综合地球物理勘探在八仙筒地区砂岩型铀矿勘查中的应用

任伟龙， 宁 君， 翟亮亮， 佟术敏， 李 强

综合地球物理勘探在八仙筒地区砂岩型铀矿勘查中的应用

任伟龙， 宁 君， 翟亮亮， 佟术敏， 李 强

(核工业二四三大队，内蒙古 赤峰 024000)

通过总结和分析松辽盆地南部八仙筒地区可控源音频大地电磁测深、氡及其子体测量以及高精度磁法测量的最新资料，参考以往地质成果资料，结合沉积盆地二级构造单元及断裂构造的地球物理特征，划分出八仙筒地区沉积盆地基底的3个二级构造单元，推断了3条断裂，圈定了哲中凹陷内氡气异常的分布范围。为本区铀矿地质勘查起到了一定指导作用，说明应用综合地球物理勘探方法寻找砂岩型铀矿有重要的意义。

综合地球物理；松辽盆地；铀矿勘查；砂岩型铀矿

任伟龙，宁君，翟亮亮,等.2017. 综合地球物理勘探在八仙筒地区砂岩型铀矿勘查中的应用[J].东华理工大学学报：自然科学版，40(3)：279-283.

Ren Wei-long，Ning Jun，Zhai Liang-liang, et al.2017.Application of integrated geophysical prospecting to sandstone-type uranium deposits exploration in Baxiantong area[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 40(3):279-283.

松辽盆地是一个“下煤、石油、天然气，上铀”的陆相能源新类型盆地。铀与煤、石油、天然气共生建造—改造成矿作用，使松辽盆地形成砂岩型铀矿成为可能。盆地内砂岩型铀矿化产于晚白垩世坳陷层序中，其赋矿层位具有分区性。在哲中凹陷主要赋矿层位为姚下段，铀矿化类型为层间氧化带型，受氧化还原过渡带控制。综合地球物理勘探在当前砂岩型铀矿勘查中有着广泛的应用，特别是在初期铀矿调查阶段，它可直接或间接地解决当前铀矿勘查初期阶段地质情况，为后期进一步铀矿勘查提供可靠依据(王卫国等，2015)①蔡建芳，王殿学，王甲，等2014.内蒙古通辽地区地浸砂岩型铀资源调查评价[R].赤峰：核工业二四三大队：10-15.。

1 地质概况

八仙筒位于松辽盆地西南部的开鲁坳陷区，包括3个次级构造单元，分别为舍伯吐凸起、哲中凹陷及哲东南凸起②宁君，蔡建芳，宫文杰，等 2013.松辽盆地开鲁坳陷富通-宝根地区1∶25万铀资源区域评价[R].赤峰：核工业二四三大队：15-16.。

1.1 地层

区内基底起伏较大，形态复杂，最大埋深4 000 m，最小埋深60 m。其中，埋深较深的主要分布于哲中凹陷，埋深一般1 000～3 500 m，埋深较浅的主要分布在舍伯吐凸起西南部和哲东南凸起，埋深一般60～400 m。基底主要为石炭—二叠系变质岩，其次为前中生代火山岩、岩浆岩，岩性主要为灰岩、板岩、片岩、变质砂岩及花岗岩等。

区内盖层主要包括上白垩统姚家组(K2y)、嫩江组(K2n)及四方台组(K2s)，此外，区内广泛分布上新统泰康组(N2t)和第四系(Q)。其中，含矿目的层为上白垩统姚家组(K2y)。

目的层姚家组，在靠近舍伯吐凸起和哲东南凸起部位埋深浅，一般160～240 m，地层厚度小，一般40～80 m，岩性以冲积扇相沉积的紫红色、砖红色砂质砾岩为主，岩石固结致密，分选性差；由边缘向盆地内部尤其在哲中凹陷中埋深较大，一般560～850 m，地层厚为一般180～300 m，岩性为灰、褐红、褐黄色中、细砂岩夹砂质砾岩和泥岩薄层。

图1 八仙筒地区前第四纪地质图Fig.1 The Baxiantong area geophysical map before quaternary1.上新统泰康组；2.上白垩统四方台组；3.上白垩统嫩江组；4.上白垩统姚家组；5.地质界线；6.角度不整合地质界线；7.推断二级构造单元界线；8.推断断裂；9.剖面位置及编号

1.2 构造

区内基底断裂十分发育，大多数断裂形成于前中生代，在侏罗纪—白垩纪的燕山运动期仍有活动，按形成时间由早到晚大致可分为EW，NE，NW向三组断裂，尤以NE向断裂最为发育，其次为NW和EW向断裂。这些断裂性质多为正断层，由于伸展运动的作用，在盆地形成一系列彼此孤立的断陷盆地。其中，EW，NE向深大断裂控制了开鲁坳陷构造单元的总体格局，主要有西拉木伦断裂、通辽—安广断裂、赤峰—开源断裂，这些深大断裂能贯穿基底，沟通深部还原流体，为铀矿成矿提供H2S，CH4及煤层气等深部还原物质。

2 物性参数特征

根据通辽地区以往钻孔测井资料统计，随着岩性的变化，从泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩到砾岩，其电阻率值逐渐增加，其中区内地层电阻率(表1)：第四系(Q)以风成沙为主，视电阻率平均值为68 Ω·m，表现为高阻层；新近系泰康组(N2t)：视电阻率平均值为33 Ω·m，表现为中—高阻层；上白垩统四方台组(K2s)：视电阻率平均值为20 Ω·m，表现为中阻层；上白垩统嫩江组(K2n)：视电阻率平均值为9 Ω·m，表现为中低阻层；上白垩统姚家组(K2y)：视电阻率平均值为21 Ω·m，表现为中—高阻层。

表1 八仙筒地区主要岩石物性特征统计表

区内各地质体的电性存在明显的差异，总体反映为6层结构，5个电性界面，即第四系与新近系泰康组的电性界面；新近系泰康组与上白垩统四方台组之间的电性界面；上白垩统四方台组与上白垩统嫩江组之间的电性界面；上白垩统嫩江组与上白垩统姚家组之间的电性界面；基底高阻地质体与上白垩统姚家组之间的电性界面。上述电性界面的客观存在，为可控源音频大地电磁测深方法的开展提供了有利前提条件。

从表1还可以看出，嫩江组和泰康组表现为低磁性，姚家组和四方台组表现为中低磁性，但是总体变化不大(陆尊梧，2011，崔志强等2012)。

3 剖面地质解释

在工作区内布设了一条方向南东145°、长70 km的剖面T01(图1)。该剖面穿舍伯吐凸起、哲中凹陷及哲东南凸起，采用的地球物理方法为可控源音频大地电磁测深测量、高精度磁法测量及氡及其子体测量。

3.1 可控源音频大地电磁测深测量解释

断裂切割地层往往导致岩层结构发生强烈的变化，从而引起电性层水平方向的不连续和各电性参数的突变(如卡尼亚电阻率、相位)。因此，根据它们的变化规律及分布特征便可揭示断裂的存在并确定其位置(张胜业等，2004；刘天佑，2004)。其识别标志如下：

(1)在阻抗相位断面图中，相位等值线出现突然抬升或跌落；

(2)相位、卡尼亚电阻率断面图中，低频段时出现密集的平行等值线不连续分布；

图2 八仙筒地区地球物理综合剖面解释成果图Fig.2 The geophysical comprehensive profile interpretation results in Baxiantong areaa.土壤氡气浓度曲线；b.高精度磁法测量ΔT曲线；c.可控源音频大地电磁测深测量反演电阻率断面图；d.地球物理综合解释断面图；1.第四系；2.砂岩；3.泥岩夹薄层砂岩；4.基底；5.推断断裂及编号

(3)卡尼亚电阻率断面图中，电阻率等值线出现突然抬升、跌落或垂向平行分布，相邻测点的多个相同频点的卡尼亚电阻率值出现明显差异；

(4)二维反演视电阻率断面图中，电性层的水平方向突然中断或跌落。

从该剖面反演视电阻率及地质解译断面图(图2)中可以看出该剖面地电结构较为稳定，该剖面表现为3至5层的电性结构。其中：第四系和基底表现为高阻；砂岩表现为中阻；泥岩表现为低阻。具体解译情况如下：

剖面起点至F3断裂：该段表现为5层电性结构：高阻的第四系、低阻泥岩、中阻的砂岩和高阻的基底。

第一电性层：反演电阻率15～150 Ω·m的高阻电性层，横向变化较为稳定，厚度在200 m左右，反映为干燥的风成沙、中细砂、含泥沙砾层为主，基本与表层第四系(Q)相对应。

第二电性层：反演电阻率15～65 Ω·m中高阻层，分布连续稳定，厚度在150～250 m之间，反映为以中细砂、粗砂、含泥砾石层为主的沉积层，推断此中高阻层由砂岩引起，解释为上新统泰康组(N2t)。

第三电性层：反演电阻率5～12 Ω·m低阻层，横向展布连续稳定，厚度在100～250 m之间。推断该低阻层为泥岩，局部高阻可能夹薄层砂岩，解释为上白垩统嫩江组(K2n)。

第四电性层：反演电阻率15～65 Ω·m中高阻层，分布连续稳定，厚度在400 m左右，反映为以中细砂、粗砂、含泥砾石层为主的沉积层，推断此中高阻层由砂岩引起，解释为上白垩统姚家组(K2y)。

第五电性层：反演电阻率大于65 Ω·m的高阻电性层，其顶板埋深在标高-1 000 m左右，解译为基底。

F3断裂至剖面末端：该段表现为三层电性结构：高阻的第四系、中阻的砂岩和高阻的基底。

第一电性层：反演电阻率15～150 Ω·m的高阻电性层，横向变化较为稳定，厚度在200 m左右，反映为干燥的风成沙、中细砂、含泥沙砾层为主，基本与表层第四系(Q)相对应。

第二电性层：反演电阻率5～12 Ω·m低阻层，横向展布连续稳定，厚度在450 m左右。推断该低阻层为泥岩，局部高阻可能夹薄层砂岩，解释为上白垩统姚家组(K2y)。

第三电性层：反演电阻率大于65 Ω·m的高阻电性层，其顶板埋深在标高-500m左右，解译为基底。

同时依据电阻率的梯度变化推断出F3断裂一条，该断裂倾向北西，倾角70°左右。

3.2 高精度磁法测量和氡及其子体测量剖面解释

从磁法剖面曲线(图2)中可以看出，整个剖面ΔT值较为平稳，0～2 km之间ΔT值逐渐递增，反映为基底的沉降；2～64 km之间ΔT值整体较为平稳，ΔT平均值-36 nT；64～70 km之间ΔT逐渐递减，反映为基底抬升；在1 km、34 km和64 km处ΔT值梯度变化较大，推断这三处区域有断裂存在，分别为F1，F2和F3。其中F3断裂与可控源音频大地电磁测深剖面推断的断裂相吻合。

4 综合分析

通过可控源音频大地电磁测深测量、高精度磁法及氡及其子体测量，大致查明区内基底埋深、盖层厚度、断裂的发育部位，查明目的层的地层结构、砂体发育状况等。

(1)基底起伏形态。从反演电阻率断面图(图2)中可以看出，在剖面起点至F1断裂之间基底顶板埋深标高由-900 m逐渐增大到-1 000 m，在F1至F3断裂之间基底顶板埋深较为平稳，在标高-1 000 m左右；F3至剖面末点，基底顶板埋深标高在-600～-450 m之间。

(2)构造单元的划分。划分出3个二级构造单元：舍伯吐凸起、哲中凹陷、哲东南凸起。

舍伯吐凸起：从剖面起点到F1断裂，剖面控制长度2 km，基底埋深标高约由-900 m到-1 000 m，盖层厚度较大。岩性主要为泥岩和砂岩。

哲中凹陷：位于F1和F3断裂之间，从可控源音频大地电磁测深反演电阻率剖面图上反映较明显，呈凹陷形态，剖面控制宽度约62 km，基底埋深标高为-1 000 m，盖层沉积厚度大，目的层姚家组顶板埋深约为-200 m。

哲东南凸起：位于断裂F3至剖面末端，基底埋深标高约-500 m，盖层厚度变薄。

(3)断裂构造的划分。根据剖面反演电阻率断面电性分布特征及，结合区内地质构造特征以及断裂构造的识别准则，推断解释出断裂构造3条，倾向北西或南东。断裂均为基底隐伏断裂(表2)。

表2 综合地球物理解译断裂一览表

5 结论

利用可控源音频大地电磁测深反演电阻率断面图直观地反映了区内基底起伏形态、埋藏深度、地层结构特征及断裂展布特征。结合高精度磁法和氡及其子体测量结果，综合分析，划分了舍伯吐凸起、哲中凹陷及哲东南凸起3个次级构造单元及3条断裂，同时了解了哲中凹陷内氡气异常的分布范围，为下一步铀矿地质勘查提供了基础地质资料。

崔志强，孟庆敏.2012.高精度航磁在大兴安岭中段新一轮找矿中的应用[J].物探与化探，36(2)：192-197.

刘天佑.2004.应用地球物理数据采集与处理[M].武汉：中国地质大学出版社：78-82.

陆尊梧.2011.磁力勘探技术手册[M].北京：地质出版社:235-238.

王卫国，周连永，王甲，等.2015.综合地球物理勘探在松辽盆地通辽地区的应用[J].铀矿地质，31(6):593-599.

张胜业，潘玉玲.2004.应用地球物理学原理[M].武汉：中国地质大学出版社:15-19.

ApplicationofIntegratedGeophysicalProspectingtoSandstone-typeUraniumDepositsExplorationinBaxiantongArea

REN Wei-long， NING Jun， ZHAI Liang-liang， TONG Shu-min， LI Qiang

(Geologic Party No.243，CNNC，Chifeng，Inner Mongolia 024000，China)

Having summarized and analyzed the latest materials of the CSAMT survey, Radon and its daughters survey and High-precision magnetic survey in Baxiantong area of southern Songliao Basin, referenced antecedent geological findings date and combined the geophysical characteristics of sedimentary basin second level tectonic unit and fault structure,this paper classes the Baxiantong sedimentary basin into three secondary-structure units，and infers out three faults, delineates the radon gas distribution range in Zhezhong sunken which is instructional to uranium geological survey. So there is significance to find sandstone-type uranium deposits by using integrated geophysical prospecting．

integrated geophysical prospecting；Songliao Basin；uranium prospecting；sandstone-type uranium deposits

P631

A

1674-3504(2017)03-0279-05

10.3969/j.issn.1674-3504.2017.03.010

2016-12-08

《内蒙古奈曼旗八仙筒地区铀矿资源调查评价》项目及《松辽盆地南部铀矿资源调查评价与勘探》项目资助

任伟龙(1985—)，男，本科，主要从事铀矿地质勘查工作。E-mail：rwlong001@163.com