鄂爾多斯盆地北部巴音烏素地區(qū)伊金霍洛組分布特征及地質(zhì)找礦意義

武永強(qiáng)，李 茂，張 偉

(1.核工業(yè)航測(cè)遙感中心，河北 石家莊 050002；2.中核集團(tuán)公司鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心(重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)，河北 石家莊 050002 )

0 引言

鄂爾多斯盆地為一盛產(chǎn)煤[1]、石油和天然氣[2-3]以及鈾礦的中新生代盆地，近年來(lái)通過(guò)核地質(zhì)系統(tǒng)的鈾礦資源勘查與評(píng)價(jià)，在盆地北東部中侏羅統(tǒng)直羅組中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大中型砂巖型鈾礦床，實(shí)現(xiàn)了找礦工作的巨大突破[4]。巴音烏素地區(qū)位于杭錦旗鹽場(chǎng)的西部，東界距蘇臺(tái)廟鈾礦床約25 km，由于區(qū)內(nèi)大部分地段下白堊統(tǒng)沉積厚度大[5-6]，找礦目的層中侏羅統(tǒng)直羅組頂板埋藏深，其鈾礦找礦工作尚未引起重視，但據(jù)前人鈾礦找礦工作成果及收集的煤田鉆孔伽馬測(cè)井資料分析，下白堊統(tǒng)華池組—環(huán)河組(伊金霍洛組第二巖段)中存在較好的鈾礦化信息，礦(化)體垂向上產(chǎn)于紅色氧化砂巖與灰色砂巖過(guò)渡的灰色砂巖中，顯示出該層位具有較好的找礦前景[4]。

根據(jù)鄂爾多斯盆地北部“十三五”末期鈾礦資源勘查與評(píng)價(jià)工作需要，為擴(kuò)大盆地北部蘇臺(tái)廟鈾礦床外圍的找礦成果與鈾資源量，實(shí)現(xiàn)“新區(qū)域、新類(lèi)型、新層位”的找礦突破，依托2018年完成的6條CSAMT剖面資料，在總結(jié)分析前人地質(zhì)成果、巖石物性特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合部分鉆孔資料的綜合分析，對(duì)研究區(qū)下白堊統(tǒng)伊金霍洛組沉積分布特征及其地質(zhì)找礦意義進(jìn)行了分析研究，以期為區(qū)內(nèi)鈾礦資源勘查與評(píng)價(jià)提供地質(zhì)-地球物理依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊盟隆起的中北部，直接基底主要由中元古界和上、下古生界變質(zhì)巖系、碎屑巖系組成，其埋深一般大于1800 m[5-9]；據(jù)地質(zhì)與煤田鉆孔資料分析，區(qū)內(nèi)蓋層主要有中新生界三疊系、中侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)與第四系。

出露的地層主要為下白堊統(tǒng)東勝組第一巖段、第二巖段及第四系(圖1)，區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀平緩，褶皺、斷裂構(gòu)造不發(fā)育。由于三疊系埋深一般大于1500 m，下面僅對(duì)中侏羅統(tǒng)與下白堊統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)介紹。

中侏羅統(tǒng)發(fā)育有延安組(J2y)與直羅組(J2z)。延安組的巖性主要為灰色泥質(zhì)粉砂巖、砂巖及煤層，與下伏地層呈平行不整合或整合接觸，為侏羅紀(jì)主要含煤地層。直羅組的下段為黃綠色、灰綠色砂巖，上段以灰色、灰綠色泥巖、粉砂巖為主，與下伏地層呈平行不整合接觸，為鄂爾多斯盆地北東部主要的賦礦層位。

下白堊統(tǒng)自下至上劃分為伊金霍洛組(K1e)和東勝組(K1dn)。伊金霍洛組分為三個(gè)巖段，下段主要以淺紅色河流相砂巖為主，底部發(fā)育巨礫巖標(biāo)志層；中段主要以河流相中、粗粒長(zhǎng)石石英砂巖、姜黃色砂巖、砂礫巖為主；上段主要為棕紅色中粗粒砂巖夾砂質(zhì)泥巖。據(jù)1991年出版的內(nèi)蒙古地質(zhì)志[10]，區(qū)內(nèi)伊金霍洛組上述三個(gè)巖段分別對(duì)應(yīng)于盆地內(nèi)部下白堊統(tǒng)的洛河組、華池組—環(huán)河組與羅漢洞組，其中華池組—環(huán)河組因賦存砂巖型鈾礦化，為杭錦旗西部重要的找礦目的層。東勝組主要分布于盆地北部，以沖洪積相為主，分為兩個(gè)巖段，下段為黃綠色礫巖、砂礫巖為主，最大厚度達(dá)63 m；上段為紅色砂巖、砂礫巖與土紅色砂質(zhì)泥巖，最大厚度207 m。

2 研究區(qū)地電特征分析

2.1 鉆孔揭露地層地電特征分析

研究區(qū)施工的鉆孔資料相對(duì)較少，為研究鉆孔揭露地層的地電結(jié)構(gòu)特征，收集了鄰區(qū)蘇臺(tái)廟地區(qū)ZKB98-56、ZKY2017-2、ZKY2017-3鈾礦勘查鉆孔3個(gè)。表1為3個(gè)鉆孔揭露地層測(cè)井電阻率統(tǒng)計(jì)表；圖2為蘇臺(tái)廟地區(qū)3個(gè)鉆孔測(cè)井柱狀圖。

圖2 蘇臺(tái)廟地區(qū)鉆孔測(cè)井柱狀圖

表1 地層鉆孔測(cè)井電阻率統(tǒng)計(jì)[7-8]Table 1 List of resistivity of different strata in the drilling hole

由表1和圖1可見(jiàn)，上部下白堊統(tǒng)主要為中粗粒砂巖、礫巖、含礫砂巖，沉積相對(duì)穩(wěn)定，由于鉆孔編錄未分組，統(tǒng)計(jì)結(jié)果整體表現(xiàn)為明顯的相對(duì)高阻電性層；中部直羅組主要為泥巖、粉砂巖加粗砂巖，整體反映為相對(duì)低阻電性層；下部延安組主要為泥巖、粉砂巖、煤層，由于煤層電阻率較高，整體反映為相對(duì)中阻電性層。分析可見(jiàn)，鉆孔揭露地層主要反映為相對(duì)“高、低、中”阻“三大層”地電結(jié)構(gòu)。

2.2 反演電阻率斷面地電結(jié)構(gòu)對(duì)比分析

研究區(qū)施工鉆孔相對(duì)較少，本次僅收集到ZKS690-1號(hào)鉆孔資料，該鉆孔位于W18K06線平距1.6 km東約1.5 km處。圖3為鉆孔旁反演電阻率斷面地電結(jié)構(gòu)對(duì)比圖。

由圖3可見(jiàn)，斷面縱向反映為“中低、高、低、中”阻四層電性結(jié)構(gòu)。由于鉆孔揭露下白堊統(tǒng)未分組，根據(jù)伊金霍洛組與東勝組巖性分析，上部反演電阻率5～20.0 Ω·m的相對(duì)中低阻電性層，推測(cè)基本與第四系與東勝組相對(duì)應(yīng)；中部反演電阻率大于20 Ω·m的相對(duì)高阻電性層，推測(cè)基本與伊金霍洛組以河流相砂巖、巨礫巖為主的沉積層相對(duì)應(yīng)；深部反演電阻率小于20 Ω·m的相對(duì)低阻層基本與直羅組相對(duì)應(yīng)；底部反演電阻率大于20 Ω·m的相對(duì)中阻電性層基本與延安組煤系地層相對(duì)應(yīng)。

圖3 反演電阻率斷面地電結(jié)構(gòu)對(duì)比圖Fig.3 Comparison map of geoelectric structure of inversion resistivity section1—第四系 2—東勝組 3—伊金霍洛組 4—直羅組 5—延安組 6—地質(zhì)界線 7—鉆孔及編號(hào) 8—測(cè)井曲線

鉆孔資料對(duì)比分析表明，研究區(qū)存在明顯的四層地電結(jié)構(gòu)，即第四系與東勝組相對(duì)中低阻(大部分地段為相對(duì)高低阻)電性層、伊金霍洛組相對(duì)高阻電性層、直羅組相對(duì)低阻電性層與延安組相對(duì)中阻電性層，其地電特征為研究伊金霍洛組的沉積分布特征提供了有利條件。

2.3 典型剖面反演電阻率斷面地質(zhì)推斷解釋

研究區(qū)收集2018年完成的CSAMT剖面6條，方向SN，剖面長(zhǎng)18.0～18.3 km，線距3.20 km，點(diǎn)距100 m，總計(jì)測(cè)點(diǎn)1100個(gè)[11-13](圖1)。使用的儀器為GDP-32Ⅱ多功能電法測(cè)量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)反演軟件采用Zonge公司商業(yè)化軟件SCS2D完成。

由于研究區(qū)反演電阻率斷面特征大致一致，下面分別以W18K02線平距7.0～11.0 km與W18K03線平距0.0～4.0 km反演電阻率斷面為例，根據(jù)以上地電特征分析結(jié)果進(jìn)行解釋。

由圖4可見(jiàn)，斷面縱向反映為相對(duì)“高低、高、低、中”阻四層電性結(jié)構(gòu)。上部反演電阻率5～20.0 Ω·m的相對(duì)高低阻電性層，呈“上高、下低”阻特征，解釋為近地表第四系風(fēng)成沙及下白堊統(tǒng)東勝組砂巖與泥質(zhì)粉砂巖的綜合反映；中部反映連續(xù)、穩(wěn)定、反演電阻率大于20 Ω·m相對(duì)高阻電性層，底部橫向反演電阻率等值線呈密集帶分布，解釋為下白堊統(tǒng)伊金霍洛組以中粗粒砂巖、巨礫巖為主的沉積層之綜合反映；深部反映連續(xù)、反演電阻率小于20.0 Ω·m的相對(duì)低阻電性層，解釋為中侏羅統(tǒng)直羅組泥、砂互層等細(xì)粒沉積層的綜合反映；底部斷續(xù)分布，反演電阻率大于20.0 Ω·m的相對(duì)中阻電性層，解釋為延安組含煤巖系的綜合反映。

圖4 典型剖面反演電阻率及地質(zhì)推斷解釋斷面圖Fig.4 Typical profile of inversion resistivity and geological interpretation1—第四系 2—東勝組 3—伊金霍洛組 4—直羅組 5—延安組 6—地質(zhì)界線

3 下白堊統(tǒng)伊金霍洛組沉積分布特征

3.1 伊金霍洛組頂?shù)装迓裆罘植继卣?/h3>

圖5為伊金霍洛組頂板與底板埋深三維曲面圖。由圖5a可見(jiàn)，伊金霍洛組頂板埋深一般在150～200 m之間。最小埋深位于W18K05線的北端，約60 m；埋深較深處位于W18K03～W18K05線的中部與W18K02、W18K03線的北部，埋深在200～310 m之間。由圖5b可見(jiàn)，伊金霍洛組底板埋深整體反映為北東部淺、南西部深的沉積分布特征。北東部底板埋深300～550 m之間，主要位于W18K03～W18K06線的中北部，埋深相對(duì)較淺，最小埋深位于W18K05線的北端，約250 m，向西與南部方向埋深逐步加深。西南部底板埋深在550～850 m之間，主要位于W18K01、W18K02線及W18K03～W18K06線的中南部，分布范圍大，埋深相對(duì)較深，整體反映為由東向西、由北向南埋深逐步增大。

圖5 研究區(qū)伊金霍洛組頂?shù)装迓裆钊S曲面圖Fig.5 Three-dimensional curved surface map of buried depth of the roof and floor of Yijinhuoluo Formation in the study area

上述分析可見(jiàn)，研究區(qū)伊金霍洛組頂板埋深一般在150～200 m之間，表明其上覆地層?xùn)|勝組沉積連續(xù)、厚度相對(duì)穩(wěn)定；而底板埋深在300～800 m之間，局部達(dá)850 m，整體表現(xiàn)為北東部埋深淺、南西部埋藏深的沉積分布特征。

3.2 伊金霍洛組厚度分布特征

研究區(qū)伊金霍洛組第二巖段，相當(dāng)于盆地內(nèi)部的下白堊統(tǒng)華池組—環(huán)河組(K1hc+h)，該組發(fā)育連續(xù)、穩(wěn)定的厚層狀河流相砂體，存在有利的泥-砂-泥地層結(jié)構(gòu)，沉積期古氣候較溫濕，富含有機(jī)質(zhì)，且后生層間氧化帶發(fā)育，2019年伊和烏素地區(qū)鈾資源勘查評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)了較好的砂巖型鈾礦化。因此，研究伊金霍洛組的厚度沉積分布特征，對(duì)于分析區(qū)內(nèi)鈾成礦條件，指導(dǎo)鉆探工程的布置將發(fā)揮積極的作用。

圖6為伊金霍洛組厚度三維曲面圖。由圖6可見(jiàn)，伊金霍洛組厚度變化較大，大致反映為北東部薄、南西部厚的沉積分布特征。北東部W18K03～W18K06線的中北段沉積厚度相對(duì)較薄，一般在200～400 m之間，最薄處位于W18K05線的北端，厚約150 m，向西與南部方向逐漸增厚。南西部W18K01、W18K02線與W18K03～W18K06線的中南段沉積厚度相對(duì)較厚，一般在450～650 m之間，局部達(dá)700 m，分布范圍大，整體反映為由東向西逐步增厚。分析可見(jiàn)，區(qū)內(nèi)伊金霍洛組沉積連續(xù)、厚度變化較大，一般在200～650 m之間，表現(xiàn)為北東部薄、南西部厚的沉積分布特征，整體呈現(xiàn)出北東部相對(duì)抬升、南西部相對(duì)下降的傾斜特征。

圖6 研究區(qū)伊金霍洛組沉積厚度三維曲面圖

3.3 地質(zhì)找礦意義

據(jù)區(qū)域地質(zhì)與鉆孔資料，研究區(qū)東部至東勝一帶揭露的下白堊統(tǒng)，主要以山麓相與沖洪積相沉積為主，為一套干旱條件下形成的紅色、棕紅色碎屑巖建造，沉積連續(xù)，基本不存在形成層間氧化帶的巖性-巖相條件[14-17]；而下伏的中侏羅統(tǒng)直羅組為河流相沉積體系，下段主要以灰色、灰白色、灰綠色、綠色中砂和粗砂為主，上段為灰色、灰綠色泥巖、粉砂巖為主，垂向上形成多個(gè)有利于砂巖型鈾成礦的“泥-砂-泥”結(jié)構(gòu)層，目前盆地東北部發(fā)現(xiàn)的大中型鈾礦床均產(chǎn)于該組層位中。研究區(qū)西南部外圍下白堊統(tǒng)主要以河流相、河湖交替相沉積為主，沉積厚度較大，如新街一帶，僅

華池組—環(huán)河組的沉積厚度就達(dá)到915.5 m，由于該組存在層間氧化帶形成的巖性-巖相條件，且發(fā)現(xiàn)存在較好的鈾礦化信息，為杭錦旗西部主要的找礦目的層。

研究區(qū)伊金霍洛組的底板埋深與沉積厚度分布特征顯示，該套地層主要由北東向南西發(fā)育，其底板埋深整體表現(xiàn)為北東部淺、南西部深的沉積分布特征。據(jù)地質(zhì)、鉆探資料分析，區(qū)內(nèi)北東部(圖中虛線的北東部)伊金霍洛組沉積厚度相對(duì)較薄，其沉積體系以山麓相與沖洪積相為主，第二巖段不甚發(fā)育，找礦主攻層位應(yīng)以盆地北東部中侏羅統(tǒng)直羅組為主，兼顧延安組；虛線的南西部，伊金霍洛組厚度一般大于600 m，其沉積體系以河流相、河湖交替相為主，存在層間氧化帶形成的巖性—巖相條件，由于直羅組頂板埋藏一般大于800 m，找礦主攻層位應(yīng)以伊金霍洛組第二巖段即華池組—環(huán)河組為主，兼顧直羅組。

4 結(jié)論

1)研究區(qū)伊金霍洛組頂板埋深一般在150～200 m之間，而底板埋深在300～800 m之間，局部達(dá)850 m，整體表現(xiàn)為北東部埋深淺、南西部埋藏深的沉積分布特征；其厚度變化相對(duì)較大，一般在200～650 m之間，沉積發(fā)育特征是北東部薄、南西部厚，整體呈現(xiàn)出北東部相對(duì)抬升、南西部相對(duì)下降的傾斜特征。

2)分析認(rèn)為，研究區(qū)北東部，找礦主攻層位應(yīng)以中侏羅統(tǒng)直羅組為主，兼顧延安組；而南西部，伊金霍洛組存在層間氧化帶形成的巖性-巖相條件，由于直羅組頂板埋深大于800 m，因此找礦主攻層位應(yīng)以華池組—環(huán)河組為主，兼顧直羅組。