摘要：為助力三山島金礦床深部資源的開發(fā)利用，采用多源數(shù)據(jù)融合法，收集整理相關(guān)地質(zhì)資料，創(chuàng)建綜合地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行地質(zhì)-地球物理綜合分析，實(shí)現(xiàn)了對斷裂深部延伸趨勢的推測，構(gòu)建了地表、地球物理、斷裂、蝕變帶、礦體等5種數(shù)字化地質(zhì)模型，在三維地質(zhì)模型透明可視化集成的基礎(chǔ)上，研究了其分布規(guī)律和相互關(guān)系，進(jìn)而創(chuàng)建礦體模型，采用距離冪次反比法估算礦體資源量。研究結(jié)果表明，礦體主要賦存于黃鐵絹英巖化碎裂巖中，在走向、傾向上受三山島斷裂控制，主要分布在其下盤，且富集于主斷裂由陡變緩的轉(zhuǎn)折處，在F3斷裂上被切割；采用距離冪次反比法估算礦體資源量，礦體1金金屬量為145.47 t，并驗(yàn)證了結(jié)果的可靠性。

關(guān)鍵詞：三山島金礦床；深部；三維地質(zhì)模型；資源量；估算；地質(zhì)-地球物理；距離冪次反比法

[中圖分類號：TD11" P618.51 文章編號：1001-1277（2025）03-0066-06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.11792/hj20250312 ]

引言

目前，淺部礦產(chǎn)資源逐漸被開采殆盡，為解決礦產(chǎn)資源危機(jī)，深部找礦成為迫在眉睫的地質(zhì)任務(wù)。助力中國礦山勘探走向深處，是研究人員的重要研究方向［1-2］。三維地質(zhì)模型及資源量估算可以三維形式將礦體、斷裂等地質(zhì)體展示出來，并突出地質(zhì)空間分布特征及內(nèi)部屬性，為深部找礦提供支撐［3-6］。

三維地質(zhì)模型最早于20世紀(jì)90年代提出，后被廣泛應(yīng)用于固體礦產(chǎn)勘探、油田開發(fā)和地質(zhì)工程等領(lǐng)域，通過模擬地質(zhì)體形態(tài)及相互關(guān)系，為資源開發(fā)及工程管理提供重要幫助［7］。吳志春等［8］采用多源數(shù)據(jù)融合法構(gòu)建模型，有效提升模型精度；祝嵩等［9］采用鉆孔建模法構(gòu)建集成模型，但未進(jìn)行透明可視化設(shè)置，淺層模型會對深部模型產(chǎn)生遮擋，模型直觀性較差。本文根據(jù)已采集的數(shù)據(jù)類型和三山島金礦床地質(zhì)條件，綜合地質(zhì)剖面法及多源數(shù)據(jù)融合法對地質(zhì)體進(jìn)行三維建模，并進(jìn)行透明可視化集成，進(jìn)而分析礦體形態(tài)、分布并進(jìn)行資源量估算。

傳統(tǒng)資源量估算法適用于鉆孔稀疏的情況，而基于三維地質(zhì)模型的資源量估算在塊體品位細(xì)節(jié)描述上更占優(yōu)勢。為提高資源量估算的可靠性，國內(nèi)外多名學(xué)者基于三維地質(zhì)模型，將統(tǒng)計(jì)學(xué)運(yùn)用到地質(zhì)分析中，進(jìn)而科學(xué)高效地實(shí)現(xiàn)資源量估算［10-11］。孫遠(yuǎn)強(qiáng)等［12］基于三維地質(zhì)模型，利用距離冪次反比法合理進(jìn)行品位插值估算，較傳統(tǒng)資源量估算法結(jié)果更為準(zhǔn)確且效率更高。距離冪次反比法可以在礦體約束發(fā)生變化時，只改變參數(shù)便得到不同類別的資源量估算結(jié)果，無需重新建模，節(jié)省時間；該方法基于地質(zhì)變量各向同性的假設(shè)，通過插值快速獲取未知點(diǎn)的品位。基于傳統(tǒng)資源量估算法核驗(yàn)估算值，可進(jìn)一步保證估算結(jié)果的可靠性［12-15］。

本文從三山島金礦床深部找礦出發(fā)，采集最大深度達(dá)4 006.17 m的地質(zhì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型的透明可視化集成，進(jìn)而利用距離冪次反比法估算資源量，使用傳統(tǒng)塊段法評估資源量的可靠性，為后續(xù)找礦提供了有力支持。

1礦區(qū)地質(zhì)概況

三山島金礦床地處山東省東部沿海，膠東半島西北部，屬于華北地層大區(qū)，魯東地層分區(qū)。礦區(qū)出露地層主要為新生界第四系全新統(tǒng)和更新統(tǒng)。礦區(qū)位于環(huán)太平洋花崗巖帶，巖漿活動強(qiáng)烈，侵入巖大量分布。其中，馬連莊序列和棲霞序列是與金礦化關(guān)系密切且分布范圍最廣的主要巖石序列。礦區(qū)發(fā)育脆性斷裂，基本構(gòu)造格架走向?yàn)楸睎|向、北西向（見圖1）。北東向三山島斷裂具有連續(xù)穩(wěn)定的主裂面，主要由絹英巖、糜棱巖和碎裂巖組成，規(guī)模較大，兩端延伸入海，陸地長約12 km，平面展布呈S形，總體走向40°，局部走向70°～80°，傾向南東，傾角45°～75°；北西向F3斷裂的西北端延伸入海，總體走向?yàn)?30°，傾向北東，傾角大于80°，局部呈現(xiàn)近直立狀態(tài)，形成晚于三山島斷裂，并將其切割［16-21］。

2三維地質(zhì)模型

2.1地質(zhì)數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建

2.1.1數(shù)據(jù)預(yù)處理

通過鉆探方式對三山島金礦床進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，共設(shè)置84條勘探線，對鉆探數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、清洗、融合等預(yù)處理操作，消除異常值，補(bǔ)充缺失值，得到開孔信息491條、巖性數(shù)據(jù)6 327條、化驗(yàn)數(shù)據(jù)60 605條、測斜數(shù)據(jù)6 209條、視電阻率異常數(shù)據(jù)61 705條。部分巖性數(shù)據(jù)見表1。

2.1.2三維地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立

采用Access2000作為三維地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建設(shè)軟件。首先，基于Surpac軟件建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，并依據(jù)三山島金礦床地質(zhì)特征，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，分別創(chuàng)建孔口表、巖性表、化驗(yàn)表、測斜表、地球物理反演數(shù)據(jù)表等表格，最終進(jìn)行地質(zhì)數(shù)據(jù)的三維可視化，鉆孔三維展示效果見圖2。

2.2地表模型建立

為了清晰展示地表起伏，顯示鉆孔、斷裂、蝕變帶、地球物理模型和礦體與地表的空間關(guān)系，基于Surpac軟件構(gòu)建數(shù)字地表模型（DTM）。DTM由礦區(qū)內(nèi)等高線形成，以收集到的地質(zhì)圖件為原始資料，進(jìn)行高程屬性提取，將等高線數(shù)據(jù)經(jīng)過MapGIS和AutoCAD

2.3地球物理模型建立

為了研究控礦斷裂在三山島金礦床南部向深部延伸變化、基巖分布狀況及對深部礦體進(jìn)行三維定量預(yù)測，進(jìn)行大地電磁測深（MT）數(shù)據(jù)采集工作，并對MT數(shù)據(jù)進(jìn)行二維反演處理，獲取各剖面在不同深度的視電阻率屬性信息和等值線圖，分析不同深度屬性信息反映的巖性信息，巖性由淺至深分別為第四系、老地層、三山島斷裂和花崗巖，基于Surpac軟件構(gòu)建不同屬性曲面，建立視電阻率屬性模型，結(jié)果見圖5。

2.4斷裂模型建立

斷裂模型能夠反映斷裂與礦體的空間位置關(guān)系。利用采集的鉆探數(shù)據(jù)，結(jié)合該區(qū)域現(xiàn)有斷裂走向、傾向、傾角、延伸、落差等地質(zhì)資料及勘探線剖面，對各鉆孔剖面進(jìn)行斷裂線數(shù)字化處理；針對無鉆孔控制地區(qū)斷裂具體傾角無從得知的問題，需要搜集相關(guān)地質(zhì)資料，根據(jù)視電阻率屬性模型，結(jié)合鉆孔勘探數(shù)據(jù)，分析并預(yù)測斷裂在無鉆孔控制地區(qū)的走向，綜合構(gòu)建斷裂模型，結(jié)果見圖6。

2.5蝕變帶模型建立

蝕變常伴隨礦體產(chǎn)生，其分布范圍通常比礦床廣，是重要的找礦標(biāo)志。分析礦化蝕變數(shù)據(jù)，結(jié)合斷裂模型，建立蝕變帶模型，結(jié)果見圖7。三山島金礦床主要蝕變類型有黃鐵絹英巖化、鉀化和硅化，以黃鐵絹英巖化碎裂巖為中心，向兩側(cè)為黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖、黃鐵絹英巖化花崗巖和黃鐵絹英巖化變輝長巖，各蝕變帶間呈漸變過渡關(guān)系，上下盤分帶大致對稱。

2.6礦體模型建立

鑒于采集的鉆探數(shù)據(jù)比較全面，為了更準(zhǔn)確地虛擬現(xiàn)實(shí)，采用鉆孔數(shù)據(jù)法建立礦體模型。礦體圈定以勘探線地質(zhì)剖面圖和平面地形圖為參考，研究礦體實(shí)際形態(tài)和產(chǎn)狀分布規(guī)律，以邊界品位1 g/t、最小可采厚度1 m、夾石剔除厚度2 m進(jìn)行圈定，遵循礦體圈定原則，依托礦體輪廓線及金品位信息進(jìn)行地質(zhì)解譯，采用相連段法、控制線法和兩段之間法連接實(shí)體，驗(yàn)證三角網(wǎng)的有效性，結(jié)合斷裂模型、蝕變帶模型，手動調(diào)整不合理礦體邊界，建立礦體模型（見圖8），共獲得19個礦體。

2.7地質(zhì)體模型集成與分析

地球物理模型是進(jìn)行斷裂推斷解釋的重要依據(jù)。根據(jù)大地電磁測深及其二維反演數(shù)據(jù)所構(gòu)建的視電阻率屬性模型，對于不同巖層信息進(jìn)行三維模擬，與鉆孔控制的斷裂模型進(jìn)行擬合，同時考慮實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造的合理性，綜合鉆孔信息與地球物理信息，進(jìn)行地質(zhì)-地球物理綜合分析，完成斷裂和基巖分布狀況的解釋推斷。研究表明，三山島斷裂有向深部延伸的趨勢，傾角在東北部和西南部存在差異，由南向北傾角變陡（見圖9）。

斷裂對礦體形態(tài)有極大影響，為地下成礦物質(zhì)提供運(yùn)移路徑及聚集空間，是成礦的有利條件。根據(jù)三維集成模型，礦體在走向、傾向上受斷裂控制，主要分布在斷裂下盤，且在斷裂由陡變緩的轉(zhuǎn)折區(qū)域，礦體厚度增加，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，連續(xù)性好，在F3斷裂處被切割，由南向北傾角變陡，由淺至深傾角變緩。各礦體在空間的分布關(guān)系為：走向上平行排列，傾向上為上下盤關(guān)系。

蝕變圍巖圍繞礦體分布，且嚴(yán)格受斷裂控制，通過三維集成模型可以發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)蝕變帶分帶明顯，且礦體均產(chǎn)于蝕變帶內(nèi)，主要賦存于黃鐵絹英巖化碎裂巖和黃鐵絹英巖化花崗（閃長）質(zhì)碎裂巖中，且以黃鐵絹英巖化碎裂巖為主，蝕變帶的連續(xù)性隨礦化程度的降低而增強(qiáng)。

3資源量估算

由于礦體模型難以直接反映礦體的內(nèi)部屬性，為了明確礦體內(nèi)部特征及變化規(guī)律，基于礦體塊體模型填充品位數(shù)據(jù)，構(gòu)建礦體品位模型，實(shí)現(xiàn)對礦體品位、密度和巖礦類型等屬性特征的仿真分析。

3.1樣品組合及統(tǒng)計(jì)分析

為了確保能夠獲得參數(shù)的無偏估計(jì)，同時滿足礦塊插值的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)要求，并盡可能減少樣品的數(shù)量，需要將數(shù)據(jù)庫中的樣品進(jìn)行組合。分析樣品特征，設(shè)定組合樣長為1 m，并對探礦工程見礦部位進(jìn)行樣品組合處理。對三山島金礦床的19個礦體樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)分析，其中包含多個樣品數(shù)目較少的礦體，導(dǎo)致難以找到這些礦體變異函數(shù)的變換規(guī)律，不適合采用克里格法估值，故使用距離冪次反比法進(jìn)行資源量估算。

3.2特高品位處理

為保證后續(xù)品位估值的準(zhǔn)確性，需對特高品位進(jìn)行處理。通過對樣品品位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，礦體1，2不符合正態(tài)分布，無法采用截取法進(jìn)行特高品位處理，因此對樣品品位進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)換，結(jié)果見圖11。由圖11可知，對數(shù)轉(zhuǎn)換后的品位基本服從正態(tài)分布。

3.3礦體資源量仿真分析

礦體模型為品位模型提供支撐，對塊體模型進(jìn)行約束，根據(jù)周圍地質(zhì)環(huán)境信息，對未知單元品位進(jìn)行估值，構(gòu)建品位模型。根據(jù)樣品品位的具體情況，采用距離冪次反比法推算未知塊體品位。

1）以待估值礦塊中心為圓心，以最大搜索半徑作圓，確定待估礦塊受影響范圍。

2）計(jì)算最大搜索半徑內(nèi)所有樣品與待估值礦塊中心的歐式距離。

3）估算礦塊的品位值。具體計(jì)算方法見式（1）、式（2）。

根據(jù)實(shí)際勘探網(wǎng)度，為了確保在有效區(qū)域內(nèi)能夠搜索到所需數(shù)據(jù)源，建立搜索橢球模型，將其最大搜索半徑設(shè)定為300 m。選擇以礦體模型為約束進(jìn)行插值，經(jīng)過2次估值，完成對礦體塊體品位的估值。以礦體1為例，經(jīng)過品位插值后的結(jié)果見圖12。通過對品位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知，礦體1品位大多集中在3～5 g/t，品位變化范圍較大。

按礦體儲量類別，基于距離冪次反比法插值后的礦體品位模型進(jìn)行資源量估算，以礦體1為例，估算結(jié)果見表2。由表2可知：通過距離冪次反比法進(jìn)行估算，礦體體積為18 238 421 m3，礦石量為5 088.52萬t，平均金品位2.86 g/t，金金屬量為145.47 t；與地質(zhì)塊段法估算結(jié)果進(jìn)行對比，金金屬量少1.93 t，負(fù)變1.31 %，總體誤差小于10 %，證明本次估值結(jié)果是可靠的。

4結(jié)論

1）綜合視電阻率屬性信息與鉆孔斷裂信息，對深部斷裂進(jìn)行了延伸趨勢推斷，發(fā)現(xiàn)三山島斷裂走向北東，有向深部延伸的趨勢。

2）基于各地質(zhì)體三維集成顯示模型，礦體在走向和傾向上受三山島斷裂控制，礦體分布在其下盤，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，連續(xù)性好，在F3斷裂區(qū)域被切割，由南向北傾角變陡，由淺至深傾角變緩。各礦體在走向上平行排列，傾向上為上下盤關(guān)系。

3）將礦體模型作為約束條件，構(gòu)建礦體塊體模型，并為其添加屬性值，對礦體內(nèi)待估值礦塊進(jìn)行品位插值，以礦體1為例，采用距離冪次反比法估算可得金金屬量為145.47 t，與地質(zhì)塊段法估算結(jié)果進(jìn)行對比，誤差小于10 %，驗(yàn)證了本次資源量估算結(jié)果的可靠性。

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3D geological model and resource estimation of the deep?seated part of

the Sanshandao Gold Deposit

Bing Yuanmin1， 2， Li Shunda2， Huang Binghu1

（1.College of Oceanography and Space Informatics， China University of Petroleum （East China）；

2.Department of Architectural Engineering， Rizhao Polytechnic）

Abstract：To support the development and utilization of deep?seated resources in the Sanshandao Gold Deposit， this study employs a multi?source data integration approach. Geological data were collected and organized to establish a comprehensive geological database. Through integrated geological-geophysical analysis， the deep extension trends of faults were inferred. 5 digital geological models were constructed， including surface， geophysical， fault， alteration zone， and orebody models. Based on transparent visualization integration of the 3D geological model， the distribution patterns and interrelationships of these elements were investigated. A model of the orebody was then developed， and the ore resources were estimated using the Distance Power Inverse Weighting method. Results indicate that the ore bodies are primarily hosted in sericitized and silicified cataclasite， controlled by the Sanshandao Fault in strike and dip directions， and mainly distributed in its footwall. Gold enrichment occurs at the transition zone where the main fault steepens to flattens， with truncation observed at the F3 fault. Using the Distance Power Inverse Weighting method， the estimated gold metal content of Orebody 1 is 145.47 t， and the reliability of the results was verified.

Keywords：Sanshandao Gold Deposit; deep?seated part; 3D geological model; resource; estimation; geological-geophysical; Distance Power Inverse Weighting method