青海夏日哈木镍矿床三维地质模型构建.docx

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1、王传斌 青海夏日哈木镍矿床三维地质模型构建前 言三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，从而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。因此矿体三维建模技术在国外的矿山工作、学生教育、科研工作中有着极其广泛的使用。但是国内的矿山建设大部分依然停留在二维平面设计的基础上，很少利用三维可视化建模技术辅助生产研究工作，在国内同样也没有合适的国产三维建模软件适用于矿山

2、实体建模。因此研究地质实体三维可视化技术与国内矿山科研生产相结合具有重大的理论和实践意义。本文研究区域西起阿尔金断裂，东止于哇洪山温泉断裂，北与柴达木盆地相交，南以昆南断裂为界与可可西里巴颜喀拉造山带相邻。东西长约1500km，南北宽100210km，总面积约为17万km。为了更直观的提现矿床的形态分布以及变化特征，帮助矿山研究，辅助矿山生产、设计工作。解决大规模矿山的生产难题，提高生产效率，本文将以夏日哈木铜镍矿床为例利用国外软件surpac，展现整个模型的建立过程，并利用软件功能进行矿体储量估算，为该矿床今后的工作提出建议。最后，总结surpac在矿山建设中的方法，展现具体的操作过程，以及

3、三维可视化矿山的成果。既作为夏日哈木铜镍矿工作的一部分，同时也以此为例说明surpac在矿山建设中的应用，同时找出研究中的问题，为surpac在国内的完善提出建议，促进国内三维可视化矿山的普及。 摘 要三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。在Surpac中，地质数据库的建立是基础，矿体及地质体的三维建模是核心，块

4、体模型的建立和矿体储量的估算是推广和应用。本文对青海省夏日哈木铜镍矿床进行了三维可视化研究，并建立了三维地质模型、评估矿山的储量，以下是主要工作及工作成果: 1提取和分析矿区已有地质资料，通过surpac创建矿山地质数据库。2利用surpac对于地表、岩性、矿体建立了三维数字化模型，直观展现它们的形态变化特征和相互关系。3利用surpac进行了创建夏日哈木铜镍矿的块体模型，完成块体品位的估值以及整个矿体储量的估算。4建立数字化模型，方便对矿山的管理，工程的设计和施工，提高了工作效率和工作质量。 5通过可视化研究，直观的显示出矿体与地质体的关系，支持了前人对于矿床成因的富集规律的观点。关键词：地

5、质实体三维建模；地质数据库；可视化；实体模型；块体模型；Surpac 第一章 区域地质背景第一节 区域地层夏日哈木铜镍硫化物矿床位于东昆中隆起带中部，乌图美仁乡以南约60km的夏日阿哈木日河下游地区。大地构造位置属于昆中基底隆起花岗岩带，北侧靠近昆北断裂。区域地层具有出露全、跨度较大，类型较为复杂的特点。出露的岩层主要是古元古代金水口白沙河岩组、奥陶志留纪滩间山群、泥盆系耗牛山组、早石炭石拐子组、大干沟组，晚三叠世鄂拉山组和第四系地层如图1.1。一、下元古界金水口岩群白沙河岩组是该区出露的最大最老的地层，金水口岩群白沙河岩组地层经过多次构造变动，为高级变质岩。可将其划分为平行接触的片麻岩岩段和

6、大理岩岩段。片麻岩岩段主要由片岩、片麻岩、大理岩等岩性组成；大理岩岩段则主要为大理岩，偶见少量变粒岩夹杂其中。二、下古生界下古生界主要发育在东昆北加里东弧后裂陷带和东昆北加里东弧后裂陷带内，为奥陶纪地层。是由滩间山群和纳赤台群两个地层组成的。其中奥陶志留纪滩间山群地层是由一组不同程度的海相火山岩沉积岩组构成的。主要岩性为火山岩、碎屑和碳酸盐岩，从底部到顶部依次可分为碎屑岩、火山岩、碳酸盐岩和上碎屑岩组。三、上古生界昆中带、昆北带发育上泥盆统至下二叠统，昆南带仅有石炭系和二叠系。区内出露晚泥盆耗牛山组(Dam)和黑山沟组(D3hs)。耗牛山组出露于东昆中基底隆起花岗岩带，主要为火山岩、碎屑岩，与

7、下伏滩间山群角度不整合接触，可分为碎屑岩段和火山岩段。昆北带早石炭石拐子组(Cls)，与世耗牛山组为角度不整合接触，可分为碎屑岩段和碳酸盐岩段两个岩性段。早石炭大干沟组(Cldg)零星分布于昆北带的北部，与下伏金水口岩群角度不整合，岩性主要为灰岩、角岩及糜棱岩。昆南带分布有二叠纪布青山群，该群可分为碳酸盐岩段、硅质岩段以及变火山岩段这三个小段。许多金，铜，钻矿化和该层有关。图1.1 夏日哈木区域地层表四、中生界东昆带中花岗岩带主要发育有三叠系和侏罗系的地层，而昆北带和昆中带仅出露上三叠系的地层。晚三叠系地层主要为鄂拉山组，其中含有二长花岗岩侵入体。晚三叠系鄂拉山组地层的岩石类型较为复杂，主要由

8、一套火山熔岩的火山为主碎屑岩组成。昆南带中的三叠纪地层主要为由洪水川、闹仓坚组以及八宝山组。五、新生界新生代广泛分布，古近系及新近位于谷底和山间盆地中部，包含了一套大陆碎屑岩，岩性主要为泥岩、泥灰岩、砂岩、粉砂岩、砾岩夹石盐层。第四系主要分布在河谷两侧及盆地边缘。海拔4300-5200m之间的高山区出露有中更新世冰债物。晚更新世洪积物主要以洪积扇、洪积裙和山前平原的形式大面积分布在山前和盆地边缘，洪冲积物多分布在河沟下游，组成高级阶地。第二节 区域构造昆仑造山带位于青藏高原，中央造山带中西段的东北部。据其中近平行展布昆西、昆北、昆南的三条断裂带的特点，将其划分为五个带（图1.2）：东昆仑北加里

9、东弧后断裂带、东昆仑中基底隆起花岗岩带、东昆南复合拼贴带以及阿尼玛卿蛇绿混杂岩带和北巴颜喀拉造山带。本文的研究对象夏日哈木铜镍矿床位于昆中带上柴达木南缘地层小区，靠近昆北断裂如图：图1.2 东昆仑断裂带及构造分区略图（据姜春发等，1992资料修编）.昆北构造带；.昆中构造带；.昆南构造带；.巴颜喀拉构造带一、昆北构造带西起祁漫塔格西南的昆北断裂，全长800多公里。断裂覆盖率高，因此，根据区域的地球物理数据推断，断裂延伸到莫霍面的深度（张以弗等，1991）。二、昆中构造带昆中断裂在地表蔓延约900公里，在新疆断裂呈北西西南东东方向，在青海省变为近东西向。三、昆南构造带昆南断裂在布青山西段东由东南

10、偏转到北西西北西向。在东昆仑区域长800公里，断面向北倾斜，约65倾角。第三节 岩浆岩东昆仑有较强烈的岩浆活动，岩浆岩分布广泛。从酸性到碱性超基性侵入岩均有分布，显示出多旋回边缘造山的特点。一、侵入岩（一）中酸性侵入岩 区域内主要侵入岩是从前寒武纪到燕山期均有发育花岗岩，其中海西花岗岩岩石和印支期的分布最广。 （二）镁铁超镁铁质侵入岩 通过分析镁铁质超基性岩的所有数据表明该区镁铁质超镁铁质基性侵入岩主要分布时代的元古代、古生代和中生代，规模普遍较小。岩石和成矿的关系的研究工作只限于极少数的侵入体。二、火山岩 区域内火山活动多、火山分布广泛。在空间上呈带状分布，厚度变化较明显，岩性复杂性高，从基

11、性到酸性的都有发育，具有多起喷发的时间特点，从晚元古代、晚古生代、中生代都有火山活动。第二章 矿区地质第一节 地层区内主要分布地层有金水口群白沙河组地层以及第四纪地层（图1.2）。一、古元古代金水口群白沙河组地层分布广泛约60%，是矿区地层的主体。主要是高变质程度的变质岩，沉积岩原岩为碎屑岩基性火山岩碳酸盐岩地层，沉积特征主要为海相陆源碎屑岩。有1927年34 Ma和2234160MA（SM-Nd等时线）的地质年代。根据地层、岩石特性，白沙河岩群可进一步分为两个部分：片岩部分（Ptibi）和片麻岩部分（Ptiba）。片岩部分(Ptibi )和片麻岩部分(Ptiba )在区内均有出露。总体方向为

12、北西西南东东向。该地层多被后期花岗岩体所侵蚀，呈断块或侵入岩中的残留体展布，同时发生接触变质作用，并伴有相应的矿物质的矿化的成矿作用。二、第四纪(Q)区内第四系地层分布广泛，主要是冲积，冲洪积，距骨，积冰和冰堆积，风沙等，粘土，砂石。第二节 构造以下为对矿区内与成矿有关的主要断裂描述： F1断裂:主断裂，近东西，位于矿区中部，横穿矿区，断裂处形成宽1080m不等的破碎带，破碎带内碎裂岩化发育，并见有褐色断层泥。该断裂为逆断裂，南倾，倾角约70。该断裂为成矿前断裂，很大程度上控制着区内地层分布。 F2断裂:位于矿区西侧，方向北西西,为正断层，倾角约55，地表见有断层面和断层角砾，断层宽约2050

13、m。 F3断裂:近北东向断裂，位于矿区西侧，为右行走滑逆断层。该断层形成较晚，错断了F1, F2两个断层。 F4断裂:该断层为推测断层，近南北向断裂，夏日哈木河中间第四系地层中，该断层为形成期次较晚的右行平移断层。F5、F6断裂:位于HS31号异常区，方向为北东向，走向45，该断层为左行的走滑逆断层，形成在成矿之后，为错矿断裂。第三节 岩浆岩区内岩浆活动强烈，分布广泛。基性超基性侵入火成岩是形成铜镍硫化物矿床的岩浆岩。细粒闪长岩的岩石主要是石英闪长岩和闪长岩，约1km出露面积。研究区出露的二长花岗岩和正长花岗岩位于东南方向，是早新元古代，岩石呈岩株状侵入古元古代金水口组，约有1km出露面积。一

14、、镁铁质超镁铁质岩体特征研究区内有一定规模的基性超基性侵入杂岩体总共4处，呈岩盆状侵入古元古代金水口群白河形成，而一些小的呈镜体或脉状分布;岩石类型主要为橄榄岩、辉石岩和辉长岩。前人研究表明夏日哈木铜镍硫化物矿床大部分都产于这套镁铁超镁铁质侵入岩之中。本文接下来的建模工作也会直观的印证这一点。（一）岩体地质 1.号岩体(编号HS26异常)夏日哈木铜镍矿号矿岩位于矿区中北部，是本文的建模区域。可视面积约1.4公里，在钻孔中可能会看到间断的正长岩侵入花岗岩基性超基性侵入杂岩中，原因是北部大型花岗岩侵入致使杂岩体抬升;岩体第7线以西近于水平，厚度逐渐减小。在本文的地质体建模章节会更直观的展现上述岩体

15、的形态特征。2. II号岩体(编号HS27异常)岩体位于矿区东，出露围岩为金水口组片麻岩的两个小露头。东侧-1号岩体NEE走向约75，岩石主要由辉长岩，含少量辉石岩组成。-2岩体在西侧，广泛发育有碳酸盐化、褐铁矿化。 夏日哈木橄榄辉石岩 夏日哈木蚀变辉长岩 夏日哈木橄榄二辉岩 夏日哈木蚀变辉石岩图2.3 夏日哈木镁铁质-超镁铁质岩石测年样品镜下照片图2.4 夏日哈木工号岩体ZK902和ZK904岩相分带二、早泥盆世正长花岗岩早泥盆世正长花岗岩主要分布在研究区北部的金水口群变质岩系中。岩石呈浅肉红色；中细粒半自形结构；块状构造；斑晶主要为碱性长石、斜长石和石英为主，含有少量的黑云母。基质主要由细

16、小的长英质矿物组成。三、闪长玢岩特征1.岩相学特征闪长玢岩在分布北部分布，呈脉状产出，面向近东西向，长50-200m，最长达700m，倾角陡，出露5-200米的宽度，矿化后形成超基性侵入杂和水口群变质岩，因此闪长玢岩是成矿后形成的。 矿区北部探槽TC1-4中取闪长玢岩样品，作为年代学实验样品，闪长岩脉宽度大于4m（揭露未完全）。实地观察闪长岩穿切了含矿杂岩体，岩石浅灰灰色，斑状结构，块状构造。10斑晶含量至15，主要是角闪石，粒径1.5-3mm，可见在其内部边缘之间角闪石蚀变为方解石和绿泥石。75至80的基质含量，主要是由斜长石颗粒和少量细粒闪石组合物。其中，斜长石是半自形他形，单偏光下，正交

17、极化干扰灰色，聚片双晶发育；角闪石呈他形结构，单偏光下有绿色浅绿的多色性，一级橙干涉色。副矿物是磷灰石，锆石，磁铁矿等。蚀变现象复杂，可见碳绿泥石化和酸盐化等。图2.5 夏日哈木铜镍矿TC1编录图第四节 矿床地质特征一、矿体特征夏口哈木铜镍矿HS26号异常区(2号岩体)已发现矿岩性主要为橄榄岩和辉石岩，其次为辉长岩。图2.6 夏日哈木号岩体勘探线联合剖面图(据青海省第五地质矿产勘查院，2014修编) 矿体特征见表2.7。表2.7 夏日哈木镍矿床矿体特征表 矿体的形态特征也会通过本文的建模直观显示。二、矿石特征 （一）矿物组合 1.矿石矿物 镍矿物主要为镍黄铁矿；铜矿物主要是黄铜矿;铁矿物主要为

18、磁黄铁矿，偶尔有褐铁矿和菱铁矿石。 2.脉石矿物组合 脉石矿物以透闪石橄榄石、蛇纹石、透辉石、滑石、斜方辉石、普通辉石、金云母、斜长石为主，偶见方解石、石英等。 （二）矿石组构夏日哈木镍矿床矿石结构主要为自形半自形粒状结构、他形粒状结构、海绵陨铁结构、交代结构和不等粒结构。夏日哈木镍矿矿石构造主要为浸染状构造、斑杂状构造、星点状构造和团块状构造。三、成矿期及成矿阶段利用野外实地踏勘，实测剖面和钻孔编录等方法，加上与室内光薄片鉴定结果相结合，再参考矿石特征和矿物组构以及矿物之间的穿切关系。将夏日哈木镍矿划分为以下成矿阶段: （一）岩浆成矿期1.融离结晶阶段橄榄石和斜方辉石是第一批结晶的矿物，硫化

19、物会形成悬浮在硅酸盐熔体中的液滴，硫化物的液滴体积会慢慢积累变大，因为比重大的下沉到熔体的底部，形成液体硫化矿床，填充到早期结晶的橄榄石和斜方辉石晶隙中，从而使本来较为均匀的岩浆分隔成不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆。 2.贯入成矿阶段:在岩浆早期的融离结晶阶段之后，由于区域动力性质转为挤压，不含矿岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆以及矿浆都侵入到同一个空间，此时不同品位有矿体形成；同时，由于挥发分的增加，早期结晶的矿物开始强烈的自我变质，主要蛇纹石化，透闪石化等。 （二）热液成矿期通过后期构造热作用影响，岩体的物化性质发生很大变化，从而导致早期的贫矿岩石发生变化，硫化物富集形成较高品位矿体。这主要是细矿

20、脉黄铜矿矿石。 （三）表生氧化期由于地壳抬升露出的矿体或本身位于浅地表的矿体，容易沿结构的薄弱的地段发生表生氧化，使已经形成的矿体发生氧化，出现少量氧化物，如镍化。第三章 Surpac软件简介Surpac是由澳大利亚SMG（Surpac Minex Group Pty Ltd）公司所开发的一款三维地质建模软件。SMG公司的产品在资源估算、矿山计划、生产的各个阶段乃至矿山闭坑后的现场修复的整个矿山循环过程中都有着广泛的应用。Surpac能承担的主要工作有：勘探工程模型和地质实体模型的建立、地表和地下工程的设计、矿山工程测量工作、尾矿处理和复垦设计等。相比于其他的三维建模软件，Surpac的主要优

21、势有以下几点：（1）Surpac是专业的矿业建模软件，不仅三维建模功能强大，而且由于surpac专为矿业建模设计，因此专业化程度高，非常适合像矿体这样形状不规则、需要参数繁多且变化复杂的三维体模型构建。（2）由点、线、体的生成方式，对于每一个信息可以从点到线到体多个层面进行单独描述，也方便设计者对于在每一个层面上循序渐进的进行编辑。（3）在surpac中，线被分为线串和线段，每个线串可以包含数个线段，每一条线段都有单独的ID和所属线串，同样的，对于三维体，也可以分为体号和三角网号，每一个三角网都有对应的三角网号，也有其所属的体号。Surpac的线和线串、体和三角网的设计，方便设计者对不同块体进

22、行定义、显示、隐藏等操作。（4）Surpac中数据的录入支持主流的文件格式，可以将文本文档及Excel表格生成的.not、.csv等常见格式直接导入surpac，利用数据库记录每一个信息方便检索与建模。另外，建立出的数据库也可以是基于Access的数据库，可以在surpac之外单独进行打开、定义和编辑工作。（5）矿体的连接在很大程度上是由电脑自动生成的三角网，在很大程度上节省了建模所需的工作量。因此建模的主要工作量集中于地质数据信息的提取、地质数据库的建立以及矿体的圈定工作。（6）Surpac地质数据库自定义功能可以根据开发者的需要对矿床信息添加，数据库本身也是很好的管理工具，其中的各项数据都

23、可以用来进行约束和统计工作。（7）强大的DTM功能，是建立地表、断层等各类面状要素的基础功能。（8）强大的块体模型功能：设计者可以根据需要对块体进行定义、约束，对于不同的参数进行赋值，surpac中内置有强大的数学工具，可以进行复杂的估算工作，例如矿体品位的估值就有距离幂次反比法、克里格法、简单克里格法、最近距离法四种主要方法，这些方法的准确性和可靠性都远远大于国内地矿行业所普遍采用的块段法，在这些工作中所需要设计者提供的只有估值参数，由电脑自动完成计算工作。另外，用户能够根据组要自行添加种类属性，也可以根据属性进行约束和统计，然后根据需要输出报表。（9）中深孔爆破设计功能，可以根据给定参数，

24、自动生成爆破模型，很直观的反映爆破后的地下矿体形态。（10）强大的剖面功能，根据需要截取剖面进行操作。是十分实用的功能，方便工程的布置。（11）露天爆破设计功能，surpac可以根据给定参数，自动生成爆破网络模型。很直观的反映爆破后的地表及地下矿体形态。第四章 建立地质数据库数据库功能是surpac中其他功能实现的基础，也是建立地质数据库是surpac操作的第一步基础性工作。通过建立数据库，可以实现数据的整理、编辑、约束、统计工作，基于Access的数据库也可以单独打开、定义和编辑。另外，数据库的自定义功能也可以按照设计者的要求为设计者提供编辑、约束、统计数据。建立地质数据库，需要研究区域的大

25、量资料，其中大部分来自于钻孔资料。地质数据库所采用的矿区地质资料的准确程度和数量会直接影响到将来建立出的矿山模型的准确性，以及后续估值的准确性。在建立矿体三维模型之前，必要的准备工作就是整理分析钻孔中的地质信息，转换为surpac可识别的格式，录入surpac之中，从而创建矿区地质数据库。Surpac中数据的录入支持主流的文件格式，可以将文本文档及Excel表格生成的.not、.csv等常见格式直接导入surpac的数据库中。Surpac地质数据库的建立所需要数据可以跟据用户的需要进行自定义，一般来说需要孔口位置信息、测斜信息、岩性信息和样品信息，根据本文研究需要，选取以上四种信息进行地质数据

26、库的建立工作。第一节 钻孔数据的提取钻孔数据来源多种多样。一般来说，钻孔的数据来源会以钻孔柱状图的形式出现，在钻孔柱状图中包含有研究所需要的孔口位置信息、钻孔测斜信息、岩性信息和样品信息。然而surpac不能直接从钻孔柱状图中提取所需信息，因此需要人为对钻孔柱状图中所需要的信息进行提取和分析。本文采用的钻孔柱状图中信息提取和分析方法是利用section软件中的mapgis转excel功能实现了钻孔的数据的选取，然后再根据需要进行修改和校正。根据研究需要，本文提取出的信息分别体现在孔口信息表（collar）、钻孔测斜信息表（survey）、岩性信息表（geology）和样品信息表（sample）

27、中：1孔口信息表（collar）根据研究需要，提取有关孔口位置的信息，包含有孔号、X、Y、Z坐标、终孔深度。2钻孔测斜信息表（survey）根据研究需要，提取距孔口距离，方位角，倾角。3岩性信息表（geology）根据研究需要，提取钻孔揭露的岩层层号、岩性、岩层起点、终点、矿化带的情况以及矿化强度。4 取品信息表（sample）根据研究需要，提取取样位置信息、样品编号、起点、终点、样长以及cu、ni品位。在提取工作中需注意以下三点：1.Surpac作为西方矿业软件，采用的也是西方矿业标准，在输入数据时，必须要将夏日哈木镍矿床坐标的Y与X互换进行输入。2.岩性由于编录人员不同和他们认识上的差异，

28、可能出现定名的差异，为了方便研究，必须尽量忽略这样的差异，本文根据研究需要，具体的，将岩性向辉长岩、辉绿岩、辉橄岩、橄榄岩、片岩、片麻岩、石英岩、大理岩、第四系、破碎带、花岗岩这十一种岩性靠拢。3.接下来圈定矿体的工作并不需要参考Cu的品位，这里提取Cu的品位信息有两个目的：第一是方便后期进行Cu矿体的圈定工作，以及品位、储量运算；第二是为框体圈定时提供一定参考。钻孔信息的提取工作较为重复且工作量较大，本文在研究过程中花费一个月的时间才完成提取工作，合计提取钻孔149个，信息164565组。在完成以上工作之后，就可以开始在surpac中建立地质数据库的工作。第二节 建立地质数据库在surpac

29、中，钻孔信息的存在和体现形式为地质数据库。地质数据库是surpac中其他功能实现的基础，也是建立地质数据库是surpac操作的第一步基础性工作。因此，首先要将提取出的钻孔中的地质信息建立成surpac中的地质数据库。地质数据库建立大概可以分为两步：建立数据库结构、导入数据。一、建立数据库结构 在surpac中，用户可以从Assess、Paradox、ODBC这三种数据库中跟据需要选择一种地质数据库类型，一般的，为了使用的便捷，选择Assess数据库作为地质数据库类型。本文也正是选择了Assess数据库作为地质数据库类型。Surpac建立Access数据库中包含有三个强制表：collar（孔口信

30、息表）、survey（测斜信息表）、translation（转换表），根据接下来研究的需要，需要自定义添加sample（钻孔样品信息表）、geology（岩性信息表）两张自定义表格，其中translation（转换表）在没有特殊需要的情况下为空表，因此需要详细建立数据库结构的表格为collar（孔口信息表）、survey（测斜信息表）、sample（钻孔样品信息表）、geology（岩性信息表）这四张表格。各数据表结构见表4.1：表4.1 数据库字表结构表表 名字 段Collar钻孔编号(hole_id) 、 Y、X、Z、depthSurvey钻孔编号(hole_id) 、测量孔深、倾角、方位

31、角Geology钻孔编号(hole_id)、样品起点、终点、岩性、矿化强度Sample钻孔编号(hol_id)、样品编号、From、To、cu品位、ni品位数据库结构建立应注意：（1）Surpac作为西方矿业软件，采用的也是西方矿业标准，在输入数据时，必须要将夏日哈木镍矿床坐标的Y与X互换进行输入；（2）默认X、Y坐标的上下限位数少于实际位数，需增加两位数以上；（3）矿化强度等数字应允许空值；（4）一些字段必须根据需要调整字段长度以及小数位数。完成以上操作便可以获得所需数据库结构，可以通过数据库-编辑-查看表，即可检查数据库是否完整，并且，用户可以通过编辑数据库结构功能进行数据库结构的编辑和调

32、整。二、导入数据 导入数据之前，首先需要对四张数据表格进行如下修改：（1）将所有钻孔名称改为大写；（2）由于建模需要，将测斜表中的倾角值改为负值；（3）修正人为错误和由于编录人员不同导致的表述不同，所有数据应为小数的形式，测斜表中的倾角、方位角也必须为小数形式，如果出现度分秒的表示形式应换算；（4）将四个数据表改名为collar, survey, geology和sample表，并分别保存为.csv格式，以便下一步的导入工作。Surpac可以直接导入.csv格式的excel文件，不需要转换格式，但是要注意excel表格的数据字段必须与数据库结构一一对应。导入数据后surpac会自动生成.not

33、格式的报告。在报告中会详细指出哪些数据没有成功录入，并且会附带出错原因。根据报告提示修改之后，重新导入数据并更新地质数据库就可以成功将钻孔数据导入数据库（图4.2-4.4）。图4.2 夏日哈木铜镍矿床孔口数据库图4.3 夏日哈木铜镍矿床测斜数据库图4.4 夏日哈木铜镍矿床岩性数据库根据研究需要，在数据库钻孔显示风格中将不同的岩性分别着色，根据ni的品位（0.2g/t）着色。在显示钻孔功能中，设置钻孔根据品位着色、显示ni品位和岩性即可获得夏日哈木地区钻孔三维分布图（图4.5）。图4.5 夏日哈木钻孔三维分布图建立正确的矿床钻孔数据库是surpac中所有操作的前提，接下来的矿体的圈定、矿体实体模

34、型的建立、地质体模型的建立、数据处理和分析以及矿床块体模型构建和品位估值和储量估算都离不开矿床地质数据库数据库。第三节 地质数据库样品组合分析进行地质数据库样品组合分析的主要目的是将所有的样品进行综合分析，为夏日哈木镍矿床块体模型的构建提供统计参数。为建立块体模型和矿体估值的基础。该操作可以在surpac中的基础统计功能中实现。通过地质统计学原理的计算，夏日哈木铜镍矿床取样样长统计结果见下表:表4.6 数据库样长统计结果表样本数最小值最大值均值方差标准差11850.92.351.853.551.61根据样长统计，平均样长为1.85m，方差为3.55，因此可以认为样品长度相对集中。取样长度变化不

35、大，在接下来的块体模型构建中，选取平均样长为2m也是以样长统计结果为依据的。第四节 样品统计分析除了统计样长，为了了解矿体品位变化情况及元素的分布，同时为块体模型统计分析做准备，还需要对样品的其他属性进行统计分析。该操作同样可以在surpac中的基础统计功能中实现。在浸染型矿床中经常会出现特高品位及特异值，特异值就是指比平均品位高很多的数值。特异值的产生是取样本身的特征，是某些金属矿床类型中经常出现的情况。但是，特异值的出现会在很大程度上影响矿床品位的估值，从而影响对矿床储量的计算。因此如何正确的处理出现的特异值是样品统计分析中的关键步骤。一般的，特异值的识别方法主要有三种：（1）根据品位变化

36、系数识别特异值，一般来说，当品位变化系数小于20时，则可将特异值下限规定为样品均值的2到4倍；当品位变化系数大于100，可将特异值下限规定为样品均值的8到20倍。（2）根据样品品位的均方差倍数来识别特异值，该方法一般应用于品位复杂程度较低的矿床，一般将其特异值下限定为样品均值加二到三倍品位均方差。（3）根据样品品位的密度分布曲线来确定特异值下限，可以规定密度曲线上的拐点的样品品位为特异值的下限。处理特异值的方法也有多种，一般的，有去掉特异值不参与样品统计或者用规定的特异值下限替换还可以选择直接用总体均值替换特异值等。由于夏日哈木ni品位特异值相对较多，分布范围相对集中，本文采取特异值下限替换的

37、方法。地质数据库品位处理统计结果见表：表4.7 数据库品位统计结果表样本数最小值最大值均值方差标准差变化系数偏度峰度11850.00592.54840.478440.143060.378240.790562.092678.66945图4.7 样品品位分布直方图第五章 矿床实体模型的构建 第一节 地质实体建模技术简介实体模型是三维地质模型的核心，而三维实体建模技术可以直观的显示各个地质体的空间形态、变化特征以及产状分布等。一般来说，一个矿山地质实体模型，应包括以下内容:三维地表DTM模型;矿体3DM、岩体实体3DM;、三维地质断层DTM;和三维巷道实体3DM 。结合夏日哈木镍矿床的详查研究情况，

38、没有进行坑探工作，另外，建模区内受断层影响较小，不发育与矿床相关的断层，因此本文的建模内容包括建立三维地表DTM模型、矿体3DM、地质体3DM。实体模型大致可分为以下两种：开放的数字地形模型，或者称为表面模型(DTM);封闭的三维实体模型即3DM，也就是封闭的DTM形成的实体。DTM是一种复杂的表面三维体，一般用来反映地表和地质断层，主要是用三维模型反映高差变化；3DM是一个密闭的空间模型，可以反映矿体、地层、地质体等，通过3DM可以对空间体进行测量、体积计算等操作，也可以建立矿体模型深入研究。本文将通过地表模型的建立、矿体轮廓圈定、矿体实体的连接成体、地质体模型的建立四个步骤来分别介绍矿床实

39、体模型的构建过程。第二节 地表模型的建立建立地表模型，即为建立地表DTM，是使用三维建模来反地形起伏。也可以更直观的反映勘探线、钻孔的位置，也可以很直观地反映出矿体、岩体的三维位置关系，是三维地质建模中的一项重要的内容。DTM是由一系列不重叠的三角形联结而形成的，虽然软件功能可以自动完成一些构建，但是大多数DTM的建立仍然需要人为的操作来引导软件建模。地表DTM是开放的数字地形模型。地表DTM是由若干地形线以及地形线上的散点组成，每三个相邻的散点可以连接成为一个三角形，由这些三角形组成的三角网就是地表DTM。本文以矿区地形地质图为基础资料，通过以下步骤完成地表DTM的建立：（1） 利用sect

40、ion提取地质图中所有等高线信息，这一步工作量较大；（2） 将等高线信息利用survey进行散点化，实现化线为点，并保存为.csv数据格式；（3） 在surpac中打开.csv格式的等高线散点，并转换成,str格式的线文件，实现连点成线；（4） 利用surpac中的清理功能，删除线文件中的重复点；（5） 闭合等高线；（6） 用surpac中通过.str生成DTM功能生成地表DTM，保存为.dtm格式；（7） 通过显示菜单中为DTM着色选项为建立出的地表DTM进行自动着色。 完成以上步骤即可得到如图5.1所示的 夏日哈木地表三维DTM。图5.1 夏日哈木地表三维DTM第三节 矿体模型的建立一、矿

41、体轮廓圈定本文中矿体的圈定是根据Ni品位确定的，参考最近的工业指标标准以及夏日哈木铜镍矿床详查报告，具体采取工业指标如表5.2所示：表5.2 夏日哈木铜镍矿镍采取的工业指标表工业指标取值范围Ni边界品位1.0010-6Ni工业品位2.0010-6最小可采厚度0.80m夹石剔除厚度2.00m通过surpac中的传统切片功能，将钻孔根据所在勘探线切片，根据勘探线间距，设置步距为80m，设置面前距离和面后距离均为40m。在每一个勘探线剖面中根据ni的品位，参考地质资料中的勘探线剖面图和矿产勘查学中的相关知识圈定出矿体的形状得到矿体轮廓（图5.3）。将图层合并并保存，效果如图5.3。图5.3 夏日哈木

42、矿体轮廓图二、矿体实体的连接成体在Surpac中利用实体模型功能即可实现矿体实体模型的构建。但是自动构建三角网功能只能用于构建相邻线段之间的三角网，而矿体作为一个3DM模型必须是封闭的三维体，也就是说，在连接实体之前，首先要找到并画出矿体的外推点，来封闭矿体3DM，这需要重新定义剖面并进行切割。较薄的矿体可以根据情况设置外推到线。尖灭点的选择主要参考矿产勘查学中关于矿体外推的知识以及32张勘探线剖面图，另外也要包含自己的理解。主要遵循如下规律：（1）矿体的外推应遵循矿床地质规律，尖灭点应与矿体走向倾角保持一致。 （2）原则上根据勘探工程密度的1/2进行外推按1/4平推，实际情况还要参考矿体的形

43、态。（3）若相邻两个工程不见矿，但是见矿工程外有工程控制，且其中相对应矿化位置镍品位大于等于边界品位的1/2时。首先应参考岩性，如果岩性是统一的，及说明中间的品位较低，因此尖灭应该按实际工程间距的2/3外推;当实际工程之间的距离大于勘探网度的，则按与之相对应网度的2/3外推。 （4）对于夹石也利用相同准则进行尖灭外外推。完成尖灭点外推后即可进行矿体的实体连接。实体连接要注意以下问题：（1）矿体的产状应基本一致。（2）相邻的两个矿体面形状如有较大差异时利用两段之间直接形成三角网可能会出现自相交三角形的情况。这时需要人为进行对应点连接，通过人为添加的控制线并连接对应点可以生成相应实体。（3）完成连

44、接后应立即对三角网进行实体检验，主要检验的是该三角网是否闭合，是否存在自相交三角以及是否存在无效三角形。检验错误会在报告栏中详细显示，可以根据实体检验报告，在实体修补功能中进行修补和再连接。（4）注意体号与三角网号的修改，不同的矿体要用不同的体号表示，同一个体之中不相交的三角网应赋不同的三角网号。本文由于研究M1矿体，因此矿体统一编为1号，将不相交的三角网应赋不同的三角网号。（5）若出现多种地质体间相交的现象，应采用实体间的交差并运算来处理，利用分离连接的三角形功能分离不相交的三角网，注意三角网网号。按照以上原则连接即可得到矿体实体3DM（图5.4）图5.4 夏日哈木矿体实体3DM图（橙色）第

45、四节 地质体模型的建立为了真实展现矿体与地质体的关系，需要创建岩体模型。地质体模型的建立步骤与矿体实体模型的建立类似。注意以下几点：（1）从钻孔提取出的资料岩性多种多样，但是为了直观反应矿体与地质体的关系，需要将岩性归纳汇总。本文中将地质体化为三大类：辉石岩、辉橄岩、橄辉岩岩体为一类；片岩、片麻岩、大理岩及部分侵入体岩体为一类；辉长岩、辉绿岩岩体划为一类。另外第四系沉积物、破碎岩等岩性极少，没有圈出。（2）部分钻孔较浅，并未打穿钻孔底部岩性，因此在圈定时应根据相邻钻孔的对应情况适当进行推测。（3）对于某些较薄或者仅在一条勘探线剖面出现的不能用矿体的尖灭法圈出，处理方法为划为整个大地质体之中，或

46、者直接不圈出。按照以上原则分别圈定出三类地质体（图5.5）图5.5 辉长岩、辉绿岩岩体3DM（红色）图5.6 片岩、片麻岩、大理岩及部分侵入体3DM（蓝色）图5.7 辉石岩、辉橄岩、橄辉岩岩体3DM（粉色）把三种地层实体与矿体实体同时显示可以很直观的在三维空间中矿体与地层的关系（图5.8）。图5.8 夏日哈木矿体与地质体3DM复合图 为了更直观的把握矿体与含矿岩体即辉石岩、辉橄岩、橄辉岩岩体的空间位置关系，单独显示辉石岩、辉橄岩、橄辉岩岩体3DM和矿体3DM得图5.9。通过3DM的构建以及显示，可以发现矿体赋存在辉石岩、辉橄岩、橄辉岩岩体之中，而在辉长岩岩体中完全没有矿体分布，这进一步验证了前人对于夏日哈木镍矿床矿体赋存于镁铁质超镁铁杂岩体中的结论（图5.9）。图5.9 夏日哈木矿体与含矿岩体3DM复合图（矿体为橙色；含矿岩体为粉色）第六章 块体模型的建立与储量估算第一节 品位块