CN114398696A - 一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铀矿地质勘查领域，具体公开了一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，包括：步骤(1)：依托地形测量，构建地表高程模块；步骤(2)：明确矿体控制因素，构建矿体断层模块；步骤(3)：基于AMT交叉剖面测深，构建岩体轮廓模块；步骤(4)：基于地表调查和钻探工程，构建岩性模块；步骤(5)：开展测井并解译结果，构建铀矿体模块；步骤(6)：嵌合步骤(1)‑(5)构建的模块，综合构建矿床三维模型。本发明方法结合地质、地形、地球物理、深部工程、放射性测井等各项优势，实现碱性花岗型铀矿床三维建模的模块式和精细化构建。

Description

一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法
技术领域
本发明属于铀矿地质勘查领域，具体涉及一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法。
背景技术
矿床模型构建是地质勘查活动中的重要环节，其可视化的特点，对指导进一步勘查工作部署具有重要的指导作用。不同类型的矿床具有不同的地质特征，建模过程中需要的参数和建模步骤也不尽相同。碱性花岗岩型铀矿床是世界重要的铀资源类型之一，然而，由于选冶技术等原因的制约，在我国这一类型的铀矿床目前研究还相对薄弱。针对碱性花岗岩型铀矿床的三维精细建模方法研究较少。
此外，现有的矿床建模方法，一般为“立方块”式三维建模，仅能突出核心主体，对矿床的真实边界等特征往往以合理推测为主，且为整体建模，未实现模块化。实现矿床的模块化三维精细建模，是矿床建模领域的重要发展方向。
因此，亟待开发一种碱性花岗岩型铀矿床的三维精细建模方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，该方法结合地质、地形、地球物理、深部工程、放射性测井等各项优势，实现碱性花岗型铀矿床三维建模的模块式和精细化构建，对指导碱性花岗型铀矿床进一步勘查或资源量估算等工作具有重要的指导意义。
实现本发明目的的技术方案：
一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：依托地形测量，构建地表高程模块；
步骤(2)：明确矿体控制因素，构建矿体断层模块；
步骤(3)：基于AMT交叉剖面测深，构建岩体轮廓模块；
步骤(4)：基于地表调查和钻探工程，构建岩性模块；
步骤(5)：开展测井并解译结果，构建铀矿体模块；
步骤(6)：嵌合步骤(1)-(5)构建的模块，综合构建矿床三维模型。
所述步骤(1)的具体为：以矿床为中心，开展矿床范围内的地形测量；采用RTK-GPS现场采集，采用CASS软件数据处理；选择GPS拟合高程进行高程控制测量，所有坐标记录应保持相同坐标体系；将采集的数据导入Arcgis软件并生成地形图；将Arcgis数据文件导入MicroMine软件，生成地表高程模块。
所述步骤(1)中坐标体系选择WGS-1984地理坐标系UTM投影系统。
所述步骤(2)的具体为：在充分收集研究区域地质资料的基础上，对矿床开展地质调查和填图工作，在地质图上精确绘制出控岩/控矿断裂的位置，测量或计算边界点的地表产状和深部产状；基于上述包括边界点的地表产状和深部产状的控岩/控矿断裂数据，生成控岩/控矿断层模块。
所述步骤(2)中深部产状的倾角计算公式为：
α＝arctan(H/L)
式中，α为断层的倾角；
H为地表揭露点A与深部工程揭露点B之间的垂向距离H；
L为地表揭露点A与深部工程揭露点B之间的水平距离L。
所述步骤(2)中深部产状的倾向以两个深部工程揭露点连线的水平投影方向为倾向。
所述步骤(3)的具体为：沿岩体/矿体走向及其垂直方向，平行交叉布置数条AMT测深剖面，剖面长度大于岩体/矿体规模；测量点间距采用不等间距分布；以深部工程揭露数据为参考基准，将AMT测深数据进行反演解译，圈出每条测深剖面上的岩体/矿体边界，并导入MicroMine软件，自动圆滑拼接，形成岩体轮廓模块。
所述步骤(3)中测量点间距采用不等间距分布中，岩体/矿体中心，点距为50m，在岩体/矿体边界，点距缩小至25m。
所述步骤(4)中的岩性模块包含两个单元：地表岩性单元和深部岩性单元。
所述地表岩性单元，以矿床地表地质调查数据或矿床地质图为基础，密集提取岩性控制点或分界线控制点/线的三维坐标，在MicroMine软件中进行三维空间投影，建立地表岩性单元。
所述深部岩性单元，依靠深部钻探工程岩性数据，将相邻的钻探工作按地质依据相连，先构建平面二维横向勘探线剖面，再将二维横向勘探线在三维空间中按地质依据连接成三维地质体；对于边部深部勘探工程，岩性单元无限外推1/2工程间距作初步处理。
所述步骤(5)的具体为：对于碱性花岗岩型铀矿床，采用能谱测井，数据类型为U、Th计数率，解译出单点铀含量、矿层铀含量；将各单工程的铀含量和对应测点的深度数据，导入MicroMine软件；再按照矿体圈定和连接的一般原则，先按勘探线剖面进行二维矿体构建，再将不同勘探线剖面的相同矿体连接，构建三维矿体模块。
所述单点铀含量的解译计算公式为：
Figure BDA0003404348340000041
其中，
Figure BDA0003404348340000042
为每个单元层U含量(×0.01％eU)；
Figure BDA0003404348340000043
为铁水修正后的U系数(CPS)；
Figure BDA0003404348340000044
为铁水修正后的Th系数(CPS)；SUu为U窗口内U的灵敏度系数(cps/0.01％eU)；SThu为Th窗口内U的灵敏度系数(cps/0.01％eU)；SUth为U窗口内Th的灵敏度系数(cps/0.01％eU)；SThth为Th窗口内Th的灵敏度系数(cps/0.01％eU)。
所述矿层铀含量的解译计算公式为：
Figure BDA0003404348340000045
其中，QU为铀矿层中U含量(×0.01％eU)；
Figure BDA0003404348340000046
为每个单元层U含量(×0.01％eU)；h为采样间隔；H为含矿层厚度。
所述步骤(6)包括：
步骤(6.1)：确定建模的三维范畴，具体包括拟建模型平面投影的各顶点(转折端)直角坐标，以及必要单元的深度数据；
步骤(6.2)：导入步骤(1)构建的地表高程模块，从高程上，地表高程模块将约束其它所有模块；
步骤(6.3)：将步骤(4)构建的地表岩性模块与步骤(1)构建的地表高程模块嵌合，并受步骤(1)构建的地表高程模块制约；
步骤(6.3)：导入步骤(2)构建的断层模块和步骤(3)构建的岩体轮廓模块，步骤(3)构建的岩体轮廓模块受步骤(2)构建的断层模块限制；
步骤(6.4)：导入步骤(4)构建的岩性模块，受上述步骤(6.3)内全部模型的限制；
步骤(6.5)：导入步骤(5)构建的铀矿体模块，受上述步骤(6.4)内全部模型的限制；
步骤(6.6)：以上步骤后，开展图饰整理，完成碱性花岗岩型铀矿床三维模型精细构建。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明提出的一种碱性花岗型铀矿床模块化三维精细建模方法，实现了矿床三维模型不同要素单元(子模型)模块化组装式便捷构建。
2、本发明提出的一种碱性花岗型铀矿床模块化三维精细建模方法，明确了碱性花岗岩型铀矿床的模块化三维建模流程，提高了该类型铀矿床建模效率。
3、本发明提出的一种碱性花岗型铀矿床模块化三维精细建模方法，在一般地质建模的基础上，综合了地形、物探及放射性要素优势，极大的提高了三维模型精细度。
附图说明
图1为通过本发明方法构建的某碱性花岗岩型铀矿床三维模型图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种碱性花岗型铀矿床模块化三维精细建模方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：依托地形测量，构建地表高程模块。
以矿床为中心，开展矿床范围内的地形测量，为构建地表高程模块提供基础数据。测量精度1：2000，数据采集线距为20m、点距为5m。采用RTK-GPS现场采集，数据处理采用CASS软件。高程控制测量选择GPS拟合高程，所有坐标记录应保持相同坐标体系。将采集的数据导入Arcgis软件并生成地形图，等高线间隔2m，分辨率为0.1m。将Arcgis数据文件导入MicroMine软件，生成地表高程模块。
优选的，坐标体系优选选择WGS-1984地理坐标系UTM投影。
步骤(2)：明确矿体控制因素，构建控矿断层模块。
在充分收集研究区域地质资料的基础上，对矿床开展地质调查和填图工作，地质调查和填图的精度为1：2000，明确矿体控制因素，厘定控矿要素。对于碱性花岗岩型铀矿床，其控矿因素一般与岩体和断层有关。在地质图上精确绘制出控岩/控矿断裂的位置，并尽可能多的采集并记录不同边界点的地表产状。
对于深部产状，其倾角按以下公式进行计算：
α＝arctan(H/L)
式中α为断层的倾角；
H为地表揭露点A与深部工程揭露点B之间的垂向距离H；
L为地表揭露点A与深部工程揭露点B之间的水平距离L。
对于深部产状，其倾向以两个深部工程揭露点连线的水平投影方向为倾向。
将上述包括边界点的地表产状和深部产状的地表断层数据导入MicroMine软件，生成控矿断层地表模型。基于断层深部产状数据，扩展出控岩/控矿断层模块。
步骤(3)：基于AMT交叉剖面测深，构建岩体轮廓模块。
矿床深部轮廓模型是矿床三维建模的一个难点，通常的做法是采用深部揭露工程外推一定距离确定。根据碱性花岗岩型铀矿床岩体控矿的特性，可以采用物探测深的方法，精确圈定岩体边界，音频大地电磁(AMT)是一种常用手段。沿岩体/矿体走向及其垂直方向，平行交叉布置数条AMT测深剖面，剖面长度要求大于岩体/矿体规模。测量点间距可以采用不等间距分布，岩体/矿体中心，点距可为50m，在岩体/矿体边界，点距缩小至25m。
以深部工程揭露数据为参考基准，将AMT测深数据进行反演解译，圈出每条测深剖面上的岩体/矿体边界，并导入MicroMine软件，自动圆滑拼接，形成岩体轮廓模块。
步骤(4)：基于地表调查和钻探工程，构建岩性模块。
岩性模块包含两个单元：地表岩性单元和深部岩性单元。其中地表岩性单元以矿床地表地质调查数据或矿床地质图为基础，密集提取岩性控制点或分界线控制点/线的三维坐标，在MicroMine软件中进行三维空间投影，建立地表岩性单元。深部岩体模型主要依靠深部钻探工程岩性数据，将相邻的钻探工作按地质依据相连，先构建平面二维横向勘探线剖面，再将二维横向勘探线在三维空间中按地质依据连接成三维地质体。
需要明确的是，对于边部深部勘探工程，岩性单元无限外推1/2工程间距作初步处理，但这并不代表岩体最终边界，最终边界将在步骤(6)中进一步约束。
步骤(5)：开展测井并解译结果，构建铀矿体模块。
对于碱性花岗岩型铀矿床，往往同时具有较高的钍含量，需要采用能谱测井，测井数据采集间隔为5cm，数据类型为U、Th计数率，将原始数据按以下公式进行校正和单点铀含量解译，
Figure BDA0003404348340000071
其中，
Figure BDA0003404348340000081
为每个单元层U含量(×0.01％eU)；
Figure BDA0003404348340000082
为铁水修正后的U系数(CPS)；
Figure BDA0003404348340000083
为铁水修正后的Th系数(CPS)；SUu为U窗口内U的灵敏度系数(cps/0.01％eU)；SThu为Th窗口内U的灵敏度系数(cps/0.01％eU)；SUth为U窗口内Th的灵敏度系数(cps/0.01％eU)；SThth为Th窗口内Th的灵敏度系数(cps/0.01％eU)。
按以下公式计算含矿层的U含量:
Figure BDA0003404348340000084
其中，QU为铀矿层中U含量(×0.01％eU)；
Figure BDA0003404348340000085
为每个单元层U含量(×0.01％eU)；h为采样间隔；H为含矿层厚度。
将各单工程的铀含量和对应的测定深度数据导入MicroMine软件。再按照矿体圈定和连接的一般原则，先按勘探线剖面进行二维矿体构建，再将不同勘探线剖面的相同矿体连接，构建三维矿体模块。
步骤(6)：嵌合步骤(1)-(5)构建的模块，综合构建矿床三维模型。
上述步骤(1)至步骤(5)的5个模块是相互独立的，尤其是边界部分是相互制约的，需要按照优先顺序进行嵌合。具体嵌合步骤和原则如下：
步骤(6.1)：确定建模的三维范畴，具体包括拟建模型平面投影的各顶点(转折端)直角坐标，以及必要单元的深度数据；
步骤(6.2)：导入步骤(1)构建的地表高程模块，从高程上，地表高程模块将约束其它所有模块；
步骤(6.3)：将步骤(4)构建的地表岩性模块与步骤(1)构建的地表高程模块嵌合，并受步骤(1)构建的地表高程模块制约；
步骤(6.3)：导入步骤(2)构建的断层模块和步骤(3)构建的岩体轮廓模块，步骤(3)构建的岩体轮廓模块受步骤(2)构建的断层模块限制；
步骤(6.4)：导入步骤(4)构建的岩性模块，受上述步骤(6.3)内全部模型的限制；
步骤(6.5)：导入步骤(5)构建的铀矿体模块，受上述步骤(6.4)内全部模型的限制；
步骤(6.5)：以上步骤后，开展图饰整理，完成碱性花岗岩型铀矿床模块化三维模型精细构建；
通过本方法构建的某碱性花岗岩型铀矿床三维模型，如图1所示，该碱性花岗岩型铀矿床三维模型实现了地形、岩性、构造、矿体的高度融合，不仅充分展示了各项关键地质要素，也有效的将各要素形态特征、接触关系进行了高度还原，最大程度接近矿床客观地质事实，极大的提高了三维模型精细程度。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (15)

1.一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：依托地形测量，构建地表高程模块；
步骤(2)：明确矿体控制因素，构建矿体断层模块；
步骤(3)：基于AMT交叉剖面测深，构建岩体轮廓模块；
步骤(4)：基于地表调查和钻探工程，构建岩性模块；
步骤(5)：开展测井并解译结果，构建铀矿体模块；
步骤(6)：嵌合步骤(1)-(5)构建的模块，综合构建矿床三维模型。
2.根据权利要求1所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体为：以矿床为中心，开展矿床范围内的地形测量；采用RTK-GPS现场采集，采用CASS软件数据处理；选择GPS拟合高程进行高程控制测量，所有坐标记录应保持相同坐标体系；将采集的数据导入Arcgis软件并生成地形图；将Arcgis数据文件导入MicroMine软件，生成地表高程模块。
3.根据权利要求2所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述步骤(1)中坐标体系选择WGS-1984地理坐标系UTM投影系统。
4.根据权利要求1所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体为：在充分收集研究区域地质资料的基础上，对矿床开展地质调查和填图工作，在地质图上精确绘制出控岩/控矿断裂的位置，测量或计算边界点的地表产状和深部产状；基于上述包括边界点的地表产状和深部产状的控岩/控矿断裂数据，生成控岩/控矿断层模块。
5.根据权利要求4所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述步骤(2)中深部产状的倾角计算公式为：
α＝arctan(H/L)
式中，α为断层的倾角；
H为地表揭露点A与深部工程揭露点B之间的垂向距离H；
L为地表揭露点A与深部工程揭露点B之间的水平距离L。
6.根据权利要求5所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述步骤(2)中深部产状的倾向以两个深部工程揭露点连线的水平投影方向为倾向。
7.根据权利要求1所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体为：沿岩体/矿体走向及其垂直方向，平行交叉布置数条AMT测深剖面，剖面长度大于岩体/矿体规模；测量点间距采用不等间距分布；以深部工程揭露数据为参考基准，将AMT测深数据进行反演解译，圈出每条测深剖面上的岩体/矿体边界，并导入MicroMine软件，自动圆滑拼接，形成岩体轮廓模块。
8.根据权利要求7所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述步骤(3)中测量点间距采用不等间距分布中，岩体/矿体中心，点距为50m，在岩体/矿体边界，点距缩小至25m。
9.根据权利要求7所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述步骤(4)中的岩性模块包含两个单元：地表岩性单元和深部岩性单元。
10.根据权利要求9所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述地表岩性单元，以矿床地表地质调查数据或矿床地质图为基础，密集提取岩性控制点或分界线控制点/线的三维坐标，在MicroMine软件中进行三维空间投影，建立地表岩性单元。
11.根据权利要求9所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述深部岩性单元，依靠深部钻探工程岩性数据，将相邻的钻探工作按地质依据相连，先构建平面二维横向勘探线剖面，再将二维横向勘探线在三维空间中按地质依据连接成三维地质体；对于边部深部勘探工程，岩性单元无限外推1/2工程间距作初步处理。
12.根据权利要求1所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述步骤(5)的具体为：对于碱性花岗岩型铀矿床，采用能谱测井，数据类型为U、Th计数率，解译出单点铀含量、矿层铀含量；将各单工程的铀含量和对应的测点深度数据导入MicroMine软件；再按照矿体圈定和连接的一般原则，先按勘探线剖面进行二维矿体构建，再将不同勘探线剖面的相同矿体连接，构建三维矿体模块。
13.根据权利要求12所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述单点铀含量的解译计算公式为：
Figure FDA0003404348330000031
其中，
Figure FDA0003404348330000032
为每个单元层U含量(×0.01％eU)；
Figure FDA0003404348330000033
为铁水修正后的U系数(CPS)；
Figure FDA0003404348330000034
为铁水修正后的Th系数(CPS)；SUu为U窗口内U的灵敏度系数(cps/0.01％eU)；SThu为Th窗口内U的灵敏度系数(cps/0.01％eU)；SUth为U窗口内Th的灵敏度系数(cps/0.01％eU)；SThth为Th窗口内Th的灵敏度系数(cps/0.01％eU)。
14.根据权利要求12所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述矿层铀含量的解译计算公式为：
Figure FDA0003404348330000041
其中，QU为铀矿层中U含量(×0.01％eU)；
Figure FDA0003404348330000042
为每个单元层U含量(×0.01％eU)；h为采样间隔；H为含矿层厚度。
15.根据权利要求1所述的一种碱性花岗型铀矿床三维精细建模方法，其特征在于，所述步骤(6)包括：
步骤(6.1)：确定建模的三维范畴，具体包括拟建模型平面投影的各顶点转折端直角坐标，以及必要单元的深度数据；
步骤(6.2)：导入步骤(1)构建的地表高程模块，从高程上，地表高程模块将约束其它所有模块；
步骤(6.3)：将步骤(4)构建的地表岩性模块与步骤(1)构建的地表高程模块嵌合，并受步骤(1)构建的地表高程模块制约；
步骤(6.3)：导入步骤(2)构建的断层模块和步骤(3)构建的岩体轮廓模块，步骤(3)构建的岩体轮廓模块受步骤(2)构建的断层模块限制；
步骤(6.4)：导入步骤(4)构建的岩性模块，受上述步骤(6.3)内全部模型的限制；
步骤(6.5)：导入步骤(5)构建的铀矿体模块，受上述步骤(6.4)内全部模型的限制；
步骤(6.6)：以上步骤后，开展图饰整理，完成碱性花岗岩型铀矿床三维模型精细构建。
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CN114814982A (zh) * 2022-06-29 2022-07-29 核工业北京地质研究院 预测花岗岩体铀矿有利成矿部位的方法

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