矿床三维地质模型构建

前言

三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，从而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。因此矿体三维建模技术在国外的矿山工作、学生教育、科研工作中有着极其广泛的使用。但是国内的矿山建设大部分依然停留在二维平面设计的基础上，很少利用三维可视化建模技术辅助生产研究工作，在国内同样也没有合适的国产三维建模软件适用于矿山实体建模。因此研究地质实体三维可视化技术与国内矿山科研生产相结合具有重大的理论和实践意义。

本文研究区域西起阿尔金断裂，东止于哇洪山—温泉断裂，北与柴达木盆地相交，南以昆南断裂为界与可可西里巴颜喀拉造山带相邻。东西长约1500km，南北宽100—210km，总面积约为17万km²。为了更直观的提现矿床的形态分布以及变化特征，帮助矿山研究，辅助矿山生产、设计工作。解决大规模矿山的生产难题，提高生产效率，本文将以夏日哈木铜镍矿床为例利用国外软件surpac，展现整个模型的建立过程，并利用软件功能进行矿体储量估算，为该矿床今后的工作提出建议。最后，归纳总结surpac在矿山建设中的方法，展现具体的操作过程，以及三维可视化矿山的成果。既作为夏日哈木铜镍矿工作的一部分，同时也以此为例说明surpac在矿山建设中的应用，同时找出研究中的问题，为surpac在国内的完善提出建议，促进国内三维可视化矿山的普及。

摘要

三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。

在Surpac中，地质数据库的建立是基础，矿体及地质体的三维建模是核心，块体模型的建立和矿体储量的估算是推广和应用。本文对青海省夏日哈木铜镍矿床进行了三维可视化研究，并建立了

三维地质模型、评估矿山的储量，以下是主要工作及工作成果:

1．提取和分析矿区已有地质资料，通过surpac创建矿山地质数据库。

2．利用surpac对于地表、岩性、矿体建立了三维数字化模型，直观展现它们的形态变化特征和相互关系。

3．利用surpac进行了创建夏日哈木铜镍矿的块体模型，完成块体品位的估值以及整个矿体储量的估算。

4．建立数字化模型，方便对矿山的经管，工程的设计和施工，提高了工作效率和工作质量。5．通过可视化研究，直观的显示出矿体与地质体的关系，支持了前人对于矿床成因的富集规律的观点。

关键词：地质实体三维建模；地质数据库；可视化；实体模型；块体模型；Surpac

第一章区域地质背景

第一节区域地层

夏日哈木铜镍硫化物矿床位于东昆中隆起带中部，乌图美仁乡以南约60km的夏日阿哈木日河下游地区。大地构造位置属于昆中基底隆起花岗岩带，北侧靠近昆北断裂。区域地层具有出露全、跨度较大，类型较为复杂的特点。出露的岩层主要是古元古代金水口白沙河岩组、奥陶—志留纪滩间山群、泥盆系耗牛山组、早石炭石拐子组、大干沟组，晚三叠世鄂拉山组和第四系地层如图1.1。

一、下元古界

金水口岩群白沙河岩组是该区出露的最大最老的地层，金水口岩群白沙河岩组地层经过多次构造变动，为高级变质岩。可将其划分为平行接触的片麻岩岩段和大理岩岩段。片麻岩岩段主要由片岩、片麻岩、大理岩等岩性组成；大理岩岩段则主要为大理岩，偶见少量变粒岩夹杂其中。

二、下古生界

下古生界主要发育在东昆北加里东弧后裂陷带和东昆北加里东弧后裂陷带内，为奥陶纪地层。是由滩间山群和纳赤台群两个地层组成的。其中奥陶—志留纪滩间山群

地层是由一组不同程度的海相火山岩—沉积岩组构成的。主要岩性为火山岩、碎屑和碳酸盐岩，从底部到顶部依次可分为碎屑岩、火山岩、碳酸盐岩和上碎屑岩组。三、上古生界

昆中带、昆北带发育上泥盆统至下二叠统，昆南带仅有石炭系和二叠系。区内出露晚泥盆耗牛山组(Dam)和黑山沟组(D3hs)。耗牛山组出露于东昆中基底隆起花岗岩带，主要为火山岩、碎屑岩，与下伏滩间山群角度不整合接触，可分为碎屑岩段和火山岩段。昆北带早石炭石拐子组(Cls)，与世耗牛山组为角度不整合接触，可分为碎屑岩段和碳酸盐岩段两个岩性段。早石炭大干沟组(Cldg)零星分布于昆北带的北部，与下伏金水口岩群角度不整合，岩性主要为灰岩、角岩及糜棱岩。昆南带分布有二叠纪布青山群，该群可分为碳酸盐岩段、硅质岩段以及变火山岩段这三个小段。许多金，铜，钻矿化和该层有关。

图1.1 夏日哈木区域地层表四、中生界

东昆带中花岗岩带主要发育有三叠系和侏罗系的地层，而昆北带和昆中带仅出露上三叠系的地层。晚三叠系地层主要为鄂拉山组，其中含有二长花岗岩侵入体。晚三叠系鄂拉山组地层的岩石类型较为复杂，主要由一套火山熔岩的火山为主碎屑岩组成。

昆南带中的三叠纪地层主要为由洪水川、闹仓坚组以及八宝山组。

五、新生界

新生代广泛分布，古近系及新近位于谷底和山间盆地中部，包含了一套大陆碎屑岩，岩性主要为泥岩、泥灰岩、砂岩、粉砂岩、砾岩夹石盐层。第四系主要分布在河谷两侧及盆地边缘。海拔4300-5200m之间的高山区出露有中更新世冰债物。晚更新世洪积物主要以洪积扇、洪积裙和山前平原的形式大面积分布在山前和盆地边缘，洪冲积物多分布在河沟下游，组成高级阶地。

第二节区域构造

昆仑造山带位于青藏高原，中央造山带中西段的东北部。据其中近平行展布昆西、昆北、昆南的三条断裂带的特点，将其划分为五个带（图1.2）：东昆仑北加里东弧后断裂带、东昆仑中基底隆起花岗岩带、东昆南复合拼贴带以及阿尼玛卿蛇绿混杂岩带和北巴颜喀拉造山带。本文的研究对象夏日哈木铜镍矿床位于昆中带上柴达木南缘地层小区，靠近昆北断裂如图：

图1.2 东昆仑断裂带及构造分区略图（据姜春发等，1992资料修编）

Ⅰ.昆北构造带；Ⅱ.昆中构造带；Ⅲ.昆南构造带；Ⅳ.巴颜喀拉构造带

一、昆北构造带

西起祁漫塔格西南的昆北断裂，全长800多公里。断裂覆盖率高，因此，根据区