馮　莉　丁　凱　藍(lán)妮拉　吳　二　劉　珺　彭艷華　粟陽(yáng)揚(yáng)

(1.桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院；2.廣西壯族自治區(qū)桂林水文工程地質(zhì)勘察院；3.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心廣西總隊(duì))

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廣西武宣鉛鋅礦三維地質(zhì)模型構(gòu)建及找礦預(yù)測(cè)*

馮莉1丁凱2藍(lán)妮拉3吳二1劉珺1彭艷華1粟陽(yáng)揚(yáng)1

(1.桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院；2.廣西壯族自治區(qū)桂林水文工程地質(zhì)勘察院；3.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心廣西總隊(duì))

通過(guò)對(duì)武宣鉛鋅礦礦區(qū)地質(zhì)勘查資料進(jìn)行全面整理，利用3DMine軟件建立了礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、地形實(shí)體模型、地層實(shí)體模型和礦體實(shí)體模型，實(shí)現(xiàn)了武宣鉛鋅礦礦區(qū)深部地質(zhì)現(xiàn)象的三維可視化。在此基礎(chǔ)上，對(duì)區(qū)內(nèi)礦床成因、找礦標(biāo)志進(jìn)行了分析并進(jìn)行了找礦預(yù)測(cè)，結(jié)果表明：①區(qū)內(nèi)礦床屬于海底熱水噴流沉積型(SEDEX)礦床；②礦區(qū)三維地質(zhì)模型的建立對(duì)于揭示礦區(qū)成礦規(guī)律、礦體形態(tài)、賦存位置及與圍巖的時(shí)空關(guān)系具有較好的指示作用，對(duì)于區(qū)內(nèi)進(jìn)一步開(kāi)展礦產(chǎn)勘查和找礦預(yù)測(cè)工作有一定的參考價(jià)值。

鉛鋅礦3DMine三維地質(zhì)模型礦床成因找礦標(biāo)志找礦預(yù)測(cè)

目前，隨著礦體埋深的增加，礦產(chǎn)勘查的難度逐漸增大，應(yīng)用傳統(tǒng)找礦理論和方法進(jìn)行找礦勘查，效果愈發(fā)不理想[1-2]。為更好地適應(yīng)礦產(chǎn)資源勘查中找礦主體對(duì)象的轉(zhuǎn)變，有效提高地質(zhì)找礦效果，傳統(tǒng)找礦方式正由單一向綜合、由二維向三維轉(zhuǎn)變。三維地質(zhì)模型的建立可形象表達(dá)礦區(qū)的地質(zhì)現(xiàn)象，為礦山生產(chǎn)、地質(zhì)現(xiàn)象成因分析、找礦預(yù)測(cè)等地質(zhì)工作提供新的技術(shù)方法[3-5]。本研究以廣西武宣鉛鋅礦為例，基于3DMine軟件構(gòu)建三維地質(zhì)模型并進(jìn)行找礦預(yù)測(cè)，供區(qū)內(nèi)找礦參考。

1　礦區(qū)地質(zhì)概況

武宣鉛鋅礦位于廣西大瑤山西側(cè)鉛鋅礦多金屬成礦帶南段，大地構(gòu)造上屬于華南板塊南華活動(dòng)帶來(lái)賓凹陷帶與大瑤山凸起的復(fù)合部位[6]。礦區(qū)及其周圍出露的地層有寒武系(∈)、泥盆系(D)和第四系(Q)。寒武系(∈)為1套碎屑巖，具復(fù)理式構(gòu)造。泥盆系(D)地層為礦區(qū)主要地層，分為上泥盆統(tǒng)、中泥盆統(tǒng)和下泥盆統(tǒng)，其中下泥盆統(tǒng)上倫組(D1sl)為賦礦巖層，巖性以白云巖為主，夾有白云質(zhì)灰?guī)r，局部夾有少量灰色、淺灰色硅質(zhì)巖；上部白云巖以深灰色為主，少量灰—淺灰色，中—粗晶結(jié)構(gòu)，中—厚層狀，局部有重晶石、鉛、鋅礦富集，具白云石化、硅化現(xiàn)象；中、下部白云巖以細(xì)—微晶結(jié)構(gòu)為主，顏色上部稍淺，薄—中層狀，靠近底部夾少量灰?guī)r；下泥盆統(tǒng)(D1)角度不整合于寒武系(∈)之上。第四系(Q)為殘坡積棕紅色紅黏土層，含重晶石、鐵錳質(zhì)結(jié)核。礦區(qū)構(gòu)造屬寒武系構(gòu)成的復(fù)式背斜構(gòu)造北西翼，為一單斜構(gòu)造，南側(cè)、東南側(cè)由寒武系老地層組成，向北西為泥盆系、石炭系，巖層整體傾向NW，傾角多大于80°。F3斷層為東鄉(xiāng)區(qū)域性大斷裂，從礦區(qū)南側(cè)通過(guò)，斷面波狀彎曲，走向NEE，傾向S，傾角57°，屬壓扭性逆斷層，受擠壓較劇烈(圖1)，區(qū)內(nèi)巖漿巖不甚發(fā)育[7]。

2　礦區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建

2.1技術(shù)路線

利用AutoCAD、MapGIS等軟件對(duì)搜集到的礦區(qū)地形地質(zhì)圖、勘探線剖面圖、坑道地質(zhì)平面圖等圖件進(jìn)行矢量化或格式轉(zhuǎn)換處理后，導(dǎo)入3DMine軟件中提取地質(zhì)體輪廓線，將鉆孔編錄信息等地球化學(xué)資料整理后構(gòu)建地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，生成鉆孔三維模型，結(jié)合地質(zhì)勘探報(bào)告建立相應(yīng)的地質(zhì)體模型和工程模型，在地質(zhì)地形圖中通過(guò)提取等高線建立地形模型，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)地質(zhì)現(xiàn)象的三維可視化。根據(jù)三維模型提取各地質(zhì)體的成礦有利信息，將該類信息進(jìn)行疊加圈定可能致礦的區(qū)域并進(jìn)行評(píng)價(jià)。本研究三維建模技術(shù)路線見(jiàn)圖2。

2.2三維地質(zhì)模型構(gòu)建2.2.1礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)

地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)是用于管理地表、鉆孔、坑道等地質(zhì)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)庫(kù)也是礦區(qū)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。原始數(shù)據(jù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)是構(gòu)建礦山三維地質(zhì)模型的基本組成部分，通過(guò)對(duì)地形地質(zhì)圖、礦區(qū)勘探線剖面圖、坑道平面圖進(jìn)行格式統(tǒng)一后導(dǎo)入3DMine軟件中，為構(gòu)建三維地質(zhì)模型奠定基礎(chǔ)。利用礦區(qū)鉆孔、坑道樣品化驗(yàn)數(shù)據(jù)創(chuàng)建定位表、測(cè)斜表、化驗(yàn)表和巖性表，依據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)3DMine軟件構(gòu)建三維模型，實(shí)現(xiàn)鉆孔三維可視化。

圖1　武宣鉛鋅礦區(qū)域地質(zhì)和礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

圖2　技術(shù)路線

2.2.2礦區(qū)地形實(shí)體模型

礦區(qū)地表形態(tài)可利用數(shù)字地形模型(Digitalterrainmodel,DTM)進(jìn)行表達(dá)，利用礦區(qū)數(shù)字高程模型(Digitalelevationmodel,DEM)高差數(shù)據(jù)進(jìn)行插值模擬。本研究通過(guò)等高線矢量生成礦區(qū)地形實(shí)體模型，構(gòu)建礦區(qū)地表地形模型。將該模型用于描述礦區(qū)地面起伏情況，通過(guò)生成三維面模型可較逼真地顯示礦區(qū)的地表形態(tài)，在地形模擬分析過(guò)程中，可利用地形地表模型自動(dòng)提取各類地形因子，還可制作地形剖面圖。此外，地表地形模型的構(gòu)建對(duì)于深部采礦工程設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)作用。

2.2.3礦區(qū)地層實(shí)體模型

地層是指在地殼發(fā)展過(guò)程中形成的各類成層和非成層巖石的總稱，通過(guò)地殼運(yùn)動(dòng)使得地層發(fā)生斷裂或褶皺，甚至地層發(fā)展倒轉(zhuǎn)，地殼的運(yùn)動(dòng)為礦產(chǎn)的形成提供了有利條件。地層實(shí)體模型可直觀地顯示礦區(qū)礦體的賦存部位，也為成礦地層有利條件的提取和成礦有利組合部位的綜合預(yù)測(cè)提供了基礎(chǔ)模型。地層實(shí)體模型主要借助礦區(qū)地形地質(zhì)圖、勘探線剖面圖和坑道平面圖進(jìn)行構(gòu)建，將建模所需圖件導(dǎo)入3DMine軟件中并進(jìn)行適當(dāng)校正，對(duì)于圖件數(shù)據(jù)不足的情形，應(yīng)根據(jù)礦區(qū)地層特征并結(jié)合地質(zhì)調(diào)查報(bào)告進(jìn)行推斷和完善地層模型(圖3)。區(qū)內(nèi)主要地層為下泥盆統(tǒng)郁江組(D1y)泥巖、下泥盆統(tǒng)上倫組(D1sl)白云巖、下泥盆統(tǒng)二塘組(D1e)灰?guī)r與泥灰?guī)r、下泥盆統(tǒng)官橋組(D1g)白云巖夾少量灰?guī)r、下泥盆統(tǒng)大樂(lè)組(D1d)泥灰?guī)r、中泥盆統(tǒng)東崗嶺組(D2d)白云質(zhì)灰?guī)r與灰?guī)r。由圖3可清晰看到鉛鋅礦體主要賦存于下泥盆統(tǒng)上倫組(D1sl)白云巖層間破碎帶中。

圖3　礦區(qū)綜合地質(zhì)模型

2.2.4礦體實(shí)體模型

根據(jù)搜集的地質(zhì)資料及礦床展布特征，利用勘探線剖面圖在三維空間中的礦體輪廓線，參考礦體連接規(guī)則，與相鄰剖面圖上相應(yīng)編號(hào)的礦體沿走向和傾向進(jìn)行連接，并參考其他地質(zhì)勘查資料對(duì)礦體的描述進(jìn)行修改和完善，構(gòu)建了武宣鉛鋅礦已知礦體的實(shí)體模型(圖3)。由圖3可觀察到礦體在礦區(qū)中的賦存位置、形態(tài)及與地層間的關(guān)系。研究區(qū)礦床為海底熱水噴流沉積型(SEDEX)鉛鋅礦床，產(chǎn)于下泥盆統(tǒng)上倫組(D1sl)白云巖地層中，礦體呈層狀、似層狀和透鏡狀產(chǎn)出，大多呈雁列式排布，沿走向和傾向變化較大，常有分支復(fù)合特征。

3　礦床成因及找礦預(yù)測(cè)

3.1礦床成因

礦區(qū)礦體呈層狀、似層狀和透鏡狀與地層整合產(chǎn)出，在層狀礦體附近出現(xiàn)典型熱水沉積巖(重晶石和少量硅質(zhì)巖等)。區(qū)內(nèi)S同位素特征表明區(qū)內(nèi)成礦既與中生代深源巖漿活動(dòng)相關(guān)，又具有噴流沉積的特點(diǎn)；Pb同位素特征指示區(qū)內(nèi)成礦物質(zhì)來(lái)源為殼源，且具有巖漿混染作用。通過(guò)對(duì)流體包裹體的研究發(fā)現(xiàn)，成礦流體具有大氣降水的特征，且與熱水成礦關(guān)系密切。綜合礦床地質(zhì)特征及S、Pb同位素、稀土元素和流體包裹體研究成果可知，武宣鉛鋅礦可能為海底熱水噴流沉積型(SEDEX)礦床[8]。

3.2找礦預(yù)測(cè)

武宣鉛鋅礦位于華南板塊南華活動(dòng)帶來(lái)賓凹陷帶與大瑤山凸起的復(fù)合部位，屬于廣西大瑤山西側(cè)鉛鋅礦多金屬成礦帶南段，同時(shí)具有多期次活動(dòng)的區(qū)域性大斷裂從礦區(qū)通過(guò)，并且該區(qū)為廣西重要的鉛鋅多金屬成礦區(qū)，具有較好的找礦前景[9]。

(1)鉛鋅礦床受層位、巖性和構(gòu)造控制，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較發(fā)育，主要呈NE向展布的F1、F2、F3斷層均不同程度地控制礦體的產(chǎn)狀形態(tài)，尤其是作為憑祥—大黎區(qū)域性斷裂的次一級(jí)斷裂(F3斷層)控制著礦區(qū)礦體的產(chǎn)出。

(2)找礦標(biāo)志。①礦體賦存層位為下泥盆統(tǒng)上倫組(D1sl)白云巖；②NE向展布的斷層及其次一級(jí)的層間破碎帶；③重晶石化、硅化、黃鐵礦化等圍巖蝕變；④由于風(fēng)化作用形成的殘積-堆積重晶石、黃鐵礦化學(xué)風(fēng)化作用形成的“鐵帽”標(biāo)志。

(3)礦床產(chǎn)于深大斷裂旁側(cè)的次一級(jí)斷裂中，現(xiàn)階段，礦區(qū)勘探深度較淺，跟據(jù)三維地質(zhì)模型可發(fā)現(xiàn)，礦體往深部和邊部并未完全圈閉，因此，礦區(qū)深部和邊部仍具有較大的找礦潛力。

4　結(jié)　語(yǔ)

以廣西武宣鉛鋅礦為例，通過(guò)構(gòu)建地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，在3DMine軟件中分別構(gòu)建了地形、地層和礦體的三維實(shí)體模型，直觀地展示了礦區(qū)內(nèi)各地質(zhì)體的時(shí)空展布特征與地質(zhì)現(xiàn)象。結(jié)合該類三維地質(zhì)模型，詳細(xì)分析了區(qū)內(nèi)礦床成因及找礦標(biāo)志，對(duì)于礦區(qū)進(jìn)一步開(kāi)展找礦勘探工作有一定的借鑒價(jià)值。

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2015-11-05)

*廣西高?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(編號(hào)：KY2015YB506)。

馮莉(1982—)，女，工程師，碩士，541006 廣西壯族自治區(qū)桂林市雁山區(qū)雁山街317號(hào)。