三维地质建模在矿产资源评估中的应用研究.pdf

第 2 期三维地质建模在矿产资源评估中的应用研究任婷婷，杜菊芬（山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南250100）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 2 期2024 年 2 月Vol.44 No.2Feb.2024摘要：科学技术迅速发展，三维地质建模技术也逐步形成，并且对地质勘探、测绘等工作产生深远影响。通过对该技术的使用，能够对矿产资源进行有效评估，明确其开采价值、安全性、风险因素等，从而为矿山资源高效安全开采提供了重要数据支撑。传统的矿山资源开采缺乏科学的技术支撑，对评估工作重视程度不够，而三维地质建模能够依托地质勘查掌握的地质环境数据，结合矿山具体情况，形成相应的三维模型，从而对矿山现状直观呈现，提升矿山开采的经济效益。文章阐述了三维地质模型分类与特点，明确了三维地质建模资源评估过程，并对具体案例进行分析，为三维地质建模在矿产资源评估中的应用提供了参考。关键词：三维地质建模；矿产资源；评估应用作者简介：任婷婷（1987），女，山东济南人，主要从事摄影测量与遥感、三维实体建模包括地质建模、机场跑道净空限制面建模等测绘地理信息相关工作。现阶段，三维地质建模技术和GIS技术在矿产资源评估中得到充分使用，地质勘查人员能够利用三维矿山模型对资源进行评估咱1暂。在这种过程中，矿产资源评估是依托三维地质建模技术，结合矿山地质勘查的数据，建立三维矿床模型，并且依靠 GIS 进行空间分析，对当前的矿山资源综合评估，明确矿床形成原因，建立科学合理的找矿模型，逐步确定最可能成矿的区域，为后续深部地质找矿奠定良好的基础，以此对地质勘探工作进行指导咱2暂。相关研究对三维地质建模技术的优势较为认可，认为借助可视化和空间分析的功能，可以实现对矿产资源的有效预测，能够解决当前矿产资源评估的问题，进一步提升评估结果的科学合理性。因此，研究人员应重视三维地质建模技术的应用，结合矿产资源的具体情况，对资源潜力进行有效评估，以此满足矿产资源开发的需求。1三维地质模型分类与特点矿产资源的地理位置、几何形状、储量信息等是开发的重要内容。一般情况下，三维地质建模主要包括勘探数据库、地质体实体模型、储量模型三个部分咱3暂。首先，勘探数据库。在矿产资源开发前，需要采取钻探工程，明确矿体位置，对矿产资源储量进行预估。从具体层面而言，勘探数据的真实可靠，对三维地质建模产生重大影响。并且，每种矿业软件使用保存方式存在差异，有的是采取独立设计的保存方式，有的是通用的保存方式。而且，在勘探资料的使用中，能够对三维坐标进行明确。第二，地质体实体模型。在三维地质建模中，应当包括多种模型，如矿体模型、围岩模型等，其都需要进行呈现，才能满足矿产资源估计的需求咱4暂。三维地质建模技术是矿产资源评估工作的重要技术，可以对不同矿产资源进行综合评估。从建模过程而言，需要对矿产资源具体情况进行分析，选择最佳的建模方法，才能满足矿产资源评估的需求。因此，在矿产资源评估中，应当充分发挥三维地质建模技术的作用，可以为矿产资源开采、地质找矿等工作提供数据支撑。2三维地质建模资源评估2.1基本流程三维地质建模资源评估主要包括资料入库、矿区三维矿床模型建立、控矿信息提取、综合评价和结果分析等部分组成咱5暂。在整个评估过程中，数据库是开展三维地质建模资源评估的基础组成部分，也是三维地质建模资源评估最为根本的数据来源。三维地质控矿信息提取是对矿区三维地质模型的解释和分析，综合评价是对控矿信息提取结果的应用和呈现，结果分析是对综合评估结果的地质解释及分析。第一，资料入库。从具体层面而言，数据库保存和管理了矿产资源所在区域的地质环境、物探数据、遥感资料等，为后续评估开展提供了数据支撑咱6暂。第二，矿区三维矿床模型建立。结合入库的各项数据资料，按照三维地质模型建立的需求，选择其中需要使用的数据资料，形成三维地质结构模型和三维地质属性模型。其中，在三维矿山地质结构模型中，应当涉及地层、岩体、矿体等多个部分，并且依托各类勘测方式掌握的地层分布、矿体规模等进行建立。但在三维矿山地质属性模型中，应对矿山矿石品质、物探资料等进行呈现。第三，控矿信息提取。一般情况下，成矿分析在整个资源评估工作中非常重要，这就需要利用三维矿山地质模型，61冶金与材料第 44 卷全面探究矿床地质特点，掌握其中存在的主要控矿因素咱7暂。而且，三维控矿信息在提取过程中，需要发挥空间分析作用，将其中存在的控矿因素找出来，并且将每个因素进行单独评估。第四，综合评价。在该部分工作是选择科学合理的综合评估方式，如证据法、模糊综合评价法等，对控矿因素形成过程综合评估，从而预测找矿的长期区域和资源储量。第五，结果分析。通过对三维空间分析，能够对评估结果的科学合理性进行分析，也对后续找矿工作开展提供一定的参考价值，从而实现综合评估的解译。2.2三维空间分析三维空间分析应用面较广，能够对诸多内容进行研究分析。从现阶段三维空间分析而言，其中主要是针对三维几何对象的探究，如面积、缓冲区等；也可以对三维空间进行统计，如空间回归分析等；还能够对典型应用模型分析，如流域分析等。对于这些三维空间分析方法，有很多的研究人员进行探究咱8暂。一般情况下，最为常用的空间分析方式为点线的缓冲分析、三维矢量叠加分析、三维栅格空间插值分析。在矿床资源评估中的三维地质模型，需要按照合理的步骤开展评估工作，才能取得最佳的评估结果。首先，控矿信息提取。在对矿床地质环境的深度分析后，可以得出控矿信息，依托三维空间作为分析手段，可以掌握其中存在的控矿因素。在三维空间分析中，图形和属性可以相互查询。对于矿床模型的查询方案，也具有多种方式，如查询矿山地质的采样点；查询矿山周围各类建筑物体的数据；查询矿山界限内的所有点；元数据查询，得出具体的模型建立时间等；依托三维图形几何形态特点的查询，如地形等；利用曲线趋势查询，可以得到相应的地质体；利用相交查询，可以得到钻井轨迹上存在的断层面。以上查询过程，都是对三维地质模型技术的使用，由此充分发挥三维空间分析的作用，得到相应的数据资料。其次，综合评估。当前使用的矿床资源综合评估，更多是对二维GIS的使用，但也有利用证据权法对矿山三维成矿进行评估，同时还可以将三维地质建模技术与找矿工作进行融合，依托立体预测模型的功能，明确远景找矿区域，也能得出估算的金属矿床储量。因此，不管采取什么方式对矿产资源评估，综合评估都是采取了三维栅格进行叠加分析，将整个研究的资料进行栅格化，可以提升评估结果的准确性。最后，结果分析。在矿产资源评估中，应当将评估结果与三维矿床模型进行比较，研究区域的成矿概率、地质环境等间的关系。而且，依托评估结果的探究，能够对矿床地质模型进行再次分析，最终找出更为合理的成矿规模。3实例分析以某地区铜铁矿为例，分析三维地质建模技术在该矿产资源评估中的应用。该铜铁矿属于砂卡岩型，相关人员对该矿区的地质研究大部分是利用矿区的地质图、勘探线剖面图以及钻孔等进行定性分析。同时，也在三维结构模型的构建下，对矿区的成矿远景进行了定性描述。基于三维平台，构建了矿区的三维矿山评估模型，利用多元数据一体化显示技术，对矿床地质特征进行直观分析，并利用三维空间分析手段提高矿产资源勘查过程中的找矿预测和分析判断能力。3.1矿区地质概况在该矿区中，主要是三叠系，包括中统和下统两个部分。具体层面而言，不同部分组成结构和地层情况显著不同。区内断层、破碎带较发育。断层东部以近南北向为主，西部以北西向和北北西向为主。在月形山北坡见有3条走向北西的破碎带分布在地层中，破碎带长250300m、宽 510m，最宽有 30m，倾向南西，倾角较多，带内构造角研岩发育，风化面具褐铁矿氧化壳，为一组张性破碎带。另外，矿区还发育了矽卡岩接触带破碎带，该破碎带沿砂卡岩接触带普遍分布，其形成机制与岩体多期活动有关，是成矿的有利构造，钻孔中多有揭露。如图 1 所示，通过矿区内的 300 个钻孔数据，140个剖面数据，利用 GSIS 的三维结构建模功能，建立了矿区三维地质模型，揭示了矿区地层、岩体、构造的三维空间展布形态。3.2控矿信息提取结合上述建立的三维地质模型，并且对矿区地质环境的深度分析，可以得出矿体与矽卡岩接触带存在密切的关系。基于这种情况，对矽卡岩接触带和断层间存在的缓冲，可以找出本区域有两个断层的缓冲带。在矽卡岩接触带中，其具有复杂性，由多个部分组成，一旦采取三维矢量的分析，就需要对形成后的缓冲体进行相加运算。因此，通过对矽卡岩接触带的三维地质模型分析中，利用三维栅格化的方式，得到了相应的评估依据。3.3综合评估本研究中选择了证据权法，对矿产资源进行评估。首先，评估指标体系建立。在具体评估中，应当将矿体、地层、岩体、构造四类作为评价指标，并且其子因子主要包括铜铁矿、三叠系中统、闪长岩岩体、砂卡岩接触带 20m 缓冲体、煌斑岩脉、断层 20m 缓冲体等。通过对矿区外表进行明确分解，因岩性、矿体等多个部分因素的影响，可以得出非常显著的数据。针对矿区存在的空块模型，应当利用控矿信息提取方式，得出每个子因子对矿产资源形成的影响。针对该方面的研究，以往研究62第 2 期图 1三维地质模型人员依托证据权法的优势，对其进行大量的研究分析，能够说明预测指标的每个指标都属于证据图层，需要对其权重进行计算，从而对其进行科学合理的评价。按照该方面的研究，能够得出与矿产资源最为密切的是下统部分，没有什么联系的是中统。在此过程中，与矿产资源有着密切关系的属于矽卡岩，与该区域矿产资源构造情况相同。为更好地对矿产资源进行评估，需要对预测结果与各个评估指标进行分析，才能得出具体的分层显示，以此进行直观性呈现。按照当前三维地质建模技术对矿产资源评估的结果，可以证明矽卡岩与矿产资源形成的关系。因此，利用三维地质建模技术对矿产资源评估，可以掌握矿床形成的主要因素，也可以把握矿床资源与各个方面因素的关系，为后续找矿工作奠定了良好的基础。4结语在矿产资源评估中，依托三维地质建模技术的使用，可以掌握地质环境、岩体构造等与矿产资源存在的关系，并且建立科学合理的找矿模型，也可以对还没有发现的矿体进行预测，为后续开展深部地质找矿奠定良好的基础。根据文章研究可知，三维地质建模技术的优势主要体现在三个层面：第一，依托具体的矿产资源评估分析，可以利用矢量进行深度探究，明确了矿体存在的层控特点。基于这种情况，需要将该矿床类型进行确定，为矿床分析提出了有效资料；第二，利用各个评估指标对当前掌握的数据进行栅格处理，并且发挥证据权法的作用，能够实现叠加分析的功能，从而得到三维地质建模的矿产资源评估结果，以此形成成矿概率三维图；第三，在矿产资源评估中，需要进行分层显示，也证明了成矿概况与矽卡岩接触存在密切的关系。因此，在矿产资源开发利用中，应当认识到三维地质建模技术的价值，将其运用到资源评估中，从而保障找矿、资源开采等工作的顺利开展。参考文献1 吴爱民，马峰，王贵玲，等.雄安新区深部岩溶热储探测与高产能地热井参数研究 J.地球学报，2018，39（5）：523-532.2 马峰，王贵玲，张薇，等.雄安新区容城地热田热储空间结构及资源潜力 J.地质学报，2020，94（7）：1981-1990.3 刘学文，何良，魏春吉.多尺度矿山地质测量理论和技术及应用 J.城市建设理论研究（电子版），2023（29）：180-183.4 向钊，秦兴刚，李青峰，等.建设项目压覆矿产资源评估方法实践探讨 J.四川地质学报，2023，43（2）：363-369.5 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