江西相山火山盆地三维地质建模的实践与思考

三维地质建模是在地质体空间结构分析的基础上,运用计算机技术,建立可供展示、编辑、计算和输出于一体的数据模型。在江西相山地区地表数字地质填图、深部地球物理勘探、钻探数据分析的基础上,依托GOCAD软件平台建成了5个不同范围、不同数据源的三维地质模型,探索了数字地质填图建模、地质剖面建模和多源数据融合建模3种建模方法。其中数字地质填图建模是很有推广价值的三维建模方法,可以作为地表区域地质填图的一种新型表达方式,也可以作为一种过渡性模型,用作更深层次三维地质调查的工作部署基础和建模约束条件。三维地质建模强调多源数据的有机融合与相互印证,需要地质、物探、信息技术多学科融合,在3D空间里理解所有地质体、地质现象的几何形态和成因关系。     

基于多源数据融合的相山火山盆地三维地质建模

随着三维建模技术的日益发展,单一数据源建模已不能满足建模需求。文中通过对多源数据建模方法的阐述,综合地质、物探、化探、遥感、钻探等多源数据的融合方法进行详细解释。将多源数据按表现形式划分为图件类、文字信息类,并通过一系列数据处理工作将原始数据整合至三维空间数据库。以GoCAD建模软件为平台,详细阐述了地形地貌、钻孔、地层、构造、岩体、矿体等对象的建模实现方法,引入GoCAD软件的半自动化流程建模法建立构造-地层实体模型,并提出两种岩体实体建模方法,实现岩体实体模型的构建,最终构建相山火山盆地三维地质实体模型。     

江西相山火山盆地岩石物性基本特征

为全面了解相山火山盆地主要岩石物性特征,为该区非震物探方法综合解释提供依据,于2014—2016年系统收集、整理和测量了相山盆地70多口钻孔的岩石样本,并先后多次在全盆开展野外岩矿石取样和物性实测。在统计、分析和对比岩矿石密度、磁化率、电阻率等参数的基础上,获取了盆内几大类岩石的密度、磁化率和电阻率特征,并探讨了该地区岩石物性分布情况,这些物性数据为盆内实施的非震物探方法的反演和解译提供了物性基础。     

相山火山盆地西部铀矿床分布特征

相山铀矿田目前已发现的矿床主要分布于火山盆地西部和北部。笔者通过对盆地西部铀矿床分布特征、断裂构造及火山岩组间界面控矿特点的研究,认为铀矿区域上受断裂构造控制;火山岩组间界面为铀矿富集空间,西部铀矿床主要富集于火山岩组间界面附近。     

相山火山盆地岩石电性参数研究

正岩石物性是联系地球物理和地质解译的纽带,翔实的物性资料是可靠的地质解释的基础(林子瑜,2013)。为了更清楚地认识江西相山地区岩石电性特征,在相山火山盆地开展了系统地岩石电性参数统计及调查研究。相山地区地质结构复杂,岩性变化大,加之构造破碎、热液蚀变叠加影响,各地质单元物性存在很大的变异性。如果不能正确地对所测定样本进行地质上区分甄别,辩证地分析各地质单元的地质产状和相关地质作用所带来的物性变异,就势必会影     

相山火山盆地磁性结构分布特征

以相山地区大比例尺重磁测量结果为基础,建立正演计算模型,采用模拟退火算法,反演计算了相山盆地不同深度下的物性结构分布特征,对该盆地地下岩层结构及界面变化趋势进行了半定量和定性分析;盆地深部构造岩浆活动发育,局部地段次火山岩体具向下延深和扩大的趋势;西北面磁性界面变化较复杂,磁性岩体的埋深均小于800 m;东南面磁性界面变化相对较平缓,磁性岩体的埋深均大于800 m;盆地中有多个岩浆通道,后期构造岩浆活动主要发生在盆地西南侧、南侧以及东侧,这可能是导致北西侧铀富集成矿好于这些部位的主要原因,受构造影响,盆地中部及西北部,磁性基底呈块状分布.这对指导相山的攻深找盲工作有重要意义.     

相山火山盆地西北部打鼓顶期火山机构研究

燕山运动中期相山盆地火山活动频繁,按岩浆活动序次可分为打鼓顶期和鹅湖岭期两个旋回。早期旋回形成的打鼓顶组火山岩主要出露于盆地的西北缘,由于受晚期岩浆活动破坏和火山岩的覆盖,打鼓顶期的火山活动特征、火山机构分布至今没有统一的认识。笔者在遥感解译的基础上,通过野外地质调查,对打鼓顶组熔岩的分布与产状以及火山碎屑岩与角砾的分布进行统计,并结合已有的钻孔资料分析,推测打鼓顶期古火山口、火山通道等火山机构的分布,进而分析其喷发模式,初步判定其属于普林尼裂隙式喷发。     

鄂尔多斯盆地白垩系三维地质建模研究

鄂尔多斯白垩系盆地三维地质建模是三维地下水数值模拟的基础。对于大尺度复杂区域的地质建模,选择了新一代三维地质建模软件GOCAD。以现有的钻孔、物探和地质基岩图等数据为基础,建立了以ArcGIS为平台的含水层地下水信息系统,以数字高程模型(DEM)作为地表模型,用离散光滑插值方法建立白垩系各含水岩组地质模型和地质体模型。经过误差分析,所建立的地质模型能满足当前的精度要求,同时也验证了建模思路的可行性。     

走滑拉分作用与相山产铀火山盆地的就位

相山火山盆地是我国著名的产铀火山盆地。本文依据相山盆地深部地质研究成果以及大陆动力学理论，探讨了相山产铀火山盆地的就位机制。研究表明，相山火山盆地火山活动划分为两个旋回，其就位受制于区域深断裂的走滑拉分作用。即第一旋回的火山机构就位于NE向深断裂右旋走滑复活产生的EW向拉分构造，形成了东西向展布的裂隙式火山喷溢带；第二旋回的火山机构就位于NE向深断裂左旋走滑复活产生的SN向拉分构造与EW向基底断裂的结点，产生了中心式火山岩浆喷溢侵出。此外，还探讨了富大铀矿的形成机制。     

江西相山火山-侵入杂岩体锆石SHRIMP定年及其地质意义

采用锆石SHRIMP微区U-Pb测年技术,测定了江西相山铀矿田火山-侵入杂岩的时代。采自于相山西北部的石马山和西部南陂的鹅湖岭组碎斑熔岩的SHRIMP锆石206Pb/238U表面年龄加权平均值分别为(134.6±1.0)Ma(MSWD=1.5)和(134.1±1.0)Ma(MSWD=0.65),可以限定相山第二火山喷发旋回的结束时代为134 Ma;采自于相山北部巴泉和南部浯漳的似斑状花岗岩的SHRIMP锆石206Pb/238U表面年龄加权平均值为(133.3±0.8)Ma(MSWD=0.82)和(134.7±0.9)Ma(MSWD=1.08),与碎斑熔岩的年龄在误差范围内基本一致,结合野外地质事实和前人的地球化学测试分析结果,确认碎斑熔岩和似斑状花岗岩属于同期、同来源的火山喷发-侵入的产物,形成于134～133 Ma。书堂钻孔ZK111A-1中打鼓顶组顶部流纹英安岩的锆石206Pb/238U表面年龄加权平均值为(141.6±1.7)Ma(MSWD=0.9),表明第一旋回火山喷发的时代应结束于142 Ma,大部分属于晚侏罗世火山活动。岗上英钻孔岩心中石英二长花岗斑岩的锆石206Pb/238U表面年龄加权平均值为(136.4±1.0)Ma(MSWD=1.7),如意亭剖面第二采石场流纹质英安斑岩的锆石206Pb/238U表面年龄加权平均值为(137.4±1.7)Ma(MSWD=1.11);推测这两者应属于早晚两期火山喷发旋回间隔期的次火山-侵入岩,进而限定136～137 Ma为相山两期火山喷发旋回的间隔时期。综合前人资料和本文测试分析结果,可将相山火山喷发第二旋回鹅湖岭组的时代限定为136～133 Ma,应属于早白垩世的火山活动,进而认为将相山地区"鹅湖岭组"的地层时代划归为早白垩世较为合适。     

相山等火山盆地主体岩石包裹体研究

闽、浙、赣三省境内广泛发育一种特殊的中新生代中酸性火山岩,具熔岩、火山碎屑岩和次火山岩的特征。对该岩石的认识,看法不一,如江西相山主体岩石曾先后被定名为黑云母微花岗斑岩、自碎次花岗斑岩、凝灰     

相山等火山盆地主体岩石包裹体研究

闽、浙、赣三省境内广泛发育一种特殊的中新生代中酸性火山岩,具熔岩、火山碎屑岩和次火山岩的特征。对该岩石的认识,看法不一,如江西相山主体岩石曾先后被定名为黑云母微花岗斑岩、自碎次花岗斑岩、凝灰熔岩和酸性碎屑熔岩等,1980年北京铀矿地质研究所又定名为碎斑流纹岩,并将赣杭构造带西南端玉华山等其它六个火山盆地的该岩石统一定名为碎斑流纹岩。正确认识这种岩石的岩性特征和成因机制,不仅对火山岩岩石学和区域地质研究具有重要的意义,而且该岩石与铀矿有一定的成生联系,     

江西相山火山侵入杂岩的锆石U-Pb精确定年及其地质意义

相山铀矿是我国最大的火山岩型铀矿,其赋矿围岩是一套火山侵入杂岩,主要由流纹英安岩(包括流纹英安斑岩)、碎斑熔岩,晚期的次火山岩(花岗斑岩)以及中酸性岩脉(石英二长斑岩,英安斑岩)组成,在晚阶段次火山相的岩石中含有闪长质的淬冷包体.     

扬子东南缘中生代构造体制转换研究——以江西相山火山盆地为例

江西相山火山盆地位于中国东南部晚中生代火山-侵入杂岩带的最西端,具有明显的东西向构造域与北东向构造域叠加特征,其在扬子东南缘(浙赣段)中生代构造体制转换研究中具有重要意义.通过测定流纹英安岩和边缘相碎斑熔岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄,研究其岩石地球化学、地质构造特征,认为相山火山盆地东西向构造与北东向构造的强烈转换时间为133.87±0.76 Ma至132.01±0.7 Ma之间,可代表扬子东南缘(浙赣段)中生代构造体制强烈转换时期.     

相山火山盆地岩石稀土元素分布特征及其成因探讨

本文通过对相山火山盆地基底震旦系浅变质岩、盖层火山岩稀土元素分布特征的研究,探讨相山火山岩的物质来源及岩石成因,认为相山火山岩主要是上部地壳重熔的产物,其岩石成因应属于重熔型花岗岩的范畴。     

相山火山塌陷盆地基底变质岩U的地球化学研究

本文对相山火山塌陷盆地基底变质岩U的丰度及赋存形式进行了研究。基底变质岩中U主要以分散吸附状态的非结构U存在于基质或矿物粒间,少量的U以微粒、超微粒的独立铀矿物形式存在于矿物的裂隙中或粒间。U－Pb同位素的研究表明变质岩中的U在变质作用及后期的其它地质作用中发生了重新分配,并有不同程度的丢失,原始U含量较高。火山岩与变质岩的地球化学特征有许多相似之处。因此,作者认为基底变质岩有可能为成矿提供U源。     

相山铀矿田三维地质新认识

相山火山盆地是我国火山岩型铀矿的重要产地,在GIS和三维地质建模等新技术的支持下,笔者对相山地区地表、组间界面、重磁反演界面进行实体模型构建和地学分析,得到了关于相山地区基础地质和铀矿化赋存规律的几点新认识:(1)相山地区存在东、西双岩浆活动中心;(2)相山火山盆地是塌陷盆地-侵入穹隆复合体;(3)相山火山岩盖层底界面呈现北东向隆坳相间的断块构造格局;(4)提出了“GM线”(重、磁反演界面交线)这一概念,并认为该线可以作为该地区找矿的一个重要标志.这些新认识将对相山地区基础地质研究产生促进作用,同时也将为相山地区铀矿地质勘查新空间的开辟提供新的决策依据.     

基于GOCAD的宁芜盆地云台山地区三维地质建模

阐述了利用GOCAD软件进行三维地质模型构建的思路及主要步骤,重点介绍其模拟地质界面的3种主要方法。以宁芜盆地云台山地区为例,利用GOCAD模拟了该区地层、岩体及断裂。在构建地形、地层及构造面时,利用剖面建模法以及离散光滑插值技术,快速构建研究区的表面模型。由面模型向体模型转化时,选用GOCAD的SGrid代替Solid功能,更加方便准确地反应了真实地质情况。     

江西相山打鼓顶期流纹英安岩火山通道研究

江西省相山火山盆地是世界第三大火山岩型铀矿区,并且深部伴有Pb-Zn-Ag矿化。该矿区赋矿围岩主要是早白垩世流纹英安岩、碎斑熔岩、花岗斑岩及变质岩。随着对该地区研究的深入,矿田地质勘查取得了令人瞩目的进展,一批新矿床与矿化点在疑似火山颈的深部被发现,然而目前对相山火山盆地古火山通道的研究几乎是一片空白,如:打鼓顶期与鹅湖岭期火山通道是否有继承关系?通过测量及分析相山火山盆地流纹英安岩岩石磁化率各向异性的相关数据,结合野外流面及线理产状,试图探讨这个问题,并初步得到如下认识:(1)铁磁性矿物是流纹英安岩磁化率的主要载体;(2)虽然相山火山盆地后期脆性断裂活动发育,然而从野外岩石露头来看流纹英安岩并没有发生强变形,且磁化率各向异性度P_j小于1.1,指示脆性破裂对磁组构数据影响甚小;(3)研究区内流纹英安岩的磁面理总体上表现出较低的倾角,湖溪镇东部的流纹英安岩大多数表现出低角度或者近水平NNW-SSE方向的磁线理,湖溪镇西部的流纹英安岩则表现出NNE-SSW方向的磁线理,结合盆地内部钻孔及MT资料,指示相山火山盆地流纹英安岩火山通道应位于盆地西侧书塘附近,与碎斑熔岩火山通道可能没有直接的继承关系。     

相山火山盆地西部SN向构造特征及其形成机制

相山火山盆地西部已探明多个铀矿床,其中产于NE、NW向构造交接而成的菱形断块内的10个矿床均揭见南北向矿带。文章在阐述相山火山盆地铀成矿地质背景的基础上,研究了火山盆地西部SN向构造特征及其含矿性,结合区域应力场分析,认为白垩纪、尤其是早白垩世的NNE向区域主压应力作用,导致NE向构造左旋走滑、NW向构造右旋位移明显,由此形成西部菱形断块构造格局。与此同时,NE、NW向构造的共同走滑作用,使得SN向基底构造复活并贯通至盖层或形成新的SN向构造线。构造表现形式为破碎带或裂隙密集带,其构成了导矿构造的配套构造,成为相山火山盆地西部重要的含矿构造。