地球物理资料在二连盆地寻找古河道砂岩中的应用

2018-05-11赵永生

新疆有色金属 2018年1期

赵永生

(核工业二0八大队包头 014010)

中新生代盆地古河道砂岩型铀矿中，砂岩体是铀迁移的良好通道，又为铀的富集提供了有利场所[1]。查明不同沉积环境中各类砂岩体的展布，规模、形成条件，相互间的关系是铀矿找矿工作的重点。然而具有铀成矿前景的砂岩体多被其后的沉积物所覆盖，难以查明它的空间构造格架，延伸展布形态，阻碍了进一步认识评价铀矿前景。普通物探方法具有精确探测地下深部信息功能，特别是地震、电法等地面方法在寻找古河道砂体中应用较广，效果较好。

1 古河道沉积物特征

古河道充填物及周边物质的颗粒度在纵向上、横向上以及垂直方向上有着规律性变化[2]。沿古河道流向，从上游到中游再到下游，古河道的流速一般逐渐向下游变小，所以古河道充填物的颗粒由粗粒逐渐变为细粒。

在横向上颗粒变化规律也很明显，沿古河道横切面，由河底到河床两侧再到河岸滩，古河道中泥砂的颗粒由细逐渐变粗，在河道拐弯处顺直段呈规律性变化，凸岸的颗粒比凹岸的细，在分叉的地段，横向上变化复杂，由细变粗，再由粗变细，反复出现多次[2]。

古河道沉积物的厚度是从上游向下游逐渐变薄的，古河道砂层的厚度变化除受古河道流水动力条件的影响外，还受地质构造的影响，其砂岩形态复杂多样。石油系统运用物探解译资料对砂岩体进行了分类，较客观反映了古河道砂岩的地质演变结果，应用效果良好（表1）。

表1 砂岩体分类表

2 二连盆地地质概况

二连盆地主体位于内蒙古中部，为中新生代沉积盆地。盆地整体呈NE向展布，向西和西南部逐渐变为NEE和近EW向；其构造分区有川井坳陷、乌兰察布坳陷和马尼特坳、腾格尔坳陷、乌尼特坳和苏尼特隆起[8],为大型复式沉积型盆地。

二连盆地砂岩型铀矿主要赋存于下白垩统赛汉组上段古河道砂体中[5]。近几年先后在二连盆地乌兰察布坳陷、马尼特坳陷和川井坳陷分别圈出规模不等的赛汉组古河谷砂带（图1）。并在古河古砂体中先后发现巴彦乌拉、赛汗高毕铀矿床和一些规模不等的铀矿产地。因此在盆地寻找古河古砂体成为找矿的前提条例。物探方法寻找古河谷砂体是目前比较成功的方法之一。利用物探资料对古河谷的空间定位、展布方向、连通性、铀储层砂体特征的研究显得尤为重要[3]。

3 物探资料应用

3.1 地震资料应用

古河道砂体在空间上沉积物的粒度具有不均质性，因此在同一地层单元内岩性变化较大，岩层厚度也不稳定，且砂岩与泥岩具有明显波阻抗差异，砂体在空间上分布有限，因此在地震剖面上有较强振幅的反射波组出现，不具区域连续地震反射[6]。在时间剖面表现为底部向下凹陷，沿剖面两端逐渐尖灭（图2），内部反射波连续性差，有顶超、底超等现象[4]。

二连盆地主要找矿目的层为下白垩统赛汉组上段(K1s1)，为稳定环境下的沉积，具有坳陷盆地沉积的特征，河谷呈对称性分布。从地震剖面的反射可看出具有河道复合充填，侧向迁移的特征（图3）。

二连盆地河流沉积具有单向水流成因的交错层理，反映在地震相上总体特征：变振幅，不连续的杂乱反射结构；V字型（U字型）或眼球状地震单元外形，波状反射构造。图3为二连盆地马尼特拗陷巴彦乌拉矿床北西向地震剖面，U字型地震单元外形，T3之上为赛汉组，为典型的河流相沉积组合。

图1 二连盆地构造分区图(据杨建新2011)

图2 二连盆地乌兰察布坳陷哈达图地区NM184-172地震剖面解译图(据石油资料)

图3 二连盆地马尼特拗陷巴彦乌拉地区EH43地震剖面图（T3之上为赛汉组）(据石油资料)

因此分析辨别河道砂体时要以钻孔为控制点，从地震相三个标志出发，识别地震杂乱反射结构，眼球状反射构造，条带状、朵状、叠置扇外形[6]，综合三者即可判定古河道的分布状态。图4为二连盆地巴彦乌拉地区通过B335号剖面附近的地震剖面，钻孔剖面上赛汉组上段古河道砂体表现在地震剖面上为进积型朵状砂体。

图4 巴彦乌拉地区B335地质剖面、地震剖面图(据杨建新2011)

3.2 电法资料应用

电阻率的变化取决于沉积地层的颗粒度，一般情况下，地层岩石的颗粒度与电阻率正相关，而地层岩石的潮湿程度同电阻率负相关[7]，所有古河道充填物的特点，为采用电测深方法确定潜在古河道的位置奠定了基础。

3.2.1 电阻率测深法

古河道沉积物组成颗粒粗，所含地下水矿化度低，所以电阻率较高，与围岩电性差异较大，且古河道砂体有一定的厚度，用电阻率测深法、可控源音频大地电磁测量等方法可以圈定古河道效果不错。

电阻率测深法寻找浅层古河道主要根据剖面上（图5）各测点的单支曲线确定古河道砂体的埋深（图6），将各测点圈定的砂带连接起来，可圈定该断面的河道砂体。图5为收集煤田系统施工的二连盆地马尼特拗陷巴彦乌拉地区电阻率测深数据重新制作的地电断面与钻孔剖面对比图，从地断面图上可以清楚地看到古河道砂体的展布。通过与钻孔剖面的对比，砂体的埋深和展布方向基本一致，略有差异。

从收集的电阻率测深成果显示，二连盆地浅层古河道的电测深曲线主要是K型和Q型，图6为断面图31测点的单支曲线图，图中AB/2从20m至400m为厚大砂层，实际埋深大约在10～200m。如果砂体在平面上连续分布就可解释为古河道，根据其在平面上的展布情况圈定古河道的位置。

可以绘制相应的等1/2AB的是视电阻率平面图，了解某一深度或几个深度上地层变化情况，从而来圈定埋藏的古河道。

3.3 可控源音频大地电磁测量

由于古河道漫长的地质发展过程及古水流流经之道，被后期充填物覆盖。加之后期构造运动等原因，造成古河道原始状态的改变。在二连盆地乌兰察布拗陷古河道的埋深比马尼特拗陷要深，常规电法有时难以满足。可控源音频大地电磁测量寻找古河道效果更好[9]。

图7、8为二连盆地乌兰察布拗陷哈达图地区施工的两条可控源音频大地电磁测量断面图（L05-1、L05-2）。从反演电阻率断面图分析，古河道在反演电阻率断面图上表现形态为：反演电阻率为中高阻特征，多呈透镜状分布，等值线底部呈凹形、顶部稍凸或水平、两端渐薄尖灭，反演电阻率值由中心部位逐渐向两端降低。L05-1剖面在5000～6000m之间的古河道砂体规模较小，为多期次河道的叠加。L05-2剖面在3800～5800m之间的古河道砂体视电阻率高值呈不连续的串珠状，古河道砂体长约2km、宽约50～100m。