1、地球化学勘查中计算机辅助制图的应用总第 126 期2006 年第 1O 期西部探矿工程WESTCHINAEXPL0RAT10NENGINEERINGseriesNo.1260ct.2006文章编号:1O045716(2006)1O O126 一 O2 中图分类号:TP317.4 文献标识码:B地球化学勘查中计算机辅助制图的应用姬红星(山西省地勘局二一二地质队,山西长治 046000)摘要:以新疆和静县夏尔萨拉一带 1:50000 水系沉积物测量为例,总结了 TIN 模型在区域化探辅助制图中的应用特点及需注意的问题,着重介绍了数据布局方法,对在不规则采样区域边界带圈等值线的形状问题,采用虚设采样
2、点的方法进行处理,取得了很好效果.关键词:地球化学勘查;计算机辅助制图;TIN 模型;地球化学异常图1 概述随着地学技术的快速发展和找矿难度的不断增加,在矿产勘查工作中越来越重视化探方法技术的应用.化探异常是矿产勘查工作部署的主要依据之一,因而利用化探观测数据勾绘异常等值线图件就显得非常重要.从 2O 世纪 8O 年代,随着计算机技术和地理信息系统的发展,以传统的计算数据并采用内插法人工勾绘等值线的方法逐渐被淘汰,近年来普遍采用计算机技术辅助处理数据并自动绘制生成各类等值线地学图件,极大地提高了工作效率,且绘制的图件线条匀称圆滑,色泽艳丽,易于修改和保存.自动处理数据并生成地学等值线的应用软件
3、很多,目前较普遍使用的是 MAPGIS 和 SUFFER,利用其中的数字地面模型(DlTM)系统绘制等值线图件.数字地面模型(DigitalTerrainModal,简称 DTM)是一种描述三维空问信息的模型,在地学领域多用于地形测量和物化探测量.DTM 有两种类型的数据文件:一种是规则格网数据文件,称为 GRD 模型;另一种是三角网数据文件,称为 TIN 模型.TIN 模型较 GRD 模型使用起来比较灵活,生成的异常图便于修改.TIN 模型就是将不规财排列(或规则排列) 的数据点按一定规则连成 Delaunay 三角形,然后在此三角形的基础上采用内插法勾绘等值线.Delaunay 三角剖分是
4、当今流行的 TIN 构网技术,Delaunay三角网的构建就是由离散点自动连结成不规则三角网.对于平面上 n 个离散点,其平面坐标为(,Yi),i 一 1,2,n,将其中相近的三点构成最佳三角形,使每个离散点都成为三角形的顶点.构网准则是:(1) 任何一个三角形的外接圆上不包含除此三角形本身顶点以外的任何结点;(2)相邻两个 Delaunay 三角形构成凸四边形,在交换凸四边形的对角线之后,6 个内角的最小值不再增大.按这样原则生成的三角形能最大限度地满足近似等边(角)性质,避免了过于尖锐三角形的出现.2 计算机编制地球化学异常图的工作流程TIN 模型编制地球化学异常图的工作流程为:编制并矢量
5、化地质底图一野外采样和编制数据底图一采样点定位(输入 X,Y 坐标)一采样数据输入(Z 坐标) 一生成和调整 Delaunay 三角剖面网一绘制平面等值线图一编制地球化学异常图.上述工作流程中,野外采样并编制数据底图是绘制地球化学异常图的基础和关键环节,野外采集的样品布局合理,编制数据底图的工作量就小,若野外采集的样品布局不合理,室内要对数据进行合并,取舍等处理,编制数据底图的工作量也要大些,甚至要到野外补采样品.生成和调整 Delaunay 三角剖分网也是勾绘等值线图的核心步骤,因为一旦样品数据确定后,异常等值线的形状就由 Delaunay 三角剖分网的形态所决定,是否正确的调整好 Dela
6、unay 三角剖分网,关系到生成的异常能否正确地反映地质,地球化学特征,能否用于指导找矿实践.3 和静县夏尔萨拉一带水系沉积物测量中的应用3.1 野外采样布局在和静县夏尔萨拉一带 1:50000 水系沉积物测量中 ,采样面积为 130km*,采样区域边界不规则.以 lkmXlkm 为采样大格,把每一采样大格均分为 4 个面积为 0.5kmX0.5km 的采样小格,每一采样小格内采集 12 个样品.3.2 数据准备编制数据底图在 1:50000 地形图上,标出工作区域和采样小格.为了仰制偶然性数据起伏带来的干扰,突出微量元素分布的本质特征,将采样小格内所有样品的单元素含量求平均值,标注在小格中心
7、.对无样小格,用周围相邻的 8 个小格内的数据进行平均后填空.因工作区边界不规则,如果按照实际工作区边界绘制异常等值线图,则生成的异常图边部的等值线形状有较多不合理成分,如有些等值线圈不到采样边界;有些等值线则因 Delaunay 三角形的不合理构建而呈现错误的形状等等,致使做好的图件要在 MAPGIS 编辑系统中修改 ,很费时问.采取在工作区之外至图框的范围内均匀设置一些虚拟采样点的办法,较好地解决了不规则边界带在成图中存在的问题.虚拟采样点的位置选择和元素含量数据选择要考虑区内地质特征,元素地球化学特征.这些虚拟的采样点也参与勾绘异常等值线,然后以实际工作区边界为裁剪框,对生成的异常图进行
8、内裁.这样制成的异常图比较自然美观,基本不用再另外修改.3.3 矢量化和数据输入按所需投影坐标系,起始经纬度,公里网等参数,利用 MAPGIS 软件的绘制投影经纬网功能,自动生成图框.把扫描后的网格化数据底图装入图像处理子系统,由 TIF 格式变换为 MSI 格(下转第 128 页)128西部探矿工程 Oct.2006NO.10在渗透,运移过程中分解了一些含氟矿物,分解出的氟离子溶入水中,使热矿水增加了氟的浓度.硅在地壳中分布普遍,但溶解度低.它在水中的含量变化与水温有关.莲花山热矿水,由于水温较高(在 5O以上),对硅酸盐溶解作用较强,加上热水来自深部,溶解在水中的硅未被有机物吸收,因此本热
9、矿水的偏硅酸含量高达 80mg/L 左右.氡含量高亦是本热矿水的一个特征.氡的主要来源是放射性元素镭的蜕变,与其它化学成分无关,说明补给热矿水的地下水向深部渗透途径的地层岩石含镭.氡在水中的富集程度与地下水渗透路途,水温和渗透速度有关,渗透途径越长,水温越高,速度越慢,氡气就越富集.从本热矿水的含氡量认为,本热矿水在岩层中渗透,循环途径较长,渗透速度也较慢.此外,热矿水中锶和溴的含量也较高,这与地热区内有花岗岩和海相地层有关,锶主要来源于花岗岩,溴主要来源于海相地层.2.3 水动态变化与补给莲花山热矿水,于 1987 年施工有钻井一口,井深 100m,第四系厚 3.4m,以下为黑云母花岗岩.在
10、井深 22.9m 以下,花岗岩裂隙发育.在花岗岩的裂隙,孔隙中储存着中温热水,并有承压特征.热矿水涌出井口,水位高 1.54m,井口水温 49.5“C,井底水温 54.5“C.据单井抽水试验 ,水位降深 5.57m,出水量160.13ma/d,单位涌水量 0.332L/s?m,若水位降深 12.0m,出水量推测可达 250.3m3/d.该井建成利用已有 18 年多,从未进行过洗井工作,但常年涌水量(自流量)一直保持 0.618L/s(日自流量 53.4ma).据丰,枯水期水量和水温测量,均保持稳定,说明补给来源稳定,与大气降水关系不密切,热矿水主要由地下水垂直补给.从 C1/Br 比值 268
11、.3492.6 看,推测补给热矿水的地下水,有相当一部分是韩江三角洲平原海陆交互相沉积的第四系地层中的地下水.3 应用价值据水样全分析,本热矿水含常量元素全面,还含有多种微量元素和氡气,特别是偏硅酸,锶等含量较高,水质类型属 ClNa型微咸水.这些元素对人体健康非常有益,是人体皮肤微循环所需要的元素,特别是水中含的氡气能进入体内,可透到神经组织内部.据资料介绍,氡水中射气含量大于 35 埃曼就有较好的浴疗作用,能起到调整神经功能,并有催眠,镇静,镇痛作用;对神经炎,神经痛,关节痛,糖尿病,牛皮癣,皮炎,卵巢机能不全,月经不调和内分泌紊乱等均有疗效.因此,认为本热矿水有良好的开发利用价值.参考文
12、献:-13 广东地质技术工程咨询公司.广东澄海碧砂热矿水水文地质调查报告-R3.2000.-23 河南省地质科技咨询公司.地热矿泉水评价及开发利用-R3.1985.-33 李昌静,卫钟鼎 .地下水水质及其污染-M3.中国建筑工业出版社,1983.1-43 矿产工业要求参考手册-M3.地质出版社,1986.(上接第 126 页)式,以自动生成的图框为参照文件,把 MSI 格式的网格化数据底图校正配准.然后在图形编辑子系统中把居民地,水系等地理位置,地质要素及小格中心的采样点位置矢量化,再把小格中心的样品数据挂接到所属点的属性中.3.4 化探数据处理和异常图件的自动生成这部分工作在 MAPGIS
13、软件中的空问分析子系统中进行.其具体步骤为:采样点提取点数据一生成 Delaunay 三角剖分网一整理三角剖分网边一追踪剖分等值线一保存自动生成的点,线,面文件.生成三角剖分网后,一般都需要对一些不合理的三角网进行手工调整,包括交换或删除三角剖分网边等操作步骤.和静县夏尔萨拉一带水系沉积物测量是面型测量,并且数据又经过了网格化处理,其中的数据点都是规则等距排列,所以整理部分网边的工作量不大,只需根据地质特征作局部调整即可.3.5 编制地球化学异常图把矢量化的网格化数据底图的点,线,面文件和自动生成的异常等值线图的点,线,面文件建成一个工程文件,按数字化地质底图及属性文件格式(DZ/To1971
14、997) 划分图层 .这样就制好了地球化学异常图.3.6 所勾绘的地球化学异常在地质找矿中的应用效果和静县夏尔萨拉一带 1:50000 水系沉积物测量共圈出 Au,Ag,Cu,Pb,Zn,Mo,Bi 等各类单元素异常 41 个,在单元素异常的基础上圈定综合异常 7 个.经过对这些异常进行检查评价,证实了这些异常的存在,并新发现了一些铜矿点,铅矿点,如敦德艾肯铜矿点,买亨乌勒铜矿点,木乎尔艾肯铅矿点等.经过进一步勘查评价,有望在其中找到工业矿床.4 几点体会(1)面型地球化学测量中原始数据一般都经过了网格化处理,参与制图的数据点呈规则的网格化排列,不需要过多地调整三角剖分网.对于工作区边界不规则
15、时,应采取在工作区之外至图框的范围内均匀设置一些虚拟采样点的办法,能较好地解决不规则边界带在成图中存在的问题.(2)计算机制图毕竟不如人工制图灵活,勾绘出的异常图局部常显得比较机械和呆板,有的地方难以客观地反映地质特征,为了尽量避免这种现象,应把地质矿产知识与计算机知识有机地结合起来,这样才能充分地利用应用软件资源,合理的布局数据,选择适当的数据处理方法和制图方法,制作出符合客观实际的地球化学异常图件,有效地指导地质找矿工作.参考文献:1-13 江文萍 ,杜清运.数字地图三维可视化的若干研究与应用-A3.第三届两岸测绘发展研讨会论文集 i-c3.香港:2000:8089.i-z3 吴立新,史文中.地理信息系统原理和方法-M3.北京:科学出版社,2003:264266.
