若爾蓋鈾礦田典型礦床三維可視化模型及成礦預測研究

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測研究

李宏濤1，孫祥2，陳田華1，王永飛1

（1.四川省核工業地質調查院，成都 610052；2.核工業北京地質研究院，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，方便研究各地質要素在深部的分布形態，為下一步工作設計提供依據。本文選區若爾蓋鈾礦田降扎礦床向陽西溝-中長溝地段在該區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、斷裂構造和礦體等三維實體，構建了三維可視化模型，并開展了斷裂構造形態、礦體空間分布特征、礦體與斷裂構造關系研究。在此基礎上，開展了深部成礦預測工作，實現了深部鈾礦體的精準定位和直觀展示，為下一步鉆探查證部署提供有利依據，也為該地區下一步三維建模工作積累了經驗。

三維可視化模型；成礦預測；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，整體呈近東西向展布，東西長約50km，南北寬約6km，是我國重要的碳硅泥巖型鈾礦礦集區。若爾蓋鈾礦田通過前人的勘查工作，在區內共落實了鈾礦床4個（包含12個礦段），其中大型礦床2個（包含8個礦段），小型礦床2個（包含4個礦段）。礦床所發現礦體多，目前提交的礦床中已圈定礦體上百個，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-皇臺斷裂；⑤北祁連南緣斷裂；⑥中祁連南緣斷裂；⑦武山-天水斷裂；⑧宗務隆山-青海湖南山斷裂；⑨臨潭-山陽斷裂；⑩瑪沁-略陽斷裂；?洋縣-城口-房縣斷裂。

1-前長城系；2-長城-青白口系；3-新生界；4-古生界、早中生代褶皺區；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-略陽深大斷裂（F1）為界，深大斷裂活動主導了本區地質構造演化和鈾成礦作用（圖1）。

若爾蓋鈾礦田內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主要的賦礦地層。

2 建模過程

20世紀90年代國外歐美發達國家的礦山三維建模開始慢慢成熟，以地學研究為目標，高新技術作支撐、多學科交叉共建“三維”，在實現玻璃地球建設上進展迅速。國內核工業系統自2009年全國鈾礦資源潛力評價工作以來，開展了南方熱液型鈾礦三維地質建模工作，先后在相山火山盆地、諸廣巖體等典型地段進行了一系列工作。依據鉆孔數據庫在三維軟件中生成鉆孔三維模型，在指導深部勘查和評價上取得了較好的效果。

圖2 向陽西溝—中長溝地段斷裂構造三維分布圖

黑色線（紅色線）為勘探線及鉆孔實測斷層，陰影（紫色）為構造面

本次建模利用核工業系統相對成熟的建模經驗，選取若爾蓋鈾礦田降扎礦床向陽西溝-中長溝地段為建模對象，在系統收集地形、鉆孔、剖面信息基礎上，采用3Dmine軟件，分別建立了地表、鉆孔信息、斷裂構造和礦體等三維實體，構建了三維可視化模型，并開展了斷裂構造形態、礦體空間分布特征、礦體與斷裂構造關系研究，在此基礎上，開展了深部成礦預測工作，實現了深部鈾礦體的精準定位和直觀展示。

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上，系統完成了地表DTM、鉆孔位置、構造線、礦體等地質要素三維建模，將以上文件組織在一個工程內，即形成相應礦產的三維地質模型。

下面分斷裂構造、鉆孔和礦體分別展示模型如圖2。

3.1 斷裂構造

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

圖3 向陽西溝—中長溝地段地表和鉆孔三維分布圖

黑色線（藍色線）為鉆孔的空間形態

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（圖3）。

3.3 礦體

建模礦床礦體宏觀的三維地質模型圖見圖4。

3.3.1 礦體空間展布特征

圖4 向陽西溝—中長溝地段三維地質模型圖（左東右西）

（紅色為礦體，紫色為斷裂構造面）

圖5 向陽西溝—中長溝地段礦體標高對比圖（左東右西）

從礦體的三維空間分布標高對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，結合地形西高東低的特征，礦體埋深由東至西依次增加，中長溝地段礦體埋深一般為0～300m，向陽東溝地段礦體埋深為500～800m，向陽西溝地段礦體埋深為450～890m。中西部勘探深度較大，基本可達900m以淺，東部中長溝地段勘探深度則在500m以淺，個別鉆孔可達900m。已發現礦體標高整體在3 300~2 800m之間，其中向陽西溝—向陽東溝地段礦體標高相對較高，普遍在3 000m以上。

該礦床三個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

根據收集前人的勘查報告，建模地段礦體形態十分復雜，多呈似層狀、帶狀及脈狀，局部有膨脹、收縮和分枝復合現象。在建模過程中，可以清晰發現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。礦體整體產狀與地層產狀、斷裂構造產狀一致（圖7、圖8）。

3.3.3 礦體與斷裂構造的關系

區內斷裂構造以EW向為主，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，斷裂構造控礦明顯（圖9、圖10）。

4 成礦預測

在降扎礦床中長溝-向陽西溝地段三維可視化模型的基礎上，結合若爾蓋碳硅泥巖鈾礦成礦規律與各個地段的物化探特征，可以對建模礦床開展了成礦預測。后續可據此實現礦體的精準空間定位，為鉆探驗證提供有利依據。

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

4.1 中長溝深部及外圍找礦空間

中長溝地段是降扎礦床的重點礦段，前人工作在該地段已探獲了大型鈾礦產地1處。目前所勘獲的礦體標高多在3 600～3 100m，3 100m以深僅做了少量的鉆孔探索，并發現了數層礦體。

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平均值數倍。氡氣測量異常下限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。中長溝地段具有硅灰巖體和斷裂構造的有利組合，其物探、水化異常值高，暈圈規模大，暈圈復合性好；通過前人探槽、平硐和鉆探的揭露驗證，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。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一步的勘查，控邊探底，擴大資源儲量規模。

a.大脈狀、群脈狀礦體 b.透鏡狀礦體組合-尖滅再現

圖8 向陽西溝地段礦體空間展布特征圖

4.2 向陽東溝深部找礦空間

向陽東溝地段是四川省核工業地質局2005~2009年重啟該地區勘查后新探獲的中型鈾礦產地，目前所勘獲的主礦體標高為2700～2934m，由于投入有限，多數礦體深部未圈閉。

向陽東溝地段具有良好的放射性物化探背景。其中氡氣測量異常下限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。放射性水化測量共確定鈾、氡混合異常3個，水中U為3.24×10-6～9.32×10-5g/L，水中Rn為16.18 Bq/L～3119.74Bq/L。向陽東溝地段具有硅灰巖體和斷裂構造的有利組合，在已知的成礦高程范圍內，保礦條件好；其物探、水化異常值高，暈圈規模大，暈圈復合性好。建議繼續對其深部開展系統的勘查工作，控邊探底，增加資源儲量。

圖9 中長溝地段斷裂構造與礦體空間關系圖

（紅色為礦體，紫色為構造面）

圖10 向陽溝地段1～4號礦體主要受EW向F3與F4斷裂構造控制

（紅色為礦體，紫色為構造面）

4.3 向陽溝中部找礦空間

區內向陽東溝、向陽西溝與雪蓮溝具有相似的鈾成礦地質特征，均為降扎礦床自中長溝以西的礦床西延地段。礦床定位的走向斷裂特征為硅灰巖體以頂、底構造“鑲邊”走向斷層為邊界且巖體內有4條走向斷層貫穿全區，含礦層頂、底“鑲邊”近走向斷層在靠近北東向斷層時收斂，類似中長溝地段富集鈾的構造條件。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，區內發育三條北東向斷層，間距600～800m，將硅灰巖分剖成三個透鏡體。該地區具有良好的物化探背景，氡氣系統測量異常下限254.90Bq/L，最大氡濃度2647.8 Bq/L，共圈定氡氣異常帶6條。放射性水化測量在向陽東溝、向陽西溝與雪蓮溝三個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 降扎礦床中長溝地段以西礦體空間預測展布特征圖

（多邊形框為預測鈾礦深部找礦空間）

對比向陽東溝地段和向陽西溝地段的成礦地質特征，從剖面圖上看，兩地段主礦體產狀相似，標高相近，受相同的斷裂構造和硅灰巖地質體控制，三維模型上看，向陽東溝的11、12、13號礦體與向陽西溝地段的1、2、3號礦體位于同一標高，二者在空間上相鄰較近，產狀基本一致，只是由于勘查階段原因人為礦段劃分而分開。模型能直觀證實前人認為的向陽東溝和向陽西溝地段礦體同屬一個大礦體的認識，如圖11所示，向陽西溝與向陽東溝地段中間部位可部署驗證性鉆孔，圈連合并對應礦體，進一步增加本區鈾資源儲量。

4.4 向陽西溝深部找礦空間

向陽西溝地段是四川省核工業地質調查院2012年以來通過勘查投入新發現的中型鈾礦產地，目前已勘獲礦體4個，賦礦標高2 887～3 459m。深部礦體并未封邊，有向下延伸的趨勢，對比向陽東溝地段礦體最大延深至2 700m標高，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東溝和向陽西溝地段相似的鈾成礦特征，前期的地面放射性物探測量和水化測量工作發現了多處良好的異常暈組合。該地段與向陽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 結論

近幾年在區內向陽西溝地段的持續勘查，在深部探獲了中型鈾礦產地1處，間接驗證了三維模型在成礦預測方面的有效性。

綜上所述，運用行業系統先進軟件，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、礦體與斷裂的關系，以及礦體形態特征。并在此基礎上能夠直觀的開展深部成礦預測，對建模礦段下一步工作部署提供更有說服力的依據。

[1] 劉建華，張慶亨，田文浩等．四川省鈾礦資源基地勘查規劃研究報告[R]．成都：核工業西南放射性礦產地質管理辦公室，2005．

[2] 李宏濤，敬國富等．四川省若爾蓋縣降扎鈾礦床中長溝地段詳查地質報告[R]．成都：四川省核工業地質調查院，2012．

[3] 陳田華，田文浩等．四川省若爾蓋縣降扎鈾礦床向陽東溝地段普查地質報告[R]．成都：四川省核工業地質調查院，2012．

[4] 劉宜政，高建國，余曉霞等．基于礦床三維地質建模的云南會澤某礦段隱伏礦體預測[J]．地質科技情報，2014，33(6)：164-169．

[5] 向中林，顧雪祥，章永梅等．基于三維地質建模及可視化的大比例尺深部找礦預測研究及應用：以內蒙古柳壩溝礦區為例[J]．地學前緣，2014，21（5）：227-235．

[6] 陳建平，呂鵬，吳文等．基于三維可視化技術的隱伏礦體預測[J]．地學前緣，2007，14(5)：54-62．

[7] 王巧云，劉漢棟，陳建平等．山東焦家金成礦帶三維地質建模及成礦預測[J]．地質學刊，2014，38(3):412-420．

[8] 李宏濤等．四川省若爾蓋鈾礦整裝勘查區礦體空間定位及三維可視化模型預測研究[R]．成都：四川省核工業地質調查院，2017．

[9] 陳友良．若爾蓋地區碳硅泥巖型鈾礦床成礦流體成因和成礦模式研究[R]．成都理工大學，2008．

[10] 李宏濤，王永飛等．四川省若爾蓋地區鈾礦遠景調查成果報告[R]．成都：四川省核工業地質調查院，2014．

[11] 陳田華，李宏濤等．四川省若爾蓋縣拉爾瑪鈾礦普查地質報告[R]．成都：四川省核工業地質調查院，2017．

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

本項目受四川省科學技術廳社發領域重點研發項目“鈾礦田找礦預測關鍵技術與鈾及共伴生元素綜合利用研究”（項目編號18ZDY2365）、四川省科學技術廳社發領域重點研發項目“東昆侖西秦嶺結合部構造帶地溫場特征及熱源評價研究”（項目編號2018SZ0274）、科技部國家重點研發計劃項目“烏克蘭中部基洛沃格勒地塊深部鈾資源勘探關鍵技術與裝備合作研究”（編號：2016YFE0206300）資助和中國地質調查局發展研究中心“四川若爾蓋鈾礦整裝勘查區礦產調查與找礦預測”（項目編號121201004000150017-94、121201004000160901-79）資助

李宏濤（1983-），男，陜西人，高級工程師，主要從事鈾礦地質勘查工作

P619.14

A

1006-0995（2020）04-0608-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.017