楊 波,杜建國,胡海風(fēng),萬 秋,蘭學(xué)毅,趙鵬飛,安 明

(1. 安徽省地質(zhì)調(diào)查院,合肥 230001;2. 安徽省勘查技術(shù)院,合肥 230001)

深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中多元數(shù)據(jù)三維地質(zhì)建模技術(shù)研究
——以銅陵礦集區(qū)為例

楊 波1,杜建國1,胡海風(fēng)1,萬 秋1,蘭學(xué)毅2,趙鵬飛1,安 明2

(1. 安徽省地質(zhì)調(diào)查院,合肥 230001;2. 安徽省勘查技術(shù)院,合肥 230001)

深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查以解析深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)、尋找深部隱伏礦、半隱伏礦和難識別礦為主要目標(biāo)。根據(jù)深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作的特點,提出一套基于數(shù)據(jù)庫、3S、三維建模、三維可視化等技術(shù),并適用于礦集區(qū)的三維地質(zhì)建模技術(shù)方法。該技術(shù)方法以較全面的地質(zhì)調(diào)查資料為基礎(chǔ),以成礦系統(tǒng)理論為指導(dǎo),利用多元數(shù)據(jù)平行剖面建模法,以研究區(qū)“含礦地質(zhì)體”及其空間展布特征為目標(biāo),分級構(gòu)建“礦集區(qū)—礦田—礦床”模型并耦合,實現(xiàn)礦集區(qū)2 000 m以淺三維成礦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)“透明化”展示。多元數(shù)據(jù)三維地質(zhì)模型可為驗證成礦模式、提取示礦信息、構(gòu)建找礦模型及三維找礦預(yù)測等提供信息支撐,該建模技術(shù)已在銅陵礦集區(qū)實踐驗證并取得良好效果,可為其他地區(qū)開展類似工作提供借鑒。

三維地質(zhì)建模;深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查;多元數(shù)據(jù);成礦系統(tǒng);銅陵礦集區(qū)

深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查,簡稱“深部礦調(diào)”,國外稱之為深部地質(zhì)填圖或立體地質(zhì)填圖。上世紀60年代前蘇聯(lián)開展了礦田—礦床尺度的立體填圖[1],上世紀80年代至90年代,加拿大薩德伯里礦區(qū)通過深鉆、井中物探等手段發(fā)現(xiàn)多處深部隱伏礦體?！捌呶濉逼陂g,我國在銅陵、鄂東南成礦區(qū)開展了以找礦為重點的立體填圖工作[2]。2011年,中國地質(zhì)調(diào)查局啟動“三維地質(zhì)填圖”、“深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查”試點工作,推動地質(zhì)調(diào)查“由傳統(tǒng)向現(xiàn)代、由單一向綜合、由二維向三維”的轉(zhuǎn)變,探索新技術(shù)在建立深部成礦地質(zhì)(系統(tǒng))結(jié)構(gòu)、深部找礦預(yù)測和資源潛力評價等方面的應(yīng)用。

傳統(tǒng)地質(zhì)圖在三維向二維投影過程中信息易丟失,無法全面、直觀、準確地表達地質(zhì)現(xiàn)象。三維地質(zhì)建模技術(shù)具有實現(xiàn)三維信息模擬還原、地質(zhì)現(xiàn)象三維可視化、模型分析評價等優(yōu)勢,近些年已得到廣泛研究和應(yīng)用。目前常見的三維地質(zhì)建模技術(shù)有基于鉆孔建模、基于折剖面建模、基于平行剖面建模、基于交叉剖面建模、基于屬性數(shù)據(jù)擬合建模、基于多層DEM建模和基于多元數(shù)據(jù)建模等[3-8]。本次研究基于國產(chǎn)MapGIS K9三維建模軟件,在銅陵礦集區(qū)探索基于平行剖面的多源數(shù)據(jù)三維地質(zhì)建模技術(shù),并通過實踐驗證該技術(shù)的可行性,為其他地區(qū)開展類似工作提供參考。

1 建模方法

1.1 建模流程

以豐富、可靠的地質(zhì)資料為基礎(chǔ),將不同時期、不同工作程度的地質(zhì)資料按統(tǒng)一的地質(zhì)認識、數(shù)據(jù)格式規(guī)范化處理,集成建庫。開展綜合研究,構(gòu)建主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)框架、典型成礦模式、找礦要素等概念模型?；诟拍钅Ｐ团c地質(zhì)調(diào)查成果數(shù)據(jù),開展以綜合解譯地質(zhì)剖面為主要數(shù)據(jù)源的多元數(shù)據(jù)建模,分別建立“礦集區(qū)—礦田—礦床”的地質(zhì)實體模型,將不同尺度模型耦合,結(jié)合地質(zhì)認識驗證,建模流程如圖1所示。

圖1 多元數(shù)據(jù)建?；玖鞒虉DFig. 1 Basic flowchart of multivariate data modeling

1.2 建模準備

本次三維地質(zhì)建模主要研究各個地質(zhì)界面的三維空間形態(tài)、空間耦合關(guān)系及以界面為基礎(chǔ)的三維地質(zhì)體空間展布,以如何構(gòu)建“界面”為重點。地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單的區(qū)域,依靠鉆孔、剖面等數(shù)據(jù)源推斷合理界面。地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域,深部界面具有不連續(xù)性及不確定性,根據(jù)多類數(shù)據(jù)綜合判斷,建模時需注意以下幾點。

1.2.1 全面研究與概化處理

建模前應(yīng)獲取研究區(qū)每個地質(zhì)體的形成原因、深部結(jié)構(gòu)、與周邊地質(zhì)體關(guān)系等信息 (圖2)。受研究區(qū)工作程度、地質(zhì)認識等限制,礦集區(qū)模型無法精細表達所有地質(zhì)現(xiàn)象,因此,需根據(jù)模型應(yīng)用目的對主要建模對象(容礦地層、侵入巖體、控礦構(gòu)造等)精細構(gòu)建,其余對象可適當(dāng)概化。

圖2 地表單元深部推測演示圖Fig. 2 Deep speculation maps of the Earth's units

1.2.2 數(shù)據(jù)綜合研究

地質(zhì)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的區(qū)域,數(shù)據(jù)信息越豐富,對地質(zhì)現(xiàn)象的認知應(yīng)更準確,但不同來源的數(shù)據(jù)常出現(xiàn)解釋沖突。受目前深部探測手段與工作周期限制,一般無法采集足夠的樣本數(shù)據(jù),因此,進行數(shù)據(jù)綜合研究時應(yīng)以地質(zhì)調(diào)查、鉆探等高可信度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合重力、磁法、AMT等探測手段聯(lián)合解釋。

1.2.3 構(gòu)建概念模型

概念模型源于對地質(zhì)現(xiàn)象的深入研究,經(jīng)抽象、簡化和總結(jié)后形成地質(zhì)認識,再根據(jù)先驗知識對地質(zhì)作用、形成原理提出說明或假設(shè),并以文字、圖形等方式表達。通過概念模型解釋勾畫基本地質(zhì)結(jié)構(gòu)和成礦模式,便于準確理解與把握建模方向。

1.2.4 地質(zhì)模型分級構(gòu)建

基于研究區(qū)統(tǒng)一地質(zhì)認識,利用大比例尺調(diào)查數(shù)據(jù)對礦田、典型礦床進行精細地質(zhì)建模,驗證成礦模式,為成礦有利信息量、證據(jù)權(quán)等計算提供先驗數(shù)據(jù)。將已知礦化信息標(biāo)置于礦集區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu),建立礦集區(qū)三維找礦模型,查明礦化富集位置與地質(zhì)結(jié)構(gòu)關(guān)系,圈定找礦靶區(qū)。

2 實例研究

2.1 地質(zhì)背景

銅陵礦集區(qū)是中國東部具有代表性的矽卡巖型大型礦集區(qū)。研究表明[9-14],銅陵礦集區(qū)成礦作用在時空和成因上與巖漿活動關(guān)系密切。巖漿活動不僅提供成礦熱液流體,也提供成礦物質(zhì)組分,因此巖漿巖的含礦性和成礦專屬性是該區(qū)礦床形成的決定因素。斷裂、褶皺和層間滑脫構(gòu)造、接觸帶等是該區(qū)主要容礦空間,尤其泥盆紀五通組頂部不整合界面至中石炭世黃龍組—早二疊世棲霞組灰?guī)r之間是第一成礦空間最重要的容礦、控礦層位。一些專家[10-12]認為長江中下游深部存在“第二成礦空間”,銅陵礦集區(qū)隱伏的志留紀/奧陶紀地層界面(Si/Ca)及奧陶紀灰?guī)r是深部找礦的重要目標(biāo)層位。

研究區(qū)位于大別造山帶和江南造山帶之間的下?lián)P子拗陷帶中部,南北兩端分別以近EW向隱伏基底斷裂帶為界,東西兩側(cè)分別以NE向大斷裂帶為界。該區(qū)屬揚子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū),出露的最老地層為奧陶系,除缺失下—中泥盆統(tǒng)外,志留系至第四系層序齊全。該區(qū)以碳酸鹽巖最為發(fā)育,累計厚度可達1 500 m以上。區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈,地表出露多呈中—淺成相的小巖體、巖枝或巖墻。研究表明[15-17],該區(qū)與成礦有關(guān)的巖體主要是同熔型(IMa型)中酸性侵入巖(135～151.8 Ma),巖石類型為花崗(斑)巖、花崗閃長(斑)巖、輝石閃長(玢)巖、石英閃長(玢)巖、閃長(玢)巖等。該區(qū)巖漿巖主要受構(gòu)造控制,成礦巖體與圍巖具有一定的耦合關(guān)系,成礦時代以燕山期為主。該區(qū)主要構(gòu)造有NE向、EW向、NNE向、SN向和NW向5組,其中NNE向和SN向構(gòu)造與早期NE向、EW向構(gòu)造復(fù)合控制該區(qū)成礦作用(圖3)。

圖3 銅陵礦集區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)1∶500 000區(qū)域地質(zhì)圖修改)Fig. 3 Geological sketch map of the Tongling ore cluster area (modified according to 1∶500 000 regional geological map)

2.2 主要建模工作

2.2.1 地質(zhì)條件分析

銅陵礦集區(qū)深部屬于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域,地質(zhì)界面、構(gòu)造具有不連續(xù)性及不確定性。巖體侵入、構(gòu)造切割、倒轉(zhuǎn)褶皺等多值面現(xiàn)象增加了模型單元空間及拓撲關(guān)系的處理難度。巖漿、構(gòu)造和地層3個成礦要素的耦合構(gòu)成區(qū)內(nèi)成礦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主體,其中巖漿成礦作用是成礦系統(tǒng)的核心,也是識別其是否存在的關(guān)鍵標(biāo)志。從三維地質(zhì)找礦預(yù)測出發(fā),重要巖體、斷層、容礦地層等成礦要素應(yīng)采用多元數(shù)據(jù)聯(lián)合約束、精細構(gòu)建,確保三維地質(zhì)找礦預(yù)測中成礦有利信息量的計算精度。

2.2.2 數(shù)據(jù)綜合研究

以地質(zhì)認識為基礎(chǔ),對不同方法技術(shù)獲取的調(diào)查成果采用相互約束、綜合解譯的方法,查明并推斷區(qū)域2 000 m以淺的成礦系統(tǒng)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及各類礦化信息標(biāo)志。利用重、磁、電綜合剖面二維半定量計算和重、磁三維物性反演技術(shù),以基于地質(zhì)調(diào)查、鉆孔勘探、物性資料形成的地質(zhì)剖面為初始模型,進行重、磁、電聯(lián)合反演計算,不斷修改初始模型及物性參數(shù),達到最合理的重、磁、電擬合效果。分析地質(zhì)斷面層、塊結(jié)構(gòu)的合理性,修正地質(zhì)剖面,建立以綜合地質(zhì)剖面為主體的區(qū)域深部三維地質(zhì)格架(圖4)。結(jié)合專家經(jīng)驗及其他地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù),進一步推斷格架間地質(zhì)結(jié)構(gòu),構(gòu)建成礦要素模型、三維物性反演模型等,形成深部研究成果數(shù)據(jù)集。

圖4 深部綜合地質(zhì)剖面解譯流程圖Fig. 4 Flowchart of comprehensive interpretation for the deep geological sections

2.2.3 三維地質(zhì)建模

(1)確定主要建模對象

針對銅陵礦集區(qū)地質(zhì)特征,結(jié)合典型礦床研究成果及深部找礦存在的問題,確定綜合調(diào)查及建模的主要對象為淺表—深部三維成礦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、成礦和示礦信息,主要包括已知含礦地質(zhì)體的三維空間分布(含典型礦床);區(qū)內(nèi)石炭紀—二疊紀—三疊紀地層、深部奧陶紀地層三維空間展布;燕山期侵入體形態(tài)及三維空間展布;重要地質(zhì)界面形態(tài)特征。根據(jù)銅陵礦集區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)垂直構(gòu)造線方向設(shè)置地質(zhì)剖面與AMT探測路線,通過淺部地質(zhì)調(diào)查研究區(qū)域構(gòu)造格架、地質(zhì)體平面特征及產(chǎn)狀,為深部綜合

剖面解釋提供依據(jù)。本次共布設(shè)24條綜合剖面,間距2 km,均勻覆蓋全區(qū),基本控制區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)構(gòu)造格架。主要地質(zhì)建模單元見表1。

(2)地質(zhì)體約束模型構(gòu)建

地表建模,利用鉆孔孔口高程、高程點、等高線等數(shù)據(jù),通過高程值離散網(wǎng)格化、內(nèi)插值運算、平滑處理等生成DEM面(圖5a),將其與矢量地質(zhì)圖融合,控制地質(zhì)模型頂面。

表1 主要地質(zhì)建模單元

斷層建模,平面投影斷層建模以平面地質(zhì)圖中的斷層線為走向控制,根據(jù)斷層產(chǎn)狀、傾向、傾角、推測深度等信息向深部延展;縱投影的斷層建模以剖面中斷層垂直投影線為縱向延展控制,根據(jù)斷層分布推斷圖及地質(zhì)認識控制斷層走向(圖5b)。

鉆孔建模,基于規(guī)范化處理的鉆孔屬性數(shù)據(jù)生成三維鉆孔柱,通過鉆孔柱地質(zhì)分層節(jié)點,推測并控制地質(zhì)界面走向、產(chǎn)狀、范圍等(圖5c)。

圖5 多實體模型聯(lián)合約束三維地質(zhì)建模Fig. 5 Three-dimensional geological modeling constrained by multi-entity models(a)-DEM模型; (b)-剖面模型; (c)-斷層模型; (d)-鉆孔模型; (e)-物性反演巖體模型; (f)-銅陵礦集區(qū)地質(zhì)模型

物性建模,以先驗物性資料為依據(jù),基于地質(zhì)剖面(2D)和地球物理數(shù)據(jù)建立初始模型,根據(jù)重磁數(shù)據(jù)反演擬合,得到重磁反演模型(2.5D),再經(jīng)3D物性反演縱切片的聯(lián)合修正校驗,經(jīng)過多次人機交互形成重磁反演結(jié)果模型(圖5d)。根據(jù)地層、巖石密度及磁性參數(shù),賦予模型地質(zhì)意義并勾畫三維形態(tài),作為地質(zhì)體建模依據(jù)。

(3)地質(zhì)實體模型構(gòu)建

將參與建模的矢量圖形、屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維空間模型,構(gòu)成建模數(shù)據(jù)集,在人機交互建模過程中加入專家經(jīng)驗聯(lián)合約束(圖5,圖6)。主要建模步驟如下。

確定建模關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)及方法,如輔助線參數(shù)、面拼接、構(gòu)網(wǎng)策略、地質(zhì)體構(gòu)建順序和拓撲要求等。因區(qū)內(nèi)巖體形態(tài)復(fù)雜,穿插、切割地層導(dǎo)致地層建模較困難。因此,分別構(gòu)建巖體模型和不含巖體的地層模型,利用體布爾算法使巖體切割地層,再將切割后的地層與巖體進行鑲嵌,降低建模難度。

以24條綜合地質(zhì)剖面模型為主體框架,將研究區(qū)分割為23個建模網(wǎng)格(圖5e),網(wǎng)格間補充地表模型、鉆孔柱模型、斷層模型和物性模型等,結(jié)合地質(zhì)概念模型研究待建地質(zhì)體空間結(jié)構(gòu)特征,聯(lián)合控制地質(zhì)體分布及形態(tài)。

在建模網(wǎng)格中尋找對應(yīng)的地層、巖體或礦體邊界線,通過人機交互方式,基于約束數(shù)據(jù)與知識經(jīng)驗創(chuàng)建輔助線,控制地質(zhì)體表面形態(tài)。將屬于同一地質(zhì)體的輔助線封閉為多邊形并進行拓撲檢查,創(chuàng)建TIN面,定義面屬性。

逐一構(gòu)建TIN面(地質(zhì)體外表面),將屬于同一地質(zhì)體的面合并,拓撲檢查通過后封閉成體,賦參數(shù)、屬性。分網(wǎng)格完成地質(zhì)體構(gòu)建后,將各網(wǎng)格中同類地質(zhì)塊體按建模單元分別合并為整體,共同構(gòu)成完整的地質(zhì)模型(圖5f)。

3 模型分析驗證

3.1 主要成礦地層

銅陵礦集區(qū)成礦系統(tǒng)中,已知控礦地層為石炭紀—二疊紀—三疊紀沉積地層。礦床賦礦層位及巖性組合顯示,Si/Ca界面對成礦具有重要的控制作用。石炭紀與泥盆紀地層界面(圖7)上部的碳酸鹽巖與下伏的石英砂巖(富硅質(zhì))實際代表重要的Si/Ca界面,而志留紀與奧陶紀地層界面(圖8)是該區(qū)規(guī)模最大的Si/Ca界面,且已證實志留紀泥砂質(zhì)碎屑巖是形成斑巖型銅礦的有利圍巖,在S/O界面的Si/Ca面及下部的侵入體與奧陶紀碳酸鹽巖接觸帶部位出現(xiàn)銅金礦化,預(yù)示在C+P+T之下的志留紀—奧陶紀地層在深部存在成礦系統(tǒng),可能是區(qū)內(nèi)“第二成礦空間”。

圖6 銅陵礦集區(qū)模型(a)與銅官山礦田模型(b)一致性對比Fig. 6 Consistency comparison of geological models of the Tongling ore cluster area (a) and Tongguanshan ore field (b)1-第四系;2-古近系;3-三疊系;4-周沖村組;5-南陵湖組;6-和龍山組;7-殷坑組;8-二疊系;9-大隆組;10-龍?zhí)督M;11-孤峰組;12-棲霞組;13-石炭系+泥盆系;14-石炭系中上統(tǒng);15-五通組;16-志留系;17-茅山組;18-墳頭組;19-高家邊組;20-奧陶系中下統(tǒng);21-東至組;22-紅花園組;23-侖山組;24-閃長巖

圖7 C/D地質(zhì)界面模型Fig. 7 Model showing C/D geological interface

圖8 S/O地質(zhì)界面模型Fig. 8 Model showing S/O geological interface

3.2 成礦構(gòu)造系統(tǒng)

銅陵礦集區(qū)為斷裂圍限的隆起區(qū),銅陵復(fù)向斜是其主體構(gòu)造,呈“S”型復(fù)式褶皺帶,其中部軸向為45°,南、北兩端分別變?yōu)镾WW向和NEE向,褶皺具有南西收斂、北東撒開之勢,單一褶皺軸跡平面上也多為“S”型。在該復(fù)向斜帶中,背斜較緊閉,且部分褶皺翼部倒轉(zhuǎn),向斜較寬緩,形成隔擋式褶皺(圖9)。該區(qū)斷裂主要走向為NE向、NW向、NS向、EW向,其中以NE向最發(fā)育。

圖9 銅陵礦集區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面與礦田分布模型Fig. 9 Model showing geological structure sections and ore field distribution of the Tongling ore cluster area

由圖9可知,銅陵礦集區(qū)沿銅陵—南陵基底東西向構(gòu)造—巖漿巖帶中分布銅官山、獅子山、新橋—舒家店、鳳凰山、沙灘角(姚家?guī)X)5個礦田,除鳳凰山礦田之外,其余礦田均產(chǎn)于背斜構(gòu)造核部或轉(zhuǎn)折端部位,說明背斜構(gòu)造對巖漿成礦具有重要的控制作用。5個礦田呈近EW向、近等間距排列,礦床、礦體受蓋層NNE向及NE向、SN向、NW向等多種構(gòu)造控制。

3.3 巖漿巖

圖10 銅陵礦集區(qū)主要巖體三維地質(zhì)模型(a)、獅子山礦田與獅子山巖體接觸關(guān)系(b)Fig. 10 3D geological model of main intrusive rocks in the Tongling ore cluster area (a) and contact relationship between Shizishan ore field and Shizishan intrusion (b)

研究區(qū)侵入體對應(yīng)的礦化特征為,花崗閃長巖對應(yīng)于銅、金、銀、鉛、鋅、鉬等礦化,石英二長閃長巖對應(yīng)于銅、金、鐵礦化,輝石二長閃長巖對應(yīng)于金、銀、鉛、鋅礦化。在巖體與礦化富集部位,礦體集中出現(xiàn)在巖體外接觸帶、接觸帶、內(nèi)接觸帶等部位,具有“三位一體”的特征(圖10)。在巖體與成礦關(guān)系中,SN向具有鉛鋅—銅、金、鐵—鉛鋅的對稱分帶,EW向具有銅、鐵、金—銅、金—銅、鉛鋅的分帶特征。巖體與不同控礦地層接觸時,“層—體耦合”關(guān)系較明顯，包括接觸交代型礦床—三疊紀地層、層間交代矽卡巖型礦床—二疊紀地層、層控?zé)嵋函B改型礦床—石炭紀地層、斑巖型和熱液型礦床—志留紀地層、熱液型(矽卡巖型)礦床—奧陶紀地層等的耦合。銅陵礦集區(qū)地表出露的巖體較集中,巖漿活動集中區(qū)與礦田完全對應(yīng)(圖10a)。

3.4 成礦規(guī)律

銅官山、獅子山、鳳凰山礦田等均以成礦巖體為中心,在巖體與圍巖接觸帶上分布一圈礦床。獅子山礦田各礦床主礦體賦存層位分別為,冬瓜山礦床(C2+3)→老鴉嶺礦床(P3d)→大團山礦床(T1y)→西獅子山礦床(T1y-T1h)→東獅子山礦床(T1h-T1n),具有按逆時針旋轉(zhuǎn)疊置、賦礦層位依次變新的特征(圖10b)。鳳凰山礦田以閃長巖為中心,在巖體與圍巖接觸帶中分布5個銅礦床(點),礦床受成礦巖體控制。以鳳凰山(藥園山)礦床為例,該礦床為接觸交代矽卡巖型礦床,主礦體賦存于鳳凰山閃長巖體與早三疊世南陵湖組(T1n)接觸帶及其附近。礦體呈不規(guī)則透鏡狀、似板狀,走向近SN,傾向不定,傾角>70°,產(chǎn)狀和形態(tài)受侵入體接觸帶控制(圖11)。綜上,利用 “層體耦合,多位成礦”成礦規(guī)律可指導(dǎo)該區(qū)圍繞成礦有利巖體的不同部位尋找不同類型的礦床。

圖11 銅陵鳳凰山(藥園山)銅鐵礦床三維地質(zhì)模型Fig. 11 3D geological model of the Fenghuangshan (Yaoyuanshan) copper and iron deposit in Tongling(a)-藥園山礦床成礦模式圖; (b)-藥園山礦床三維地質(zhì)模型(北礦段閃長巖透明顯示,中礦段閃長巖不顯示); (c)-藥園山礦床礦體模型; (d)-藥園山礦床與鳳凰山巖體接觸關(guān)系

4 結(jié) 論

(1)基于銅陵礦集區(qū)成礦作用、礦床類型、時空配置關(guān)系的研究,結(jié)合深部成礦有關(guān)地層、侵入體的三維空間分布及“層—體耦合”關(guān)系認識,構(gòu)建了銅陵礦集區(qū)三維地質(zhì)模型。通過“礦集區(qū)—礦田—礦床”耦合的方式,可揭示礦集區(qū)深部地層、巖體、構(gòu)造、成礦規(guī)律等,實現(xiàn)礦集區(qū)三維成礦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)“透明化”。

(2)深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中,單一方法一般具有一定局限性。針對目標(biāo)地質(zhì)體的具體特征,以地質(zhì)條件為約束前提,通過“已知到未知、由淺入深、從2D到3D、由局部到整體”的逐步解譯認識過程,將不同方法技術(shù)獲取的成果數(shù)據(jù)綜合解譯是決定方法有效性和針對性的關(guān)鍵。多元數(shù)據(jù)三維地質(zhì)建模技術(shù)基于多種技術(shù)手段對目標(biāo)地質(zhì)體進行綜合解譯、判別,為構(gòu)建研究區(qū)淺表—深部成礦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、成礦和示礦信息等“目標(biāo)地質(zhì)體”提供依據(jù)。

[1] 陳建平,于淼,于萍萍,等. 重點成礦帶大中比例尺三維地質(zhì)建模方法與實踐[J]. 地質(zhì)學(xué)報, 2014,88(6):1187-1195.

[2] 陳克強,高振家,李龍. 有關(guān)深部地質(zhì)填圖和立體地質(zhì)填圖的幾個問題[J]. 地質(zhì)通報, 2003, 22(11/12):984-990.

[3] 屈紅剛,潘懋,明鏡,等. 基于交叉折剖面的高精度三維地質(zhì)模型快速構(gòu)建方法研究[J]. 北京大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2008,44(6):915-920.

[4] 周良辰,林冰仙,王丹,等. 平面地質(zhì)圖的三維地質(zhì)體建模方法研究[J]. 地球信息科學(xué)學(xué)報, 2013,15(1):46-54.

[5] 吳志春,郭福生,姜勇彪,等. 基于地質(zhì)剖面構(gòu)建三維地質(zhì)模型的方法研究[J]. 地質(zhì)與勘探,2016,52(2):363-375.

[6] 李青元,張麗云,魏占營,等. 三維地質(zhì)建模軟件發(fā)展現(xiàn)狀及問題探討[J].地質(zhì)學(xué)刊,2013, 37(4):554-561.

[7] Wu Qing,Xu Hua,Zou Xukai. An effective method for 3D geological modeling with multi-source data integration[J]. Computer & Geosciences, 2005,31(1):35-43.

[8] 薛林福,李文慶,張偉,等. 分塊區(qū)域三維地質(zhì)建模方法[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報:地球科學(xué)版, 2014,44(6):2051-2058.

[9] 鄧晉福,戴圣潛,趙海玲,等. 銅陵Cu—Au(Ag)成礦區(qū)巖漿流體-成礦系統(tǒng)和亞系統(tǒng)的識別[J]. 礦床地質(zhì), 2002,21(4): 317-322.

[10] 常印佛,劉湘培,吳言昌.長江中下游銅鐵礦帶[M]. 北京:地質(zhì)出版社, 1991.

[11] 杜建國,常丹燕. 長江中下游成礦帶深部鐵礦找礦的思考[J]. 地質(zhì)學(xué)報, 2011,85(5): 687-698.

[12] 唐永成,吳言昌,儲國正,等. 安徽沿江地區(qū)銅多金屬礦床地質(zhì)[M]. 北京:地質(zhì)出版社,1998.

[13] 姚孝德,杜建國,許衛(wèi),等. 安徽省銅陵礦集區(qū)區(qū)域成礦模式[J] 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版, 2012,35(7):965-975.

[14] 毛先成,唐艷華,賴健清,等. 鳳凰山礦田成礦地質(zhì)體三維結(jié)構(gòu)與控礦地質(zhì)因素分析[J].地質(zhì)學(xué)報,2011,85(9):1507-1518.

[15] 吳才來,高前明,國和平,等. 銅陵中酸性侵入巖成因及鋯石SHRIMP定年[J]. 巖石學(xué)報,2010,26(9):2630-2652.

[16] 吳才來,郭祥焱,王次松,等. 銅陵地區(qū)高鉀鈣堿性系列侵入巖鋯石 U-Pb 年代學(xué)及其地質(zhì)意義[J].地球化學(xué),2013,42(1):11-28.

[17] 杜建國,萬秋,蘭學(xué)毅,等. 安徽銅陵地區(qū)深部礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查與成礦預(yù)測[R].合肥:安徽省地質(zhì)調(diào)查院,2015.

[18] 呂鵬,張煒,劉國,等. 國外重要地質(zhì)調(diào)查機構(gòu)三維地質(zhì)填圖工作進展[J]. 國土資源情報, 2013(3):13-18.

[19] 陳忠良,童勁松,吳雪峰,等. 安徽運漕地區(qū)隱伏地質(zhì)體三維模型構(gòu)建及應(yīng)用[J]. 華東地質(zhì),2015,36(2):123-129.

[20] 蘭學(xué)毅,杜建國,嚴加永,等. 基于先驗信息約束的重磁三維交互反演建模技術(shù)——以銅陵礦集區(qū)為例[J]. 地球物理學(xué)報, 2015,58(12):4436-4449.

[21] 祁光,呂慶田,嚴加永,等. 基于先驗信息約束的三維地質(zhì)建模:以廬樅礦集區(qū)為例[J]. 地質(zhì)學(xué)報, 2014,88(4):466-477.

[22] 孫莉,肖克炎,唐菊興,等. 基于Minexplorer探礦者軟件的甲瑪銅礦三維地質(zhì)體建模[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2011,38(3):291-297.

[23] 孫波,劉大安.復(fù)雜地質(zhì)界面三維重構(gòu)與評價方法[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2015, 34(3):556-564

[24] 王功文,張壽庭, 燕長海,等. 基于地質(zhì)與重磁數(shù)據(jù)集成的欒川鉬多金屬礦區(qū)三維地質(zhì)建模[J].地球科學(xué):中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報, 2015,36(2):360-366.

[25] 楊志華,蘭恒星,張永雙. 基于GIS-GOCAD耦合技術(shù)的三維地質(zhì)建模[J]. 地理與地理信息科學(xué), 2012,28(5):16-20.

[26] 張明明,李曉暉,袁峰,等.地層三維建模及面模型插值方法對比研究[J]. 安徽地質(zhì), 2015,25(3):182-186.

[27] 朱威,王大勇,劉桂芹,等. 基于地球物理資料的九瑞礦集區(qū)三維地質(zhì)模型分析[J]. 物探與化探, 2015,39(5):915-922.

Threedimensionalgeologicalmodelingtechnologyofmultivariatedataindeepmineralsurvey:AnexamplefromtheTonglingoreclusterarea

YANG Bo1, DU Jian-guo1, HU Hai-feng1, WAN Qiu1, LAN Xue-yi2, ZHAO Peng-fei1, AN Ming2

(1.GeologicalSurveyofAnhuiProvince,Hefei230001,China; 2.AnhuiExplorationTechnologyInstitute,Hefei230001,China)

Deep mineral and geological survey focuses on studying deep geological structure and searching for deep concealed or semi-concealed ores and the mines which are difficult to identify. Combined with the characteristics of deep mineral investigation, a 3D geological modeling technique, which is also suitable for modeling of ore cluster areas, is proposed in the paper based on database, 3S, 3D modeling, and 3D visualization technology. According to the full-scale geological survey data and the metallogenic system theory, this method developed a model which combines ore cluster area, ore field and deposits together using multiple data parallel sections modeling. This model couples with ore-bearing geological bodies and their spatial distribution in the study area, realizing the “transparent” manifestation of the shallow 3D metallogenic system structure in the ore cluster area with a depth of 2 000 meters. The 3D modeling technique can provide an important support for verifying metallogenic model, extracting ore-forming data and constructing 3D exploration prediction. The technique has been verified and achieved good results in Tongling, thus providing reference for prospecting the deposits of the same kind in other areas.

3D geological modeling; deep mineral survey; multivariate data; metallogenic system; Tongling ore cluster area

P628+3

：A

：2096-1871(2017)03-218-10

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.03.008

2016-09-23

：2016-12-12責(zé)任編輯：譚桂麗

中國地質(zhì)科學(xué)院“安徽銅陵地區(qū)深部礦產(chǎn)資源調(diào)查評價(編號：1212011120868)”資助。

楊波，1982年生，男，高級工程師，主要從事地質(zhì)信息化技術(shù)研究。