江西“兩山一帶”等重要鈾成礦區(qū)帶數(shù)據(jù)庫建設與成效

盧俊浩，吳贊華，狄家亮，沈友敏

（江西省地質(zhì)局，江西 南昌 330002）

地質(zhì)學許多問題的研究突破都依賴于對區(qū)域或全球各類地質(zhì)數(shù)據(jù)的綜合分析，是典型的數(shù)據(jù)密集型科學［1］。傳統(tǒng)的地球科學家擅長于以因果關系為核心的邏輯思維方式，而缺乏以關聯(lián)關系為核心的大數(shù)據(jù)思維方式，雖然極大地推動了學科及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但難免遇到瓶頸，地質(zhì)學在大數(shù)據(jù)時代正面臨著前所未有的機遇與挑戰(zhàn)［2-3］。

隨著地質(zhì)資料不斷更新，將積累多年的紙質(zhì)資料進行數(shù)字化是發(fā)展大數(shù)據(jù)思維的首要前提。國內(nèi)外許多國家和地區(qū)早已針對上述問題開始了各具特色的地質(zhì)資料信息化建設工程，美國國家地質(zhì)年代學數(shù)據(jù)庫收錄了所有采自北美的樣品年代學信息，包括采樣位置、巖性、測試數(shù)據(jù)、解釋及對應的文獻等內(nèi)容，并與其他國家建立的年代學數(shù)據(jù)庫進行交互對接［4］，以此為基礎的大區(qū)域地質(zhì)年代學深入研究和全球性地質(zhì)資料的對比將進一步揭示地球演化史中重大事件出現(xiàn)的規(guī)律［5］；俄羅斯Alexander Ronov團隊對地殼巖石的年齡、巖性和體積進行時空綜合數(shù)據(jù)的人工編譯工作，目的是用定量化的方式來探討巖石、古地理和構造之間的關系和規(guī)律，在其建設初期取得了較多的重要研究成果［6］；來自國內(nèi)的“地質(zhì)云”由中國地調(diào)局各直屬單位數(shù)據(jù)集成，形成了基礎地質(zhì)、礦產(chǎn)資源、水工環(huán)、海洋地質(zhì)、物化遙、地質(zhì)科學研究、鉆孔、遙感、工作程度多個數(shù)據(jù)庫，推出了地質(zhì)調(diào)查、業(yè)務管理、數(shù)據(jù)共享及公開服務4個系統(tǒng)［7］；此外，山西、四川、湖北、福建等地也分別以不同形式建立了本省地質(zhì)勘查、地質(zhì)災害、工程地質(zhì)或城市地質(zhì)等方面的資料數(shù)據(jù)庫和相應的管理系統(tǒng)，為當?shù)卣疀Q策、地勘單位工作部署、地質(zhì)研究等方面提供了新的技術支撐［8-11］。

在此背景之下，原江西省核工業(yè)地質(zhì)局以拓展找礦選區(qū)思路、轉型升級核地質(zhì)工作、實現(xiàn)鈾礦地質(zhì)隊伍延續(xù)發(fā)展為主要目的，積極開展了“兩山一帶”（即相山、桃山、贛杭帶）等重要鈾成礦區(qū)帶數(shù)據(jù)庫建設項目，啟動了放射性礦產(chǎn)資料檔案數(shù)字化工程。該數(shù)據(jù)庫建成后不僅在信息管理上解決了傳統(tǒng)資料完整性、連續(xù)性、繼承性差，工作效率低等問題，更能夠嘗試應用大數(shù)據(jù)思維，從全省鈾礦地質(zhì)工作成果的視野理解鈾成礦規(guī)律和控礦因素。

1 總體框架搭建

建立“兩山一帶”等重要鈾成礦區(qū)帶數(shù)據(jù)庫的總體目標，是實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫建設單位歷年來積累的基礎資料和成果資料的數(shù)字化儲存，對各大重要成礦區(qū)的工作程度、成果、礦業(yè)權、生態(tài)紅線等多源信息進行更新，在充分了解前人工作的基礎上，通過數(shù)字化編圖來了解前人思想上的空白區(qū)、地質(zhì)工作的空白區(qū)、找礦方法的空白區(qū)。并選取典型礦床進行三維地質(zhì)建模，探索三維可視化開發(fā)和不同技術經(jīng)濟指標的地質(zhì)模型建設。進而為相關專業(yè)人員對礦田資源進行規(guī)劃、審批與核查業(yè)務等提供有效支持，為今后鈾礦資源及其他礦種進一步深化找礦提供更加全面、更具針對性的動態(tài)基礎數(shù)據(jù)資料。

根據(jù)以上目標，將數(shù)據(jù)庫基本框架搭建如下（圖1）：

圖1 數(shù)據(jù)庫建設總體框架Fig.1 The general framework of database construction

1）建立數(shù)據(jù)源收集體系

購買專業(yè)化設備及軟件，并組織專業(yè)檔案人員和資料預處理人員對不同時期不同比例尺的地質(zhì)、物探、化探、遙感等基礎資料和成果資料，包括圖件、附表和文字等進行收集和整理。

2）建立資料庫、圖件庫與目錄庫

資料庫：將涉及到的所有地質(zhì)工作資料按照地質(zhì)資料管理分類辦法進行整理、歸類，并進行數(shù)字化和電子化（文字資料、數(shù)據(jù)表格、掃描圖片、照片等）。

圖件庫：編制鈾成礦帶1∶25萬、鈾礦田1∶5萬的地理底圖、礦權分布圖、工作程度圖、成果分布圖、工程分布圖，對于重點區(qū)塊建立中大比例尺子數(shù)據(jù)庫，包括各鈾礦區(qū)、鈾礦床地、物、化、遙的中大比例尺編圖。另對所有收集到的環(huán)境地質(zhì)、城市地質(zhì)及水工環(huán)地質(zhì)的圖件進行數(shù)字化。

目錄庫：將所有資料目錄表進行整理、歸類，按照地質(zhì)資料管理分類辦法建立數(shù)據(jù)化目錄庫。目錄庫能夠鏈接出圖件庫中的相關圖件和資料庫中的相關附表、報告摘要等信息。

3）三維地質(zhì)建模

選取若干個典型鈾礦床，根據(jù)礦床成礦規(guī)律，用國際領先的礦山規(guī)劃開發(fā)軟件Minesight進行三維建模，將礦床地質(zhì)要素進行三維可視化呈現(xiàn)，并用不同邊界品位動態(tài)圈定礦體，通過克里格法估算礦床資源儲量，使得估算精度得到提高。

4）建立數(shù)據(jù)應用體系

首先建立數(shù)據(jù)共享服務平臺，形成對地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)勘查等項目具有基礎指導和效率提升作用，并且對公益地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、城市地質(zhì)及水工環(huán)地質(zhì)等產(chǎn)業(yè)都能起到技術支撐作用的電子館藏；其次建立找礦選區(qū)平臺，建成的數(shù)據(jù)庫能夠通過對各類成果圖件分層次進行多源信息疊合，圈出具有成礦潛力的遠景區(qū)（1∶25萬）、靶區(qū)（1∶5萬）和靶位（1∶1萬）。

2 建庫方法與技術路線

2.1 建庫方法

1）資料預處理。在全面收集資料的基礎上，對資料進行系統(tǒng)的分析研究、綜合整理及篩選，修改處理不正確的空間拓撲關系、不合精度的套合關系、不正確或不統(tǒng)一的數(shù)學基礎、不合要求的接邊關系等問題。其他電子類圖形圖像資料，則進行圖像處理、數(shù)據(jù)格式轉換、坐標系轉換（統(tǒng)一為國家2000大地坐標系）等操作。對紙質(zhì)類圖件資料，經(jīng)過處理后再掃描生成柵格圖像，然后進行數(shù)字化等相關操作。

2）圖件庫建設。首先將圖件庫分為1∶25萬、1∶5萬及中大比例尺3個層級，編制1∶25萬鈾成礦帶和1∶5萬鈾礦田地理底圖，在地理底圖的基礎上編制地質(zhì)礦產(chǎn)圖和礦權分布圖，并按地質(zhì)、物探、化探、遙感4類編制工作程度圖、成果分布圖和工程分布圖，并將1∶5萬數(shù)據(jù)庫作為1∶25萬數(shù)據(jù)庫的次一級子數(shù)據(jù)庫，并在1∶25萬數(shù)據(jù)庫中建立相關鏈接。對于工作程度較高的地區(qū)，建立1∶5萬圖件庫的子數(shù)據(jù)庫（包括大于1∶5萬的所有比例尺資料），并在1∶5萬鈾成礦區(qū)礦權分布圖上建立相關鏈接，同時采用縮編的方式，將1∶5萬圖件中工作程度較高的地區(qū)替換為中大比例尺內(nèi)容，形成礦集區(qū)中大比例尺圖件庫。所涉及的基礎地質(zhì)圖件嚴格按照相關標準規(guī)范執(zhí)行。

3）資料庫建設。在資料收集、資料預處理、圖件庫建設過程中，將涉及到的所有地質(zhì)工作資料（包括地質(zhì)、物探、化探、遙感等及相關附表資料、礦權資料等）按照地質(zhì)資料管理分類辦法進行整理、歸類，并進行數(shù)字化（圖件庫要求以外的圖件）和電子化（文字資料、數(shù)據(jù)表格、掃描圖片、照片等）。資料庫中歸類好的各種地質(zhì)工作相關資料與圖件庫、目錄庫建立好鏈接，方便調(diào)用和查閱（圖2，圖3）。

圖2 收集整理資料示意圖Fig.2 Sketch of collecting information

圖3 MapGIS 矢量化界面及屬性編輯Fig.3 Vector Interface and attribution edit in MapGIS

4）目錄庫建設。在資料收集、資料預處理、圖件庫建設、資料庫建設的各個階段，對所涉及的資料建立查閱資料目錄表登記制度，將登記的所有查閱資料目錄表進行整理、歸類，按照地質(zhì)資料管理分類辦法建立數(shù)據(jù)化目錄庫。目錄庫能夠鏈接出圖件庫中的相關圖件和資料庫中的相關附表、報告摘要等信息（圖4）。

圖4 目錄庫示意圖Fig.4 Sketch of database catalog

5）三維地質(zhì)建模。選擇典型礦床，按照軟件對原始信息的要求建立孔口坐標、鉆孔測斜、樣品分析化驗值和地質(zhì)代碼等數(shù)據(jù)文件，綜合考慮礦體規(guī)模、產(chǎn)狀、空間分布、地形數(shù)據(jù)、鉆探工程和其他探礦工程的分布等確定模型范圍。通過對鈾品位的統(tǒng)計特征值分析，變異函數(shù)擬合、克里格估值，完成建模，最后結合礦化域的分布情況，尋找鈾礦化體空間分布規(guī)律。

2.2 技術路線

在收集、篩選各鈾成礦區(qū)帶已有的地質(zhì)成果資料的基礎上，結合現(xiàn)代地質(zhì)勘查的新理論、新認識、新方法進行資料的綜合整理研究，同時利用MapGIS地理信息平臺、Office辦公平臺和Section數(shù)據(jù)互通平臺對相關圖件、文本和表格等進行圖件庫、資料庫、目錄庫建設，實現(xiàn)已有成果資料的數(shù)字化圖件和報告文本、表格數(shù)據(jù)之間的鏈接應用，同時利用Minesight礦山規(guī)劃設計平臺對典型礦床進行三維建模，為今后地質(zhì)找礦工作提供高效、便捷的地質(zhì)資料動態(tài)管理（圖5）。

圖5 數(shù)據(jù)庫建設技術路線圖Fig.5 Technical road map of database construction

3 建庫成效分析

3.1 資料收集整理

建庫人員收集了工作區(qū)涉及的鈾礦及非鈾礦地質(zhì)（包括地質(zhì)、物探、化探、遙感、水文等成果資料）、礦權及生態(tài)紅線、環(huán)境地質(zhì)、城市地質(zhì)、工程地質(zhì)等不同時期的文字資料、圖件資料、附表資料等共5 551份。按照地質(zhì)資料管理分類辦法進行整理、歸類，并進行數(shù)字化（圖件庫要求以外的圖件）和電子化（文字資料、數(shù)據(jù)表格、掃描圖片、照片等）。

3.2 建庫編圖

2018年建庫人員主要對工作區(qū)1∶25萬及1∶5萬的主要圖件進行了建庫，包括地理底圖、礦權分布圖、成果分布圖（地、物、水、化、遙等）、工程分布圖等。2019年主要在此基礎上補充了1∶50 000～1∶100的大比例尺數(shù)據(jù)庫，包括各工作區(qū)主要的礦（集）區(qū)、礦田、礦床等地、物、水、化、遙成果資料，包括礦點的鉆探、槽探、坑探等資料大部分都進行了建庫，入庫圖件共3 377張。

3.3 三維地質(zhì)建模

利用重點勘查區(qū)的鉆探、坑探等中深部勘探資料，選取典型礦床，在地質(zhì)統(tǒng)計學估算資源儲量、三維地質(zhì)建模領域資深專家的指導下，對垂向及深部的數(shù)據(jù)資料進行了三維立體數(shù)據(jù)庫初步建設，并較為規(guī)范地完成了地質(zhì)統(tǒng)計學法進行品位估值建立3D模型的全過程（圖6，圖7）。建模通過分析鈾礦塊邊界品位殼與地質(zhì)體的空間關系，為以后在該區(qū)擴大找礦成果提供了方向，并能為今后礦山的規(guī)劃、綜合開發(fā)利用、開采系統(tǒng)優(yōu)化等方面提供技術支持。其次，建模使得儲量估算精度提高，并且已經(jīng)達到用地質(zhì)統(tǒng)計學方法提交資源儲量估算詳查（含以上）地質(zhì)報告的部分大綱的質(zhì)量要求，如圖6所示，**礦床資源量估算就是在已圈出的玄武巖地質(zhì)體限制性品位估值，在此基礎上，可進一步圈定礦化域的邊界，從而精確估算資源量。另外，建模培養(yǎng)了一批三維地質(zhì)與地質(zhì)統(tǒng)計學人才，這支建模隊伍對Minesight軟件的使用已經(jīng)相當熟練，在今后的相關工作中將發(fā)揮中流砥柱的作用。

圖6 **礦床玄武巖（藍色、深藍色）與克里格0.02%礦塊邊界品位殼（金色）的空間關系（據(jù)江西省地質(zhì)局二六四大隊）Fig.6 Spatial relation of basalt（blue，dark blue）of** deposit and 0.02% Krieger Bound grade shell（gold）

圖7 **礦床模型500 m 水平斷面克里格品位估值圖（據(jù)江西省地質(zhì)局二六四大隊）Fig.7 Estimated grade of Level 500 m by Krieger method for** deposit model

3.4 多源信息疊合選區(qū)

信息疊合實質(zhì)上就是運用一定手段和技術方法，將從研究對象獲取的所有信息全部統(tǒng)一在時空體系內(nèi)所進行的綜合評價［12］。選區(qū)首先以成礦區(qū)帶為導向，利用1∶25萬的數(shù)據(jù)庫，疊合地理圖、地質(zhì)圖或目標地質(zhì)單元、礦產(chǎn)、物、化、遙、重圖層及礦業(yè)權生態(tài)紅線圖層，圈出1∶25萬遠景區(qū)。在1∶25萬遠景區(qū)內(nèi)，利用1∶5萬數(shù)據(jù)庫，疊合地理圖層、地質(zhì)圖層或目標地質(zhì)單元、礦產(chǎn)物、化、遙、重圖層、工作程度圖層及礦業(yè)權生態(tài)紅線區(qū)圖層，選定找礦靶區(qū)。在靶區(qū)內(nèi)，疊合1∶1萬地質(zhì)圖、綜合成果圖、工作程度圖及工程分布圖，優(yōu)選礦區(qū)內(nèi)有繼續(xù)找礦潛力的地段，再結合大比例尺平面及垂向資料、三維地質(zhì)模型及野外異常信息查證的綜合研究圈定靶位（圖8）。

圖8 桃山地區(qū)物化探、生態(tài)紅線信息疊合圖（據(jù)江西省地質(zhì)局二六六大隊）Fig.8 Superposition diagram of geophysical-geochemical Information and ecology redline

選區(qū)的一大特點是能夠?qū)⒉煌ぷ鳌⒉煌壤叩膱D件進行疊合，并以其為載體，研究成礦區(qū)成礦條件、成礦規(guī)律，研究區(qū)內(nèi)典型礦床成礦定位條件和找礦模式，跟蹤區(qū)內(nèi)找礦動態(tài)。

3.5 其他成效分析

建庫培養(yǎng)了一批地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建設人才及地質(zhì)專業(yè)找礦人才，包括地質(zhì)專業(yè)技術人員、物探專業(yè)技術人員及水文專業(yè)技術人員，他們在數(shù)據(jù)庫建設及綜合研究過程中增加了對工作區(qū)的認識，熟練掌握了繪圖、建模等工作軟件的應用，提升了項目協(xié)調(diào)管理能力、資料收集及整理能力、綜合地質(zhì)分析及靶區(qū)優(yōu)選能力、圖件制作能力、三維建模能力、儲量估算能力及報告編寫能力。同時，建庫人員充分運用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫建設成果，為申請各類地質(zhì)項目提供了地質(zhì)及生態(tài)紅線等資料，為快速、有效的圈定立項范圍和編制立項材料提供基礎支撐，使得數(shù)據(jù)庫整理出的資料在其他地質(zhì)項目的實施和項目庫的建立過程中也取得了很好的應用。

4 存在問題與下一步工作方向

4.1 存在問題

數(shù)據(jù)庫建設的主要目標之一是提供找礦選區(qū)的有利工具。目前，建庫前期工作已經(jīng)全部完成，但找礦選區(qū)平臺還需繼續(xù)完善，多源信息疊加選區(qū)的方法目前只停留在人為疊加，還未建立起對地、物、化、遙等各種找礦信息進行權重賦值，并能夠自動劃分區(qū)塊的功能。

4.2 下一步工作方向

在區(qū)域鈾成礦地質(zhì)背景分析的基礎上，通過對典型鈾礦床、礦點的控礦因素和找礦標志進行剖析，確定與鈾成礦預測相關的多源成礦信息的綜合權重，給其一個客觀、正確的評價分析，以充分發(fā)揮多源數(shù)據(jù)融合技術在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中的作用［13］，并對有代表性的地質(zhì)現(xiàn)象進行詳細研究，構建3大硬巖型鈾礦的綜合找礦評價模型［14］。

5 結語

“兩山一帶”數(shù)據(jù)庫建設是實現(xiàn)江西省地質(zhì)局鈾礦地質(zhì)隊伍延續(xù)發(fā)展、高擎核大旗、做精地礦業(yè)、拓展大地質(zhì)、延伸大服務并積極主動為美麗江西作貢獻的重要舉措。隨著數(shù)據(jù)庫建設進程不斷推進、數(shù)據(jù)資源不斷夯實、數(shù)據(jù)管理應用開發(fā)體系不斷完善，對江西省“兩山一帶”等重要鈾成礦區(qū)帶的地質(zhì)研究必將不斷深化，對地勘單位體系高效率運轉必將起重要作用，對鈾及其他礦種的找礦勘查必將不斷取得新的突破，對全省基礎地質(zhì)、公益地質(zhì)及地質(zhì)延伸業(yè)的發(fā)展必將給予有力的支撐。

致謝：本文來源于2018—2019年原江西省核工業(yè)地質(zhì)局專項出資項目《“兩山一帶”等重要鈾成礦區(qū)帶數(shù)據(jù)庫建設》，該項目從立項到結題得到了局總工程師韋星林和地質(zhì)礦產(chǎn)處處長曾文樂的全程把關和悉心指導，也得到了各地勘單位全力的配合和辛苦的付出，在此表示衷心的感謝！