孫澤玉

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，貴州 貴陽 550002）

在傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查工作中，各類基礎(chǔ)工作通?；诙S平面圖進行表達。隨著計算機硬件性能的不斷提升和各類制圖軟件對三維建模功能的逐漸完善，構(gòu)建三維地質(zhì)模型并利用其開展相關(guān)工作和研究也是可行之舉。與傳統(tǒng)的二維地質(zhì)數(shù)據(jù)相比，三維建?？梢孕蜗蟆蚀_地再現(xiàn)地質(zhì)體的空間構(gòu)型，更加全面地對地質(zhì)體進行表達[1]。本文旨在以常見的工程制圖軟件AUTOCAD 為基礎(chǔ)，對道真縣巖坪鋁土礦區(qū)開展研究，構(gòu)建有關(guān)礦體的空間三維模型，實現(xiàn)礦體結(jié)構(gòu)空間化，并利用空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計進行礦產(chǎn)資源儲量估算，與傳統(tǒng)儲量估算中的幾何法進行對比。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

本次研究的道真縣巖坪鋁土礦區(qū)位于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳崗NNE向構(gòu)造變形區(qū)，屬遵義斷拱NE部的四級構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)褶皺發(fā)育，以隔槽式褶皺為特征。復(fù)向斜狹窄呈緊密槽狀，寬約10km；復(fù)背斜寬闊呈舒緩箱狀，寬30km左右。向斜軸部多保留有三疊系，背斜核部常由寒武系組成，奧陶系、志留系、二疊系沿褶皺翼部呈環(huán)狀分布。復(fù)向斜中常見地層倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，延伸較長的走向沖斷層發(fā)育。SN向復(fù)背斜上常疊加NE或NNE向的褶皺[2-5]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)及其附近出露地層有志留系、石炭系、二疊系、三疊系及第四系。自下而上有中—下志留統(tǒng)韓家店群（S1-2Hj）：主要為灰、灰綠、黃綠、紫紅等雜色薄層粘土巖、鈣質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等；上石炭統(tǒng)黃龍組（C2hn）：主要為淺灰、灰白色微晶—細晶灰?guī)r；中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）：主要為炭質(zhì)泥巖深灰—淺灰色薄層鋁土巖、鋁土質(zhì)粘土巖、石英砂巖及鋁土礦等；中二疊統(tǒng)棲霞組（P2q）：主要為淺灰至深灰色細晶—泥晶灰?guī)r和炭質(zhì)泥巖，底部炭質(zhì)泥灰?guī)r中常見半自型粒狀黃鐵礦；中二疊統(tǒng)茅口組（P2m）：主要為淺灰—深灰色細晶—泥晶灰?guī)r和炭質(zhì)泥巖；上二疊統(tǒng)吳家坪組（P3w）：主要為灰、深灰、灰黑色含硅質(zhì)灰?guī)r、泥頁巖、粘土巖等；上二疊統(tǒng)長興組（P3c）：主要為灰、深灰色含硅質(zhì)泥晶灰?guī)r等；下三疊統(tǒng)夜郎組（T1y）：淺灰色灰?guī)r、泥灰?guī)r及黃色、黃褐色、黃綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、頁巖等。

礦區(qū)位于大塘向斜南部轉(zhuǎn)折端，向斜軸從礦區(qū)東部邊界經(jīng)過，礦區(qū)范圍內(nèi)軸長約9km，軸向NNE；礦區(qū)大部分范圍位于向斜西翼，地層產(chǎn)狀較緩。根據(jù)鉆探工程資料，控制該礦區(qū)的褶皺構(gòu)造為走向NNE向的大塘向斜，斷裂構(gòu)造主要呈NNE-NE向，斷裂不甚發(fā)育且斷面產(chǎn)狀多較平緩，主要對礦區(qū)含礦巖系進行破壞，造成部分地段含礦巖系缺失或礦體橫向上的不連續(xù)[6-11]（圖1）。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)圖

3 礦體特征

本區(qū)礦體產(chǎn)于呈NE-SW向展布的大塘向斜西翼南部轉(zhuǎn)折端，中二疊統(tǒng)梁山組（P2l）含鋁巖系中上部，分布于礦區(qū)邊部及中部，礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，除Ⅱ號、Ⅳ號礦體呈港灣狀形態(tài)稍不規(guī)則外，其余礦體總體形態(tài)簡單完整。

本文以Ⅳ號礦體建立三維模型，并進行資源量估算。Ⅳ號礦體走向314°，走向長約2200m、控制的最大延伸406m，總體傾向南東，平均傾角約14°，賦礦標(biāo)高680～1260m，礦體平均厚度1.07m，Al2O3平均品位59.26%，礦石類型以灰—深灰色致密狀鋁土礦為主，其次為土狀及碎屑狀，局部含豆鮞狀。以往野外地質(zhì)工作中，共按照不同礦石類型和品級采取了64件小體重樣，體重測試結(jié)果在3.22～2.50t/m3之間，一般情況下，礦石品位越高體積質(zhì)量就越低，主要體現(xiàn)在土狀、半土狀礦石的品位較高。由于礦體不能按礦石類型單獨圈出，因此取平均體重值2.72t/m3進行儲量估算。

4 構(gòu)建礦體三維模型

4.1 方法選擇

通過AUTOCAD建立三維地質(zhì)模型的方法很多，有通過現(xiàn)有的勘探線剖面圖或礦區(qū)平剖面圖獲取地質(zhì)體截面，利用AUTOCAD“放樣”命令進行建模的；也有通過原始鉆孔數(shù)據(jù)精確繪制各個鉆孔，進行手工建模的。為準確構(gòu)建空間三維模型，本次采用原始鉆孔數(shù)據(jù)進行手工建模。

4.2 資料準備

在構(gòu)建礦體空間三維模型的基礎(chǔ)上進行資源量估算，應(yīng)當(dāng)至少準備有關(guān)鉆孔的孔口定位文件、鉆孔測斜文件、巖性編錄文件、樣品成分分析文件及體重分析文件。

本次采用了19 個有關(guān)IV 號礦體鉆探工程的上述資料，并額外利用資源量估算水平投影平面圖進行幾何法計算對比。所有資料均采用統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系。

4.3 手工建模

AUTOCAD 手工三維建模的基本方法為，通過三維多段線構(gòu)建礦體的空間邊界，將各空間邊界擬合成包覆礦體的空間曲面后，生成三維實體。因此，本次建模的主要技術(shù)路線為：

（1）利用鉆探工程的原始數(shù)據(jù)，建立基于真實坐標(biāo)的空間多段線，見圖2；

圖2 三維鉆探工程圖

（2）通過連接各勘探線上鉆探工程中參與資源量計算樣品的頂?shù)装遄鴺?biāo)點，擬合成圈定礦體的三維多段線；

（3）使用“曲面修補”或“放樣”命令將各勘探線上圈定礦體的三維多段線擬合成平滑曲面（如勘探線上參與資源量計算的僅有單個工程，則與相鄰勘探線上參與資源量計算的兩個或多個工程擬合成平滑三角曲面）；

（4）根據(jù)有限外推和無限外推原則，構(gòu)建垂直于水平面的空間曲面，作為礦體外推的邊界；

（5）將圈定礦體頂?shù)装宓那嬉浴扒嫜由臁泵钛由熘僚c礦體外推的邊界曲面相交，并將多余曲面用“曲面修剪”命令去除，形成封閉的曲面空間，見圖3；

圖3 封閉空間曲面圖

（6）通過“曲面造型”命令構(gòu)建礦體的三維實體；

（7）根據(jù)礦體塊段的實際劃分情況，構(gòu)建垂直于水平面的空間曲面，用“曲面修剪”命令將礦體切割為各塊段；

（8）對所構(gòu)建的三維實體執(zhí)行“干涉檢查”命令，確保各個實體沒有相交與自相交，并賦予各塊段顏色和標(biāo)注，見圖4。

圖4 三維實體圖

5 資源量估算

根據(jù)已構(gòu)建的Ⅳ號礦體空間三維模型，可使用AUTOCAD 中“測量體積”命令點選有關(guān)三維實體測量體積，并可通過有關(guān)鉆探工程的樣品成分分析文件和體重分析文件估算出該礦體的儲量。同時，為驗證三維模型法估算的可靠性，對Ⅳ號礦體中圈定332資源量的Ⅳ-1 和Ⅳ-2 礦體使用三角形法估算、對外推333資源量的Ⅳ-3礦體使用水平投影法估算，與三維模型法進行對比，對比結(jié)果見表1。

表1 資源量估算對比表

根據(jù)Ⅳ號礦體三維模型法與三角形法、水平投影法資源量估算的對比結(jié)果，金屬量估算誤差率均小于6%，Ⅳ號礦體金屬量估算的總體誤差率為3.6%＜5%，故認為本礦體三維建模儲量估算結(jié)果可靠。

6 結(jié)論

基于本次礦體三維建模及資源量估算的結(jié)果，本文得出以下結(jié)論：①區(qū)別于傳統(tǒng)的二維圖件表達方式，通過空間三維模型表達找礦成果，可以更加直觀地表達礦體形態(tài)、產(chǎn)狀等空間信息，有利于技術(shù)人員分析找礦成果的空間分布情況，有助于對下一步找礦方向進行預(yù)測。②通過準確建立礦體的空間三維模型，可以利用計算機實時、準確地量算礦體有關(guān)數(shù)據(jù)，還可以實時切割、增加各個塊段，更加方便靈活地對礦體進行分析。③能夠準確高效地估算資源儲量，免于繁雜的計算過程，提高工作效率與準確率。