龐雅慶，趙 琳，高 飛，徐文雄，李偉林

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.核工業(yè)290研究所，廣東 韶關(guān) 512026）

粵北棉花坑鈾礦床三維可視化模型及找礦意義

龐雅慶1，趙 琳1，高 飛1，徐文雄2，李偉林2

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.核工業(yè)290研究所，廣東 韶關(guān) 512026）

通過(guò)對(duì)棉花坑鈾礦床剖面圖、平面圖及地形資料的綜合研究，利用Surpac軟件建立礦區(qū)的地表模型、鉆孔模型、侵入巖接觸面模型、蝕變帶模型及礦體模型，全面清晰地展示礦區(qū)地形、巖漿巖、蝕變帶和礦體的三維空間分布特征。通過(guò)對(duì)模型綜合分析，指出下一步找礦方向，為棉花坑鈾礦床深部成礦預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。

三維模型；Surpac；棉花坑鈾礦床；蝕變帶模型；深部找礦

粵北棉花坑鈾礦床是我國(guó)花崗巖型鈾礦單個(gè)礦床規(guī)模和礦體延伸最大的礦床之一［1-2］。棉花坑鈾礦床的鈾礦體主要賦存在近SN向的斷裂構(gòu)造帶內(nèi)，隨著開(kāi)采深度的不斷增加，礦體和蝕變帶在空間上的變化特征用傳統(tǒng)的二維軟件很難展示，為了更加形象地展示礦體及含礦構(gòu)造帶的三維空間分布特征，筆者利用Surpac三維軟件建立了礦床的地表模型、鉆孔模型、侵入巖接觸面模型、蝕變帶模型及礦體模型，為深部找礦預(yù)測(cè)提供重要依據(jù)。

1 礦床地質(zhì)概況

棉花坑鈾礦床位于諸廣山復(fù)式巖體南部長(zhǎng)江礦田中部，處于NE向棉花坑斷裂和NW向油洞斷裂夾持的楔形巖塊中［1］（圖1）。礦區(qū)內(nèi)出露巖性較簡(jiǎn)單，主要為印支期第三階段中粒斑狀二云母花崗巖和燕山早期中粒-中粗粒黑云母花崗巖、中粗粒斑狀黑云母花崗巖，其次為印支期第二階段中粗粒斑狀二長(zhǎng)花崗巖、燕山早期第三階段細(xì)不等粒斑狀黑云母花崗巖和燕山晚期細(xì)粒黑母花崗巖。

1—第四系；2—拉輝煌斑巖；3—中粒黑云母花崗巖；4—中粒二云母花崗巖；5—正長(zhǎng)巖；6—斷裂構(gòu)造帶；7—相變地質(zhì)界線；8—含礦蝕變帶編號(hào)；9—斷裂、含礦構(gòu)造蝕變帶產(chǎn)狀。

礦區(qū)主要發(fā)育NEE、NWW和NNW向（近SN向）三組斷裂構(gòu)造。含礦構(gòu)造為NNW斷裂構(gòu)造帶，呈320°～350°方向展布，NE傾向?yàn)橹?，傾角75°～85°，具膨大收縮，分支復(fù)合特點(diǎn)。鈾礦化主要發(fā)育在NNW向構(gòu)造蝕變帶內(nèi)，嚴(yán)格受構(gòu)造蝕變帶控制。構(gòu)造蝕變帶主要有9號(hào)、8號(hào)、7號(hào)、8-1號(hào)等，其中9號(hào)帶規(guī)模最大，礦化最好。構(gòu)造蝕變帶由碎裂花崗巖、糜棱巖化花崗巖、糜棱巖及微晶石英巖組成，在構(gòu)造帶中常呈透鏡體出現(xiàn)。構(gòu)造帶中心部位常形成硅質(zhì)骨架，成為鈾礦化的富集中心，向兩側(cè)普遍發(fā)育硅化、水云母化、赤鐵礦化等。

礦體產(chǎn)出位置最高海拔約500 m，最低海拔為-647 m（尚未尖滅），具有縱向延伸大的特點(diǎn)［3］。 淺部礦體不連續(xù)， 形態(tài)、 產(chǎn)狀變化大，呈脈狀、透鏡狀、豆莢狀產(chǎn)出；中深部礦體厚度大，較連續(xù)，形態(tài)穩(wěn)定，呈脈狀或扁豆?fàn)町a(chǎn)出［4］。礦體總體上呈NNW走向，近直立，傾向SW，傾角73°～90°。

礦石物質(zhì)成分簡(jiǎn)單。礦石礦物以瀝青鈾礦為主，含少量鈾的次生礦物。脈石礦物有石英、赤鐵礦、黃鐵礦及螢石等。圍巖蝕變發(fā)育，主要受近SN向斷裂構(gòu)造控制，具有顯著的水平分帶性。從礦化中心至圍巖依次為硅化-赤鐵礦化帶、赤鐵礦化-硅化-黏土化帶、赤鐵礦化-硅化-黏土化-碳酸鹽化帶、黏土化-碳酸鹽化帶和正?；◢弾r［2］。與鈾成礦關(guān)系密切的蝕變主要是硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化及紫黑色螢石化。

2 三維模型的構(gòu)建

系統(tǒng)收集棉花坑礦床地形地質(zhì)圖、63條勘探線剖面圖、16個(gè)中段平面圖等資料，并進(jìn)行Mapgis數(shù)字化，利用Surpac軟件完成了棉花坑鈾礦床地表模型、鉆孔模型、侵入巖接觸面模型、蝕變帶模型及礦體模型的構(gòu)建。

2.1 地表模型

地表模型是礦山數(shù)字化重要組成部分。通過(guò)建立礦床地表模型，可以立體顯示礦體和地表之間的關(guān)系，對(duì)于礦床勘查設(shè)計(jì)、采礦工程設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)際意義［5］。

地表模型建立主要采用數(shù)字化儀法，以礦床地形圖為原始資料，具體建立過(guò)程如下：1）提取棉花坑鈾礦床地形地質(zhì)圖中等高線的Mapgis線文件，并增加其高程屬性；2）將賦屬性的等高線Mapgis線文件轉(zhuǎn)換成Surpac線串格式；3）檢查線的方向，清理線文件中的聚結(jié)點(diǎn)、重復(fù)點(diǎn)；4）利用線文件生成數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM），并根據(jù)高程值為地形著色，完成地表模型的構(gòu)建。棉花坑鈾礦床地表三維模型如圖2所示。

2.2 鉆孔模型

鉆孔模型為鉆孔在三維空間中提供一套惟一的坐標(biāo)參數(shù)，可以在三維空間上觀察到礦體和蝕變帶鉆孔控制情況，對(duì)于查明礦體和蝕變帶向深部的延伸和展布具有指導(dǎo)作用。

鉆孔模型建立主要依據(jù)勘探線剖面圖和平面圖顯示的鉆孔位置及軌跡。通過(guò)提取勘探線剖面圖中鉆孔軌跡的Mapgis線文件，結(jié)合勘探線剖面圖和平面圖，將其轉(zhuǎn)換為與大地實(shí)際坐標(biāo)相符的Surpac線串格式，形成鉆孔三維模型（圖3）。

圖2 棉花坑鈾礦床地表模型Fig.2 M odel of terrain in M ianhuakeng uranium deposit

圖3 棉花坑鈾礦床蝕變帶、礦體和鉆孔模型Fig.3 Models of alteration zone，orebody and drill in M ianhuakeng uranium deposit

2.3 侵入巖接觸面模型

礦區(qū)內(nèi)含礦圍巖比較單一，主要為印支期第三階段花崗巖（γ51-3）和燕山早期花崗巖（γ52-1）?？紤]到圍巖對(duì)鈾礦化的控制作用不明顯， 因此重點(diǎn)把研究區(qū) γ51-3和 γ52-1接觸界面反映到三維空間，研究侵入巖接觸界面空間展布特征及其與蝕變帶和礦體的空間關(guān)系。

該模型建立主要依據(jù)勘探線剖面圖表征的γ51-3和γ52-1巖性界面。 其建立過(guò)程：1）提取勘探線剖面圖中巖性界面的Mapgis線文件；2）結(jié)合勘探線剖面圖和平面圖，將提取的巖性界面Mapgis線文件轉(zhuǎn)換成與大地實(shí)際坐標(biāo)相符的Surpac線串格式；3）采用三角網(wǎng)連接法依次準(zhǔn)確連接巖性界面線文件，生成侵入巖接觸面模型（圖4）。

2.4 蝕變帶模型

蝕變帶是棉花坑鈾礦床直接控礦地質(zhì)體，建立礦床蝕變帶模型可以更清楚掌握蝕變帶的規(guī)模、延伸展布情況及其與礦體之間的空間關(guān)系，從而推斷蝕變帶對(duì)礦體的控制作用。

蝕變帶模型建立主要依據(jù)勘探線剖面圖和中段平面圖表征的蝕變帶邊界，其建立過(guò)程與礦體模型建立過(guò)程一致。棉花坑鈾礦床蝕變帶三維模型如圖3所示。

2.5 礦體模型

礦體模型為準(zhǔn)確掌握礦體的幾何空間形態(tài)及其規(guī)模提供依據(jù)。在Surpac軟件中礦體模型的構(gòu)建通常采用以下3種方法［5-6］：1）利用不同中段平面圖構(gòu)建；2）利用已有勘探線剖面圖構(gòu)建；3）利用鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建。考慮到本研究不是以礦體資源量估算為目的，因此礦體模型建立主要依據(jù)勘探線剖面圖和中段平面圖表征的礦體邊界。具體建立過(guò)程：1）根據(jù)礦區(qū)勘探線剖面圖和中段平面圖，提取礦體邊界；2）將提取的礦體邊界Mapgis線文件轉(zhuǎn)換成與大地實(shí)際坐標(biāo)相符的 Surpac線串格式；3）以勘探線剖面礦體邊界為主，參考中段平面圖礦體邊界，在Surpac中編輯礦體邊界數(shù)據(jù)，并檢查線的方向，清理線文件中的聚結(jié)點(diǎn)、重復(fù)點(diǎn)；4）采用多種三角網(wǎng)連接法準(zhǔn)確連接礦體邊界，創(chuàng)建礦體模型；5）編輯和驗(yàn)證模型，最終建立礦體三維模型（圖3）。

圖4 棉花坑鈾礦床侵入巖接觸面模型Fig.4 M odel of contact surface of intrusive rock in M ianhuakeng uranium deposit

（，）（，）

3 模型綜合分析及深部找礦前景

通過(guò)對(duì)棉花坑鈾礦床的三維地質(zhì)建模，全面清晰地展示整個(gè)礦區(qū)的地形、巖漿巖、蝕變帶和礦體的三維空間分布特征及勘探控制程度，自動(dòng)繪制礦體和蝕變帶的平、剖面圖等成果圖件，大大提高了工作效率。

通過(guò)模型綜合分析，得出主要認(rèn)識(shí)：1）鈾礦體嚴(yán)格受近SN向構(gòu)造蝕變帶控制，且構(gòu)造蝕變帶在分支復(fù)合部位具有礦體規(guī)模增大、變深的特點(diǎn)；2）鈾礦體在主構(gòu)造帶賦存部位較深，在次級(jí)構(gòu)造帶賦存部位較淺；3）受構(gòu)造帶產(chǎn)狀和形態(tài)控制，NNW向及陡傾角構(gòu)造膨大部位是礦體最主要的賦存空間；4）受巖體接觸帶控制，在其附近蝕變帶規(guī)模較大，且礦體多增大、變厚；5）已有鉆孔對(duì)蝕變帶和礦體控制程度均不夠，深部成礦潛力較大。

結(jié)合礦區(qū)NNW向含礦構(gòu)造帶的特點(diǎn)及鉆孔控制程度，認(rèn)為該地區(qū)深部有較好的找礦前景，下一步找礦方向主要考慮以下幾個(gè)方面：1）主含礦構(gòu)造帶的深部，特別是鉆孔未控制住的礦體和蝕變帶構(gòu)造帶深部，如9、7號(hào)帶深部；2）深部巖體接觸帶控制部位，受斷裂構(gòu)造影響，在這些部位往往發(fā)生彎曲、膨脹，如9號(hào)帶的γ52-1與γ51-3接觸部位等；3）含礦構(gòu)造帶的分支、復(fù)合部位，如9與8號(hào)帶復(fù)合部位等。

4 結(jié)論

1）利用Surpac軟件首次建立了棉花坑鈾礦床的地表模型、鉆孔模型、侵入巖接觸面模型、蝕變帶模型和礦體模型，全面清晰地展示整個(gè)礦區(qū)的地形、巖漿巖、蝕變帶和礦體的三維空間分布特征及勘探控制程度。

2）通過(guò)對(duì)模型綜合分析，揭示了礦體和蝕變帶的空間變化規(guī)律，認(rèn)為該礦區(qū)深部有很大的找礦潛力。

［1］核工業(yè)華南地勘局.華南鈾礦地質(zhì)志［M］.北京:中國(guó)核工業(yè)地質(zhì)局，2005.

［2］高飛，林錦榮，鐘啟龍，等.302鈾礦床圍巖蝕變分帶性及地球化學(xué)特征［J］.鈾礦地質(zhì)，2011，27（5）:274-281.

［3］張國(guó)全，胡瑞忠，蔣國(guó)豪，等.幔源揮發(fā)性組分參與302鈾礦床成礦作用的氦同位素證據(jù)［J］.地球化學(xué)，2010，39（4）:386-395.

［4］馮海生，尹征平，徐文雄，等.諸廣山棉花坑鈾礦深部礦化特征及找礦前景 ［J］.東華理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，32（2）:101-107.

［5］王雷，韓潤(rùn)生，吳鵬，等.云南大姚地區(qū)六苴銅礦床小河-石門(mén)坎礦段三維可視化模型［J］.地質(zhì)通報(bào)，2008，27（6）:866-874.

［6］董青松，韓文彤.Surpac在大西溝金礦勘探中的應(yīng)用［J］.資源與產(chǎn)業(yè)，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

本研究由中核集團(tuán)公司重點(diǎn)科技專(zhuān)項(xiàng) “諸廣南部基地鈾資源擴(kuò)大與評(píng)價(jià)技術(shù)研究”（編號(hào)：地ZD162-5）資助。

2014-04-28；

2014-11-19

龐雅慶（1982—），男，河南許昌人，高級(jí)工程師，主要從事鈾礦地質(zhì)科研工作。

E-mail：pang_82@eyou.com