粤北棉花坑铀矿床三维可视化模型及找矿意义

庞雅庆，赵 琳，高 飞，徐文雄，李伟林

（1.核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029；2.核工业290研究所，广东 韶关 512026）

粤北棉花坑铀矿床三维可视化模型及找矿意义

庞雅庆1，赵 琳1，高 飞1，徐文雄2，李伟林2

（1.核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029；2.核工业290研究所，广东 韶关 512026）

通过对棉花坑铀矿床剖面图、平面图及地形资料的综合研究，利用Surpac软件建立矿区的地表模型、钻孔模型、侵入岩接触面模型、蚀变带模型及矿体模型，全面清晰地展示矿区地形、岩浆岩、蚀变带和矿体的三维空间分布特征。通过对模型综合分析，指出下一步找矿方向，为棉花坑铀矿床深部成矿预测提供科学依据。

三维模型；Surpac；棉花坑铀矿床；蚀变带模型；深部找矿

粤北棉花坑铀矿床是我国花岗岩型铀矿单个矿床规模和矿体延伸最大的矿床之一［1-2］。棉花坑铀矿床的铀矿体主要赋存在近SN向的断裂构造带内，随着开采深度的不断增加，矿体和蚀变带在空间上的变化特征用传统的二维软件很难展示，为了更加形象地展示矿体及含矿构造带的三维空间分布特征，笔者利用Surpac三维软件建立了矿床的地表模型、钻孔模型、侵入岩接触面模型、蚀变带模型及矿体模型，为深部找矿预测提供重要依据。

1 矿床地质概况

棉花坑铀矿床位于诸广山复式岩体南部长江矿田中部，处于NE向棉花坑断裂和NW向油洞断裂夹持的楔形岩块中［1］（图1）。矿区内出露岩性较简单，主要为印支期第三阶段中粒斑状二云母花岗岩和燕山早期中粒-中粗粒黑云母花岗岩、中粗粒斑状黑云母花岗岩，其次为印支期第二阶段中粗粒斑状二长花岗岩、燕山早期第三阶段细不等粒斑状黑云母花岗岩和燕山晚期细粒黑母花岗岩。

1—第四系；2—拉辉煌斑岩；3—中粒黑云母花岗岩；4—中粒二云母花岗岩；5—正长岩；6—断裂构造带；7—相变地质界线；8—含矿蚀变带编号；9—断裂、含矿构造蚀变带产状。

矿区主要发育NEE、NWW和NNW向（近SN向）三组断裂构造。含矿构造为NNW断裂构造带，呈320°～350°方向展布，NE倾向为主，倾角75°～85°，具膨大收缩，分支复合特点。铀矿化主要发育在NNW向构造蚀变带内，严格受构造蚀变带控制。构造蚀变带主要有9号、8号、7号、8-1号等，其中9号带规模最大，矿化最好。构造蚀变带由碎裂花岗岩、糜棱岩化花岗岩、糜棱岩及微晶石英岩组成，在构造带中常呈透镜体出现。构造带中心部位常形成硅质骨架，成为铀矿化的富集中心，向两侧普遍发育硅化、水云母化、赤铁矿化等。

矿体产出位置最高海拔约500 m，最低海拔为-647 m（尚未尖灭），具有纵向延伸大的特点［3］。 浅部矿体不连续， 形态、 产状变化大，呈脉状、透镜状、豆荚状产出；中深部矿体厚度大，较连续，形态稳定，呈脉状或扁豆状产出［4］。矿体总体上呈NNW走向，近直立，倾向SW，倾角73°～90°。

矿石物质成分简单。矿石矿物以沥青铀矿为主，含少量铀的次生矿物。脉石矿物有石英、赤铁矿、黄铁矿及萤石等。围岩蚀变发育，主要受近SN向断裂构造控制，具有显著的水平分带性。从矿化中心至围岩依次为硅化-赤铁矿化带、赤铁矿化-硅化-黏土化带、赤铁矿化-硅化-黏土化-碳酸盐化带、黏土化-碳酸盐化带和正常花岗岩［2］。与铀成矿关系密切的蚀变主要是硅化、赤铁矿化、黄铁矿化及紫黑色萤石化。

2 三维模型的构建

系统收集棉花坑矿床地形地质图、63条勘探线剖面图、16个中段平面图等资料，并进行Mapgis数字化，利用Surpac软件完成了棉花坑铀矿床地表模型、钻孔模型、侵入岩接触面模型、蚀变带模型及矿体模型的构建。

2.1 地表模型

地表模型是矿山数字化重要组成部分。通过建立矿床地表模型，可以立体显示矿体和地表之间的关系，对于矿床勘查设计、采矿工程设计具有重要的实际意义［5］。

地表模型建立主要采用数字化仪法，以矿床地形图为原始资料，具体建立过程如下：1）提取棉花坑铀矿床地形地质图中等高线的Mapgis线文件，并增加其高程属性；2）将赋属性的等高线Mapgis线文件转换成Surpac线串格式；3）检查线的方向，清理线文件中的聚结点、重复点；4）利用线文件生成数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM），并根据高程值为地形着色，完成地表模型的构建。棉花坑铀矿床地表三维模型如图2所示。

2.2 钻孔模型

钻孔模型为钻孔在三维空间中提供一套惟一的坐标参数，可以在三维空间上观察到矿体和蚀变带钻孔控制情况，对于查明矿体和蚀变带向深部的延伸和展布具有指导作用。

钻孔模型建立主要依据勘探线剖面图和平面图显示的钻孔位置及轨迹。通过提取勘探线剖面图中钻孔轨迹的Mapgis线文件，结合勘探线剖面图和平面图，将其转换为与大地实际坐标相符的Surpac线串格式，形成钻孔三维模型（图3）。

图2 棉花坑铀矿床地表模型Fig.2 M odel of terrain in M ianhuakeng uranium deposit

图3 棉花坑铀矿床蚀变带、矿体和钻孔模型Fig.3 Models of alteration zone，orebody and drill in M ianhuakeng uranium deposit

2.3 侵入岩接触面模型

矿区内含矿围岩比较单一，主要为印支期第三阶段花岗岩（γ51-3）和燕山早期花岗岩（γ52-1）。考虑到围岩对铀矿化的控制作用不明显， 因此重点把研究区 γ51-3和 γ52-1接触界面反映到三维空间，研究侵入岩接触界面空间展布特征及其与蚀变带和矿体的空间关系。

该模型建立主要依据勘探线剖面图表征的γ51-3和γ52-1岩性界面。 其建立过程：1）提取勘探线剖面图中岩性界面的Mapgis线文件；2）结合勘探线剖面图和平面图，将提取的岩性界面Mapgis线文件转换成与大地实际坐标相符的Surpac线串格式；3）采用三角网连接法依次准确连接岩性界面线文件，生成侵入岩接触面模型（图4）。

2.4 蚀变带模型

蚀变带是棉花坑铀矿床直接控矿地质体，建立矿床蚀变带模型可以更清楚掌握蚀变带的规模、延伸展布情况及其与矿体之间的空间关系，从而推断蚀变带对矿体的控制作用。

蚀变带模型建立主要依据勘探线剖面图和中段平面图表征的蚀变带边界，其建立过程与矿体模型建立过程一致。棉花坑铀矿床蚀变带三维模型如图3所示。

2.5 矿体模型

矿体模型为准确掌握矿体的几何空间形态及其规模提供依据。在Surpac软件中矿体模型的构建通常采用以下3种方法［5-6］：1）利用不同中段平面图构建；2）利用已有勘探线剖面图构建；3）利用钻孔数据库构建。考虑到本研究不是以矿体资源量估算为目的，因此矿体模型建立主要依据勘探线剖面图和中段平面图表征的矿体边界。具体建立过程：1）根据矿区勘探线剖面图和中段平面图，提取矿体边界；2）将提取的矿体边界Mapgis线文件转换成与大地实际坐标相符的 Surpac线串格式；3）以勘探线剖面矿体边界为主，参考中段平面图矿体边界，在Surpac中编辑矿体边界数据，并检查线的方向，清理线文件中的聚结点、重复点；4）采用多种三角网连接法准确连接矿体边界，创建矿体模型；5）编辑和验证模型，最终建立矿体三维模型（图3）。

图4 棉花坑铀矿床侵入岩接触面模型Fig.4 M odel of contact surface of intrusive rock in M ianhuakeng uranium deposit

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3 模型综合分析及深部找矿前景

通过对棉花坑铀矿床的三维地质建模，全面清晰地展示整个矿区的地形、岩浆岩、蚀变带和矿体的三维空间分布特征及勘探控制程度，自动绘制矿体和蚀变带的平、剖面图等成果图件，大大提高了工作效率。

通过模型综合分析，得出主要认识：1）铀矿体严格受近SN向构造蚀变带控制，且构造蚀变带在分支复合部位具有矿体规模增大、变深的特点；2）铀矿体在主构造带赋存部位较深，在次级构造带赋存部位较浅；3）受构造带产状和形态控制，NNW向及陡倾角构造膨大部位是矿体最主要的赋存空间；4）受岩体接触带控制，在其附近蚀变带规模较大，且矿体多增大、变厚；5）已有钻孔对蚀变带和矿体控制程度均不够，深部成矿潜力较大。

结合矿区NNW向含矿构造带的特点及钻孔控制程度，认为该地区深部有较好的找矿前景，下一步找矿方向主要考虑以下几个方面：1）主含矿构造带的深部，特别是钻孔未控制住的矿体和蚀变带构造带深部，如9、7号带深部；2）深部岩体接触带控制部位，受断裂构造影响，在这些部位往往发生弯曲、膨胀，如9号带的γ52-1与γ51-3接触部位等；3）含矿构造带的分支、复合部位，如9与8号带复合部位等。

4 结论

1）利用Surpac软件首次建立了棉花坑铀矿床的地表模型、钻孔模型、侵入岩接触面模型、蚀变带模型和矿体模型，全面清晰地展示整个矿区的地形、岩浆岩、蚀变带和矿体的三维空间分布特征及勘探控制程度。

2）通过对模型综合分析，揭示了矿体和蚀变带的空间变化规律，认为该矿区深部有很大的找矿潜力。

［1］核工业华南地勘局.华南铀矿地质志［M］.北京:中国核工业地质局，2005.

［2］高飞，林锦荣，钟启龙，等.302铀矿床围岩蚀变分带性及地球化学特征［J］.铀矿地质，2011，27（5）:274-281.

［3］张国全，胡瑞忠，蒋国豪，等.幔源挥发性组分参与302铀矿床成矿作用的氦同位素证据［J］.地球化学，2010，39（4）:386-395.

［4］冯海生，尹征平，徐文雄，等.诸广山棉花坑铀矿深部矿化特征及找矿前景 ［J］.东华理工大学学报:自然科学版，2009，32（2）:101-107.

［5］王雷，韩润生，吴鹏，等.云南大姚地区六苴铜矿床小河-石门坎矿段三维可视化模型［J］.地质通报，2008，27（6）:866-874.

［6］董青松，韩文彤.Surpac在大西沟金矿勘探中的应用［J］.资源与产业，2011，13（S1）:46-52.

3D visualization model of M ianhuakeng uranium deposit and its prospection significance in northern Guangdong province

PANG Yaqing1，ZHAO Lin1，GAO Fei1，XUWenxiong2，LIWeilin2
（1.CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029， China；2.Research Institute No.290，CNNC，Shaoguan，Guangdong 512026， China）

Based on an integrated study of the data of sections，planes and topography in Mianhuakeng uranium deposit，terrain model，drillmodel，contact surfacemodel of intrusive rock，alteration zone model，and ore body model of the mining area have been constructed by using the Surpac software，which clearly showed the distribution characteristics of topography， intrusive rock，alteration zones，and ore bodies in a three-dimensional space.Through the comprehensive analysis of the models，direction for further uranium prospecting was pointed out，which lays a scientific basis formetallogenic prognosis at depth in Mianhuakeng uranium deposit.

three-dimensional model； Surpac； Mianhuakeng uranium deposit； alteration zone model；deep prospecting

O242;P619.14

A

1672-0636（2015）01-0009-04

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.01.002

本研究由中核集团公司重点科技专项 “诸广南部基地铀资源扩大与评价技术研究”（编号：地ZD162-5）资助。

2014-04-28；

2014-11-19

庞雅庆（1982—），男，河南许昌人，高级工程师，主要从事铀矿地质科研工作。

E-mail：pang_82@eyou.com