體模型、塊體模型和品位模型，進(jìn)行了資源量估算。

1　礦區(qū)地質(zhì)概況

山東省平邑縣王家村礦區(qū)位于平邑縣城東南約18km、銅石鎮(zhèn)西南約6.5km處,東距歸來莊金礦區(qū)約7.5km。大地構(gòu)造位置位于沂沭斷裂帶中段西側(cè),魯西隆起區(qū)南部的尼山凸起之北翼;居于沂沭斷裂帶次級(jí)NNW向斷裂——燕甘斷裂西側(cè),銅石中偏堿性潛火山雜巖體的西南部邊緣(圖1)[3]。區(qū)內(nèi)出露的地層主要為寒武紀(jì)朱砂洞組、饅頭組，廣泛分布于該區(qū)的南部。朱砂洞組在區(qū)內(nèi)分兩個(gè)巖性段，分別為丁家莊段和上灰?guī)r段。丁家莊段角度不整合于前寒武紀(jì)基底之上，巖性主要為灰黑色白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、土黃色薄層泥云巖。上灰?guī)r段巖性主要為青灰色含燧石結(jié)核灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r、泥紋泥晶灰?guī)r夾薄層藻凝塊灰?guī)r、砂屑灰?guī)r，頂部為中厚層含生物碎屑灰?guī)r。饅頭組地層在區(qū)內(nèi)發(fā)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?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r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?guī)r、鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r等。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要為近EW向的營子洼斷層，并有NE向、NWW向裂隙。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為燕山早期中粗斑二長(zhǎng)斑巖和新太古代二長(zhǎng)花崗巖[4]。金礦化主要發(fā)育在營子洼斷層南側(cè)的白云質(zhì)灰?guī)r與二長(zhǎng)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?guī)r段；5—朱砂洞組丁家莊段；6—粗斑二長(zhǎng)斑巖；7—中斑二長(zhǎng)斑巖;8—新太古代二長(zhǎng)花崗巖；9—地質(zhì)界線；10—不整合界線；11—正斷層；12—礦區(qū)位置圖1　王家村金礦區(qū)地質(zhì)略圖

依據(jù)2012年和2013年的地質(zhì)勘查工程資料，區(qū)內(nèi)共圈定一個(gè)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(jì)朱砂洞組丁家莊段與二長(zhǎng)斑巖接觸部位,頂板為薄層泥云巖及中層白云質(zhì)灰?guī)r,底板為二長(zhǎng)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(zhǎng)532m,厚度為6.10～30.20m,平均18.53m,厚度變化系數(shù)48%。礦化體呈似層狀,產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)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(shù)84%,屬有用組分較均勻礦體。

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

2　地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的建立

2.1原始資料收集與處理

建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫前，收集并整理了礦區(qū)2012年和2013年施工的17個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)，研究鉆孔原始資料數(shù)據(jù)與Surpac中數(shù)據(jù)表的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)作如下處理：①將鉆孔傾角設(shè)為負(fù)值；②修改鉆孔數(shù)據(jù)中的明顯錯(cuò)誤；③按Surpac數(shù)據(jù)表格式用Excel建立4個(gè)表,即collar，survey，巖性表和化驗(yàn)表；并保存為.csv格式,作為地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源,完成數(shù)據(jù)處理工作[1]。

2.2地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建

將上述4個(gè).csv格式的Excel數(shù)據(jù)表作為地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源。各表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表1。通過Surpac的導(dǎo)入數(shù)據(jù)功能將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Surpac中的數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)進(jìn)行錯(cuò)誤和樣品重疊檢驗(yàn)，以確保數(shù)據(jù)的有效性和正確性及成果編制的正確性[5]。這樣礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建工作就完成了，以后產(chǎn)生的新地質(zhì)資料可以實(shí)時(shí)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新，并可進(jìn)行鉆孔三維空間顯示(圖3)。

表1　地質(zhì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

圖3　王家村礦區(qū)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(xiàn)礦區(qū)的地形地貌，而且可以更好地展示礦體等地下地質(zhì)體的展布位置和形態(tài)。以礦區(qū)地形圖為基礎(chǔ)，在MapGIS中將等高線進(jìn)行斷線連接及高程賦值處理后，轉(zhuǎn)換成.dxf格式文件，導(dǎo)入surpac軟件中并清理重復(fù)點(diǎn)操作后保存為.str格式線文件，通過surpac軟件由線文件創(chuàng)建DTM，完成王家村礦區(qū)地表模型的構(gòu)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(tài)復(fù)雜，如何精確地圈定礦體是地質(zhì)勘查工作的一項(xiàng)重要工作。利用Surpac軟件的三維顯示狀態(tài)下的編輯和實(shí)體建模功能，能夠較快速的準(zhǔn)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(jié)合相連段法來建立礦體實(shí)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(jù)礦體外推原則對(duì)各個(gè)剖面進(jìn)行地質(zhì)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(yùn)用Surpac實(shí)體模型工具創(chuàng)建三角網(wǎng)，在礦體的邊部，按外推原則得到尖滅點(diǎn)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(shí)體；④檢驗(yàn)實(shí)體模型，利用有效性驗(yàn)證，檢查實(shí)體是否存在自相交三角形、重復(fù)三角形、無效邊三角形等錯(cuò)誤，完成實(shí)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(chuàng)建一個(gè)空的空間數(shù)據(jù)庫，把礦石類型、品位分布、體重等地質(zhì)信息存儲(chǔ)進(jìn)去。

根據(jù)王家村金礦床的空間形態(tài)、與鉆孔之間的關(guān)系以及工程控制網(wǎng)度來定義塊體模型基本參數(shù)，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(xiàng)可以直接給礦石賦值小體重，將礦床分為單元塊后，需要對(duì)每一小塊的Au品位進(jìn)行估計(jì)。

王家村礦區(qū)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(duì)金礦化體品位進(jìn)行估值。利用下式計(jì)算單元塊的品位Xb：

式中:xi為落入影響范圍的第i個(gè)樣品的品位；di為第i個(gè)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?。辉谄肺蛔兓蟮牡V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(jù)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(jìn)行資源量分布情況的統(tǒng)計(jì)，可以按不同標(biāo)高和品位統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2　王家村礦化體不同品位區(qū)間資源量分布

5　結(jié)論

該研究應(yīng)用surpac軟件，建立了礦床地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,構(gòu)建了礦區(qū)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(xiàn)了礦區(qū)地形地貌、礦體展布位置及形態(tài)，并應(yīng)用距離冪次反比法對(duì)礦體進(jìn)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(jìn)行資源量估算簡(jiǎn)便且準(zhǔn)確，可以根據(jù)不同品位實(shí)現(xiàn)資源量的動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析。

[1]羅周全，劉曉明，蘇家紅，等.基于Surpac的礦床三維模型構(gòu)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(gòu)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(zhì)與勘探,2010,46(5)：977-984.

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

[4]張?jiān)銎?，張成基，王世進(jìn)，等.山東省地層侵入巖構(gòu)造單元?jiǎng)澐謱?duì)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(zhì)體三維模型的構(gòu)建與儲(chǔ)量估算[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(1)：14-20.

[6]侯景儒.實(shí)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)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(wèi)衛(wèi)

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

P54；P209

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