铀资源对核工业而言,作用等同于食物对人类的意义。可靠的铀资源保障,是核工业进步的关键基础。
东华理工大学核资源与环境国家重点实验室的郭福生教授及其研究团队,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支持下,运用地质学、地球物理学探测和信息技术综合方法,实施相山盆地三维地质调查和建模工作,同时进行深部有利成矿区的定位预测和钻探勘探活动。经过十年努力,借助类似给地球做CT的技术,以及为铀矿进行三维探测的方法,成功取得了找矿领域的重要进展。这项成就荣获了2017年中国地质调查局地质科技一等奖,并且还获得了2018年江西省科学技术进步一等奖。
创新方法,推进深部探测新跨越
表层矿藏日渐稀少,而向深层寻找矿脉又极为不易,原因在于成矿机理错综复杂,同时深部探测的核心技术尚未取得重大进展。郭福生指出。江西相山盆地作为国内规模最大、储量最丰的火山岩型铀矿区,历经半个多世纪的挖掘与利用,如今已遭遇必须进行深层探测的困境。
深部矿产勘探是全球性重大挑战,东华理工大学这所传统地质高等学府,展现了迎难而上的决心,肩负起时代赋予的重任。郭福生及其研究集体kaiyun全站网页版登录,通过融合地质、物探和钻探数据,研发出一种创新技术,专门用于火山—侵入杂岩矿集区的三维地质勘察,这项技术如同为深部找矿提供了清晰的洞察力。
地质探查工作富有探索性,当前国内外尚未形成完善的技术手段。以相山火山盆地这类复杂的火山—侵入混合岩矿集区为例,技术突破的挑战更为突出。地壳内部的地质构造自地表向下延伸,但以往地表地质勘察、深部地质构造解析及可视化呈现往往由不同领域的专业人员分别负责,这给地质构造整体性研究造成阻碍。
要有坚定的成功信念,还要有卓越的谋略。郭福生这样强调。为此云开·全站体育app登录,团队组织了地质学、物探和信息技术专家进行跨领域合作,首先完成了五十万分之一的地面地质绘图和重磁三维推算,接着实施了覆盖整个区域的大地电磁探测,最后用钻孔资料来限定MT剖面的分析结果。呈现了深部地质构造的空间分布状况,并重新构建了相山盆地的古火山构造,识别出主要火山口的位置kaiyun.ccm,并且新探测到四个辅助火山口。这一研究为国内外类似区域的三维地质勘察提供了范例,此后被国内二十多家机构采纳使用。
构建模型,实现关键技术新突破
现阶段全国数字地质调查所汇集的众多空间信息,还没有得到后续的深度利用,通过这些信息开展三维构造,以往的相关探索都没有实现预期效果。
郭福生及其研究集体借助野外路线PRB信息,首次构思并建立了一套在GOCAD软件系统中的“数字地质填图建模”技术,这种技术不仅为区域地质勘察的成果提供了创新的呈现途径,也为更精细化的三维地质构造构建奠定了根基。
地质剖面构建属于常见的三维构造方式,并且必须整合众多关于地貌、地质构造、地球物理探测、钻探记录以及矿山开发的信息,然而,怎样将这些纷繁复杂的数据进行有效整合,一直是个棘手的问题。研究小组反复尝试、毫不退缩,最终研发出一种综合多种数据来源的建模技术方案。根据地质图、物探解译剖面图、勘探线剖面图和中段平面图等资料,团队创建了五个不同层级、不同种类的三维地质模型,涵盖了相山火山盆地、关键成矿区、典型矿床等内容,为深部找矿勘探提供了信息分析和决策支持,还实现了地下3000米地质结构的直观展示,成功掌握了矿田三维可视化关键技术。
华南地区多数铀矿的成因铀物质源自印支期花岗岩,勘探期间,研究组在相山火山构造带南缘首次识别出印支期含铀花岗岩,并且通过分析岩浆捕获锆石特征以及地球物理探测数据,推测相山火山构造带下方深部区域存有印支期含铀岩体。通过深入细致的观察和严格的分析验证,识别出许多岩浆及热液隐爆角砾岩、隐爆细碎屑岩,这些岩石与矿产形成关联紧密,是关键矿产勘查的指示和参考,从而为相山铀矿田成矿机理的探索提供了新的途径。
产研融合,探明深部铀矿新储量
地质勘查取得关键进展,这有赖于成矿学说的持续革新,也仰仗于研究机构、高校与企业间的紧密协作。地质学界对于相山盆地铀矿形成的机理,向来意见纷纭。郭福生课题组发现铀矿形成与隐爆碎屑岩关联紧密,借助水文地球化学方法推演,并开展成矿物质迁移与富集测试,形成了对水力压裂铀矿理论的全新理解,揭示出由水力压裂产生的裂缝和隐爆碎屑岩体是铀矿积累的关键场所,为相山铀矿勘探工作持续带来突破性进展提供了理论支撑。团队还察觉到相山西部平缓火山岩组之间界面与裂隙集中地带复合位置矿产分布的规律性,在先前“邹家山式”勘探模式基础上,构建了“居隆庵式”勘探模式,增进并加深了对“三界面”主导矿产规律的理解。
郭福生团队凭借学术上的新进展,与核工业270研究所、江西省核工业地质局261大队以及核工业北京地质研究院紧密合作,共同推进研究工作,将立体建模技术在矿产勘查领域成功运用,针对可能的成矿区域实施了钻探验证,从而新发掘出两个铀矿点,使七个铀矿床的储藏量得以增加,为国家贡献了超过万吨的铀矿资源(这一规模可视为超大型铀矿床),在深部铀矿勘探方面取得了关键性进展,为相山铀资源基地的建设奠定了坚实基础。
地质构造深度解析及铀矿勘探工作中,立体地质勘测与构建方法在精准度与实际成效上已达到世界顶尖水平。当前,该团队的研究重点是整合地质学、地球物理探测及数字技术,推进地表与地下结合的直观分析,致力于在深部地质构造和矿体立体地质模型建立上取得重大突破,助力中国铀资源产业持续发展。郭福生这样强调。

