数字地质调查系统在某铀矿床资源量估算和矿体三维建模上的应用

齐建全，张江旭，刘悦

（1.中核内蒙古矿业有限公司，内蒙古 呼和浩特 010011；2.中国铀业有限公司，北京 100013；3.核工业二〇八大队，内蒙古 包头 014010）

铀矿资源量估算过程中，大多数勘查单位还沿用传统工作方法和技术步骤，分钻孔数据采集、资料解译与整理、图形绘制、数据计算、报表形成等，耗时长、重复工作多、不灵活等缺点凸显。随着信息技术的快速发展，传统方法已不能满足数字铀矿勘查中对数据的入库管理和图件编绘、地质建模、资源量估算等的自动化、一体化、数字化要求。

目前，广泛应用于国内各地勘单位的数字地质调查系统Digital Geological Survey System（DGSS），创建了数据采集及处理、成果综合、资源量估算和矿体三维建模与表现的全过程信息化和数字化流程，而且具有与地质行业主流软件Mapgis 相同的操作方式，易于地质人员掌握［1-2］。其中的资源量估算子系统，通过对数据的综合处理，能够自动生成勘探线剖面，实现了矿体圈定和剖面连接的人机交互，提供的4 种常用资源量估算方法已在较多金属矿产的资源量估算和三维矿体建模中成功应用［3-6］。

本文通过对国内某砂岩型铀矿床资源量估算和三维建模实例，介绍了数字地质调查系统在铀矿床中的应用，并与传统估算方法进行结果对比，总结经验。

本次选取北方某砂岩型铀矿，矿床具有低品位、渗透性强等特点。矿体产于下白垩统赛汉组上段古河谷砂体中，受潜水-层间氧化带控制，共圈出两层工业铀矿体。Ⅰ号矿体为主矿体，形态简单，分为东西两部分（Ⅰ-1、Ⅰ-2），平面上呈北东向展布，为不规则条带状；剖面上在西部呈板状，向东部呈卷状及板状；矿体相对连续、稳定，长4 800 m，宽100～800 m。Ⅱ号矿体位于Ⅰ号矿体下部，两者垂直距离大于7 m。本文将选取Ⅰ-1 号矿体进行资源量估算和矿体建模。

本次估算参考地浸砂岩型铀矿工业指标：边界铀品位为0.01%；边界平米铀量为1 kg/m2；矿体允许最大夹层（渗透性）厚度为7 m。

1 数据综合处理

系统基于ACCESS 数据库，采用多源异构、多尺度、多维动态勘查综合资料数据一体化管理技术，用于存储、管理、处理、调用各阶段的数据。开展资源量估算前，首先要建立矿床数据库，需将钻探工程相关数据以一定格式导入系统，进行数据综合处理，完成矿区工程创建、勘探工程数据导入、矿体圈定、剖面连接等工作。

因矿床基础数据量较大，且该矿床已完成传统方法的资源量估算，本次仅选取整理后的资源量计算相关数据进行导入和综合处理。

1.1 新建矿区工程

系统是按行政区来组织矿区工程，同一行政区内以矿区名称或编码区分不同矿床。建立矿区工程时，需加载已配准的矿区地质图作为背景图层，格式要求为Mapgis 矢量图。

1.2 数据准备和导入

系统所需数据基于勘查过程中的原始资料，将这些资料按照系统格式要求进行数字化整理并导入系统，具体操作过程如下：

勘探线信息：将测量人员采集的勘探线端点坐标、桩点坐标等信息录入勘探线信息表模板，再导入至矿区基本信息数据库03Mine_Pro_BaseInfo（勘探线基本信息表）和04Exp_Pro_Survey（勘探线测量信息表）中，系统将自动生成勘探线、标记勘探线号。

钻探工程：在钻探工程基本信息表模板中录入工程编号、坐标、孔深等信息，利用系统提供的“Excel 点位数据导入”功能，即可将钻探工程投影至矿区。同理，利用“工程数据导入导出Excel”功能可以导入ZK_Circle（回次表）、ZK_Fluting（样品表）、ZK_Bending（弯曲表）、ZK_Slayer（分层表）、ZK_RockInfo 和ZK_RockBase（岩性表）。本次导入钻探工程的样品表和弯曲表即可满足计算要求。

钻探工程中，参与估算的矿床铀矿石主要有两类：砂岩型矿石和砾岩型矿石，其中砂岩型矿石碎屑物以石英为主，砾岩型矿石碎屑物以岩屑为主（表1）。

品位数据：将修正后的单工程测井解释品位结果导入到Sample_Result 数据库的TC_Sam_Analysis 和ZK_Sam_Analysis 表 中，即可完成矿体品位数据入库操作。对于大于矿体平均品位七倍（0.1120%）的样品，需要做特高品位处理，用所在块段加权平均品位代替（表2）。

矿石的品位不同粒级分布特征也有所不同（表3）。

表1 矿床矿石成分平均值Table 1 Average composition of ores in a deposit

表2 矿体品位统计表Table 2 Statistics of orebody grade

表3 矿石品位粒度分布表Table 3 Grain size distribution of different ore grades

1.3 圈定矿体

完成数据准备和入库后，要进行工业指标设置、生成勘探线剖面图、圈定矿体等操作。

系统根据不同勘查程度和估算要求，提供了两种工业指标设置方式：简单条件方案和复杂条件方案。本次参考地浸砂岩型铀矿工业指标，采用简单条件方案。

通过调取数据库中的基础数据，系统能够自动生成勘探线剖面图、绘制样道、圈定矿体，并支持地质人员对圈定矿体的交互式修改、剔除夹石等操作。

执行地浸砂岩型铀矿地质勘查和资源量估算有关规范，并根据矿体产出特征，遵循以下原则：只圈定赋存于可渗透性砂岩中的矿体；单矿段工程，圈定的工业矿体均要达到边界品位、边界平米铀含量；多矿段工程，视非渗透层厚度、规模确定圈定方式及是否参与矿体厚度、平米铀含量的计算。相邻工程矿体属于同一层矿，或在含矿含水层中产出位置相对应，则圈入同一矿体，否则分开圈定；相邻工程的同一含矿含水层中各有两个工业矿体或其中之一有一个工业矿体的，根据控矿规律视矿体的对应位置分开圈定。

矿体圈定完成后，要对圈定结果赋矿体编号及产状。

1.4 连接剖面

剖面上矿体的连接要充分考虑层间氧化带、砂体特征、地层结构等控矿因素，从横、纵剖面对比上连接相邻工程的矿体（图1）。见矿工程与矿化工程间矿体的延伸长度按工程间距的1/2 尖推圈定工业矿体，矿体由边缘工程向外的延伸长度按基本孔距的1/4 尖推圈定工业矿体。剖面内部的矿化工程（或无矿工程）与工业工程之间以工程间距的1/2（或1/4）平推圈定工业矿体。剖面上矿体的外推，以平推圈定的工业矿体用于资源量计算。

图1 B399 号勘探线剖面图Fig.1 Geological section of prospecting Line B399

系统支持人机交互式矿体连接和确定剖面上的矿体边界，并能够自动计算矿体在勘探线剖面图上的面积与品位。地质人员通过剖面连接对话框，能够便捷地在剖面图上进行矿体地尖推、平推或自由修改连接面积，完成实际需要的特定性操作。

2 资源量估算

系统内设地质块段法、剖面法、采样平面图法和地质统计学法等常用的方法估算矿床资源量。按照铀矿勘查规范和估算习惯，本次采用水平投影的地质块段法估算矿床资源量，并将结果与人工计算作对比，验证系统估算的可靠性。

根据投影方式的不同和资源量估算要求，地质块段法估算模块创建矿体投影图提供了水平投影和垂直投影两种方式，计算块段平均品位提供了加权平均和算术平均两种计算方式。生成投影图后，系统会自动投影勘探线、勘探工程，标注见矿厚度与品位等信息。在划分块段确定矿体边界操作流程中，系统提供了添加、编辑投影点功能，地质人员可以根据估算规则选择外推距离和约束方式设置投影点，并以闭合连接投影点操作确定矿体块段范围，系统将自动估算该块段内的所有工程的品位和资源量，标注结果。

图2 Ⅰ-1 矿体水平投影图Fig.2 Horizontal projection of Orebody Ⅰ-1

本次估算的铀矿体倾角小于45°，因此采用水平投影方式生成矿体投影图（图2），选取加权平均计算块段平均品位。按照铀矿勘查规范，结合铀矿体特征和地质信息，依据外推设置的投影点，圈出矿体范围，划分矿体块段，并将估算结果生成报表输出。

两种方法的平均品位和平均厚度相对误差小于1.5%，块段面积相对误差和金属量相对误差均不超过2%，表明系统的地质块段法估算模块可靠性较高，能够满足地浸砂岩型铀矿估算要求（表4）。

表4 矿床资源量估算对比Table 4 Comparison of resource estimation by different method

3 三维矿体建模

除提供多方法、人机交互的资源量估算功能外，系统还为地质人员提供了强大的三维数据建模和分析功能，能够建立基础数据三维模型、矿体实体模型、矿体块体三维模型、采空区模型等。

在软件三维视图模块中，系统可将地形、剖面、地质图、矿体等数据整合和综合表达，直观立体的显示探矿工程、矿体三维赋存特征和地形地貌，可以更加直观地研究矿体分布规律。

4 结论

1）数字地质调查系统具有工作效率高、实用性强、数字一体化高等特点，能提升数字地质勘查水平。与Mapgis 的操作方式比较，本系统易于地质人员掌握，并减轻其工作强度，提高工作效率，且具备快速普及的条件。

2）该系统具有计算准确、易操作、自动化高等特点，估算方法和结果符合勘查规范要求，能够自动生成成果图件、存储过程数据、生成估算结果表，提高估算结果的质量。

3）系统中的三维矿体建模与可视化技术，可实现基础数据与研究成果的综合表达，为地质研究和分析提供有效手段，在矿产资源开发规划和降低勘探风险等方面具有明显效果。