湖南鏟子坪金礦床礦體三維地質模型構建

曾玉清，范春玉，張爽，劉助龍，謝敏濤，劉和生

摘 要 以湖南鏟子坪金礦床為研究對象，探索三維地質勘探工程數據庫、地層及礦體模型的建設，以期為金礦床三維地質模型的建立提供示范。在礦體建模過程中，采用金品位雙指標法，精確地反映了礦體的產狀和分布，與傳統(tǒng)方法相比提高了模型精度?；谌S礦體模型，運用統(tǒng)計學法開展資源儲量估算，并與傳統(tǒng)塊段法運算結果進行對比，其各項指標相對誤差均在允許范圍內，統(tǒng)計學法在儲量估算中更加合理且切合實際、速度更快。

關鍵詞 三維地質模型;品位雙指標法;鏟子坪金礦床

中圖分類號：P628.4 文獻標識碼：A

Construction of 3D Ore Body Geological Model of Chanziping Gold Deposit in Hunan Province

Zeng Yuqing1，3 ， Fan Chunyu1 ， Zhang Shuang2 ， Liu Zhulong1，3 ， Xie Mintao4 ， Liu Hesheng1

（1. Hunan Center of Natural Resources Affairs ，Changsha Hunan 410004;

2.Changsha Digital Mine Co.，Ltd， Changsha Hunan 410006 ; 3.Hunan Key Laboratory of Remote Sensing， Monitoring of Ecological Environment in Dongting Lake Area Changsha Hunan 410004; 4.Hunan Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development Bureau 407 Teams， Huaihua Hunan 418000）

Abstract： With the Chanziping gold deposit in Hunan as the object， the construction of the 3D model for geological exploration engineering database， stratum and ore body was explored to demonstrate the establishment of 3D geological model of gold deposit. During ore body modeling， the gold grade double-index method was adopted to exactly reflect the occurrence and distribution of ore body and the accuracy of the model is improved compared with the traditional method. In addition， based on the 3D ore body model， the statistical method was used to estimate the resource reserves. Compared with the calculation results of the traditional block method， the relative differences of all indexes are within the allowable range. The statistical method is more reasonable， practical and quicker for reserve estimation.

Keywords： 3D geological model; grade double-index method; Chanziping gold deposit

鏟子坪金礦床地處湖南省洪江市東北部，處于雪峰弧形構造帶西南段，是湖南省發(fā)現最早的破碎帶蝕變巖型金礦床[1]，也是湖南“一帶五區(qū)”中會同—洪江地區(qū)金礦找礦勘查的重點礦區(qū)。前人在該區(qū)域主要以傳統(tǒng)手段，從地質特征、控礦因素、成礦時代、成礦物質來源、礦床成因等理論方面開展研究[2-5]，而較少引入三維技術輔助地質找礦和資源管理。本文從金礦床三維地質建模技術方面，引入雙指標法，探索薄脈狀礦體三維地質建模的可行性與精確性，并嘗試開展基于三維礦體模型的資源儲量估算，讓三維可視化技術輔助湖南“一帶五區(qū)”的地質找礦和礦產資源管理工作。

1 區(qū)域地質概況

1.1 賦礦圍巖

該區(qū)分布的地層主要為新元古界板溪群以及南華系長安組，長安組為金礦的賦礦地層（見圖1），長安組第一段主要為灰綠色厚層條帶狀絹云板巖、粉砂質板巖;第二段主要為一套灰綠色塊狀冰磧含礫砂質板巖夾粉砂質板巖、砂巖透鏡體，金豐度為1.44×10-9～2.77×10-9。

1.2 控礦及容礦構造

區(qū)域規(guī)模較大的構造主要有北東走向的F9、F13等壓性斷裂。另區(qū)內具規(guī)模大小不等的北西走向張性斷裂，北西向斷裂具張扭特性，為礦內的容礦構造，容礦斷裂的走向為290°～321°，傾角70°～87°，傾向南西。容礦斷裂帶內的含金硅化帶由規(guī)模不等的硅化透鏡體組成，在走向和傾向的延伸方向具尖滅再現的特征。區(qū)內另分布少量北東走向的壓性斷層，基本呈等距切割北西走向的礦脈（見圖1），為區(qū)內的破礦構造。

1.3 巖漿巖

區(qū)域發(fā)育有不同期次的巖漿巖，在礦區(qū)的東北部和西南部分別發(fā)育有白馬山及中華山復式花崗巖，巖漿活動為金元素等的活化、遷移、聚集成礦提供了熱動力條件，而鏟子坪金礦床就位于白馬山巖體的外接觸帶。

1.4 礦體特征

鏟子坪礦區(qū)目前已發(fā)現3條礦（脈）帶（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）（見圖1），礦體一般位于蝕變帶內，礦體的產狀與構造蝕變帶產狀近一致，走向北西-北西西（300°～321°），傾向南西，傾角較陡，為70°～87°，礦帶走向斷續(xù)延伸最大可達4～6 km，單條礦脈蝕變帶寬幾米到30余米，相鄰礦脈間距不等，但大致平行、雁列（斜列）分布。礦體多呈透鏡狀或短柱狀、囊狀產出，走向及傾向上多見分支復合、尖滅再現的特點（見圖1）。主礦體最長達500 m以上，最厚達十幾米，平均0.81～2.81 m，平均品位9.76×10-6。

2 模型構建

2.1 數據準備

本次建模主要利用《湖南省黔陽縣雪峰鎮(zhèn)鏟子坪金礦普查報告》相關資料，并結合《湖南省洪江市白巖垅金礦詳查》最新數據開展礦區(qū)三維模型的建立，建模區(qū)域面積10.81 km2，利用資料包含鉆孔數據218個，勘探線25條，槽探15條，坑探2個，建模利用數據見表1。

2.2 軟件選取

建模工作開展前，對國內外幾款主流三維地質建模軟件的相關信息進行了收集，軟件包括：DIMINE，3DMINE，Datamine，Surpac，Micromine等，分別從軟件界面、操作方式、軟件性能、輸出成果及軟件成本等方面進行了深入對比研究。DIMINE軟件由于操作簡便、易學，模型更新快速便捷，同時符合國內礦山企業(yè)的生產管理模式，最終優(yōu)選為本次建模的工具。

2.3 方法及流程確定

針對雪峰山金礦床礦體極薄、連續(xù)性差的特點，本次建模首先利用地質勘查中的常規(guī)地形地質圖、鉆孔、槽探、坑探等資料建立地質勘探工程數據庫，以地質勘探工程數據庫為基礎，采用剖面法，通過人機交互形式建立鏟子坪金礦的三維地層、礦體等模型。而礦體建模部分則在剖面法的基礎上，疊加品位雙指標法建模，即為用低品位指標礦體模型指導高品位礦體模型的建立。鏟子坪金礦床礦體雙指標建模操作方法為：以勘探工程數據庫為支撐，選用低品位0.6 g/t邊界指標模型指導高品位1.5 g/t工業(yè)指標礦體模型來建立。建模流程見圖2。

2.4 模型構建

2.4.1 地質勘探工程數據庫

根據礦山現有地質數據資料，結合DIMINE軟件對數據的要求，設定本次地質勘探工程數據庫各類數據的表結構。地質勘探工程數據庫包含工程起點定位表、測斜表、樣品表、地層巖性表，各表數據結構見表2至5。將各數據表導入軟件，建立礦區(qū)勘探工程數據庫。本次鏟子坪金礦區(qū)勘探工程數據庫共收集鉆孔218個，總進尺63 443.41 m;槽探數據15條，總進尺529.6 m;坑探數據2個，總進尺64.874m。

2.4.2 三維地層模型

首先，在軟件中確定勘探線位置及各線鉆孔。

其次，利用剖面圖及地質勘探工程數據庫中的巖性信息，按照地層圈定規(guī)則圈定地層輪廓線。

最后，利用三角面片連接相鄰剖面地層輪廓線，逐剖面合并三角面片，即完成三維地層模型的建立（見圖3）。

地層對礦體模型的建立產生一定的影響，在建立礦體模型時，根據地層的范圍及邊界對礦體進行邊界控制，提高礦體模型的可信度和準確性。

2.4.3 三維礦體模型

為提高礦體模型精度，本次礦體模型構建在傳統(tǒng)剖面法的基礎上，引入品位雙指標法建立礦區(qū)三維礦體模型，流程主要為：

（1）圈定礦體輪廓線。首先，在軟件中調出已確定的勘探線及各線鉆孔。其次，利用已建好的地質勘探工程數據庫，按照邊界品位0.6 g/t、工業(yè)品位1.5 g/t、最低可采厚度0.8 m、夾石剔除厚度2 m的參數分別進行礦段自動圈定，生成礦段組合文件。最后，根據礦體產狀和礦段組合文件，按邊界品位0.6 g/t和工業(yè)品位1.5 g/t分別圈定礦體輪廓線，并分圖層保存數據。

（2）剖面法構建礦體。首先建立0.6 g/t的低品位礦體。利用剖面上的礦體輪廓線，參考地層輪廓線，將相鄰剖面間以0.6 g/t指標圈定的同一礦體輪廓線用三角面相連，建成兩剖面之間的低指標三維礦體模型，以此方法逐剖面連接0.6 g/t礦體輪廓線，當相鄰剖面上的礦體無法對應或剖面鄰近無對應剖面時，采取尖滅或外推的方法完成礦體模型構建，建成礦區(qū)0.6 g/t低品位礦體模型。低品位礦體確定了地下礦體的總體產狀和分布情況。再根據低品位礦體信息，建立礦區(qū)1.5 g/t工業(yè)指標礦體，工業(yè)指標礦體控制在低品位礦體內部，且產出形態(tài)與低品位礦體保持一致（不超出后者）。雙指標（0.6 g/t、

1.5 g/t）礦體模型構建完成后，需完成模型“冗余數據”清除、實體封閉性檢查、零體積模型數據檢測等各項質檢程序，并將出現的錯誤逐一修改完善，最終形成合格的雙指標三維礦體模型。

0.6 g/t礦體和1.5 g/t礦體模型分別見圖4和圖5。

3 成果應用探索及展望

為了提高模型的使用價值，本次工作嘗試在DIMINE軟件中開展基于三維礦體模型的礦床資源儲量估算。利用建立的三維礦體模型和地質勘探工程數據庫，通過軟件將礦體自動劃分塊段，采用地質統(tǒng)計學法，開展鏟子坪金礦資源量的估算，并將估算結果與傳統(tǒng)儲量計算方法（塊段法）的儲量結果進行對比分析。以Ⅰ-1礦體為例，資源量對比結果見表6：

對比顯示，Ⅰ-1礦體Au品位相對誤差為3.92%，體積相對誤差為2.7%，礦石量相對誤差為2.7%，Au質量相對誤差為1.08%，地質統(tǒng)計學對比傳統(tǒng)塊段法，資源量相對誤差小于4%，在允許范圍內，證明了基于三維礦體模型，采用地質統(tǒng)計學估算資源量是可靠的。

此外，建立的礦區(qū)或礦山三維地質模型也可為礦山的開采設計、開采提供指導，對礦區(qū)邊深部及外圍的找礦靶區(qū)圈定、礦政管理部門設置探礦權及采礦權提供依據和參考。

4 結論

（1）在收集整理鏟子坪金礦區(qū)各類地質資料的基礎上，深入研究礦區(qū)地層、礦體的特征，對比分析國內外的幾款主流三維地質建模軟件優(yōu)勢，優(yōu)選DIMINE軟件作為建模技術支撐手段，建立了鏟子坪金礦區(qū)的三維地質勘探工程數據庫、三維地層模型、三維礦體模型。各類模型直觀地展示了礦床的地層、礦體、構造的形態(tài)和走向等，其中，通過品位雙指標法建立的工業(yè)指標礦體模型可信度較高。

（2）利用建立的三維地質勘探工程數據庫和三維礦體模型，在軟件中探索開展礦區(qū)金礦資源量的估算，并將估算結果與傳統(tǒng)塊段法計算結果進行比對。比對結果顯示，礦體品位、體積、礦石量、金屬量相對誤差均小于4%，在允許范圍內。比對結果證明了本次建立的三維地質礦體模型和軟件統(tǒng)計方法是可靠的，三維礦體模型具有較高的實用價值。

參考文獻/References

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