◇四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局化探隊(duì) 徐 波 岳李軍 陶池彬

通過(guò)將礦山已有資料，包括紙質(zhì)和MapGIS二維資料在3DMine礦業(yè)軟件中的數(shù)字化，建立礦山數(shù)據(jù)庫(kù)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)建立礦體三維地質(zhì)模型、品位模型，估算礦體資源儲(chǔ)量，并對(duì)礦體做進(jìn)一步預(yù)測(cè)。工作中使用3DMine建立模型，配合礦床預(yù)測(cè)信息量法尋找找礦標(biāo)志，預(yù)測(cè)礦體可能出現(xiàn)的有利地段，再在3DMine軟件中將預(yù)測(cè)礦體模擬出來(lái)，以供下一步工作需要。3DMine軟件對(duì)礦體的模型建立和品位模型建立都直觀的反映了礦體形態(tài)和品位分布，而資源儲(chǔ)量估算與傳統(tǒng)方法不同有較大差異，但估算結(jié)果相差不到10%；通過(guò)信息量法在礦區(qū)周邊一定范圍內(nèi)基本確定了北西側(cè)和南東側(cè)，以及礦體構(gòu)造復(fù)雜、轉(zhuǎn)折處是找礦的有利地段。

三維軟件的起步大概在20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)主要以國(guó)際上的應(yīng)用為主，我國(guó)還處于停滯階段，僅為某些功能的簡(jiǎn)單單獨(dú)應(yīng)用—測(cè)量、圖形、可視化、地質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等，沒(méi)有相對(duì)完整的礦山管理系統(tǒng)，使得礦區(qū)發(fā)展困難重重[1-2]。而隨著礦業(yè)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，三維化技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，同時(shí)也標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家采礦工業(yè)的現(xiàn)代化水平[2]。

三維軟件主要是為建立數(shù)字礦山服務(wù)，圍繞如何提高礦山勘探效率、生產(chǎn)效率和管理效率、提高礦山開(kāi)采的技術(shù)水平，三維建模不僅僅是滿足成圖，更重要的是通過(guò)模型的建立和模擬，能對(duì)礦體的空間分布有更加清晰的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)勘查成果的最大化[2-6]。

通過(guò)DPIS信息量法對(duì)區(qū)域內(nèi)找礦標(biāo)志進(jìn)行篩選，并確定各單元找礦信息量，預(yù)測(cè)礦體位置[7-11]，并利用3DMine軟件模擬。

本文通過(guò)對(duì)平武銀廠金礦已有資料的分析，建立了礦體的初步模型和下一步要進(jìn)行勘查工作的礦體，并對(duì)已有礦體模型估算了資源量。

1 地質(zhì)背景

礦區(qū)位于青藏高原東緣向四川盆地西北部邊緣過(guò)渡地帶，礦體位于三疊系中統(tǒng)雜谷腦組下段（T2z1）底部，與波茨溝組（T1b）的接觸破碎帶上，受層間破碎帶控制，與斷層關(guān)系密切；近地表礦段層序正常，可見(jiàn)較明顯的碎裂巖化、硅化、炭化，方解石與石英共生脈節(jié)理、裂隙發(fā)育；地下深處則發(fā)生倒轉(zhuǎn)，礦體伏于波茨溝組（T1b）之下。

由于礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，礦體形態(tài)多變，在礦體中部發(fā)生轉(zhuǎn)折，東側(cè)礦體走向長(zhǎng)約715 m，賦存標(biāo)高+2616～+1849 m，傾向延深大于750 m，礦體總體傾向0°，傾角淺部50°～65°，深部60°～85°，平均厚度6.92 m，平均品位4.85 ppm；西側(cè)礦體走向長(zhǎng)約650 m，賦存標(biāo)高+2702～+1823 m，傾向延深大于853 m，礦體總體傾向35°，傾角淺部30°～50°，深部50°～85°， 庫(kù)平均厚度5.78 m，平均品位4.75 ppm。

2 礦體模型建立與應(yīng)用

2.1 建模流程

具體的建模方案可概括為“平面+剖面”，即利用收集到的地質(zhì)圖、地質(zhì)剖面圖和探槽、鉆孔、坑探等編錄數(shù)據(jù)，形成基礎(chǔ)地質(zhì)資料，并編入數(shù)據(jù)庫(kù)，再依托3DMine礦業(yè)軟件三維建模技術(shù)構(gòu)建礦體三維模型[3-6]，見(jiàn)圖1。

圖1 建模流程圖

（1）資料準(zhǔn)備。資料收集包括已有資料和現(xiàn)有資料的收集和整理，并對(duì)能夠數(shù)字化的資料進(jìn)行數(shù)字化，包括鉆孔編錄、探槽編錄、巷道編錄等，對(duì)于用MapGIS軟件所做的資料，轉(zhuǎn)換為明碼格式，以便導(dǎo)入3DMine時(shí)擁有更好的兼容性。

導(dǎo)入3DMine的剖面圖采用交換Y-Z坐標(biāo)，平移坐標(biāo)的方式，使二維狀態(tài)的剖面轉(zhuǎn)換為三維狀態(tài)的剖面，以便后期礦體、構(gòu)造的建模。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)建立。地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)是一種有效的數(shù)據(jù)管理工具，能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方便的檢索和管理，利用3DMine創(chuàng)建數(shù)據(jù)，首先需要根據(jù)地質(zhì)資料分別建立定位表、測(cè)斜表、巖性表和化驗(yàn)分析表。其中定位表和測(cè)斜表決定了鉆孔在三維空間中的位置和軌跡，而巖性表和化驗(yàn)分析表則用于后期建模和資源儲(chǔ)量估算。

對(duì)于很多礦山，地質(zhì)工作是一個(gè)持續(xù)性、日積月累的過(guò)程，但隨著勘查時(shí)間和數(shù)據(jù)的增加，對(duì)于一些十幾年或者幾十年的老礦山，可能造成以往資料的遺失，這樣將不能對(duì)礦體有全面的認(rèn)識(shí)[2]，因此，早日收集整理資料，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)是很有必要的。

（3）地表DTM模型建立。表面模型用來(lái)描述地形，同時(shí)可以疊加衛(wèi)星圖片使地表模型更加形象，地表模型可以利用已有MapGIS平面圖對(duì)等高線賦高程值后建模，建模前需要將MapGIS圖件轉(zhuǎn)為1:1000比例尺的地形圖。建立完畢的模型見(jiàn)圖2。

圖2 地表模型

（4）礦體模型建立。礦體模型則采用實(shí)體模型建立，將三維化的剖面上表示礦體的封閉形態(tài)用三角網(wǎng)相互連接形成礦體模型；其區(qū)別在于DTM模型只是一個(gè)面模型，而實(shí)體模型是體模型，可以用于體積計(jì)算、品位估算、資源儲(chǔ)量估算。建立完畢的模型見(jiàn)圖3，其中白色區(qū)域?yàn)椴煽諈^(qū)，紅色區(qū)域代表探明資源量，黃色區(qū)域代表控制資源量，綠色區(qū)域代表推斷資源量。

圖3 礦體模型

2.2 模型應(yīng)用

以往通過(guò)MapGIS的多張剖面圖進(jìn)行礦體的連接，需要通過(guò)工作人員對(duì)礦區(qū)內(nèi)地層及構(gòu)造有比較熟悉的認(rèn)知，才能在頭腦里建立礦體的模型，但三維模型建立后，礦體形態(tài)一目了然，還能發(fā)現(xiàn)深部控礦工程少的礦體存在不合理的情況，在初期就能適當(dāng)修正，確保后續(xù)工程設(shè)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)太大偏差。同時(shí)，在模型基礎(chǔ)上可建立品位模型和進(jìn)行資源儲(chǔ)量估算。

品位模型是在礦體模型建立的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，原理是建立一個(gè)能包含整個(gè)礦體的塊體模型（圖4），塊體由很多區(qū)域?qū)⒌V體分割，一般采用勘查網(wǎng)度的1/4到1/8確定塊體分割大小，對(duì)于礦體邊緣不規(guī)則的地方，采用次一級(jí)的大小分割礦體，即1/8到1/16。

圖4 包含整個(gè)礦體的塊體

在經(jīng)過(guò)礦體的約束后，與礦體有交集的塊體被保留（圖5），然后采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法建立搜索橢球體，搜索橢球體決定了各工程樣品對(duì)塊體的影響范圍，再利用克里格賦值法（或其他方法）對(duì)塊體賦值，其中橢球體的建立和克里格賦值需要進(jìn)行多次嘗試，找出比較合理的橢球體和賦值參數(shù)，才能使得每個(gè)塊體都有合理的品位和體重?cái)?shù)據(jù)。

圖5 與礦體有交集的塊體（局部）

在塊體經(jīng)過(guò)賦值后，進(jìn)一步制作礦體品位分布圖（圖6），能較直觀的反映高低品位的分布情況，推斷礦體成礦物質(zhì)來(lái)源趨勢(shì)和富集部位，從圖中可見(jiàn)礦體中成礦物質(zhì)來(lái)源有從右下向左上以及從左下向右上流動(dòng)的趨勢(shì)，在礦體下部交匯，而此處為構(gòu)造復(fù)雜地帶和礦體轉(zhuǎn)折地帶，品位也最高。

圖6 品位分布圖

在塊體有了品位和體重?cái)?shù)據(jù)后，通過(guò)軟件可以直接估算礦體的資源儲(chǔ)量，該軟件估算的資源儲(chǔ)量與用傳統(tǒng)方法估算的資源儲(chǔ)量相比，差距不到10%。

3 成礦預(yù)測(cè)

有關(guān)地下隱伏礦體預(yù)測(cè)的方法很多，有通過(guò)經(jīng)驗(yàn)性預(yù)測(cè)和通過(guò)各種數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)，主要的方法有：信息量計(jì)算法、特征分析、模糊數(shù)學(xué)、辨別分析等[7-8]，本文采用信息量計(jì)算法來(lái)對(duì)礦區(qū)進(jìn)行礦體預(yù)測(cè)。

3.1 信息量法原理

該方法是一種非參數(shù)單變量統(tǒng)計(jì)分析方法，原理為將研究區(qū)分成大小相同的若干單元，然后對(duì)所選地質(zhì)標(biāo)志進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，研究各地質(zhì)標(biāo)志在單元中對(duì)找礦的指導(dǎo)作用[8-10]。

使用該方法主要有六個(gè)步驟：①劃分單元；②確定地質(zhì)標(biāo)志和劃分標(biāo)志狀態(tài)；③計(jì)算找礦信息量；④確定有利找礦標(biāo)志；⑤統(tǒng)計(jì)各單元的信息總和，然后選擇臨界值；⑥預(yù)測(cè)礦體。

3.2 劃分單元

將整個(gè)研究區(qū)劃分為形狀大小都相同的若干單元，其中包括含礦區(qū)和無(wú)礦區(qū)，有礦區(qū)作為控制區(qū)，無(wú)礦區(qū)作為預(yù)測(cè)區(qū)。由于礦區(qū)范圍不大，采用0.25 km×0.25 km作為單元?jiǎng)澐諿11]，共計(jì)60個(gè)，其中含礦單元16個(gè)。

3.3 確定地質(zhì)標(biāo)志和劃分標(biāo)志狀態(tài)

通過(guò)礦區(qū)以往地質(zhì)資料確定了34個(gè)地質(zhì)找礦標(biāo)志作為統(tǒng)計(jì)分析的變量，見(jiàn)表1，各個(gè)變量將轉(zhuǎn)化為0和1兩種形態(tài)，若單元包含某種標(biāo)志，則為1，否則為0。

表1 研究區(qū)所選地質(zhì)標(biāo)志

3.4 計(jì)算找礦信息量

對(duì)于標(biāo)志A，其找礦信息量IAj→B為：

其中IAj→B為標(biāo)志A指示有B礦的信息量，Nj為研究區(qū)內(nèi)具有標(biāo)志A的含礦單元數(shù)，N為所有含礦單元數(shù)，Sj為 研究區(qū)內(nèi)具有標(biāo)志A的單元數(shù)，S為研究區(qū)內(nèi)單元數(shù)。若IAj→B為 正數(shù)，則說(shuō)明標(biāo)志A在含礦單元中出現(xiàn)的概率大于研究區(qū)內(nèi)的概率，可以提供找礦信息，否則不提供找礦信息，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 信息量計(jì)算結(jié)果

3.5 確定有利找礦標(biāo)志、選擇臨界值

經(jīng)過(guò)計(jì)算得到各個(gè)標(biāo)志提供的信息量，但不一定每個(gè)都是重要的信息，先按照信息量大小排序，再計(jì)算有用信息的臨界值ΔI+，選取有利標(biāo)志[8]。

式中：K為給定有用信息量水平，一般取0.75；Ij為各正信息量，ΔI+為選取有利找礦標(biāo)志界限，經(jīng)計(jì)算為5.756，最終確定有利選礦標(biāo)志見(jiàn)表3。

表3 選礦有利標(biāo)志

3.6 統(tǒng)計(jì)各單元信息總和

在60個(gè)單元中分別計(jì)算每個(gè)單元中所有信息量的和，并根據(jù)結(jié)果做出等值線圖（圖7）。

圖7 信息量等值線圖

3.7 成礦預(yù)測(cè)

從等值線圖可見(jiàn)已探明礦體基本位于有礦已知區(qū)內(nèi)，且構(gòu)造復(fù)雜、礦體轉(zhuǎn)折處信息量值最高，因此也可知該礦是以構(gòu)造控制為主的礦床；對(duì)于有找礦潛力的區(qū)域，特別是礦體西北以及南東，由于目前工程量少，對(duì)地下深處控制力度不夠，可加大探礦力度，而對(duì)于礦體構(gòu)造復(fù)雜、轉(zhuǎn)折部位，可加深勘探深度，繼續(xù)向下探礦，找到礦體的可能性較大。

為了下一步工作能提供較直觀、準(zhǔn)確的工程布置，用3Dmine對(duì)深部礦體進(jìn)行了模擬（圖8），在該區(qū)域進(jìn)行找礦工作，預(yù)計(jì)有較好的效果。

圖8 預(yù)測(cè)礦體（綠色部分）

4 結(jié)論

采用3DMine礦業(yè)軟件對(duì)礦區(qū)進(jìn)行了數(shù)字化，并做了三維礦體模型建立，使得礦體具有直觀可視化效果，達(dá)到以往在二維模式下不能達(dá)到的目的。

建立礦山數(shù)據(jù)庫(kù)并對(duì)礦體進(jìn)行了品位模型的建立和資源儲(chǔ)量的估算，雖然和傳統(tǒng)方法存在差異，但估算結(jié)果差距不足10%，既可作為最終的估算結(jié)果，也可作為對(duì)傳統(tǒng)估算方法準(zhǔn)確度的校驗(yàn)。

采用信息量法對(duì)礦區(qū)及周邊范圍進(jìn)行了找礦預(yù)測(cè)，在區(qū)域內(nèi)北西側(cè)和南東側(cè)，以及礦體構(gòu)造復(fù)雜、礦體轉(zhuǎn)折處存在礦體的可能性較大。