Fine exploration of deep uranium resources
一、问题背景(简要介绍本问题在现阶段学术研究和科技发展中的产生背景)
矿产资源向深部拓展是国际国内大趋势,与其它固体矿床相比,铀矿具有矿床成因复杂、矿体规模偏小、铀元素含量偏低等特点,使深部找矿的难度更大,也面临更多的重大技术难题。例如在地质情况复杂地区如何探测深部地质结构和矿体空间展布,并使其“透明化”;如何定量评价深部铀矿地质水文条件和开采经济技术指标等等。为破解这些难题,国际上普遍思路是通过创新综合探测技术和现代地球物理反演方法,结合三维可视化技术和地学大数据,实现高效勘查和矿集区“透明化”。
二、关键突破点(简要介绍本问题的最新进展,及未来面临的关键难点与挑战)
1、复杂地质、地形和干扰条件下的深地探测技术与数据采集及处理方法。
随着找矿空间的加深,传统的地球物理探测技术遇到了地表探测方法的勘查分辨率低、深度约束因素多、仪器装备受干扰强、钻孔探测仪器受限等多方面的瓶颈问题,严重制约了其在深部结构探测和铀矿勘查中的应用效果,必须加速研发深部地球物理探测方法。例如远震层析成像技术可获得深至上地幔的P波速度图像,以此分析岩石圈结构和中生代以来的深部过程及其性质、范围和强度;接收函数成像技术可获得地壳和上地幔主要的界面结构,以此推断壳-幔深部过程和物质状态的变化;深地震反射/折射技术可获得地壳内部精细结构和地壳的速度分布;大地电磁探测技术可获得地下介质电阻率的分布,以此推断深部地质结构与构造,发现可能的岩浆房等地质体,推测温度变化及其示踪对流体的运移;边缘检测、3D 场源参数反演成像(SPI)、岩性填图等区域重磁数据处理技术可用于研究区域断裂构造、岩浆岩3D 空间分布;地表与钻孔放射性探测技术可获得地质体和矿体的铀等放射性元素的空间展布,以此推放射性元素的富集和迁移状态变化、和成矿过程及规律,以及实现铀矿储量估算。总之,研发综合性的深部地球物理探测方法是发展趋势。
2、深部示矿信息提取、分离与增强技术。
深部探测获得的物性参数和结构信息,以及放射性探测和地球化学获得的物质信息是指示深部铀矿体的重要信息,将深部地球物理探测结果、区域岩浆岩空间分布与地球化学示踪结果结合起来,增强深部铀矿体在地表产生的微弱异常,进行时空对比分析和综合集成,可极大地提升我国深部铀资源勘查的技术水平。
3、矿集区三维“透明化”及铀矿体定位技术。
目前国际上有两种矿集区三维建模方法:一是基于离散反演的建模方法,二是基于广义反演的建模方法。前者的优势在于可以充分将地质先验信息和专家知识加入到反演过程中;后者的优势在于理论场和观测场可以得到较好的拟合。通过铀矿集区三维综合探测和透明化,研究成矿地质体三维空间展布,检验铀成矿模式中各地质要素的具体空间变化及组合配置情形;揭示铀及多金属矿床、矿体及其成矿地质体和控矿要素之间的空间关系,总结三维分布规律。
四、战略意义(简要介绍本问题取得突破后,对本领域或相关其他交叉领域科技发展的重大影响及引领作用,以及可能产生的重大科技、经济和社会效益。)
本科学技术难题突破后,将有力推动深源铀成矿理论的发展,有效指导我国南方硬岩型铀矿和北方砂岩型铀矿的勘查技术发展,为深部铀矿找矿工作部署提供科学依据。形成的矿产数据库、地球物理数据、图件以及构造地质成果可服务于区域环境、地下水、城市建设、灾害防治等领域,并可产生巨大潜在社会效益。研发的矿集区“透明化”勘查技术将有效提升我国深部探测和资源勘查技术水平。这些技术还可以用于城市三维地质调查、地下水评价、工程地质勘查等领域,并可产生巨大的经济社会效益。