李宏濤，孫祥，陳田華，王永飛

若爾蓋鈾礦田典型礦床三維可視化模型及成礦預(yù)測(cè)研究

李宏濤1，孫祥2，陳田華1，王永飛1

（1.四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610052；2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

礦床三維可視化模型能夠直觀的展示礦床地表和地下隱伏礦體的三維形態(tài)，方便研究各地質(zhì)要素在深部的分布形態(tài)，為下一步工作設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本文選區(qū)若爾蓋鈾礦田降扎礦床向陽(yáng)西溝-中長(zhǎng)溝地段在該區(qū)首次開展了三維建模工作，利用3Dmine軟件，分別建立了地表、鉆孔信息、斷裂構(gòu)造和礦體等三維實(shí)體，構(gòu)建了三維可視化模型，并開展了斷裂構(gòu)造形態(tài)、礦體空間分布特征、礦體與斷裂構(gòu)造關(guān)系研究。在此基礎(chǔ)上，開展了深部成礦預(yù)測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)了深部鈾礦體的精準(zhǔn)定位和直觀展示，為下一步鉆探查證部署提供有利依據(jù)，也為該地區(qū)下一步三維建模工作積累了經(jīng)驗(yàn)。

三維可視化模型；成礦預(yù)測(cè)；若爾蓋鈾礦田

若爾蓋鈾礦田位于四川省阿壩藏族羌族自治州若爾蓋縣境內(nèi)，整體呈近東西向展布，東西長(zhǎng)約50km，南北寬約6km，是我國(guó)重要的碳硅泥巖型鈾礦礦集區(qū)。若爾蓋鈾礦田通過前人的勘查工作，在區(qū)內(nèi)共落實(shí)了鈾礦床4個(gè)（包含12個(gè)礦段），其中大型礦床2個(gè)（包含8個(gè)礦段），小型礦床2個(gè)（包含4個(gè)礦段）。礦床所發(fā)現(xiàn)礦體多，目前提交的礦床中已圈定礦體上百個(gè)，其中85%以上為盲礦體。

①龍首山斷裂；②八渡-洛南斷裂；③北祁連北緣斷裂；④油房溝-皇臺(tái)斷裂；⑤北祁連南緣斷裂；⑥中祁連南緣斷裂；⑦武山-天水?dāng)嗔?；⑧宗?wù)隆山-青海湖南山斷裂；⑨臨潭-山陽(yáng)斷裂；⑩瑪沁-略陽(yáng)斷裂；?洋縣-城口-房縣斷裂。

1-前長(zhǎng)城系；2-長(zhǎng)城-青白口系；3-新生界；4-古生界、早中生代褶皺區(qū)；5-斷裂； 6-華力西-印支期俯沖斷裂；7-加里東期俯沖斷裂；8-晉寧期板塊結(jié)合帶。9-鈾成礦帶；10-若爾蓋鈾礦田位置；A-祁連-龍首山鈾成礦帶；B-北秦嶺鈾成礦帶；C-南秦嶺鈾成礦帶。構(gòu)造單元名稱：Ⅰ-祁連北秦嶺褶皺系；Ⅰ1-走廊過渡帶；Ⅰ2-北祁連加里東褶皺帶；Ⅰ3 -中祁連隆起；Ⅰ4 -南祁連加里東褶皺帶；Ⅰ5 -北秦嶺加里東褶皺帶；Ⅱ-東昆侖-南秦嶺褶皺帶；Ⅱ1-武當(dāng)山隆起；Ⅱ2-大巴山加里東褶皺帶；Ⅱ3-禮縣-柞水華力西前陸褶皺帶；Ⅱ4-南秦嶺華力西-印支褶皺帶。

1 研究區(qū)概況

若爾蓋鈾礦田地處秦祁昆造山系（Ⅲ）秦嶺造山帶（Ⅲ1）西傾山-南秦嶺地塊（Ⅲ1-1）降扎-迭部蓋層褶沖帶（Ⅲ1-1-1）。位于秦祁昆成礦域秦嶺-大別山鈾成礦省南秦嶺鈾成礦帶的西端。其南鄰若爾蓋古陸，以瑪沁-略陽(yáng)深大斷裂（F1）為界，深大斷裂活動(dòng)主導(dǎo)了本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化和鈾成礦作用（圖1）。

若爾蓋鈾礦田內(nèi)出露震旦系至白堊系及第四系。其中志留系羊腸溝組、塔爾組和拉垅組是本區(qū)主要的賦礦地層。

2 建模過程

20世紀(jì)90年代國(guó)外歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的礦山三維建模開始慢慢成熟，以地學(xué)研究為目標(biāo)，高新技術(shù)作支撐、多學(xué)科交叉共建“三維”，在實(shí)現(xiàn)玻璃地球建設(shè)上進(jìn)展迅速。國(guó)內(nèi)核工業(yè)系統(tǒng)自2009年全國(guó)鈾礦資源潛力評(píng)價(jià)工作以來，開展了南方熱液型鈾礦三維地質(zhì)建模工作，先后在相山火山盆地、諸廣巖體等典型地段進(jìn)行了一系列工作。依據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)在三維軟件中生成鉆孔三維模型，在指導(dǎo)深部勘查和評(píng)價(jià)上取得了較好的效果。

圖2 向陽(yáng)西溝—中長(zhǎng)溝地段斷裂構(gòu)造三維分布圖

黑色線（紅色線）為勘探線及鉆孔實(shí)測(cè)斷層，陰影（紫色）為構(gòu)造面

本次建模利用核工業(yè)系統(tǒng)相對(duì)成熟的建模經(jīng)驗(yàn)，選取若爾蓋鈾礦田降扎礦床向陽(yáng)西溝-中長(zhǎng)溝地段為建模對(duì)象，在系統(tǒng)收集地形、鉆孔、剖面信息基礎(chǔ)上，采用3Dmine軟件，分別建立了地表、鉆孔信息、斷裂構(gòu)造和礦體等三維實(shí)體，構(gòu)建了三維可視化模型，并開展了斷裂構(gòu)造形態(tài)、礦體空間分布特征、礦體與斷裂構(gòu)造關(guān)系研究，在此基礎(chǔ)上，開展了深部成礦預(yù)測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)了深部鈾礦體的精準(zhǔn)定位和直觀展示。

3 典型礦床三維可視化模型

按照上述建模過程在全面收集了建模地段地表和鉆孔資料的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)完成了地表DTM、鉆孔位置、構(gòu)造線、礦體等地質(zhì)要素三維建模，將以上文件組織在一個(gè)工程內(nèi)，即形成相應(yīng)礦產(chǎn)的三維地質(zhì)模型。

下面分?jǐn)嗔褬?gòu)造、鉆孔和礦體分別展示模型如圖2。

3.1 斷裂構(gòu)造

從模型中可以清晰看出，該地段斷裂構(gòu)造主要以斷層為主，其分布與區(qū)內(nèi)主要含礦目的層的展布一致（圖2）。

圖3 向陽(yáng)西溝—中長(zhǎng)溝地段地表和鉆孔三維分布圖

黑色線（藍(lán)色線）為鉆孔的空間形態(tài)

3.2 地表DTM+鉆孔

通過模型可以清晰的了解各勘查地段鉆孔的地表分布與深部展布形態(tài)（圖3）。

3.3 礦體

建模礦床礦體宏觀的三維地質(zhì)模型圖見圖4。

3.3.1 礦體空間展布特征

圖4 向陽(yáng)西溝—中長(zhǎng)溝地段三維地質(zhì)模型圖（左東右西）

（紅色為礦體，紫色為斷裂構(gòu)造面）

圖5 向陽(yáng)西溝—中長(zhǎng)溝地段礦體標(biāo)高對(duì)比圖（左東右西）

從礦體的三維空間分布標(biāo)高對(duì)比圖上可以明顯看出（圖5），礦體整體呈近EW向帶狀分布，SN向礦帶寬度在1km內(nèi)，結(jié)合地形西高東低的特征，礦體埋深由東至西依次增加，中長(zhǎng)溝地段礦體埋深一般為0～300m，向陽(yáng)東溝地段礦體埋深為500～800m，向陽(yáng)西溝地段礦體埋深為450～890m。中西部勘探深度較大，基本可達(dá)900m以淺，東部中長(zhǎng)溝地段勘探深度則在500m以淺，個(gè)別鉆孔可達(dá)900m。已發(fā)現(xiàn)礦體標(biāo)高整體在3 300~2 800m之間，其中向陽(yáng)西溝—向陽(yáng)東溝地段礦體標(biāo)高相對(duì)較高，普遍在3 000m以上。

該礦床三個(gè)地段的礦體在空間上的平面投影和縱投影展布特征詳見圖6。

圖6-a 礦體平面投影分布（左西右東）

圖6-b 礦體縱投影分布（左西右東）

3.3.2 礦體形態(tài)

根據(jù)收集前人的勘查報(bào)告，建模地段礦體形態(tài)十分復(fù)雜，多呈似層狀、帶狀及脈狀，局部有膨脹、收縮和分枝復(fù)合現(xiàn)象。在建模過程中，可以清晰發(fā)現(xiàn)三維礦體在空間上呈雁行排列，大礦體一般呈板狀、似層狀，小礦體呈短柱狀、透鏡狀、疊瓦狀。礦體整體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀、斷裂構(gòu)造產(chǎn)狀一致（圖7、圖8）。

3.3.3 礦體與斷裂構(gòu)造的關(guān)系

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以EW向?yàn)橹?，傾向北，傾角一致，呈近似等間距平行排列，礦體多位于斷裂夾持部位或者平行斷裂中間，斷裂構(gòu)造控礦明顯（圖9、圖10）。

4 成礦預(yù)測(cè)

在降扎礦床中長(zhǎng)溝-向陽(yáng)西溝地段三維可視化模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合若爾蓋碳硅泥巖鈾礦成礦規(guī)律與各個(gè)地段的物化探特征，可以對(duì)建模礦床開展了成礦預(yù)測(cè)。后續(xù)可據(jù)此實(shí)現(xiàn)礦體的精準(zhǔn)空間定位，為鉆探驗(yàn)證提供有利依據(jù)。

綜合分析該地段資料，共預(yù)測(cè)鈾礦深部找礦空間5處，自東向西分別為中長(zhǎng)溝深部及外圍、向陽(yáng)東溝深部、向陽(yáng)溝中部（向陽(yáng)東溝與向陽(yáng)西溝之間）、向陽(yáng)西溝深部、雪蓮溝深部（圖11）。

4.1 中長(zhǎng)溝深部及外圍找礦空間

中長(zhǎng)溝地段是降扎礦床的重點(diǎn)礦段，前人工作在該地段已探獲了大型鈾礦產(chǎn)地1處。目前所勘獲的礦體標(biāo)高多在3 600～3 100m，3 100m以深僅做了少量的鉆孔探索，并發(fā)現(xiàn)了數(shù)層礦體。

該地段是降扎礦床唯一有地表礦體出露的地段，具有良好的物化探背景，其氡氣和水化背景均高于地區(qū)平均值數(shù)倍。氡氣測(cè)量異常下限497.00Bq/L，異常最高大于3 700Bq/L。異常帶水中鈾的背景含量3.25×10-5g/L，最高含量1.59×10-4g/L，水中含量鐳1×10-12~2.3×10-11g/L，水中氡一般為74～185 Bq/L。中長(zhǎng)溝地段具有硅灰?guī)r體和斷裂構(gòu)造的有利組合，其物探、水化異常值高，暈圈規(guī)模大，暈圈復(fù)合性好；通過前人探槽、平硐和鉆探的揭露驗(yàn)證，含礦巖性與放射性物化探異常符合，說明這些地表異常是礦致異常，與深部鈾礦化有關(guān)。目前的找礦基本在500m以淺，500～1000m深度僅開展部分鉆孔施工，深部仍具有較大找礦空間，建議該地段深部及外圍開展進(jìn)一步的勘查，控邊探底，擴(kuò)大資源儲(chǔ)量規(guī)模。

a.大脈狀、群脈狀礦體 b.透鏡狀礦體組合-尖滅再現(xiàn)

圖8 向陽(yáng)西溝地段礦體空間展布特征圖

4.2 向陽(yáng)東溝深部找礦空間

向陽(yáng)東溝地段是四川省核工業(yè)地質(zhì)局2005~2009年重啟該地區(qū)勘查后新探獲的中型鈾礦產(chǎn)地，目前所勘獲的主礦體標(biāo)高為2700～2934m，由于投入有限，多數(shù)礦體深部未圈閉。

向陽(yáng)東溝地段具有良好的放射性物化探背景。其中氡氣測(cè)量異常下限300.45Bq/L，圈定氡氣異常帶2條，異常帶氡氣濃度最高858.9 Bq/L。放射性水化測(cè)量共確定鈾、氡混合異常3個(gè)，水中U為3.24×10-6～9.32×10-5g/L，水中Rn為16.18 Bq/L～3119.74Bq/L。向陽(yáng)東溝地段具有硅灰?guī)r體和斷裂構(gòu)造的有利組合，在已知的成礦高程范圍內(nèi)，保礦條件好；其物探、水化異常值高，暈圈規(guī)模大，暈圈復(fù)合性好。建議繼續(xù)對(duì)其深部開展系統(tǒng)的勘查工作，控邊探底，增加資源儲(chǔ)量。

圖9 中長(zhǎng)溝地段斷裂構(gòu)造與礦體空間關(guān)系圖

（紅色為礦體，紫色為構(gòu)造面）

圖10 向陽(yáng)溝地段1～4號(hào)礦體主要受EW向F3與F4斷裂構(gòu)造控制

（紅色為礦體，紫色為構(gòu)造面）

4.3 向陽(yáng)溝中部找礦空間

區(qū)內(nèi)向陽(yáng)東溝、向陽(yáng)西溝與雪蓮溝具有相似的鈾成礦地質(zhì)特征，均為降扎礦床自中長(zhǎng)溝以西的礦床西延地段。礦床定位的走向斷裂特征為硅灰?guī)r體以頂、底構(gòu)造“鑲邊”走向斷層為邊界且?guī)r體內(nèi)有4條走向斷層貫穿全區(qū)，含礦層頂、底“鑲邊”近走向斷層在靠近北東向斷層時(shí)收斂，類似中長(zhǎng)溝地段富集鈾的構(gòu)造條件。礦床定位的北東向斷裂特征為該段整體位于埡口—畢崗斷裂組上盤，區(qū)內(nèi)發(fā)育三條北東向斷層，間距600～800m，將硅灰?guī)r分剖成三個(gè)透鏡體。該地區(qū)具有良好的物化探背景，氡氣系統(tǒng)測(cè)量異常下限254.90Bq/L，最大氡濃度2647.8 Bq/L，共圈定氡氣異常帶6條。放射性水化測(cè)量在向陽(yáng)東溝、向陽(yáng)西溝與雪蓮溝三個(gè)地段水化異常暈和地球物化異常暈重疊較好，且多為U-Rn-Ra異常和U-Rn異常，水中U含量一般2.24×10-5～3.02×10-5g/L最高4.3×10-5g/L，水中Rn最高6715Bq/L。

圖11 降扎礦床中長(zhǎng)溝地段以西礦體空間預(yù)測(cè)展布特征圖

（多邊形框?yàn)轭A(yù)測(cè)鈾礦深部找礦空間）

對(duì)比向陽(yáng)東溝地段和向陽(yáng)西溝地段的成礦地質(zhì)特征，從剖面圖上看，兩地段主礦體產(chǎn)狀相似，標(biāo)高相近，受相同的斷裂構(gòu)造和硅灰?guī)r地質(zhì)體控制，三維模型上看，向陽(yáng)東溝的11、12、13號(hào)礦體與向陽(yáng)西溝地段的1、2、3號(hào)礦體位于同一標(biāo)高，二者在空間上相鄰較近，產(chǎn)狀基本一致，只是由于勘查階段原因人為礦段劃分而分開。模型能直觀證實(shí)前人認(rèn)為的向陽(yáng)東溝和向陽(yáng)西溝地段礦體同屬一個(gè)大礦體的認(rèn)識(shí)，如圖11所示，向陽(yáng)西溝與向陽(yáng)東溝地段中間部位可部署驗(yàn)證性鉆孔，圈連合并對(duì)應(yīng)礦體，進(jìn)一步增加本區(qū)鈾資源儲(chǔ)量。

4.4 向陽(yáng)西溝深部找礦空間

向陽(yáng)西溝地段是四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院2012年以來通過勘查投入新發(fā)現(xiàn)的中型鈾礦產(chǎn)地，目前已勘獲礦體4個(gè)，賦礦標(biāo)高2 887～3 459m。深部礦體并未封邊，有向下延伸的趨勢(shì)，對(duì)比向陽(yáng)東溝地段礦體最大延深至2 700m標(biāo)高，向下仍有一定找礦空間。

4.5 雪蓮溝深部找礦空間

雪蓮溝地段具有與向陽(yáng)東溝和向陽(yáng)西溝地段相似的鈾成礦特征，前期的地面放射性物探測(cè)量和水化測(cè)量工作發(fā)現(xiàn)了多處良好的異常暈組合。該地段與向陽(yáng)西溝地段均是降扎礦床的西延地段，深部勘查具有良好的前景。

5 結(jié)論

近幾年在區(qū)內(nèi)向陽(yáng)西溝地段的持續(xù)勘查，在深部探獲了中型鈾礦產(chǎn)地1處，間接驗(yàn)證了三維模型在成礦預(yù)測(cè)方面的有效性。

綜上所述，運(yùn)用行業(yè)系統(tǒng)先進(jìn)軟件，建立若爾蓋鈾礦田典型礦段的三維可視化模型，能夠直觀的展示建模礦床礦體的空間定位，即礦體空間展布特征、礦體與斷裂的關(guān)系，以及礦體形態(tài)特征。并在此基礎(chǔ)上能夠直觀的開展深部成礦預(yù)測(cè)，對(duì)建模礦段下一步工作部署提供更有說服力的依據(jù)。

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A Study on 3D Visualization Model and Metallogenic Prognosis of Typical Deposit in the Roigê Uranium Ore Field

LI Hong-tao1SUN Xiang2CHEN Tian-hua1WANG Yong-fei1

(1-Sichuan Institute of Uranium Geological Survey, Chengdu 610061; 2-Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029)

This paper deals with 3D visualization model and deep prognosis for the west Xiangyang Valley-Zhongchang Valley block of the Jiangzha U deposit in the Roigê uranium ore field. A 3D visualization model is established on the basis of surficial and drill hole geological data and based on which fault structure form, orebody occurrence and relation of orebody with fault structure are studied. On this basis, the deep metallogenic prognosis is carried out.

3D visualization model; metallogenic prognosis; Roigê uranium ore field

2020-03-02

本項(xiàng)目受四川省科學(xué)技術(shù)廳社發(fā)領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“鈾礦田找礦預(yù)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)與鈾及共伴生元素綜合利用研究”（項(xiàng)目編號(hào)18ZDY2365）、四川省科學(xué)技術(shù)廳社發(fā)領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“東昆侖西秦嶺結(jié)合部構(gòu)造帶地溫場(chǎng)特征及熱源評(píng)價(jià)研究”（項(xiàng)目編號(hào)2018SZ0274）、科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“烏克蘭中部基洛沃格勒地塊深部鈾資源勘探關(guān)鍵技術(shù)與裝備合作研究”（編號(hào)：2016YFE0206300）資助和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心“四川若爾蓋鈾礦整裝勘查區(qū)礦產(chǎn)調(diào)查與找礦預(yù)測(cè)”（項(xiàng)目編號(hào)121201004000150017-94、121201004000160901-79）資助

李宏濤（1983-），男，陜西人，高級(jí)工程師，主要從事鈾礦地質(zhì)勘查工作

P619.14

A

1006-0995（2020）04-0608-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.017