張 彪 陳光波 王 路

（1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院；2.中國科學(xué)院贛江創(chuàng)新研究院）

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對黃金的需求也越來越大，但目前黃金儲量增長速率較為緩慢，遠(yuǎn)不能達(dá)到國內(nèi)自身需求［1-2］，如何更好地利用已有勘探資料，在礦區(qū)尋找更多的金礦資源成為關(guān)鍵，其中對礦區(qū)進(jìn)行三維數(shù)字建模是一個很重要的手段［3］。本研究以此為出發(fā)點，梳理哈達(dá)門溝金礦的鉆探數(shù)據(jù)，建立了礦區(qū)的三維數(shù)字模型。通過模型能夠清晰地觀察出礦體的空間賦存狀態(tài)和資源分布，為下一步的采礦工作起到了支撐作用。

1 研究區(qū)概況

哈達(dá)門溝金礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)，是華北陸塊北緣重要的金礦集中區(qū)之一，所處位置為華北陸塊北緣成礦帶陰山隆起中段［4］。哈達(dá)門溝地區(qū)金礦多產(chǎn)生于烏拉山巖群變質(zhì)巖中，礦石類型主要有3種，分別為鉀硅化蝕變巖型、石英—鉀長石脈型和石英脈型，同時，還具有不同時期成礦的特點，主要成礦期是印支期［5］。對哈達(dá)門溝金礦區(qū)的成礦地質(zhì)條件、礦床地質(zhì)、成礦期特征、控礦因素等條件初步分析的基礎(chǔ)上，并結(jié)合最新的勘查成果，認(rèn)為該礦區(qū)深部和外圍具有很高的找礦潛力［6］。

2 數(shù)據(jù)處理及地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的建立

2.1 原始數(shù)據(jù)獲取及處理

為保證原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，研究所用數(shù)據(jù)主要來自于內(nèi)蒙古自然資源廳和武警黃金部隊，所采用的數(shù)據(jù)均來自于實地勘探數(shù)據(jù)。收集到的數(shù)據(jù)主要包括154個鉆孔數(shù)據(jù)、1 899個巖性數(shù)據(jù)、2 102個測斜數(shù)據(jù)、18 026個樣品數(shù)據(jù)。

2.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫實際上是將實際工程中所得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維建模軟件可識別的數(shù)據(jù)的過程，是礦山三維建模中最為關(guān)鍵的一步。數(shù)據(jù)庫是否具有準(zhǔn)確性、完整性和代表性，對之后三維建模能否順利進(jìn)行至關(guān)重要［7-8］。因此，在前期數(shù)據(jù)收集過程中花費了大量的時間去歸納整理前期的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將收集到的數(shù)據(jù)歸納成為4個可供Surpac識別的表格。Surpac軟件中運用了多用戶、開放等特點建立了數(shù)據(jù)庫，通過軟件本身的搜索引擎用來訪問第三方數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。Surpac軟件的數(shù)據(jù)庫中主要組成表格分為2種，分別為強制表和選項表［9］。其中強制表可分為轉(zhuǎn)換表、測斜表、孔口表；對于選項表，根據(jù)不同的研究對象以及其他設(shè)定條件而不統(tǒng)一［10］。一般來說，選項表包括巖性表和樣品表。在Surpac軟件建立數(shù)據(jù)庫時，不同的表格擁有不同的強制字段和選項字段［11］。強制字段是軟件自動生成的字段，且必須要有，但可根據(jù)不同對象進(jìn)行相應(yīng)的修改。根據(jù)哈達(dá)門溝金礦三維地質(zhì)模型建立的具體需要，在部分?jǐn)?shù)據(jù)表中加入了選項字段（表1）。

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為了使數(shù)據(jù)庫更加清晰直觀地顯示出來，還需要對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行加工處理。在本次建立的數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)哈達(dá)門溝金礦的數(shù)據(jù)特點，對鉆孔風(fēng)格、圖案類型、孔口類型等進(jìn)行設(shè)置，鉆孔在空間中能更清晰直觀地展現(xiàn)出來，可以通過各個位置和角度觀察鉆孔。

3 礦區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建

3.1 礦體實體模型

礦體實體模型是三維建模中首先建立的模型。實體三維模型的建立能夠詳細(xì)地了解空間中礦體的實際形態(tài)及分布情況，還可以為之后的塊體模型和品位模型建立基礎(chǔ)。哈達(dá)門溝金礦脈礦體模型主要根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)建立，結(jié)合導(dǎo)入的勘探線剖面圖，生成各剖面的礦體輪廓線，具體做法如下。

（1）首先用金品位定義所在鉆孔的顯示狀態(tài)；后通過Surpac軟件特有的“定義剖面”功能，切割所在鉆孔的剖面。然后將處理過的剖面進(jìn)行解譯，最后按順時針方向進(jìn)行礦體圈連。

（2）在進(jìn)行礦體圈連后，得到了礦體輪廓線。通過Surpac的“創(chuàng)建三角網(wǎng)”的功能并結(jié)合具體的地質(zhì)信息，建立實體模型。為了保證所建立實體模型準(zhǔn)確，還需要通過“驗證實體/三角網(wǎng)”功能進(jìn)行驗證。如顯示不閉合，需要進(jìn)行校正，使之成為閉合的實體，當(dāng)顯示全部閉合，即所建立的實體模型驗證合格。

實體模型建立后得出研究區(qū)域共圈定礦體11條，編號分別為1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、4-1、4-2、5-1、5-2，其中1-1和4-1為主礦體，礦體整體SEE走向，傾角為50°～70°（圖1）。

3.2 地表模型

建立地表模型一般有2種常用方法，一是利用高程散點建立，二是利用等高線數(shù)據(jù)建立。使用高程散點往往所需要的數(shù)據(jù)量比較龐大，否則所建立的模型不夠精確。在本次建模中采用1∶2 000地質(zhì)圖中的等高線數(shù)據(jù)，以此建立哈達(dá)門溝金礦脈地表模型。

建立三維地表模型主要步驟如下：

（1）提取CAD文件中的哈達(dá)門溝金礦區(qū)金礦脈地形地質(zhì)圖等高線，共有3個圖幅（名為1、2、3），按照首曲線（線高差10 m）和計曲線（線高差2 m）進(jìn)行分別提取，另存dxf格式文件，然后對全部高程點進(jìn)行提取，另存為dxf格式文件。

（2）將dxf格式的各地層界線分別導(dǎo)入Surpac軟件，另存為str格式文件，然后進(jìn)行錯誤檢查并將其修正，導(dǎo)入高程控制點，依次對所有線文件進(jìn)行高程賦值（圖2）。

（3）選擇DTM工具欄下“由當(dāng)前層創(chuàng)建DTM面”，生成地表等高線（圖3），本區(qū)高程范圍在1 700～1 925 m，屬于高切割高起伏地區(qū)，中間有1條河流通過。

（4）為了使建立的模型更加直觀反映礦區(qū)地表的高低起伏變化，對所建立的地表模型進(jìn)行“DTM著色”（圖4）。

3.3 塊體模型

塊體模型是以之前建立的實體模型為基礎(chǔ)，也因此在建立塊體模型時可參照實體模型，確定其范圍大小和形態(tài)，以此來設(shè)置塊體模型的具體參數(shù)，具體操作如下。

（1）設(shè)置塊體模型中具體參數(shù)的數(shù)值。塊體模型的范圍確定一般是2種方法，一種是以“最大、最小坐標(biāo)”為條件，另一種是以“原點坐標(biāo)范圍”來確定。這2種方法根據(jù)搜集的地質(zhì)資料具體情況選用。在本次建立塊體模型中，由于最大和最小坐標(biāo)數(shù)據(jù)更加完整，采用第一種方法進(jìn)行建模。

（2）增加模型屬性值。在本次建模中，塊體模型的建立主要是為了之后建立品位模型，并且生成具體的儲量信息。所以加入了資源量級別、金品位、塊體編號、屬性值比重、平均距離等約束條件。

3.4 品位模型

（1）統(tǒng)計分析。對剛建立的塊體模型進(jìn)行金品位賦值。由于哈達(dá)門溝金礦脈巖性復(fù)雜，采用的是比較成熟的距離冪次反比法進(jìn)行金品位估值。

（2）樣品組合。對原始數(shù)據(jù)樣長統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，樣品原始長度為0.8～1.5 m，中值為1.0 m，平均值為1.15 m，為了盡可能不改變原有數(shù)據(jù)，使用樣品的原始信息，采用1 m作為組合樣品長度：即在每個礦體地質(zhì)域的每個工程中，從域的上邊界開始到本域的下邊界結(jié)束，每1 m為一個樣品段，生成樣品組合文件，新樣品段的品位值由原始樣品段的品位值長度加權(quán)平均求得，直到最后剩下的樣長若大于0.5 m，則單獨作為1個組合樣品位，否則舍棄，新組合的樣品將參與后期的樣品插值估算。

（3）模型估值。選擇樣品組合文件后，對其搜索橢球體參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，一般是選擇礦體的走向方向為長軸，傾向方向為半主軸，側(cè)伏方向（走向傾角）為短軸，設(shè)置各個參數(shù)比值。依據(jù)礦體平均距離對其資源量進(jìn)行約束，估值樣品平均距離≤50 m屬于探明資源量級別，50～100 m屬于控制資源量級別，＞100 m屬于推斷資源量級別。

（4）屬性著色。在此步驟對插值后的塊體模型進(jìn)行著色，為了保證全部的塊體完成插值，需要一一進(jìn)行檢驗。如有塊體金品位屬性顯示仍然是0，則再一次進(jìn)行估值，并依次重復(fù)，直到所有塊體完成插值。

4 建模成果分析

上述步驟完成后得到了哈達(dá)門溝的1號、2號、4號和5號礦脈群的品位模型。

1號礦脈群是此次建模工作圈定的主礦體之一，包含4個此次圈定的工業(yè)礦體，分別為1-1、1-2、1-3和1-4，由其礦脈群品位模型可知（圖5），該礦脈群紅色區(qū)域較多并且較集中，高品位金礦儲量較豐富。

2號礦脈群包含3個此次圈定的工業(yè)礦體，分別為2-1、2-2、2-3，由2號礦脈品位模型可知（圖6），此礦脈較為分散，金礦儲量較低。

4號礦脈群也是此次建模工作圈定的主礦體之一，它包含2個此次圈定的工業(yè)礦體，分別為4-1和4-2，同時也是此次建模中發(fā)現(xiàn)的金礦最為集中的區(qū)域。由其礦脈群品位模型可知（圖7），該礦脈群紅色區(qū)域較多并且較集中，深色區(qū)域面積較大，該區(qū)域高品位金礦儲量較豐富，具有極強的開采價值。

5號礦脈群包含2個此次圈定的工業(yè)礦體，分別為5-1、5-2，由5號礦脈品位模型可知（圖8），該區(qū)域幾乎無深色區(qū)域，高品位金礦儲量極少，開采價值較低。

5 結(jié)論

利用Surpac三維軟件對哈達(dá)門溝金礦某礦段進(jìn)行了三維模型構(gòu)建，將原有地質(zhì)資料進(jìn)行分類整理，將之轉(zhuǎn)化為地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫，從而建立起三維實體模型，為礦山后續(xù)精細(xì)化采礦工作布置提供支撐。