湖南铲子坪金矿床矿体三维地质模型构建

曾玉清，范春玉，张爽，刘助龙，谢敏涛，刘和生

摘 要 以湖南铲子坪金矿床为研究对象，探索三维地质勘探工程数据库、地层及矿体模型的建设，以期为金矿床三维地质模型的建立提供示范。在矿体建模过程中，采用金品位双指标法，精确地反映了矿体的产状和分布，与传统方法相比提高了模型精度。基于三维矿体模型，运用统计学法开展资源储量估算，并与传统块段法运算结果进行对比，其各项指标相对误差均在允许范围内，统计学法在储量估算中更加合理且切合实际、速度更快。

关键词 三维地质模型;品位双指标法;铲子坪金矿床

中图分类号：P628.4 文献标识码：A

Construction of 3D Ore Body Geological Model of Chanziping Gold Deposit in Hunan Province

Zeng Yuqing1，3 ， Fan Chunyu1 ， Zhang Shuang2 ， Liu Zhulong1，3 ， Xie Mintao4 ， Liu Hesheng1

（1. Hunan Center of Natural Resources Affairs ，Changsha Hunan 410004;

2.Changsha Digital Mine Co.，Ltd， Changsha Hunan 410006 ; 3.Hunan Key Laboratory of Remote Sensing， Monitoring of Ecological Environment in Dongting Lake Area Changsha Hunan 410004; 4.Hunan Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development Bureau 407 Teams， Huaihua Hunan 418000）

Abstract： With the Chanziping gold deposit in Hunan as the object， the construction of the 3D model for geological exploration engineering database， stratum and ore body was explored to demonstrate the establishment of 3D geological model of gold deposit. During ore body modeling， the gold grade double-index method was adopted to exactly reflect the occurrence and distribution of ore body and the accuracy of the model is improved compared with the traditional method. In addition， based on the 3D ore body model， the statistical method was used to estimate the resource reserves. Compared with the calculation results of the traditional block method， the relative differences of all indexes are within the allowable range. The statistical method is more reasonable， practical and quicker for reserve estimation.

Keywords： 3D geological model; grade double-index method; Chanziping gold deposit

鏟子坪金矿床地处湖南省洪江市东北部，处于雪峰弧形构造带西南段，是湖南省发现最早的破碎带蚀变岩型金矿床[1]，也是湖南“一带五区”中会同—洪江地区金矿找矿勘查的重点矿区。前人在该区域主要以传统手段，从地质特征、控矿因素、成矿时代、成矿物质来源、矿床成因等理论方面开展研究[2-5]，而较少引入三维技术辅助地质找矿和资源管理。本文从金矿床三维地质建模技术方面，引入双指标法，探索薄脉状矿体三维地质建模的可行性与精确性，并尝试开展基于三维矿体模型的资源储量估算，让三维可视化技术辅助湖南“一带五区”的地质找矿和矿产资源管理工作。

1 区域地质概况

1.1 赋矿围岩

该区分布的地层主要为新元古界板溪群以及南华系长安组，长安组为金矿的赋矿地层（见图1），长安组第一段主要为灰绿色厚层条带状绢云板岩、粉砂质板岩;第二段主要为一套灰绿色块状冰碛含砾砂质板岩夹粉砂质板岩、砂岩透镜体，金丰度为1.44×10-9～2.77×10-9。

1.2 控矿及容矿构造

区域规模较大的构造主要有北东走向的F9、F13等压性断裂。另区内具规模大小不等的北西走向张性断裂，北西向断裂具张扭特性，为矿内的容矿构造，容矿断裂的走向为290°～321°，倾角70°～87°，倾向南西。容矿断裂带内的含金硅化带由规模不等的硅化透镜体组成，在走向和倾向的延伸方向具尖灭再现的特征。区内另分布少量北东走向的压性断层，基本呈等距切割北西走向的矿脉（见图1），为区内的破矿构造。

1.3 岩浆岩

区域发育有不同期次的岩浆岩，在矿区的东北部和西南部分别发育有白马山及中华山复式花岗岩，岩浆活动为金元素等的活化、迁移、聚集成矿提供了热动力条件，而铲子坪金矿床就位于白马山岩体的外接触带。

1.4 矿体特征

铲子坪矿区目前已发现3条矿（脉）带（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）（见图1），矿体一般位于蚀变带内，矿体的产状与构造蚀变带产状近一致，走向北西-北西西（300°～321°），倾向南西，倾角较陡，为70°～87°，矿带走向断续延伸最大可达4～6 km，单条矿脉蚀变带宽几米到30余米，相邻矿脉间距不等，但大致平行、雁列（斜列）分布。矿体多呈透镜状或短柱状、囊状产出，走向及倾向上多见分支复合、尖灭再现的特点（见图1）。主矿体最长达500 m以上，最厚达十几米，平均0.81～2.81 m，平均品位9.76×10-6。

2 模型构建

2.1 数据准备

本次建模主要利用《湖南省黔阳县雪峰镇铲子坪金矿普查报告》相关资料，并结合《湖南省洪江市白岩垅金矿详查》最新数据开展矿区三维模型的建立，建模区域面积10.81 km2，利用资料包含钻孔数据218个，勘探线25条，槽探15条，坑探2个，建模利用数据见表1。

2.2 软件选取

建模工作开展前，对国内外几款主流三维地质建模软件的相关信息进行了收集，软件包括：DIMINE，3DMINE，Datamine，Surpac，Micromine等，分别从软件界面、操作方式、软件性能、输出成果及软件成本等方面进行了深入对比研究。DIMINE软件由于操作简便、易学，模型更新快速便捷，同时符合国内矿山企业的生产管理模式，最终优选为本次建模的工具。

2.3 方法及流程确定

针对雪峰山金矿床矿体极薄、连续性差的特点，本次建模首先利用地质勘查中的常规地形地质图、钻孔、槽探、坑探等资料建立地质勘探工程数据库，以地质勘探工程数据库为基础，采用剖面法，通过人机交互形式建立铲子坪金矿的三维地层、矿体等模型。而矿体建模部分则在剖面法的基础上，叠加品位双指标法建模，即为用低品位指标矿体模型指导高品位矿体模型的建立。铲子坪金矿床矿体双指标建模操作方法为：以勘探工程数据库为支撑，选用低品位0.6 g/t边界指标模型指导高品位1.5 g/t工业指标矿体模型来建立。建模流程见图2。

2.4 模型构建

2.4.1 地质勘探工程数据库

根据矿山现有地质数据资料，结合DIMINE软件对数据的要求，设定本次地质勘探工程数据库各类数据的表结构。地质勘探工程数据库包含工程起点定位表、测斜表、样品表、地层岩性表，各表数据结构见表2至5。将各数据表导入软件，建立矿区勘探工程数据库。本次铲子坪金矿区勘探工程数据库共收集钻孔218个，总进尺63 443.41 m;槽探数据15条，总进尺529.6 m;坑探数据2个，总进尺64.874m。

2.4.2 三维地层模型

首先，在软件中确定勘探线位置及各线钻孔。

其次，利用剖面图及地质勘探工程数据库中的岩性信息，按照地层圈定规则圈定地层轮廓线。

最后，利用三角面片连接相邻剖面地层轮廓线，逐剖面合并三角面片，即完成三维地层模型的建立（见图3）。

地层对矿体模型的建立产生一定的影响，在建立矿体模型时，根據地层的范围及边界对矿体进行边界控制，提高矿体模型的可信度和准确性。

2.4.3 三维矿体模型

为提高矿体模型精度，本次矿体模型构建在传统剖面法的基础上，引入品位双指标法建立矿区三维矿体模型，流程主要为：

（1）圈定矿体轮廓线。首先，在软件中调出已确定的勘探线及各线钻孔。其次，利用已建好的地质勘探工程数据库，按照边界品位0.6 g/t、工业品位1.5 g/t、最低可采厚度0.8 m、夹石剔除厚度2 m的参数分别进行矿段自动圈定，生成矿段组合文件。最后，根据矿体产状和矿段组合文件，按边界品位0.6 g/t和工业品位1.5 g/t分别圈定矿体轮廓线，并分图层保存数据。

（2）剖面法构建矿体。首先建立0.6 g/t的低品位矿体。利用剖面上的矿体轮廓线，参考地层轮廓线，将相邻剖面间以0.6 g/t指标圈定的同一矿体轮廓线用三角面相连，建成两剖面之间的低指标三维矿体模型，以此方法逐剖面连接0.6 g/t矿体轮廓线，当相邻剖面上的矿体无法对应或剖面邻近无对应剖面时，采取尖灭或外推的方法完成矿体模型构建，建成矿区0.6 g/t低品位矿体模型。低品位矿体确定了地下矿体的总体产状和分布情况。再根据低品位矿体信息，建立矿区1.5 g/t工业指标矿体，工业指标矿体控制在低品位矿体内部，且产出形态与低品位矿体保持一致（不超出后者）。双指标（0.6 g/t、

1.5 g/t）矿体模型构建完成后，需完成模型“冗余数据”清除、实体封闭性检查、零体积模型数据检测等各项质检程序，并将出现的错误逐一修改完善，最终形成合格的双指标三维矿体模型。

0.6 g/t矿体和1.5 g/t矿体模型分别见图4和图5。

3 成果应用探索及展望

为了提高模型的使用价值，本次工作尝试在DIMINE软件中开展基于三维矿体模型的矿床资源储量估算。利用建立的三维矿体模型和地质勘探工程数据库，通过软件将矿体自动划分块段，采用地质统计学法，开展铲子坪金矿资源量的估算，并将估算结果与传统储量计算方法（块段法）的储量结果进行对比分析。以Ⅰ-1矿体为例，资源量对比结果见表6：

对比显示，Ⅰ-1矿体Au品位相对误差为3.92%，体积相对误差为2.7%，矿石量相对误差为2.7%，Au质量相对误差为1.08%，地质统计学对比传统块段法，资源量相对误差小于4%，在允许范围内，证明了基于三维矿体模型，采用地质统计学估算资源量是可靠的。

此外，建立的矿区或矿山三维地质模型也可为矿山的开采设计、开采提供指导，对矿区边深部及外围的找矿靶区圈定、矿政管理部门设置探矿权及采矿权提供依据和参考。

4 结论

（1）在收集整理铲子坪金矿区各类地质资料的基础上，深入研究矿区地层、矿体的特征，对比分析国内外的几款主流三维地质建模软件优势，优选DIMINE软件作为建模技术支撑手段，建立了铲子坪金矿区的三维地质勘探工程数据库、三维地层模型、三维矿体模型。各类模型直观地展示了矿床的地层、矿体、构造的形态和走向等，其中，通过品位双指标法建立的工业指标矿体模型可信度较高。

（2）利用建立的三维地质勘探工程数据库和三维矿体模型，在软件中探索开展矿区金矿资源量的估算，并将估算结果与传统块段法计算结果进行比对。比对结果显示，矿体品位、体积、矿石量、金属量相对误差均小于4%，在允许范围内。比对结果证明了本次建立的三维地质矿体模型和软件统计方法是可靠的，三维矿体模型具有较高的实用价值。

参考文献/References

[1] 曹有金， 李剑， 陈锋， 等. 湖南铲子坪金矿床地质特征及找矿标志[J]. 地质学刊， 2014， 38（2）： 309-313.

[2] 吕书君， 刘树生， 李永德， 等. 湖南铲子坪金矿床地质特征及成因[J]. 华南地质与矿产， 2019， 35（3）： 325-336.

[3] 马小双， 陈新跃， 曹有金， 等. 铲子坪金矿矿床地球化学特征及Rb-Sr年龄[J]. 矿业工程研究， 2016， 31（2）： 57-64.

[4] 曹亮， 段其发， 彭三国， 等. 雪峰山铲子坪金矿床稳定同位素特征及成矿地质意义[J]. 华南地质与矿产， 2015， 31（2）： 167-175.

[5] 符海华， 唐卫国， 汤亚平. 铲子坪金矿控矿因素再认识与深边部找矿远景分析[J]. 矿产与地质， 2011， 25（2）： 91-97.