若尔盖铀矿田典型矿床三维可视化模型及成矿预测研究

李宏涛，孙祥，陈田华，王永飞

若尔盖铀矿田典型矿床三维可视化模型及成矿预测研究

李宏涛1，孙祥2，陈田华1，王永飞1

（1.四川省核工业地质调查院，成都 610052；2.核工业北京地质研究院，北京 100029）

矿床三维可视化模型能够直观的展示矿床地表和地下隐伏矿体的三维形态，方便研究各地质要素在深部的分布形态，为下一步工作设计提供依据。本文选区若尔盖铀矿田降扎矿床向阳西沟-中长沟地段在该区首次开展了三维建模工作，利用3Dmine软件，分别建立了地表、钻孔信息、断裂构造和矿体等三维实体，构建了三维可视化模型，并开展了断裂构造形态、矿体空间分布特征、矿体与断裂构造关系研究。在此基础上，开展了深部成矿预测工作，实现了深部铀矿体的精准定位和直观展示，为下一步钻探查证部署提供有利依据，也为该地区下一步三维建模工作积累了经验。

三维可视化模型；成矿预测；若尔盖铀矿田

若尔盖铀矿田位于四川省阿坝藏族羌族自治州若尔盖县境内，整体呈近东西向展布，东西长约50km，南北宽约6km，是我国重要的碳硅泥岩型铀矿矿集区。若尔盖铀矿田通过前人的勘查工作，在区内共落实了铀矿床4个（包含12个矿段），其中大型矿床2个（包含8个矿段），小型矿床2个（包含4个矿段）。矿床所发现矿体多，目前提交的矿床中已圈定矿体上百个，其中85%以上为盲矿体。

①龙首山断裂；②八渡-洛南断裂；③北祁连北缘断裂；④油房沟-皇台断裂；⑤北祁连南缘断裂；⑥中祁连南缘断裂；⑦武山-天水断裂；⑧宗务隆山-青海湖南山断裂；⑨临潭-山阳断裂；⑩玛沁-略阳断裂；⑪洋县-城口-房县断裂。

1-前长城系；2-长城-青白口系；3-新生界；4-古生界、早中生代褶皱区；5-断裂； 6-华力西-印支期俯冲断裂；7-加里东期俯冲断裂；8-晋宁期板块结合带。9-铀成矿带；10-若尔盖铀矿田位置；A-祁连-龙首山铀成矿带；B-北秦岭铀成矿带；C-南秦岭铀成矿带。构造单元名称：Ⅰ-祁连北秦岭褶皱系；Ⅰ1-走廊过渡带；Ⅰ2-北祁连加里东褶皱带；Ⅰ3 -中祁连隆起；Ⅰ4 -南祁连加里东褶皱带；Ⅰ5 -北秦岭加里东褶皱带；Ⅱ-东昆仑-南秦岭褶皱带；Ⅱ1-武当山隆起；Ⅱ2-大巴山加里东褶皱带；Ⅱ3-礼县-柞水华力西前陆褶皱带；Ⅱ4-南秦岭华力西-印支褶皱带。

1 研究区概况

若尔盖铀矿田地处秦祁昆造山系（Ⅲ）秦岭造山带（Ⅲ1）西倾山-南秦岭地块（Ⅲ1-1）降扎-迭部盖层褶冲带（Ⅲ1-1-1）。位于秦祁昆成矿域秦岭-大别山铀成矿省南秦岭铀成矿带的西端。其南邻若尔盖古陆，以玛沁-略阳深大断裂（F1）为界，深大断裂活动主导了本区地质构造演化和铀成矿作用（图1）。

若尔盖铀矿田内出露震旦系至白垩系及第四系。其中志留系羊肠沟组、塔尔组和拉垅组是本区主要的赋矿地层。

2 建模过程

20世纪90年代国外欧美发达国家的矿山三维建模开始慢慢成熟，以地学研究为目标，高新技术作支撑、多学科交叉共建“三维”，在实现玻璃地球建设上进展迅速。国内核工业系统自2009年全国铀矿资源潜力评价工作以来，开展了南方热液型铀矿三维地质建模工作，先后在相山火山盆地、诸广岩体等典型地段进行了一系列工作。依据钻孔数据库在三维软件中生成钻孔三维模型，在指导深部勘查和评价上取得了较好的效果。

图2 向阳西沟—中长沟地段断裂构造三维分布图

黑色线（红色线）为勘探线及钻孔实测断层，阴影（紫色）为构造面

本次建模利用核工业系统相对成熟的建模经验，选取若尔盖铀矿田降扎矿床向阳西沟-中长沟地段为建模对象，在系统收集地形、钻孔、剖面信息基础上，采用3Dmine软件，分别建立了地表、钻孔信息、断裂构造和矿体等三维实体，构建了三维可视化模型，并开展了断裂构造形态、矿体空间分布特征、矿体与断裂构造关系研究，在此基础上，开展了深部成矿预测工作，实现了深部铀矿体的精准定位和直观展示。

3 典型矿床三维可视化模型

按照上述建模过程在全面收集了建模地段地表和钻孔资料的基础上，系统完成了地表DTM、钻孔位置、构造线、矿体等地质要素三维建模，将以上文件组织在一个工程内，即形成相应矿产的三维地质模型。

下面分断裂构造、钻孔和矿体分别展示模型如图2。

3.1 断裂构造

从模型中可以清晰看出，该地段断裂构造主要以断层为主，其分布与区内主要含矿目的层的展布一致（图2）。

图3 向阳西沟—中长沟地段地表和钻孔三维分布图

黑色线（蓝色线）为钻孔的空间形态

3.2 地表DTM+钻孔

通过模型可以清晰的了解各勘查地段钻孔的地表分布与深部展布形态（图3）。

3.3 矿体

建模矿床矿体宏观的三维地质模型图见图4。

3.3.1 矿体空间展布特征

图4 向阳西沟—中长沟地段三维地质模型图（左东右西）

（红色为矿体，紫色为断裂构造面）

图5 向阳西沟—中长沟地段矿体标高对比图（左东右西）

从矿体的三维空间分布标高对比图上可以明显看出（图5），矿体整体呈近EW向带状分布，SN向矿带宽度在1km内，结合地形西高东低的特征，矿体埋深由东至西依次增加，中长沟地段矿体埋深一般为0～300m，向阳东沟地段矿体埋深为500～800m，向阳西沟地段矿体埋深为450～890m。中西部勘探深度较大，基本可达900m以浅，东部中长沟地段勘探深度则在500m以浅，个别钻孔可达900m。已发现矿体标高整体在3 300~2 800m之间，其中向阳西沟—向阳东沟地段矿体标高相对较高，普遍在3 000m以上。

该矿床三个地段的矿体在空间上的平面投影和纵投影展布特征详见图6。

图6-a 矿体平面投影分布（左西右东）

图6-b 矿体纵投影分布（左西右东）

3.3.2 矿体形态

根据收集前人的勘查报告，建模地段矿体形态十分复杂，多呈似层状、带状及脉状，局部有膨胀、收缩和分枝复合现象。在建模过程中，可以清晰发现三维矿体在空间上呈雁行排列，大矿体一般呈板状、似层状，小矿体呈短柱状、透镜状、叠瓦状。矿体整体产状与地层产状、断裂构造产状一致（图7、图8）。

3.3.3 矿体与断裂构造的关系

区内断裂构造以EW向为主，倾向北，倾角一致，呈近似等间距平行排列，矿体多位于断裂夹持部位或者平行断裂中间，断裂构造控矿明显（图9、图10）。

4 成矿预测

在降扎矿床中长沟-向阳西沟地段三维可视化模型的基础上，结合若尔盖碳硅泥岩铀矿成矿规律与各个地段的物化探特征，可以对建模矿床开展了成矿预测。后续可据此实现矿体的精准空间定位，为钻探验证提供有利依据。

综合分析该地段资料，共预测铀矿深部找矿空间5处，自东向西分别为中长沟深部及外围、向阳东沟深部、向阳沟中部（向阳东沟与向阳西沟之间）、向阳西沟深部、雪莲沟深部（图11）。

4.1 中长沟深部及外围找矿空间

中长沟地段是降扎矿床的重点矿段，前人工作在该地段已探获了大型铀矿产地1处。目前所勘获的矿体标高多在3 600～3 100m，3 100m以深仅做了少量的钻孔探索，并发现了数层矿体。

该地段是降扎矿床唯一有地表矿体出露的地段，具有良好的物化探背景，其氡气和水化背景均高于地区平均值数倍。氡气测量异常下限497.00Bq/L，异常最高大于3 700Bq/L。异常带水中铀的背景含量3.25×10-5g/L，最高含量1.59×10-4g/L，水中含量镭1×10-12~2.3×10-11g/L，水中氡一般为74～185 Bq/L。中长沟地段具有硅灰岩体和断裂构造的有利组合，其物探、水化异常值高，晕圈规模大，晕圈复合性好；通过前人探槽、平硐和钻探的揭露验证，含矿岩性与放射性物化探异常符合，说明这些地表异常是矿致异常，与深部铀矿化有关。目前的找矿基本在500m以浅，500～1000m深度仅开展部分钻孔施工，深部仍具有较大找矿空间，建议该地段深部及外围开展进一步的勘查，控边探底，扩大资源储量规模。

a.大脉状、群脉状矿体 b.透镜状矿体组合-尖灭再现

图8 向阳西沟地段矿体空间展布特征图

4.2 向阳东沟深部找矿空间

向阳东沟地段是四川省核工业地质局2005~2009年重启该地区勘查后新探获的中型铀矿产地，目前所勘获的主矿体标高为2700～2934m，由于投入有限，多数矿体深部未圈闭。

向阳东沟地段具有良好的放射性物化探背景。其中氡气测量异常下限300.45Bq/L，圈定氡气异常带2条，异常带氡气浓度最高858.9 Bq/L。放射性水化测量共确定铀、氡混合异常3个，水中U为3.24×10-6～9.32×10-5g/L，水中Rn为16.18 Bq/L～3119.74Bq/L。向阳东沟地段具有硅灰岩体和断裂构造的有利组合，在已知的成矿高程范围内，保矿条件好；其物探、水化异常值高，晕圈规模大，晕圈复合性好。建议继续对其深部开展系统的勘查工作，控边探底，增加资源储量。

图9 中长沟地段断裂构造与矿体空间关系图

（红色为矿体，紫色为构造面）

图10 向阳沟地段1～4号矿体主要受EW向F3与F4断裂构造控制

（红色为矿体，紫色为构造面）

4.3 向阳沟中部找矿空间

区内向阳东沟、向阳西沟与雪莲沟具有相似的铀成矿地质特征，均为降扎矿床自中长沟以西的矿床西延地段。矿床定位的走向断裂特征为硅灰岩体以顶、底构造“镶边”走向断层为边界且岩体内有4条走向断层贯穿全区，含矿层顶、底“镶边”近走向断层在靠近北东向断层时收敛，类似中长沟地段富集铀的构造条件。矿床定位的北东向断裂特征为该段整体位于垭口—毕岗断裂组上盘，区内发育三条北东向断层，间距600～800m，将硅灰岩分剖成三个透镜体。该地区具有良好的物化探背景，氡气系统测量异常下限254.90Bq/L，最大氡浓度2647.8 Bq/L，共圈定氡气异常带6条。放射性水化测量在向阳东沟、向阳西沟与雪莲沟三个地段水化异常晕和地球物化异常晕重叠较好，且多为U-Rn-Ra异常和U-Rn异常，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。

图11 降扎矿床中长沟地段以西矿体空间预测展布特征图

（多边形框为预测铀矿深部找矿空间）

对比向阳东沟地段和向阳西沟地段的成矿地质特征，从剖面图上看，两地段主矿体产状相似，标高相近，受相同的断裂构造和硅灰岩地质体控制，三维模型上看，向阳东沟的11、12、13号矿体与向阳西沟地段的1、2、3号矿体位于同一标高，二者在空间上相邻较近，产状基本一致，只是由于勘查阶段原因人为矿段划分而分开。模型能直观证实前人认为的向阳东沟和向阳西沟地段矿体同属一个大矿体的认识，如图11所示，向阳西沟与向阳东沟地段中间部位可部署验证性钻孔，圈连合并对应矿体，进一步增加本区铀资源储量。

4.4 向阳西沟深部找矿空间

向阳西沟地段是四川省核工业地质调查院2012年以来通过勘查投入新发现的中型铀矿产地，目前已勘获矿体4个，赋矿标高2 887～3 459m。深部矿体并未封边，有向下延伸的趋势，对比向阳东沟地段矿体最大延深至2 700m标高，向下仍有一定找矿空间。

4.5 雪莲沟深部找矿空间

雪莲沟地段具有与向阳东沟和向阳西沟地段相似的铀成矿特征，前期的地面放射性物探测量和水化测量工作发现了多处良好的异常晕组合。该地段与向阳西沟地段均是降扎矿床的西延地段，深部勘查具有良好的前景。

5 结论

近几年在区内向阳西沟地段的持续勘查，在深部探获了中型铀矿产地1处，间接验证了三维模型在成矿预测方面的有效性。

综上所述，运用行业系统先进软件，建立若尔盖铀矿田典型矿段的三维可视化模型，能够直观的展示建模矿床矿体的空间定位，即矿体空间展布特征、矿体与断裂的关系，以及矿体形态特征。并在此基础上能够直观的开展深部成矿预测，对建模矿段下一步工作部署提供更有说服力的依据。

[1] 刘建华，张庆亨，田文浩等．四川省铀矿资源基地勘查规划研究报告[R]．成都：核工业西南放射性矿产地质管理办公室，2005．

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[11] 陈田华，李宏涛等．四川省若尔盖县拉尔玛铀矿普查地质报告[R]．成都：四川省核工业地质调查院，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

本项目受四川省科学技术厅社发领域重点研发项目“铀矿田找矿预测关键技术与铀及共伴生元素综合利用研究”（项目编号18ZDY2365）、四川省科学技术厅社发领域重点研发项目“东昆仑西秦岭结合部构造带地温场特征及热源评价研究”（项目编号2018SZ0274）、科技部国家重点研发计划项目“乌克兰中部基洛沃格勒地块深部铀资源勘探关键技术与装备合作研究”（编号：2016YFE0206300）资助和中国地质调查局发展研究中心“四川若尔盖铀矿整装勘查区矿产调查与找矿预测”（项目编号121201004000150017-94、121201004000160901-79）资助

李宏涛（1983-），男，陕西人，高级工程师，主要从事铀矿地质勘查工作

P619.14

A

1006-0995（2020）04-0608-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.017