试析三维地质模拟在深部找矿勘探中的应用

关 涛 张敬东 王秀丽

（河南省煤田地质局物探测量队，河南 郑州 450000）

国民经济各个行业的发展几乎都离不开矿产资源的支撑，随着我国经济的发展，对于矿产资源的消耗也日趋加大，这使得我国的矿产资源的形势变得十分的紧张，这就使得深部找矿成为一个重要的课题。随着科学技术的迅速发展，作为新兴技术的三维地质模拟在深部找矿中广泛的使用，对于提高效率、降低成本就有十分明显的优势，能够有效地提高找矿工作的成功率，保证我国矿产资源的安全。

1 三维地质模拟技术的产生及作用

二十世纪八十年代，矿床综合资料表达的模型化理论被提出，该理论的提出给矿床立体模型的研究奠定了基础，为深部地质体的可视化研究提供了参考的依据。随着科学技术的不断进步地学三维可视化技术获得了很大的发展，并且在实践领域取得了较大的成就，这使得该方法体系逐渐走向成熟。随着以计算机技术为核心的图像学、信息技术、人工智能的不断的发展和进步，这些新兴的科学在地质模拟中被吸收和采用，使得地质模拟技术获得了跨越性的发展。该技术是一门综合性的系统化技术，设计到很多交叉学科的理论以及技术，具有这些学科的优点，因而在地质勘探领域获得广泛的使用与推广。

对深部地质特征的准确的把握是保证深度找矿成功实现的前提和基础，因为深部的地质特征复杂而多变，在传统的二维平面图件重很难进行合理的表达，这就需要建立地质信息的三维模型，从而使复杂的地质信息更加的生动形象，可以进行直观的表达。在深部找矿的过程中，随着三维地质模型的建立和使用，能够及时的对当地的地质进行建模，能够对矿产的储量进行迅速的计算，能够在很大程度上提供找矿的成功率，缩短找矿所需要的时间，降低成本，预防在勘察过程中可能存在的风险，具有十分高的经济效益和社会效益。除此之外，由于地质建模技术能够将复杂的地质问题采用三维的形式进行表达，能够有效的解决二维平面表达中存在的一些问题，使得地质研究更加的直观和方便，极大的改变传统的矿产勘探的模式，实现矿产勘探的跨越式发展，保证我国的矿产供应的稳定，促进经济发展。

2 地质体建模方法

根据模拟对象的不同的形态，矿床三维地质模拟分为以下几种类型：钻孔的三维模拟、地质实体的三维模拟等。

2.1 钻孔的三维模拟

以钻孔数据库作为基础，在三维空间中建立唯一的坐标，并进行相应的显示，从而为矿产的储量计算提供依据，这就是钻孔三维模拟的主要内容。在钻孔三维模拟中，钻孔数据库具有十分重要的作用，应该包括：井口表、测斜表、样品表以及岩性分层等四个表的内容。利用公共钻孔编号对这四张表格进行连接，此外，根据实际情况的需要，可以适当增加其它的字段。依据相应的格式标准对收集的钻孔数据进行整理，然后入库，这样钻孔的三维模型就可以建立起来，根据数据库对各个钻孔进行相应的设置，进而显示岩性及分层等信息。

2.2 地层、岩浆岩的三维模拟

地层、岩浆岩模型可通过实体建模实现。实体模型具有完整的实体拓扑结构和几何信息，对比起其他模型具有许多的优点，如能自动进行边界检测，不会出现裂缝或其他不完整信息，能进行多种属性的计算，如体积、面积、重心等，能进行自动进行结构分析，如有限元分析等等。

2.3 断层的三维模拟

断层模型对于地质勘探、生产和科学研究都具有重要意义。由于断层需结合地质工程师剖面解译的成果，因此为了能够跟准确地表达断层的延伸方向、空间位置等信息，本文采用经过矢量化空间配准转换的断层线串对断层模型进行建模。需要注明的是：由于部分断层未在勘探线地质剖面图中体现，只能从区域地质图中获取其平面延伸范围，从而无法获取地表下的延展方向，因此为了表达断层的存在，本文采用垂直断面的方法对其进行建模。

2.4 矿体的三维模拟

矿体模型的构建可以准确的掌握矿体的几何空间形态，分析矿体的产出位置，并可以通过矿体模型获取空间任意位置的矿体剖面信息。更为重要的是，矿体模型可以为后期的储量计算提供重要依据，约束估值的空间范围，从而准确计算出矿体的体积、吨位、品位和储量。

矿体模型是一个封闭的具有体积属性的三维模型。矿体形态复杂多样，一般通过将各个剖面的矿体解译线相连的方法来构建。理想情况下，相邻剖面之间的矿体几何形态上相似，通过Surpac软件即可自动将其连接并构建实体。然而矿体的空间赋存形态常很不规则，剖面间的解译线段常会出现分叉合并，边缘具有锯齿状边角，同时矿体可能受到脉岩或断层影响，所以建立矿体模型不仅需要地质工作者耐心的解读，还需要灵活运用三维面的连接方式和技巧。

通常情况下，矿体模型的建立需要通过以下三个步骤：第一，在三维环境下，根据钻孔实际空间位置，对各个剖面的各个矿体的边界进行精准解译。第二，对任一矿体，将各个剖面的解译线段相连成实体。第三，实体有效性检验，对于建立好的实体模型进行检查修正。

3 储量估算

矿床的资源/储量估算是在已建立的矿体实体模型的基础上，对样品进行统计分析，根据实体模型可划分一定长、宽、高的“块”，再对矿体内部的各个“块”进行估值得到的。

为了使各矿体的储量计算结果可以依据各种地质可靠程度进行分类统计，可根据地质工程师确定的地质可靠程度范围，以铅垂面的方式在三维空间中分别建立各矿体不同可靠性块段的块体约束模型，在对各个矿体内部的块模型估值结束后，只要通过与矿体约束模型进行“与”运算即可以得到各地质可靠程度范围内的储量。

结论

随着我国矿产勘探的不断深入的发展，在实践中积累了丰富的经验，随着三维地质模拟技术的发展和不断的走向成熟，极大的促进了深部找矿工作的发展，提高了找矿的效率以及成功性，降低了找矿的成本，能够有效的保证我国的矿产资源的供应，保证国民经济的稳定发展，具有很好的经济效益和社会效益，因此值得进行深入的研究和大面积的推广该技术。同时也为下一步的矿山开采设计、矿床经济评价提供精确的数字模型，为深部找矿、勘探和矿床开采提供了新的科学方法和强大的技术支持。

[1]赵宏坚,周翠英.基于实体建模的三维地层构造[J].岩土力学,2010,1(4):1257~1264.

[2]赵鹏大,张寿庭,陈建平.危机矿山可接替资源预测评价若干问题探讨[J].成都理工大学学报(自然科学版).2004,31(2):111~117.

[3]赵鹏大.成矿定量预测与深部找矿[J].地学前缘,2007,14(5):142~149.