基于探采对比的邹家山铀矿床4号带矿体特征研究

庞文静, 孙远强, 章传超, 丁 昊, 张运涛,姚亦军, 何德宝, 吴志春, 周万蓬

(1.江西省地质局 核地质大队,江西 鹰潭 335001;2.江西省能源矿产地质调查研究院有限公司,江西 南昌 330103;3.核工业北京地质研究院,北京 100029;4.东华理工大学 地球科学学院,江西 南昌 330013)

邹家山矿床是国内最大的火山岩型铀矿床,主要由邹家山1、2、3、4、14、15、19号带组成(图1),其中4号带资源量占了整个矿床的75%,矿体多呈脉状、透镜状,少数为囊状等。前人对该矿床的铀矿成矿热液来源、成矿时代特征、流体包裹体特征、矿质迁移和富集机制等方面开展了广泛研究(杨水源等,2012;姚宏鑫等,2013;胡宝群等,2011,2016;王运等,2018;林锦荣等,2019;张万良等,2022),而对矿山实采过程中发生的矿体产状及资源量的变化研究较少(胡荣泉等,2013)。笔者利用Surpac软件构建部分矿体地质勘查与实采的三维模型,对邹家山铀矿4号带矿体特征进行探采对比,分析矿体产状、厚度、品位和资源量变化因素,进而总结深部铀成矿特征,为相山矿田下一步找矿方向提供依据。

图1 邹家山矿床矿带分布略图

1 矿床概况

邹家山矿床位于赣杭构造火山岩铀成矿带中,处于扬子板块与华夏板块的结合部位(庞文静等,2021;方启春等,2021),受河元背-凤岗基底断陷带、北东向邹家山-石洞断裂带及火山塌陷构造复合控制。

矿床地表仅出露鹅湖岭组碎斑熔岩,深部主要由流纹英安岩、碎斑熔岩与基底变质岩组成,其中流纹英安岩、碎斑熔岩的成岩年龄分别为135～137 Ma、132～135 Ma(林锦荣等,2019;陈正乐等,2013;王勇剑等,2021;杨水源等,2012)。矿床内构造主要由断裂构造、火山塌陷构造、裙褶构造及裂隙构造组成,其中邹家山-石洞断裂构造及火山塌陷构造为区内重要的控矿容矿构造(陈柏林等,2021;胡荣泉等,2013)。矿体在空间分布上具有成群、成带,分布集中,富集部位清楚,并呈侧列展布的特点,部分矿体形态较复杂,含矿岩性主要是碎斑熔岩和流纹英安岩。区内共圈定工业矿体1 000余条,多数为中小矿体,一般沿走向长为50～150 m,沿倾向长为20～100 m,厚为1～3 m,品位为0.1%～0.6%。矿床内常见的蚀变有水云母化、钠长石化、赤铁矿化、碳酸盐化、绿泥石化、萤石化及磷灰石化等,上述蚀变具有多期次活动的特点,并具明显的分带性。从矿前阶段到主要成矿阶段,其蚀变作用增强而幅度却逐渐减小,并形成以铀钍-萤石、水云母化为中心的对称中心式蚀变分带,即中心往往是强萤石化或强水云母化蚀变带,旁侧为早阶段赤铁矿化蚀变带,最外侧为矿前较宽的水云母化灰色蚀变带。

2 研究方法

运用Surpac软件建设邹家山矿床4号带钻孔地质数据库,同时构建矿体地质勘查三维模型和实采矿体的三维模型。利用Surpac软件沿不同的中段切出相应的各中段地质平面图,进行实采矿体与地质勘查矿体的形态对比。如:沿原地质勘查线方向切出实采矿体的剖面图,与地质勘查矿体剖面图进行对比;沿地质勘查纵投影图方向切出实采矿体纵投影进行二者之间的面积和体积对比;沿不同的中段切出相应的各中段地质平面图,实现实采矿体与地质勘查矿体的形态对比。

2.1 建设钻孔地质数据库

系统收集整理邹家山矿床储量报告中原始地质勘查数据,分类形成钻孔坐标数据文件和测斜数据文件、测井数据文件,共整理、录入414个钻孔资料,导入Surpac软件,形成钻孔地质数据库。

2.2 探采对比对象选择

邹家山矿床主采矿体主要集中在-130 m、-170 m、-210 m三个中段,在充分考虑各矿体实采情况、矿体数据完整性等因素下,选择邹家山矿床4号带西南段15线到61线之间,-130 m到-210 m中段的部分矿体作为探采对比对象,涉及7条勘查矿体,其对应9条实采矿体,如表1所示。

表1 各采场实采矿体对应情况明细表

2.3 构建勘查矿体三维模型

利用Mapgis软件对矿体的平面图进行矢量化,然后借助于Surpac软件,实现每幅剖面图的二维向三维转化。根据对每幅剖面图的矿体分析,把同一矿体的矿体界线进行纵向上的连接,利用Surpac软件中的三角网化技术,实现勘查矿体三维实体模型的构建,共建立了地质勘查的7个矿体。

2.4 构建实采矿体三维模型

收集了邹家山矿床4号带7条矿体的地质编录图,提取采场各分层矿体参数,运用Mapgis软件编制各分层地质平面图,根据坐标位置定位分层剖面图的三维空间位置,运用Surpac软件对各分层矿体进行圈连,构建实采矿体的三维模型(图2)。

图2 邹家山矿床C2-398勘查及实采矿体三维模型图

3 探采对比研究

3.1 矿体产状对比

从图3和图4中可以看出,勘查矿体走向主要为北东向,实采矿体主体走向为北西向。实采矿体与勘查阶段圈定的矿体差异比较明显,4号带随着矿体埋藏深度的增加和距主构造带的距离变远,矿体受次级构造的影响越来越明显,北西向矿体是深部找矿的重点。

图3 邹家山矿床-170 m中段勘查与实采矿体产状对比图

图4 邹家山矿床-210 m中段勘查与实采矿体产状对比图

利用邹家山矿床钻孔综合地质数据库,基于勘查和实采矿体三维模型,沿勘探线方向切出剖面图,获得横向剖面图上实采矿体形态轮廓线,与早期勘查矿体轮廓线进行叠加,实现矿体规模和形态的探采对比(表2)。通过对比发现,深部铀矿体产状变化大,其中产状变化较大的矿体主要为C2-380、C2-398、C1-138和D650矿体,矿体走向由北东向变为北西向为主。

表2 邹家山矿床探采对比矿体产状变化表

C2-380矿体赋存于碎斑熔岩与流纹英安岩接触带附近的碎斑熔岩中,受F6构造的次级构造控制,矿体较为发育,连续性较好,由两组构造控制,一组走向为北西-南东,倾向为南西,倾角约为65°;另一组走向为北东-南西,倾向为北西,倾角为30°～54°。勘查阶段仅控制了北东向矿体,实采阶段增加了北西向矿体,并且北西向矿体规模较大,因此,实采矿体增加的金属量十分可观(图5)。

图5 邹家山矿床-210 m中段C2-380矿体探采对比平面图

C2-398矿体赋存于碎斑熔岩与流纹英安岩接触带附近的流纹英安岩中,勘查阶段控制矿体走向为北东向,采矿阶段查明矿体受岩性接触界面的控制,走向为320°～345°,倾向为南西,倾角为60°～80°,矿体产状变化明显,沿走向平均长度为54 m,倾向平均高度为26.5 m(图6)。

图6 邹家山矿床43号勘探线398矿体探采对比剖面图

C1-138矿体位于邹家山矿床北东端,矿体产状变化大,走向由北东向变为北西向。在-170 m中段由ZK17-26单孔控矿,走向为北东,钻孔见矿厚度为2.98 m,品位为0.310%,采矿阶段9-2-4-14平巷揭露该矿体赋存于碎斑熔岩与流纹英安岩接触带附近的碎斑熔岩中。矿体走向为315°,倾向为南西,倾角为55°～65°,沿走向长度约为15 m,沿倾向高度约为24 m,平均矿体厚度为0.47 m(图7)。

图7 邹家山矿床-170 m中段采场C1-138矿体探采对比平面图

D650矿体赋存于碎斑熔岩与流纹英安岩接触带附近的碎斑熔岩中,矿体连续性较好,呈脉状产出。该矿体产状变化大,由勘查阶段圈定的北东走向偏转为北北西走向,矿体走向为326°～358°,倾向为南西,倾角为54°～65°,矿体长为66 m,高为40 m,平均厚度为0.54 m。

3.2 矿体厚度对比

邹家山矿床7条探采对比的矿体厚度变化情况见表3。经统计,有3条矿体厚度减少,4条矿体厚度增加,其中C1-138和C2-329-1矿体厚度明显减少,C2-361、C2-398和C2-452矿体厚度明显增加。矿体的厚度变化主要受矿体走向、倾向变化的影响。由于受品位增加等因素影响,矿体厚度减小对矿石量影响较大,但对金属量影响较小;矿体厚度增加,矿石量和金属量有明显增加。

表3 邹家山矿床4号带探采对比矿体平均厚度变化表

3.3 矿体品位对比

对7条矿体切穿点处的品位、厚度进行探采对比表明(表4),矿体厚度变化不明显,除C2-380和C2-398矿体品位略有降低外,其他5条矿体品位都有所增加,特别是新发现矿体C2-447和X498的品位比勘查阶段显著增加。

表4 邹家山矿床7条矿体勘查及实采资源量变化对比表

3.4 探采资源量对比

勘查阶段采用传统的地质块段法估算矿体体积(V),即利用求积仪计算矿体纵投影图的面积(S)和已知矿体(块段)的平均厚度(M),根据公式V=S×M,获得矿体体积。该体积计算由于受矿体空间形态的影响导致误差较大。矿体三维模型是利用软件直接计算矿体模型体积,估算精度高。

7条矿体地质勘查阶段和实采阶段资源量统计见表4。从表4中可以看出,有5条矿体(C2-361、C2-380、C2-398、C2-452、D650)的实采资源量大于勘查阶段所统计的资源量,有2条矿体(C1-138和C2-329-1)的实采资源量小于地质勘查的资源量。7条矿体在勘查阶段提交矿石量为16 286 t,金属量为48.02 t,而矿山实采矿石量为21 424 t,金属量为85.76 t,实采矿石量增加了5 138 t,金属量增加了37.74 t。

4 对比差异分析

邹家山矿床4号带实采矿体与勘查阶段圈定的矿体差异比较明显,主要原因是地质勘查时期对邹家山矿床不同矿带的控矿、含矿构造特征认识不到位。受矿区北东向邹-石断裂主构造带影响,认为矿区南西端矿体的产状与主构造的产状相同。4号成矿带随着矿体埋藏深度的增加和距主构造带的距离变远,矿体受次级构造的影响越来越明显,矿区深部多发育共轭剪切裂隙且呈平行条带出现。因此4号带矿体多为群脉型呈条(带)状展布,该分布规律对生产探矿具有重要意义。

从邹家山矿床探采对比结果,可以看出深部铀矿资源量明显增加,其主要原因如下:

(1)深部铀矿体方向的变化。邹家山矿床浅部铀矿体受邹-石断裂构造控制,矿体走向为北东向,但在-130 m中段,矿体受邹-石断裂和组间界面(鹅湖岭组碎斑熔岩与打鼓顶组流纹英安岩接触界面)滑脱面控制,不仅北东向矿体发育,北西向、南北向矿体也十分常见。经3个中段统计表明,北西向矿体更为发育,而且矿体规模变大。

(2)深部隐伏矿体增多。邹家山矿床探采对比的7条矿体范围内发育2个隐伏矿体,C2-329-1矿体附近发育C2-447矿体,C2-361矿体附近发育X498矿体,并且品位高、资源量大。邹家山矿床地质勘查主要以钻探为主,深部缺少水平坑道的勘查验证,深部矿体为群脉状,单个矿体规模小,但矿体多,钻探勘查存在漏矿现象。

(3)深部矿体品位增加明显。勘查矿体平均品位为0.29%,实采矿体平均品位为0.40%,这也是深部资源量明显增加的重要原因之一。

5 结论

(1)铀矿成矿位置对岩性没有选择性,鹅湖岭组碎斑熔岩的底部、打鼓顶组流纹英安岩的上部以及组间界面均有矿体发育。实采矿体编录表明两者接触面附近是铀矿最佳赋存地段,矿体形态受到断裂及岩性界面控制,组间界面滑塌部位与邹家山-石洞断裂构造复合部位是深部铀矿的重要富集场所。

(2)邹家山矿床成矿构造为北东向和北西向,-130 m以上矿体受北东向邹-石断裂控制,矿体整体呈北东向;-130 m以下矿体以北西向为主,其次为北东向、南北向,矿体受北西向和北东向构造联合控制,其两者连通的情况对成矿更加有利。

(3)邹家山矿床主要以钻探为主进行工程勘查,仅以“钻孔切穿点”为见矿依据,会导致对深部部分矿体走向、倾向判断不正确,北西、南北向矿体连矿错误。另外,深部矿体为群脉状,单个矿体规模小,但矿体多,钻探勘查存在漏矿现象,如C2-329-1、C2-361矿体附近都发现新矿体。