松遼盆地濱北地區(qū)鈾成礦條件分析

劉晨璞

（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163700）

松遼盆地濱北地區(qū)鈾成礦條件分析

劉晨璞

（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163700）

本文以大慶油田油氣勘探中獲取的地質(zhì)、地震、測井資料為基礎(chǔ)，應(yīng)用砂巖型鈾礦成礦理論分析認為：松遼盆地濱北地區(qū)靠近大小興安嶺富鈾蝕源區(qū)鈾源條件優(yōu)良，盆地邊部發(fā)育的斜坡帶、中心部位形成的構(gòu)造剝蝕天窗翼部，皆為層間氧化帶型砂巖鈾礦成礦的有利部位；該區(qū)處于松遼盆地北部五大物源區(qū)北部物源區(qū)的核心部位，沉積物供給充足，砂體發(fā)育，存在良好的鈾儲空間；區(qū)內(nèi)發(fā)育的多條北北東向和北北西向深大斷裂帶，交織形成的網(wǎng)狀斷裂體系，是深部烴類還原劑向上運移的良好通道。

濱北地區(qū)；砂巖型鈾礦；鈾成礦條件；層間氧化帶；構(gòu)造剝蝕天窗

濱北地區(qū)在大慶油氣探區(qū)上是指松遼盆地北部濱州（哈爾濱-滿洲里）鐵路線以北的油氣勘探區(qū)域，勘探面積79 105 km2，該區(qū)主要包括松遼盆地4個一級構(gòu)造單元，即北部傾沒區(qū)和東北隆起區(qū)兩個主體區(qū)域及西部斜坡區(qū)和中央坳陷區(qū)的北端部分，共14個二級構(gòu)造單元（圖1）。將其從油氣勘探單元中單列為一個地區(qū)，是因為沿濱州鐵路線發(fā)育了一條基底斷裂帶，即濱州斷裂帶。受其影響濱北地區(qū)水動力強，地層層間水比較發(fā)育。

濱北地區(qū)靠近大小興安嶺鈾源區(qū)，具有得天獨厚的鈾源條件，原核工業(yè)的240所、244隊、航測遙感中心等單位曾在該區(qū)域做過放射性水化學(xué)調(diào)查、鈾源區(qū)樣品取樣測試、鈾成礦條件區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和少量鉆探工作，取得了一些成果和認識[1-2]。筆者通過對油田油氣探井和地質(zhì)淺井的放射性測井曲線的篩查，發(fā)現(xiàn)濱北地區(qū)放射性異常平面上分布范圍廣，縱向上含鈾層位多，從青山口組—四方臺組皆有賦存。預(yù)示該區(qū)在成盆演化過程中蝕源區(qū)的鈾向湖盆發(fā)生過長時間的大量運移，展示出了該區(qū)具有較好的鈾成礦前景。

1 區(qū)域地層特征

（1）盆地基底：根據(jù)前人重力、航磁資料解譯結(jié)果[3]，結(jié)合已鉆遇基底油氣探井資料綜合分析得出，本區(qū)基底以早古生代石炭、二疊系的花崗巖、片巖、板巖為主，同時存在著大量的海西期、燕山期侵入體。

（2）侏羅系

其下部的火石嶺組處于斷陷發(fā)展時期，地層厚一般在100～1000m之間，以火山噴發(fā)巖為主[4]。其上部的沙河子、營城組沉積了一套砂礫巖、砂巖、泥巖、砂泥巖互層。沉積相類型為火山噴發(fā)相、沖積扇相、河流相、扇三角洲相、沼澤相，沉積環(huán)境以強氧化為主。

（3）白堊系

登婁庫組沉積時期受構(gòu)造運動影響，地殼抬升隆起，只有林甸、青岡-望奎地區(qū)以及濱州鐵路線北側(cè)附近沉積有登婁庫組地層，巖性主要為砂礫巖夾薄層的砂泥巖，其它地區(qū)皆缺失該組地層。沉積相類型為沖積扇相、河流相。

泉頭組沉積時期本區(qū)整體沉降，因此泉頭組在全區(qū)均有分布，從泉一段到泉四段沉積范圍逐步擴大，泉一、二段主要分布在克山-綏化西南側(cè)，泉四段除綏化凹陷東北部局部缺失外，其它大部分地區(qū)均有分布，除在林甸、青岡-望奎等泉頭組發(fā)育區(qū)與下伏登婁庫組為連續(xù)沉積外，其余地區(qū)均超覆在營城組或基巖之上。泉頭組在本區(qū)以邊緣洪積相、沖積扇及河流相、泛濫平原相為主，厚度由東向西逐漸變厚，黑魚泡凹陷最厚達1 200 m，明水階地處較薄，一般500～900 m，為一套暗紅、紫色泥巖夾灰色砂巖、粉砂巖及礫巖沉積。下部為氧化環(huán)境，上部為還原環(huán)境。

青山口組在本區(qū)普遍分布。青一段厚度40～70 m，巖性由純泥巖向北逐漸演變?yōu)樯百|(zhì)泥巖、粉砂巖、砂泥互層；青二、三段厚度較大，一般在200～300 m之間，為較厚的砂泥交互層，由南向北紅色泥巖逐漸增多，為淺水濱湖相沉積，屬弱還原環(huán)境。

姚家組全區(qū)分布。姚一段的下部為一組厚層塊狀灰、灰白色砂巖，上部以紅色雜色泥巖為主；姚二、三段為砂泥巖互層，姚家組地層厚約80 m。為淺湖、三角洲相沉積，屬弱還原-氧化環(huán)境。

嫩江組時期湖盆擴大，水體加深。嫩一段上部為黑色泥巖、劣質(zhì)油頁巖、泥灰?guī)r，中下部為灰色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖；嫩二段由南向北減薄，巖性為大段的黑色泥巖；嫩三、四段為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖互層；嫩五段只在工區(qū)南部有分布，北部大部分地區(qū)被剝蝕。嫩江組地層厚度500～700 m，下部為還原環(huán)境，上部弱還原-氧化環(huán)境。

四方臺、明水組主要分布在研究區(qū)西部克山-青岡一線以西，為紫紅、深灰、灰黑色泥巖與灰色泥巖、砂礫巖組成，厚度100～400 m。屬淺灘、河流相沉積，為氧化環(huán)境。

（4）古近系、新近系

古近系和新近系只在西部林甸等地區(qū)發(fā)育依安組和泰康組，厚度100～200 m，巖性為深灰、黑紫色泥巖夾灰白、灰色細粒、中粒砂巖、砂礫巖。

總之，本區(qū)沉積蓋層以白堊系為主，特別是泉頭組-四方臺組地層巖石類型主要為砂巖和泥巖，砂巖物性條件較好，巖性組合多以砂泥互層為特征。其中發(fā)育多層泥巖且分布范圍廣，是良好的區(qū)域隔水層，由此形成了多套泥-砂-泥組合，為來自盆緣鈾的運移、富集提供了良好的遷移通道和儲集空間。

2 砂巖型鈾礦成礦條件分析

2.1 鈾源條件

在區(qū)域地理位置上，濱北地區(qū)的西、北、東三面被富含鈾的大興安嶺和小興安嶺花崗巖蝕源區(qū)所環(huán)繞。大興安嶺地形總勢呈北東-西南走向，長約1200 km，寬200～300 km，屬淺山丘陵地帶。成巖作用主要有四期，即元古宙晚期、古生代加里東期和華里西晚期以及中生代燕山期，其巖性以片麻狀黑云母花崗巖、片麻狀斜長花崗巖、片麻狀白崗質(zhì)花崗巖、白云母花崗巖、花崗閃長巖、花崗斑巖、橄欖巖和斜長巖組成。小興安嶺山地是在海西褶皺帶基礎(chǔ)上形成的，呈北西走向，長約500 km，寬200～300 km，是東北地區(qū)東北部的低山丘陵山地，也是松花江以北的山地總稱。巖石組成主要為片巖、花崗巖、砂礫巖、頁巖和玄武巖。在一些低山丘陵區(qū)多出露海西期花崗巖。大興安嶺東麓和小興安嶺南側(cè)靠近松遼盆地且為松遼盆地地下巖層注入地下水的較大河流非常發(fā)育，主要有綽爾河、雅魯河、諾敏河、甘河、諾漠爾河，烏裕谷河和呼蘭河。

大小興安嶺的花崗巖體不但分布廣泛，而且鈾含量非常高。原核工業(yè)244大隊曾對大興安嶺東坡和小興安嶺南坡的黑云母花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖、花崗斑巖、白崗質(zhì)花崗巖、斜長花崗巖進行了采樣并對其含鈾率和浸出率進行了測試，結(jié)果為大興安嶺東坡24塊樣品的平均含鈾率為7.4×10-6，鈾浸出率為23.42%。小興安嶺南坡86塊樣品的平均含鈾率為7.4×10-6，鈾浸出率為18.63%。說明兩個鈾蝕源區(qū)的鈾含量較高，其浸出率也非常高[5-6]。

松遼盆地在成盆演化過程中，其古氣候環(huán)境總體上經(jīng)歷了侏羅紀的潮濕溫暖環(huán)境，下白堊統(tǒng)的干旱炎熱氣候、上白堊統(tǒng)的干旱炎熱與潮濕溫暖交替演變過程。長期的干旱炎熱的古氣候環(huán)境使得大小興安嶺巖體表面遭受風(fēng)化剝蝕，其花崗巖內(nèi)的鈾得以不斷的氧化析出，在大氣降雨的作用下隨小溪匯入河流進入到盆地內(nèi)，為盆地的鈾成礦提供了良好的鈾源條件。

2.2 構(gòu)造特征

2.2.1 構(gòu)造演化

濱北地區(qū)沉積蓋層經(jīng)歷了早期斷陷、中期坳陷、晚期反轉(zhuǎn)三期構(gòu)造演化，受后期反轉(zhuǎn)構(gòu)造影響，在古近系沉積前濱北地區(qū)東部和北部地層遭受大規(guī)模剝蝕；主體構(gòu)造于四方臺組沉積前形成雛形，定型于古近系沉積前（圖2）。

基底古隆起不均衡活動控制沉積蓋層的構(gòu)造、沉積格局。齊家北基底古隆起控制了齊家凹陷和黑魚泡凹陷的沉積；克山-依龍基底古隆起控制依安凹陷的沉積[7]。

泉頭組沉積之前，盆地為由斷陷期向坳陷期演化過度階段，地層斷裂發(fā)育的相對較少，多數(shù)是區(qū)域持續(xù)拉張形成的張性斷塊構(gòu)造控凹邊界斷裂向上持續(xù)發(fā)展的結(jié)果，形成了早期基底斷裂。

青山口組沉積之前，受基底斷裂活動的控制，形成了坳陷期伸展斷裂。斷裂以小型正斷裂形成塹壘構(gòu)造帶為主，向下多消失在登婁庫組地層頂面或底面上，或與下部大斷裂相連。

姚家組沉積之前，此時期處于盆地大規(guī)模抬升后的初期沉降階段，形成相對密集的斷裂系統(tǒng)，斷層活動頻繁。此沉積時期繼續(xù)受原區(qū)域應(yīng)力場作用，且部分斷裂繼承深部斷裂而發(fā)育。

嫩一、二段沉積之前，斷裂相對不發(fā)育，此期斷裂斷穿姚家組并向上進入嫩江組底部終止，向下可斷穿下部層位。因此，認為它們在區(qū)域應(yīng)力場的作用下形成于嫩江組一、二段沉積時期。

嫩江組沉積以后至現(xiàn)今時期，此時隨著全盆地大規(guī)模的構(gòu)造運動，斷層的活動較強，使淺層斷裂與深部斷裂相接，主干斷裂斷距增大，凹隆之間邊界明顯，依此劃分為14個二級構(gòu)造單元[8-9]。

2.2.2 構(gòu)造基本特征

濱北地區(qū)區(qū)域上主要包括松遼盆地4個一級構(gòu)造單元，即北部傾沒區(qū)和東北隆起區(qū)兩個主體區(qū)域及西部斜坡區(qū)和中央坳陷區(qū)的北端部分，共14個二級構(gòu)造單元（圖1）?；滓陨铣练e蓋層的地貌總體趨勢以林甸東部地區(qū)為核心，向西、北、東三面逐漸變淺呈半圓弧狀環(huán)繞。在東南至北西軸向上又呈現(xiàn)為凹隆相間的構(gòu)造格局。受中、新生代構(gòu)造運動影響，東北隆起區(qū)地層抬升遭受剝蝕的厚度較大，特別是綏棱背斜帶泉頭組以上地層大面積出露地表（圖3），形成一條長約150 km，寬約30 km北東-南西向的剝蝕天窗，地層沉積間斷時間約為90 Ma，使得泉頭組以上地層長期裸露在地表，從小興安嶺流淌下來的含鈾含氧水能夠充分滲入到地層內(nèi)。因此，剝蝕天窗周邊應(yīng)該是砂巖型鈾礦成礦的有利部位。而西部斜坡區(qū)和北部傾沒區(qū)受構(gòu)造運動影響較弱，基本上以斜坡形式出現(xiàn)，地層傾角一般為5～10o，從盆緣逐步伸向盆地中心，其廣闊的斜坡帶是大、小興安嶺流淌下來的含鈾含氧水通道，也是形成砂巖型鈾礦的有利區(qū)域。

2.3 主要鈾儲集目的層砂體分布特征

松遼盆地為一大型淡水湖盆沉積，沉積蓋層主要是中、新生代沉積體系，在歷史沉積過程中經(jīng)歷了斷陷-坳陷-萎縮三個不同的演化階段，不同的演化階段控制著不同的沉積類型。在青山口組-嫩江組沉積時期，是盆地發(fā)展的全盛期。

松遼盆地北部主要發(fā)育五個較大物源區(qū)，相應(yīng)地形成了5個沉積體系[10]。濱北地區(qū)主要物源來自靠近大、小興安嶺鈾源區(qū)的盆地北部物源區(qū)，接受了一套以沖積相、河流相和三角洲相為主的陸相沉積，砂體比較發(fā)育，為形成砂巖型鈾礦提供了良好的鈾儲條件。圖4～6是利用油氣探井資料編繪的砂體的分布圖，其砂體展布特征如下。

泉四段沉積時期，松遼盆地濱北地區(qū)古地形比較平坦，無明顯的“坡折帶”，主要發(fā)育低水位體系域，早期湖盆面積小，沒有統(tǒng)一的沉積中心，僅在局部地區(qū)發(fā)育一些相互獨立的河間洼地。泉四段總體上湖盆水體比較淺，主要發(fā)育河流-三角洲平原沉積和三角洲前緣沉積相帶，砂體主要受北部物源控制（圖4），砂巖呈4個北東向條帶狀展布，砂層累計厚度一般為10～40 m，最大厚度大于40 m，據(jù)鉆井揭示物性較好，為鈾勘查的有利區(qū)帶。

青一段沉積時期發(fā)生了大規(guī)模的海侵事件，湖盆面積迅速擴大，沉積環(huán)境主要為三角洲前緣、三角洲平原、半深湖相，發(fā)育厚層泥巖，只在北部區(qū)域發(fā)育一些薄層砂巖。

青二三段沉積時期湖盆萎縮，受構(gòu)造運動的影響，開始逐漸抬升，并遭受剝蝕。受北部訥河和東北部拜泉水系控制，以三角州平原和前緣相沉積為主。青二、三段砂體厚度大（圖6），最大厚度大于200 m，主要分布在克山-依龍背斜帶和黑魚泡凹陷區(qū)域內(nèi)。

3 濱北地區(qū)鈾成礦模式

依據(jù)濱北地區(qū)北、西、東三面鄰近大、小興安嶺鈾源區(qū)，構(gòu)造演化史揭示的該區(qū)周邊為小傾角的斜坡帶，該區(qū)又受構(gòu)造運動擠壓隆起，遭受剝蝕形成的剝蝕天窗，再利用地震、測井、鉆井等資料預(yù)測的砂體展布規(guī)律，結(jié)合油田探井揭示放射性異常賦存層位等多項因素，筆者認為濱北地區(qū)具有較好的鈾成礦條件，在有利部位可以形成一定規(guī)模的鈾礦體。初步預(yù)測有兩種成礦模式。

3.1 盆緣斜坡區(qū)層間氧化帶型成礦模式

層間氧化帶砂巖型鈾礦是鈾以地下水為載體，在上下有泥巖隔水層的砂巖中遷移，由于氧化還原條件的變化，而在氧化還原界面處富集而形成礦體[11]。一般情況下需要盆地具有相對穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，構(gòu)造活動性不強，蓋層無強烈褶皺，巖層產(chǎn)狀平緩，沉積物分異性較好，靠近有較高鈾豐度的蝕源區(qū)。若盆地深部或附近有良好的儲油構(gòu)造，有油氣田的存在或油氣顯示，能為鈾儲層提供烴類還原劑，形成地球化學(xué)還原障，就可促使鈾還原富集而成礦。松遼盆地北部西斜坡位于盆地西緣，呈北東向展布，由泰康隆起帶和西部超覆帶兩個三級構(gòu)造單元組成。受構(gòu)造影響相對較弱，基底及其上部沉積蓋層從盆緣向盆地中心整體上為一個平緩的東傾單斜，傾角一般小于2～10°，構(gòu)造平緩，有利于盆緣含鈾含氧水沿層滲入，是形成層間氧化帶砂巖型鈾礦的良好條件。

在含油氣盆地內(nèi)烴類可為形成層間氧化帶砂巖型鈾礦起到很好的還原作用，但要有提供深部地層的油氣向上運移的良好通道，即發(fā)育有能斷穿油氣層和鈾儲層的大斷裂。本次研究工作收集了濱北地區(qū)全部油氣探井，通過統(tǒng)計分析得出，濱北地區(qū)一些探井在油氣勘探目的層內(nèi)獲得了工業(yè)發(fā)現(xiàn)或油氣顯示，表明濱北地區(qū)存在豐富的烴類資源。大慶油田油氣勘探研究成果[4]也證實該區(qū)發(fā)育有多條深大斷裂，如北北東向的嫩江斷裂帶，孫吳-雙遼斷裂帶，北北西向的濱州斷裂，訥河-綏化斷裂等。這些深大斷裂交織形成網(wǎng)狀斷裂體系，是深部烴類向上運移的良好通道，這為濱北地區(qū)在斜坡帶形成層間氧化帶砂巖型鈾礦創(chuàng)造了有利條件（圖7）。

3.2 盆地中心部位構(gòu)造剝蝕天窗翼部鈾成礦模式

松遼盆地北部中、新生代的燕山和喜瑪拉雅兩次構(gòu)造運動都對盆地形成砂巖型鈾礦產(chǎn)生影響，兩次構(gòu)造運動控制了區(qū)域的構(gòu)造-地貌演化。濱北地區(qū)中心部位的凹隆相間構(gòu)造格局皆為該構(gòu)造運動的產(chǎn)物。整體上東側(cè)構(gòu)造運動強于西側(cè)，如東側(cè)的綏棱背斜帶隆起的幅度在濱北地區(qū)是最大的，并且長時間隆升且遭受剝蝕形成構(gòu)造剝蝕天窗，這就為形成層間氧化帶砂巖型鈾礦創(chuàng)造了聚鈾空間。有了這種構(gòu)造剝蝕天窗大氣降水和來自蝕源區(qū)的含鈾含氧水就可以在剝蝕天窗翼部單斜巖層的出露處沿層滲入到砂層內(nèi)（圖8），在運移過程中在還原劑的作用下便可富集成礦[12]。

4 結(jié)論

（1）濱北地區(qū)北、西、東三面靠近大、小興安嶺富鈾蝕源區(qū)，具備較好的鈾源條件。

（2）濱北地區(qū)處于松遼盆地北部五大物源區(qū)北部物源區(qū)的核心部位，沉積物供給充足，砂體發(fā)育。

（3）濱北地區(qū)北、西、東三面從盆緣向中心部位發(fā)育有穩(wěn)定的斜坡區(qū)域，中心部位又受構(gòu)造運動作用發(fā)育構(gòu)造剝蝕天窗，兩種形態(tài)的構(gòu)造地貌為形成層間氧化帶砂巖型鈾礦提供了良好的構(gòu)造條件。

（4）濱北地區(qū)發(fā)育有北北東向的嫩江斷裂帶，孫吳-雙遼斷裂帶，北北西向的濱州斷裂，訥河-綏化斷裂等多條深大斷裂，這些深大斷裂交織形成網(wǎng)狀斷裂體系，是深部烴類向上運移的良好通道。

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Mineral-formtion condition analysis of uranium in Binbei area of the Songliao basin

LIU Chen-pu

（No.3 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co.Ltd.，Daqing Heilongjiang 163700，China）

Based on the geological,seismic and well-logging data of the oil&gas exploration of Daqing oilfield and with the theory of the metallogenesis of sandstone type uranium-depositing,the following geological conditions and characteristics of the Binbei area in Songliao Basin are considered favorable for the metallogenesis of interlayer oxidized-zone sandstone type uranium deposits:the area is very close to the Greater-Lesser Khingan Mountains rich uranium provenance;a slope belt is developed in the margin of the basin with a structural inlier wing formed in the center part of it influenced by tectonic moments and structural erosion;the area is in the core part of the northern among five provenances of the Songliao basin where the supplied sediments are sufficient,and moreover the well developed sand bodies make the great accumulation for uranium; many deep and huge north-northeast and north-northwest faults developed and formed the system of faultnetwork which are the principal transporting pathways for hydrocarbon reducing agents’upward migration.

Binbei area;sandstone type uranium deposit;ore-forming condition;interlayer oxidized-zone; erosion structural inlier

P619.14

A

1672－4135（2017）01－0048-07

2016-12-26

國家地質(zhì)調(diào)查項目“北方重要盆地砂巖型鈾礦調(diào)查與勘查示范項目（（2015）01-06-01-054）”

劉晨璞（1990-），女，黑龍江省大慶市人，碩士，工程師，2015年畢業(yè)于成都理工大學(xué)，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)，現(xiàn)工作于大慶油田公司第三采油廠，主要從事油氣勘探、多種資源勘探工作，Email：zhongyq@petrochina.com.cn。