为大地“做CT” 为铀矿“量三维”

陈晶晶 科技日报记者 寇勇

铀资源之于核工业，好比粮食之于人类。安全稳定的铀资源供应，是核工业发展的重要基石。

作为中国第一所核工业大学，该校核资源与环境国家重点实验室的郭福生教授团队，在中国地质调查局三维地质调查试点项目、国家自然科学基金项目、中央地质勘查基金项目资助下，采用地质、地球物理探测和信息技术综合手段，开展相山盆地三维地质调查与建模，并对深部有利成矿区进行定位预测与钻探勘查。历经10年攻关，通过为大地“做CT”，为铀矿“量三维”，实现了找矿关键技术的重大突破。

2018年，在中国地质学会组织的成果鉴定会上，“相山火山盆地三维地质调查与深部找矿突破”项目成果被评价为“总体上达到国际先进水平，三维地质调查与建模技术等方面达到国际领先水平”。该成果获得2017年度中国地质调查局地质科技一等奖、2018年度江西省科学技术进步一等奖。

创新方法，推进深部找矿新跨越

“浅部矿产资源量不断减少，而深部找矿难度又非常大，一方面成矿控制因素复杂多样，另一方面深部探测关键技术尚未突破。”郭福生说。江西相山盆地是我国最大最富的火山岩型铀矿田，经过半个多世纪的勘探与开采，已然面临着深部勘探的难题。

面对深部找矿的世界性难题，作为老牌地质院校，东华理工人迎难而上、勇挑重担。郭福生团队集成创新了适用于火山-侵入杂岩矿集区三维地质调查的“地质-物探-钻探多源信息融合”技术方法，给深部找矿装上了“透视镜”。

三维地质调查是一项探索性很强的工作，目前国内外尚无成熟技术方法。针对相山火山盆地这样的复杂火山-侵入杂岩矿集区，技术攻关难度更大。地壳中的地质体是从地表连续延伸到地下的，以往地表地质调查、深部地质结构解译与可视化表达分属不同专业的人员分管，给地质体整体结构探索带来困难。

“既要有“富铀”的信心，更要有“富有”的智慧”郭福生说。为此，团队采取地质、物探、信息技术人员跨学科协力攻关的方式，一方面，在1:5万地表地质填图和重磁三维反演基础上，开展覆盖全区的大地电磁测深（MT），用钻探信息对MT剖面解译进行约束。另一方面，在展示深部目标地质体的空间展布特征的同时，重构了相山盆地古火山机构，确定了主火山口位置并新发现了4个次级火山口。该成果为国内外类似地区的三维地质调查做出了成功示范，先后被国内20多家单位推广应用。

(图为团队成员在野外开展物探测量)

构建模型，实现关键技术新突破

10年前，全国数字地质调查已经积累的大量空间数据尚未得到进一步开发利用，而用其进行三维建模的做法，前人的尝试也未曾成功。

地质剖面建模是常规的三维建模方法，而三维地质填图需要大量的物探、钻孔等资料支撑，但各种各样的数据如何有效集成是一个难题。郭福生团队屡次攻关、毫不气馁，探索利用野外路线PRB数据，首创研发了一套多源数据融合建模方法体系，并改进了数字地质填图系统，不仅为区域地质调查成果提供了新型表达方式，也为更深层次的三维地质建模打下了基础。

基于地质图、物探解译剖面图、勘探线剖面图和中段平面图等，团队利用GOCAD软件平台建立了相山火山盆地、关键成矿区、典型矿床等5个不同层次、不同类型的三维地质模型，为深部找矿勘查提供了信息分析与决策支持服务，并实现地下3000米范围内地质结构的“透明化”显示，取得矿田三维可视化关键技术的突破。

华南许多铀矿床的成矿铀源均来源于印支期花岗岩，在马不停蹄的铀矿勘查进程中，团队在相山火山盆地南侧首次发现了印支期富铀花岗岩体，并且根据岩浆捕获锆石及物探数据解译结果，推断出相山火山盆地深部存在印支期富铀岩体。经过细致系统地观察与鉴定测试，鉴别出大量岩浆及热液隐爆角砾岩、隐爆细碎屑岩，它们与成矿关系密切，由此开辟了相山铀矿田铀源研究新思路，成为重要的找矿标志和依据。

除此之外，团队成员还新鉴别出早古生代英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩套（TTG岩套）等岩体，论证了它们是后碰撞环境加厚下地壳熔融产物，而目前全球显生宙的TTG岩套几乎都被认为形成于岛弧环境，因此该项发现对于TTG成因研究及华南加里东期构造背景的探讨都具有重要意义。

（三维模型让地下透明化）

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