CN111323846A - 一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法。其包括如下步骤：(1)区域地质特征汇总、识别；(2)多元控矿因素的识别、提取；(3)多元控矿因素组合特征及内在指标参数耦合关系的建立；(4)成矿预测模式的建立；(5)新地区铀成矿预测。本发明利用多元控矿因素组合定量成矿预测方法可对新工作地区铀成矿潜力进行综合评价，可在新工作地区较精确的预测铀成矿有利地段，从而有针对性的开展勘查工作，发现新的铀矿床。
Description
技术领域
本发明属于沉积盆地砂岩型铀矿成矿预测技术领域，具体涉及一种在砂岩型铀矿多元控矿因素组合定量成矿预测方法。
背景技术
砂岩型铀矿床具有埋藏浅、储量大、成本低、环保等特点，已成为世界各国关注的铀矿勘探和开发的主要类型之一。砂岩型铀矿床主要是指产于中新生代沉积盆地中，含矿主岩为含炭和/或含黄铁矿的河流相长石质砂岩中的铀矿床。该类铀矿床包括层间氧化带型、潜水氧化带型、沉积成岩型和复成因型，是一种典型的外生后成铀矿床。砂岩型铀矿的形成过程是通过含氧地下水(热液)对盆地基底与盖层岩石中的铀进行浸出、迁移，在氧化环境下，U呈+6价，溶解度较大，而在还原环境下，U呈+4价，溶解度较小，U6+随着地下水等流体沿砂岩层迁移，在氧化－还原界面附近被还原成U4+，并发生沉淀进而富集成矿。砂岩型铀矿床的一般特点是，矿石品位偏低，铀一般为0.01％～0.1％；矿体规模较大，一般为数平方千米至上百平方千米；成矿具多期多阶段性，主成矿期为新生代；矿体在剖面上呈不规则的卷状或板状，平面上呈条带状或蛇曲状；矿床储量大，勘探和开采成本低。根据国际原子能机构(IAEA)报道，至年全世界现己探明的铀资源量中砂岩型铀矿位于各铀矿类型的第二位，占世界探明资源量的1/4 以上，其矿床数量占世界探明矿床数量的42.90％，分布范围最广，占世界超大型铀矿床(储量大于5万吨)总数的1/3。该类型铀矿床由于经济效益高，已成为许多国家勘查和开发的主要对象。目前，砂岩型铀矿已成为我国最主要的铀矿床类型，已探明的资源储量约占整个探明铀资源量的30％。
砂岩型铀矿床的勘查和发现需要建立在精确的成矿预测基础上，目前现有的成矿预测方法一般是通过分析已知矿床的控矿因素，总结已知矿床成矿规律，在此基础上通过定性类比的方法，预测未知地区的铀成矿潜力。
这一方法的问题在于：
(1)对各个单一控矿因素的研究较深入，但控矿因素组合的研究不够深入，限制了区域控矿因素及区域成矿规律的研究，使之在新地区的成矿预测和靶区圈定工作中应用受限。
(2)目前的成矿预测方法主要为利用已知矿床的成矿模式定性的描述主要控矿因素的特征，再以这些特征评价铀成矿潜力。这一方法忽略了控矿因素内在指标参数的组合特征，预测精度不高。
发明内容
针对上述问题，同时为了提高砂岩型铀矿床成矿预测精度，本发明提供一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法。
实现本发明目的的技术方案：一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其包括如下步骤：
步骤(1)区域地质特征汇总、识别；
步骤(2)多元控矿因素的识别与提取；
步骤(3)多元控矿因素组合特征及内在指标参数耦合关系的建立；
步骤(4)成矿预测模式的建立；
步骤(5)新地区铀成矿预测。
如上所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其步骤(1)中区域地质特征汇总、识别，具体为：收集区域地质资料，尤其是地震、遥感、钻探、测井、分析测试资料，进行系统整理，初步建立区域地质特征汇总数据库。
如上所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其步骤(2)中多元控矿因素的识别与提取，具体为：蚀源区铀源特征的识别与提取；构造背景及其演化过程的识别与提取；目的层砂体特征的识别与提取；蚀变特征的识别与提取；水文地质特征的识别与提取；典型铀矿床成矿特征的识别与提取；具体步骤如下：
(2.1)蚀源区铀源特征的识别与提取
开展蚀源区铀源调查，判别铀源类型，分析各类铀源特征、迁移特征及其与铀矿化的关系；
(2.2)构造背景及其演化过程的识别与提取
针对区域构造背景及其演化过程、局部断裂构造发育特征开展研究，理清构造演化阶段，分析不同时期构造演化对砂岩型铀成矿的控制作用，综合集成区域构造演化过程及断裂构造发育特征；根据实际工作需要，编制不同比例尺构造纲要图，厘定铀成矿的有利构造条件；
(2.3)目的层砂体特征的识别与提取
对区域目的层砂体宏、微观特征开展研究，通过野外露头调查、钻孔岩心编录、岩心样品分析测试、钻孔数据统计、编图，分别从砂体沉积相类型、砂体发育规模及形态、砂岩岩石学及地球化学特征、垂向岩性组合方面厘定成矿有利砂体的识别标志，查明研究区成矿有利砂体空间分布特征；识别参数包括：砂体厚度、含砂率、非渗透夹层厚度及层数、砂体顶板/底板埋深；根据参数编制的图件包括：砂体厚度等值线图、含砂率等值线图、砂体非均质性强度图、砂体顶板/底板埋深图、沉积体系图；
(2.4)蚀变特征的识别与提取
对区域各类蚀变砂岩特征开展研究，分析蚀变的类型、期次及叠加关系、研究垂向上不同蚀变分带砂岩的矿物组合特征、研究各类蚀变砂岩中的指示性矿物或矿物组合、确定各指示性矿物的元素组合及特征；参数识别依靠钻孔岩心编录、岩心样品分析测试、钻孔数据统计、编图，识别参数包括：蚀变砂体厚度、未蚀变砂体厚度、砂体氧化率；根据参数编制的图件包括：蚀变砂体厚度等值线图、未蚀变砂体厚度等值线图、氧化砂体百分率图；
(2.5)水文地质特征的识别与提取
重建研究区水文地质发育史，划分古水文地质时期与现代水文地质单元，研究古水文地质期的演化过程及演化特征，评价各水文地质期中水动力场的变化，总结各水文地质期中水化学场特征，研究含水层地质特征与空间展布规律，阐明现代地下水类型、水化学特征、迁移方式及规模；
(2.6)典型铀矿床成矿特征的识别与提取
开展研究区及周边典型铀矿床成矿特征对比研究，对比研究内容包括：含矿层位；含矿层的岩性—岩相、厚度、埋深等产出特征；砂体发育特征及成因类型；隔挡层发育特征；矿体厚度、埋深、品位、平米铀量及空间展布等发育特征；矿石及围岩的岩石学、矿物学及后生蚀变特征；归纳各铀矿床成矿特征的异同点，总结控矿因素及成矿规律。
如上所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其步骤(3)中多元控矿因素组合特征及内在指标参数耦合关系的建立，综合集成各类控矿因素的研究，系统总结铀源—构造—砂体—氧化带—水文地质—铀矿化多元控矿因素组合特征，利用数理分析手段，系统分析整合各控矿因素内在指标参数及相关系数。
如上所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其步骤(4)中成矿预测模式的建立，利用步骤(3)中提取的各定量指标参数及其相关系数，确定各参数对成矿概率的影响系数，选取成矿概率最高的参数，同时利用mapgis、CorelDRAW软件绘制相应比例尺的参数叠合图，成矿概率最高的各类参数的叠合部位即成矿有利区段，以此建立多元控矿因素组合定量成矿预测模式。
如上所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其步骤(5)中新地区铀成矿预测，利用步骤(4)中建立的成矿预测模式，提取新地区控矿因素及其参数，叠合有利成矿的各类参数绘制相应比例尺的参数叠合图，按照叠合程度定量估算成矿概率，叠合程度越高则成矿概率越大，越有利成矿；按照成矿概率大小，依次圈定有利成矿地段，作为后续勘查工作的重点地区，以此达到新地区铀成矿预测的目的。
本发明的效果在于：
本发明利用多元控矿因素组合定量成矿预测方法可对新工作地区铀成矿潜力进行综合评价，可在新工作地区较精确的预测铀成矿有利地段，从而有针对性的开展勘查工作，发现新的铀矿床。这一新方法的应用，有效的提高了找矿效率，节省手段经费。
本发明在砂岩型铀矿勘查工作中，利用新的成矿预测方法，提高成矿预测精度，预测铀成矿远景区，提交可供钻探工程验证的找矿靶区，最大化提高铀矿勘查工作效率和见矿率，服务于铀矿勘查工作。
附图说明
图1为巴音青格利地区多元控矿因素组合铀成矿预测模式图；
图2为巴音青格利地区铀成矿预测图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法作进一步描述。
本发明所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，包括如下步骤：
步骤(1)区域地质特征汇总、识别；
步骤(2)多元控矿因素的识别与提取；
步骤(3)多元控矿因素组合特征及内在指标参数耦合关系的建立；
步骤(4)成矿预测模式的建立；
步骤(5)新地区铀成矿预测。
步骤(1)中区域地质特征汇总、识别，主要开展系统的资料收集及综合整理工作，特别是对地震、遥感、钻探、测井、分析测试等资料进行系统整理研究，初步建立研究区基本地质特征汇总数据库。
步骤(2)中多元控矿因素的识别与提取包括：蚀源区铀源特征的识别与提取；构造背景及其演化过程的识别与提取；目的层砂体特征的识别与提取；蚀变特征的识别与提取；水文地质特征的识别与提取；典型铀矿床成矿特征的识别与提取，具体步骤如下：
(2.1)蚀源区铀源特征的识别与提取，主要开展蚀源区铀源调查，判别铀源类型，分析各类铀源特征、迁移特征及其与铀矿化的关系。
(2.2)构造背景及其演化过程的识别与提取，主要针对研究区构造背景及其演化过程、局部断裂构造发育特征开展研究，理清构造演化阶段，分析不同时期构造演化对砂岩型铀成矿的控制作用，综合集成研究区构造演化过程及断裂构造发育特征。根据实际工作需要，编制不同比例尺(一般为1:1万—1:10万)构造纲要图，厘定铀成矿的有利构造条件。
(2.3)目的层砂体特征的识别与提取，主要对研究区目的层砂体宏、微观特征开展研究，通过野外露头调查、钻孔岩心编录、岩心样品分析测试、钻孔数据统计、编图等手段，分别从砂体沉积相类型、砂体发育规模及形态、砂岩岩石学及地球化学特征、垂向岩性组合等方面厘定成矿有利砂体的识别标志，查明研究区成矿有利砂体空间分布特征。主要识别参数包括：砂体厚度、含砂率、非渗透夹层厚度及层数、砂体顶板/底板埋深；根据参数编制的主要图件包括：砂体厚度等值线图、含砂率等值线图、砂体非均质性强度图、砂体顶板/底板埋深图、沉积体系图。
(2.4)蚀变特征的识别与提取，主要对研究区各类蚀变砂岩特征开展研究，分析蚀变的类型、期次及叠加关系、研究垂向上不同蚀变分带砂岩的矿物组合特征、研究各类蚀变砂岩中的指示性矿物或矿物组合、确定各指示性矿物的元素组合及特征。参数识别主要依靠钻孔岩心编录、岩心样品分析测试、钻孔数据统计、编图等手段，识别参数包括：蚀变砂体厚度、未蚀变砂体厚度、砂体氧化率；根据参数编制的主要图件包括：蚀变砂体厚度等值线图、未蚀变砂体厚度等值线图、氧化砂体百分率图。
(2.5)水文地质特征的识别与提取，重建研究区水文地质发育史，划分古水文地质时期与现代水文地质单元，研究古水文地质期的演化过程及演化特征，评价各水文地质期中水动力场的变化，总结各水文地质期中水化学场特征，研究含水层地质特征与空间展布规律，阐明现代地下水类型、水化学特征、迁移方式及规模。
(2.6)典型铀矿床成矿特征的识别与提取，主要开展研究区及周边典型铀矿床成矿特征对比研究，对比研究内容包括：含矿层位；含矿层的岩性—岩相、厚度、埋深等产出特征；砂体发育特征及成因类型；隔挡层发育特征；矿体厚度、埋深、品位、平米铀量及空间展布等发育特征；矿石及围岩的岩石学、矿物学及后生蚀变特征等。归纳各铀矿床成矿特征的异同点，总结控矿因素及成矿规律。
步骤(3)中多元控矿因素组合特征及内在指标参数耦合关系的建立，综合集成各类控矿因素的研究，系统总结铀源—构造—砂体—氧化带—水文地质—铀矿化等多元控矿因素组合特征，利用数理分析手段，系统分析整合各控矿因素内在指标参数及相关系数。
步骤(4)中成矿预测模式的建立，利用步骤(3)中提取的各定量指标参数及其相关系数，确定各参数对成矿概率的影响系数，选取成矿概率最高的参数，同时利用mapgis、CorelDRAW等软件绘制相应比例尺的参数叠合图，成矿概率最高的各类参数的叠合部位即成矿有利区段。以此建立多元控矿因素组合定量成矿预测模式。
步骤(5)中新地区铀成矿预测，利用步骤(4)中建立的成矿预测模式，提取新地区控矿因素及其参数，叠合有利成矿的各类参数绘制相应比例尺的参数叠合图，按照叠合程度定量估算成矿概率，叠合程度越高则成矿概率越大，越有利成矿。按照成矿概率大小，依次圈定有利成矿地段，作为后续勘查工作的重点地区，以此达到新地区铀成矿预测的目的。
为了说明本发明所述的多元控矿因素组合定量成矿预测方法的具体实施方式，这里以鄂尔多斯盆地巴音青格利地区为例介绍在砂岩型铀矿勘查工作中如何应用该方法达到找矿目的。因不同地区实际情况不同，部分步骤的实施和选择可能会有所不同。
步骤(1)区域地质特征汇总、识别：巴音青格利地区位于鄂尔多斯盆地东北部呼斯梁铀成矿带西段。该地区经过前期的资料综合整理发现其具有良好的铀成矿地质条件，主要找矿目的层为中直罗统直罗组下段(J2z1)，该地区工作程度较低，其东部与大营铀矿床相邻，地质特征与其相似，具有较大的成矿潜力。
步骤(2)多元控矿因素的识别与提取：
(2.1)通过对巴音青格利地区铀源特征的研究，认为其铀源来自阴山造山带，同时建立了各类铀源特征、迁移特征与铀矿化的关系。
(2.2)通过对构造的研究及编制的1:1万构造纲要图成果，认为F2断裂在沉积期后起到了导通下部地层中还原气体的作用，与铀矿化密切相关。
(2.3)通过对砂体的研究，认为巴音青格利地区目的层砂体厚度分布在4.50～106.70m之间，多数在40～70m之间，平均45.14m。含砂率较高，最大值91.70％，最小值21.95％，普遍在50％～80％之间，平均值67.34％，砂体非均质性较强。根据统计，本区最有利成矿的砂体条件是砂体厚度40～ 60m之间，含砂率60％～80％之间，泥岩隔挡层累计厚度较薄，层数较少，非均质性适中。
(2.4)通过对砂体后生氧化蚀变的研究，认为巴音青格利地区目的层砂体氧化强度较强，氧化砂体百分率平均55.55％，氧化方向总体表现为东部西部相对氧化的特征，氧化—还原叠置带分布较广，总体呈面状分布于工作区东部及西部，古层间氧化带前锋线总体长约14km，呈蛇曲状。剖面上氧化带均表现为舌状，氧化带的控矿性表现为翼部控矿为主，局部为氧化带前锋线控矿，主矿体产于氧化带下翼部位，氧化带控矿特征明显，为本区最重要的矿体定位标志。本区最有利成矿的氧化砂体百分率为40％～ 60％之间及10％～20％之间。
(2.5)通过对巴音青格利地区水文地质特征的研究认为其具有有利成矿的补给、径流、排泄系统。
(2.6)通过与邻近大营铀矿床地质特征对比，总结控矿因素及成矿规律。
步骤(3)多元控矿因素组合特征及内在指标参数耦合关系的建立：
通过以上系统总结铀源—构造—砂体—氧化带—水文地质—铀矿化等多元控矿因素组合特征，利用数理分析手段，系统分析整合各控矿因素内在指标参数：巴音青格利地区构造以断裂为主且总体较不发育，北部发育F2断裂在沉积期后起到了导通下部地层中还原气体的作用，总体上有利于成矿；直罗组下段沉积时期，受盆地北部垂直升降运动和掀斜作用影响，形成了东高西低、北高南低的空间展布形态，有利于后期含铀流体的进入；最有利成矿的砂体条件是砂体厚度40～60m之间，含砂率60％～80％之间，泥岩隔挡层累计厚度较薄，层数较少，非均质性适中；氧化带的控矿性表现为翼部控矿为主，局部为氧化带前锋线控矿，主矿体产于氧化带下翼部位，氧化带控矿特征明显，最有利成矿的砂体氧化率东部40％～60％之间，西部10％～20％之间。各控矿因素之间相关系数最大的为砂体厚度、含砂率、氧化砂体百分率、蚀变分带性等。
步骤(4)成矿预测模式的建立：利用步骤(3)中提取的各定量指标参数及其相关系数，确定砂体厚度、含砂率、氧化砂体百分率、蚀变分带性及沉积体系对成矿概率的影响系数最大，利用mapgis、CorelDRAW等软件建立巴音青格利地区多元控矿因素组合预测模式(如图1所示)。
步骤(5)铀成矿预测：利用步骤(4)中建立的成矿预测模式，叠合有利成矿的砂体厚度、含砂率、氧化砂体百分率及岩石地球化学分带特征等参数进行定量叠合处理，绘制1:1万参数叠合图，按照叠合程度定量估算成矿概率，圈定巴音青格利地区成矿潜力最大的三片区域，分别编号为Ⅰ号地段、Ⅱ号地段、Ⅲ号地段(如图2所示)。
应用多元控矿因素组合定量成矿预测方法在巴音青格利地区成功预测三片找矿靶区，在后续的勘查工作中，在这三片区域陆续发现工业铀矿孔数十个，估算资源量近万吨，新落实大型砂岩型铀矿床一处。多元控矿因素组合定量成矿预测方法的应用在实际工作中取得显著的找矿效果和突出的经济效益，这对于砂岩型铀矿找矿工作将是有力的促进，具有非常重要的理论创新和实际意义。
Claims (7)
1.一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤(1)区域地质特征汇总、识别；
步骤(2)多元控矿因素的识别与提取；
步骤(3)多元控矿因素组合特征及内在指标参数耦合关系的建立；
步骤(4)成矿预测模式的建立；
步骤(5)新地区铀成矿预测。
2.根据权利要求1所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其特征在于，步骤(1)中区域地质特征汇总、识别，具体为：收集区域地质资料，尤其是地震、遥感、钻探、测井、分析测试资料，进行系统整理，初步建立区域地质特征汇总数据库。
3.根据权利要求1所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其特征在于，步骤(2)中多元控矿因素的识别与提取，具体为：蚀源区铀源特征的识别与提取；构造背景及其演化过程的识别与提取；目的层砂体特征的识别与提取；蚀变特征的识别与提取；水文地质特征的识别与提取；典型铀矿床成矿特征的识别与提取。
4.根据权利要求3所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其特征在于，步骤(2)中多元控矿因素的识别与提取，具体为：蚀源区铀源特征的识别与提取；构造背景及其演化过程的识别与提取；目的层砂体特征的识别与提取；蚀变特征的识别与提取；水文地质特征的识别与提取；典型铀矿床成矿特征的识别与提取；
具体步骤如下：
(2.1)蚀源区铀源特征的识别与提取
开展蚀源区铀源调查，判别铀源类型，分析各类铀源特征、迁移特征及其与铀矿化的关系；
(2.2)构造背景及其演化过程的识别与提取
针对区域构造背景及其演化过程、局部断裂构造发育特征开展研究，理清构造演化阶段，分析不同时期构造演化对砂岩型铀成矿的控制作用，综合集成区域构造演化过程及断裂构造发育特征；根据实际工作需要，编制不同比例尺构造纲要图，厘定铀成矿的有利构造条件；
(2.3)目的层砂体特征的识别与提取
对区域目的层砂体宏、微观特征开展研究，通过野外露头调查、钻孔岩心编录、岩心样品分析测试、钻孔数据统计、编图，分别从砂体沉积相类型、砂体发育规模及形态、砂岩岩石学及地球化学特征、垂向岩性组合方面厘定成矿有利砂体的识别标志，查明研究区成矿有利砂体空间分布特征；识别参数包括：砂体厚度、含砂率、非渗透夹层厚度及层数、砂体顶板/底板埋深；根据参数编制的图件包括：砂体厚度等值线图、含砂率等值线图、砂体非均质性强度图、砂体顶板/底板埋深图、沉积体系图；
(2.4)蚀变特征的识别与提取
对区域各类蚀变砂岩特征开展研究，分析蚀变的类型、期次及叠加关系、研究垂向上不同蚀变分带砂岩的矿物组合特征、研究各类蚀变砂岩中的指示性矿物或矿物组合、确定各指示性矿物的元素组合及特征；参数识别依靠钻孔岩心编录、岩心样品分析测试、钻孔数据统计、编图，识别参数包括：蚀变砂体厚度、未蚀变砂体厚度、砂体氧化率；根据参数编制的图件包括：蚀变砂体厚度等值线图、未蚀变砂体厚度等值线图、氧化砂体百分率图；
(2.5)水文地质特征的识别与提取
重建研究区水文地质发育史，划分古水文地质时期与现代水文地质单元，研究古水文地质期的演化过程及演化特征，评价各水文地质期中水动力场的变化，总结各水文地质期中水化学场特征，研究含水层地质特征与空间展布规律，阐明现代地下水类型、水化学特征、迁移方式及规模；
(2.6)典型铀矿床成矿特征的识别与提取
开展研究区及周边典型铀矿床成矿特征对比研究，对比研究内容包括：含矿层位；含矿层的岩性—岩相、厚度、埋深等产出特征；砂体发育特征及成因类型；隔挡层发育特征；矿体厚度、埋深、品位、平米铀量及空间展布等发育特征；矿石及围岩的岩石学、矿物学及后生蚀变特征；归纳各铀矿床成矿特征的异同点，总结控矿因素及成矿规律。
5.根据权利要求1所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其特征在于，步骤(3)中多元控矿因素组合特征及内在指标参数耦合关系的建立，综合集成各类控矿因素的研究，系统总结铀源—构造—砂体—氧化带—水文地质—铀矿化多元控矿因素组合特征，利用数理分析手段，系统分析整合各控矿因素内在指标参数及相关系数。
6.根据权利要求1所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其特征在于，步骤(4)中成矿预测模式的建立，利用步骤(3)中提取的各定量指标参数及其相关系数，确定各参数对成矿概率的影响系数，选取成矿概率最高的参数，同时利用mapgis、CorelDRAW软件绘制相应比例尺的参数叠合图，成矿概率最高的各类参数的叠合部位即成矿有利区段，以此建立多元控矿因素组合定量成矿预测模式。
7.根据权利要求1所述的一种多元控矿因素组合定量成矿预测方法，其特征在于，步骤(5)中新地区铀成矿预测，利用步骤(4)中建立的成矿预测模式，提取新地区控矿因素及其参数，叠合有利成矿的各类参数绘制相应比例尺的参数叠合图，按照叠合程度定量估算成矿概率，叠合程度越高则成矿概率越大，越有利成矿；按照成矿概率大小，依次圈定有利成矿地段，作为后续勘查工作的重点地区，以此达到新地区铀成矿预测的目的。
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2018
- 2018-12-13 CN CN201811525505.4A patent/CN111323846A/zh active Pending
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