綜合地球物理勘探在八仙筒地區(qū)砂巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用

任偉龍， 寧 君， 翟亮亮， 佟術(shù)敏， 李 強(qiáng)

綜合地球物理勘探在八仙筒地區(qū)砂巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用

任偉龍， 寧 君， 翟亮亮， 佟術(shù)敏， 李 強(qiáng)

(核工業(yè)二四三大隊(duì)，內(nèi)蒙古 赤峰 024000)

通過總結(jié)和分析松遼盆地南部八仙筒地區(qū)可控源音頻大地電磁測深、氡及其子體測量以及高精度磁法測量的最新資料，參考以往地質(zhì)成果資料，結(jié)合沉積盆地二級構(gòu)造單元及斷裂構(gòu)造的地球物理特征，劃分出八仙筒地區(qū)沉積盆地基底的3個(gè)二級構(gòu)造單元，推斷了3條斷裂，圈定了哲中凹陷內(nèi)氡氣異常的分布范圍。為本區(qū)鈾礦地質(zhì)勘查起到了一定指導(dǎo)作用，說明應(yīng)用綜合地球物理勘探方法尋找砂巖型鈾礦有重要的意義。

綜合地球物理；松遼盆地；鈾礦勘查；砂巖型鈾礦

任偉龍，寧君，翟亮亮,等.2017. 綜合地球物理勘探在八仙筒地區(qū)砂巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，40(3)：279-283.

Ren Wei-long，Ning Jun，Zhai Liang-liang, et al.2017.Application of integrated geophysical prospecting to sandstone-type uranium deposits exploration in Baxiantong area[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 40(3):279-283.

松遼盆地是一個(gè)“下煤、石油、天然氣，上鈾”的陸相能源新類型盆地。鈾與煤、石油、天然氣共生建造—改造成礦作用，使松遼盆地形成砂巖型鈾礦成為可能。盆地內(nèi)砂巖型鈾礦化產(chǎn)于晚白堊世坳陷層序中，其賦礦層位具有分區(qū)性。在哲中凹陷主要賦礦層位為姚下段，鈾礦化類型為層間氧化帶型，受氧化還原過渡帶控制。綜合地球物理勘探在當(dāng)前砂巖型鈾礦勘查中有著廣泛的應(yīng)用，特別是在初期鈾礦調(diào)查階段，它可直接或間接地解決當(dāng)前鈾礦勘查初期階段地質(zhì)情況，為后期進(jìn)一步鈾礦勘查提供可靠依據(jù)(王衛(wèi)國等，2015)①蔡建芳，王殿學(xué)，王甲，等2014.內(nèi)蒙古通遼地區(qū)地浸砂巖型鈾資源調(diào)查評價(jià)[R].赤峰：核工業(yè)二四三大隊(duì)：10-15.。

1 地質(zhì)概況

八仙筒位于松遼盆地西南部的開魯坳陷區(qū)，包括3個(gè)次級構(gòu)造單元，分別為舍伯吐凸起、哲中凹陷及哲東南凸起②寧君，蔡建芳，宮文杰，等 2013.松遼盆地開魯坳陷富通-寶根地區(qū)1∶25萬鈾資源區(qū)域評價(jià)[R].赤峰：核工業(yè)二四三大隊(duì)：15-16.。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)基底起伏較大，形態(tài)復(fù)雜，最大埋深4 000 m，最小埋深60 m。其中，埋深較深的主要分布于哲中凹陷，埋深一般1 000～3 500 m，埋深較淺的主要分布在舍伯吐凸起西南部和哲東南凸起，埋深一般60～400 m?；字饕獮槭俊B系變質(zhì)巖，其次為前中生代火山巖、巖漿巖，巖性主要為灰?guī)r、板巖、片巖、變質(zhì)砂巖及花崗巖等。

區(qū)內(nèi)蓋層主要包括上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)、嫩江組(K2n)及四方臺組(K2s)，此外，區(qū)內(nèi)廣泛分布上新統(tǒng)泰康組(N2t)和第四系(Q)。其中，含礦目的層為上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)。

目的層姚家組，在靠近舍伯吐凸起和哲東南凸起部位埋深淺，一般160～240 m，地層厚度小，一般40～80 m，巖性以沖積扇相沉積的紫紅色、磚紅色砂質(zhì)礫巖為主，巖石固結(jié)致密，分選性差；由邊緣向盆地內(nèi)部尤其在哲中凹陷中埋深較大，一般560～850 m，地層厚為一般180～300 m，巖性為灰、褐紅、褐黃色中、細(xì)砂巖夾砂質(zhì)礫巖和泥巖薄層。

圖1 八仙筒地區(qū)前第四紀(jì)地質(zhì)圖Fig.1 The Baxiantong area geophysical map before quaternary1.上新統(tǒng)泰康組；2.上白堊統(tǒng)四方臺組；3.上白堊統(tǒng)嫩江組；4.上白堊統(tǒng)姚家組；5.地質(zhì)界線；6.角度不整合地質(zhì)界線；7.推斷二級構(gòu)造單元界線；8.推斷斷裂；9.剖面位置及編號

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)基底斷裂十分發(fā)育，大多數(shù)斷裂形成于前中生代，在侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)的燕山運(yùn)動期仍有活動，按形成時(shí)間由早到晚大致可分為EW，NE，NW向三組斷裂，尤以NE向斷裂最為發(fā)育，其次為NW和EW向斷裂。這些斷裂性質(zhì)多為正斷層，由于伸展運(yùn)動的作用，在盆地形成一系列彼此孤立的斷陷盆地。其中，EW，NE向深大斷裂控制了開魯坳陷構(gòu)造單元的總體格局，主要有西拉木倫斷裂、通遼—安廣斷裂、赤峰—開源斷裂，這些深大斷裂能貫穿基底，溝通深部還原流體，為鈾礦成礦提供H2S，CH4及煤層氣等深部還原物質(zhì)。

2 物性參數(shù)特征

根據(jù)通遼地區(qū)以往鉆孔測井資料統(tǒng)計(jì)，隨著巖性的變化，從泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖到礫巖，其電阻率值逐漸增加，其中區(qū)內(nèi)地層電阻率(表1)：第四系(Q)以風(fēng)成沙為主，視電阻率平均值為68 Ω·m，表現(xiàn)為高阻層；新近系泰康組(N2t)：視電阻率平均值為33 Ω·m，表現(xiàn)為中—高阻層；上白堊統(tǒng)四方臺組(K2s)：視電阻率平均值為20 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9 Ω·m，表現(xiàn)為中低阻層；上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)：視電阻率平均值為21 Ω·m，表現(xiàn)為中—高阻層。

表1 八仙筒地區(qū)主要巖石物性特征統(tǒng)計(jì)表

區(qū)內(nèi)各地質(zhì)體的電性存在明顯的差異，總體反映為6層結(jié)構(gòu)，5個(gè)電性界面，即第四系與新近系泰康組的電性界面；新近系泰康組與上白堊統(tǒng)四方臺組之間的電性界面；上白堊統(tǒng)四方臺組與上白堊統(tǒng)嫩江組之間的電性界面；上白堊統(tǒng)嫩江組與上白堊統(tǒng)姚家組之間的電性界面；基底高阻地質(zhì)體與上白堊統(tǒng)姚家組之間的電性界面。上述電性界面的客觀存在，為可控源音頻大地電磁測深方法的開展提供了有利前提條件。

從表1還可以看出，嫩江組和泰康組表現(xiàn)為低磁性，姚家組和四方臺組表現(xiàn)為中低磁性，但是總體變化不大(陸尊梧，2011，崔志強(qiáng)等2012)。

3 剖面地質(zhì)解釋

在工作區(qū)內(nèi)布設(shè)了一條方向南東145°、長70 km的剖面T01(圖1)。該剖面穿舍伯吐凸起、哲中凹陷及哲東南凸起，采用的地球物理方法為可控源音頻大地電磁測深測量、高精度磁法測量及氡及其子體測量。

3.1 可控源音頻大地電磁測深測量解釋

斷裂切割地層往往導(dǎo)致巖層結(jié)構(gòu)發(fā)生強(qiáng)烈的變化，從而引起電性層水平方向的不連續(xù)和各電性參數(shù)的突變(如卡尼亞電阻率、相位)。因此，根據(jù)它們的變化規(guī)律及分布特征便可揭示斷裂的存在并確定其位置(張勝業(yè)等，2004；劉天佑，2004)。其識別標(biāo)志如下：

(1)在阻抗相位斷面圖中，相位等值線出現(xiàn)突然抬升或跌落；

(2)相位、卡尼亞電阻率斷面圖中，低頻段時(shí)出現(xiàn)密集的平行等值線不連續(xù)分布；

圖2 八仙筒地區(qū)地球物理綜合剖面解釋成果圖Fig.2 The geophysical comprehensive profile interpretation results in Baxiantong areaa.土壤氡氣濃度曲線；b.高精度磁法測量ΔT曲線；c.可控源音頻大地電磁測深測量反演電阻率斷面圖；d.地球物理綜合解釋斷面圖；1.第四系；2.砂巖；3.泥巖夾薄層砂巖；4.基底；5.推斷斷裂及編號

(3)卡尼亞電阻率斷面圖中，電阻率等值線出現(xiàn)突然抬升、跌落或垂向平行分布，相鄰測點(diǎn)的多個(gè)相同頻點(diǎn)的卡尼亞電阻率值出現(xiàn)明顯差異；

(4)二維反演視電阻率斷面圖中，電性層的水平方向突然中斷或跌落。

從該剖面反演視電阻率及地質(zhì)解譯斷面圖(圖2)中可以看出該剖面地電結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，該剖面表現(xiàn)為3至5層的電性結(jié)構(gòu)。其中：第四系和基底表現(xiàn)為高阻；砂巖表現(xiàn)為中阻；泥巖表現(xiàn)為低阻。具體解譯情況如下：

剖面起點(diǎn)至F3斷裂：該段表現(xiàn)為5層電性結(jié)構(gòu)：高阻的第四系、低阻泥巖、中阻的砂巖和高阻的基底。

第一電性層：反演電阻率15～150 Ω·m的高阻電性層，橫向變化較為穩(wěn)定，厚度在200 m左右，反映為干燥的風(fēng)成沙、中細(xì)砂、含泥沙礫層為主，基本與表層第四系(Q)相對應(yīng)。

第二電性層：反演電阻率15～65 Ω·m中高阻層，分布連續(xù)穩(wěn)定，厚度在150～250 m之間，反映為以中細(xì)砂、粗砂、含泥礫石層為主的沉積層，推斷此中高阻層由砂巖引起，解釋為上新統(tǒng)泰康組(N2t)。

第三電性層：反演電阻率5～12 Ω·m低阻層，橫向展布連續(xù)穩(wěn)定，厚度在100～250 m之間。推斷該低阻層為泥巖，局部高阻可能夾薄層砂巖，解釋為上白堊統(tǒng)嫩江組(K2n)。

第四電性層：反演電阻率15～65 Ω·m中高阻層，分布連續(xù)穩(wěn)定，厚度在400 m左右，反映為以中細(xì)砂、粗砂、含泥礫石層為主的沉積層，推斷此中高阻層由砂巖引起，解釋為上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)。

第五電性層：反演電阻率大于65 Ω·m的高阻電性層，其頂板埋深在標(biāo)高-1 000 m左右，解譯為基底。

F3斷裂至剖面末端：該段表現(xiàn)為三層電性結(jié)構(gòu)：高阻的第四系、中阻的砂巖和高阻的基底。

第一電性層：反演電阻率15～150 Ω·m的高阻電性層，橫向變化較為穩(wěn)定，厚度在200 m左右，反映為干燥的風(fēng)成沙、中細(xì)砂、含泥沙礫層為主，基本與表層第四系(Q)相對應(yīng)。

第二電性層：反演電阻率5～12 Ω·m低阻層，橫向展布連續(xù)穩(wěn)定，厚度在450 m左右。推斷該低阻層為泥巖，局部高阻可能夾薄層砂巖，解釋為上白堊統(tǒng)姚家組(K2y)。

第三電性層：反演電阻率大于65 Ω·m的高阻電性層，其頂板埋深在標(biāo)高-500m左右，解譯為基底。

同時(shí)依據(jù)電阻率的梯度變化推斷出F3斷裂一條，該斷裂傾向北西，傾角70°左右。

3.2 高精度磁法測量和氡及其子體測量剖面解釋

從磁法剖面曲線(圖2)中可以看出，整個(gè)剖面ΔT值較為平穩(wěn)，0～2 km之間ΔT值逐漸遞增，反映為基底的沉降；2～64 km之間ΔT值整體較為平穩(wěn)，ΔT平均值-36 nT；64～70 km之間ΔT逐漸遞減，反映為基底抬升；在1 km、34 km和64 km處ΔT值梯度變化較大，推斷這三處區(qū)域有斷裂存在，分別為F1，F(xiàn)2和F3。其中F3斷裂與可控源音頻大地電磁測深剖面推斷的斷裂相吻合。

4 綜合分析

通過可控源音頻大地電磁測深測量、高精度磁法及氡及其子體測量，大致查明區(qū)內(nèi)基底埋深、蓋層厚度、斷裂的發(fā)育部位，查明目的層的地層結(jié)構(gòu)、砂體發(fā)育狀況等。

(1)基底起伏形態(tài)。從反演電阻率斷面圖(圖2)中可以看出，在剖面起點(diǎn)至F1斷裂之間基底頂板埋深標(biāo)高由-900 m逐漸增大到-1 000 m，在F1至F3斷裂之間基底頂板埋深較為平穩(wěn)，在標(biāo)高-1 000 m左右；F3至剖面末點(diǎn)，基底頂板埋深標(biāo)高在-600～-450 m之間。

(2)構(gòu)造單元的劃分。劃分出3個(gè)二級構(gòu)造單元：舍伯吐凸起、哲中凹陷、哲東南凸起。

舍伯吐凸起：從剖面起點(diǎn)到F1斷裂，剖面控制長度2 km，基底埋深標(biāo)高約由-900 m到-1 000 m，蓋層厚度較大。巖性主要為泥巖和砂巖。

哲中凹陷：位于F1和F3斷裂之間，從可控源音頻大地電磁測深反演電阻率剖面圖上反映較明顯，呈凹陷形態(tài)，剖面控制寬度約62 km，基底埋深標(biāo)高為-1 000 m，蓋層沉積厚度大，目的層姚家組頂板埋深約為-200 m。

哲東南凸起：位于斷裂F3至剖面末端，基底埋深標(biāo)高約-500 m，蓋層厚度變薄。

(3)斷裂構(gòu)造的劃分。根據(jù)剖面反演電阻率斷面電性分布特征及，結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征以及斷裂構(gòu)造的識別準(zhǔn)則，推斷解釋出斷裂構(gòu)造3條，傾向北西或南東。斷裂均為基底隱伏斷裂(表2)。

表2 綜合地球物理解譯斷裂一覽表

5 結(jié)論

利用可控源音頻大地電磁測深反演電阻率斷面圖直觀地反映了區(qū)內(nèi)基底起伏形態(tài)、埋藏深度、地層結(jié)構(gòu)特征及斷裂展布特征。結(jié)合高精度磁法和氡及其子體測量結(jié)果，綜合分析，劃分了舍伯吐凸起、哲中凹陷及哲東南凸起3個(gè)次級構(gòu)造單元及3條斷裂，同時(shí)了解了哲中凹陷內(nèi)氡氣異常的分布范圍，為下一步鈾礦地質(zhì)勘查提供了基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

崔志強(qiáng)，孟慶敏.2012.高精度航磁在大興安嶺中段新一輪找礦中的應(yīng)用[J].物探與化探，36(2)：192-197.

劉天佑.2004.應(yīng)用地球物理數(shù)據(jù)采集與處理[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社：78-82.

陸尊梧.2011.磁力勘探技術(shù)手冊[M].北京：地質(zhì)出版社:235-238.

王衛(wèi)國，周連永，王甲，等.2015.綜合地球物理勘探在松遼盆地通遼地區(qū)的應(yīng)用[J].鈾礦地質(zhì)，31(6):593-599.

張勝業(yè)，潘玉玲.2004.應(yīng)用地球物理學(xué)原理[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社:15-19.

ApplicationofIntegratedGeophysicalProspectingtoSandstone-typeUraniumDepositsExplorationinBaxiantongArea

REN Wei-long， NING Jun， ZHAI Liang-liang， TONG Shu-min， LI Qiang

(Geologic Party No.243，CNNC，Chifeng，Inner Mongolia 024000，China)

Having summarized and analyzed the latest materials of the CSAMT survey, Radon and its daughters survey and High-precision magnetic survey in Baxiantong area of southern Songliao Basin, referenced antecedent geological findings date and combined the geophysical characteristics of sedimentary basin second level tectonic unit and fault structure,this paper classes the Baxiantong sedimentary basin into three secondary-structure units，and infers out three faults, delineates the radon gas distribution range in Zhezhong sunken which is instructional to uranium geological survey. So there is significance to find sandstone-type uranium deposits by using integrated geophysical prospecting．

integrated geophysical prospecting；Songliao Basin；uranium prospecting；sandstone-type uranium deposits

P631

A

1674-3504(2017)03-0279-05

10.3969/j.issn.1674-3504.2017.03.010

2016-12-08

《內(nèi)蒙古奈曼旗八仙筒地區(qū)鈾礦資源調(diào)查評價(jià)》項(xiàng)目及《松遼盆地南部鈾礦資源調(diào)查評價(jià)與勘探》項(xiàng)目資助

任偉龍(1985—)，男，本科，主要從事鈾礦地質(zhì)勘查工作。E-mail：rwlong001@163.com