若尔盖510铀矿床三维地质建模及深部找矿预测研究

马冰，陈田华，李宝新，董之凯，张新民，王永飞

若尔盖510铀矿床三维地质建模及深部找矿预测研究

马冰，陈田华，李宝新，董之凯，张新民，王永飞

（四川省核工业地质调查院，成都 610052）

在充分收集若尔盖510铀矿床相关资料基础上，通过运用3DMine国内矿业软件，建立了该矿床三维地质模型，并以此为基础开展了矿体空间分布特征、矿体与断裂构造关系等方面的研究。结合成矿地质条件的认识，在510铀矿床共预测深部及外围找矿空间7处，为区内下步勘查工作部署提供了有利依据。

3DMine；若尔盖铀矿；三维地质模型；深部找矿预测

铀资源是一种极其重要和敏感的战略资源，在国际国内矿产资源中均占有举足轻重的地位。四川省若尔盖铀矿田是我国著名的碳硅泥岩型铀矿床产区（陈友良等，1986；金有忠和田文浩，2011），510铀矿床是主干矿床之一，具有一定代表性。该矿床品位富，矿体成群集中分布，各矿段主矿体占有的资源量大，盲矿多，探深的资源潜力大。通过矿床三维可视化模型的建立，可直观展示矿体空间展布等特征，从而能有效的进行深部找矿的预测。

1.第四系；2.拉垅组上段；3.拉垅组下段；4.塔尔组上段；5.塔尔组下段；6.羊肠沟组上段；7.羊肠沟组下段；8.苏里木塘组上段；9.苏里木塘组下段；10.地层界线；11.实测及推测断层；12.岩浆岩；13.中型铀矿床；14.小型铀矿床；15.矿点

1 矿床地质特征

510铀矿床位于四川省若尔盖县降扎乡境内，大地构造位置属于南秦岭印支褶皱带，白龙江复背斜西端核部-近白依沟背斜西倾伏端北翼。属祁连-秦岭铀成矿省南秦岭铀成矿带迭部-降扎铀成矿亚带西端。

510铀矿床主要由5个矿段、3个远景段组成。由西向东分别为雪莲沟远景段、向阳西沟矿段、向阳东沟矿段、中长沟矿段、切路沟远景段、天赞沟矿段、垭口矿段和那垅远景段（图1）。

1.1 地层

矿区主要出露有寒武系（Є）、奥陶系（O）和志留系（S）地层。矿体主要赋存于下志留统羊肠沟组上段（S1y）。该地层以灰色、深灰色薄至中厚层变绢云母石英粉砂岩为主，与粉砂质绢云母板岩互层，顶部板岩中含较多微粒状黄铁矿，中部夹似层状硅质岩及灰岩，铀矿化主要赋存于含碳硅质灰岩及硅质岩中。

1.2 构造

矿床位于白依沟背斜近西倾伏端的北侧翼部，断裂发育，主要为近东西向、北西向和北东向。以近东西向的走向断裂最为发育，在伴随断裂的同时，板岩中常有小型褶皱生成。北东向断裂与近东西向断裂的复合部位，控制矿床的产出，硅质岩与灰岩建造中的近东西向断裂控制矿体的产出。

1.3 岩浆岩

矿区内岩浆岩不发育，岩浆活动多为脉岩零星出露，钻孔中所见类型有辉绿岩、英安斑岩、闪长玢岩、煌斑岩岩脉，顺层或切层贯入，未切断和侵入矿体内，未见其对矿体的破坏作用。

1.4 铀矿化特征

矿床内现已圈定大小矿体92个，其中多数为盲矿体，规模较大的矿体12个，矿体延长近5km。各已知矿段内的矿体多集中位于区内主含矿建造变窄部位并与北东向断裂交汇的地段（金有忠和田文浩，2011；李宏涛等，2020）。铀矿化特征以中长沟矿段最具代表性（图2）。

1.第四系；2.塔尔组下段；3.羊肠沟组上段；4.羊肠沟组下段；5.硅质岩；6.灰岩；7.白云岩；8.板岩；9.砂岩；10.断层；11.铀矿体

已知矿体多赋存于下志留统羊肠沟组上段的中下部的硅质灰岩与硅质岩含矿建造界面附近，其次是硅质灰岩中含炭板岩、硅质岩夹层界面，所发现的矿体多产于层间走向断层中，矿体受岩性及构造控制较明显。

2 三维建模

三维可视化建模技术是在二维地质资料的基础上进行归纳、总结与分析。通过三维软件建模平台的处理和优化在三维空间构建地表、矿体、构造等一系列地质模型，最终来反映矿体在三维空间的分布特征及品位变化规律等，为进一步挖掘新老矿床的资源潜力提供了新思路（周邓，2016）。

本次研究以510铀矿床内资料较齐全的雪莲沟—天赞沟地段为建模对象，在系统收集地形、钻孔、剖面信息基础上，利用3DMine软件，采用基于钻孔数据和勘探线剖面图相结合的方法进行三维矿体实体模型的构建。

2.1 数据准备

三维地质建模过程中，数据信息是建模的基础和前提，在全面系统地收集雪莲沟—天赞沟地段的地形、钻孔、剖面数据信息的基础上，建立了该矿床的基础数据库。

2.1.1 钻孔数据库

本次共收集了研究区内的76个钻孔综合柱状图及相关成果报告，对钻孔数据进行录入整理。利用 Access 数据库建立钻孔数据库所需要的定位表、测斜表、化验表、岩性表等基础数据。将钻孔数据库导入3DMine软件中，建立起三维钻孔模型。

2.1.2 地形数据准备

选取510铀矿床1∶10000地形地质图为底图，利用MAPGIS软件进行处理，去掉影响地表模型创建的多余线段后，将比例尺转换为1∶1000，以便与钻孔图件相适配。在检查确认无误后将线文件转换成CAD的.dxf格式文件，直接导入到3DMine软件中，经优化处理生成地形模型。

2.1.3 剖面数据准备

本次共收集钻孔剖面图28张，剖面数据准备主要包括图像坐标校准、线图元连接、抽稀、面图元闭合、图元分层、标注工作。

2.2 剖面空间属性建立

剖面空间属性建立是三维建模的基础，其原理是将平面属性（X、Y）的剖面图竖立成立体属性剖面图（X、Y、Z）。该过程主要用到了3DMine软件中的平面两点坐标转换（平移）和坐标调换（X-Y-Z）功能。在空间属性建立过程中，主要依据剖面线起止点、钻孔三维坐标（X、Y、Z）对剖面空间属性进行约束。剖面空间属性建立后，原有剖面图信息即位于其所在的空间坐标系（X、Y、Z）内。在剖面空间属性建立后，以图元的地质含义为基础对不同点、线、面文件进行图元分层，过程中剖面图所得钻孔空间数据与钻孔数据库所得钻孔空间数据开展了参照对比工作，进一步校正了地质要素的空间位置。

2.3 矿体圈连

采用剖面线法（线框模型）构建矿体模型，即将剖面划分过程中所得的矿体各勘探线的剖面线数据导入到三维建模软件中，并对这些剖面线数据信息进行空间分析处理，按照地层中矿体的整体走向与趋势，将相邻勘探线之间以三角网的形式进行连接，再将矿体的两端进行闭合工作，此时封闭起来的模型就形成了矿体的实体模型（陶晓丽，2015）。

表1 三维建模矿体外推原则数据表

将同一矿体边界线组织在相同文件分层下，利用实体—连接三角网—闭合线到闭合线，依次连接不同剖面线上的矿体边界线，形成矿体实体文件，在连接已有矿体边界线基础上，采用勘探线间距的1/4平推方法进行矿体外推（表1），形成相应的*.3ds和*.3dm格式文件。

2.4 断裂构造连接

将同一组断裂构造线组织在相同文件分层下，利用实体-连接三角网-开放线到开放线，依次连接不同剖面线上的断裂构造线，形成断裂产状面，并保存*.3ds和*.3dm格式文件，断裂构造面的外推原则与矿体外推原则一致。

2.5 三维可视化模型建立

利用3DMine软件完成地表DTM、钻孔位置、构造线、矿体等地质要素三维建模基础上，将以上形成文件组织在一个工程内，即形成相应矿床的三维地质模型，能较直观的展示各矿段矿体空间分布形态，附加DTM模型的矿床矿体及断裂宏观的三维模型图见图3。

图3 雪莲沟—天赞沟地段三维地质模型图（红色为矿体，紫色为断裂构造）

2.5.1 矿体空间展布特征

从矿体的三维空间分布上可以看出，矿体整体呈近东西向带状分布，南北向矿带宽度在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，天赞沟地段矿体主要赋存在3 500～3 100m标高范围内；中长沟地段矿体主要赋存在3 600～3 100m标高范围内；向阳东沟地段矿体赋存在3 650～2 700m标高范围内；向阳西沟-雪莲沟地段矿体赋存在3 400～2 880m标高范围内。区内西部勘探深度较大，基本可达900m以浅，中部中长沟地段勘探深度主要在500m以浅，仅个别钻孔达900m，东部天赞沟则在600m以浅。已发现矿体标高整体在3 500～2 800m之间，普遍在标高3 000m以上。

2.5.2 矿体形态

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（图4）。矿体整体产状与地层产状、断裂构造产状一致。

2.5.3 矿体与断裂构造的关系

区内断裂构造以东西向为主，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，断裂构造对矿体的控制作用明显（图5）。

图4 似层状、透镜状矿体

图5 矿体与断层的关系（红色为矿体，紫色为断裂构造）

3 深部找矿预测

利用三维可视化模型的直观展示，结合本区铀成矿规律与各个地段的物化探特征，对510铀矿床开展了找矿预测，共预测深部及外围找矿空间7处，自东向西分别为天赞沟深部、羊肠沟工作空白区、中长沟深部、向阳东沟深部、向阳沟深部（向阳东沟与向阳西沟之间）、向阳西沟深部、雪莲沟深部及外围（图6），为区内下步工作部署提供了依据。

图6 510矿床矿体找矿空间预测示意图

3.1 雪莲沟深部及外围找矿空间

雪莲沟地段地处若尔盖铀矿田最西端，为510矿床西延部分，区内目前已发现多处具有较好找矿前景的综合物化探异常和矿化，且各已知的物化探异常和矿化与其邻区向阳西沟矿段地表发现异常特征高度一致，前期在向阳西沟地段通过深部钻探工程对该区内地表发现的具有较好铀矿化信息显示的地段进行了揭露与验证，在深部发现多层富厚铀矿体及矿化，取得了较好的找矿成果。目前该区所发现的矿体沿其走向及倾向均未控制完全，且还有进一步往西向雪莲沟地段延伸的趋势，可作为510矿床下步勘探的优选地段，以进一步扩大510矿床的找矿远景和资源量规模。

3.2 向阳西沟深部找矿空间

该矿段目前共圈定5层工业铀矿体，均为盲矿体。矿体延长大于800m，宽约220m，矿体赋矿标高最高为3 390m，最低为2 880m，矿化垂幅近510m，且沿走向及倾向均未控制完全。深部矿体并未封边，根据已知矿化体的空间产出特征，其有向下仍有进一步延伸并增厚变富的趋势。通过与邻区东侧的向阳东沟、中长沟矿段已知矿体特征的综合类比与分析，各矿段内的铀矿化多垂幅较大，深部还有较大找矿空间。根据2019年度在区内开展的深部勘查成果，在该区域标高2 900m以浅揭露到一规模较大的岩浆岩侵入体，且该侵入体局部有铀矿化及异常，根据深源流体主导本区域成矿的理论（陈友良，2008），说明区内深部赋矿的可能性极大，可作为下步开展深钻试验与研究的首选地段，以查清该区深部矿体的空间分布特征，进一步拓宽区内深部找矿空间，扩大找矿远景并为本区深源流体成矿理论提供更有力的地质依据。

3.3 向阳沟深部找矿空间

向阳沟地处510矿床内已知的向阳东沟矿段和向阳西沟矿段中间过渡地带，该区因受矿权划分及工作部署等因素的影响，未开展深部揭露与验证工作，根据研究认为向阳东沟和向阳西沟两矿段内发现的矿体实属同一矿体，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，进一步提升矿床规模，扩大找矿成果。

3.4 向阳东沟深部找矿空间

向阳东沟矿段目前所勘获的主矿体标高为2 934～2 700m，该地段具有良好的放射性物化探背景、成矿地质体分布规模大且具有利的岩性组合、层间断裂发育且多为控矿断裂，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。已知矿体长度、厚度和延深都比较大，品位富、埋深大且多为盲矿体产出，矿段具备较好的铀矿成矿地质条件和找矿基础。由于该区经费投入有限，深部发现的矿体多未进行有效控制，极具进一步工作的价值，可作为下步深部勘查的重点区域，以扩大该区找矿成果，进一步扩大资源量规模并提升资源量级别。

3.5 中长沟深部找矿空间

中长沟矿段是510矿床的重点矿段，前人在该地段落实了大型铀矿产地1处。目前所勘获的矿体标高多在3 600～3 100m，3100m标高以深仅做了少量的钻孔探索，就已发现了数层矿体。前人勘查成果基本在500m以浅，500～1 000m深度仅开展部分钻孔施工，深部仍具很大找矿空间，建议该地段深部开展进一步的勘查，控边探底，扩大资源储量并提升资源储量级别。

3.6 羊肠沟工作空白区找矿空间

中长沟以东、天赞沟以西的羊肠沟地区，是深部钻探工程工作的空白区。羊肠沟地段与中长沟、天赞沟矿段具有相似的成矿地质背景及成矿地质条件。根据前人在区内开展的物探测量工作，区内所发现的放射性分布规律及异常特征与中长沟、天赞沟矿段高度一致，显示该区具有良好的铀矿成矿潜力及找矿前景。

3.7 天赞沟深部找矿空间

天赞沟地段以往勘查工作表明地段内3 505m标高以浅利用槽、坑、探工程基本达到了勘探程度，3 480m标高以浅部分基本达到了详查程度，深部未封底，走向上未封边，目前已知的富大矿体多集中赋存在3 400～3 200m标高范围内。含矿层东延，并有向下变富的现象，根据西侧中长沟已开采的情况和相邻地段深部矿体控制情况综合来看，该地段的矿体在深部仍未控制，同时该地段出露有下志留统多个含矿层位，层间控矿断裂发育，与成矿关系密切的热液活动产物岩浆岩体多侵位于该区下志留统中，具有良好的成矿地质背景和成矿条件，可作为510矿床下步深部扩大的主要勘查区域。

4 结论

通过收集区内相关工程成果，建立了510铀矿床钻孔数据库，构建了矿床三维可视化模型。通过三维可视化模型，直观的展示了建模矿床已知矿体的空间展布特征、矿体与断裂的关系以及矿体形态等特征。以构建的矿体三维模型为基础，结合510铀矿床成矿地质作用、成矿规律等关键基础地质问题的研究认识，开展了该区的成矿预测研究，共预测了7处具有较大找矿前景的空间。通过三维模型的直观展示，可为后期区内勘查工程的部署提供最优方案，从而实现空间精准定位并开展靶向式钻进，进一步提高找矿效率并节约勘查成本，同时也可最大限度的减小因工程施工对当地生态环境造成的破坏，实现矿产勘查与生态环境保护的可持续发展。

陈友良，张成江，朱西养，侯明才，梁金龙，孙泽轩．2019．若尔盖地区碳硅泥岩型铀矿成矿地质环境与成矿作用[M]．北京:科学出版社，6-7．

金有忠，田文浩．2011．若尔盖铀矿田成矿地质条件及资源潜力分析[J]．中国地质，38（3）：681．

李宏涛，王丽坤，张哲铭，张新民，董之凯．2020．若尔盖铀矿田放射性物探异常特征分析及其找矿应用[J]．四川地质学报，40（1）：137．

周邓．2016．基于3DMine邹家山铀矿床三维地质模型的构建-以3号带为例[D]．江西:东华理工大学，1-2．

陶晓丽．2015．基于3DMine的矿山三维地质建模研究[D]．兰州:兰州交通大学，17-18．

陈友良．2008．若尔盖地区碳硅泥岩型铀矿床成矿流体成因和成矿模式研究[D]．成都:成都理工大学，99-110．

Three-Dimensional Geological Modeling and Deep Prospecting Prediction for the 510th Uranium Deposit in Roigê

MA Bing CHEN Tian-hua LI Bao-xin DONG Zhi-kai ZHANG Xin-min WANG Yong-fei

(Sichuan Institute of Uranium Geological Survey, Chengdu 610052)

A three-dimensional geological model for the 510th uranium deposit in Roigê is established by 3DMine. Spatial distribution of uranium orebodies and relation of uranium orebodies with fracture structure are studied. 7 prospecting targets are predicted based on the three-dimensional geological model.

3DMine; Roigê; three-dimensional geological model; deep prospecting; prediction

P619.14

A

1006-0995（2021）03-0392-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.03.008

2020-09-30

四川省科技计划重点研发项目(2018SZ0273)；四川省政府性投资地质勘查项目（DZ202101）

马冰（1991— ），女，辽宁新民人，硕士，工程师，研究方向：地质勘查

李宝新（1973—），男，辽宁北镇人，教授级高级工程师，研究方向：地质勘查