江西桃山铀矿田多源数据集成与应用研究

孙璐

（核工业北京地质研究院中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

江西省桃山地区是我国南方四大花岗岩型铀矿田之一，从20世纪50年代中期以来，已勘查发现10个铀矿床和众多铀矿点、矿化点［1］。许多学者对桃山铀矿田的岩石学、构造、岩石地球化学、同位素地球化学、矿床学等方面开展了大量工作，取得了很多成果［2-6］；曾文乐等（2010）认为桃山地区铀成矿与中、新生代伸展拉张构造系统密切相关［7］；张万良等（2009）分析了断裂、脉岩－构造带对铀成矿的控制作用［5］；张万良等（2008）认为NE向桃山断裂具有胶链断层性质，是重要的保矿构造［8］。2010年，核工业北京地质研究院完成了江西省桃山地区花岗岩型铀矿潜力评价典型示范；2014年，桃山矿田被设立为第四批国家级铀矿整装勘查区。经过近几年的勘查工作，该区获得了大量的地质、物探、化探、遥感、放射性测量等数据和成果。信息化与网络技术的迅猛发展，不仅改变了人们的生活，也改变了人们对人类活动的记录方式，进而出现了海量数据、大数据。用数据说话、挖掘有用的数据一直是科学研究的核心［9］。笔者通过对前人形成的大量数据和新产生的数据进行集成，构建了桃山铀矿田多源信息数据库，为桃山铀矿田进行资料的二次开发利用提供了数据基础；同时，基于集成的数据库，对桃山矿田构造、岩体和航空放射性测量数据进行了处理，分析了其与铀矿化的关系，以期对该区铀矿勘查与科学研究提供一定的借鉴。

1 桃山矿田地质背景

桃山铀矿田地处江西省宁都县境内，面积约1 650 km2，构造上位于华南活动带武功山—诸广山褶皱造山带内。

1.1 地层

区内广泛出露地层主要为震旦-寒武系（图1），大部分发生浅变质作用，震旦-寒武系千枚岩、片岩、片麻岩铀含量较高；上白垩统-第四系主要分布在岩体东部的宁都、洛口和汉源3个断陷红盆中，上白垩统岩性为紫红色砂砾岩、页岩、泥岩，第四纪主要为坡积、冲积物。

图1 桃山铀矿田地质略图［1］Fig.1 Geology sketch of Taoshan uranium ore field［1］

1.2 构造

以断裂为主，角源断裂和大沽断裂是控制大王山—于山隆起带的主干断裂。岩体内发育规模最大的NE向断裂，其中，桃山断裂带是控岩、控盆又控矿的一组断裂，具有多期次活动的特点；罗坑断裂带早期控制着脉岩带的展布，晚期表现为硅化破碎带和糜棱岩带。

1.3 岩浆岩

主要出露桃山岩体，属于多期、多阶段形成的复式杂岩体。可划分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪3期岩体。各期次岩体均以二长花岗岩、钾长花岗岩为主，属钙碱性花岗岩。白垩纪晚期出现一些中基性脉岩。

2 桃山矿田多源数据与数据集成

2.1 多源数据

经过60多年的地质调查与铀矿勘查工作，桃山矿田积累了繁多的数据资料。通过数据的收集和整理发现，多源数据主要包括地质调查、地球物理、地球化学、遥感、放射性测量以及铀矿信息数据等。

2.1.1 地质调查数据

将桃山地区地质调查数据收集与分类整理发现其主要的数据类型为矢量数据（MapGIS格式）和栅格数据（jpg图片）。

矢量数据：主要有桃山地区铀矿地质图（1：5万）、桃山地区侵入岩浆构造图（1：5万）、桃山矿区铀矿地质图（1：2 000）、大布（6217）矿床铀矿地质图（1：2 000）、大府上（6214）矿床铀矿地质图（1：2 000）、坪上（6213）矿床铀矿地质图（1：2 000）、罗坑（6219）矿床铀矿地质图（1：2 000）等。

栅格数据：主要有1：20万地质图（吉水幅（G—50—［08］），1：5万 地 质 图 黄 陂 幅（G50E008008）、画眉坳幅（G50E009008）、头陂幅（G50E009008）和石上幅（G50E009009）。

2.1.2 地球物理数据

地球物理数据主要是重力测量和磁测的栅格数据，包括桃山地区剩余重力异常等值线图（1：5万）、桃山地区布格重力异常及推断地质构造图（上延500 m）（1：5万），桃山地区△T航磁异常及推断地质构造图（上延500 m）（1：5万）、桃山地区布格重力异常及推断地质构造图（上延500 m）（1：5万）。

2.1.3 地球化学数据

地球化学数据包括Access数据库和矢量数据（MapGIS格式）。

Access数 据 库：1：5万 地 质 图 黄 陂 幅（G50E008008）和画眉坳幅（G50E009008）水系沉积物测量数据。

矢量数据：桃山地区W、Sn、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn、Ag、Ni、Cr、Co、V、As、Sb、Be等单元素地球化学等值线图。

2.1.4 遥感数据

遥感数据主要是1：5万的桃山地区遥感影像图（栅格）、桃山地区遥感羟基异常图和桃山地区遥感铁染异常图（矢量）等。

2.1.5 放射性测量数据

放射性测量数据包括航空放射性和地面放射性测量数据。

航空放射性测量数据：主要包括航空放射性测量铀含量等值线图、钾含量等值线图、钍含量等值线图以及航空放射性测量铀/钍等值线图、铀/钾等值线图和钍/钾等值线图。

地面放射性测量数据：桃山岩体1：5万区域伽马等值图。

2.1.6 铀矿信息数据

铀矿信息数据包括大布、大府上、坪上、牙子径、小庙、罗坑、竹元头、小源、雷斗石和稳布等10个矿床，7个铀矿点和297个异常点的铀矿化特征及空间分布信息。

2.2 数据集成

针对多源信息数据，参照《铀矿资源潜力评价数据模型》［10］，基于地质数据管理与应用系统软件，建立了桃山铀矿田多源信息数据库，由图件数据和元数据构成。

2.2.1 图件数据

桃山矿田图形数据的集成主要是基于矢量数据（MapGIS格式）按专业类别进行存储，主要包括基础地质类、铀矿信息类、地理类、地球物理类、地球化学类、放射性水化学、航空放射性测量类、地面放射性测量类和遥感类图层（表1）。根据图层编码可方便查询、提取相应的图层数据，进而开展与铀成矿相关的分析研究。

表1 桃山矿田图形数据库基本构成Table 1 Basic composition of the graph database of Taoshan ore field

本次对空间数据集成采用的参数：空间坐标投影参数为高斯—克吕格投影，6度分带，投影原点经度（中央经线经度）117°00'，变形因子为1.00，假东偏移500 000 m，假北偏移0 m。

2.2.2 元数据

主要包括图件及其他相关资料的元数据。元数据作为结构型数据保存在传统的关系数据库中，可通过元数据信息快速查询到相关的数据。

3 综合应用

综合应用主要是基于构建的多源数据库，应用空间数据分析软件对控制铀成矿的关键要素进行分析，探讨各要素与铀矿化的关系。作者选择构造、岩体和航空放射性测量数据进行处理，分析其与铀成矿的关系。

3.1 构造与铀成矿

基于多源信息数据库，分别提取铀矿产地点图元（LYKJAAA001）（图2）和断裂线图元（LDZBBCA004）（图3），并 对 断 裂 线 图 元 做200、400、600、800和1 000 m缓冲区分析。利用地质数据管理与应用系统软件中空间数据分析功能模块，进行相交分析，并对分析结果进行处理（表2）。统计得出铀矿床主要位于断裂构造400 m的缓冲区内，其中：铀矿床8个，铀矿化点5个，铀异常点171个，表明铀矿化与断裂关系密切，特别是铀矿床位于NE向桃山断裂上盘和罗坑断裂的两侧，桃山断裂和罗坑断裂是控矿断裂。

表2 桃山矿田铀矿产地与断裂构造缓冲区分析结果统计表Table 2 Statistics of analysis results of uranium deposits and fault buffer zone in Taoshan ore field

图2 桃山矿田铀矿床、矿化点和异常点分布Fig.2 The distribution of uranium deposits，occurrences anomalies in Taoshan ore field

图3 桃山矿田断裂构造分布图Fig.3 Distribution map of fault& fractures and in Taoshan ore field

3.2 岩体与铀成矿

将提取的铀矿产地点图元（LYKJAAA001）（图2）与花岗岩体面图元（LYKJCBAA02）做相交分析。统计结果（表3）表明，铀矿化主要产于粗粒斑状黑云母花岗岩（γβJ2）、粗中粒斑状黑云母花岗岩（γβJ1）和中粒斑状黑云母花岗岩中。前人研究认为，桃山矿田花岗岩型铀矿主要与打古寨岩体有关，从桃山矿田地质图（图1）可以看出，大布、大府上、小庙等4个矿床以及1个铀矿化点位于打古寨岩体内。利用打古寨岩体做10 km的缓冲区，并与铀矿产地点图元（LYKJAAA001）的相交分析表明（表4），牙子岗、坪上等5个矿床位于缓冲区内，2个铀矿点和145个铀矿化点位于缓冲区内。由此可以看出，桃山矿田铀矿化主要与打古寨岩体有较为紧密的联系，中粒斑状黑云母花岗岩为最有利的成矿部位。

3.3 航空放射性特征与铀成矿

3.3.1 航空放射性测量铀、钍、钾和总计数率特征

通过铀矿产地点图元（图2）与航空放射性测量U、Th、K和总计数率等4个面图元（图4）的相交分析，得出铀矿床、铀矿化点和铀异常点所对应的U、Th、K和总计数率等4个参数的值（范围）（表5）。

表5 桃山矿田已知铀矿床、矿化点和异常点航空放射性特征统计Table 5 Statistics of airborne radioactivity characteristics of known uranium deposits,occurrences and anomalies in Taoshanore field

从表5可以看出，桃山地区已知的10个铀矿床分布于钾含量3.10×10-2～3.30×10-2、铀含 量7.74×10-6～8.36×10-6、钍 含 量25.75×10-6～30.30×10-6、总 计 数 率3 215～3 425 cps区段；而7个铀矿化点分布于钾含量3.02×10-2～3.24×10-2、铀 含 量6.23×10-6～6.96×10-6、钍含量29.10×10-6～33.30×10-6、总计数率3 000～3 300 cps区段；297个铀异常点10个分布于钾含量2.85×10-2～3.15×10-2、铀含量6.11×10-6～6.97×10-6、钍 含 量28.75×10-6～32.60×10-6、总计数率3 060～3 320 cps区间。该分析结果表明，从铀矿床－铀矿化点－铀异常点总计数率和钍含量变化规律不明显，而钾和铀含量具有逐渐降低的特点。

3.3.2 航空放射性测量多元信息处理

航空放射性测量数据多元信息处理的主要目的是突出航空放射性测量数据的有用信息，提取多元信息异常［11］。前人研究表明，花岗岩型铀矿常用的解释性数据处理方法有铀增量、铀异常定性差别模型（SM1模型）和钾交代蚀变异常及低温热液差别模型（SM2模型），3种数据处理的计算方法及基本含义见表6。

表6 航空放射性测量数据多元信息处理使用参数特征表［10］Table 6 Parameters used in multiple information processing of aerial radioactivity measurement data[10]

基于桃山地区航空放射性测量数据U、Th、K含量等值线图与地质图，通过数据格式转换，插值处理，获取铀（Ui）、钍（Thi）、钾（Ki）实测值以及该点所在地质单元铀、钍、钾含量的平均值Ud、Thd、Kd。按照多元信息处理铀增量、铀异常定性差别和钾交代蚀变异常及低温热液差别模型计算方法进行计算。计算过程中发现铀异常定性差别和钾交代蚀变异常及低温热液差别模型统计结果存在特异的正、负极值，故进行了循环迭代去极值处理。

经统计，桃山地区铀增量、铀异常定性差别和钾交代蚀变异常及低温热液差别特征参数的平均值和方差如表7。

表7 桃山地区3个特征参数的平均值、均方差统计表Table 7 Average and mean square deviation statistics of 3 parameters in Taoshan area

由于具有多期次活动的花岗岩地区放射性能谱场变化比较剧烈，具有高离散性，均方差较大，因此，选择当预测值（A）大于或等于背景值加一倍均方差之和时（即A≥с+σ），即可划定为异常区。故确定桃山地区铀增量、铀异常定性差别和钾交代蚀变异常及低温热液差别的异常提取下限分别为：

铀增量异常≥1.2×10-6

铀异常定性差别模型（SM1）异常≥3.4×10-6

钾交代蚀变异常及低温热液差别模型（SM2）异常≥14.6×10-6

依据上述下限值进行数据的提取与融合，圈定3个特征参数综合异常见图9。

图9 桃山铀矿田航空放射性测量数据多元信息综合异常图Fig.9 Comprehensive anomaly map of multiple information of aerial radioactivity measurement data in Taoshan uranium ore field

4 结论

1）基于桃山矿田前人研究取得的成果，对已有的数据进行了集成，构建了桃山矿田多源信息数据库，实现了资料的二次利用。

2）桃山矿田铀矿产地与构造、岩体相交分析结果表明，铀矿化与断裂和打古寨岩体关系密切，铀矿床主要位于断裂400 m缓冲区内；已发现的铀矿床、矿化点和异常点绝大部分位于岩体内或岩体外10 km的范围内。

3）铀矿床－矿化点－异常点与航空放射性测量总计数率和钍含量变化的规律不明显，而钾和铀含量关系密切，具有逐渐降低的特点。

4）基于航空放射性测量数据U、Th、K含量等值线图，通过数据处理获得了航空放射性测量数据多元信息综合异常图，为进一步研究研究航空放射性测量数据与铀成矿关系提供了思路。

致谢：论文撰写过程中核工业北京地质研究院朱鹏飞正高级工程师给与了精心指导并提出了许多宝贵意见、东华理工大学林子瑜教授在数据处理方面提供了指导与帮助，对他们表示诚挚的感谢。