大庆长垣地区铀矿成矿规律讨论及主目的层层序学探讨

吝岩

[摘 要]本文主要通过对前人在松辽盆地所打的松科1井科研井并结合天津地质调查中心2016-2017年在本地区所打钻孔岩心资料，通过查阅资料并结合松辽盆地构造演化规律，从主成矿层的层序演化，沉积相、以及成矿地质条件方面做以简单介绍，对大庆长垣地区主目的层的岩性特征，砂体特征以及成矿期气候、地质构造情况、含氧含铀水运移规律做以简单介绍。

[关键词]松辽盆地 大庆长垣 沉积相 成矿地质条件

中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）31-0103-02

一、工作区区域构造背景

工作区所处一级构造单元为松辽盆地、二级构造单元为中央凹陷区、三级构造单元为长垣背斜隆起构造。本论文主要工作在长垣背斜隆起构造区域内，再三级构造单元下又可再分为一些次级构造单元，如局部坳馅及小型的隆起区。

二、主目的层层序学讨论

本次主目的层以晚白垩世四方台组-明水组一起进行探讨，根据前人松科1井及前人对四方台-明水组的研究结合我们前期的工作井编录，再根据陆相层序学理论将四方台组-明水组划分为一个超层序组、两个超层序、6个基本层序，每个基本层序又可划分为三个完整的体系域，将我们主目的层层序学精度划分到体系域级别，方便进行综合对比研究。以下详细介绍，

1、超层序组及超层序

将嫩江运动之后-明水组末的这一时间段划分为一个超层序组，属于盆地萎缩阶段，所以超层序组为一个构造层。

将以上超层序组划分两个超层序：SSQ1、SSQ2，二者之间界面SB4为构造应力松弛的坳馅阶段向压扭不均衡阶段转换界面，SB4界面位于明水组1段第二的沉积旋回含砾粗砂岩/砂砾岩与下伏泥岩粉砂岩的分界面，进入SB4之后，东部压扭作用增强迅速，造成盆地不均匀沉降，沉积体系由主要的南北向长轴沉积体系转变为主要为近东西向的短轴沉积体系，岩性上表现为SB4界面以下为明水组高水位体系域的湖相泥岩沉积，界面之上为明水组的含砾粗砂岩及砂砾岩直接覆盖在泥岩之上。

2、层序及体系域

通过对主目的层层序的划分，侧面可以反映主目的层沉积时期的构造环境及气候环境（图1）。

层序界面一般为1、区域不整合面2、古暴露界面（以发育钙质结核及古土壤为特征）6区166D-3可见明显的古土壤暴露面构造3、河流冲刷面4、沉积旋回转换界面，四方台组沉积时期主要可划分两个基本层序：SQ1、SQ2，二者的分界面为一沉积旋回转换界面SB2，岩性上表现为界面之下为四方台组泛红色含钙质结核的泥岩及砂岩，存在古暴露面构造，界面之上为四方台组细砂岩直接覆盖于泥岩之上。

2.1 SQ1-SQ2沉积时期

SQ1-SQ2时期，沉积构造格局如图a所示，盆地受挤压强度较弱，气候干旱半干旱，盆地可容纳空间近乎为零，盆地近乎被充填消亡，主要受近南北向长轴方向河流-浅湖相沉积。

2.2 SQ3时期

SQ3时期，仍以南北向长轴方向的物源河流体系为主，但气候条件发生变化，由干旱环境转变为湿润环境，洪泛沉积泥岩由红棕色转变为灰绿色夹少量紫红色，且盆地在SQ3湖侵体系域时发生了一次全盆范围大规模的湖侵，SQ3时期沉积了厚层状大规模的灰绿色-暗色调泥岩，局部发育三角洲沉积（图b）。

3.SSQ2时期

进入SSQ2时期后，压扭作用增强，造成不均衡沉降，东部基地抬升，西部基地下降，加之进入SQ4时期后，气候潮湿，湖盆水体加深，可容空间增大，沉积中心由齐家古龙凹陷区进一步向西北迁移。

4、结论

四方台组所涉及的体系主要为河道沉积体系及泛滥平原沉积体系。根据前期录井资料和前人资料研究，工作区四方台组主要可分为底部低水位河道沉积体系，中间湖侵洪泛平原沉积体系，中上部高水位泛滥平原与河道交替沉积体系，上部为河道沉积体系。

三、成矿规律探讨

对于地浸型砂岩铀矿成矿规律探讨从以下4方面进行

1、成矿时间，铀源，含氧含铀水运移通道，还原性介质对含氧含铀水的还原沉积、构造油气的还原沉积、氧化还原界面。

1）：成矿时间

对于大庆长垣地区铀矿的成矿时间，普遍认为从长垣构造形成后遭受剥蚀形成构造天窗开始，有利于含氧含铀水的灌入，也就是明水组末期-第三系时期，长垣地区铀矿富集属于后生改造。

2、铀源

铀源可能来源有两个，盆地周边花岗岩区及盆地基地花岗质岩石，富铀地层。

3、气候条件

成矿期气候条件干旱、半干旱型气候有利于成矿，有利于铀元素进入含氧流体进而进入砂体中。通过前人对工作区所做的伽马测量及前期石油测井伽马异常显示，存在富铀地层。

3、含氧含铀水的运移通道

构造天窗、地层的倾伏，有利于含氧含铀水的进入及流动，砂体的发育最为重要，砂体的规模、孔隙度，厚度，空隙联通性等决定了含氧含铀水在砂体中的流通性，对于河流相地浸型砂岩铀矿，首先要通过钻探、地震等方法判断古河道位置及产出形态，才能有效的圈定砂体形态及含氧含铀水运移通道。

4、还原性介质对铀的还原沉积富集作用

层间氧化还原界面（层间氧化带前锋线），砂体中富含还原性杂质（黄铁矿、碳屑、还原性有机质等），深部断裂导致深部还原性油气通过裂隙运移至上部层位、顶底板隔水层富含还原性物质（容易形成板状矿体），以上四种情况都是含氧含铀水在成矿作用过程中铀矿易富集位置。

5、对长垣地区成矿条件分析

1、成矿时间，明水末-第三系时期，长垣形态规模和现代类似，不同的可能为气候条件，根据这一时期岩心显示，未发现大规模红层沉积，未找到明显证据证明当时气候条件。

2、铀源，工作区基地、及四周花岗源区存在丰富的铀源，盖层地层中也发现富铀地层。

3、运移通道：长垣的构造天窗剥蚀到了主目的层砂体，长垣构造导致地层倾伏及产生深大断裂，有利于含氧含铀水的进入及流动。

4、铀元素的富集：长垣地区深部存在还原性油气层，及发育有油气运移的断裂构造，部分砂体中存在还原性有机质及碳屑，对铀元素具有一定的还原及吸附作用。

6、长垣地区主目的层砂体探讨

长垣地区四方台组沉积时期我们目前普遍认为曲流河沉积，那我们探讨砂体分布规律必然离不开曲流河沉积相模式。曲流河沉积相可划分为四个亚相：1、河床亚相2、堤岸亚相3、漫滩亚相4、牛轭湖（废弃河道亚相），河床亚相又可划分为河床滞留相沉积及边滩相（点沙坝）沉积；堤岸亚相又可划分为天然堤及决口扇；漫滩亚相又可划分为河漫滩及漫滩沼泽相；对于我们曲流河地浸型砂岩铀矿而言，主要针对其河床亚相展开讨论。

6.1 曲流河河床亚相（图2）

曲流河冲积平原的发育其实就是曲流河的侧向迁移与河流不断改道，具有时间上的延续性，同一期曲流河在平面上展布及沿河流纵向剖面展布如右图所示，下图为同一期曲流河的横向剖面图。横向剖面可见曲流河明显的边滩侧向加积与漫滩垂相沉积的二元结构。

6.2 曲流河砂体分布及产出形态

对于单条同期曲流河，其在横向剖面上表现为主河道、边滩及天然堤河漫滩等比较清晰的河流相模式，但是对于同时期多条河流及同一条河流在不同时期的改道迁移，在横向剖面上主河道呈点状分布。所以对垂向钻孔而言，同一个钻孔可能遇到不同成因不同其次的砂体叠加，我们要加以区别。砂体的在平面分布特征，根据河道滞留相、边滩相、天然堤、决口扇等砂体粒度、厚度及埋深等特征，可以在平面上圈定曲流河的砂体分布及相图（如图3），河流不同沉积相砂体在埋深，厚度、粒度等方面有差异，一般边滩相砂体最为发育，沉积厚度最大，底部為河底滞留相的含砾粗砂岩及发育冲刷面，废弃河道砂体砂体粒度粗，厚度薄，多发育为古河道滞留相沉积，天然堤砂体一般在河流的凸岸较为发育，粒度较边滩砂体细，多发育泥沙互层构造。决口扇砂体剖面呈透镜状，粒度较天然堤粗，平面呈舌状。