金滩岩体峡里铀矿床三维地质建模*

孟平虹 袁庚红 吴赞华 白 俞 谢文萍 曾智超

（江西省核工业地质局二六三大队）

已有学者对峡里铀矿床成因、控矿构造、成矿规律等进行了深入研究，但有关三维地质建模的研究还比较少［1-9］。据现存资料，目前钻探揭露深度基本为浅地表，90%左右的钻孔仅揭露到-200 m左右及更浅的地表，在深部还具有较大的探索潜力。本研究运用MineSight软件，采用地质统计学方法对峡里铀矿床某带进行铀品位统计学分析、变异函数计算、地质资源储量和平均品位估算、三维地质建模。可以从研究成果中了解峡里铀矿床地下三维分布情况、深部地质结构和成矿规律，指导深部及外围找矿决策和分析，进一步挖掘峡里矿床资源。

1 地质概况及建模思路

金滩岩体位于赣中西部，岩体呈北北西向椭圆形岩基产出，侵入华南—寒武系变质岩地层中，出露面积约164 km2，出露地层主要有粉砂质板岩、硅质板岩、绢云母千枚岩夹变质粉砂岩和泥岩。区内主要发育3组断裂，分别为北东向、东西向和北西向。区内主要岩石类型为黑云母花岗岩、二云母花岗岩和含石榴子石二云母花岗岩。含石榴子石二云母花岗岩形成时代稍早，为239 Ma；黑云母花岗岩和二云母花岗岩形成时代稍晚，为220 Ma。元素地球化学和同位素特征表明，黑云母花岗岩源岩为贫黏土的碎屑沉积岩，而其他2种花岗岩则是富黏土的泥质沉积岩。黑云母矿物化学特征研究表明，二云母花岗岩更低的结晶温度和氧逸度是促进铀在二云母花岗岩中富集的有利因素。

峡里铀矿床赋矿围岩为二云母花岗岩和含石榴子石二云母花岗岩，呈岩株产于金滩岩体东部边缘。铀矿体主要产于内带花岗岩碎裂（破碎）蚀变带中，其次产于外带变质岩碎裂（破碎）蚀变带内，严格受断裂构造所控制。矿体规模较小，矿体形态为脉状、透镜状和不规则状，矿体较陡，倾角为50°～75°，勘查类型属复杂（Ⅲ）型，峡里铀矿床某带主要矿体由40 m×40 m的工程间距控制。

目前国内外的三维地质建模软件有GoCAD、MineSight、Micromine、MapGis K9、3DMine等。与其他国际化软件类似，MineSight软件采用地质统计学法（克里格法）作为建模的核心。与传统的几何法（地质块段法、开采块段法、断面法等）相比，地质统计学法在理论、资源量分类及动态管理、勘查设计、市场认同上均有独特的优势［10］。本研究运用MineSight软件，以金滩岩体峡里铀矿某带为例，分析整合二维原始地质资料，建立三维地质建模。三维地质建模主要包括地质数据库建立、区域变量选择及统计分析、变异函数计算和储量估算（克里格估值），建模技术流程见图1。

2 三维地质建模

2.1 地质数据库的建立

本次研究共建立孔口坐标、钻孔测斜、样品分析化验值和地质代码4个数据文件，所有数据文件误差范围为±0.6%，符合三维建模基础数据要求。

2.2 区域变量选择及统计分析

依据峡里铀矿床的特点，将铀品位作为区域化变量。模型范围、位置及块段尺寸等作为模型基本参数。模型范围的确定需要综合考虑矿体规模、产状、钻探工程等因素，保障模型范围内有足够的信息［11-12］。因此，确定块段模型范围时，应从平面范围及深度范围2个方面来进行。建立模型块段尺寸为10 m×3 m×4 m（东向×北向×台阶高度）的XL15模型，每个块段有26项数据，其中主要有地表（TOPO）、铀克立格法品位（UKR）、铀距离反比法品位（UID）、铀多边形法品位（UPL）、铀方差（UKER）、体重（SG）、岩石类型（CROCK）等。

峡里地质数据库共统计钻孔239个，总进尺53 046.53 m，取样长度1 253.99 m，样品数1 700个。铀矿特高品位25个，因品位变化系数小于100%，将工业品位的8倍界定为特高品位（0.24%）下限值。依据原始样品品位累积概率图，97.5%分位数对应的铀品位值为0.2%。按统计法替换原则，用0.2%代替上述所有特高品位。矿产开采方法、矿产类型与品位在垂深方面的变异程度一般可以确定组合样长度，本次建模采用1 m组合长度进行统计分析计算，原始样品数据和组合样品数据对比见表1。通过原始和组合样品数据对比分析，各项统计特征值相近，均值相对误差仅为0.37%；取对数后，组合样品铀品位对数直方图分布规律与钻孔原始样品一致，说明组合样品划分合理。

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复杂地质条件下进行地质统计学建模会存在一些难度，如矿体外推偏大、边界不准确、夹石剔除困难等［13］。为尽量避免上述问题，本次建模利用Mine-Sight软件，首先依据铀矿地质勘查规范（DZT0199-2015），以钻孔铀品位≥0.01%初步圈定品位矿化域；随后结合成矿规律建立地质矿化域；最后应用以上两者矿化域构成复合矿化域实体，将品位估算限定于合理的范围内。

2.3 变异函数的计算

峡里铀矿床勘查控制工程基本网度间距为40 m×40 m，平巷在垂深方向间距为40 m。因此，在计算变异函数时的搜索角取11.25°，基本滞后距取25 m。本次研究选取了铀品位作为区域化变量，利用MineSight软件对其进行变异函数计算与拟合。变异函数等值线图能够反映矿体产状特征［14］，根据图2和地质规律分析，确定主轴方向为101.25°方向，次轴方向为11.25°方向。由各方向的试验变异函数曲线分析发现，铀品位变异函数在101.25°（主轴）、11.25°（次轴）和垂直方向上有一样的块金常数和基台值，但变程不同。该特征与本区矿体总体走向近于东西向、矿体倾向北东的基本产状特征相符。由铀的实验变异函数曲线图可以拟合得到铀品位球状模型理论变异函数。变异函数参数将用于后续克里格法品位估计中，因此变异函数的准确性对品位估值结果的准确性意义重大。在MineSight软件中，变异函数曲线拟合的合理性是通过交叉验证检验，进行交叉验证应对每个参数进行设定，特别是某些参数和数据搜索必须要符合实际。从表2中可知，实际值与估计值的均值偏差很小，接近于0。从交叉验证残差分布直方图中可以看出，残差符合正态分布。上述两点表明，使用该组变异函数参数对铀品位进行估值是无偏差的，即用地质统计学方法估值建模是合适的。

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2.4 品位估算

建模过程中，进行了不同长度组合样、多种估值方法（普通克里格法、多边形法、距离反比法）的对比分析。根据矿床特征，经反复实践探索，创造性地建立了实体模型，实现由传统圈矿方式向国际通用的地质统计学圈矿方式的转变。

首先在二维环境中，根据三维钻孔模型、地质背景和图形显示特征，平移、旋转导入勘探线，地质人员采用人机交互的方式，以铀克里格品位≥0.01%（受矿体品位低、陡倾角脉状等约束）完成初步圈定矿化域轮廓；然后根据钻孔见矿位置及勘探工程揭露的矿体位置，在剖面上局部修改封闭矿化域轮廓线，勘探线剖面修改完成之后应用MineSight软件中的“链接”工具，依次连接勘探线剖面上的矿化体轮廓线［15］，形成矿化域实体三维模型，矿化域实体构建流程见图3；最后将矿化域实体赋予3D块段模型，MineSight软件自动生成矿化域实体模块。

在铀矿化域限制范围内，使用普通克立格法直接对每个块段进行品位估计［16］，得到每个块段的克立格法铀品位、块段的方差值和不同边界的铀品位壳，铀0.03%和0.05%品位壳图见图4。此外，还用距离平方反比法、多边形法计算了模型块段的铀品位。

2.5 资源储量估算

传统的手工方式估算矿床资源储量是根据给定的双指标进行圈矿，资源储量结果相对固定，无法动态反应资源储量。MineSight软件能够用多个不同边际品位动态圈定矿体，计算矿区任意块段资源储量。动态估算矿床资源储量，能有效反映资源储量随品位的动态变化情况。通过对比分析，模型克里格铀品位0.05%边界矿体形态及资源储量计算结果与传统方法相比误差很小，铀矿体建模所用数据准确可靠，证实了用普通克里格法对该矿体品位估计所选参数合理、估值精度高。根据《铀矿地质勘查规范》（DZ/T 019—2015），埋藏较浅的矿体（300 m以浅）可以用一般工业指标中的边界品位作为最低工业指标来估算资源量。该模型表明，铀矿圈矿指标由0.05%降低至0.03%时，铀金属量增加38%左右。

3 模型应用

根据三维地质建模及原始地质资料，该带矿体总体走向为自东西向，呈现出两端埋深较浅、中部埋深较深的分布特征。由图5可知，A线至E线以南的深部地段，矿体还具有延续的可能性，可作为下一步工作的靶区，在结合地质研究的基础上，布置深部钻孔。可视化三维模型中显示，矿化最好的地段在斑状黑云母花岗岩及花岗岩与变质岩接触带的上盘变质岩地区（板岩为主）。MineSight软件用于资源量估算，能一次性得到按不同的边界品位计算模型的矿石资源量，建立资源量和边界品位的关联关系（图6），可以动态反应资源储量，满足市场经济的需要。

4 结语

MineSight软件可满足复杂地质条件矿床建模需要，在地质模型的基础上，可完成包括储量分类分级在内的矿山地质工作。MineSight软件为矿山数字化、信息化、模型化管理提供了可靠和科学的依据，可以提高矿山企业的效益，有极高的应用前景。

本文在任建国老师的指导下完成，特此致谢！