綜合地球物理勘探在松遼盆地通遼地區(qū)的應用

王衛(wèi)國，周連永，王 甲，蔡建方

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綜合地球物理勘探在松遼盆地通遼地區(qū)的應用

王衛(wèi)國，周連永，王 甲，蔡建方

初步總結和分析了在松遼盆地通遼地區(qū)可控源音頻大地電磁測量、磁法測量以及伽瑪能譜測量的最新資料，劃分出了該區(qū)沉積盆地基底的次級構造單元、盆地結構構造和盆地基底巖性，推斷了隱伏的巖體，說明地球物理勘探是當前尋找砂巖型鈾礦必不可少的手段。

砂巖型鈾礦；地球物理勘探；松遼盆地

綜合地球物理勘探在當前砂巖型鈾礦勘查中應用廣泛，它可以直接或間接地解決當前鈾礦勘探中的不同地質問題。

1 工作區(qū)地質概況

工作區(qū)位于松遼盆地西南部開魯坳陷中，涉及5個次級構造單元，即西部斜坡區(qū)、陸家堡凹陷、舍伯吐隆起、哲中凹陷和哲東南隆起。

1.1 地層[1]

工作區(qū)基底巖石主要由元古代、古生代中深變質巖、淺變質巖和花崗巖組成。前寒武系為一套深變質巖系，巖性主要為變粒巖、絹云片巖、石英片巖、石英巖、大理巖、燧石條帶白云巖及部分沉積巖等，普遍混合巖化。古生代地層為一套淺變質巖系，奧陶-志留系出露于盆地周邊，主要由一套火山巖等組成；石炭-二疊系分布于開魯盆地中，鉆孔揭露為石灰?guī)r、板巖和輕度變質砂巖等。此外，盆地基底還分布有大量加里東期、海西期和燕山期花崗質侵入體及火山巖。

蓋層：主要有白堊系、新近系和第四系。各地層巖性特征分述如下：

下白堊統(tǒng)義縣組(K1y)：主要巖性為火山巖基及火山碎屑巖類，厚度746.3 m。與下伏古生代地層呈角度不整合接觸關系，主要沉積于盆地凹陷的深部。

下白堊統(tǒng)九佛堂組(K1j)：上部主要巖性為褐灰色油頁巖、深灰色泥巖夾薄層油頁巖；下部以綠灰色凝灰質泥巖為主，夾少量的凝灰質砂巖，厚度1108.4 m，與下伏義縣組呈整合接觸。

下白堊統(tǒng)沙海組(K1s)：主要巖性為上部灰色泥巖、粉細砂巖；下部為深灰色泥巖。

上白堊統(tǒng)泉頭組(K2q):主要巖性為棕紅色、紅色、紫色泥巖，灰色、淡綠色、棕紅色泥質粉砂巖、砂巖、礫巖，厚度約為153 m，與下伏義縣組呈不整合接觸。

上白堊統(tǒng)青山口組(K2qn)：主要巖性為灰綠色、棕紅色、灰棕色泥巖，灰色、灰綠色泥質粉砂巖、砂巖，厚度約為100 m左右，與下伏泉頭組呈整合接觸。

上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)：巖性上部為磚紅色、灰色泥巖與灰綠色、灰色細砂巖互層，局部見有泥質礫巖；下部為磚紅色、棕紅色、紫紅色泥巖，灰白色、淺灰色砂巖、含礫砂巖，泥巖多含砂礫。巖石中普遍碳酸鹽化，鈣質結核發(fā)育，見小型交錯層理，厚度為17.00～297.82 m，與下伏青山口組呈角度不整合接觸。

上白堊統(tǒng)嫩江組(K2n)：巖性橫向上變化穩(wěn)定，上部為灰黑、灰綠及棕紅色泥巖和砂巖互層；下部以黑色泥頁巖為主，夾油頁巖，厚度一般為200～400 m。

上白堊統(tǒng)四方臺組(K2s)：由一套雜色、紫色、淺棕紅色、磚紅色泥巖、粉砂質泥巖，灰白色、灰綠色粉砂巖、細砂巖及雜色含卵、砂礫巖巖組成，厚度為0～250 m。

上白堊統(tǒng)明水組(K2m)：為一套灰黃色、灰綠色、灰色及雜色泥巖、粉砂質泥巖和灰綠色中、細砂巖夾少量中粗砂巖、砂礫巖、泥礫巖，底部含礫，厚度為0～168 m。

上新統(tǒng)泰康組(N2t)：以沖積扇沉積為主，巖性為淺黃色砂質礫巖，地層分布穩(wěn)定，厚約為35 m。

1.2 巖漿活動

工作區(qū)及蝕源區(qū)出露的巖漿巖以海西期、燕山期酸性、中酸性侵入巖和火山巖為主，其次為燕山期中性火山巖、基性超基性侵入巖及新近紀、第四紀玄武巖等。

東部巖漿巖以海西期侵入巖為主，其次為燕山期侵入巖。海西期主要為海西中期和海西晚期，巖性為似斑狀黑云母花崗巖、斜長花崗巖、花崗閃長巖，少量堿性花崗巖。常呈巖基狀產出，系多次侵入的復式花崗巖體。燕山期主要為燕山早期和燕山晚期，巖性主要為花崗斑巖、花崗巖等。常呈巖株、巖墻產出，規(guī)模較小，分布零星，往往受與斷裂有關的裂隙控制。

區(qū)內出露的花崗巖以海西期為主，巖性為黑云母花崗巖等，該類巖體在興隆-協(xié)帶和架瑪吐一帶出露。此外，在鉆探揭露過程中鉆遇輝綠巖，其常呈巖脈產出，侵入到姚家組、嫩江組。

西部巖漿巖以燕山期酸性、中酸性侵入巖為主，其次為海西晚期侵入巖。

1.3 斷裂構造

工作區(qū)及其外圍基底斷裂發(fā)育，可劃分為NE-NNE、NW、EW和SN向4組，其中NE-NNE向最發(fā)育，其次為NW和EW向，EW和SN向斷裂形成時間較早，NE-NNE向斷裂較晚，NW向斷裂最晚。

這些斷裂性質早期多為正斷層，由于伸展運動的作用，在盆地內形成一系列彼此孤立的斷陷盆地。而大多數(shù)斷裂形成于前中生代，在侏羅紀—白堊紀的燕山運動期仍有活動。NE-NNE向、NW向斷裂是工作區(qū)盆緣或控制坳陷斷裂，對中、新生代沉積起著明顯的控制作用。工作區(qū)主要受NE-NNE向嫩江殼斷裂，白城-大榆樹、開魯-洮安、通遼-安廣基底斷裂和NW向通遼-扎魯特、五十家子廟-彰武基底斷裂控制。這些斷裂均貫穿基底及中新生代地層，溝通深部還原流體，為成礦提供了H2S、CH4及煤層氣等深部還原物質。

2 物性參數(shù)特征

2.1 放射性及磁性特征

從表1中可以看到，區(qū)內巖石的放射性元素含量隨巖石的基性增高而降低，時代越新，放射性元素含量越高；而磁性隨巖石的基性增高而增高，同時也與時代有關，時代越新，磁化率越低。沉積巖的放射性元素含量在所有巖類中僅高于基性巖類，且隨巖石中的黏土含量增加而增加，但總體變化不大，基本無磁性。在該地區(qū)具有顯著差異的是玄武巖，該巖類磁化率基本高于其它巖類1～3個數(shù)量級。

表1 區(qū)內主要巖石放射性元素含量及磁化率統(tǒng)計表

2.2 電阻率特征

根據(jù)該地區(qū)測井資料統(tǒng)計結果：隨著巖性的變化，從泥巖-粉砂巖-細砂巖-中砂巖到礫石層，其電阻率值逐漸遞增，其中區(qū)內各地層電阻率特征如下：

第四系以風成沙和砂礫層為主，視電阻率平均值為84.9 Ω·m，表現(xiàn)為高阻層；上新統(tǒng)泰康組(N2t)：視電阻率平均值為33 Ω·m，表現(xiàn)為中阻層；上白堊統(tǒng)明水組(K2m)：視電阻率平均值為20 Ω·m，表現(xiàn)為中低阻層；上白堊統(tǒng)四方臺組(K2s)：視電阻率平均值為21.2 Ω·m，表現(xiàn)為中阻層；上白堊統(tǒng)嫩江組(K2n)：視電阻率平均值為7.0 Ω·m，表現(xiàn)為低阻層；上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)：視電阻率平均值為21.1 Ω·m，表現(xiàn)為中阻層；上白堊統(tǒng)青山口組(K2qn)：泥巖、砂巖互層，視電阻率平均值為13.0 Ω·m，表現(xiàn)為低阻層；上白堊統(tǒng)泉頭組(K2q)：泥巖、粉砂巖、含礫砂巖，視電阻率平均值為18.0 Ω·m，表現(xiàn)為中阻層；華力西期花崗巖：視電阻率平均值為382.0 Ω·m，表現(xiàn)為高阻特征。

從以上特征可以看出，區(qū)內各地質體的電性存在明顯的差異，基本反映為5層結構，4個電性界面。即第四系高阻層與上白堊統(tǒng)四方臺組、明水組中阻層之間存在的電性界面；上白堊統(tǒng)四方臺組、明水組中阻層與上白堊統(tǒng)嫩江組低阻層之間存在的電性界面；上白堊統(tǒng)嫩江組低阻層與上白堊統(tǒng)姚家組、泉頭組中阻層之間存在的電性界面；基底高阻體與上覆蓋層之間存在的電性界面，上述電性界面的客觀存在為本次方法的開展提供了有利的基礎條件。

3 地球物理勘探剖面的地質解釋

該勘探剖面方向為SE145°，剖面長度為50 km(圖1)，橫跨舍伯吐隆起區(qū)、錢家店凹陷和架瑪吐凸起，采用的地球物理勘探方法為CSAMT、磁法和地面伽瑪能譜測量。

圖1 通遼地區(qū)綜合物探解釋成果圖Fig.1 Geophysical profiles,section and interpretation result in Tongliao area

3.1 CSAMT剖面解釋[2]

該剖面起點至F1斷裂構造電性層從上到下依次為高、中、低、中、高或高低中高的4至5層電阻率結構特征。

第1電性層：分布于該剖面的淺層，橫向表現(xiàn)為連續(xù)穩(wěn)定展布的高阻特征，反演電阻率為20～140 Ω·m；厚度為80～150 m，平均約為90 m，反映淺層以風成沙、含礫亞黏土以及砂礫層為主的沉積層，解釋為第四系。

第2電性層：顯示為中阻特征，反演電阻率為15～50 Ω·m；厚度為30～60 m，平均約為50 m，反映以含礫砂巖、泥巖、細砂巖為主的沉積層，解釋為上新統(tǒng)泰康組(N2t)。

第3電性層：顯示為低阻特征，反演電阻率為8～15 Ω·m；厚度為50～170 m，平均約為80 m，反映以泥巖為主的沉積層，解釋為上白堊統(tǒng)嫩江組(K2n)。

第4電性層：顯示為中低阻特征，反演電阻率為10～30 Ω·m；厚度為100～280 m，平均約為150 m，反映砂巖、局部泥巖、砂巖互層的沉積層，解釋為上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)。

第5電性層：反演電阻率大于60 Ω·m的高阻電性層，厚度大于800 m,解釋為石炭-二疊系(C-P)。

F1斷裂構造至F2斷裂構造：電性層主要表現(xiàn)為高、低、中、高4層結構特征，兩個構造間的地層具有明顯的凹陷特征。其中：

第1電性層：分布于剖面的淺層，橫向顯示為連續(xù)穩(wěn)定展布的高阻特征，反演電阻率20～140 Ω·m；厚度80～150 m，平均約90 m，反映淺層以風成沙、含礫亞黏土以及砂礫層為主的沉積層，解釋為第四系。

第2電性層：顯示為中低阻特征，反演電阻率為13～30 Ω·m；厚度為160～220 m，平均約為200 m，反映以砂巖為主局部含泥巖的沉積層，解釋為上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)。

第3電性層：顯示為中高阻特征，反演電阻率為20～55 Ω·m；厚度為300～700 m，平均約為600 m，反映砂巖、含礫砂巖沉積層，解釋為下白堊統(tǒng)義縣組(K1y)、沙海組(K1sh)和九佛堂組(K1jf)。

第4電性層：為反演電阻率大于60 Ω·m的高阻電性層，厚度大于400 m,解釋為石炭-二疊系(C-P)。

F2斷裂構造至F3斷裂構造：電性層主要表現(xiàn)為高、中、低、中4層結構特征。

第1電性層：分布于剖面的淺層，橫向顯示為連續(xù)穩(wěn)定展布的高阻特征，反演電阻率為20～140 Ω·m；厚度為80～150 m，平均約為90 m，反映淺層以風成沙、含礫亞黏土以及砂礫層為主的沉積層，解釋為第四系。

第2電性層：顯示為中低阻特征，反演電阻率為10～30 Ω·m；厚度為120～310 m，平均約為200 m，反映以砂巖為主局部夾泥巖的沉積層，解釋為上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)。

第3電性層：顯示為中高阻特征，反演電阻率為20～55 Ω·m；厚度為80～260 m，平均約為150 m，反映砂巖、含礫砂巖，解釋為義縣組(J1y)。

第4電性層：反演電阻率大于60 Ω·m的高阻電性層，厚度大于620 m，解釋為石炭-二疊系(C-P)。

F3斷裂構造至F6斷裂構造：電性層主要表現(xiàn)為高、低、中-低、中、高5層結構特征，此段處在錢家店凹陷東南緣，基底有隆起趨勢，基底埋深小于海拔-350 m。

第1電性層：分布于剖面的淺層，橫向表現(xiàn)為連續(xù)穩(wěn)定展布的高阻特征，反演電阻率為20～140 Ω·m；厚度為 80～150 m，平均約為90 m，反映淺層以風成沙、含礫亞黏土以及砂礫層為主的沉積層，解釋為第四系。

第2電性層：表現(xiàn)為低阻特征，反演電阻率為8～15 Ω·m；厚度為80～300 m，平均約為100 m，反映以泥巖為主的沉積層，解釋為上白堊統(tǒng)嫩江組(K2n)。

第3電性層：表現(xiàn)為中低阻特征，反演電阻率為10～30 Ω·m；厚度為70～170 m，平均約為90 m，反映以砂巖為主局部含泥巖的沉積層，解釋為上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)。

第4電性層：表現(xiàn)為中高阻特征，反演電阻率為20～55 Ω·m；厚度為100～170 m，平均約為120 m，反映砂巖、含礫砂巖，解釋為義縣組(J1y)。

第5電性層：為反演電阻率大于60 Ω·m的高阻電性層，厚度大于910 m,解釋為石炭-二疊系(C-P)。

F7斷裂構造兩側反演電阻率等值線明顯被錯斷，兩側電阻率相差近一個數(shù)量，說明該界線應為沉積巖與隱伏的燕山期花崗巖(γ4)的界線。

3.2 磁法、能譜測量剖面解釋

該剖面第四系浮土層、植被和水系較發(fā)育，露頭較少，總體上其U、K含量均較低。經(jīng)統(tǒng)計U、Th、K平均含量分別為：1.88 ×10-6、2.57×10-6、0.96×10-2。據(jù)此，能譜測量結果對地層巖性的反映不太明顯。在錢家店凹陷中心附近，U、Th平均含量均有所降低，其含量分別為：1.1 ×10-6、1.29×10-6；在錢家店凹陷的西北側U、Th平均含量明顯增高，其含量分別為：3.57 ×10-6、4.74×10-6，說明U、Th在錢家店凹陷附近存在明顯的遷移，另外在斷裂構造帶F1和F2附近K含量明顯偏低，說明這兩條斷裂基本為排水構造，導致K大量淋失并遷移。

△T值在剖面0～40 km地段總體呈增加趨勢，且基本都顯示為正值，一般在0～300 nT左右。剖面0～18 km地段△T值小于100 nT，18～40 km地段△T值大于100 nT。在22.5～40 km地段△T值明顯增大，推斷此段基底抬升，與CSAMT解釋吻合。在25.5 km處△T值梯度變化較大，△T值由大向小突變，推斷異常體傾向南東；此異常與F3斷裂基本吻合，且F3斷裂傾向南東。在28.7 km處△T值梯度變化較大，△T值由大向小突變，推斷異常體傾向南東；此異常與F5斷裂基本吻合，且F5斷裂傾向南東。在39 km處△T值梯度變化較大，△T值由小向大突變，根據(jù)磁異常推斷出一條斷裂構造F6，傾向北西。

在47 km處△T值處于低值異常區(qū)，根據(jù)該磁異常推斷出一條構造F7，近似直立，與CSAMT解譯的沉積巖與隱伏的燕山期花崗巖(γ4)的界線吻合。

4 綜合分析

4.1 斷裂構造分布特征

根據(jù)該剖面的CSAMT反演電阻率斷面電性分布特征、磁法剖面ΔT的變化特征以及地面伽瑪能譜測量結果，結合區(qū)內地質構造特征以及斷裂構造的識別準則，推斷解釋出斷裂構造7條，均為基底隱伏斷裂。具體如下：

F1斷裂，傾向南東，為反演電阻率梯度帶，△T變化梯度帶，U、Th含量變化分界線，K含量明顯偏低；

F2斷裂，傾向北西，電性層明顯被其錯斷，F(xiàn)2斷裂為△T高值帶，推測其附近應存在輝綠巖脈，K含量明顯偏低；

F3斷裂，傾向南東，電性層明顯被其錯斷，F(xiàn)3斷裂為△T變化梯度帶，U、Th含量變化分界線，K含量明顯偏低；

F4斷裂，傾向南東，為反演電阻率梯度帶，△T高值異常區(qū)；

F5斷裂，近似直立，為反演電阻率梯度帶，△T變化梯度帶，K含量高值異常區(qū)；

F6斷裂，近似直立，為反演電阻率梯度帶，F(xiàn)6斷裂為△T高值異常區(qū)；

F7斷裂，近似直立，電性層明顯被其錯斷，F(xiàn)7斷裂為△T變化梯度帶。

4.2 基底起伏形態(tài)特征及構造單元劃分

利用CSAMT、磁法和地面伽瑪能譜測量綜合解釋，對該剖面跨越的舍伯吐隆起區(qū)、錢家店凹陷、架瑪吐凸起構造單元、結構、基底起伏形態(tài)、斷裂構造展布特征等進行解剖：

(1)舍伯吐隆起區(qū) 以F1斷裂為分界線，斷裂西北側為舍伯吐隆起區(qū)，區(qū)內控制寬度為12.6 km。基底埋深一般在800 m左右，蓋層沉積厚度大。巖性主要以湖相泥巖、砂巖為主，上第三系(N)中砂體較為發(fā)育、上白堊統(tǒng)明水組(K2m)、四方臺組(K2s)次之；目的層姚家組(K2y)頂板埋深一般大于500 m。

(2)錢家店凹陷 位于F1、F6斷裂之間，從CSAMT反演斷面圖上可明顯地看出該凹陷的剖面形態(tài)，剖面上控制寬度約30 km?；茁裆顬?00～800 m，蓋層沉積厚度大，為早白堊世以來凹陷的沉積中心。目的層姚家組(K2y)頂板埋深為100 m左右，沉積層厚度為100 m左右，巖性主要以湖相泥巖、砂巖為主，砂泥層結構明顯。深部為下白堊統(tǒng)義縣組。

(3)架瑪吐凸起 以F1斷裂為分界線，斷裂西北為錢家店凹陷，斷裂東南為架瑪吐凸起，基底埋深最淺約100 m，整體向北西緩傾伏。蓋層沉積厚度薄，主要以湖相泥巖、細砂巖以及粗粒沉積巖為主。結合地質資料分析，該隆起地層應為花崗巖，為砂巖型鈾礦的鈾源體。

5 結語

(1)CSAMT反演電阻率斷面圖直觀地反映該剖面的隆起、凹陷、凸起構造格局以及基底起伏形態(tài)、地層分布及厚度變化、斷裂展布特征，同時結合磁法和地面伽瑪能譜測量結果，綜合地質分析，從而劃分出舍伯吐隆起區(qū)、錢家店凹陷、架瑪吐凸起3個次級構造單元以及7條斷裂構造，并推斷出隱伏的燕山期花崗巖(γ4)。

(2)綜合分析認為，錢家店凹陷西北側為一明顯的斜坡帶，東南側為一花崗巖凸起，構造發(fā)育、鈾源豐富、存在明顯的隔水層和儲鈾層、姚家組(K2y)埋深較淺、砂體發(fā)育，是成礦的有利區(qū)域。

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(核工業(yè)243大隊，內蒙古 赤峰 024006)

Application of Comprehensive Geophysical Exploration in Tongliao Area of South Songliao Basin

WANG Wei-guo，ZHOU Lian-yong,WANG Jia, CAI Jian-fang

(GeologicPartyNo．243,CNNC，Chifeng，InnerMongolia024006,China)

This paper first summarized and analyzed the latest data of CSAMT survey,magnetic and gamma spectrometry survey in Tongliao area of Songliao Basin,then identified the lithology feature and the secondary units of the basement,divided the structure of Mezoic-Cenozoic sedimentary covers,and deduced the buried plutons in the basin．The result suggests that geophysical exploration is essential to the exploration of sandstone-type uranium deposits．

sandstone-type uranium deposits; geophysical exploration; Songliao Basin

2013-10-14 [改回日期]2015-05-21

王衛(wèi)國(1975—)，男，高級工程師，2005年畢業(yè)于東華理工學院應用地球物理專業(yè)，獲碩士學位。E-mail: wwg75a@163.com

1000-0658(2015)06-0593-07

P631

A