新世纪以来我国铀矿地质科技创新重要进展及展望

新世纪以来,我国铀矿地质勘查领域重大理论和技术创新成果,极大地改变了我国砂岩型、热液型铀矿的找矿思路、找矿方向,引领、支撑了系列找矿重大突破,重塑了铀矿勘查新格局。文章首先分析了我国20余年来铀矿地质科研布局的总体思路与演进方向;然后总结了铀矿重大基础地质与成矿理论研究进展,系统凝练了地质、物化探、遥感、钻探工艺、分析测试等领域的技术创新及核心勘查装备研制成果,梳理了铀资源预测评价技术研究进展及应用成效;最后,在重大基础前沿和成矿理论、先进铀矿勘查技术研发、非常规核能裂变资源勘查技术研究、数字铀矿勘查技术开发等方面提出了未来10~15年主要发展趋势和方向,指出在“双碳”目标和核能大发展对铀资源保障需求背景下,必须继续坚持并加强铀矿地质科技创新,高质量引领和推动“新区、新层位、新类型、新深度”找矿突破。

铀资源勘查技术国际科技前沿动态

铀资源勘查技术兼具核科技与地质勘查技术的双重属性,是支撑铀矿勘查不断取得突破的根本动力。全面了解、掌握国外铀资源勘查技术的前沿动态,不仅对发展具中国特色的先进铀资源勘查技术体系具有重要意义,而且对国内铀资源勘查生产亦具有重要借鉴意义。基于大量资料文献的调研、研判及综合分析,概略介绍了铀资源无人机探测、铀资源高精度多维探测、基于大数据的铀资源勘查与预测评价、高效低成本探测等4个技术方向当前国际上的主要研究内容、前沿或热点、重要进展或标志性成果,并结合新时期我国天然铀高质量发展的需求,提出了相关技术国际前沿动态对我国铀资源勘查技术发展的启示。

重力资料在二连盆地构造单元区划及断裂构造识别中的应用

二连盆地是我国重要的产铀盆地,且铀矿多为隐伏盲矿。为了明确研究区内地质构造特征,提供铀矿资源勘探方向,文章利用最新的重力资料,通过布格异常改正、解析延拓和总水平导数计算等处理,得到了与断裂和盆地边界相关的地球物理场信息。研究结果揭示了二连盆地重力异常具有明显的分区性和分带性。根据重力异常特征共推断出48条断裂,断裂构造方向主要呈北东向和北西向,其中以北东向为主,北西向为辅,北西向断裂对北东向断裂进行了改造和错动。结合前人研究、断裂划分和基底埋深,重新划分了马尼特坳陷、乌兰察布坳陷、苏尼特隆起和温都尔庙隆起的构造边界。重力资料显示研究区已知的铀矿化和盆地基底隆坳之间关系密切,铀矿化多分布在构造区的局部斜坡带。综合全区地球物理场特征和推断的断裂分布,乌兰察布坳陷东北部是比较好的砂岩型铀矿床有利区。

基于深度学习方法的测井岩性识别研究

采用机器学习方法进行自动岩性识别是当下的研究热点,神经网络作为具有代表性的机器学习方法,具有非线性建模能力强、结构灵活以及泛化性强等优点,目前已初步应用于岩性识别问题中。当下神经网络方法在测井岩性解释上的限制因素主要在于数据类别不均衡问题难以解决以及现有模型的可解释性较差。文章讨论了深度神经网络模型在纳岭沟地区铀矿测井解释的岩性分类问题上的应用,通过采用不同结构的模型缓解了类别不均衡对分类结果的影响,并着重分析了模型的层次结构和训练过程,更全面地解释了模型的内在机制和决策逻辑。结果显示,长短时记忆网络能在保持较高训练效率的同时获得高于80%的识别精度,8层全连接网络能达到90%以上的精度,但是需要的计算资源较大,训练时间较久。以上模型可应用于不同环境和需求。文章为深度学习方法在岩性识别问题上的应用提供了有益的见解和经验,具有一定参考价值。

考虑先验信息的大地电磁模拟退火反演

近年来,大地电磁数据反演方法发展迅速,已从传统的最小二乘反演演变至各类非线性反演算法,例如遗传算法、神经网络、模拟退火等。非线性算法的优势在于对初值依赖小,具备全局极小搜索能力等,但要用于大地电磁法,还需要引入先验信息,以进步缩小解空间的搜索范围。本文基于非线性算法中的模拟退火法实现了大地电磁数据的反演,给出考虑模型光滑度的模拟退火目标函数,并引入了物性范围约束。

近场源多频电磁法人工蜂群约束反演研究

近场源多频电磁法常用于浅层电性结构调查,其数据反演结果直接影响探测成效。针对常规最小二乘反演收敛不稳定、多解性强的问题,提出一种人工蜂群非线性算法和先验信息约束相结合的反演方法。首先阐述了近场源多频电磁法正演问题,并对正演精度进行验证;在此基础上,对人工蜂群非线性算法原理进行了剖析,给出反演计算流程;之后,讨论了在人工蜂群反演中引入参考模型约束、光滑约束和物性范围约束的方法,最终形成近场源多频电磁法的人工蜂群约束反演方法。采用理论模型对该方法进行测试,结果表明:人工蜂群反演方法适用于多层模型,能满足数据拟合要求,且收敛曲线稳定下降,避免了常规反演陷入局部极小解的问题;人工蜂群反演在无约束时易出现虚假构造,而有约束时可有效收紧反演解空间,使结果更加接近真实值,反演结果质量更高。对两例不同电性环境下的近场源多频电磁实测数据进行试算,人工蜂群约束反演均给出符合实际地质情况的结果,表明该方法有效且可靠。因此,近场源多频电磁法的人工蜂群约束反演方法具有在实践中推广应用的价值。

电、磁综合方法在南方硬岩型铀矿勘查中的应用

介绍了几个音频大地电磁法和高精度磁测方法在华南白面石地区硬岩型铀矿上的勘查实例。应用结果表明,这两种方法优势互补,综合使用可较好地探测深部地质构造(如火山盆地基底埋深、断裂构造、火山机构等),为南方硬岩型铀矿供深找盲、外围扩大提供有效技术手段。

音频大地电磁测深在江西修武盆地页岩气目标层研究中的应用

介绍了音频大地电磁测深法在探测修武盆地页岩气目标层黑色泥页岩中的应用效果，利用AMT探测得到的电阻率断面，从深至浅划分了5个电性层，查清了罗洞向斜地层结构和断裂构造的发育特征；根据黑色泥页岩相对围岩的低阻特征，查清了黑色泥页岩目标层的埋深、厚度及展布特征，在罗洞向斜核部，页岩气目标层埋深大约1000 m，目标层厚160～200 m。 AMT探测结果为修武盆地页岩气远景预测及评价、页岩气探井的部署提供了重要依据。

全国铀矿资源潜力评价重力数据处理与研究

通过对全国39个铀成矿带和29个预测区的重力数据处理、重力异常提取、地质构造推断,为全国铀矿资源潜力评价提供了构造单元、断裂构造、岩体范围及深度、盆地范围和地层结构等预测要素。总结了铀成矿环境的重力场特征,与热液成矿作用有关的铀矿(花岗岩型、火山岩型、及部分碳硅泥岩型)主要位于区域重力场从高场向低场过渡的部位或偏向低场区域,主要成矿要素花岗岩岩体、火山盆地均表现为重力低场;大型砂岩型铀矿成矿盆地位于区域重力场的高场区域,而蚀源区则为低场,盆地边缘或内部的隆起区一般位于剩余重力高场区;与上述各类型铀成矿有密切关系的断裂构造在重力场中显示为梯度带、不同性质重力异常的分界线、串珠状异常或条带状异常。

层间氧化带砂岩型铀矿床的高精度磁测定位技术研究

对鄂尔多斯盆地东北部3片测区进行地面高精度磁测试验研究成果显示,层间氧化带砂岩型铀矿找矿目的层中的氧化带大致对应于磁异常的正值区,还原带大致对应于磁异常的负值区,而氧化-还原过渡带大致对应于磁异常从正值向负值过渡的零值区附近,显示高精度磁测对层间氧化带砂岩型铀矿定位的有效性。

AMT和高精度磁测方法解决相山铀矿田关键控矿要素中的应用效果

相山铀矿大基地资源预测评价过程中，针对相山铀矿田主要控矿要素开展了 AMT 和高精度磁测方法应用研究。3条典型物探剖面表明，利用 AMT 和高精度磁测方法推测的相山组间界面埋深准确可靠，推测的基底界面深度基本可靠，结合已有地质情况可推测次火山岩深部形态，推测的断裂构造及产状也是比较可靠的，表明了 AMT 和高精度磁测方法在相山深部找矿中的应用前景。

基于C＋＋Builder与MATFOR平台的MT/AMT数据处理软件开发

基于C++Builder的快速开发环境与MATFOR开发工具的高性能数值运算和可视化功能,开发了针对我国MT/AMT勘探实际需求的数据处理软件。其功能有MT/AMT数据预处理、一维正反演、二维正反演和数据转换处理。通过理论模型的二维正、反演计算,表明开发的软件计算结果可靠、系统性能稳定、界面友好、操作方便,可用于实际生产数据的处理。

综合物探方法在长江铀矿田勘查中的应用

长江铀矿田主要控矿要素为构造蚀变带，查清构造蚀变带位置尤其是构造蚀变带深部延伸及产状变化对深部铀矿的预测评价非常关键。从在长江铀矿田开展的电法、磁法综合物探成果看，利用此两种方法可有效推测构造蚀变带深部延伸及产状变化特征，结合其它资料，还可推测不同期次岩体的接触界面，圈定有利成矿区，为铀资源深部预测评价提供有用信息。

虚拟仪器技术及其在电磁成像仪研发中的应用

本文介绍了虚拟仪器的基本概念、基本结构和特点,详细阐述了根据虚拟仪器技术开发的电磁成像仪的硬件结构、采集软件的功能和系统的总体特点。

全国火山岩型铀矿资源潜力评价

火山岩型铀矿床均产于古陆壳之上的酸性(或偏碱性)陆相火山岩系中,文章根据中国陆相火山岩系的产出环境,结合铀矿床、矿点及矿化点的分布,划分出6条火山岩型铀矿成矿带和8条火山岩型铀矿远景带(预测工作区),对铀矿化集中区进一步划分出21个预测区。根据含矿主岩及控矿构造特征,将火山岩型铀矿床分为5个亚类、16个矿床式(29个典型矿床),建立了成矿模式,并在此基础上划分出4个预测类型,总结了火山岩型铀矿的成矿要素、预测要素及成矿规律。对14个预测工作区和21个预测区编制了系列图件,圈出了预测工作区靶区近200个,并分别采用数量化理论Ⅰ、品位吨位法、体积法及德尔菲法对各预测工作区和预测区500m以浅及1 000m以浅的铀矿资源量进行了估算。编制了火山岩型铀矿勘查工作部署图,对今后铀矿地质工作及铀矿大基地建设提出建议。

铀资源勘查物化探方法最新进展及发展趋势

介绍了目前铀资源勘查中常用物化探方法的最新进展,并指出了其研究与发展方向。

音频大地电磁测深法与高精度磁法在江西河元背地区试验研究及效果

在江西河元背地区,针对火山岩型铀矿,采用音频大地电磁法(AMT)与高精度磁法完成了对试验剖面的勘测任务,并把反演结果与已知钻孔结果对比,取得了很好的一致性,准确地指出了断裂的位置,证明了两种方法相结合的有效性。在此基础上完成对其它剖面的测量工作,查明了区内碎斑熔岩和流纹英安岩的分布形态以及断裂构造的位置。

电磁成像数据采集板设计

基于多年应用EH4系统的经验,采用最新的电子技术和计算机技术,进行了六通道电磁成象数据采集板的功能设计.本文阐述了电磁成像数据采集板设计的思想和实现方法,并介绍了采集板的功能和特点.

AMT野外最佳观测时间及人工源信号作用的探讨

通过对不同野外工作时间获取的音频大地电磁测量数据的对比分析,总结了天然电磁场的特点及最适宜开展音频大地电磁法野外工作的季节。最后,指出了采用人工信号源弥补天然电磁场弱信号的有效性。

核地研院物化探技术50年的回顾与展望

介绍了核地研院物化探研究所50年来取得的主要成果,并构想了物化探研究所的发展。