CN101038680A - 基于三维建模的立方体预测模型找矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维建模的立方体预测模型找矿方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)资料收集；(2)数据库的建设；(3)三维矿山模型的建立；(4)立方体预测模型的建立；(5)预测结果验证。本发明在找矿过程中加入三维建模的方法，可以针对二维找矿所不能及的大比例尺研究区进行找矿，得到预测结果能够更加真实的反映实际情况。基于三维建模的立方体预测模型，可以使各种三维空间数据，建立研究区的三维地质模型、三维成矿模型和三维找矿模型，其预测结果可以做到定位、定量和定概率。因此，“立方体预测模型”找矿方法实现了从二维找矿到三维找矿的突破，具有重大的理论价值和应用价值。

Description

基于三维建模的立方体预测模型找矿方法

技术领域

本发明涉及一种找矿的方法，具体地说是一种基于三维建模的立方体预测模型找矿方法。

背景技术

目前，我国许多超大金属矿集区由于近现代的大规模开采，探明的资源储量严重消耗，矿业形势十分严峻，对这些地区的经济和社会造成巨大的影响。寻找新的接替资源成了这些地区矿业生存与发展必须解决的首要问题。

小比例尺固体矿产资源评价已经从单纯的成矿规律总结，向着应用现代成矿理论指导总结成矿地质背景和成矿规律、并以3S技术(GIS、GPS、RS)、数学地质、计算机技术等为支撑，利用多元信息系统综合研究进行不同层次的重要金属矿产资源评价方向发展。而矿区大比例尺条件下的矿产资源预测则是能够真正解决矿产城市可持续发展的关键。

传统的二维找矿方法是在成矿预测理论的基础上结合地表的地球物理、地球化学和探矿工程数据，来勘查矿产资源的空间几何形态和规模。目前这些探矿方法已经发展比较成熟，从物探方法来说，有天然场法、人工场法、非稳定场法，有重力法、磁法、电法、地震法、放射性法，有地面和地下测量等；从取样来说有地表露头、探槽、坑道、钻孔取样法等。目前二维找矿需要解决的关键问题是如何从这么大量的二维信息中剔除噪音，区分非矿异常与致矿异常，因此在信息处理中运用了数学方法，形成了矿床统计预测、综合找矿信息量法、证据权重法等一系列信息处理技术。这些技术方法在中小比例尺区域找矿过程中起到了极其重要的作用。

然而，矿床并不是平面的，它是存在于三维空间有特殊意义的地质体，地表获得的找矿信息只是地下三维空间信息的叠加。上面提到的二维信息的处理方法的本质是将叠加到二维平面的三维空间成矿信息提取出来，在提取得过程中难免会发生信息的失真或遗失，导致不正确的结论。因此直接从三位角度进行矿床预测是极其必要的，也是今后地质找矿的一个重要方向。

发明内容

本发明的目的在于弥补和突破传统的二维找矿方法，提出一种基于三维建模的立方体预测模型找矿方法。

本发明的目的是这样实现的：本发明所述的三维找矿方法是直接使用采集自地表之下的三维空间数据，然后使用合适的信息融合和提取方法，提取这些数据中的致矿异常，结合矿床的成因分析，建立研究区的三维地质找矿模型，最终提出找矿靶区。在三维建模的基础上建立立方体预测模型，其可以使用各种三维空间数据，建立研究区的三维地质模型、三维成矿模型和三维找矿模型，其预测结果可以做到定位、定量和定概率。

下面进行具体技术方案的详细描述，以使本领域技术人员更清楚的了解本发明内容：

1、资料收集；

应收集矿山地质、地球化学、矿山工程资料。其中，矿山地质和矿山工程资料通过收集矿山中段地质平面图、矿山中段工程布置图和勘探线剖面图(CAD图纸)获得，并深入矿井了解矿山工程作业情况；元素异常资料从矿山钻孔数据库中的普通样品资料数据文件中取得。

2、数据库的建设：

建立矿区钻孔数据库。其中，通过钻孔数据库中的普通样品资料数据文件可以建立矿区元素异常三维模型。钻孔数据库是由澳大利亚MICROMINE公司研发的Micromine KAN TAN 3D集成建立，并可进行统一管理。

钻孔数据库具体的建立步骤如下：

(1)收集矿区钻孔数据(图纸或Access数据库)，需要用到的数据库文件主要有：孔口资料数据文件、测斜资料数据文件、普通样品资料数据文件。软件平台为：Microsoft Access。

(2)孔口资料数据文件中用到的必要属性有：钻孔编号、三维地理坐标(X、Y、Z)、设计倾角、设计方位、设计孔深、终孔深度；其他属性包括：施工单位、矿段、中段、坑道名称、矿体号、类别、开孔日期、终孔日期、备注、是否重点进尺、编录人、ID。

(3)测斜资料数据文件中用到的必要属性有：钻孔编号、测斜深度、倾角、方位角、ID。

根据以上三个数据文件可以在后续步骤中建立钻孔形态的三维模型。

(4)普通样品资料数据文件中用到的必要属性有：钻孔编号、样品编号、取样深度、样长、岩芯长、所需元素品位；其他属性包括：矿石类型、备注、三维地理坐标、ID。

根据普通样品资料数据文件可在后续步骤中建立矿区元素异常三维模型，具体步骤见后。

3、三维矿山模型的建立；

需要建立的矿山三维模型包括地表DEM模型、地层模型、断裂模型、花岗岩体模型、各类型已知矿体模型、元素异常三维模型。具体方法分述如下：

(1)地表DEM模型是在收集到矿区地表高程图纸(tiff格式)的基础上，应用中国地质大学(武汉)自主研发的MAPGIS地理信息系统软件进行矢量化，将地表高程转成矢量文件，导入到三维建模可视化软件Micromine中实现对地表三维实体模型的建立。

(2)地层模型、断裂模型、花岗岩体及各类型已知矿体模型的建立方法大致相同。

三维矿山模型建立的具体步骤如下：

1)、收集剖面

首先收集矿区中段地质平面图及勘探线剖面图(CAD图纸，dwg格式)，在AutoCAD 2006软件平台下，对照工作区勘查平面图收集工作区剖面资料，并检查所收集到的剖面是否与平面图中布置的剖面相对应。

2)、叠加、调整剖面

①、在AutoCAD中打开某海拔高度的平台规划总图。

②、在平面图中插入剖面图。

③、调整剖面位置。

3)、分解剖面

将所有的剖面都进行分解：

在俯视图中选中剖面线→修改→分解。多进行几次分解，直到不能再分解为止。

然后将文件保存起来：

文件→另存为，将文件存为AutoCAD R12/LT2 DXF格式→保存。

4)、导入Micromine

在Micromine KAN TAN 3D软件平台下，将在AutoCAD中预处理好的剖面文件导入，并在该软件中实现地质体三维实体建模。

①、新建一个工程；

②、将一个剖面导入到工程中；

③、按照步骤②的方法将所有的剖面全部导入到Micromine中。

5)、编辑剖面

①、调出剖面；

②、划定建模范围；

③、编辑剖面。

6)、三维建模

①、新建类型；

②、新建线框；

③、建模；

④、建立建模范围的三维立体模型。

按照地物三维模型建立的方法，建立一个建模范围的三维立体模型。

⑤、地物实体三维布尔运算

Boolean(布尔运算)是通过对两个以上的物体进行并集、差集、交集的运算，从而得到新的物体形态的一种运算方法。

Micromine KAN TAN 3D中提供了4种布尔运算方法。分别是A交B(Ain B)、A减B(A out B)、B交A(B in A)、B减A(B out A)。它们代表的逻辑意义分别是：

A交B(A in B)：输出A交在B中的部分；

A减B(A out B)：输出A在B外的部分；

B交A(B in A)：输出B交在A中的部分；

B减A(B out A)：输出B在A外的部分。

以上四种基本运算方法更可以相互结合成更为复杂的运算。例如：

a、A代表建模范围，B代表地表。

运算方法：A交B、B交A。

得到的模型为建模范围与地表的叠加模型：

b、A代表建模范围与地表的叠加模型，B代表与地表距离最近的第一个地层的下表面。

运算方法为：A减B、B交A。

得到的模型为：出露地表的最上面的地层。

c、A代表与花岗岩交切的矿体，B代表花岗岩实体模型。

运算方法为：A减B、B交A。

得到的模型为矿体露在花岗岩体外的部分模型。

(3)钻孔模型的建立

钻孔模型由原始数据库的3个文件组成，分别为钻孔孔口三维坐标文件、钻孔侧斜文件和化验数据文件，其中，前两个文件用于建立钻孔形态的三维模型，第三个普通样品资料数据文件用于建立元素异常三维模型。研究区马吃水地区位于芦塘坝10号矿群南部，该矿群的研究历史长，钻孔已有数据比较全面，所以钻孔数据库的建立可以充分利用既有的钻孔数据来建立。主要文件有：芦塘坝钻孔孔口数据，测斜数据，普通样品资料数据文件。

具体步骤为：

1)将Access数据库导入到Micromine中

2)校验数据库

3)创建新的数据库

4)装载钻孔

4、立方体预测模型的建立；

1)地质体三维立方体的提取

根据地质资料对矿体的揭示，特别是勘探线的分布，结合矿体的形态、走向、倾向和空间分布特征确定建模的范围和基本参数，将范围模型分为行×列×层为20m×20m×20m的单元块，在模型边缘采用次分块，其规格为10m×10m×10m。

在建立的三维网格模型后，可以将找矿数字模型所确定的预测参数作为属性赋给每一个单元块。使用地层实体模型对三维网格进行限定，划分出不同地层所包含的网格单元，作为矿床预测中的地层变量；使用断裂实体模型对三维网格进行限定，划分出不同断裂所包含的网格单元，作为矿床预测中的断裂变量。使用已知矿体实体模型对三维网格进行限定，划分出不同类型已知矿体所包含的网格单元，作为矿床预测中的先验条件。

三维立方体提取具体步骤：

①、建立空的范围矿块模型：

②、装载块

③、给单元块赋属性

建立该研究区三维网格模型后，可以利用钻孔数据库中的普通样品资料数据来分析这些单元块的元素三维异常分布。钻孔中对样品的所需元素含量进行分析，使用距离反比加权对未知单元块进行所需元素含量插值。

分析步骤如下：

1.品位数据的统计分析：对普通样品资料数据统计进行分析得到该地区所需元素的数学分布规律，并找到这些元素的特高值、最小值、平均值及方差。

2.样品的组合处理：将组合段内的各个样品品位加权取平均值后形成新的钻孔。取最小样长为0.3，边界品位0.2，特高值取10％。

3.用研究区范围空块模型文件限定钻孔模型有效区域。

4.样品的长度组合：为了便于插值，重新分解样品为固定长度的样品，取组合样长为10m。

5.样品插值：以长度组合后的普通样品资料数据为源数据，使用距离反比加权法，设置幂倒数为2，最小距离5m，定义搜索椭圆的椭圆体，依次50m，100m，150m，200m为半径搜索已知样品点来对未知矿块的所需元素进行插值。

分析元素三维异常图，并根据三维异常图对所需元素的异常下限进行取值。

元素异常三维模型建立具体步骤如下：

A、根据前述钻孔模型的建立方法建立研究区钻孔实体模型；

B、可根据需要研究的不同元素建立不同的元素异常三维模型。

2)地质找矿变量的计算与提取

根据研究区搜集到的资料，可以确定的变量类型包括地层、断裂、岩体和化探，分别对这四类变量进行立方体单元的划分与提取得步骤如下。

掌握研究区地表以下隐伏地层的情况，将所有隐伏地层分别作为一个变量；

取断裂面两侧150m(该值视不同矿床类型而定)为缓冲区，建立断裂缓冲区变量。

以岩体顶面以上150m(该值视不同矿床类型而定)为缓冲区，建立岩体缓冲变量。

元素异常三维模型中对样品的所需研究元素含量进行分析，得到每个立方体单元的元素含量，将各研究元素分别作为一个预测变量。

3)计算每个地质单元所包含的综合找矿信息

在计算每个地质单元所包含的综合找矿信息的时候，应用的软件平台是Microsoft Office 2003软件包中的Access数据库软件，将由Micromine KAN TAN 3D自主集成的数据库导入到Access中，Access提供了包括SQL特定查询在内的多种数据统计查询功能，可以满足工作者的不同统计需求。具体步骤如下：

①、在仔细研究主要控矿因素和有利找矿标志基础上，选取统计分析变量的地质、化探信息标志，并约定各标志在单元中存在取值为1，不存在取0，统计各标志在各单元的分布。计算过程中，将矿块长宽高尺寸统一为10m×10m×10m(即下所称单位尺寸)，然后计算。

②、找矿信息量计算

某找矿标志的找矿信息量用条件概率计算，即：

$I_{A\left(B\right)}=1g\frac{P(A/B)}{P\left(A\right)}---\left(1\right)$

式中I_A(B)为A标志有B矿的信息量；P(A/B)为已知有B矿存在条件下出现A的概率；P(A)为在研究区内出现标志A的概率。

由于概率估计上的困难，以频率值来估计概率值。此时

$I_{A\left(B\right)}=1g\frac{\left(\frac{N_j}{N}\right)}{\left(\frac{S_j}{S}\right)}---\left(2\right)$

式中N_j为研究区内具有标志A的含矿单元数；N为研究区内的含矿单元数；S_j为研究区内具有标志A的单元数；S为研究区的单元总数。

一般二维找矿信息量法用公式3确定找矿有利标志。

${\mathrm{AI}}^{+}=K\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{I}_j---\left(3\right)$

在变量数量较少的情况下，就不计算有用信息的累计临界值，而是直接使用所有正值信息数。

利用各找矿标志信息量分别计算每个基本单元的信息量总和，然后根据主观概率法确定找矿信息量临界值，确定的含矿远景单元包含已知矿体单元，因此含矿远景单元中找矿评价概率即为：含矿远景单元中包含的已知矿体单元数/已知矿体单元数

4)预测区成矿概率计算

将一个地区划分为若干单元，存在四种情况：

(1)空白；

(2)x单元，表示有某种地质标志存在；

(3)xy单元，表示有此种地质标志又有矿存在；

(4)y单元，表示有矿存在，但无此地质标志。

相应的频数分别为：f₀，f_x，f_xy，f_y。

在有某地质标志存在的单元中任取1个，它可能含1个矿床的概率P_x为：

$P_x=\frac{f_{\mathrm{xy}}}{(f_x+f_{\mathrm{xy}})}---\left(4\right)$

在没有某地质标志存在的单元中任取1个，它可能含1个矿床的概率P₀为：

$P_0=\frac{f_y}{(f_y+f_0)}---\left(5\right)$

设定找矿信息总量下限作为综合地质标志，利用概率估计法估计研究区矿体单元产出数计算f_x+f_xy和f_xy，并根据(4)式得到P_x；计算f₀+f_y和f_y，并根据(5)式得到P₀。

通常这里的计算没有考虑在已知矿床以外还可能产出的矿床，为此需要选择工作程度高的控制区，获得一个校正因子，用来修正P_x和P₀，得P_x’和P₀’，以修正后的概率用于预测区，得到预测区矿床数的估计。具体步骤如下：

选择某高程区间的研究区为控制区进行修正，计算控制区单元总数和总信息量位于下限之上的单元数，得校正系数为＝控制区已知矿体单元数/由上面计算的产出概率得到的控制区矿体单元数。

用校正系数进行校正，得到校正后的概率P_x’和P₀’，f_x×P_x’+f₀×P₀’可以用来估算远景预测区的矿体单元产出数。

5、预测结果验证。

得到工作区的成矿概率后，将要进行的工作就是到野外实地进行工程验证。

本发明的优点与效益：

在找矿过程中加入三维建模的方法，可以针对二维找矿所不能及的大比例尺研究区进行找矿。三维建模在矿床尺度的成矿预测过程中可以发挥重要作用，三维建模方法应用过程中可以逐步加深对研究区的成矿作用认识，得到预测结果能够更加真实的反映实际情况。

基于三维建模的立方体预测模型，可以使各种三维空间数据，建立研究区的三维地质模型、三维成矿模型和三维找矿模型，其预测结果可以做到定位、定量和定概率：定位就是能够确定预测靶区的三维空间坐标，定量是能够确定靶区可能的金属量，定概率就是确定研究区范围内的成矿可能性大小。因此，“立方体预测模型”找矿方法实现了从二维找矿到三维找矿的突破，具有重大的理论价值和应用价值。

附图说明

图1为“输入MDB文件”对话框示意图；

图2为“数据库成功导入提示”对话框示意图；

图3为“钻孔校验”对话框示意图；

图4为“井口域”对话框示意图；

图5为“测量域”对话框示意图；

图6为“区间域”对话框示意图；

图7为“创建钻孔数据库”对话框示意图；

图8为“钻孔数据库”对话框示意图；

图9为“加入区间文件”对话框示意图；

图10为“装载钻孔”对话框示意图；

图11为“颜色码”对话框示意图；

图12为钻孔模型建立方法在马吃水矿区应用效果图；

图13为地表DEM模型建立方法在马吃水矿区应用效果图(1)；

图14为地表DEM模型建立方法在马吃水矿区应用效果图(2)；

图15为“插入”对话框示意图；

图16为“视图”工具栏示意图；

图17为“新建工程”对话框示意图；

图18为“导入DXF文件”对话框示意图；

图19为剖面导入方法在马吃水矿区应用效果图；

图20为“线”属性对话框示意图；

图21为“新文件”对话框示意图；

图22为“范围1234.STR”属性表示意图；

图23为规则闭合线框俯视示意图；

图24为“向东看”示意图；

图25为“向东看”三维效果图；

图26为“连线”示意图；

图27为“线平移”对话框示意图；

图28为闭合线框向前向后移动后的三维效果示意图；

图29为“定义三角形网格图类型”对话框示意图；

图30为“选择线框类型”对话框示意图；

图31为“三角形网格图属性”对话框示意图；

图32为建模步骤A示意图(1)

图33为建模步骤A示意图(2)

图34为“校验三角形网格图”对话框示意图；

图35为“三角形网格表面校验情况”对话框示意图(1)；

图36为“三角形网格表面校验情况”对话框示意图(2)；

图37为三维实体模型示意图；

图38为建模范围的三维实体模型；

图39为地物实体三维布尔运算示意图(1)(A：建模范围；B地表)；

图40为建模范围与地表的布尔运算结果模型；

图41为地物实体三维布尔运算示意图(2)(A：范围地表；B：地层)；

图42为出露地表的最上面的地层三维模型示意图；

图43为地物实体三维布尔运算示意图(3)(A：矿体；B：花岗岩实体)；

图44为矿体露在花岗岩体外的部分模型示意图；

图45为矿区地表以下隐伏地层及岩体三维模型；

图46为矿区地表以下隐伏断裂模型；

图47为矿区地表以下隐伏已知氧化矿矿体模型；

图48为“距离反比加权”对话框示意图；

图49为“输入域”对话框示意图；

图50为“模块文件”对话框示意图；

图51为“特殊值(非数字)”对话框示意图；

图52为“搜索数据”对话框示意图；

图53为“产生空白的块模型”对话框示意图；

图54为“以三角形网格图作限制”对话框示意图；

图55为“赋属性”对话框示意图；

图56为“调用三角形网格图”对话框示意图；

图57为“三角形网格图属性”对话框示意图；

图58为“资料信息”对话框示意图；

图59为“块定义”对话框示意图；

图60为“新文件”对话框示意图；

图61为断裂属性表格示意图；

图62为“添加域”对话框示意图；

图63为“装载块”对话框示意图；

图64为马吃水地区空块网格模型；

图65为空块网格模型表面形态图；

图66为“线框新建属性”对话框示意图；

图67为“线框赋属性”对话框示意图；

图68为“线框赋值”对话框示意图；

图69为“赋属性”对话框示意图；

图70为马吃水地区隐伏地层三维网格模型示意图；

图71为马吃水地区隐伏断裂三维网格示意图；

图72为马吃水地区隐伏已知氧化矿矿体三维网格示意图；

图73为马吃水矿区元素Sn三维异常图；

图74为马吃水矿区元素Pb三维异常图；

图75为马吃水矿区元素Sn、Pb三维异常图(A：Pb元素异常；B：Sn元素异常；C：浅；D：深)；

图76为“距离反比加权”对话框示意图；

图77为“输入域”对话框示意图；

图78为“模块文件”对话框示意图；

图79为“特殊数值(非数字)”对话框示意图；

图80为“搜索数据”对话框示意图；

图81为断裂缓冲区变量图(1)；

图82为断裂缓冲区变量图(2)；

图83为岩体缓冲变量图示；

图84为综合信息量单元数统计柱状图；

图85为找矿信息量大于1.88的单元体分布图；

图86为找矿信息量预测结果；

图87为1720中段预测俯视图；

图88为1620中段预测俯视图；

图89为1520中段预测俯视图；

图90为研究区工程验证区及已知矿体关系图；

图91为研究区重点预测区及隐伏断裂和已知矿体关系图。

具体实施方式

利用本发明所述的方法对个旧东区地质进行分析找矿，具体步骤如下：

一、区域地质背景：

个旧矿区在大地构造上位于华南褶皱系的西南边缘，西北为康滇地轴，西南是哀劳山变质岩带，东南临越北古陆，为滇东南锡多金属成矿带的重要组成部分，是环球两个巨型锡矿带，即特提斯巨型锡矿带和环太平洋巨型锡矿带的交汇点。

矿区经历了多次构造运动，形成当今地质构造格局和超大型锡多金属矿床的综合因素：

(1)前华里西期形成的构造层、吕梁构造层(哀牢山群、瑶山群和大红山群)、杨子构造层(昆阳群)以及加里东构造层的锡、铅丰度值高出克拉克值2～3倍，构成成矿基础。

(2)印支早中期海槽急剧沉降，沉积了一套巨厚的以碳酸盐为主的地层，同时多次发生海底火山喷溢，不仅带来大量铜成矿物质，形成一定规模的块状硫化物铜矿床，而且其后的海底热水活动从基底带来大量的锡成矿物质，造成地层中锡的高背景值，甚至在某些层位可能就已经形成了“层间锡矿床”。

(3)燕山中、晚期强烈的酸性岩浆侵入活动，区域上造成了滇东南地区北西西向大约呈90km的间距分布的三大重熔型花岗岩基，并最终形成举世闻名的超大型个旧锡矿床。

(4)喜山期以来的构造运动使地壳进一步抬升，大部分的层间矿体和部分花岗岩接触带矿体遭受氧化而变为松散的土状氧化矿，地表形成了规模巨大的砂锡矿床，古溶洞内也形成了一定规模的洞穴沉积砂矿和地下河滨砂矿。

地层：

矿区出露地层及容矿层为三叠系中统个旧组，由碳酸盐类和少许碎屑岩组成，为潮坪泻湖-萨布哈环境下沉积的含膏盐、富藻碳酸盐岩层。个旧组锡平均含量为5.36×10^-6，是世界碳酸盐岩的5倍。个旧组地层按其岩性组合可以分为三个岩性组合段。卡房段(T₂g₁)：厚500-575m。灰岩与白云质灰岩或含泥质灰岩互层，层理发育，富藻并有玄武岩、辉绿岩分布。卡房段为矿区主要赋矿层位，该段赋存矿体占矿区探明的矿体的82.5％，锡储量占90％，铜储量占96％，铅储量占44％，为个旧矿区的主要控矿层。卡房段又分为六个岩性层，即T₂g₁ ¹，T₂g₁ ²，T₂g₁ ³，T₂g₁ ⁴，T₂g₁ ⁵，T₂g₁ ⁶，锡矿特别集中在T₂g₁ ⁵和T₂g₁ ⁶，其中T₂g₁ ⁶为矿区内最佳容矿层，厚15-100m，其岩性为灰色中厚层微晶-砂屑灰质白云岩与微晶灰岩互层，灰质白云岩中见藻粘结凝块、藻团、层纹石。

马拉格段(T₂g₂)：厚21-342m，以白云岩为主夹灰岩组合，互层带较T₂g₁差，为矿区第二容矿层，锡储量占矿区的5％，铜占1％，铅占47％。层间矿远不及T₂g₁发育。

白泥洞段(T₂g₃)：厚28-155m，以灰岩为主夹白云岩组合，岩性单一，层间矿不发育。

构造

矿区内北东-北北东向褶皱断裂是主要容矿控矿构造。南北向的个旧断裂纵贯个旧全区，将矿区分为东区和西区两部分，东区是主要锡铜多金属成矿区。五子山复背斜是矿区一级大型褶皱构造，延长达30km，宽大于15km，横跨五指山复背斜之上的近东西向断裂构造的东西两端因受近南北向断裂的控制，造成了“梯子格”式，这些“梯子格”与五子山复背斜控制着个旧东区的五大矿田，即马拉格、松树脚、高松、老厂、卡房矿田。

岩浆岩

矿区内岩浆岩出露面积小，普遍呈隐伏状态产出，其类型有燕山期花岗岩和印支期碱性玄武岩，其中花岗岩可侵位到中三叠统上部，为壳源重熔黑云母花岗岩，铝过饱和，富硅富碱(钾大于钠)，含锡(10～29)×10^-6，平均含锡17.5×10^-6。大岩基上突起的小岩株造成上有背斜(穹隆)，下有花岗岩株突起，是区内最有利的成矿构造岩浆组合。碱性玄武岩主要赋存于个旧组卡房段底部(T₂g₁ ¹)地层中，由1～2或多层构成，厚数米到百余米，含锡(9～51)×10⁶，富集倍数为4.7～34，偶尔可见锡石。个旧最佳成矿地段老厂、卡房、松树脚等矿田恰巧位于个旧重熔花岗岩与T₂g₁的火山岩层发育地段重叠处。

综上所述，矿区绝大部分锡多金属矿体都产于个旧组，且锡矿主要分布于个旧组T₂g₁ ⁶段，具有明显的地层控矿特征。上述岩体、地层含锡较高表明花岗岩体可带来矿源且在侵位过程中，可同化、萃取围岩中的矿质，在花岗岩与火山岩重叠处则萃取火山岩中的锡，个旧组地层与火山岩也分别起到矿源层的作用。矿区内，地层、构造、岩浆岩恰到好处的配置为个旧超大型锡矿提供了优越的控矿地质条件。

二、利用基于三维建模的立方体预测模型找矿方法进行找矿

1、资料收集；

应到矿山工程所属企业或地质队生产技术部门收集矿山地质、地球化学、矿山工程资料。其中，矿山地质和矿山工程资料通过收集矿山中段地质平面图、矿山中段工程布置图和勘探线剖面图(CAD图纸或.dwg格式文件)获得，并深入矿井了解矿山工程作业情况。其中，矿山中段地质平面图应包含有公里网格、勘探线的具体位置、形态、编号、区域地质构造(主要断裂)产状、名称；各剖面图中应包含有隐伏标高、公里网格、地表以下隐伏地层层面形态及位置、主要断裂自地表向下延伸形态及位置、岩体形态及位置、各类型已知矿体形态及位置。地球化学资料(即化探资料)也同样由矿山企业或地质队从矿山元素化学品位数据库(即钻孔数据库)中提供；

2、钻孔数据库的建设；

建立矿区钻孔数据库。其中，通过钻孔数据库中的普通样品资料数据文件可以建立矿区元素异常三维模型。钻孔数据库是由澳大利亚MICROMINE公司研发的Micromine KAN TAN 3D集成建立，并可进行统一管理。

钻孔数据库具体的建立步骤如下：

(1)收集矿区钻孔数据(图纸或Access数据库)，需要用到的数据库文件主要有：孔口资料数据文件、测斜资料数据文件、普通样品资料数据文件。软件平台为：Microsoft Access。

(2)孔口资料数据文件中用到的必要属性有：钻孔编号、三维地理坐标(X、Y、Z)、设计倾角、设计方位、设计孔深、终孔深度；其他属性包括：施工单位、矿段、中段、坑道名称、矿体号、类别、开孔日期、终孔日期、备注、是否重点进尺、编录人、ID。

(3)测斜资料数据文件中用到的必要属性有：钻孔编号、测斜深度、倾角、方位角、ID。

根据以上三个数据文件可以在后续步骤中建立钻孔形态的三维模型。

(4)普通样品资料数据文件中用到的必要属性有：钻孔编号、样品编号、取样深度、样长、岩芯长、所需元素品位；其他属性包括：矿石类型、备注、三维地理坐标、ID。

根据普通样品资料数据文件可在后续步骤中建立矿区元素异常三维模型。

钻孔模型由原始数据库的3个文件组成，分别为钻孔孔口三维坐标文件、钻孔侧斜文件和普通样品资料数据文件。研究区马吃水地区位于芦塘坝10号矿群南部，该矿群的研究历史长，钻孔已有数据比较全面，所以钻孔数据库的建立可以充分利用既有的钻孔数据来建立。主要文件有：芦塘坝钻孔孔口数据，测斜数据，普通样品资料数据文件。

具体步骤为：

1)将Access数据库导入到Micromine中：

文件→导入→MDB(Microsoft Access)数据库→进入“输入MDB文件”对话框，见图1。

·单击“选择数据库”和“选择表”→分别选择同一数据库中的“孔口资料”表、测斜资料表、普通样品资料表

·“目标”中，分别为孔口资料、测斜资料和普通样品资料“文件”命名，其他默认→输入，将出现数据已经成功导入的提示，见图2。

·右键单击文件名称，可对该文件进行编辑。

2)校验数据库

钻孔→校验→进入“钻孔校验”对话框，见图3。

a、“钻孔井口”

·双击选择井口文件→“类型”选择“数据”→单击“井口域”→进入“井口域”对话框，见图4。

·“钻孔名称”选择字段“钻孔编号”；“东坐标”选择字段“X”；“北坐标”选择字段“Y”；“高程”选择字段“Z”；“总深度”选择字段“终孔深度”→关闭。

b、“钻孔测量”

·双击选择测斜文件→“类型”选择“数据”→单击“测量域”→进入“测量域”对话框，见图5。

·“钻孔”选择字段“钻孔编号”；“测量深度”选择字段“测斜深度”；“方位角”选择字段“方位角”；“倾角”选择字段“倾角”→关闭。

c、“钻孔区间”

·“区间文件”选择普通样品资料→“类型”选择“数据”。

·右键单击“区间文件”名称→修改→进入“文件修改”对话框→记录→插入记录→进入“插入记录”对话框→选择要插入的字段数→OK→回到“文件修改”对话框→在心添加的字段中填入字段名称、类型、字符宽度、小数位数等→关闭

·单击“区间域”进入“区间域”对话框，见图6。

·“钻孔名”选择字段“钻孔编号”；“从”选择字段“取样深度”；“到”选择“取样到”→关闭。

d、为报告文件命名。

e、运行

右键单击报告文件→编辑→进入报告文件编辑对话框，“警告”域内出现的即是检验结果。出现的错误大致有以下几类：

·丢失了井口坐标

解决办法：在孔口文件中删除该钻孔；

·测斜数据没有从0开始

解决办法：先将测斜数据钻孔编号安生序排列，在该钻孔第一行数据上方添加一行数据，让其侧斜深度为0，其余与第一行相同；

·不连续的测斜数据

解决办法：补充测斜数据，使其连续；

·丢失了或不正确的方位角

解决办法：补充、删除或改正方位角数据；

·从字段值没有从0开始

解决办法：在从字段添加0值；

·从字段的值大于等于到字段的值

解决办法：将样长补齐，重新计算到字段；

·区间重叠

解决办法：修改区间中人为性错误值；

·丢失了从或到的字段值

解决办法：补充“从”或“到”字段值；

·区间超过了孔深

解决办法：修改数据库录入中出现的人为性错误；

·该钻孔的记录不连续

解决办法：补充该钻孔记录。

3)创建新的数据库

·钻孔→钻孔数据库→创建→进入“创建钻孔数据库”对话框，见图7。

·选中“钻孔数据库”→为数据库命名→创建→进入“钻孔数据库”对话框，见图8

·“定义井口文件”：双击选择井口文件

·“定义测量”：选中“井中测斜”→双击选择测斜文件

·单击“区间文件”进入“区间文件”对话框→添加→进入“加入区间文件”对话框→双击选择“普通样品资料”文件→关闭→确定→确定，见图9。

4)装载钻孔

窗体集→三维→钻孔→“装载钻孔”对话框，见图10。

a、“钻孔设置”

·选中“钻孔数据库”→双击选择数据库

b、钻孔轨迹显示

·轨迹粗度：可根据需要选择钻孔轨迹粗度；

·颜色代码轨迹：可为钻孔轨迹赋予颜色；

·单击颜色编码→进入“颜色码”对话框，选择区间文件和颜色域→关闭，见图11。

·显示钻孔名：可对颜色进行修改

·标记井口：可对井口位置进行标记

·确定。

以上所述钻孔模型建立方法在马吃水矿区应用的效果如图12所示。

3、三维矿山模型的建立；

需要建立的矿山三维模型包括地表DEM模型、地层模型、断裂模型、花岗岩体模型、化探异常三维模型。具体方法分述如下：

(1)地表DEM模型是在收集到矿区地表高程图纸(tiff格式)的基础上，应用中国地质大学(武汉)自主研发的MAPGIS地理信息系统软件进行矢量化，将地表高程转成矢量文件，导入到三维建模可视化软件Micromine中实现对地表三维实体模型的建立。

以上所述地表DEM模型建立方法在马吃水矿区应用的效果如图13、14所示。

(2)地层模型、断裂模型、花岗岩体模型的建立方法大致相同。

1)、收集剖面

首先收集矿区中段地质平面图及勘探线剖面图(CAD图纸，dwg格式)，在AutoCAD 2006软件平台下，对照工作区勘查平面图收集工作区剖面资料，并检查所收集到的剖面是否与平面图中布置的剖面相对应。

2)、叠加、调整剖面

①、在AutoCAD中打开某海拔高度的平台规划总图。

②、在平面图中插入剖面图。具体步骤如下：

a、单击菜单栏中“插入”→块，进入“插入”对话框，见图15。

b、单击插入对话框中的“浏览”，选择需要插入的剖面，并在“在屏幕上指定插入点”前的方框内打“√”，其它选项默认即可，点击“确定”。

c、在平面图中指定一个插入剖面的插入点，单击即可。

③、调整剖面位置。具体步骤如下：

a、单击菜单栏中“视图”→三维视图，选择“左视”。或者右键单击状态栏空白处，选中“视图”，将“视图”工具栏调出，见图16。

b、在左视图中，将剖面直立起来(即将剖面旋转90°)。

单击左键选中剖面→单击右键→旋转，指定一个旋转中心(以剖面线右端点为例)，单击剖面线右端点，输入旋转角度(-90°)，即可将剖面直立。

c、在俯视图中将剖面移到平台规划总图上对应的剖面线位置。

左键单击剖面将其选中→单击右键→移动，单击剖面线左端点→单击平面规划总图上相同编号剖面线的对应端点。

d、将剖面旋转到与平面图上的剖面相同的角度。

左键单击剖面将其选中→单击右键→旋转→点击剖面右端点→输入字母“R”表示参照→点击剖面右端点→点击剖面左端点以确定旋转初始位置→点击平面图上相应剖面的另一个端点以确定旋转终止位置完成操作。

e、在左视图中将剖面上海拔高度为1800m的线与平面图对齐。

f、将剖面精确定位。

视图→动态观察→自由动态观察，找到剖面图和平面图中可相互对应的标志性构造(如断裂)，将剖面上1800m高度线与断裂的交点平移到剖面图1800m高度线与总平面图上断裂的交点处，可将剖面精确定位。

g、检查剖面。

回到左视图，检查剖面1800m线是否依旧与总平面图重合，若不重合，重复步骤e～f。

h、保存。若在左视图中1800m线与总平面图重合，则可回到俯视图中将该剖面保存。

选中该剖面并点击“文件”→输出→命名→确定→回到主平面图后点击一下主平面图即可完成保存工作。

依照以上的步骤将所有的剖面都做好后，将剖面保存为AutoCADR12/LT2 DXF格式。

3)、分解剖面

将所有的剖面都进行分解：

在俯视图中选中剖面线→修改→分解。多进行几次分解，直到不能再分解为止。

然后将文件保存起来：

文件→另存为，将文件存为AutoCAD R12/LT2 DXF格式→保存。

4)、导入Micromine

在Micromine KAN TAN 3D软件平台下，将在AutoCAD中预处理好的剖面文件导入，并在该软件中实现地质体三维实体建模。

①、新建一个工程

单击“文件”→工程→新建→进入“新建工程对话框”

输入工程名称并设定工程路径，填写标题，以后在Micromine里生成的图形文件将全部保存到该文件夹中，见图17。

②、将剖面导入到工程中

单击文件→导入→DXF文件→进入“导入DXF文件”对话框→输入文件路径→在“输出”项中的“输入线”前面打“√”→运行，见图18。

③、按照步骤②的方法将所有的剖面全部导入到Micromine中。

以上所述剖面导入方法在马吃水矿区应用的效果如图19所示。

5)、编辑剖面

①、调出剖面

窗体集→视图管理器→双击“线”，进入“线”对话框→在显示文件的“文件”中填写剖面文件名称或双击浏览文件进行选择→类型选择“线”→东域填写“EAST”、北域填写“NORTH”、Z域填写“RL”、连接域填写“JOINT”→确定，可调出该剖面文件，见图20。

②、划定建模范围

a、新建范围文件。

将所有的剖面全部调出后，窗体集→视图管理器→线→进入“线”对话框→右键单击“文件”后面的白色条框→新建→进入“新文件”对话框，如图21所示。

“文件”处填写范围名称、“类型”处选择“线”→确定→进入新线属性编辑对话框。在“字段名称”栏中分别填写东域、北域、Z域、线域、连接域的名称，类型选择N——数字型，设定线宽以及小数位数，见图22。

关闭→系统提示“是否新建线文件”→确定→进入文件属性编辑对话框→关闭。关闭后进入“线”对话框，单击“确定”，可调出新建的范围文件。

b、划定范围

显示面板→视图管理器→右键单击范围文件→编辑，使范围文件进入编辑状态。

调出所有的剖面文件，单击工具栏中“新建线”图标→画一个比剖面范围稍小一些的规则闭合线框，见图23。

单击视图工具栏中“向东看”图标→将范围向下复制平移(向东看效果图见图24，三维效果图见图25。显示面板→视图管理器→右键单击范围文件→更新，将范围文件保存。

③、编辑剖面

a、进入编辑状态：

显示面板→右键单击要进行编辑的剖面序号→编辑。单击工具栏中“断面”图标

→沿着剖面用十字星划一条线→进入与剖面位置相符的编辑状态。

b、连线

确定需要建模的地物(如地层、断裂、矿体等)→单击工具栏中“新建线”图标→沿着剖面上所示的线画出地物轮廓。

画线时要遵从以下一些原则：

·划线的时候线上不要有太多的点，以免在下一步三维建模时出现错误。

·地物相交的地方，线要画得长一些。例如断裂和花岗岩岩体相交的地方，要将断裂的线画到花岗岩岩体内，如图26所示。

·对于单一的矿体，要将矿体画成一个封闭的线框，并将线段分别向前和向后平移一段距离。具体操作如下：将该矿体的轮廓描绘好后，单击左键选中该矿体→单击右键→移动→进入“线平移”对话框→选择“垂直距离”模式，并且在“复制”前面的方框里打“√”→填写所要移动的距离(正值向后移动、复制向前移动)→确定，见图27。

移动后的三维效果如图28所示。

·将不闭合的地物轮廓线(地层、岩体、断裂、已知矿体等)尽量全部画出建模范围以外。便于三维建模时进行合理的布尔运算。

按照以上所述四个原则，勾画好所有剖面上的需建模的地物轮廓。

6)、三维建模

窗体集→三维

①、新建类型。

线框→类型→进入“定义三角形网格图类型”对话框→新建→进入“新类型”对话框→填写新类型名称(如地层、断裂、花岗岩、等高线等)→确定，即可建立一个新类型，见图29。

②、新建线框

窗体集→三维→线，调出一个剖面。

线框→新建，即会在显示面板→“三维”里出现一个空的新线框。双击该线框→进入“选择线框类型”对话框，见图30。

选择一个线框类型→选择→进入“三角形网格图属性”对话框，填写名称、代码、标题，选择颜色→确定，见图31。

这时回到主平面图，即可对线框进行编辑。

③、建模

A、窗体集→三维→线，可调出剖面线。在各剖面中寻找相应的线，单击进行连接，见图32、33。

B、校验

将线框连接好后，单击右键→校验→进入“校验三角形网格图”对话框，并在“优化选项”中的“压缩点”和“压缩三角形”以及“校验选项”中的“检查自交叉”和“检查闭合度”前面的方框里打“√”，激活颜色可自行设置为比较醒目且对比度较大的颜色→确定，见图34。

确定后会出现三角形网格表面校验情况，对于地层、大型断裂等不闭合的表面，一般会提示有1~2个开口；对于单个矿体等闭合表面，一般会提示有两个开口。需要注意的是，一定不能有交叉三角形出现，如果出现交叉三角形，就要对三角形网格表面进行修改，然后再校验，直到没有交叉三角形为止，见图35。

对于单个矿体，需要对它的表面进行封闭，使其成为一个封闭的体。具体步骤为：单击校验出来的三角形网格表面开口→单击右键→封闭。等到开口都封闭后，还要进行校验，直到既没有无效连接和开口也没有交叉三角形为止，见图36。检查无误后，单击右键→退出编辑器，选择线框类型，在三角形网格属性对话框里填入名称、代码和标题，单击确定即可得到地物的三维实体模型。建立好的实体三维模型可以通过窗体集→三维→三角形网格图调出，见图37。

④、建立建模范围的三维立体模型

按照地物三维模型建立的方法，建立一个建模范围的三维立体模型，见图38。

⑤、地物实体三维布尔运算

Boolean(布尔运算)是通过对两个以上的物体进行并集、差集、交集的运算，从而得到新的物体形态的一种运算方法。

Micromine KAN TAN 3D中提供了4种布尔运算方法。分别是A交B(Ain B)、A减B(A out B)、B交A(B in A)、B减A(B out A)。它们代表的逻辑意义分别是：

A交B(A in B)：输出A交在B中的部分；

A减B(A out B)：输出A在B外的部分；

B交A(B in A)：输出B交在A中的部分；

B减A(B out A)：输出B在A外的部分。

以上四种基本运算方法更可以相互结合成更为复杂的运算。例如：

a、A代表建模范围，B代表地表，见图39(运算方法：A交B、B交A)。

得到的模型为建模范围与地表的叠加模型，见图40。

b、A代表建模范围与地表的叠加模型(即上图)，B代表与地表距离最近的第一个地层的下表面，见图41(运算方法为：A减B、B交A)。

得到的模型为：出露地表的最上面的地层，见图42。

c、A代表与花岗岩交切的矿体，B代表花岗岩实体模型，见图43(运算方法为：A减B、B交A)。

得到的模型为矿体露在花岗岩体外的部分模型，见图44。

以上所述三维矿山模型建立方法在马吃水矿区应用的效果如图45(①-T₂g₂ ³；②-T₂g₂ ²；③-T₂g₂ ¹；④-T₂g₁ ⁶；⑤-T₂g₁ ⁵；⑥-花岗岩；)、图46(①-大箐东断裂；②-麒麟山断裂；③-芦塘坝断裂；④-1号断裂；⑤-大箐南山断裂)、图47(①-陡倾斜脉状矿体；②-缓倾斜似层状矿体)所示，依次为：矿区地表以下隐伏地层及岩体三维模型、断裂模型、已知氧化矿矿体模型。

化探模型建立具体步骤如下：

A、根据前述钻孔模型的建立方法建立研究区钻孔实体模型。

B、根据钻孔数据库中提供的化探数据文件建立化探模型

建模→三维矿块估算→距离反比加权→进入“距离反比加权”对话框，见图48。

a、输入：

双击选择样品分析文件名称→“类型”选择“数据”→单击“输入域”→进入“输入域”对话框，见图49。

·在必填域“输入域1”中双击选择要显示的元素

·双击选择“东域”、“北域”、“高程”

·关闭

b、从文件定义块

·选中“从文件定义块”

·单击“更多”→进入“模块文件”见图50

·文件要求：双击选择空块模型文件→“类型”选择“数据”

·设置模块域：双击填入“东”、“北”、“高程”

·关闭

c、特殊数值

单击“特殊数值(非数字)”→进入“特殊数值(非数字)”对话框，见图51。

·选中“忽略字符”和“忽略空白”→关闭。

d、模型

“方法”选择“距离反比”→“数据搜索”选择工程矿块模型文件→右键单击该文件名→进入“搜索数据”对话框，见图52。

·“半径”填入插值搜索椭球半径值→选择扇区→确定。

e、输出

·“显示数据”选择“无”

·选择输出文件

·“类型”选择“数据”

f、单击“OK”执行。

应用上述建模方法在云南个旧东区马吃水矿区进行建模后结果分析：

本次工作的矿区位于高松矿田中部大菁-阿西寨向斜偏北翼一侧，与该地区大菁东矿群和芦塘坝矿群相连，区内地表无岩浆岩体出露，所出露地层为三叠系中统个旧组碳酸盐岩地层，断裂构造十分发育，矿体的定位及产出形态受地层岩性及地质构造的控制十分明显，是个旧矿区向斜与北东向断裂构造联合控制层间氧化矿床并呈多层次密集产出的特殊地段之一。

矿区内分布的地层为三叠系中统个旧组卡房段及马拉格段(T₂g₁ ⁵-T₂g₂ ³)碳酸盐岩地层，不同的地层岩性起成矿元素的矿化强度有所不同。其岩性特征描述如下：

T₂g₂ ³：灰色、浅灰色中至厚层状白云岩夹少量白云质灰岩及灰岩透镜体，微层理发育，局部含海百合茎化石，厚97-440米。

T₂g₂ ²：灰色中厚层状含灰质白云岩，断续夹大小不等的白云质灰岩及灰岩透镜体，含数层海百合茎化石，厚301.8米。

T₂g₂ ¹：深灰色、灰色厚层状白云岩，地表矿化比较弱，地表下300-400米以下矿化增强，局部地段赋存有富银铅矿体，厚189.6米。

T₂g₁ ⁶：灰色、浅灰色中厚层状灰岩与灰质白云岩互层，厚度变化大，为41.5-200余米，是高松矿田的主要含矿层位。由于灰岩与灰质白云岩互层二者间的化学、物理性质十分悬殊，并交替分布，在构造应力作用下易产生层间剥离和层间破碎，形成良好的储矿空间，故该层中锡、铜、铅、锌、银的矿化强度明显地高于其它层位，矿区内探明的绝大部分似层状矿矿体及脉状矿状即产生于此层中。

T₂g₁ ⁵：灰色、浅灰色中厚层状石灰岩，含泥质，具波纹状及虎皮状构造。上部夹2-3层条带状灰质白云岩，延伸稳定，下部为合燧石结核薄层灰岩，偶见有腹足类、瓣鳃类、海百合茎化石，厚336-662.7米。此层为区内另一赋矿层位，已产出脉状矿体为主，有少量似层状矿体产出。

断裂模型分析结果：

矿区内褶皱和断裂军较发育，挠曲现象明显，但对矿体的产出和控制起主要作用的多是断裂构造及其派生的节理、裂隙。

整个高松矿田内断裂构造十分发育，纵横交错，在大菁-阿西寨向斜构造的基础上，形成貌似“棋盘”格式的构造框架，与成矿作用关系明显的主要是北东方和近西方向的两组断裂。本次研究区内主要断裂构造为麒麟山断裂、炉塘坝断裂、一号断裂和大菁东断裂，各断裂特征简述如下：

①大菁东断裂：北西走向断裂，分布在研究区北部，在整个矿区中走向长2-3千米，破碎带宽5-10米，局部达30米，呈北40-50度西走向，北东倾斜，倾角66-88度，角砾岩带明显，同时可见碎斑岩及碎粒岩，地表具弱赤铁矿化。该断裂往南东其走向渐变为东西向并隐伏于地下，地表迹象不明显，向下含矿性逐渐加强，1720中段以下更明显，松矿最大的脉锡矿体131号即产生于此。

②、麒麟山断裂：东西走向单列，出现于高松矿田中部，走向长大于6千米，斜向延伸大于800米，破碎带宽6-30米，南侧有数条平行破碎带产生，断裂倾向北东，倾角70-83度，该断裂明显错断北东向断裂，在其深部矿化渐强，局部有锡矿体赋存，它位于研究区的北部。

③芦塘坝断裂：北东走向断裂，为主干构造并派生一系列次级断裂和裂隙，如一号断裂等，是本区控制矿体产出的主要构造。芦塘坝断裂斜穿高松矿田中部，呈北36-45度东走向，向北西倾斜，倾角46-88度，走向长大于8千米，破碎带宽5-30米，局部达50-60米，由压裂岩、压碎岩、碎斑岩、碎粒岩、糜棱岩及角砾岩组成，往深部延伸表现为劈理化。该断裂派生有隐伏于地下的与之平行或呈北东方向的次级断裂，平行产出的在剖面上一般与芦塘坝断裂构成“入”字型。

④一号断裂：位于芦塘坝断裂北西侧上盘，为芦塘坝断裂派生分支的隐伏断裂，平面上自北向南与芦塘坝断裂逐渐相交，剖面上自上而下与芦塘坝断裂逐渐分开，其特征与芦塘坝断裂相似，成北25-35度东走向，倾向北西，倾角45-80度，走向长大于2千米，倾斜延伸大于500米，破碎带宽0.2-10米。该断裂与芦塘坝断裂一起构成该区成矿，控矿的一个构造典型，即在断裂的夹持部位，控制着很好的层状、脉状、层脉交互状矿体产出。在上述两断裂旁侧的次级小断裂中，亦有富锡脉状矿体产出。

花岗岩体模型结果分析：矿区范围内地表无岩浆岩出露，但在深部有隐伏花岗岩岩体分布，根据建好的矿山隐伏花岗岩实体模型来看，该区花岗岩体隐伏表高在900-1200米左右，距地表1200-1400米，本研究区处于花岗岩岩体的凹陷部位，其表面形态为北东向的凹槽，南东西三面较高，北部较低；该岩体岩性与老卡岩体相似，为中细粒黑云母花岗岩，该花岗岩体是区内成矿的母岩体。

4、立方体预测模型的建立；

1)地质体三维立方体的提取

根据地质资料对矿体的揭示，特别是勘探线的分布，结合矿体的形态、走向、倾向和空间分布特征确定建模的范围和基本参数，将范围模型分为行×列×层为20m×20m×20m的单元块，在模型边缘采用次分块，其规格为10m×10m×10m。

在建立的三维网格模型后，可以将找矿数字模型所确定的预测参数作为属性赋给每一个单元块。使用地层实体模型对三维网格进行限定，划分出不同地层所包含的网格单元，作为矿床预测中的岩性变量；使用断裂实体模型对三维网格进行限定，划分出不同断裂所包含的网格单元，作为矿床预测中的断裂变量。使用已知矿体实体模型对三维网格进行限定，划分出不同矿体所包含的网格单元，作为矿床预测中的先验条件。

三维立方体提取具体步骤：

①建立空的范围矿块模型：

建模→三围矿块估算→创建新的矿块模型→进入“产生空白的块模型”对话框，见图53。

a、选中“限制空块模型”和“三角形网格图”→单击“更多”→进入“以三角形网格图作限制”对话框，见图54。

·选择“单一”，可将单一的预测变量的属性赋给单元块；选择“库”可将库属性赋给单元块→单击“赋属性”进入“赋属性”对话框→关闭，见图55。

·“以三角形网格图作限制”对话框→在“块模型”中选中“次分块”

·“以三角形网格图作限制”对话框→在“次块化”中规定“东次分块数”、“北次分块数”和“高程次分块数”→关闭。

b、块定义

·窗体集→三维→三角形网格图→打开范围空块模型

·右键单击显示面板中该文件→属性→进入“调用三角形网格图”对话框，见图56→右键单击名称→进入“三角形网格图属性”对话框，见图57→单击“资料信息”→进入“资料信息”对话框，见图58。

·记录“限度”中“X最小”、“Y最小”、“Z最小”、“X最大”、“Y最大”、“Z最大”。

·在“产生空白的块模型”对话框中单击“块定义”→进入“块定义”对话框，见图59→分别填入“起始块中心”的“东”(X最小)、“北”(Y最小)、“高程”(Z最小)坐标和“终止块中心”的“东”(X最大)、“北”(Y最大)、“高程”(Z最大)坐标，填入单元块中心“间距”→单击“块数”系统将自动计算块数→关闭。

c、输出

·右键单击“文件”→新建→进入“新文件”对话框，见图60→填入文件名称→选择类型(数据)→可选择使用模版→确定→进入“新文件编辑”对话框，

可对字段名称、类型、字符宽度、小数位数进行编辑，见图61。

·“产生空白的块模型”对话框→填入“东域”(EAST)、“北域”(NORTH)和“高程”(RL)。

·“产生空白的块模型”对话框→“添加域”→进入“添加域”对话框，见图62→可对新域中字段名称、类型、字符宽度、小数位数进行修改。

·运行。

②、装载块

窗体集→三维→矿块模型→进入“装载块”对话框，见图63。

·右键单击“矿块模型文件”→编辑→进入矿块模型文件数据库，可对该数据库进行查看与编辑→关闭

·“装载块”对话框→选择类型(数据)→填入“东域”(EAST)、“北域”(NORTH)和“高程”(RL)→确定。

上述建立空块模型的方法在马吃水矿区应用的效果如图64、65所示；

③、给单元块赋属性

a、为线框新建属性(以已经建好的地层实体模型为例)见图66。

·线框→类型→选择地层实体模型所属类型→编辑→新建→进入“NewAttribute”对话框→输入属性名称(可同时设定不同用途的多个属性——工作中设定了库属性及地层属性)→确定→关闭→关闭。

b、为线框赋属性，见图67。

·窗体集→三维→三角形网格图→打开一个地层实体模型文件。

·控制面板中右键单击该地层实体模型文件→属性→进入“调用三角形网格图”对话框→右键单击实体地层名称→进入“三角形网格图属性”对话框→单击“用户定义的特性”→进入“用户自定义的三角形网格图属性”对话框→分别在属性名称后填入属性值→关闭→确定→确定。

c、为单元块赋属性

建模→赋值→三角形网格图→进入“线框赋值”对话框，见图68。

·“输入”→类型→选择“块模型”

·“文件”选择范围空块模型→填入“类型”(数据)、“东域”(EAST)、“北域”(NORTH)、“高程”(RL)。

·“三角形网格图”中可选择以单一线框或以库的形式给单元块赋属性→单击赋属性“更多”→进入“赋属性”对话框，见图69→选择将线框的“属性”“赋给”空块模型。

·选择“重写目标域”

·“块模型”选择“块因子”→输入“东次分块数”值、“北次分块数”值和“高程次分块数”值→输入“报告文件”名称→运行。

以上所述为单元块赋属性的方法在马吃水地区应用的效果如图70、71、72、73、74、75所示，即地层三维网格模型、断裂三维网格模型、矿体三维网格模型、马吃水矿区元素Sn的三维异常图、马吃水矿区元素Pb的三维异常图、马吃水矿区元素Sn、Pb的三维异常叠加图。

建立该研究区三维网格模型后，可以利用钻孔数据库中的普通样品资料数据件来分析这些单元块的元素三维异常分布。钻孔中对样品的所需元素含量进行分析，使用距离反比加权对未知单元块进行所需元素含量插值。

分析步骤如下：

1.品位数据的统计分析：对普通样品资料数据统计进行分析得到该地区所需元素的数学分布规律，并找到这些元素的特高值、最小值、平均值及方差。

2.样品的组合处理：将组合段内的各个样品品位加权取平均值后形成新的钻孔。取最小样长为0.3，边界品位0.2，特高值取10％。

3.用研究区范围空块模型文件限定钻孔。

4.样品的长度组合：为了便于插值，重新分解样品为固定长度的样品，取组合样长为10m。

5.样品插值：以长度组合后的样品化验数据为源数据，使用距离反比加权法，设置幂倒数为2，最小距离5m，定义搜索椭圆的椭圆体，依次50m，100，150m，200m为半径搜索已知样品点来对未知矿块的所需元素进行插值。

分析元素三维异常图，并根据三维异常图对所需元素的异常下限进行取值。

元素异常模型建立具体步骤如下：

A、根据前述钻孔模型的建立方法建立研究区钻孔实体模型。

B、建立元素异常模型

建模→三维矿块估算→距离反比加权→进入“距离反比加权”对话框，见图76。

a、输入：

双击选择样品分析文件名称→“类型”选择“数据”→单击“输入域”→进入“输入域”对话框，见图77。

·在必填域“输入域1”中双击选择要显示的元素

·双击选择“东域”、“北域”、“高程”

·关闭

b、从文件定义块

·选中“从文件定义块”

·单击“更多”→进入“模块文件”见图78。

·文件要求：双击选择空块模型文件→“类型”选择“数据”

·设置模块域：双击填入“东”、“北”、“高程”

·关闭

c、特殊数值

单击“特殊数值(非数字)”→进入“特殊数值(非数字)”对话框，见图79。

·选中“忽略字符”和“忽略空白”→关闭。

d、模型

“方法”选择“距离反比”→“数据搜索”选择工程矿块模型文件→右键单击该文件名→进入“搜索数据”对话框，见图80。

·“半径”填入插值搜索椭球半径值→选择扇区→确定。

e、输出

·“显示数据”选择“无”

·选择输出文件

·“类型”选择“数据”

f、单击“OK”执行。

2)地质找矿变量的计算与提取

根据研究区搜集到的资料，可以确定的变量类型包括地层、断裂、岩体和元素异常，分别对这四类变量进行立方体单元的划分与提取得步骤如下。

掌握研究区地表以下隐伏地层的情况，将所有隐伏地层分别作为一个变量；

取断裂面两侧150m(该值视不同矿床类型而定)为缓冲区，建立断裂缓冲区变量。

以岩体顶面以上150m(该值视不同矿床类型而定)为缓冲区，建立岩体缓冲变量。

钻孔模型中对样品的所需研究元素含量进行分析，得到每个立方体单元的元素含量，将所有研究元素分别作为一个预测变量。

马吃水地区地层有T₂g₂ ³、T₂g₂ ²、T₂g₂ ¹、T₂g₁ ⁶、T₂g₁ ⁵，五个组的地层分别作为5个变量；

取断裂面两侧150m为缓冲区，建立断裂缓冲区变量，如图81、82所示。

以岩体顶面以上150m为缓冲区，建立岩体缓冲变量，如图83所示。

钻孔模型中已经对样品的Sn、Pb含量进行了分析，得到每个立方体单元的元素含量，将Sn、Pb作为两个预测变量。

在建立的三维网格模型后，可以将找矿数字模型所确定的预测参数作为属性赋给每一个单元块。

使用地层实体模型对三维网格进行限定，划分处不同地层所包含的网格单元，作为矿床预测中的岩性变量。

使用断裂实体模型对三维网格进行限定，划分出不同断裂所包含的网格单元，作为矿床预测中的断裂变量。

使用已知矿体实体模型对三维网格进行限定，划分出不同矿体所包含的网格单元，作为矿床预测中的先验条件。

3)计算每个地质单元所包含的综合找矿信息

在计算每个地质单元所包含的综合找矿信息的时候，应用的软件平台是Microsoft Office 2003软件包中的Access数据库软件，将由Micromine KAN TAN 3D自主集成的数据库导入到Access中，Access提供了包括SQL特定查询在内的多种数据统计查询功能，可以满足工作者的不同统计需求。具体步骤如下：

①、在仔细研究主要控矿因素和有利找矿标志基础上，选取统计分析变量的地质、元素异常标志，并约定各标志在单元中存在取值为1，不存在取0，统计各标志在各单元的分布。计算过程中，将矿块长宽高尺寸统一为10m×10m×10m(即下所称单位尺寸)，然后计算。

②、找矿信息量计算

某找矿标志的找矿信息量用条件概率计算，即：

$I_{A\left(B\right)}=1g\frac{P(A/B)}{P\left(A\right)}---\left(1\right)$

式中I_A(B)为A标志有B矿的信息量；P(A/B)为已知有B矿存在条件下出现A的概率；P(A)为在研究区内出现标志A的概率。由于概率估计上的困难，以频率值来估计概率值。此时

$I_{A\left(B\right)}=1g\frac{\left(\frac{N_j}{N}\right)}{\left(\frac{S_j}{S}\right)}---\left(2\right)$

式中N_j为研究区内具有标志A的含矿单元数；N为研究区内的含矿单元数；S_j为研究区内具有标志A的单元数；S为研究区的单元总数。

一般二维找矿信息量法用公式3确定找矿有利标志。

${\mathrm{AI}}^{+}=K\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{I}_j---\left(3\right)$

在变量数量较少的情况下，就不计算有用信息的累计临界值，而是直接使用所有正值信息数。

利用各找矿标志信息量分别计算每个基本单元的信息量总和，然后根据主观概率法确定找矿信息量临界值，确定的含矿远景单元包含已知矿体单元，因此含矿远景单元中找矿评价概率即为：含矿远景单元中包含的已知矿体单元数/已知矿体单元数

在仔细研究主要空矿因素和有利找矿标志的基础上，选取统计分析变量的地质、元素异常标志5个，并约定格标志在单元中存在取值为1，不存在取值为0，统计各标志在各单元的分布，计算各标志的找矿信息量，结果列于下表。

                        找矿信息量计算结果表

	Nj	Sj	(Nj/n)/(Sj/S)	Ij
					T2g2 1	66	231609	0.31801029	-0.497558827
T2g1 6	753903	322611	2.604764557	0.415768474
					T2g1 5	903	623846	1.615336567	0.208263025
断裂	1788	1098987	1.815631163	0.259027628
					岩体	30	238356	0.140458438	-0.852452165

Sn异常	1068	141085	8.447789413	0.926743079
					Pb异常	348	203524	1.908166572	0.280616283

4)预测区成矿概率计算

将一个地区划分为若干单元，存在四种情况：

(1)空白；(2)x单元，表示有某种地质标志存在；(3)xy单元，表示有此种地质标志又有矿存在；(4)y单元，表示有矿存在，但无此地质标志。相应的频数为：f₀，f_x，f_xy，f_y。

在有某地质标志存在的单元中任取1个，它可能含1个矿床的概率P_x为：

$P_x=\frac{f_{\mathrm{xy}}}{(f_x+f_{\mathrm{xy}})}---\left(4\right)$

在没有某地质标志存在的单元中任取1个，它可能含1个矿床的概率P₀为：

$P_0=\frac{f_y}{(f_y+f_0)}---\left(5\right)$

设定找矿信息总量下限作为综合地质标志，利用概率估计法估计研究区矿体单元产出数。计算f_x+f_xy和f_xy，并根据(4)式得到P_x；计算f₀+f_y和f_y，并根据(5)式得到P₀。

通常这里的计算没有考虑在已知矿床以外还可能产出的矿床，为此需要选择工作程度高的控制区，获得一个校正因子，用来修正P_x和P₀，得P_x’和P₀’，以修正后的概率用于预测区，得到预测区矿床数的估计。

选择某高程区间的研究区为控制区进行修正，计算控制区单元总数和总信息量位于下限之上的单元数，得校正系数为：控制区已知矿体单元数/由上面计算的产出概率得到的控制区矿体单元数。

用校正系数进行校正，得到校正后的概率P_x’和P₀’，f_x×P_x’+f₀×P₀’可以用来估算远景预测区的矿体单元产出数。

表中某标志的找矿信息量用条件概率计算，即：

I_A(B)＝1gP(A/B)/P(A)

式中几I_A(B)为A标志有B矿的信息量；P(A/B)为已知有B矿存在条件下出现A的概率；P(A)为在研究区内出现标志A的概率。

由于概率估计上的困难，以频率值来估计概率值。此时，

I_A(B)＝1g(Nj/N)/(Sj/S)

式中Nj为研究区内具有标志A的含矿单元数；N为研究区内的含矿单元数；Sj为研究区内具有标志A的单元数；S为研究区的单元总数。

计算过程中，将矿块长宽高尺寸统一为10m×10m×10m(即下称单位尺寸)，然后计算。研究区立方体总数为1921701个单位，包含矿块立方体总数为1722个单元，

预测所用变量及其统计结果如下：

①T₂g₂ ³：含矿0个单位，所占总立方体数为363022个单位。

②T₂g₂ ²：含矿立方体0个单位，所占总立方体数为380613个单位。

③T₂g₂ ¹：含矿立方体66个单位，所占总立方体数为231609个单位。

④T₂g₁ ⁶：含矿立方体753个单位，所占总立方体数为322611个单位。

⑤T₂g₁ ⁵：含矿立方体903个单位，所占总立方体数为623846个单位。

⑥断裂：含矿立方体1722个单位，所占总立方体数为1098987个单位。

⑦岩体：含矿立方体30个单位，所占总立方体数为238356个单位。

⑧Sn异常(非空值)：正态统计Sn的化验结果为均值0.22999，方差0.0746407，标准偏差0.2732044，以0.18为异常下限，则含矿立方体1068个单位，所占总立方体141085个单位。

Pb异常(非空值)：正态统计Pb的化验结果为均值0.15698，方差0.0243832，标准偏差0.1561512，以0.1为异常下限，则含矿立方体348个单位，所占总立方体203524个单位。

5、预测结果验证。

以上所述预测方法在马吃水矿区应用的效果如下：

利用各找矿标志信息量分别计算每个基本单元的信息量总和，然后根据主观概率法确定找矿信息量临界值为＞＝0.941时，确定的含矿远景单元包含已知矿体1068个单元，占已知矿体的1068/1722＝62.02％，因此含矿远景单元中找矿评价概率为62.02％。

图84是综合信息量单元数的分类统计，计算得到综合信息量＞＝0.67的单元体占总单元数的19.7％，＞0.95的单元数占总单元数的10.06％。图85为综合信息量大于1.88的单元体分布，可以看到主要分布在研究区北部靠近芦塘坝矿群的部位，与实际情况较吻合。图86为找矿信息量发预测结果。图87、图88、图89分别是1720、1620、1520三个中段的预测剖面图。

工程验证区

根据研究区的元素异常结果，确定研究区的三个工程验证区I、II、III，见图90，坐标分别为X＝124820，Y＝5581700，Z＝1650；X＝124890，Y＝5581820，Z＝1650；X＝125200，Y＝5582000，Z＝1680。

验证I区的立方体块数为373个，预测金属量为53864.99吨。

验证II区的立方体块数为414个，预测金属量为48374.16吨。

验证III区的立方体块数为127个，预测金属量为7157.49吨。

工程验证区总共立方体数为915个，总体积3536000m3，以氧化矿石平均体重2.451，计算得到工程验证区Sn的预测金属总量为109396.63吨。

重点预测区

根据信息量计算结果和图8中的预测结果，确定以找矿信息量＞＝0.941的立法体作为研究区重点预测区，其坐标范围如图91。可以看出，预测区的位置受到地层和断裂的严格控制

根据以上结果，可以确定地层和断裂是研究区主要的控矿因素，因此以断裂150m缓冲(不含T₂g₁ ⁶、T₂g₁ ⁵)、T₂g₁ ⁶、T₂g₁ ⁵地层范围作为远景预测区，得到预测远景区总的单元数为1634576个，其中以信息量＞＝0.941作为综合地质标志，标志为1的单元数f_x＝164697，标志为0的单元数f₀＝1469879，结合确定的P_x’和P₀’，可以得到研究区预测远景区的预测矿体单元数量为2324，已知研究区发现矿体单元数1788个，因此还有536个矿体单元没有被发现。

                       表1  远景预测区矿体单元数

标志

单元总数

信息量＞＝0.941

信息量＜0.941

已知矿体单元数

预测矿体单元数

断裂150m缓冲	1098987	150003	948984	1788	2324
						T2g1 6	150756	5241	145515
T2g1 5	384833	9453	375380
						总数	1634576	164697	1469879

得到工作区的成矿概率后，将要进行的工作就是到野外实地进行工程验证。实践证明，应用本发明所述方法进行的预测，结果真实有效。

Claims (6)

1、一种基于三维建模的立方体预测模型找矿方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)资料收集；

(2)数据库的建设；

(3)三维矿山模型的建立；

(4)立方体预测模型的建立；

(5)预测结果验证。

2、根据权利要求1所述的一种基于三维建模的立方体预测模型找矿方法，其特征在于，所述资料收集包括：矿山地质、地球化学、矿山工程资料。

3、根据权利要求1所述的一种基于三维建模的立方体预测模型找矿方法，其特征在于，所述的数据库建设包括：钻孔数据库的建设。

4、根据权利要求1所述的一种基于三维建模的立方体预测模型找矿方法，其特征在于，所述三维矿山模型的建立包括：地表DEM模型、地层模型、断裂模型、花岗岩体模型、钻孔模型、元素异常三维模型的建立。

5、根据权利要求1所述的一种基于三维建模的立方体预测模型找矿方法，其特征在于，所述立方体预测模型的建立具体步骤为：

(1)地质体三维立方体的提取；

(2)地质找矿变量的计算与提取；

(3)计算每个地质单元所包含的综合找矿信息；

(4)预测区成矿概率计算。

6、根据权利要求1所述的一种基于三维建模的立方体预测模型找矿方法，其特征在于，所述预测结果验证为野外实地验证或工程验证。

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