華南花崗岩型鈾礦成礦機制與潛力評價 李增華 譚雙 9787030827623 【台灣高等教育出版社】

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書名：華南花崗岩型鈾礦成礦機制與潛力評價
ISBN：9787030827623
出版社：科學
著編譯者：李增華 譚雙
頁數：115
所在地：中國大陸 *此為代購商品
書號：1745832
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內容簡介
《華南花崗岩型鈾礦成礦機制與潛力評價》介紹了將流體動力學數值模擬與機器學習應用到華南花崗岩型鈾礦成礦機制與潛力評價研究的過程及成果。華南花崗岩型鈾礦作為熱液礦床，其成礦過程涉及”源、運、儲”等多個環節，成礦流體活動與多種驅動力（如重力、變形、熱）具有密切關係，構造在成礦流體運移與彙聚中起到關鍵作用。在研究方法上，運用熱-流體耦合、構造-流體耦合、構造-熱-流體耦合等多種數值模擬方法，深入研究不同地質過程中流體運移規律和控制因素，探討賦礦花崗岩中的構造如何控制礦體的空間定位。此外，利用已有岩石地球化學數據，選擇隨機森林、卷積神經網絡等機器學習算法，對華南桃山-諸廣山成礦帶的九峰岩體、紅山岩體以及茶山岩體的含礦潛力進行評價，並取得較好的預測結果。《華南花崗岩型鈾礦成礦機制與潛力評價》不僅豐富了對華南花崗岩型鈾礦成礦規律的認識，也為礦田外圍找礦提供了重要的科學依據和技術支撐。

目錄

目錄

前言
第1章 緒論1
11 1研究背景及意義1
11 2成礦過程數值模擬技術研究現狀4
1 3基於機器學習的成礦潛力評價現狀8
第2章 華南花崗岩型鈾礦研究現狀11
2 1構造背景11
2 2礦體賦存特徵12
2 3產鈾岩體特徵15
2 4礦物組合和圍岩蝕變特徵16
2 5成礦流體特徵16
2 6成礦時代19
第3章 華南典型花崗岩型鈾礦田地質特徵20
3 1苗兒山鈾礦田20
3 2鹿井鈾礦田29
第4章 苗兒山鈾礦田構造活化數值模擬34
4 1模型建立34
4 2參數設置34
4 3初始條件和邊界條件36
4 4模擬結果36
第5章 鹿井鈾礦田構造活化數值模擬42
5 1模型建立42
5 2參數設置47
5 3初始條件和邊界條件48
5 4模擬結果49
第6章 華南花崗岩型鈾礦床流體動力學數值模擬65
6 1模型建立65
6 2參數設置66
6 3初始條件和邊界條件67
6 4模擬結果68
第7章 基於機器學習的諸廣山鈾礦潛力評價76
7 1花崗岩地球化學數據集76
7 2機器學習方法79
7 3特徵變量與模型評價準則83
7 4結果與討論86
7 5成礦潛力評價分析93
7 6本章 小結94
參考文獻95

精彩書摘
第1章 緒 論
1 1研究背景及意義
鈾是國民經濟建設和第1發展的戰略資源礦產，也是實現碳達峰、碳中和目標的重要發展資源（張金帶等， 2019）。依靠核能發電實現”雙碳”目標，鈾礦資源需求量高達 18800 t（陳軍強等，2021）。然而，由於我國國內鈾礦資源儲量（已探明儲量）小（蔡煜琦等， 2015；Xu et al ， 2021），現階段掌握海外鈾礦權數量少以及相應產能差，以及當前國內鈾礦資源和國外所持有鈾資源的開採速度逐漸不能滿足未來社會發展對鈾礦資源的需求（張金帶等，2019；陳軍強等，2021），因此進一步完善熱液型鈾礦成礦理論和強化鈾礦資源勘探技術，將成為擴充國內鈾礦資源儲量，提升海外鈾礦資源開採能力的*要目標。
花崗岩型鈾礦床是典型的熱液鈾礦床，也是我國*重要的鈾礦床類型之一，該類型鈾礦資源約占我國已查明鈾礦資源總量的 20%，且集中分佈在我國華南中生代印支期和燕山期花崗岩中，礦床以中小型（300～ 3000 t U）和中低品位（0 05%～0 2% U）為主（張龍等，2021）。花崗岩型鈾礦床作為一種金屬熱液礦床，它的形成必定經歷”源、運、儲”三個過程，即源區成礦物質溶解和萃取、含礦流體運移，以及在合適的場所沉澱富集成礦的複雜地質過程，而這些過程都與流體的活動有著密切的聯繫（於崇文， 1994；翟裕生， 1999，2003；Cox，2005；Cuney， 2014）。流體的活動取決於流體流動驅動力，一個金屬礦床的形成往往需要穩定的驅動力來驅動大量的成礦流體流經礦化點，驅動力持續存在的時間也會影響成礦規模的大小（ Chi and Xue，2011）。重力、變形和熱已被認為是熱液礦床形成過程中的三種重要的負責驅動成礦流體流動的驅動力，它們或單*作用或耦合作用於流體流動，這取決於當時的地質環境（Chi and Xue，2011；Chi et al ，2022）。此外，對於許多熱液礦床來說，構造在成礦流體的運移與彙聚過程中扮演著重要的角色（ Sibson，2001；Micklethwaite and Cox，2004；Hayward and Cox， 2017；Chi et al ，2022）。先存斷裂作為構造框架中*薄弱的部位，在新的構造事件中，它們通常會被重新活化（ Holdsworth et al ，1997； Sibson，2001；Li et al ，2018）。構造活化會使斷層或其周圍岩石變形，導致擴容區發育，它們為流體運移提供了有利通道同時也是流體彙聚的場所（Holdsworth et al ，1997；Sibson，2001；Cox，2005；Gessner， 2009；Zhang et al ，2011；Li et al ，2018；Igonin et al ，2021）。因此，擴容區與礦化的空間定位之間存在密切聯繫（ Oliver et al ，1999；Zhang et al ，2008，2011；Li et al ，2017，2018；Eldursi et al ，2021；Chi et al ， 2022）。
過去的幾十年裡，眾多學者對華南花崗岩型鈾礦床進行了大量的研究，且多採用傳統實驗室和野外結合的定性或非連續性定量的研究方法，主要注重於岩石礦物特徵、礦物組成、控礦構造、流體包裹體、圍岩蝕變、地球化學特徵、同位素年齡等方面（ Hu et al ，2008；Gessner， 2009；杜樂天， 2011；Chi and Zhou，2012；Zhao et al ，2016；Zhang et al ，2017，2018，2019a，2019b；Bonnetti et al ，2018；Chi et al ，2020；Zhong et al ，2023a，2023b），針對我國華南花崗岩型鈾礦成礦機制方面的研究結果證明，該類礦床的成礦過程主要包括鈾的預富集、萃取、遷移、氧化還原、沉澱成礦等環節，並提出了相應的成礦模式，如”表生汲取成礦模式”（周維勳，1979）、”地幔流體成礦理論”（杜樂天，1996）、”熱點鈾成礦理論”（李子穎，2006）及”深源礦化劑成礦理論”（胡瑞忠等，2007）。這些研究加深了對該類型礦床成因的理解，但是對於參與了白堊紀—古近紀華南大規模花崗岩型鈾礦化的流體時空動態運移過程的研究並不多，對於不同地質過程中流體運移的情況，以及它是如何主導鈾元素的遷移和沉澱的機制尚不清晰，不同地質過程的相互作用對流體運移的影響也不明確，對於礦田內賦礦花崗岩中大量發育的構造是如何控制礦體的空間定位的也缺乏清晰的認識。因此，研究成礦流體在各種地質環境中的運移過程和構造變形過程中擴容區的發育過程將進一步地幫助我們深入理解礦床形成和空間定位的機制、完善成礦理論、建立成礦模式，並為深部找礦提供一定的理論依據。
自 2000年以來，我國各行各業都在快速發展，特別是地質礦產領域，積累了海量的地質數據和資料（黃少芳和劉曉鴻， 2016）。隨著社會的快速發展，人工智能、機器學習等技術在各個方面都表現出了很大的發展前景，因此，將機器學習、大數據挖掘等技術運用到礦產資源預測中是目前的一個重要方向之一（呂岩，2021）。隨著人工智能與礦產勘探的結合，地學研究將進入一個新的階段，有望改變地球科學傳統的研究形式，為地球科學的基礎研究和應用研究帶來新的發展機遇和挑戰張旗和周永章，2018）。機器學習對於解決海量地球化學數據，發現規律具有重要的作用（周永章 等，2018）。機器學習與礦產勘探的有效結合能極大地提高地質勘探工作的效率和質量，降低成本和風險，減少地質工作人員複雜的腦力工作和繁雜的體力勞動，提高深部礦產的開發水平，擴大礦產勘探開發的深度和廣度，有利於維護和保障國家的經濟穩定增長和礦產能源的安全。因此，通過對前人積累的海量地球化學數據進行深度的挖掘，利用機器學習方法進行成礦潛力評價，為礦產勘查提供了新方向（周永章 等， 2017，2018；郝慧珍等， 2021；左仁廣等， 2021b；周永章 和張旗，2017）。
1 2成礦過程數值模擬技術研究現狀
隨著計算機科學技術的發展，數值模擬方法理論和技術從早期的單場單維度的模擬發展到現在的二維/三維可自定義的多場耦合模擬，已逐漸趨於完善。相應的地質模擬軟件也如雨後春筍般應運而生，例如 FLAC2D/3D、FEFLOW、MODFLOW、Basin2、TOUGH2等（黃沁怡等，2021；陳偉林和肖凡，2022）。時至今日，該方法已在不同尺度的構造變形、流體運移、熱量傳遞等多個地質過程模擬中得到廣泛應用，並取得了豐碩成果。
在成礦動力學的數值模擬研究中，根據需要解決的科學問題的不同，所採用的模擬方法也有所差異，主要可分為熱-流體耦合模擬、構造-流體耦合模擬、構造-熱-流體耦合模擬等。熱-流體耦合模擬多用於與地形或熱浮力驅動的流體流動相關的成礦體系研究。例如， Garven和 Freeze（1984）以密西西比河谷型碳酸鹽岩鉛鋅礦床為基礎，建立了流體流動-熱耦合數學模型並對盆地內重力驅動下的地下水流體系統進行模擬，結果表明重力驅動的地下水流動系統能夠維持盆地邊緣附近地下水排泄區的有利流體流速和溫度，證明重力驅動下的地下水流體系統對層控礦床的形成有重要意義。Bethke（1985）對沉積盆地演化過程中的壓實驅動的地下水流動和傳熱進行了二維模擬，模擬結果表明沉積盆地的演化基本沒有受到流體超壓的影響，淺層沉積物中的流體傾向于向地表流動而深部流體則橫向流動，系統內的流體流速整體較小而難以對地溫梯度產生影響。該結果重新評估了克拉通沉積盆地內壓實驅動流在次生石油運移、盆地鹵水滲透濃縮以及密西西比河谷型礦床形成過程中的作用。Chi等（2013）模擬了加拿大阿薩巴斯卡（ Athabasca）盆地演化過程中的流體壓力變化，模擬結果揭示盆地在整個沉積過程中沒有產生顯著的流體超壓，這種近靜水壓力狀態的發展可能促進了淺部盆地氧化流體向基底的滲透，有利於不整合型鈾礦床的形成。Cui等（2010）對加拿大努納武特塞隆（ Thelon）盆地不整合型鈾礦床形成過程中的流體流動和熱傳遞進行了耦合模擬，結果表明在 25℃/km至 35℃/km的地溫梯度下砂岩中發育的自由熱對流，很可能是一種高效的鈾輸送機制，促進了該地區不整合面型鈾礦床的形成。Eldursi等（2009）針對岩漿侵入體周圍的流體循環進行了數值模擬，結果表明侵位深度控制了有效熱對流的範圍，侵入體的頂端通過彙聚對流流體改變了流體流動模式，主要的流體對流階段很可能發生在岩漿結晶之前而非冷卻階段，拆離斷層能夠抑制或改變同時代岩體侵入引起的第1流體流動模式，該結果對受侵入體周圍斷裂蝕變暈控制的礦床有重要意義。採用熱流耦合數值模擬對雲南個舊超大型錫多金屬礦田的成礦過程進行了研究，結果表明溫度梯度是驅動孔隙流體流動的主要因素，斷層、水平地層或斷層與圍岩的相交處是成礦流體有利的彙聚區，從而驗證了典型岩漿熱液礦床的主要控礦因素。

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