12019年3月:15562 -ol.34 No.1V
M:ar.201915512-6ontributionstoGeoloandMineralResourcesResearchC gy
地 质 找 矿 论 丛
:/oi10.6053.issn.1001412.2019.01.021d1-j
三维地质建模技术在云南万龙山锌锡铜矿
地质勘查中的应用
卢珍松,吕杜,郭耀文黎文甫,
)(四川省冶金地质勘查院,成都610051
综合云南省马关县万龙山锌锡铜矿山所属的地物化遥及各摘要:DMine矿山建模软件, 采用3种探矿工程数据,在三维环境下建立了矿山的探矿工程数据库和矿体模型,并指导找矿圈矿工作。根据矿区基本地质统计,进行资源储量估算和相关综合研究。建模工作与万龙山生产勘探保持同步,在前期的探矿工程数据质检和见矿工程统计数据提供方面、中期的协同矿体圈连和直观反映各矿体三维空间形态及数字特征方面、后期的矿体资源量估算与应用等方面使地质勘探工作更为高效、便捷,有效促进勘查工作进程。
地质数据库;矿体模型;地质勘查;资源量估算;万龙山锌锡铜矿;云南省关键词: 三维地质建模;中图分类号:624.7;P618.4 文献标识码: P A
等工作,能够将矿床各种地质要素的空间形态清晰
0 引言
近年来,伴随着国内外三维矿业软件的蓬勃发展,三维地质建模技术不仅仅应用于矿山开采设计和生产管理,还更加广泛地应用于矿产地质勘查和储量核实工作中。三维地质建模技术作为一种先进的存储、管理和分析空间地质数据的地理信息技术,与传统地质勘查找矿工作的有机融合,为地质找矿工作注入了新的活力,同时为矿山勘查带来了强大的数据管理工具支撑,有效推动了三维地质建模技
]41-。本次三维地质建模技术在云南省万术的发展[
地显示出来,并可以在勘探基础上指示进一步探矿的方向及部位,在矿产地质勘查、科研及后续开发过程中具有强大的技术辅助优势。
2 矿床地质简述
万龙山锌锡铜矿区地处滇东南锡多金属成矿区老君山矿集区,位于云南省马关县都龙锡铅锌多金属矿田的中部。
矿区地层仅有寒武系中统田蓬组出露,是矿区主要含矿层位。矿区断裂构造较发育,具多期多阶段性活动特点。SN向断裂是矿区最主要的断裂构造,主要有F0和F1断裂。F0断裂为一区域性深大断裂,规模较大,是矿区导岩、导矿断裂;F1断裂是都龙锡锌矿带西侧的控矿断裂。矿区地表及浅部岩浆岩不发育,仅见燕山期老君山花岗岩第三阶段花
3c
岗斑岩(岩脉零星出露。矿区围岩蚀变以矽卡γ5)
龙山锌锡铜矿地质勘查中的应用即是最好的例证。
1 三维地质建模软件
万龙山锌锡铜矿三维地质建模采用的3DMine矿业工程软件可以在三维空间平台上实现矿床建模、储量估算、采矿设计、矿山生产管理和制图打印
岩化、萤石化、硅化、碳酸盐化最为普遍。
矿区内以锌矿体为主,产于矽卡岩的不同部位,
;;01811230181224 2 2 余和勇 收稿日期:---- 改回日期: 责任编辑:
,作者简介:从事地质矿产勘查及三维建模、地质数据库建设、遥感图像处理等工作。通信地址:四川成都市成男,硕士,1984—) 黎文甫(:华区地勘路6号,四川省冶金地质勘查院;邮政编码:10051;E-mail285008786@q.com6q
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并伴有锡、铜矿化,可以形成独立的锡、铜矿体,以及锌锡、锌铜、锌锡铜、锌铅矿等共生多金属矿体;金属矿化主要呈层状、似层状、透镜状沿层产出,具有较)。为明显的层控特点(图1
矿体总体向W倾斜,浅部因受次级小背形与大理岩形态的影响,部分矿体东部往E倾斜。矿体总,。矿体倾角5,体倾向2平均222°16°69°°2°~3~7一般为16°~45°,平均30°(图2)。大-中型规模矿体一般为锌矿体,锡、铜共生矿体规模多为小型,仅少量铜、锡共生锌矿体可达到中-大型规模。
矿区矿体形态复杂,矿化元素含量变化大,勘查过程中对矿体的圈连对比工作量繁重,利用三维建模技术在勘查过程中及时跟进,在可视化三维对比、提高工作效率等方面有明显的效率优势。
矿区三维地质模型的构建
.1 建模技术流程
都龙万龙山锌锡铜矿区三维地质建模的技术工作流程主要包括:各类资料数据的分类导入,地质数据库的建立,表面模型、实体模型和块体模型的构建,资源/储量的估算,模型的地质应用等,质量控制在建模过程中贯穿始终(图3
)。图1 万龙山锌锡铜矿区EW向横剖面简图
Fig.1 EW cross section of Wanloong
shan Zn-Sn-Cudep
osit图2 万龙山锌锡铜矿区NW向纵剖面简图
Fig.2 NW longitudinal section of Wanlong
shanZn-Sn-Cu dep
osit图3 三维建模技术流程图
Fig.3 Flow sheet of 3Dmodeling
3.
2 DTM地表模型万龙山锌锡铜矿区地表模型建模采用矿区2016年实测的1∶1
000比例尺地形资料,面积2.5km2,将实测的等高线数据(AutoCAD格式)导入3Dmine软件中,
先经过坐标校正、数据冗余清理、断线连接等前期处理,然后进行等高线高程值处理,生成DTM表面模型,再作模型校验后形成矿区地表三维模型(图4)。地表模型为了解各类地质体赋存的空间状态提供了直观的数据影像,并为切制各种剖面提供了地表线数据。
3.3 地质数据库
在3DMine矿业软件中,各类地质信息以数据库的形式存储,数据库使用Microsoft
Access数据库格式进行数据的检索与管理。地质人员按照统一
33第34卷 第1期黎文甫等:三维地质建模技术在云南万龙山锌锡铜矿地质勘查中的应用
715
图5 万龙山锌锡铜矿钻孔三维显示效果图
Fi.5 3Ddislaofdrillholes gpy
图4 万龙山锌锡铜矿区三维面模型立体显示FSi.43DmodelofWanlonshanZnnuminearea--C gg
的形态信息。这样就能有效地验证并评价勘探线剖面钻孔位置的合理性与工程效果,对地质勘查资料形成有效的质量监控机制。
根据矿区地质组所提供的单工程计算表,利用3DMine软件的手工矿段圈定功能对各见矿钻孔进
行矿段圈定。在矿段圈定过程中,对矿段圈定的合理性实施质量监控,将检查的信息迅速反馈给地质组,及时修正部分错误,以确保圈定的钻孔见矿矿段与工程计算表的一致性。矿段圈定完成后,通过软件的投影矿段圈定三角网块段,便可导出所有圈定矿段的中心坐标,再进行块段编号的匹配,将中心坐标匹配给相应的块段。矿段见矿中心坐标和顶底板坐标的有效导出,能为水平投影块段法验证、矿体等厚线计算等提供切实高效的源数据。
3.4 F1构造模型
构造模型的作用是模拟显示地质构造面,建立构造模型可以形象客观的反映矿体的空间展布与构造的关系,说明构造控矿的机制。
在将万龙山17条横剖面(ais格式源文件)Mpg转换为三维剖面的基础上,分别对每一条剖面的F1
这样的格式要求对地质勘查的数据进行分类管理,既可以保证数据的延续性和确切性,也可以让不同时间、不同单位取得的数据都能整合于统一的三维地理信息平台之中,并对数据库中的数据进行分析和利用。
3DMine软件的地质数据库提供了不同的表格
类型,并以基本的默认字段的形式,将地质、物探、化探、钻探、坑探、槽探等手段获得的地质信息分别导,入相应的表格中(表1)最终建立起地质数据库。表1中的4张表格将钻孔(探槽)定位、测量、编录、取样工作分开,通过“工程号”这个唯一字段进行关联。参照3将整理好Dmine地质数据库格式标准,后的矿区钻孔等数据资料分别导入定位表、测斜表、。岩性表和化验表中,形成矿区的地质数据库(图5)本次建模工作共计收集到132个钻孔数据、0个槽1探数据和5个坑道数据(源数据格式为xls电子表,格)最终导入地质数据库。
建立了地质数据库,地质人员可以对以往的勘探资料采用三维图形的形态进行管理和利用,还可以用自定义的方式显示钻孔的数据、切制剖面及绘制剖面图、形成线剖面或线文件等;通过3DMine三维显示平台将地质数据库与图形结合起来,直观、便捷地浏览每个工程的空间位置关系、数值和相应
断裂界线进行提取,将相邻勘探线断裂界线进行连。F接,便构成了F图6)1断裂面(1断裂面的构建,能够清晰地显示断裂构造的空间展布特征,印证了局部对矿体有破F1断裂具多期多阶段的活动特征,
坏作用。
表1 地质数据库结构表
Table1 Structureofeoloicaldatabase gg
表名
字段
工程号工程号工程号工程号
开孔坐标E测斜深度
从从
开孔坐标N方位角至至
开孔坐标Z
倾角岩性名称样号
岩性描述样长
nZ
Sn
Cu
最大深度
定位表测斜表岩性表化位表
轨迹类型
815
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图6 万龙山锌锡铜矿区F1断裂三维空间形态示意图
Fig.6 3Dsketch of fault F1
.
5 矿体模型矿体模型是对矿体空间形态的立体展示,万龙山矿体模型主要依靠勘探线剖面图和中段地质平面图确定矿体边界线,然后参考地质数据库建立矿体模型。将收集到的勘探线剖面图(Mapgis格式)进行整理,仅保留对圈定矿体有用的信息,然后对各个勘探线剖面图进行校正旋转处理,使之成为位置正确的三维空间剖面,再结合地质数据库数据和矿区工业指标参数,进行矿体解译,圈定出矿体界线,保存为.3ds格式。有了矿体界线,依托3DMine连接三角网功能,综合考虑锌锡铜矿体的赋存特征、控矿构造及与其他地质体的空间关系,进行矿体圈连,矿体合并,有效性验证,最后建立矿体三维模型(图7
)。万龙山矿区矿体众多,
常成矿群出现。为了保证矿体圈连符合地质规律、不交叉等,需要对提取的矿体界线进行线上点加密,同时在进行三角网连接
图7 矿体模型构建流程图
Fig.7 Flow sheet of 3Dmodeling
of ore body图8 万龙山锌锡铜矿区主要矿体模型圈连示意图Fig.8 Sketch of 3Dmodeling
of major ore bodies时,需添加大量的辅助线、分区线和过渡线来辅助矿体模型的圈连(图8
)。拥有现成的矿体模型,能快速实现任意方向矿体剖面的切制。反过来,切制的二维剖面矿体界线恰当与否,能验证矿体模型构建的合理程度。本次建模应用矿体模型切制了从采矿权标高1
050~350m每间隔50m的矿体水平中段平面图(图9),它们在矿体圈连过程中产生有效的信息反馈,验证矿体连接和三维模型构建的合理性,从而不断优化,最终形成圈连成果。圈连的成果还能为地质组、水工环组和可行性研究组提供良好的基础图件数据,体现三维工作的高效与便捷。
通过三维矿体模型,可以直观地展示矿体的空间形态、特征与变化,展示不同矿体之间、矿体与断裂之间、矿体与夕卡岩之间、矿体与地层之间的空间分布关系,这种展示是以不同的视角、以三维的形式实现的(图10
)。图9 万龙山矿区800m中段平面图(
矿体界线)Fig
.9 Plan of level 800m3第34卷 第1期黎文甫等:三维地质建模技术在云南万龙山锌锡铜矿地质勘查中的应用
915
表2 组合样品统计分析结果
Table2 Statisticsandanalsisofsamlecombinations yp
统计项目
去特高品位前锡
去特高品位后
锌6663
铜5074 0.005 9.914 0.217 0.060 0.061 0.248 0.498 2.297
锡铜50740.0056.1390.2150.0610.0630.2190.4682.176
有效样品数最小值最大值平均值几何平均值
中值方差标准差变化系数
6459 0.005 8.480 0.189 0.108 0.129 0.093 0.305 1.615
6459 0.005 4.430 0.188 0.109 0.130 0.069 0.263 1.399
0100. 32.801 5322. 0.690 1981. 13.052 6133. 4271.
图10 万龙山锌锡铜矿区主要矿体三维空间示意图图11 万龙山矿区块体模型构建流程图
Fi.10 3Dsketchofmaororebodies gjFi.11 Flowsheetof3Dmodelinofblocks gg
4 块体模型与资源量估算
4.1 基本地质统计
基本地质分析是指对需要估值的组合样品的品位值进行的统计分析,从而获得组合样品的数量、平均值、中值、方差、标准差、变化系数等数据。组合样品的品位值作为空间散点文件的属性,是受工业品位和矿体模型的双重约束而产生的。
通过统计分析结果(表2)可以看出,在去掉特高品位后,万龙山矿区的Sn和Cu的变化系数分别由1由此说明.615和2.297下降到1.399和2.176,。特高品位对变化系数的影响比较明显,尤其是Sn通过组合样品统计数据可以看出,Zn的变化系数为说明1.427,Sn的去特高品位后变化系数为1.399,这2种元素的品位变化相对均匀;而Cu的去特高品位后变化系数为2表明矿区C.176,u的品位变化、比较明显。因此,有必要对SnCu的特高品位值进行处理。
4.2 块体模型
建立块体模型是按一定的地质空间范围内,按
照一定的规格尺寸将空间划分成若干小块体,并给每个小块进行属性赋值,使连续的空间离散化。为了确保矿体边缘的块体尽可能与矿体界线(曲面)相一致,建立次级模块把矿体边缘的块体分割成次级的子块,从而得到更为准确的数值。通过恰当的估值方法给每个小块赋属性值,例如赋予比重、锌锡铜品位、矿石类型等属性,进而得到整个模型的属性(。)图11
由于万龙山矿区大部分主要矿体(Ⅰ类和Ⅱ类)的形态较为规整,品位变化系数不大(主金属Zn的),品位变化系数小于1.故本次块体估值选用了距5离幂次反比法进行估值计算。
距离幂次反比法是一种与空间距离有关的插值方法,它是建立在待估块体的地质属性与相邻已知块体的同一地质属性具有相关性的前提下,利用待估值块体与相邻已知块体样品点距离的幂次成反比
]56-。选择合适的幂次可以提高插的关系进行估值[
值结果的平滑度,根据矿区的地质情况,本次估值采用2次幂。估值方程为:
nnx1i/x=ΣmΣmbi=1ddii=1i016
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式中,xxb为待估值块体的品位;i为已知块体的品位;dmi为已知块体到待估值块体质心点的距离;而且是得出WL5号矿体是基本上均为工业矿体,
。)以独立锌矿为主要的矿石类型的认识(图124.3 资源量估算及可靠性分析
为了评估三维块体模型资源估算结果的可靠性,通过抽选部分主要矿体距离幂次反比法主元素具体选择的是WLZn的资源量估算结果,3、WL5、WL10、WL11、WL15、WL24和WL26等7个形态较稳定的矿体,与万龙山生产勘探报告中水平投影地质块段法相应矿体资源估算结果进行对比验证。可知,矿石从资源量估算的可靠性验证结果(表4)量相对差-5锌金属量相对差.13%~5.81%,
其差值在1说明资源-6.41%~7.54%,0%以内,量估算采用距离幂次反比法是可行的,资源量估算结果可靠。由于两种估算方法的估算原理和矿体局部外推形态存在一些差别,造成两种资源储量估算存在误差,但差值都在允许的范围内。
局部验证。通过切制块体模型剖面,局部验证钻孔附近块体品位值是否与钻孔分析品位信息大体
为di的幂次。
组合样品点文件和搜索椭球参数,是距离幂次反比法的2个重要因素。估值前,由地质数据库和圈矿指标组合生成组合样品点文件,同时对特高品位进行处理。通过探矿工程控制间距、矿体的走向、倾向等矿体特征和样品统计分析结果等,确定一个,合理的椭球参数(表3)使椭球体能够模拟矿体形态,有效地搜索样品点信息,进行合理估值。
块体模型的估值完成后,参照万龙山生产勘查锌锡铜圈矿的一般工业指标,采用工业品级和矿石类型的规则进行逻辑性判断,对逻辑判断的结果(即各块体工业品级和矿石类型)进行单一赋值,然后进行属性着色,就可以得到直观展示矿体工业品级和矿石类型分布情况的图示文件,便于进行成果的展示和地质综合研究。以WL通过矿5号矿体为例,
体工业品级和矿石类型空间分布的规律,可以迅速
表3 万龙山锌锡铜矿区部分主要锌矿体初始搜索椭球参数Table3 InitialsearchinellisoidarametersofmaorZnorebodies gppj
矿体编号
主轴搜索半径
80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80
主轴/次轴1.5 1.5 1 1.4 1 2 1 1.2 1 2 2
主轴/短轴
15 12 12 12 15 12 10 10 12 15 15
主轴方位角
180 180180180 180 180140150180180 180
主轴倾伏角
12-12.5-10 17.518-10-11-10-2710-12
次轴倾角-16 -5 2 -25 -35 -8 -25-27-25-10 5
备注16线以北16线以南8线以北8线以南12线以北12线以南
3WL 3WL 5WL WL5 10WL WL10 11WL WL15 WL24 WL26 26WL
16线以北16线以南
表4 主要矿体资源估算结果可靠性验证一览表
able4 ReliabilitcheckofresourceestimationofmaororebodiesT yj
矿体编号
水平投影地质块段法矿石量
三维距离幂次反比法
矿石量
相对误差
Zn平均品位Zn金属量
4.11 4.63 4.05 3.89 6.67 7.22 2.81 4.71
70496 78807 55243 61522 82990 51605 12839 413502
Zn平均品位
4.16 4.71 4.43 3.74 6.52 7.53 2.91 4.77
Zn金属量7501579694 56914 56885 79397 51916 12827 412647.4
矿石量-5.13%0.43%5.81%3.83%2.10%3.59%3.62%1.45%
n平均品位Z
22%-1.-1.73%-9.38%3.86%2.25%-4.29%-3.56%-1.27%
Zn金属量-6.41%-1.13%-3.02%7.54%4.33%-0.60%0.10%0.21%
3WL WL5 WL10 WL11 WL15 WL24 WL26 合计
171.68 170.08 136.29 158.35 124.43 71.48 45.74 878.05
180.48 169.34 128.37 152.29 121.82 68.91 44.08 865.30
4 ;。)/%;矿石量/金属量/1t0nZt平均品位w( 量的单位:
第34卷 第1期黎文甫等:三维地质建模技术在云南万龙山锌锡铜矿地质勘查中的应用
116
图12 WL5号矿体工业品级和矿石类型分布图
Fi.12 MashowinindustrialradesandoretesoforebodWL5 gpggypy
工业品级分布示意图;矿石类型分布示意图a.b.
相符。抽选并切制了WL5号矿体在16线、20线和
对比了块体在Z24线的块体剖面,K2007、ZK2405等3个钻孔Z估算的块体值基本n的品位信息情况,与钻孔分析品位相差不大,局部验证结果可靠。
术人员的沟通时间,加快了项目工作进程。这为后续地质勘查项目的三维地质建模技术提供借鉴的范本,同时为矿山开发设计和技术管理提供了良好的基础数据支撑。注释:
郭耀文,吕杜,等.云南省马关县万龙山锌锡铜矿生产① 张庆松,
勘探报告[R].2017.
卢珍松,陈蓉,等.云南省马关县万龙山锌锡铜矿三维② 黎文甫,
地质建模报告[2017.R].
5 结论
实时收集整理万龙山锌锡铜矿区已有的探矿工程、地形、勘探线剖面等数据,按3DMine软件建模软件要求,建立了矿区地质数据库、地表模型、构造模型、矿体模型和块体模型等,完成了矿床三维地质建模和综合研究。构建的三维模型直观、生动地展示了万龙山地质勘查所取得的成果,形象地表达了探矿工程、矿体、断裂等要素在三维空间中的形态,并对其进行综合分析,对矿体的综合研究具有促进作用。块体模型的估值与应用,经过与传统资源量估算方法的对比,证明了估算结果的可靠性,并显现了矿体在空间的数字特征。
三维地质建模技术为地质勘查工作解决了一些耗时耗力的繁琐计算,利用三维可视化的便利,实时展现地质探矿工作的成果,减少、缩短了不同专业技
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地 质 找 矿 论 丛2019年
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,rosectinandexlorationtakintheroductiveexlorationof ppgpgpp
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,weresnthesizedsoftware3Dmineisusedtosetuadatabaseofexlorationroectsandanoreblock ypppj modelofWanlonshanoredeositunder3Denvironment.andiveauidancefororerosectinandde -gpggppg
,lineatinofthisdeosit.Accordintobasiceostatisticsofthedeosittheresourcesestimationandrele- gpggp antcomrehensiveinvestiationwerecarriedout.The3Dgeoloicalmodelinwasconductedsnchrov -pgggy ouslwithrosectinandbrouhtefficiencandconvenienceinasectsofearlualitcheckofexlon -yppggypyqyp
,ationroectsandthedatastatisticsoforehitinmiddlecoordinatedlineationoforebodiesandtheir3Dr pjgsatialvisualreflectionanddiitalcharacteristicsandlateresourcesestimationandmodelinalicationso pggpp astoacceleratedtheeoloicalexloration.Itisaneffectiverosectintoolandshouldbeoularized. ggpppgpp
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