地質(zhì)綜合物化探技術(shù)的應(yīng)用

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0引言

可地浸砂巖型鈾礦主要產(chǎn)在北方大、中型中新生代盆地，成礦過(guò)程比較復(fù)雜且特殊，礦體與圍巖的電阻率、波阻抗、密度差異很小，蓋層覆蓋厚、地表無(wú)明顯的鈾礦化顯示。礦體與圍巖之間的物性自然過(guò)渡、差異不突出，許多物化探方法喪失了勘探的物性前提條件。目前勘探工作多以鉆探為主、配合少量物化探工作,進(jìn)行可地浸砂巖型鈾礦探測(cè)，勘探成本很高、需要大量投資。常規(guī)物探不能發(fā)揮其自身的作用，放射性物探方法由于砂巖型鈾礦上覆地層比較厚，地表難以觀測(cè)到有效的放射性異常。反射地震只能對(duì)具有明顯波阻抗差異的地層界面進(jìn)行較好地反映，而音頻大地電磁法則對(duì)于具有明顯電阻率差異的地層具有較好的反映，這兩種方法都對(duì)放射性鈾礦沒(méi)有敏感性。在中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司“重點(diǎn)目標(biāo)區(qū)多參數(shù)激電目標(biāo)區(qū)勘查優(yōu)選”（2021DJ5303）項(xiàng)目支持下，根據(jù)含油氣盆地砂巖型鈾礦的特點(diǎn)，在開(kāi)魯盆地南部TL地區(qū)開(kāi)展綜合物化探研究工作，對(duì)砂巖型鈾礦進(jìn)行預(yù)測(cè)與定位。

1砂巖型鈾礦成礦機(jī)理

砂巖型鈾礦的生成需要同時(shí)具備如下幾個(gè)主要條件：一是具有較好的鈾源條件，二是具有合適的構(gòu)造位置及地層，三是具有較好的水動(dòng)力條件，四是具有恰當(dāng)?shù)难趸€原環(huán)境。在外圍具有高含鈾元素的花崗巖條件的含油氣盆地斜坡帶，就往往具備上述幾個(gè)條件，花崗巖中的鈾元素在風(fēng)化、降雨等情況下，溶入地下水，在淺部滲透性好的砂巖地層中往盆地低洼處運(yùn)移。油氣藏上方由于烴類氣體的垂直運(yùn)移或沿開(kāi)放性斷裂運(yùn)移，運(yùn)移到淺部滲透性好的砂巖地層后，在合適的位置遇到砂巖地層中含鈾的層間液體，即發(fā)生氧化還原反映，砂巖地層中的氧化鈾也被還原沉淀下來(lái)，形成為鈾礦體。

2研究區(qū)概況

研究區(qū)位于開(kāi)魯坳陷內(nèi)的TL地區(qū)（圖1），鈾成礦前景豐富，是中國(guó)東部首次發(fā)現(xiàn)的大型可地浸砂巖型鈾礦床。開(kāi)魯坳陷是在海西期褶皺基底之上發(fā)育起來(lái)的中生代斷～坳型凹陷，基底位于寬緩的大斜坡帶，主要為前震旦系花崗片麻巖和上古生界石炭-二疊系的變質(zhì)巖系，物源區(qū)主要為中生代火山巖和海西期、燕山期花崗巖，以及古生界變質(zhì)巖。蓋層產(chǎn)狀平緩、褶皺、斷裂不發(fā)育，主要由下白堊統(tǒng)的斷陷湖盆沉積和上白堊統(tǒng)坳陷型河流-湖相沉積構(gòu)成。礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育，地層產(chǎn)狀較為平緩，傾角一般在5o～10o之間。區(qū)內(nèi)斷裂多以NE向?yàn)橹鳎浯螢镹W和SN向。礦區(qū)內(nèi)主要斷裂為NE向，具有延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、反轉(zhuǎn)構(gòu)造明顯的特點(diǎn)，其反轉(zhuǎn)期在晚白堊世—第三紀(jì)時(shí)期，對(duì)礦區(qū)的構(gòu)造、沉積有較大的控制作用；這些主斷裂不僅橫向貫穿了整個(gè)礦區(qū)，而且縱向上溝通了深部的油氣資源，對(duì)鈾離子的還原富集起到了重要作用。TL地區(qū)一直處于隆升剝蝕狀態(tài)，缺失上白堊統(tǒng)四方臺(tái)組、明水組以及古近系和新近系。礦區(qū)內(nèi)鉆孔顯示，本區(qū)地層自下而上分別為上白堊統(tǒng)青山口組、姚家組、嫩江組和第四系。其中，姚家組是主要找礦目的層，埋深一般為180～330m，在礦區(qū)范圍內(nèi)廣泛發(fā)育。姚家組分為上下2個(gè)巖性段，具有很好的“泥-沙-泥”巖性組合，有利于鈾離子的運(yùn)移、富集。

3工作方法

通過(guò)在地面實(shí)施游離烴化探、激電法等多種物化探方法，分別從不同的參數(shù)特征反映出砂巖型鈾礦的成礦條件。本次實(shí)驗(yàn)工作利用野外實(shí)際采集的激電參數(shù)以及搜集的化探資料，結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)、物探、井資料，進(jìn)行多種物化探信息綜合分析，研究區(qū)內(nèi)激電異常相關(guān)的地層屬性、巖性特征，進(jìn)而確定砂巖鈾礦位置。野外采用V8多功能電法采集儀，考慮研究區(qū)第四系覆蓋、地表電阻率較低，試驗(yàn)采用偶極-偶極裝置（圖2），可以對(duì)不同形態(tài)的目標(biāo)都有較好的識(shí)別效果。在逐點(diǎn)進(jìn)行勘探時(shí)，它的供電偶極與接收偶極與目標(biāo)體有多種幾何空間關(guān)系，總是可以有使目標(biāo)體處于與激發(fā)、接收達(dá)到較好匹配關(guān)系的狀態(tài)，從而觀測(cè)到幅值較大而且特征又顯著的異常，對(duì)各地質(zhì)體的產(chǎn)狀、形態(tài)有較好的反映。

4物化探異常分析

4.1烴類活動(dòng)預(yù)示試驗(yàn)區(qū)具備強(qiáng)還原帶

試驗(yàn)區(qū)化探游離烴現(xiàn)場(chǎng)快速分析方法技術(shù)在砂巖型鈾礦方面的應(yīng)用研究取得較好效果，游離烴甲烷高值異常能夠快速直接確定勘探區(qū)內(nèi)的強(qiáng)還原帶。化探區(qū)北部十間房—白興吐一帶的甲烷環(huán)形異常帶位于研究區(qū)（圖中黑色框區(qū)域）的中間部位，環(huán)狀異常意味著本區(qū)順著深部斷層源源不斷向上運(yùn)移的烴類位置。反映了本區(qū)還原物質(zhì)非常豐富，具備形成“利于砂巖型鈾礦富集所必需的還原環(huán)境"的物質(zhì)條件。

4.2激電異常反映了砂巖型鈾礦富集位置

研究區(qū)不同電性參數(shù)之間呈現(xiàn)出很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性（圖4），極化率與相位特征非常相似、呈現(xiàn)高值區(qū)、低值區(qū)分別關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)，相位異常相對(duì)破碎、極化率異常更加完整；電阻率和前兩者之間整體有一定關(guān)聯(lián)性，但對(duì)應(yīng)程度不如極化率與相位對(duì)應(yīng)程度。視電阻率（圖5a）數(shù)值范圍為36～76Ω?m，整體表現(xiàn)為中間高，兩端低。西北部高林屯附近、十家子及前德勝至阿布根艾樂(lè)表現(xiàn)為低阻特性，其余地區(qū)表現(xiàn)為高阻特征。視電阻率高值點(diǎn)主要分布在前德勝以西4000m范圍內(nèi)；研究區(qū)相位數(shù)值在-12.0～-5.5mrad之間（圖5），整體呈現(xiàn)中間低、兩端高的特征，相位分布相對(duì)分散。相位低值區(qū)主要集中在鐵路和公路之間，其他區(qū)域高值、研究區(qū)極化率數(shù)值范圍為2.6%～5.8%，整體表現(xiàn)為中間高（圖6），兩端低。極化率高值區(qū)域主要集中在鐵路和公路之間，在鐵路西北部和二十八戶附近也有高值分布，但值相對(duì)較低。在前德勝和阿布根艾勒之間是低極化率存在的主要區(qū)域。

5異常圈定

已知的鈾礦高品位探井上鈾礦化異常具有高極化、高相位、高電阻率的特征，可以認(rèn)為鈾礦賦存區(qū)的異常就是“三高”特征，即高極化、高相位、高電阻率。根據(jù)鈾礦賦存區(qū)物探異常特征，結(jié)合異常大小、走向及其分布特征，對(duì)異常進(jìn)行分析組合，確定基本異常4個(gè)（圖6）。上述異常分析結(jié)果是在與研究區(qū)探井資料背靠背的情況下得到的，業(yè)主與工作區(qū)探井資料對(duì)比后4個(gè)異常都有工業(yè)礦顯示，見(jiàn)礦率達(dá)到78%，而非異常區(qū)域基本無(wú)工業(yè)礦顯示。①號(hào)異常位于研究區(qū)中部的后德勝村西北方向，有2個(gè)高值區(qū)域，異常未封閉。極化率數(shù)值在4.6%～5.6%之間，相位數(shù)值在-9.8～-11.5mrad之間，電阻率數(shù)值在56～73??m之間。②號(hào)異常位于研究區(qū)中北部的十家子村東南方向，異常未封閉，極化率數(shù)值在4.7%～5.6%之間，相位數(shù)值在-9.6～-10.7mrad之間，電阻率數(shù)值在58～66??m之間。③號(hào)異常位于研究區(qū)東南端部的二十八戶村附近，異常未封閉。極化率數(shù)值在4.5%～5.1%之間，相位數(shù)值在-9.1～-10.2mrad之間，電阻率數(shù)值在53～63??m之間。④號(hào)異常位于工區(qū)西北鐵路西北側(cè)，區(qū)域內(nèi)干擾較大。異常未封閉，極化率數(shù)值在4.5%～5.1%之間，相位數(shù)值在-8.5～-10.3mrad之間，電阻率數(shù)值在59～68??m之間。

6結(jié)論

經(jīng)過(guò)與探井資料對(duì)比統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)范圍內(nèi)圈定的4個(gè)異常帶工業(yè)礦井占78%，表明綜合物化探技術(shù)在該區(qū)對(duì)砂巖型鈾礦探測(cè)有良好的效果，本次研究工作對(duì)類似地質(zhì)條件的砂巖型鈾礦資源勘探有重要的借鑒意義。

作者:江汶波 米曉利 朱永山 劉衛(wèi)紅 單位:中國(guó)石油東方地球物理公司綜合物化探處 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院