1Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring女同 调教, Ministry of Education, Changsha Hunan
2School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha Hunan
Received: Mar. 26th, 2019; accepted: Apr. 8th, 2019; published: Apr. 15th, 2019
ABSTRACT
Aiming at the needs of deep prospecting in the Dingjiashan Pb-Zn deposit, a three-dimensional visualization prediction method was used to quantitatively predict the location of concealed ore bodies. By analyzing its ore-forming environment, metallogenic regularity and mineralization distribution law, a conceptual model of orebody location was established. The three-dimensional model of Dingjiashan geological bodies was established. The distance field analysis, slope analysis of geological interface and trend-undulation analysis of geological were used to extract ore-controlling factors such as distance field factors and unconformity surface trend-undulation factors. The nonlinear regression method was used to establish a three-dimensional prediction model of the ore body, and the Pb-Zn grades and metal amounts in the deep three-dimensional unit of the Dingjiashan Pb-Zn deposit were predicted. For the problem that the reliability of the prediction results decreases gradually with the increase of the prediction depth, this paper used the residual magnetic anomaly to modify the model, which help improve the reliability and accuracy of the three-dimensional prediction model of the concealed ore bodies.
Keywords:3D Visualization Prediction, Residual Magnetic Anomaly, Predictive Model Correction, Dingjiashan Pb-Zn Deposit
丁家山铅锌矿床三维可视化展望过火修正
丁豪1,2，毛先成1,2
1有色金属成矿展望与地质环境监测素养部要点践诺室，湖南 长沙
2中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙
收稿日历：2019年3月26日；委派日历：2019年4月8日；发布日历：2019年4月15日
摘 要
针对丁家山铅锌矿床深部找矿的需要，罗致三维可视化展望现象，完了隐伏矿体的定位定量展望。通过成矿环境、成矿礼貌和矿化分散礼貌分析，成就矿体定位认识模子；成就丁家平地质体三维模子，罗致距离场分析、坡度分析及趋势–升沉分析等现象，索求不整合面距离场要素、不整合面趋势–升沉要素等控矿要素；罗致非线性归来现象，成就矿体三维展望模子，对丁家山铅锌矿床深部立体单位铅锌品位及金属量进行展望。关于展望服从的可靠性跟着展望深度加多而渐渐缩小的问题，罗致剩余磁特地出手的模子修正现象，擢升隐伏矿体三维展望模子的可靠性与准确性。
关节词 :三维可视化展望，剩余磁特地，展望模子修正，丁家山铅锌矿床
Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.
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1. 序文
丁家山铅锌矿是一座以铅、锌为主，伴生银、铟、镉等多种有用有色元素的有色金属矿山 [1] [2] 。跟着浅表矿体开辟殆尽，在矿区深边部寻找新的矿体成为制约企业发展的关节问题。为减少深部探矿的盲目性和风险性，罗致合适的现象分析控矿要素、进行成矿定量展望显得尤为进犯和紧要。针对矿山深部隐伏矿体立体定位定量展望的要求，隐伏矿体三维展望成为刻下矿产资源展望接头的热门领域。隐伏矿体三维展望是以大齐地质、物探等贵寓为基础，通过地质体三维数据的获取与可视化，成就矿区数字矿产模子，开展矿体展望接头 [3] [4] [5] 。然则，面对深部找矿的本色需求，隐伏矿体三维展望一直濒临着展望深度阁下增大和深部有用信息相对短少这一双基本矛盾 [6] [7] 。因此，展望服从的可靠性跟着展望深度加多而渐渐缩小的问题也一直存在着，这成为制约隐伏矿体三维展望合手续发展与应用远景的根柢问题 [8] [9] 。
重、磁、电等物探技巧是获取深部地质信息的有用阶梯，可从不同的岩石物性角度反应地下岩矿石的蕴涵特征(滕吉文，2006；吕庆田，2007；董树文，2009)。本文基于丁家山铅锌矿床三维地质模子，将磁法正演本领引入隐伏矿体三维展望，通过展望模子正演磁特地与实测磁特地的差值，对隐伏矿体三维展望模子进行迭代修正，从而擢升隐伏矿体三维展望模子的可靠性与准确性 [10] [11] [12] 。
2. 地质概况
丁家山铅锌矿位于梅仙矿田中南部，组成梅仙西矿田的主体。丁家山铅锌矿的矿体主要分散于龙北溪组上段绿片层地岩，矿体产状与含矿地层产状配合一致。矿床(体)产状安定，倾向北西，倾角0˚到20˚，矿床(体)往西南边向安定侧伏，倾角约15˚。矿体从上到下轮换编号为I、II、III，其中，以位于含矿岩性段最底部的III号矿体层位范畴最大，垂厚可达30 m，倾向延迟可达400 m，走向延迟达900 m，组成矿床最主要的矿体(图1)。
龙北溪上部绿片岩层中产生的矿体受不整合构造影响，当不整合面笔陡(歪斜角度为30˚)况且与底下的绿色片岩层歪斜角渡过大时，在不整合面的两侧，矿体在一定范围(50 m~200 m)内变得更厚更富。在侏罗系长林组(J3c)地层中产出的铅锌矿体，主要分散于丁家山矿区第十五线西北侧，矿体位于侏罗系上统长林组(J3c)变质砾岩中的矿石矿物则以胶结物的时局分散。金属矿物主要为方铅矿和闪锌矿，含极少的磁铁矿，不含磁黄铁矿及黄铁矿。矿体倾向于不整合况且具有均匀的时局，为细长的或透镜状的。其酿成和分散受不整合构造限制，可能与晚期热液构造效应研究，不整合面是限制矿体分散的主要结构。当不整合面陡倾(歪斜角度>30˚)况且与底下的绿色片岩层歪斜角度较大时，在不整合面两侧的一定范围内(50 m~200 m)成心于矿化。一方面，在不整合面结构的两侧，矿体的酿成受不整合面的影响，矿体的厚度和品位趋于加多，变得愈加丰富。另一方面，在不整合面结构中，还产生填充的脉状矿体。
图1. 丁家山矿区过火外围地质略图
3. 矿体定位认识模子
矿体定位认识模子包括成矿环境、成矿礼貌到矿化分散礼貌(表1)，疏浚三维矿化信息分析和矿体空间定位定量经营索求 [13] [14] 。阐明丁家山铅锌矿床矿体的空间分散特征和成矿地质条款的分析与归纳，总结了丁家山铅锌矿床隐伏矿体位置展望的认识模子(该模子包括限制矿区及关系地质体中矿体分散的主要限制要素，以及地质体和矿石限制要素的建模分析现象) [15] [16] 。
表1. 矿体定位认识模子
4. 控矿地质要素定量索求女同 调教
控矿地质要素索求便是依据矿体定位认识模子，基于地质体三维模子，罗致三维空间分析现象定量索求控矿要素经营，是隐伏矿体三维可视化展望现象的关节设施 [17] [18] 。本接头罗致距离场分析、趋势–升沉分析等现象，索求了不整合面距离场要素dU、不整合面趋势–升沉要素wU、不整合面坡度要素gU、不整合面夹角要素aU_S等行动丁家山矿区的控矿要素。
4.1. 不整合面距离场要素
为了定量默示不整合面距离场要素，本文基于不整合面TIN模子，诈欺距离场分析现象 [19] [20] ，通过分别求取块体单位到不整合面的最近距离行动距离场值(图2)。
图2. 不整合面距离场要素(dU)
4.2. 不整合面趋势–升沉要素
不整合面趋势–升沉分析主要揭示了不整合面升沉对不整合面周围地质空间控矿效应的影响。趋势面的索求现象包括克里金法，多项式拟正当和距离平淡反比法 [21] [22] [23] 。waU和wbU分别用于默示不整合面的一次升沉(waU)和二次升沉(wbU)，模子的诡计服从如图3和图4所示。
图3. 不整合面一级升沉(waU)
图4. 不整合面二级升沉(wbU)
4.3. 不整合面坡度要素
不整合面坡度要素指不整合面上各点的坡度值，不错代表不整合面上各点的陡缓进程。使用TIN模子诡计某点的坡度值时，该点方位的三角面片与水平面的夹角值即为该点的坡度值(图5)。
图5. 不整合面坡度要素(gU)
4.4. 不整合面夹角要素
地层与不整合面之间的角度频繁对成矿有影响，取立体单位与不整合面最近三角面片的夹角值，行动该单位不整合面夹角要素。诡计服从如图6。
图6. 不整合面夹角要素(aU_S)
5. 三维展望模子成就
基于丁家山铅锌矿床定位认识模子，以丁家山矿区地质体三维为基础数据，诈欺上述控矿地质要素定量索求现象，定量索求丁家山矿区控矿地质要素。并阐明控矿地质要素与矿化经营之间的关联，成就该区域的三维展望模子。
展望模子可定量揭示矿化信息与地质空间找矿经营之间的关系，不错完了对接头区内分散的深边部矿体进行定位定量展望。矿化信息包括单位平均品位、金属量，非线性多元归来现象不错用于成就单位品位及金属量展望模子，通过成就控矿地质要素与品单位位、金属量之间的关系，抒发控矿要素与矿化信息间的多元归来模子。
矿化信息与找矿信息经营的关联关系，在数学上不错抒发为找矿信息经营空间到矿化变量空间的映射(毛先成等，2006)，其函数化抒发模子为 M V = f ( G V ) [24] ，MV为矿化变量空间，GV为找矿信息变量空间。由于找矿信息经营与矿化信息具有权贵的线性关系性，是以该模子 M V = f ( G V ) 不错实例化为多元线性归来模子：
M V k = B k 0 + ∑ j = 1 p B k j G V j + ε k = 1 , 2 , 3 , … , n (1)
式(1)中，MVk为MV中矿化变量，GVj为GV中的找矿信息经营， B k 0 , B k 1 , ⋯ , B k p 为函数参数，ɛ为立时变量。参数 B k 0 , B k 1 , ⋯ , B k p 不错通过对GV和MV在地质空间限制区域中闹翻化单位的量化数据进行多元线性归来分析赢得。
矿化泛函模子定量揭示了找矿信息变量与矿化变量之间的关联关系，不错用来对接头区内通盘的立体单位的矿化经营Pb、Zn、PbMet、ZnMet进行估值展望。
以下为丁家山矿区各矿化经营展望服从可视化(图7~10)。
图7. Pb品位展望图
图8. Pb金属量展望图(PbMet)
图9. Zn品位展望图
图10. Zn金属量展望图(ZnMet)
6. 磁特地出手的展望模子修正
通过上述三维展望模子，得到丁家山矿区深部铅锌品位及金属量展望服从。然则，由于深部展望体元位于勘探工程限制范围以外，展望服从的可靠性跟着深部加多而缩小。针对这一问题，本文通过磁特地出手的模子修正现象 [25] [26] ，对展望模子迭代修正，从而擢升隐伏矿体三维展望模子的可靠性与准确性。
6.1. 地质模子疗养为物性模子
罗致三维端正网格将地质空间区分为许多小立方体，立方体区分精度取决于建模责任精度，同期辩论诡计机处治的承受才智。本次接头针对接头区域模子作念地球物理正演诡计，辩论到诡计量比拟大，因此考中立体单位尺寸为10 m × 10 m × 10 m，立方体总和为274万个。
地质建模的小单位为10 m × 10 m × 10 m的端正立方体，每个立方体齐有各自的空间坐标信息及岩性和物性参数(磁化率等)，但是咱们的正演设施的输入参数为磁化强度，因此咱们需要阐明建模的地质信息滚动成咱们所需要的参数。因此咱们需要进行如下前期数据疗养责任：
1) 阐明磁化率求取感应磁化强度(Ji)，Ji= kT0。其中T0为当地磁场，k为磁化率，参考测定统计的岩(矿)石磁性贵寓敷陈赢得。据梅仙矿区勘探高精度磁测名堂敷陈，当地磁场大小约为46368.5 nT，其中银铅锌矿的物性参数为k = 4π × 4490 × 10−6 SI，矿化绿片岩的物性参数为k = 4π × 4490 × 10−6 SI。
2) 获取剩余磁化强度(Jr)，参考测定统计的岩(矿)石磁性贵寓敷陈赢得。阐明福建省尤溪县梅仙矿区勘探高精度磁测名堂敷陈，名堂接头平分为三种情况：
a) Pd ≥ 0.5%或Zn ≥ 1%，且(PbMet + ZnMet) > 0，则有Jr = 2.689 A/m。
b) 当条款不沸腾条款1时，且Pb > 0或Zn > 0，则有Jr = 0.144 A/m。
c) 当条款1和2齐不沸腾时，则有Jr = 0 A/m。
大奶人体艺术3) 求总磁化强度(J)，J = Ji + Jr。
4) 数据坐标整理，使其相宜正演设施输入端正(表2)。
表2. 地质对象物性参数
6.2. 磁特地三维正演模拟
关于一般三维磁性体磁场的诡计，由泊松方程可推导出如下公式 [27] [28] ：
Δ T = H a x cos I 0 cos A ′ 0 + H a y cos I 0 sin A ′ 0 + Z a sin I 0 (2)
H a x = μ 0 4 π ∫ υ M × { 2 ( x − ξ ) 2 − ( y − η ) 2 − ( z − ζ ) 2 r 5 cos I sin A + 3 ( x − ξ ) ( y − η ) r 5 cos I cos A + 3 ( x − ξ ) ( z − ζ ) r 5 sin I } d υ (3)
H a y = μ 0 4 π ∫ υ M × { 3 ( x − ξ ) ( y − η ) r 5 cos I sin A + 2 ( y − η ) 2 − ( x − ξ ) 2 − ( z − ζ ) 2 r 5 cos I cos A + 3 ( y − η ) ( z − ζ ) r 5 sin I } d υ (4)
Z a = μ 0 4 π ∫ υ M × { 3 ( x − ξ ) ( z − ζ ) r 5 cos I sin A + 3 ( z − ζ ) ( y − η ) r 5 cos I cos A + 2 ( z − ζ ) 2 − ( x − ξ ) 2 − ( y − η ) 2 r 5 sin I } d υ (5)
其中， H a x , H a y 和 Z a 为磁场三重量， Δ T 为总强度磁特地。 ( x , y , z ) 为不雅测点的坐标， ( ξ , η , ζ ) 为三维地
质体的坐标。M为地质体的磁化强度，I为磁化倾角，A为磁化偏角； I 0 为地磁倾角， A 0 为地磁偏角。一般情况下 I = I 0 ， A = A 0 。 μ 0 为真空磁导率， μ 0 = 4 π × 10 − 7 H/m。
对通盘丁家山矿区模子进行磁法正演，得到正演服从如图11。
通过稽察梅仙地区磁特地实测数据等值线图，不错看出磁特田主要分散于丁家山区域。由于丁家山矿区模子磁特地正演服从与矿区磁特地实测数据分散区域并不彻底重合，唯有在部分区域重合。因此咱们采用部分区域行动咱们的接头区域，咱们将此区域的实测磁特地索求出来，如图12。
图11. 丁家山模子磁特地正演服从
图12. 接头区范围
6.3. 展望模子修正
诈欺磁特地三维正演算法 [29] [30] 对丁家山铅锌矿床进行磁法正演，赢得了接头区正演磁特地，并与实测数据对比诡计出两者的各别(图13)。
图13. 接头区域磁特地：(a) 模子正演磁特地；(b) 正演服从与实测数据之差
服从清晰，正演服从的特地值比实测数据小，十分是逼近接头区域界限的最大特地区域(坐标(39621500，2903900)隔壁区域)；在等值线图的左下角，实测数据出现的是负特地，而模子正演服从是正特地，因此该位置展望服从与本色矿体进出较大，应行动咱们展望模子修正的待选区域。咱们将地质模子中矿体部分投影到大地，和实测数据等值线图以及化极和滚动模量 [31] [32] 处治后的服从绘图在沿途，通过图14就不错了了地看到矿体分散在两个主要特地区域的正下方，坐标(39621350，2903390)处的次特地处并莫得矿体分散，因此模子正演服从中此处不存在昭彰特地。两个紧要特地中，矿体又主要逼近在逼近中心区域的特地下方，而最大特地处的矿体分散昭彰要小，因此导致地质模子正演服从中逼近界限的特地比本色要小好多。
图14. 已知矿体水平投影
通过分析，模子修正应按以下端正进行：
1) 接头区域右下方应该不存在矿体，此区域实测的负特地是由接头区域右下方的矿体产生，不在建范例围内，因此无须辩论。
2) 坐标或者为(39621500，2903900)处的矿体的体积应扩大，况且其下方和右下方可能存在比已知矿体更大一些的隐伏矿体。
3) 坐标(39621350，2903390)处应该存在一个小范畴矿体，其产生的正特地会保存，而负特地会被其上方的矿体产生的正特地所秘密。
阐明上述服从对三维展望模子服从进行修正，关于上述设施采用的待选体元，修正展望体元的品位或金属量。对修正后的三维地质模子再次转为三维磁化率模子进行正演，再行诡计磁特地与实测磁特地的各别 [33] [34] ，屡次迭代修正，最终得到修正后的三维地质模子。践诺标明，经屡次迭代修正后的三维地质模子正演服从更接近实测磁特地。
7. 论断
1) 本文按照“地质信息集成–成矿信息定量索求–立体定量展望”的历程，对丁家山铅锌矿床深部体元的品位及金属量进行展望，为深部找矿提供三维可视化定位定量展望。
2) 针对隐伏矿体三维展望跟着展望深度的渐渐加多，展望准确率缩小的问题，本文加入了基于磁特地出手的迭代修正设施，对隐伏矿体三维展望模子进行修正，使展望模子更接近真的地质结构。
基金名堂
国度当然科学基金名堂(41472301)。
著作援用
丁 豪,毛先成. 丁家山铅锌矿床三维可视化展望过火修正Three-Dimensional Visualization Prediction Model and Its Correction of Dingjiashan Pb-Zn Deposit[J]. 地球科学前沿, 2019, 09(04): 199-211. https://doi.org/10.12677/AG.2019.94023
参考文件女同 调教