广西武宣铅锌矿三维地质模型构建及找矿预测*

2016-09-26蓝妮拉彭艳华粟阳扬

现代矿业 2016年5期

关键词：盆统实体模型铅锌矿

冯　莉　丁　凯　蓝妮拉　吴　二　刘　珺　彭艳华　粟阳扬

(1.桂林理工大学博文管理学院；2.广西壮族自治区桂林水文工程地质勘察院；3.中国建筑材料工业地质勘查中心广西总队)

广西武宣铅锌矿三维地质模型构建及找矿预测*

冯莉1丁凯2蓝妮拉3吴二1刘珺1彭艳华1粟阳扬1

(1.桂林理工大学博文管理学院；2.广西壮族自治区桂林水文工程地质勘察院；3.中国建筑材料工业地质勘查中心广西总队)

通过对武宣铅锌矿矿区地质勘查资料进行全面整理，利用3DMine软件建立了矿区地质数据库、地形实体模型、地层实体模型和矿体实体模型，实现了武宣铅锌矿矿区深部地质现象的三维可视化。在此基础上，对区内矿床成因、找矿标志进行了分析并进行了找矿预测，结果表明：①区内矿床属于海底热水喷流沉积型(SEDEX)矿床；②矿区三维地质模型的建立对于揭示矿区成矿规律、矿体形态、赋存位置及与围岩的时空关系具有较好的指示作用，对于区内进一步开展矿产勘查和找矿预测工作有一定的参考价值。

铅锌矿3DMine三维地质模型矿床成因找矿标志找矿预测

目前，随着矿体埋深的增加，矿产勘查的难度逐渐增大，应用传统找矿理论和方法进行找矿勘查，效果愈发不理想[1-2]。为更好地适应矿产资源勘查中找矿主体对象的转变，有效提高地质找矿效果，传统找矿方式正由单一向综合、由二维向三维转变。三维地质模型的建立可形象表达矿区的地质现象，为矿山生产、地质现象成因分析、找矿预测等地质工作提供新的技术方法[3-5]。本研究以广西武宣铅锌矿为例，基于3DMine软件构建三维地质模型并进行找矿预测，供区内找矿参考。

1　矿区地质概况

武宣铅锌矿位于广西大瑶山西侧铅锌矿多金属成矿带南段，大地构造上属于华南板块南华活动带来宾凹陷带与大瑶山凸起的复合部位[6]。矿区及其周围出露的地层有寒武系(∈)、泥盆系(D)和第四系(Q)。寒武系(∈)为1套碎屑岩，具复理式构造。泥盆系(D)地层为矿区主要地层，分为上泥盆统、中泥盆统和下泥盆统，其中下泥盆统上伦组(D1sl)为赋矿岩层，岩性以白云岩为主，夹有白云质灰岩，局部夹有少量灰色、浅灰色硅质岩；上部白云岩以深灰色为主，少量灰—浅灰色，中—粗晶结构，中—厚层状，局部有重晶石、铅、锌矿富集，具白云石化、硅化现象；中、下部白云岩以细—微晶结构为主，颜色上部稍浅，薄—中层状，靠近底部夹少量灰岩；下泥盆统(D1)角度不整合于寒武系(∈)之上。第四系(Q)为残坡积棕红色红黏土层，含重晶石、铁锰质结核。矿区构造属寒武系构成的复式背斜构造北西翼，为一单斜构造，南侧、东南侧由寒武系老地层组成，向北西为泥盆系、石炭系，岩层整体倾向NW，倾角多大于80°。F3断层为东乡区域性大断裂，从矿区南侧通过，断面波状弯曲，走向NEE，倾向S，倾角57°，属压扭性逆断层，受挤压较剧烈(图1)，区内岩浆岩不甚发育[7]。

2　矿区三维地质模型构建

2.1技术路线

利用AutoCAD、MapGIS等软件对搜集到的矿区地形地质图、勘探线剖面图、坑道地质平面图等图件进行矢量化或格式转换处理后，导入3DMine软件中提取地质体轮廓线，将钻孔编录信息等地球化学资料整理后构建地质数据库，生成钻孔三维模型，结合地质勘探报告建立相应的地质体模型和工程模型，在地质地形图中通过提取等高线建立地形模型，实现矿区地质现象的三维可视化。根据三维模型提取各地质体的成矿有利信息，将该类信息进行叠加圈定可能致矿的区域并进行评价。本研究三维建模技术路线见图2。

2.2三维地质模型构建2.2.1矿区地质数据库

地质数据库是用于管理地表、钻孔、坑道等地质信息的数据库系统，该数据库也是矿区矿产资源评价的基础。原始数据资料数据库是构建矿山三维地质模型的基本组成部分，通过对地形地质图、矿区勘探线剖面图、坑道平面图进行格式统一后导入3DMine软件中，为构建三维地质模型奠定基础。利用矿区钻孔、坑道样品化验数据创建定位表、测斜表、化验表和岩性表，依据地质数据库通过3DMine软件构建三维模型，实现钻孔三维可视化。

图1　武宣铅锌矿区域地质和矿区地质简图

图2　技术路线

2.2.2矿区地形实体模型

矿区地表形态可利用数字地形模型(Digitalterrainmodel,DTM)进行表达，利用矿区数字高程模型(Digitalelevationmodel,DEM)高差数据进行插值模拟。本研究通过等高线矢量生成矿区地形实体模型，构建矿区地表地形模型。将该模型用于描述矿区地面起伏情况，通过生成三维面模型可较逼真地显示矿区的地表形态，在地形模拟分析过程中，可利用地形地表模型自动提取各类地形因子，还可制作地形剖面图。此外，地表地形模型的构建对于深部采矿工程设计具有重要的指导作用。

2.2.3矿区地层实体模型

地层是指在地壳发展过程中形成的各类成层和非成层岩石的总称，通过地壳运动使得地层发生断裂或褶皱，甚至地层发展倒转，地壳的运动为矿产的形成提供了有利条件。地层实体模型可直观地显示矿区矿体的赋存部位，也为成矿地层有利条件的提取和成矿有利组合部位的综合预测提供了基础模型。地层实体模型主要借助矿区地形地质图、勘探线剖面图和坑道平面图进行构建，将建模所需图件导入3DMine软件中并进行适当校正，对于图件数据不足的情形，应根据矿区地层特征并结合地质调查报告进行推断和完善地层模型(图3)。区内主要地层为下泥盆统郁江组(D1y)泥岩、下泥盆统上伦组(D1sl)白云岩、下泥盆统二塘组(D1e)灰岩与泥灰岩、下泥盆统官桥组(D1g)白云岩夹少量灰岩、下泥盆统大乐组(D1d)泥灰岩、中泥盆统东岗岭组(D2d)白云质灰岩与灰岩。由图3可清晰看到铅锌矿体主要赋存于下泥盆统上伦组(D1sl)白云岩层间破碎带中。

图3　矿区综合地质模型

2.2.4矿体实体模型

根据搜集的地质资料及矿床展布特征，利用勘探线剖面图在三维空间中的矿体轮廓线，参考矿体连接规则，与相邻剖面图上相应编号的矿体沿走向和倾向进行连接，并参考其他地质勘查资料对矿体的描述进行修改和完善，构建了武宣铅锌矿已知矿体的实体模型(图3)。由图3可观察到矿体在矿区中的赋存位置、形态及与地层间的关系。研究区矿床为海底热水喷流沉积型(SEDEX)铅锌矿床，产于下泥盆统上伦组(D1sl)白云岩地层中，矿体呈层状、似层状和透镜状产出，大多呈雁列式排布，沿走向和倾向变化较大，常有分支复合特征。

3　矿床成因及找矿预测

3.1矿床成因

矿区矿体呈层状、似层状和透镜状与地层整合产出，在层状矿体附近出现典型热水沉积岩(重晶石和少量硅质岩等)。区内S同位素特征表明区内成矿既与中生代深源岩浆活动相关，又具有喷流沉积的特点；Pb同位素特征指示区内成矿物质来源为壳源，且具有岩浆混染作用。通过对流体包裹体的研究发现，成矿流体具有大气降水的特征，且与热水成矿关系密切。综合矿床地质特征及S、Pb同位素、稀土元素和流体包裹体研究成果可知，武宣铅锌矿可能为海底热水喷流沉积型(SEDEX)矿床[8]。

3.2找矿预测

武宣铅锌矿位于华南板块南华活动带来宾凹陷带与大瑶山凸起的复合部位，属于广西大瑶山西侧铅锌矿多金属成矿带南段，同时具有多期次活动的区域性大断裂从矿区通过，并且该区为广西重要的铅锌多金属成矿区，具有较好的找矿前景[9]。

(1)铅锌矿床受层位、岩性和构造控制，矿区内构造较发育，主要呈NE向展布的F1、F2、F3断层均不同程度地控制矿体的产状形态，尤其是作为凭祥—大黎区域性断裂的次一级断裂(F3断层)控制着矿区矿体的产出。

(2)找矿标志。①矿体赋存层位为下泥盆统上伦组(D1sl)白云岩；②NE向展布的断层及其次一级的层间破碎带；③重晶石化、硅化、黄铁矿化等围岩蚀变；④由于风化作用形成的残积-堆积重晶石、黄铁矿化学风化作用形成的“铁帽”标志。

(3)矿床产于深大断裂旁侧的次一级断裂中，现阶段，矿区勘探深度较浅，跟据三维地质模型可发现，矿体往深部和边部并未完全圈闭，因此，矿区深部和边部仍具有较大的找矿潜力。