基于Minexplorer软件的三维地质建模介绍

张婷婷，肖克炎，2，范建福，李 楠，邹 伟，李 莹

(1．中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037;2．长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023;3．中国地质大学(北京)，北京 100083)

基于Minexplorer软件的三维地质建模介绍

张婷婷1，肖克炎1，2，范建福3，李 楠1，邹 伟1，李 莹1

(1．中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037;2．长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023;3．中国地质大学(北京)，北京 100083)

三维地质建模和可视化概念最早是由加拿大Houlding在1993年提出的。三维地质建模是指采用适当的数据结构在计算机中建立能反映地质构造的形态和各要素之间的关系以及地质体物理、化学属性空间分布等地质特征的数学模型。Minexplorer软件集高效快捷、地质分析自动化、二维GIS制图与三维可视化为一体，能对原始勘探资料和地质编录成果数字化，有效管理、分析地质勘探多元数据，可构建理想的三维勘探辅助决策模型，科学计算矿床资源储量、实现储量动态管理和计算机辅助制图。

三维地质建模;矿床实体模型;矿体形态;毕力赫金矿;内蒙古

0 引言

传统的地学数据处理方法将三维地质信息压缩到二维平面上，通过投影的方式去表达，不能反映三维空间信息的分布和规律，大大限制了对地质数据的应用深度。在计算机软硬件技术迅猛发展的大背景下，从科学计算可视化到三维地学可视化，从虚拟三维到真三维地质建模，对地学数据的分析和处理也从二维走向了三维，实现了地质体的三维立体展示，使在此基础上的定量描述、三维空间分析、三维深部预测成为可能。目前，国外比较成熟的三维建模软件，如 Micromine、Surpac、Datamine等在国内外矿山建设中有着广泛的应用，而Minexplorer软件是拥有自主知识产权的国产矿产勘查软件，除能实现国外软件的相关功能外，更符合国内矿山建设的标准。

1 三维地质建模方法

三维地质建模(3DGM)是指采用适当的数据结构在计算机中建立能反映地质构造的形态和各要素之间关系以及地质体物理、化学属性空间分布等地质特征的数学模型(杨东来等，2007)，目前主要有4种建模方法：基于体的建模方法、基于面的建模方法、混合建模方法和泛权建模方法。Minexplorer软件是为地质勘探专家、地质储量管理者及矿产开采人员开发的专业三维勘探软件，能够对原始勘探资料和地质编录成果数字化，有效管理、分析、三维可视化表达地学多元数据，构建地质学家理想的三维勘探辅助决策模型，科学计算矿床资源储量(孙莉等，2011)。

2 Minexplorer软件建模流程

2．1 地质数据库的建立

地质数据库是三维实体模型建立的基础，矿区数据资料收集的完整性及准确性关系到地质数据库的完备性，也影响到三维模型与实际地质情况的符合程度。利用钻探工程数据进行地质建模，地质数据库由钻孔的相关信息组成，包括钻孔的空间位置信息、钻孔在空间的位置变化信息和对钻孔的地质描述，这三类数据分别控制了钻孔在三维空间的位置、方位和属性(肖克炎等，2009)。将地质数据库链接到软件，不仅可以实现钻孔的三维可视化，还可以形象直观地展示钻孔的岩性分布及相应采样段的 品位值(图1)。

图1 地质数据库结构

2．2 钻孔三维模型

钻探数据作为三维建模的基础数据，具有重要的意义。将上述地质数据库导入软件，利用钻孔位置坐标、测斜、深度等参数三维展示钻孔形态分布，同时将钻孔分析值作为属性信息按深度赋予钻孔(图2)。

图2 钻孔三维模型

2．3 矿床实体模型的建立

地质体的形态复杂多变，很难用规则的几何形体来描述，因此需要一种简单快捷且更符合工程实际的方法来建立复杂地质体的不规则几何模型。Minexplorer软件采用国际上构建复杂三维实体的通用方法——线框模型法来生成矿床实体模型，在三维钻孔的基础上进行剖面定义、单工程矿体圈定、曲面生成和体生成(张婷婷，2010)。

2．3．1 剖面定义 勘探剖面是矿体及其他地质对象圈定连接的基础，首先要根据矿区实际工程部署定义剖面，生成剖面文件。毕力赫金矿Ⅱ矿带1号矿体分布在11—24号勘探线，40 m×40 m的工程间距，共有5条探槽和45个见矿钻孔控制(图 3、图4)。

图3 剖面定义

图4 勘探剖面三维图

2．3．2 单工程矿体圈定 单工程矿体圈定分为单指标圈定和多指标圈定，在进行单工程矿体圈定时，凡品位大于或等于边界品位的样品均可圈入矿体。表1为毕力赫金矿的单工程矿体圈定表。

表1 单工程矿体圈定工业指标

2．3．3 勘探剖面地质对象编辑连接 根据钻孔联合剖面图上展示的矿体形态和走向，结合单工程矿体圈定的结果，交互绘制矿体的边界线，将编辑后得到的边界线连接成曲面，根据行业标准进行尖推或者平推处理(图6)。这一步是矿床实体模型建立的核心，交互式的矿体圈定方法融入了地质工作者的经验，使矿体的圈定更符合实际的地质意义。

图5 单工程矿体圈定

图6 毕力赫金矿体曲面图

图7 毕力赫金矿体模型

2．3．4 矿体生成 经过上述操作和处理，可在软件中自动生成三维地质实体(图7、图8)。实体模型的建立，能够很直观地反应出矿体和岩体的分布走向，还可以进行资料数据的动态查询，但是，实体模型给出的只是矿体的几何空间形态，无法描绘矿体内部的属性情况。应用地质统计学原理在实体模型的基础上建立矿块模型，可以揭示矿体内部品位的具体分布情况，快速计算出矿石的储量。

图8 毕力赫金矿体与岩体模型

3 结论

三维地质建模是一项复杂的工程，地质数据库的完备与否，直接关系到模型的正确性和实用性;矿床实体模型的建立，有利于形象直观地观察矿体的空间展布，进行三维属性的查询和管理，为三维定量评价和矿床深部预测提供技术支持;建模过程中的各项标准应严格按照地质规范，以保证矿床实体符合实际地质意义。

葛良胜，卿敏，张文钊，等．2009．华北板块北缘首例大型高品位隐伏斑岩型金矿床——内蒙古毕力赫金矿［J］．中国地质，36(5)：1111 －1121．

卿敏，庞继尧，葛良胜，等．2008．内蒙古自治区苏尼特右旗毕力赫矿区Ⅱ矿带15—40线岩金矿详查报告［R］．内蒙：中国人民武装警察部队黄金地质研究所．

孙莉，肖克炎，唐菊兴，等．2011．基于Minexplorer探矿者软件的甲玛铜矿三维地质体建模［J］．成都理工大学学报：自然科学版，38(3)：291 －297．

肖克炎，陈学工，刘锐，等．2009．地质勘探三维可视化技术及系统开发［M］．北京：中国大地出版社．

杨东来，张永波，王新春，等．2007．地质体三维建模方法与技术指南［M］．北京：地质出版社．

张婷婷．2010．新疆彩霞山三维建模与立体预测［D］．北京：中国地质大学(北京)．

Process of 3D modeling based on Minexplorer

ZHANG Ting-ting1，XIAO Ke-yan1，2，FAN Jian-fu3，LI Nan1，ZOU Wei1

(1．Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China;2．School of Geosciences，Yangtze University，Jinzhou 434023，Hubei;3．China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China)

Nowadays，as fast as the development of mineral exploration industry，more and more kinds of data were created，some of which were 3D，delivering rich spatial information．By using Minexplorer software，that was researched and developed by the Institute of Mineral Resources of Chinese Academy of Geological Sciences，3D visualization modeling of the orebodies could be created based on the exploration data to show the orebody shape intuitively and forecast the orebody trend．

3D geologic modeling;Deposit solid model;Ore body shape;Bilihe Gold Deposit;Inner Mongolia

TP311;TV544

A

1674－3636(2012)03－0308－05

10．3969/j．issn．1674-3636．2012．03．308

2012－05－20;编辑：侯鹏飞

危机矿山项目(200699067)和中央公益性科研院所基本科研业务费专项(K1103)资助

张婷婷(1984— )，女，博士研究生，主要从事矿产普查与勘探及矿产资源评价工作，E-mail：yueztt@qq．com