龐文靜, 孫遠(yuǎn)強(qiáng), 章傳超, 丁 昊, 張運(yùn)濤,姚亦軍, 何德寶, 吳志春, 周萬蓬

(1.江西省地質(zhì)局 核地質(zhì)大隊(duì),江西 鷹潭 335001;2.江西省能源礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查研究院有限公司,江西 南昌 330103;3.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院,北京 100029;4.東華理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,江西 南昌 330013)

鄒家山礦床是國內(nèi)最大的火山巖型鈾礦床,主要由鄒家山1、2、3、4、14、15、19號帶組成(圖1),其中4號帶資源量占了整個礦床的75%,礦體多呈脈狀、透鏡狀,少數(shù)為囊狀等。前人對該礦床的鈾礦成礦熱液來源、成礦時代特征、流體包裹體特征、礦質(zhì)遷移和富集機(jī)制等方面開展了廣泛研究(楊水源等,2012;姚宏鑫等,2013;胡寶群等,2011,2016;王運(yùn)等,2018;林錦榮等,2019;張萬良等,2022),而對礦山實(shí)采過程中發(fā)生的礦體產(chǎn)狀及資源量的變化研究較少(胡榮泉等,2013)。筆者利用Surpac軟件構(gòu)建部分礦體地質(zhì)勘查與實(shí)采的三維模型,對鄒家山鈾礦4號帶礦體特征進(jìn)行探采對比,分析礦體產(chǎn)狀、厚度、品位和資源量變化因素,進(jìn)而總結(jié)深部鈾成礦特征,為相山礦田下一步找礦方向提供依據(jù)。

圖1 鄒家山礦床礦帶分布略圖

1 礦床概況

鄒家山礦床位于贛杭構(gòu)造火山巖鈾成礦帶中,處于揚(yáng)子板塊與華夏板塊的結(jié)合部位(龐文靜等,2021;方啟春等,2021),受河元背-鳳崗基底斷陷帶、北東向鄒家山-石洞斷裂帶及火山塌陷構(gòu)造復(fù)合控制。

礦床地表僅出露鵝湖嶺組碎斑熔巖,深部主要由流紋英安巖、碎斑熔巖與基底變質(zhì)巖組成,其中流紋英安巖、碎斑熔巖的成巖年齡分別為135～137 Ma、132～135 Ma(林錦榮等,2019;陳正樂等,2013;王勇劍等,2021;楊水源等,2012)。礦床內(nèi)構(gòu)造主要由斷裂構(gòu)造、火山塌陷構(gòu)造、裙褶構(gòu)造及裂隙構(gòu)造組成,其中鄒家山-石洞斷裂構(gòu)造及火山塌陷構(gòu)造為區(qū)內(nèi)重要的控礦容礦構(gòu)造(陳柏林等,2021;胡榮泉等,2013)。礦體在空間分布上具有成群、成帶,分布集中,富集部位清楚,并呈側(cè)列展布的特點(diǎn),部分礦體形態(tài)較復(fù)雜,含礦巖性主要是碎斑熔巖和流紋英安巖。區(qū)內(nèi)共圈定工業(yè)礦體1 000余條,多數(shù)為中小礦體,一般沿走向長為50～150 m,沿傾向長為20～100 m,厚為1～3 m,品位為0.1%～0.6%。礦床內(nèi)常見的蝕變有水云母化、鈉長石化、赤鐵礦化、碳酸鹽化、綠泥石化、螢石化及磷灰石化等,上述蝕變具有多期次活動的特點(diǎn),并具明顯的分帶性。從礦前階段到主要成礦階段,其蝕變作用增強(qiáng)而幅度卻逐漸減小,并形成以鈾釷-螢石、水云母化為中心的對稱中心式蝕變分帶,即中心往往是強(qiáng)螢石化或強(qiáng)水云母化蝕變帶,旁側(cè)為早階段赤鐵礦化蝕變帶,最外側(cè)為礦前較寬的水云母化灰色蝕變帶。

2 研究方法

運(yùn)用Surpac軟件建設(shè)鄒家山礦床4號帶鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,同時構(gòu)建礦體地質(zhì)勘查三維模型和實(shí)采礦體的三維模型。利用Surpac軟件沿不同的中段切出相應(yīng)的各中段地質(zhì)平面圖,進(jìn)行實(shí)采礦體與地質(zhì)勘查礦體的形態(tài)對比。如:沿原地質(zhì)勘查線方向切出實(shí)采礦體的剖面圖,與地質(zhì)勘查礦體剖面圖進(jìn)行對比;沿地質(zhì)勘查縱投影圖方向切出實(shí)采礦體縱投影進(jìn)行二者之間的面積和體積對比;沿不同的中段切出相應(yīng)的各中段地質(zhì)平面圖,實(shí)現(xiàn)實(shí)采礦體與地質(zhì)勘查礦體的形態(tài)對比。

2.1 建設(shè)鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)收集整理鄒家山礦床儲量報告中原始地質(zhì)勘查數(shù)據(jù),分類形成鉆孔坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件和測斜數(shù)據(jù)文件、測井?dāng)?shù)據(jù)文件,共整理、錄入414個鉆孔資料,導(dǎo)入Surpac軟件,形成鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。

2.2 探采對比對象選擇

鄒家山礦床主采礦體主要集中在-130 m、-170 m、-210 m三個中段,在充分考慮各礦體實(shí)采情況、礦體數(shù)據(jù)完整性等因素下,選擇鄒家山礦床4號帶西南段15線到61線之間,-130 m到-210 m中段的部分礦體作為探采對比對象,涉及7條勘查礦體,其對應(yīng)9條實(shí)采礦體,如表1所示。

表1 各采場實(shí)采礦體對應(yīng)情況明細(xì)表

2.3 構(gòu)建勘查礦體三維模型

利用Mapgis軟件對礦體的平面圖進(jìn)行矢量化,然后借助于Surpac軟件,實(shí)現(xiàn)每幅剖面圖的二維向三維轉(zhuǎn)化。根據(jù)對每幅剖面圖的礦體分析,把同一礦體的礦體界線進(jìn)行縱向上的連接,利用Surpac軟件中的三角網(wǎng)化技術(shù),實(shí)現(xiàn)勘查礦體三維實(shí)體模型的構(gòu)建,共建立了地質(zhì)勘查的7個礦體。

2.4 構(gòu)建實(shí)采礦體三維模型

收集了鄒家山礦床4號帶7條礦體的地質(zhì)編錄圖,提取采場各分層礦體參數(shù),運(yùn)用Mapgis軟件編制各分層地質(zhì)平面圖,根據(jù)坐標(biāo)位置定位分層剖面圖的三維空間位置,運(yùn)用Surpac軟件對各分層礦體進(jìn)行圈連,構(gòu)建實(shí)采礦體的三維模型(圖2)。

圖2 鄒家山礦床C2-398勘查及實(shí)采礦體三維模型圖

3 探采對比研究

3.1 礦體產(chǎn)狀對比

從圖3和圖4中可以看出,勘查礦體走向主要為北東向,實(shí)采礦體主體走向?yàn)楸蔽飨?。?shí)采礦體與勘查階段圈定的礦體差異比較明顯,4號帶隨著礦體埋藏深度的增加和距主構(gòu)造帶的距離變遠(yuǎn),礦體受次級構(gòu)造的影響越來越明顯,北西向礦體是深部找礦的重點(diǎn)。

圖3 鄒家山礦床-170 m中段勘查與實(shí)采礦體產(chǎn)狀對比圖

圖4 鄒家山礦床-210 m中段勘查與實(shí)采礦體產(chǎn)狀對比圖

利用鄒家山礦床鉆孔綜合地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,基于勘查和實(shí)采礦體三維模型,沿勘探線方向切出剖面圖,獲得橫向剖面圖上實(shí)采礦體形態(tài)輪廓線,與早期勘查礦體輪廓線進(jìn)行疊加,實(shí)現(xiàn)礦體規(guī)模和形態(tài)的探采對比(表2)。通過對比發(fā)現(xiàn),深部鈾礦體產(chǎn)狀變化大,其中產(chǎn)狀變化較大的礦體主要為C2-380、C2-398、C1-138和D650礦體,礦體走向由北東向變?yōu)楸蔽飨驗(yàn)橹鳌?/p>

表2 鄒家山礦床探采對比礦體產(chǎn)狀變化表

C2-380礦體賦存于碎斑熔巖與流紋英安巖接觸帶附近的碎斑熔巖中,受F6構(gòu)造的次級構(gòu)造控制,礦體較為發(fā)育,連續(xù)性較好,由兩組構(gòu)造控制,一組走向?yàn)楸蔽?南東,傾向?yàn)槟衔?傾角約為65°;另一組走向?yàn)楸睎|-南西,傾向?yàn)楸蔽?傾角為30°～54°?？辈殡A段僅控制了北東向礦體,實(shí)采階段增加了北西向礦體,并且北西向礦體規(guī)模較大,因此,實(shí)采礦體增加的金屬量十分可觀(圖5)。

圖5 鄒家山礦床-210 m中段C2-380礦體探采對比平面圖

C2-398礦體賦存于碎斑熔巖與流紋英安巖接觸帶附近的流紋英安巖中,勘查階段控制礦體走向?yàn)楸睎|向,采礦階段查明礦體受巖性接觸界面的控制,走向?yàn)?20°～345°,傾向?yàn)槟衔?傾角為60°～80°,礦體產(chǎn)狀變化明顯,沿走向平均長度為54 m,傾向平均高度為26.5 m(圖6)。

圖6 鄒家山礦床43號勘探線398礦體探采對比剖面圖

C1-138礦體位于鄒家山礦床北東端,礦體產(chǎn)狀變化大,走向由北東向變?yōu)楸蔽飨?。?170 m中段由ZK17-26單孔控礦,走向?yàn)楸睎|,鉆孔見礦厚度為2.98 m,品位為0.310%,采礦階段9-2-4-14平巷揭露該礦體賦存于碎斑熔巖與流紋英安巖接觸帶附近的碎斑熔巖中。礦體走向?yàn)?15°,傾向?yàn)槟衔?傾角為55°～65°,沿走向長度約為15 m,沿傾向高度約為24 m,平均礦體厚度為0.47 m(圖7)。

圖7 鄒家山礦床-170 m中段采場C1-138礦體探采對比平面圖

D650礦體賦存于碎斑熔巖與流紋英安巖接觸帶附近的碎斑熔巖中,礦體連續(xù)性較好,呈脈狀產(chǎn)出。該礦體產(chǎn)狀變化大,由勘查階段圈定的北東走向偏轉(zhuǎn)為北北西走向,礦體走向?yàn)?26°～358°,傾向?yàn)槟衔?傾角為54°～65°,礦體長為66 m,高為40 m,平均厚度為0.54 m。

3.2 礦體厚度對比

鄒家山礦床7條探采對比的礦體厚度變化情況見表3。經(jīng)統(tǒng)計(jì),有3條礦體厚度減少,4條礦體厚度增加,其中C1-138和C2-329-1礦體厚度明顯減少,C2-361、C2-398和C2-452礦體厚度明顯增加。礦體的厚度變化主要受礦體走向、傾向變化的影響。由于受品位增加等因素影響,礦體厚度減小對礦石量影響較大,但對金屬量影響較小;礦體厚度增加,礦石量和金屬量有明顯增加。

表3 鄒家山礦床4號帶探采對比礦體平均厚度變化表

3.3 礦體品位對比

對7條礦體切穿點(diǎn)處的品位、厚度進(jìn)行探采對比表明(表4),礦體厚度變化不明顯,除C2-380和C2-398礦體品位略有降低外,其他5條礦體品位都有所增加,特別是新發(fā)現(xiàn)礦體C2-447和X498的品位比勘查階段顯著增加。

表4 鄒家山礦床7條礦體勘查及實(shí)采資源量變化對比表

3.4 探采資源量對比

勘查階段采用傳統(tǒng)的地質(zhì)塊段法估算礦體體積(V),即利用求積儀計(jì)算礦體縱投影圖的面積(S)和已知礦體(塊段)的平均厚度(M),根據(jù)公式V=S×M,獲得礦體體積。該體積計(jì)算由于受礦體空間形態(tài)的影響導(dǎo)致誤差較大。礦體三維模型是利用軟件直接計(jì)算礦體模型體積,估算精度高。

7條礦體地質(zhì)勘查階段和實(shí)采階段資源量統(tǒng)計(jì)見表4。從表4中可以看出,有5條礦體(C2-361、C2-380、C2-398、C2-452、D650)的實(shí)采資源量大于勘查階段所統(tǒng)計(jì)的資源量,有2條礦體(C1-138和C2-329-1)的實(shí)采資源量小于地質(zhì)勘查的資源量。7條礦體在勘查階段提交礦石量為16 286 t,金屬量為48.02 t,而礦山實(shí)采礦石量為21 424 t,金屬量為85.76 t,實(shí)采礦石量增加了5 138 t,金屬量增加了37.74 t。

4 對比差異分析

鄒家山礦床4號帶實(shí)采礦體與勘查階段圈定的礦體差異比較明顯,主要原因是地質(zhì)勘查時期對鄒家山礦床不同礦帶的控礦、含礦構(gòu)造特征認(rèn)識不到位。受礦區(qū)北東向鄒-石斷裂主構(gòu)造帶影響,認(rèn)為礦區(qū)南西端礦體的產(chǎn)狀與主構(gòu)造的產(chǎn)狀相同。4號成礦帶隨著礦體埋藏深度的增加和距主構(gòu)造帶的距離變遠(yuǎn),礦體受次級構(gòu)造的影響越來越明顯,礦區(qū)深部多發(fā)育共軛剪切裂隙且呈平行條帶出現(xiàn)。因此4號帶礦體多為群脈型呈條(帶)狀展布,該分布規(guī)律對生產(chǎn)探礦具有重要意義。

從鄒家山礦床探采對比結(jié)果,可以看出深部鈾礦資源量明顯增加,其主要原因如下:

(1)深部鈾礦體方向的變化。鄒家山礦床淺部鈾礦體受鄒-石斷裂構(gòu)造控制,礦體走向?yàn)楸睎|向,但在-130 m中段,礦體受鄒-石斷裂和組間界面(鵝湖嶺組碎斑熔巖與打鼓頂組流紋英安巖接觸界面)滑脫面控制,不僅北東向礦體發(fā)育,北西向、南北向礦體也十分常見。經(jīng)3個中段統(tǒng)計(jì)表明,北西向礦體更為發(fā)育,而且礦體規(guī)模變大。

(2)深部隱伏礦體增多。鄒家山礦床探采對比的7條礦體范圍內(nèi)發(fā)育2個隱伏礦體,C2-329-1礦體附近發(fā)育C2-447礦體,C2-361礦體附近發(fā)育X498礦體,并且品位高、資源量大。鄒家山礦床地質(zhì)勘查主要以鉆探為主,深部缺少水平坑道的勘查驗(yàn)證,深部礦體為群脈狀,單個礦體規(guī)模小,但礦體多,鉆探勘查存在漏礦現(xiàn)象。

(3)深部礦體品位增加明顯。勘查礦體平均品位為0.29%,實(shí)采礦體平均品位為0.40%,這也是深部資源量明顯增加的重要原因之一。

5 結(jié)論

(1)鈾礦成礦位置對巖性沒有選擇性,鵝湖嶺組碎斑熔巖的底部、打鼓頂組流紋英安巖的上部以及組間界面均有礦體發(fā)育。實(shí)采礦體編錄表明兩者接觸面附近是鈾礦最佳賦存地段,礦體形態(tài)受到斷裂及巖性界面控制,組間界面滑塌部位與鄒家山-石洞斷裂構(gòu)造復(fù)合部位是深部鈾礦的重要富集場所。

(2)鄒家山礦床成礦構(gòu)造為北東向和北西向,-130 m以上礦體受北東向鄒-石斷裂控制,礦體整體呈北東向;-130 m以下礦體以北西向?yàn)橹?其次為北東向、南北向,礦體受北西向和北東向構(gòu)造聯(lián)合控制,其兩者連通的情況對成礦更加有利。

(3)鄒家山礦床主要以鉆探為主進(jìn)行工程勘查,僅以“鉆孔切穿點(diǎn)”為見礦依據(jù),會導(dǎo)致對深部部分礦體走向、傾向判斷不正確,北西、南北向礦體連礦錯誤。另外,深部礦體為群脈狀,單個礦體規(guī)模小,但礦體多,鉆探勘查存在漏礦現(xiàn)象,如C2-329-1、C2-361礦體附近都發(fā)現(xiàn)新礦體。