西準噶爾車排子地區(qū)新近系砂巖型鈾礦成礦遠景

黨 龍 唐湘飛

(核工業(yè)二一六大隊)

西準噶爾車排子地區(qū)新近系砂巖型鈾礦成礦遠景

黨 龍 唐湘飛

(核工業(yè)二一六大隊)

綜合運用鉆井取心、巖石化驗等資料，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景和沉積環(huán)境，研究車排子地區(qū)砂巖型鈾礦成礦遠景。結(jié)果表明：①車排子地區(qū)構(gòu)造簡單，新近系存在南傾斜坡帶，但砂體中有機質(zhì)缺乏，盆地油氣滲出作用過于強烈，不利于地下水的持續(xù)滲入和氧化作用，該類因素限制了該地區(qū)層間氧化帶的發(fā)育及其含礦性；②已發(fā)現(xiàn)的鈾偏高及鈾異?，F(xiàn)象，均為黏土礦物對鈾吸附的產(chǎn)物，強度弱、品位低，不具工業(yè)找礦意義。上述研究成果對于區(qū)內(nèi)找礦工作具有一定的參考價值。

砂巖型鈾礦 層間氧化帶 黏土礦物 成礦遠景

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 構(gòu) 造

車排子地區(qū)位于準噶爾盆地西北緣南端，北靠西準噶爾界山，南接北天山西段，西與哈薩克斯坦接壤，東至克拉瑪依—奎屯一帶，呈西窄東寬的楔狀，主要由車排子凸起構(gòu)成。車排子凸起屬準噶爾盆地西部隆起，其西北鄰近扎伊爾山，向南以斜坡形式逐漸過渡至四棵樹凹陷(以艾卡斷裂帶相接)，向東以紅車斷裂帶與沙灣坳陷相接，平面上呈三角形，面積約8 000 km2。

1.2 地 層

(1)石炭系(C)。主要為灰黑色凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖與變質(zhì)巖呈不等厚互層，變質(zhì)巖類主要為褐紅色板巖，深灰色、棕紅色片巖，灰黃色變質(zhì)粗面巖。

(2)侏羅系(J)。厚0～177 m，為大套灰色、雜色礫巖、角礫巖沉積。地震合成記錄標定顯示，該套地層是石炭系潛山“填平補齊”，亦即所謂的“溝谷充填”的沉積。

(3)新近系(N)。為紅色、黃色辮狀河—曲流河—湖相沉積的泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖、礫巖，一般厚2 000～3 000 m。①沙灣組(N1s)，為一套河湖相棕紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖、礫巖沉積，上與塔西河組整合接觸，含介形類組合，厚350～500 m；②塔西河組(N1t)，為一套湖相灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾砂巖沉積，局部地段夾泥灰?guī)r、介殼灰?guī)r，巖性巖相較穩(wěn)定，含介形類、脊椎動物和雙殼等，厚296～1 564 m；③獨山子組(N2d)，為一套山麓河流相棕色—褐黃色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、礫巖、礫狀砂巖不均勻互層沉積，底部產(chǎn)三門馬、脊椎動物及介形類組合等，厚 1 457～1 966 m。

1.3 已發(fā)現(xiàn)的鈾異常、偏高場

(1)白堊系。地層主要沉積下統(tǒng)吐谷魯群(K1tg)，主要分布于排淺4南東一帶，排淺4北西地區(qū)基本缺失，巖性主要為褐色、灰色、灰綠色泥巖，砂質(zhì)砂巖及泥質(zhì)砂礫巖。在石油鉆孔排6、排602、排7、排2、排206、排203中發(fā)現(xiàn)鈾異常和偏高場，鈾異常、偏高場主要賦存于吐谷魯群頂部灰綠色泥巖中。

(2)新近系沙灣組(N1s)。分布較廣，在排6、排602、排7、排204、排2及排8石油鉆孔中均發(fā)現(xiàn)鈾異常和偏高場，是所有層位中鈾異常、偏高場最多和最明顯的。異常、偏高場主要賦存于疏松的砂巖中，具有厚度大的特征(排7最大約30 m)。其中以排7孔為代表的鈾異常、偏高場最具有尋找可地浸砂巖型鈾礦的價值，其760～825 m的上段異常和下段高場類似卷狀礦體前鋒的異常暈，中段的氧化雜色砂礫巖具有雙峰特征，類似于層間氧化帶的翼部異常，據(jù)此推測沙灣組鈾礦化應(yīng)在排602、排7之間。

(3)新近系塔西河組(N1t)。僅在排7、排203中發(fā)現(xiàn)異常和偏高場，強度均較低，見表1[1]。

2 鉆探查證結(jié)果

(1)鈾異常、偏高場范圍發(fā)生了較大變化，異常、偏高場總體較弱，往往達不到5.0×105，僅有少數(shù)達到了1.0×104(如ZKC2-2、ZKC3-3鉆孔)，厚度均不超過0.20 m。部分石油鉆井顯示，不同層位(獨山子組、沙灣組、吐谷魯群)均分布有高自然伽瑪砂巖，如最大值在排602井埋深306～310 m井段GR值高達1 412 API(表1)。2009年在排602井附近施工ZKC2-2鉆孔，發(fā)現(xiàn)260～270 m及300～310 m段均未發(fā)現(xiàn)鈾異常、礦化現(xiàn)象，而于141.55～141.75 m新近系塔西河組(N1t)灰色泥質(zhì)粉砂巖中發(fā)現(xiàn)鈾異常，厚0.20 m，品位為0.015 4%；于425～430 m沙灣組灰綠色鈣質(zhì)礫巖及下白堊統(tǒng)吐谷魯群486～489 m、497～499 m灰綠色礫巖、砂質(zhì)泥巖中發(fā)現(xiàn)鈾偏高現(xiàn)象。

表1 準噶爾盆地車排子凸起部分井段高GR值分布特征

(2)鈾異常、偏高場賦存的巖性發(fā)生較大變化，絕大部分賦存于灰色、灰綠色泥質(zhì)巖中，如泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，極個別賦存于灰色、灰黃相雜的細砂巖或灰綠色泥質(zhì)砂礫巖中。2009年鉆探查證的深部地層放射性分布結(jié)果與石油鉆孔有一定差距，鉆孔中同一層位中鈾異常、偏高場的賦存位置也有較大變化(如ZKC2-2、ZKC3-3鉆孔)，塔西河組中的鈾異常，前者位于頂部，后者位于底部。雖然在多個鉆孔的多個層位都存在鈾偏高現(xiàn)象，但巖性以泥質(zhì)巖類為主，主要為塔西河組、沙灣組灰色、灰綠色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，僅個別分布于下白堊統(tǒng)灰綠色細砂巖、泥質(zhì)砂礫巖中，與石油鉆孔資料顯示的鈾異常、偏高場多賦存于砂巖的情況有所差異，這可能是由石油鉆孔巖屑錄井產(chǎn)生的誤差造成的。

(3)鈾異常、偏高場基本呈席狀展布，各層位均有重疊，總體上呈現(xiàn)自東向西凸出的特點，其中塔西河組、沙灣組中鈾異常、偏高場范圍有一定的相似性，距剝蝕邊界有一定的距離；吐谷魯群鈾異常、偏高場范圍距剝蝕邊界較近。

3 構(gòu)造演化對鈾成礦的影響

車排子凸起構(gòu)造沉積演化經(jīng)歷了初始發(fā)育階段(J1b-J2x)、強烈隆升剝蝕改造階段(J2x-K)、穩(wěn)定沉降階段(K-N1s)和掀斜改造階段(N1s-Q)，至喜山期與整個盆地統(tǒng)一。從紅山嘴—車排子斷裂帶往北西山前，侏羅系、白堊系、古近系、新近系、第四系逐漸超覆沉積，新層位將老層位逐個封閉，但每個層位在近山前一帶均有一定的剝蝕現(xiàn)象。自白堊系以來，沉積環(huán)境較穩(wěn)定，經(jīng)掀斜后，形成緩斜坡，地層傾角2°～3°，除東西兩側(cè)斷裂較發(fā)育外，區(qū)內(nèi)中新生代地層基本無斷裂發(fā)育，構(gòu)造簡單，總體為盆地后期沉降的南傾斜坡。白堊世中晚期—晚白堊世，車排子地區(qū)的沉降基本停止，缺失下白堊統(tǒng)中上部及上白堊統(tǒng)。該時期，下部主要發(fā)育低位下切谷體系，沉積有大套砂巖、砂礫巖及礫巖，為沖洪積及泥石流沉積；上部主要發(fā)育湖相沉積，為細碎屑的濱岸平原-濱岸灘壩-濱淺湖沉積。

古近系下部發(fā)育一套近源的扇三角洲，上部為濱湖相的中—細粒灘壩砂。早第三紀以后，車排子凸起在南緣構(gòu)造緩慢沖斷擠壓下，凸起南部快速沉降，西北邊緣沉降則相對緩慢、平穩(wěn)，地層向西北超覆，受凸起的影響，地層厚度向盆腹方向繼續(xù)加大，導(dǎo)致沙灣組下層序以斜坡低位扇為主的泥石流沉積和湖進灘壩砂沉積。盆地的持續(xù)沉降，致地層逐漸向湖相過渡，形成沙灣組上層序以濱淺湖相為主的細粒沉積。作為找礦目的層的新近系中新統(tǒng)沙灣組、塔西河組在車排子地區(qū)分別發(fā)育扇三角洲相和湖相。扇三角洲相實質(zhì)是沖積扇的水下部分，距物源近，成熟度低，包括扇三角洲平原、扇三角洲前緣及前扇三角洲等3個亞相。

4 討 論

車排子鉆探查證區(qū)位于車排子凸起東側(cè)，整體西北高、東南低，基巖頂面及沉積蓋層呈區(qū)域性東南傾的單斜，構(gòu)造不發(fā)育。新近系(沙灣組和塔西河組)及白堊系巖性油氣藏發(fā)育。淺層油氣主要儲存于湖泊相的灘壩微相中，剖面上位于沙灣組頂部沉積相轉(zhuǎn)換的灘壩微相中，表現(xiàn)為“泥包砂”特征，為油氣的儲藏部位。中石化勘探西北分公司自2000年開始在該地區(qū)進行石油調(diào)查，迄今為止在車排子凸起上鉆探了30多口探井。井下油氣顯示普遍，有多口探井獲得了工業(yè)油流，具備發(fā)育油氣次生還原作用的前提條件。石油鉆孔中GR異常段主要發(fā)育于新近系沙灣組和塔西河組，其次為下白堊統(tǒng)吐谷魯群，另外，石炭系亦見GR異常段。從巖性看，GR異常段主要發(fā)育于泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、凝灰質(zhì)泥巖及凝灰?guī)r段，其次發(fā)育于砂巖、砂礫巖段[1]。2009年鉆孔揭露塔西河組、沙灣組砂巖、砂礫巖以灰色、蘭灰色為主，局部發(fā)育氧化砂巖(圖1、圖2)。新疆準噶爾盆地中下白堊統(tǒng)吐谷魯群及新近系基本為一套雜色巖系，巖石普遍表現(xiàn)為褐色、褐紅色泥巖及砂巖，但在車排子地區(qū)鉆孔中塔西河組、沙灣組、吐谷魯群巖石顏色普遍帶綠色及蘭色色調(diào)，深度越大，蘭綠色調(diào)越明顯，并在巖石膠結(jié)物中出現(xiàn)大量黃鐵礦細晶(圖3、圖4)，有的依附于礫石表面，反應(yīng)出強烈的次生還原跡象。

圖1 新近系灰色、灰綠色泥巖、泥質(zhì)砂礫巖

圖2 新近系局部黃色、淺黃色砂巖

圖3 吐谷魯群油浸砂巖

圖4 吐谷魯群蘭灰色泥巖中的黃鐵礦細晶

車排子地區(qū)塔西河組、沙灣組及吐谷魯群局部可認為是油氣次生還原作用的結(jié)果。砂巖型鈾礦是地下含鈾含氧水流經(jīng)深部地下含氧水再流經(jīng)深部巖泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及泥質(zhì)砂礫巖中存在鈾富集現(xiàn)象，由于遇到地層中的還原性物質(zhì)，水中鈾被還原析出富集成礦，該類型礦床通常產(chǎn)于滲入型自流水盆地。但車排子地區(qū)油氣蘊藏豐富，是油氣強烈滲出的部位[2]，因此含鈾含氧地下水難以滲入到深部砂體中發(fā)育層間氧化作用。

據(jù)樣品分析結(jié)果，鉆孔內(nèi)含石油巖心中硫、有機炭的含量明顯增高(表2)，如ZKC3-3鉆孔中含油巖芯段有機炭含量達8.23%，泥質(zhì)巖中硫含量往往較高(1.296%)，二、三價鐵含量相差不大，較高的鈾含量往往出現(xiàn)在含油砂巖上部有機炭含量較低的層位中。這表明：①工作區(qū)目的層含油砂巖具有豐富的有機炭和硫，能夠為地下水中鈾的還原沉淀提供足夠的還原劑，目的層被油氣還原作用的影響范圍廣、程度強；②地下水中鈾趨向于在含油層上部層位中大量富集，真正的含油砂巖段僅是弱富集；③鈾的來源僅限于地下水及巖層，深部流體不提供鈾源；④高鈾含量的砂巖中有機炭含量卻較低，這是由于鈾被還原沉淀消耗造成的，更凸現(xiàn)出氧化程度的微弱，這是因為，通常在強氧化帶中，鈾與有機炭可同時被氧化遷移至過渡部位高度富集。

表2 車排子地區(qū)鉆孔內(nèi)含油巖心段樣品化學(xué)分析結(jié)果

車排子地區(qū)新近系原生沉積是一套干旱條件下的紅色、雜色陸相河湖相沉積，還原介質(zhì)缺乏，后期由于新構(gòu)造運動隆起近地表，油氣沿斷裂構(gòu)造裂隙帶滲出至目的層砂層及泥巖層的裂隙帶，導(dǎo)致巖層發(fā)生強烈的次生還原作用，大部分原生紅層中的三價鐵還原為二價鐵，顯示蘭、綠色調(diào)。由于黏土礦物對鈾的吸附作用，地下水中的鈾通常多在氧化還原界面或地層不整合界面的泥質(zhì)層中富集，形成鈾偏高場或異常，排7井由于位于油氣滲出強烈區(qū)，早期形成的鈾偏高場已被還原環(huán)境保存，形成鈾偏高場包含于灰色層中的現(xiàn)象。

5 結(jié) 論

(1)車排子地區(qū)鈾的來源為地下水及目的層巖層，新近系缺乏發(fā)育層間氧化帶所必需的砂體，白堊系雖然下部沉積有大套砂巖、砂礫巖及礫巖，但為沖洪積及泥石流沉積，上部為細碎屑的濱岸平原-濱岸灘壩-濱淺湖沉積，砂體皆缺乏。

(2)車排子地區(qū)深部油氣滲出機制強烈，限制了層間氧化帶的發(fā)育及其含礦性，只有在砂體稍為發(fā)育，深部油氣滲出作用不太強烈，且后期有地下水持續(xù)滲入氧化的局部區(qū)域，可發(fā)育較好的層間氧化帶，鈾的富集達到工業(yè)礦化，但礦體規(guī)?？赡苡邢?。

[1] 余琪祥.車排子凸起井下高GR砂巖分布特征與鈾礦勘探前景[J].新疆地質(zhì)，2008(3)：284-287.

[2] 羅 勁，莊新明，韓祥磊.準噶爾盆地車排子凸起沙灣組成藏主控因素[J].新疆石油地質(zhì)，2008，29(1)：45-47.

2015-02-09)

黨 龍(1983—)，男，助理工程師，830011 新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市北京南路467號。