張婷婷，肖克炎，2，范建福，李 楠，鄒 偉，李 瑩

(1．中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037;2．長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州434023;3．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

基于Minexplorer軟件的三維地質(zhì)建模介紹

張婷婷1，肖克炎1，2，范建福3，李 楠1，鄒 偉1，李 瑩1

(1．中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037;2．長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州434023;3．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

三維地質(zhì)建模和可視化概念最早是由加拿大Houlding在1993年提出的。三維地質(zhì)建模是指采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中建立能反映地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)和各要素之間的關(guān)系以及地質(zhì)體物理、化學(xué)屬性空間分布等地質(zhì)特征的數(shù)學(xué)模型。Minexplorer軟件集高效快捷、地質(zhì)分析自動(dòng)化、二維GIS制圖與三維可視化為一體，能對(duì)原始勘探資料和地質(zhì)編錄成果數(shù)字化，有效管理、分析地質(zhì)勘探多元數(shù)據(jù)，可構(gòu)建理想的三維勘探輔助決策模型，科學(xué)計(jì)算礦床資源儲(chǔ)量、實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理和計(jì)算機(jī)輔助制圖。

三維地質(zhì)建模;礦床實(shí)體模型;礦體形態(tài);畢力赫金礦;內(nèi)蒙古

0 引言

傳統(tǒng)的地學(xué)數(shù)據(jù)處理方法將三維地質(zhì)信息壓縮到二維平面上，通過(guò)投影的方式去表達(dá)，不能反映三維空間信息的分布和規(guī)律，大大限制了對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用深度。在計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)迅猛發(fā)展的大背景下，從科學(xué)計(jì)算可視化到三維地學(xué)可視化，從虛擬三維到真三維地質(zhì)建模，對(duì)地學(xué)數(shù)據(jù)的分析和處理也從二維走向了三維，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)體的三維立體展示，使在此基礎(chǔ)上的定量描述、三維空間分析、三維深部預(yù)測(cè)成為可能。目前，國(guó)外比較成熟的三維建模軟件，如 Micromine、Surpac、Datamine等在國(guó)內(nèi)外礦山建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用，而Minexplorer軟件是擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)礦產(chǎn)勘查軟件，除能實(shí)現(xiàn)國(guó)外軟件的相關(guān)功能外，更符合國(guó)內(nèi)礦山建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。

1 三維地質(zhì)建模方法

三維地質(zhì)建模(3DGM)是指采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中建立能反映地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)和各要素之間關(guān)系以及地質(zhì)體物理、化學(xué)屬性空間分布等地質(zhì)特征的數(shù)學(xué)模型(楊東來(lái)等，2007)，目前主要有4種建模方法：基于體的建模方法、基于面的建模方法、混合建模方法和泛權(quán)建模方法。Minexplorer軟件是為地質(zhì)勘探專家、地質(zhì)儲(chǔ)量管理者及礦產(chǎn)開采人員開發(fā)的專業(yè)三維勘探軟件，能夠?qū)υ伎碧劫Y料和地質(zhì)編錄成果數(shù)字化，有效管理、分析、三維可視化表達(dá)地學(xué)多元數(shù)據(jù)，構(gòu)建地質(zhì)學(xué)家理想的三維勘探輔助決策模型，科學(xué)計(jì)算礦床資源儲(chǔ)量(孫莉等，2011)。

2 Minexplorer軟件建模流程

2．1 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)是三維實(shí)體模型建立的基礎(chǔ)，礦區(qū)數(shù)據(jù)資料收集的完整性及準(zhǔn)確性關(guān)系到地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的完備性，也影響到三維模型與實(shí)際地質(zhì)情況的符合程度。利用鉆探工程數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)建模，地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)由鉆孔的相關(guān)信息組成，包括鉆孔的空間位置信息、鉆孔在空間的位置變化信息和對(duì)鉆孔的地質(zhì)描述，這三類數(shù)據(jù)分別控制了鉆孔在三維空間的位置、方位和屬性(肖克炎等，2009)。將地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接到軟件，不僅可以實(shí)現(xiàn)鉆孔的三維可視化，還可以形象直觀地展示鉆孔的巖性分布及相應(yīng)采樣段的 品位值(圖1)。

圖1 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

2．2 鉆孔三維模型

鉆探數(shù)據(jù)作為三維建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有重要的意義。將上述地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入軟件，利用鉆孔位置坐標(biāo)、測(cè)斜、深度等參數(shù)三維展示鉆孔形態(tài)分布，同時(shí)將鉆孔分析值作為屬性信息按深度賦予鉆孔(圖2)。

圖2 鉆孔三維模型

2．3 礦床實(shí)體模型的建立

地質(zhì)體的形態(tài)復(fù)雜多變，很難用規(guī)則的幾何形體來(lái)描述，因此需要一種簡(jiǎn)單快捷且更符合工程實(shí)際的方法來(lái)建立復(fù)雜地質(zhì)體的不規(guī)則幾何模型。Minexplorer軟件采用國(guó)際上構(gòu)建復(fù)雜三維實(shí)體的通用方法——線框模型法來(lái)生成礦床實(shí)體模型，在三維鉆孔的基礎(chǔ)上進(jìn)行剖面定義、單工程礦體圈定、曲面生成和體生成(張婷婷，2010)。

2．3．1 剖面定義 勘探剖面是礦體及其他地質(zhì)對(duì)象圈定連接的基礎(chǔ)，首先要根據(jù)礦區(qū)實(shí)際工程部署定義剖面，生成剖面文件。畢力赫金礦Ⅱ礦帶1號(hào)礦體分布在11—24號(hào)勘探線，40 m×40 m的工程間距，共有5條探槽和45個(gè)見礦鉆孔控制(圖 3、圖4)。

圖3 剖面定義

圖4 勘探剖面三維圖

2．3．2 單工程礦體圈定 單工程礦體圈定分為單指標(biāo)圈定和多指標(biāo)圈定，在進(jìn)行單工程礦體圈定時(shí)，凡品位大于或等于邊界品位的樣品均可圈入礦體。表1為畢力赫金礦的單工程礦體圈定表。

表1 單工程礦體圈定工業(yè)指標(biāo)

2．3．3 勘探剖面地質(zhì)對(duì)象編輯連接 根據(jù)鉆孔聯(lián)合剖面圖上展示的礦體形態(tài)和走向，結(jié)合單工程礦體圈定的結(jié)果，交互繪制礦體的邊界線，將編輯后得到的邊界線連接成曲面，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行尖推或者平推處理(圖6)。這一步是礦床實(shí)體模型建立的核心，交互式的礦體圈定方法融入了地質(zhì)工作者的經(jīng)驗(yàn)，使礦體的圈定更符合實(shí)際的地質(zhì)意義。

圖5 單工程礦體圈定

圖6 畢力赫金礦體曲面圖

圖7 畢力赫金礦體模型

2．3．4 礦體生成 經(jīng)過(guò)上述操作和處理，可在軟件中自動(dòng)生成三維地質(zhì)實(shí)體(圖7、圖8)。實(shí)體模型的建立，能夠很直觀地反應(yīng)出礦體和巖體的分布走向，還可以進(jìn)行資料數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)查詢，但是，實(shí)體模型給出的只是礦體的幾何空間形態(tài)，無(wú)法描繪礦體內(nèi)部的屬性情況。應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理在實(shí)體模型的基礎(chǔ)上建立礦塊模型，可以揭示礦體內(nèi)部品位的具體分布情況，快速計(jì)算出礦石的儲(chǔ)量。

圖8 畢力赫金礦體與巖體模型

3 結(jié)論

三維地質(zhì)建模是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的完備與否，直接關(guān)系到模型的正確性和實(shí)用性;礦床實(shí)體模型的建立，有利于形象直觀地觀察礦體的空間展布，進(jìn)行三維屬性的查詢和管理，為三維定量評(píng)價(jià)和礦床深部預(yù)測(cè)提供技術(shù)支持;建模過(guò)程中的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格按照地質(zhì)規(guī)范，以保證礦床實(shí)體符合實(shí)際地質(zhì)意義。

葛良勝，卿敏，張文釗，等．2009．華北板塊北緣首例大型高品位隱伏斑巖型金礦床——內(nèi)蒙古畢力赫金礦［J］．中國(guó)地質(zhì)，36(5)：1111 －1121．

卿敏，龐繼堯，葛良勝，等．2008．內(nèi)蒙古自治區(qū)蘇尼特右旗畢力赫礦區(qū)Ⅱ礦帶15—40線巖金礦詳查報(bào)告［R］．內(nèi)蒙：中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)黃金地質(zhì)研究所．

孫莉，肖克炎，唐菊興，等．2011．基于Minexplorer探礦者軟件的甲瑪銅礦三維地質(zhì)體建模［J］．成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，38(3)：291 －297．

肖克炎，陳學(xué)工，劉銳，等．2009．地質(zhì)勘探三維可視化技術(shù)及系統(tǒng)開發(fā)［M］．北京：中國(guó)大地出版社．

楊東來(lái)，張永波，王新春，等．2007．地質(zhì)體三維建模方法與技術(shù)指南［M］．北京：地質(zhì)出版社．

張婷婷．2010．新疆彩霞山三維建模與立體預(yù)測(cè)［D］．北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)．

Process of 3D modeling based on Minexplorer

ZHANG Ting-ting1，XIAO Ke-yan1，2，F(xiàn)AN Jian-fu3，LI Nan1，ZOU Wei1

(1．Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China;2．School of Geosciences，Yangtze University，Jinzhou 434023，Hubei;3．China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China)

Nowadays，as fast as the development of mineral exploration industry，more and more kinds of data were created，some of which were 3D，delivering rich spatial information．By using Minexplorer software，that was researched and developed by the Institute of Mineral Resources of Chinese Academy of Geological Sciences，3D visualization modeling of the orebodies could be created based on the exploration data to show the orebody shape intuitively and forecast the orebody trend．

3D geologic modeling;Deposit solid model;Ore body shape;Bilihe Gold Deposit;Inner Mongolia

TP311;TV544

A

1674－3636(2012)03－0308－05

10．3969/j．issn．1674-3636．2012．03．308

2012－05－20;編輯：侯鵬飛

危機(jī)礦山項(xiàng)目(200699067)和中央公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(K1103)資助

張婷婷(1984— )，女，博士研究生，主要從事礦產(chǎn)普查與勘探及礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)工作，E-mail：yueztt@qq．com