地质综合物化探技术的应用

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0引言

可地浸砂岩型铀矿主要产在北方大、中型中新生代盆地，成矿过程比较复杂且特殊，矿体与围岩的电阻率、波阻抗、密度差异很小，盖层覆盖厚、地表无明显的铀矿化显示。矿体与围岩之间的物性自然过渡、差异不突出，许多物化探方法丧失了勘探的物性前提条件。目前勘探工作多以钻探为主、配合少量物化探工作,进行可地浸砂岩型铀矿探测，勘探成本很高、需要大量投资。常规物探不能发挥其自身的作用，放射性物探方法由于砂岩型铀矿上覆地层比较厚，地表难以观测到有效的放射性异常。反射地震只能对具有明显波阻抗差异的地层界面进行较好地反映，而音频大地电磁法则对于具有明显电阻率差异的地层具有较好的反映，这两种方法都对放射性铀矿没有敏感性。在中国石油天然气集团公司“重点目标区多参数激电目标区勘查优选”（2021DJ5303）项目支持下，根据含油气盆地砂岩型铀矿的特点，在开鲁盆地南部TL地区开展综合物化探研究工作，对砂岩型铀矿进行预测与定位。

1砂岩型铀矿成矿机理

砂岩型铀矿的生成需要同时具备如下几个主要条件：一是具有较好的铀源条件，二是具有合适的构造位置及地层，三是具有较好的水动力条件，四是具有恰当的氧化还原环境。在外围具有高含铀元素的花岗岩条件的含油气盆地斜坡带，就往往具备上述几个条件，花岗岩中的铀元素在风化、降雨等情况下，溶入地下水，在浅部渗透性好的砂岩地层中往盆地低洼处运移。油气藏上方由于烃类气体的垂直运移或沿开放性断裂运移，运移到浅部渗透性好的砂岩地层后，在合适的位置遇到砂岩地层中含铀的层间液体，即发生氧化还原反映，砂岩地层中的氧化铀也被还原沉淀下来，形成为铀矿体。

2研究区概况

研究区位于开鲁坳陷内的TL地区（图1），铀成矿前景丰富，是中国东部首次发现的大型可地浸砂岩型铀矿床。开鲁坳陷是在海西期褶皱基底之上发育起来的中生代断～坳型凹陷，基底位于宽缓的大斜坡带，主要为前震旦系花岗片麻岩和上古生界石炭-二叠系的变质岩系，物源区主要为中生代火山岩和海西期、燕山期花岗岩，以及古生界变质岩。盖层产状平缓、褶皱、断裂不发育，主要由下白垩统的断陷湖盆沉积和上白垩统坳陷型河流-湖相沉积构成。矿区内褶皱构造不发育，地层产状较为平缓，倾角一般在5º～10º之间。区内断裂多以NE向为主，其次为NW和SN向。矿区内主要断裂为NE向，具有延续时间长、反转构造明显的特点，其反转期在晚白垩世—第三纪时期，对矿区的构造、沉积有较大的控制作用；这些主断裂不仅横向贯穿了整个矿区，而且纵向上沟通了深部的油气资源，对铀离子的还原富集起到了重要作用。TL地区一直处于隆升剥蚀状态，缺失上白垩统四方台组、明水组以及古近系和新近系。矿区内钻孔显示，本区地层自下而上分别为上白垩统青山口组、姚家组、嫩江组和第四系。其中，姚家组是主要找矿目的层，埋深一般为180～330m，在矿区范围内广泛发育。姚家组分为上下2个岩性段，具有很好的“泥-沙-泥”岩性组合，有利于铀离子的运移、富集。

3工作方法

通过在地面实施游离烃化探、激电法等多种物化探方法，分别从不同的参数特征反映出砂岩型铀矿的成矿条件。本次实验工作利用野外实际采集的激电参数以及搜集的化探资料，结合区内地质、物探、井资料，进行多种物化探信息综合分析，研究区内激电异常相关的地层属性、岩性特征，进而确定砂岩铀矿位置。野外采用V8多功能电法采集仪，考虑研究区第四系覆盖、地表电阻率较低，试验采用偶极-偶极装置（图2），可以对不同形态的目标都有较好的识别效果。在逐点进行勘探时，它的供电偶极与接收偶极与目标体有多种几何空间关系，总是可以有使目标体处于与激发、接收达到较好匹配关系的状态，从而观测到幅值较大而且特征又显著的异常，对各地质体的产状、形态有较好的反映。

4物化探异常分析

4.1烃类活动预示试验区具备强还原带

试验区化探游离烃现场快速分析方法技术在砂岩型铀矿方面的应用研究取得较好效果，游离烃甲烷高值异常能够快速直接确定勘探区内的强还原带。化探区北部十间房—白兴吐一带的甲烷环形异常带位于研究区（图中黑色框区域）的中间部位，环状异常意味着本区顺着深部断层源源不断向上运移的烃类位置。反映了本区还原物质非常丰富，具备形成“利于砂岩型铀矿富集所必需的还原环境"的物质条件。

4.2激电异常反映了砂岩型铀矿富集位置

研究区不同电性参数之间呈现出很强的关联性（图4），极化率与相位特征非常相似、呈现高值区、低值区分别关联对应的特点，相位异常相对破碎、极化率异常更加完整；电阻率和前两者之间整体有一定关联性，但对应程度不如极化率与相位对应程度。视电阻率（图5a）数值范围为36～76Ω•m，整体表现为中间高，两端低。西北部高林屯附近、十家子及前德胜至阿布根艾乐表现为低阻特性，其余地区表现为高阻特征。视电阻率高值点主要分布在前德胜以西4000m范围内；研究区相位数值在-12.0～-5.5mrad之间（图5），整体呈现中间低、两端高的特征，相位分布相对分散。相位低值区主要集中在铁路和公路之间，其他区域高值、研究区极化率数值范围为2.6%～5.8%，整体表现为中间高（图6），两端低。极化率高值区域主要集中在铁路和公路之间，在铁路西北部和二十八户附近也有高值分布，但值相对较低。在前德胜和阿布根艾勒之间是低极化率存在的主要区域。

5异常圈定

已知的铀矿高品位探井上铀矿化异常具有高极化、高相位、高电阻率的特征，可以认为铀矿赋存区的异常就是“三高”特征，即高极化、高相位、高电阻率。根据铀矿赋存区物探异常特征，结合异常大小、走向及其分布特征，对异常进行分析组合，确定基本异常4个（图6）。上述异常分析结果是在与研究区探井资料背靠背的情况下得到的，业主与工作区探井资料对比后4个异常都有工业矿显示，见矿率达到78%，而非异常区域基本无工业矿显示。①号异常位于研究区中部的后德胜村西北方向，有2个高值区域，异常未封闭。极化率数值在4.6%～5.6%之间，相位数值在-9.8～-11.5mrad之间，电阻率数值在56～73•m之间。②号异常位于研究区中北部的十家子村东南方向，异常未封闭，极化率数值在4.7%～5.6%之间，相位数值在-9.6～-10.7mrad之间，电阻率数值在58～66•m之间。③号异常位于研究区东南端部的二十八户村附近，异常未封闭。极化率数值在4.5%～5.1%之间，相位数值在-9.1～-10.2mrad之间，电阻率数值在53～63•m之间。④号异常位于工区西北铁路西北侧，区域内干扰较大。异常未封闭，极化率数值在4.5%～5.1%之间，相位数值在-8.5～-10.3mrad之间，电阻率数值在59～68•m之间。

6结论

经过与探井资料对比统计，试验范围内圈定的4个异常带工业矿井占78%，表明综合物化探技术在该区对砂岩型铀矿探测有良好的效果，本次研究工作对类似地质条件的砂岩型铀矿资源勘探有重要的借鉴意义。

作者:江汶波 米晓利 朱永山 刘卫红 单位:中国石油东方地球物理公司综合物化探处 中国石油勘探开发研究院