李延峰，許逢明，陳 壯，韓 釗，劉 闖

1.吉林省地質(zhì)調(diào)查院，吉林 長春 130061；2.沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110034

在礦產(chǎn)勘查和礦床研究過程中，由于礦體產(chǎn)出部位地質(zhì)結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，使得礦體數(shù)據(jù)分析及礦床形態(tài)理解十分困難。以往工作過程中，其效率較低且容易出錯,為此，人們開發(fā)了三維地質(zhì)建模及可視化系統(tǒng)——Micromine 大型專用礦業(yè)軟件，它在實現(xiàn)地質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)一體化組織和管理的基礎(chǔ)上,結(jié)合GIS 和計算機圖形圖像可視化技術(shù),對地質(zhì)體（地層、斷層、褶皺、礦體等） 及屬性分布情況進行三維模型構(gòu)建和直觀展示,使得地質(zhì)研究人員可在三維環(huán)境下構(gòu)建和解譯地層、礦體等復(fù)雜地質(zhì)體形態(tài)。利用多元數(shù)據(jù)三維一體化顯示技術(shù),對礦床地質(zhì)特征、礦體空間分布特征進行直觀分析,從而提高礦產(chǎn)資源勘查過程中的找礦預(yù)測和分析判斷能力。

1 三維地質(zhì)建模

三維地質(zhì)建模分為結(jié)構(gòu)建模和屬性建模兩大類。所謂結(jié)構(gòu)建模是指建立礦體及周邊地層三維模型的過程，而屬性建模則是基于品位分析結(jié)果對礦體品位三維空間分布狀況進行模擬。針對某銅礦矽卡巖型礦床成因模式，為了查明礦體、巖體、地層和圍巖的空間分布特征，本次研究采用勘探剖面和中段剖面交互驗證的方法進行結(jié)構(gòu)建模。

在結(jié)構(gòu)建模過程中，利用層界面深度插值方法推測剖面間區(qū)域的三維地質(zhì)情況。能較好反映復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，并且符合地質(zhì)人員傳統(tǒng)思路，從而更加直觀方便。

結(jié)合已處理過的圖件，按照礦體的形態(tài)、走向、傾向和空間分布特征確定建模的范圍和基本參數(shù)。模型為正南北向，模型經(jīng)度范圍：X：39 492 700～39 495 400 m； 緯 度 范 圍：Y∶3 389 800～3 391 260 m； 高 程：H∶150～1 000 m, 總 體 積4 533 300 000 m3。三維建模技術(shù)步驟見圖1。

2 建立三維地形模型

三維礦山模型中地形模型對于露采礦山的重要作用是不言而喻的；對于地采礦山也同樣重要,根據(jù)地形數(shù)據(jù)文件（現(xiàn)已完成高程數(shù)據(jù)的數(shù)字化工作）形成數(shù)字地形模型（DTM） （見圖2）。常用的方法有基于數(shù)據(jù)內(nèi)插的Grid 模型和采樣點TIN 模型。

在Micromine 三維平臺下，把前期預(yù)處理過的中段平面圖和儲量估算剖面圖DXF 格式導(dǎo)入到Micromine 系統(tǒng)里面。數(shù)據(jù)類型設(shè)置為線類型。點擊視圖管理器―線文件，輸入導(dǎo)入到Micromine 里面的各類平面圖和剖面圖，在主界面顯示出來。

圖1 三維建模技術(shù)步驟Fig.1 Technical steps of 3D modeling

圖2 某銅礦DTM模型Fig.2 DTM model of certain copper mine

以建立某銅礦南陵湖組T1n 地層三維模型為例，簡述其三維地質(zhì)模型的建立。首先新建一個線文件（T1n.STR），把每個剖面都有T1n 的線文件，重新矢量化，保證其為封閉的多邊形，把這些多邊形線文件都復(fù)制到T1n.STR 圖層里面，關(guān)閉其他圖層，主界面只保留T1n.STR 圖層（圖3）。其次采用線框構(gòu)模法（王李管，1998）來建立礦體三維模型。線框構(gòu)模法是一種表面構(gòu)模技術(shù),即把面上的點用直線連接起來,形成一系列多邊形,然后將這些多邊形拼接起來,形成一個多邊形網(wǎng)格,以此模擬礦體邊界和空間形態(tài)，形成礦體的三維線框模型。

新建一個線框文件（巖體.frame），把巖體.STR 線文件里面的封閉多邊形逐個剖面連接起來（圖4），每連接一次都要進行線框檢驗，有些剖面間封閉多邊形之間不是很對應(yīng)，需要添加輔助線，先將輔助線連接兩線串上對應(yīng)的點,進而產(chǎn)生三角面,這樣會優(yōu)先考慮輔助線為三角形的一邊進行連接（圖5）。兩端根據(jù)實際情況封閉到面或封閉到點、線，形成一個實體線框（圖6）。

按上述步驟對巖體、斷裂、礦體、其他地層、閃長巖體與礦體的關(guān)系、巖體、南陵湖組T1n 地層與礦體關(guān)系、F1 斷層錯段1、2 號礦體以及中上三疊統(tǒng)地層與礦體關(guān)系分別進行了三維實體建模。

3 礦床三維實體模型地質(zhì)意義

圖3 南陵湖組T1n.STR模型Fig.3 T1n.STR model of Nanlinghu Group

圖4 T1n線框模型連剖面Fig.4 T1n Wire frame model connected to prof iles

圖5 T1n線框模型添加輔助線（紅線）Fig.5 T1n Wire frame model with auxiliary lines (red lines)

通過micromine 軟件對XX 銅礦三維實體建模，在三維可視化環(huán)境下對礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀以及礦體與圍巖，斷裂的關(guān)系有了清楚的認識，對礦區(qū)整體的構(gòu)造格架也有了明確的把握（圖7）。

為此可以得出以下幾點認識：

（1）巖體模擬的為月山巖體東枝的一部分，比較顯著的特點出現(xiàn)了兩個比較明顯的隱伏巖隆，1號礦體產(chǎn)在1 號隱伏巖隆的南側(cè)，與T1n 的接觸帶上，2 號隱伏巖隆周圍卻沒發(fā)現(xiàn)礦體，相視的部位卻沒有相同的礦體出現(xiàn)，可能1 號巖隆有特殊的成礦機制或者與2 號巖隆巖漿巖不是同一期巖漿。

（2）礦體三維形態(tài)模擬圖上，可明顯看出礦體總體向東偏北傾，礦化分帶現(xiàn)象比較明顯：垂向上，上部相對富集磁鐵礦、含銅磁鐵礦，下部相對富集含銅矽卡巖；水平上，由靠近大理巖一側(cè)到閃長巖，依次為磁鐵礦―含銅磁鐵礦―含銅矽卡巖—含銅閃長巖。

圖6 T1n實體模型Fig.6 T1n entity model

圖7 某銅礦三維全貌圖Fig.7 3D panorama of certain copper mine

（3）斷層三維實體圖上，F(xiàn)1 斷層為左形正斷層，垂直斷距約250 m,水平斷距約180～600 m中段上部較陡，下部相對較緩，整體向西南傾，斷層為一明顯的成礦后斷裂，對礦體破壞作用較為強烈。

（4）T1n 地層整體上由于F1 斷層的錯動，表現(xiàn)為向西北傾入的舌狀體。地層整體形態(tài)表現(xiàn)為一倒轉(zhuǎn)背斜（東馬鞍山倒轉(zhuǎn)背斜），三維模型顯示的為其正常翼，倒轉(zhuǎn)翼已被巖漿所侵蝕。正常翼總體向北東傾，越往深部傾角約大，靠近巖體近于直立，1 號隱伏巖隆剛好位于其下方，形成典型的屏蔽構(gòu)造，對1 號礦體的成礦流體起了明顯的屏蔽作用。

[1] 吳健生，朱谷昌，曾新平，等. 三維GIS技術(shù)在固體礦產(chǎn)勘探和開發(fā)中的研究與應(yīng)用[J]. 地質(zhì)與勘探，2004，40(1):68-72.

[2] 王李管. 三維變異函數(shù)的穩(wěn)健統(tǒng)計學(xué)計算方法及其應(yīng)用[J].中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998 (4): 570-574.

[3] 徐云和，程朋根，陳紅華. 地礦3維GIS模型的構(gòu)建及可視化[J].工程勘察， 2003(2): 48-50.