西准噶尔车排子地区新近系砂岩型铀矿成矿远景

2015-01-17唐湘飞

现代矿业 2015年10期

关键词：沙湾西河泥质

党龙唐湘飞

(核工业二一六大队)

西准噶尔车排子地区新近系砂岩型铀矿成矿远景

党龙唐湘飞

(核工业二一六大队)

综合运用钻井取心、岩石化验等资料，结合区域构造背景和沉积环境，研究车排子地区砂岩型铀矿成矿远景。结果表明：①车排子地区构造简单，新近系存在南倾斜坡带，但砂体中有机质缺乏，盆地油气渗出作用过于强烈，不利于地下水的持续渗入和氧化作用，该类因素限制了该地区层间氧化带的发育及其含矿性；②已发现的铀偏高及铀异常现象，均为黏土矿物对铀吸附的产物，强度弱、品位低，不具工业找矿意义。上述研究成果对于区内找矿工作具有一定的参考价值。

砂岩型铀矿层间氧化带黏土矿物成矿远景

1 区域地质背景

1.1 构造

车排子地区位于准噶尔盆地西北缘南端，北靠西准噶尔界山，南接北天山西段，西与哈萨克斯坦接壤，东至克拉玛依—奎屯一带，呈西窄东宽的楔状，主要由车排子凸起构成。车排子凸起属准噶尔盆地西部隆起，其西北邻近扎伊尔山，向南以斜坡形式逐渐过渡至四棵树凹陷(以艾卡断裂带相接)，向东以红车断裂带与沙湾坳陷相接，平面上呈三角形，面积约8 000 km2。

1.2 地层

(1)石炭系(C)。主要为灰黑色凝灰岩、凝灰质泥岩与变质岩呈不等厚互层，变质岩类主要为褐红色板岩，深灰色、棕红色片岩，灰黄色变质粗面岩。

(2)侏罗系(J)。厚0～177 m，为大套灰色、杂色砾岩、角砾岩沉积。地震合成记录标定显示，该套地层是石炭系潜山“填平补齐”，亦即所谓的“沟谷充填”的沉积。

(3)新近系(N)。为红色、黄色辫状河—曲流河—湖相沉积的泥岩、砂质泥岩、砂岩、砾岩，一般厚2 000～3 000 m。①沙湾组(N1s)，为一套河湖相棕红色泥岩、砂质泥岩、砾岩沉积，上与塔西河组整合接触，含介形类组合，厚350～500 m；②塔西河组(N1t)，为一套湖相灰绿色泥岩、砂质泥岩夹砂岩沉积，局部地段夹泥灰岩、介壳灰岩，岩性岩相较稳定，含介形类、脊椎动物和双壳等，厚296～1 564 m；③独山子组(N2d)，为一套山麓河流相棕色—褐黄色砂质泥岩、泥质砂岩、砾岩、砾状砂岩不均匀互层沉积，底部产三门马、脊椎动物及介形类组合等，厚 1 457～1 966 m。

1.3 已发现的铀异常、偏高场

(1)白垩系。地层主要沉积下统吐谷鲁群(K1tg)，主要分布于排浅4南东一带，排浅4北西地区基本缺失，岩性主要为褐色、灰色、灰绿色泥岩，砂质砂岩及泥质砂砾岩。在石油钻孔排6、排602、排7、排2、排206、排203中发现铀异常和偏高场，铀异常、偏高场主要赋存于吐谷鲁群顶部灰绿色泥岩中。

(2)新近系沙湾组(N1s)。分布较广，在排6、排602、排7、排204、排2及排8石油钻孔中均发现铀异常和偏高场，是所有层位中铀异常、偏高场最多和最明显的。异常、偏高场主要赋存于疏松的砂岩中，具有厚度大的特征(排7最大约30 m)。其中以排7孔为代表的铀异常、偏高场最具有寻找可地浸砂岩型铀矿的价值，其760～825 m的上段异常和下段高场类似卷状矿体前锋的异常晕，中段的氧化杂色砂砾岩具有双峰特征，类似于层间氧化带的翼部异常，据此推测沙湾组铀矿化应在排602、排7之间。

(3)新近系塔西河组(N1t)。仅在排7、排203中发现异常和偏高场，强度均较低，见表1[1]。

2 钻探查证结果

(1)铀异常、偏高场范围发生了较大变化，异常、偏高场总体较弱，往往达不到5.0×105，仅有少数达到了1.0×104(如ZKC2-2、ZKC3-3钻孔)，厚度均不超过0.20 m。部分石油钻井显示，不同层位(独山子组、沙湾组、吐谷鲁群)均分布有高自然伽玛砂岩，如最大值在排602井埋深306～310 m井段GR值高达1 412 API(表1)。2009年在排602井附近施工ZKC2-2钻孔，发现260～270 m及300～310 m段均未发现铀异常、矿化现象，而于141.55～141.75 m新近系塔西河组(N1t)灰色泥质粉砂岩中发现铀异常，厚0.20 m，品位为0.015 4%；于425～430 m沙湾组灰绿色钙质砾岩及下白垩统吐谷鲁群486～489 m、497～499 m灰绿色砾岩、砂质泥岩中发现铀偏高现象。

表1 准噶尔盆地车排子凸起部分井段高GR值分布特征

(2)铀异常、偏高场赋存的岩性发生较大变化，绝大部分赋存于灰色、灰绿色泥质岩中，如泥岩、泥质粉砂岩，极个别赋存于灰色、灰黄相杂的细砂岩或灰绿色泥质砂砾岩中。2009年钻探查证的深部地层放射性分布结果与石油钻孔有一定差距，钻孔中同一层位中铀异常、偏高场的赋存位置也有较大变化(如ZKC2-2、ZKC3-3钻孔)，塔西河组中的铀异常，前者位于顶部，后者位于底部。虽然在多个钻孔的多个层位都存在铀偏高现象，但岩性以泥质岩类为主，主要为塔西河组、沙湾组灰色、灰绿色泥岩、泥质粉砂岩，仅个别分布于下白垩统灰绿色细砂岩、泥质砂砾岩中，与石油钻孔资料显示的铀异常、偏高场多赋存于砂岩的情况有所差异，这可能是由石油钻孔岩屑录井产生的误差造成的。

(3)铀异常、偏高场基本呈席状展布，各层位均有重叠，总体上呈现自东向西凸出的特点，其中塔西河组、沙湾组中铀异常、偏高场范围有一定的相似性，距剥蚀边界有一定的距离；吐谷鲁群铀异常、偏高场范围距剥蚀边界较近。

3 构造演化对铀成矿的影响

车排子凸起构造沉积演化经历了初始发育阶段(J1b-J2x)、强烈隆升剥蚀改造阶段(J2x-K)、稳定沉降阶段(K-N1s)和掀斜改造阶段(N1s-Q)，至喜山期与整个盆地统一。从红山嘴—车排子断裂带往北西山前，侏罗系、白垩系、古近系、新近系、第四系逐渐超覆沉积，新层位将老层位逐个封闭，但每个层位在近山前一带均有一定的剥蚀现象。自白垩系以来，沉积环境较稳定，经掀斜后，形成缓斜坡，地层倾角2°～3°，除东西两侧断裂较发育外，区内中新生代地层基本无断裂发育，构造简单，总体为盆地后期沉降的南倾斜坡。白垩世中晚期—晚白垩世，车排子地区的沉降基本停止，缺失下白垩统中上部及上白垩统。该时期，下部主要发育低位下切谷体系，沉积有大套砂岩、砂砾岩及砾岩，为冲洪积及泥石流沉积；上部主要发育湖相沉积，为细碎屑的滨岸平原-滨岸滩坝-滨浅湖沉积。

古近系下部发育一套近源的扇三角洲，上部为滨湖相的中—细粒滩坝砂。早第三纪以后，车排子凸起在南缘构造缓慢冲断挤压下，凸起南部快速沉降，西北边缘沉降则相对缓慢、平稳，地层向西北超覆，受凸起的影响，地层厚度向盆腹方向继续加大，导致沙湾组下层序以斜坡低位扇为主的泥石流沉积和湖进滩坝砂沉积。盆地的持续沉降，致地层逐渐向湖相过渡，形成沙湾组上层序以滨浅湖相为主的细粒沉积。作为找矿目的层的新近系中新统沙湾组、塔西河组在车排子地区分别发育扇三角洲相和湖相。扇三角洲相实质是冲积扇的水下部分，距物源近，成熟度低，包括扇三角洲平原、扇三角洲前缘及前扇三角洲等3个亚相。

4 讨论

车排子钻探查证区位于车排子凸起东侧，整体西北高、东南低，基岩顶面及沉积盖层呈区域性东南倾的单斜，构造不发育。新近系(沙湾组和塔西河组)及白垩系岩性油气藏发育。浅层油气主要储存于湖泊相的滩坝微相中，剖面上位于沙湾组顶部沉积相转换的滩坝微相中，表现为“泥包砂”特征，为油气的储藏部位。中石化勘探西北分公司自2000年开始在该地区进行石油调查，迄今为止在车排子凸起上钻探了30多口探井。井下油气显示普遍，有多口探井获得了工业油流，具备发育油气次生还原作用的前提条件。石油钻孔中GR异常段主要发育于新近系沙湾组和塔西河组，其次为下白垩统吐谷鲁群，另外，石炭系亦见GR异常段。从岩性看，GR异常段主要发育于泥质粉砂岩、泥岩、凝灰质泥岩及凝灰岩段，其次发育于砂岩、砂砾岩段[1]。2009年钻孔揭露塔西河组、沙湾组砂岩、砂砾岩以灰色、兰灰色为主，局部发育氧化砂岩(图1、图2)。新疆准噶尔盆地中下白垩统吐谷鲁群及新近系基本为一套杂色岩系，岩石普遍表现为褐色、褐红色泥岩及砂岩，但在车排子地区钻孔中塔西河组、沙湾组、吐谷鲁群岩石颜色普遍带绿色及兰色色调，深度越大，兰绿色调越明显，并在岩石胶结物中出现大量黄铁矿细晶(图3、图4)，有的依附于砾石表面，反应出强烈的次生还原迹象。

图1 新近系灰色、灰绿色泥岩、泥质砂砾岩

图2 新近系局部黄色、浅黄色砂岩

图3 吐谷鲁群油浸砂岩

图4 吐谷鲁群兰灰色泥岩中的黄铁矿细晶

车排子地区塔西河组、沙湾组及吐谷鲁群局部可认为是油气次生还原作用的结果。砂岩型铀矿是地下含铀含氧水流经深部地下含氧水再流经深部岩泥岩、泥质粉砂岩及泥质砂砾岩中存在铀富集现象，由于遇到地层中的还原性物质，水中铀被还原析出富集成矿，该类型矿床通常产于渗入型自流水盆地。但车排子地区油气蕴藏丰富，是油气强烈渗出的部位[2]，因此含铀含氧地下水难以渗入到深部砂体中发育层间氧化作用。

据样品分析结果，钻孔内含石油岩心中硫、有机炭的含量明显增高(表2)，如ZKC3-3钻孔中含油岩芯段有机炭含量达8.23%，泥质岩中硫含量往往较高(1.296%)，二、三价铁含量相差不大，较高的铀含量往往出现在含油砂岩上部有机炭含量较低的层位中。这表明：①工作区目的层含油砂岩具有丰富的有机炭和硫，能够为地下水中铀的还原沉淀提供足够的还原剂，目的层被油气还原作用的影响范围广、程度强；②地下水中铀趋向于在含油层上部层位中大量富集，真正的含油砂岩段仅是弱富集；③铀的来源仅限于地下水及岩层，深部流体不提供铀源；④高铀含量的砂岩中有机炭含量却较低，这是由于铀被还原沉淀消耗造成的，更凸现出氧化程度的微弱，这是因为，通常在强氧化带中，铀与有机炭可同时被氧化迁移至过渡部位高度富集。

表2 车排子地区钻孔内含油岩心段样品化学分析结果

车排子地区新近系原生沉积是一套干旱条件下的红色、杂色陆相河湖相沉积，还原介质缺乏，后期由于新构造运动隆起近地表，油气沿断裂构造裂隙带渗出至目的层砂层及泥岩层的裂隙带，导致岩层发生强烈的次生还原作用，大部分原生红层中的三价铁还原为二价铁，显示兰、绿色调。由于黏土矿物对铀的吸附作用，地下水中的铀通常多在氧化还原界面或地层不整合界面的泥质层中富集，形成铀偏高场或异常，排7井由于位于油气渗出强烈区，早期形成的铀偏高场已被还原环境保存，形成铀偏高场包含于灰色层中的现象。