開魯盆地龍灣筒凹陷構(gòu)造特征及砂巖型鈾礦找礦前景探討

談順佳, 于常青, 聶逢君, 陳振巖, 嚴(yán)兆彬, 里宏亮

1)東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江西南昌 330013;2)東華理工大學(xué)地球物理與測控技術(shù)學(xué)院, 江西南昌 330013;3)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 北京 100037; 4)東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 江西南昌 330013;5)中石油遼河油田新能源開發(fā)有限公司, 遼寧盤錦 124000

能源的消耗和再生已經(jīng)成為衡量國家的生產(chǎn)生活水平的重要標(biāo)志。隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 煤炭、石油和天然氣的供需矛盾突出, 其他能源很難在短期內(nèi)大規(guī)模進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn), 相對而言, 核能是一種在技術(shù)上成熟、安全、并且經(jīng)濟(jì)、清潔、最具潛力和發(fā)展前途的新能源, 因此作為核電發(fā)展的原料,鈾資源的穩(wěn)定供應(yīng)是核電發(fā)展的重要基礎(chǔ)和前提(聶逢君等, 2013; 談順佳等, 2015)。鈾礦資源一直是國家戰(zhàn)略儲備需求特種資源, 在國家和行業(yè)內(nèi)的大力支持下, 不管是砂巖型還是花崗巖型等鈾礦床,在勘查和開發(fā)中都取得了很大的進(jìn)步。20世紀(jì)50年代, 我國開展了大量鈾礦找礦勘探工作, 發(fā)現(xiàn)了多種類型的鈾礦床, 其中花崗巖型和砂巖型是突破最早的兩種類型(劉興忠, 1982)。而砂巖型鈾礦作為鈾礦的重要組成部分, 在我國的北方大、中型中新生代盆地具有巨大的資源潛力, 且以可地浸砂巖型鈾礦為主。20個世紀(jì)90年代我國引進(jìn)前蘇聯(lián)可地浸砂巖型鈾礦成礦理論后, 以層序地層學(xué)、沉積體系及盆地動力學(xué)理論為基礎(chǔ)(孟兆濤, 2011; 聶逢君等, 2021), 先后投入了巨大的人力物力從事砂巖型鈾礦勘查研究工作, 分別在松遼盆地、二連盆地、伊犁盆地、吐哈盆地、鄂爾多斯盆地找到了砂巖型鈾礦。砂巖型鈾礦采用可地浸開采技術(shù), 不僅保護(hù)了采礦區(qū)的環(huán)境, 且大大降低了采冶成本, 還使得開采大量的低品位礦石成為可能, 擴(kuò)大了砂巖型鈾礦的經(jīng)濟(jì)規(guī)模(肖新建等, 2003)。結(jié)合地球物理、地球化學(xué)以及遙感等勘查方法技術(shù)的優(yōu)勢, 成礦作用過程的復(fù)雜性決定了地球物理場的復(fù)雜多變性, 因而針對砂巖型鈾礦的成礦特點(diǎn), 建立一套快速有效勘查方法技術(shù)系統(tǒng), 具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義(吳慧山和談成龍, 1997; 談順佳等, 2015)。

前人對研究區(qū)油氣地質(zhì)進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究, 其利用層序地質(zhì)學(xué), 測井地質(zhì)分析的方法, 對含油層次類型做了較系統(tǒng)地研究, 總結(jié)出研究區(qū)的地層劃分以及含油地層做了刻畫, 對烴源巖豐度和演化過程, 油氣來源都做了詳細(xì)的研究, 提出了油氣的有利聚集區(qū)。并且為了滿足油氣勘探的需求,遼河油田利用三維地震資料對其進(jìn)行了構(gòu)造研究,對構(gòu)造演化進(jìn)行了重點(diǎn)分析, 為龍灣筒凹陷的有利區(qū)帶優(yōu)選和資源評價(jià)提供了基礎(chǔ)資料, 這也為后續(xù)開展鈾礦勘查以及“油鈾”兼探提供了思路, 為該區(qū)合理的開采提供了依據(jù)(許曉宏等, 2000; 王建榮,2000; 王志高和徐懷民, 2004; 徐樂意等, 2008; 王成, 2015; 任平, 2015; 李明, 2014, 2016; 姜立,2019a)。而對于研究區(qū)的碎屑巖儲層的沉積模式和儲層特征, 徐小林和趙國柱等都做了些研究, 其建立該區(qū)扇三角洲-滑塌濁積扇沉積模式, 并表明龍灣筒凹陷的碎屑巖以礫巖、砂巖和泥巖為主, 其儲層的儲集空間類型主要有粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙和裂縫, 最有利的儲集空間是粒間孔隙。龍灣筒凹九佛堂組陷碎屑巖分布廣泛,且具有形成中小型油藏的能力, 是遼河油區(qū)外圍盆地勘探的新領(lǐng)域(周超等,1999; 徐小林等, 2010; 趙國柱等, 2008; 胡啟明,2013; 姜立, 2019b)。針對砂巖型鈾礦的地球物理勘探, 主要在地震和測井方面, 不少學(xué)者也做了相應(yīng)的研究, 其中李賀巖等使用了模型正演和照明分析方法進(jìn)行了地震采集參數(shù)的優(yōu)化, 使得在龍灣筒凹陷的低信噪比地區(qū)的地震記錄提高了剖面的效果。吳曲波等、雷安貴等對砂巖型鈾礦的三維地震勘探進(jìn)行了研究, 調(diào)整測試各種參數(shù), 使得三維地震勘探采集的數(shù)據(jù)提高, 為今后在砂巖型鈾礦勘探中提供重要參考(秦積庚和譚慶江, 1990; 孟恩等, 2005;李賀巖等, 2011; 談順佳等, 2015; 鄭曉杰等, 2020;雷安貴等, 2020; 吳曲波等, 2020)。

綜上, 筆者通過對研究區(qū)收集的三維地震資料進(jìn)行處理解釋, 分析其地球物理響應(yīng)特征, 分析研究區(qū)的構(gòu)造特征, 提出該區(qū)可能的有利含鈾砂巖體分布規(guī)模, 并為后續(xù)相關(guān)單位部署地質(zhì)鉆孔提供更有利的地球物理證據(jù)參考。

1 研究區(qū)地質(zhì)與地球物理概況

龍灣筒凹陷位于內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁左翼后旗, 地跨通遼市、庫倫旗, 全區(qū)面積1310 km2, 屬于松遼盆地西南部中開魯盆地的三級構(gòu)造單元之一,其大地構(gòu)造以及盆地演化過程與松遼盆地有相似之處。松遼盆地按基地構(gòu)造性質(zhì)可分為七個一級構(gòu)造單位, 它們是北部傾沒區(qū)、西部斜坡區(qū)、東北隆起區(qū)、中央坳陷區(qū)、東南隆起區(qū)、西南隆起區(qū)和開魯坳陷區(qū)(許坤和李瑜, 1995; 趙忠華等, 1998; 聶逢君等, 2017)。研究區(qū)位于赤峰—開原斷裂以北, 西拉木倫河斷裂的南北兩側(cè), 西面受限于紅山—八里罕斷裂北段(圖 1a)。赤峰開原斷裂位于遼河外圍中生代盆地群分布的中部, 沿華北板塊北部邊界分布,為華北板塊與興蒙造山帶的分界線。西拉木倫河斷裂時北部東西向階梯帶在地表的反映, 點(diǎn)列以北的早白堊世斷陷盆地群被晚白堊世的地層所覆蓋。紅山—八里罕斷裂呈北東向分布, 與上地幔隆起的西坡對應(yīng), 向北與嫩江斷裂相接, 向南與太行山東麓斷裂帶相連, 是中國重要的梯度帶的邊緣, 控制著中國第二沉降帶的分布。另外, 區(qū)內(nèi)還發(fā)育通遼—凌海隱伏斷裂, 該斷裂位于錢家店凹陷西側(cè)和醫(yī)巫閭山隆起的西側(cè), 從開魯盆地的中部北東—南西向錯斷穿過, 斷裂兩側(cè), 早白堊世斷陷的走向和發(fā)育特征于斷裂的兩側(cè)不同(羅毅等, 2012)。另據(jù)資料顯示, 開魯(坳陷)盆地內(nèi)部劃分出 5個二級構(gòu)造單元,由西北往東南依次是西緣斜坡帶(3000 km2)、陸家堡坳陷(2500 km2)、舍伯吐隆起(11 200 km2)、哲中坳陷(9300 km2)、哲東南隆起(7800 km2)。哲中坳陷進(jìn)一步劃分為奈曼凹陷、八仙筒凹陷、茫漢凹陷和龍灣筒凹陷(圖 1b), 圖中的藍(lán)色方框即為本次研究的區(qū)域, 即三維地震資料的區(qū)域。其龍灣筒凹陷的構(gòu)造單元劃分圖, 如圖1c所示。凹陷的走向以NNE向?yàn)橹? 長約 68 km, 寬 14～40 km, 構(gòu)造面積1420 km2(許曉宏等, 2000)。

圖1 遼西及鄰區(qū)中生代構(gòu)造分區(qū)(a), 開魯盆地區(qū)域構(gòu)造(b)及龍灣筒內(nèi)部構(gòu)造單元的劃分(c)(據(jù)鄭紀(jì)偉, 2010; 徐小林等, 2010修改)Fig.1 Mesozoic tectonic division of western Liaoning and adjacent areas (a), regional tectonics of Kailu Basin (b),division of structural units inside Longwantong (c) (modified after ZHENG, 2010; XU et al., 2010)

研究區(qū)的演化和發(fā)育特征和松遼盆地非常相似, 演化過程經(jīng)歷了初始張裂、伸展斷陷、熱降坳陷、褶皺萎縮和差異升降五個階段(張訓(xùn)華, 1994;李志安, 1995; 劉翠榮和陳發(fā)景, 1996; 高瑞祺和蔡希源, 1997), 開魯盆地地層簡表如表1所示。研究區(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(jì)、第四紀(jì)玄武巖等。東部和南部地區(qū)以海西期侵入巖為主, 其次為燕山期侵入巖(圖2所示)。海西期主要為海西中期(γ42)、海西晚期(γ43), 常呈巖基狀產(chǎn)出, 系多次侵入的復(fù)式花崗巖體。燕山期主要為燕山早期(γ52)、燕山晚期(γ53),巖性規(guī)模較小, 分布零星, 往往受與斷裂有關(guān)的裂隙控制。海西期花崗巖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有輝綠巖, 常呈巖脈產(chǎn)出, 侵入到姚家組、嫩江組及嫩江組頂部, 應(yīng)屬燕山晚期巖漿活動產(chǎn)物。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(γ43)侵入巖, 如阿魯科爾沁期附近的燕山期巖體, 有較大面積的分布(張明瑜等, 2005)。

表1 開魯盆地地層簡表(據(jù)于文斌, 2009修改)Table 1 Brief table of Kailu Basin strata (modified after YU, 2009)

圖2 通遼地區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)張明瑜等, 2005修改)Fig.2 Geological map of Tongliao area (modified after ZHANG et al., 2005)

查閱相關(guān)資料, 本區(qū)針對鈾礦研究的地球物理成果并不是很多, 大多數(shù)都是對盆地的結(jié)構(gòu)和地層進(jìn)行探討(王建榮, 2000; 王志高和徐懷民, 2004; 徐樂意等, 2008; 王成, 2015; 任平, 2015; 李明, 2014,2016; 姜立, 2019a), 并沒有針對含鈾儲層的地球物理特征進(jìn)行詳細(xì)分析。核工業(yè)243大隊(duì)利用可控源音頻大地電磁測深(CSAMT), 1:10000地面伽瑪能譜和高精度磁測數(shù)據(jù)聯(lián)合制作了跨開魯盆地5個二級構(gòu)造單元的綜合剖面。CSAMT的點(diǎn)距為200 m,伽瑪能譜和高精度磁測點(diǎn)距為 40 m。共測制剖面2條。根據(jù)對T02-1剖面的解釋, 剖面西起開魯盆地的西緣斜坡, 跨過陸家堡坳陷, 舍伯吐隆起、哲中坳陷和哲東南隆起 5個二級構(gòu)造單元, 在盆地的結(jié)構(gòu)研究中具有很好的代表性, 如圖3所示。

圖3 內(nèi)蒙古通遼地區(qū)T02-1號剖面綜合解釋成果圖(資料來源于核工業(yè)243隊(duì), 2015)Fig.3 Comprehensive interpretation result map of Section T02-1 in Tongliao Area, Inner Mongolia(data from Nuclear Industry Team 243, 2015)

石油部門在開魯盆地做了大量的地震勘探工作, 通過地震資料對盆地的結(jié)構(gòu)和油氣的生儲蓋組合關(guān)系做過詳細(xì)的研究。圖4為朱筱敏等(2002)在開魯盆地陸西凹陷所做的層序地層劃分。從地震剖面上可知, 陸西凹陷的“斷-坳”雙層結(jié)構(gòu)十分明顯, T1之下為斷陷期早白堊世地層, 多數(shù)斷層終止在 T1上, 一些斷層活動終止在 T2上, 表明斷陷期, 斷層活動, 北西邊的陡坡發(fā)育近岸水下扇; 而南東邊的緩坡上發(fā)育三角洲沉積, 凹陷中心主要是深湖-半深湖相沉積。從圖中總體看出, 地震同相軸連續(xù)且平直, 無上超、下超、削截現(xiàn)象, 推斷沉積以河流相或湖泊相為主, 這與電法所獲得的解釋基本一致。開魯盆地西部坳陷中的斷層多數(shù)為正斷層, 多組傾向相反的正斷層活動造成了盆地的塹壘式結(jié)構(gòu)(圖 5), 因此, 在舍伯吐隆起的地壘處, 基底埋深不到 1000 m, 而它兩側(cè)的包日溫都洼陷和交力格洼陷的地塹處, 基底埋深超過3000 m。另外, 凹陷邊緣和部分中心地帶明顯發(fā)育斷層, 根據(jù)地層錯斷關(guān)系分析判斷, 大部分為正斷層, 而且最要發(fā)育在早白堊世時期, 有些斷層在晚白堊世以后重新活動, 這為盆地中油氣的上升運(yùn)移提供了良好的通道, 砂巖型鈾礦的油氣還原作用可能與這些斷層的活動有關(guān)。這為本文龍灣筒凹陷區(qū)的地震資料研究以及含鈾前景預(yù)測提供了參考。

圖4 開魯盆地陸西凹陷白堊系地層層序劃分及沉積模式(據(jù)朱筱敏等, 2002)Fig.4 Stratigraphic sequence division and depositional model of Cretaceous in Luxi depression, Kailu Basin(after ZHU et al., 2002)

圖5 沿陸家堡坳陷走向的綜合解釋剖面(據(jù)吳兆劍等, 2018修改)Fig.5 Comprehensive interpretation section along the strike of Lujiapu depression (modified after WU et al., 2008)

2 構(gòu)造特征分析

地震勘探作為一種高精度的物探方法, 可以在主要層段和構(gòu)造段通過高分辨率的地震響應(yīng), 清晰地看到地層的錯段以及斷裂情況, 已經(jīng)成為了地質(zhì)構(gòu)造和層位分析的重要手段(肖玲, 1982; 陳程,2018), 而三維地震勘探可以更好地分析和刻畫構(gòu)造特征, 并在利用諸多的方法進(jìn)行特殊的分析, 在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好效果(董文等, 2011; 林羽和王燕, 2013; 何鑫, 2015)。近些年來, 為了提高砂巖型鈾礦的找礦效果, 解決地層、巖性、巖相劃分和斷裂構(gòu)造解釋等問題, 地震勘探方法已應(yīng)用于鈾礦勘查工作中, 并取得了可觀的地質(zhì)效果, 其中以開魯盆地錢家店凹陷最為典型, 如圖6所示, 為過Q7井的典型三維地震剖面。從圖中可以看出, 區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育, 主斷裂和次級斷裂比較豐富, 構(gòu)造斷裂控制下形成了通道, 有助于下層的流體運(yùn)移至上層,在特定的蓋層下, 形成良好成礦區(qū)域。

圖6 開魯盆地錢家店凹陷過Q7的三維地震剖面Fig.6 3D seismic profile of cross well Q7 in Qianjiadian depression Kailu Basin

本文對龍灣筒凹陷三維地震資料進(jìn)行了處理表明, 圖 7中可以看出主斷裂和次級斷裂發(fā)育, 控制著全區(qū)。在這樣的斷裂控制下, 形成了深部氣源或物質(zhì)的運(yùn)移通道, 為成礦提供基礎(chǔ)條件, 與錢家店凹陷有相似之處。根據(jù)地質(zhì)資料顯示, 區(qū)內(nèi)巖性主要為火山巖、碳酸碎屑巖, 巖漿巖等。從地震剖面可以區(qū)域 1為波阻抗中等偏弱, 成層性較差, 表現(xiàn)為火山噴出巖特征。區(qū)域 2是為斷裂控制區(qū), 表現(xiàn)為砂泥巖互層沉積特征, 也是砂巖型鈾礦成礦的最好區(qū)域。區(qū)域3為斷裂控制的凹陷區(qū), 比較破碎,也是為深層烴源巖或氣體提供往上運(yùn)移的通道。從整體上來看, 本區(qū)斷裂發(fā)育, 構(gòu)造控制作用強(qiáng); 火山巖和碎屑巖特征明顯; 有構(gòu)造形成的運(yùn)移通道,以及上層有蓋層, 波阻抗連續(xù)性較好, 為深層成油、淺層成鈾提供了基礎(chǔ)條件。圖8為縱向剖面顯示, 圖中黑虛線框內(nèi), 為火山巖的控制區(qū), 在控制區(qū)上層的地層沉積比較好, 層位之間的次級斷裂以及構(gòu)造比較發(fā)育。

圖7 龍灣筒三維地震剖面Inline-440線Fig.7 Inline-440 line of 3D seismic profile of Longwantong sinking

圖8 龍灣筒凹陷三維地震剖面Xline-377線Fig.8 Xline-377 line of 3D seismic profile of Longwantong sinking

從圖 9可以看到, 在工區(qū)北側(cè)存在一個斷裂控制的沉積坳陷, 主要巖性為火山噴出巖, 是良好的油氣儲層, 而更深的切片顯示深層火山巖發(fā)育, 深度大約2100 m, 而且沉積基底斷裂發(fā)育, 這為油氣運(yùn)移提供了有利通道。

圖9 龍灣筒凹陷三維地震屬性切片1200 ms(a)和1500 ms(b)Fig.9 3D seismic attribute slice of Longwantong sinking 1200 ms(a) and 1500 ms(b)

3 鈾礦前景分析

基于地球物理資料進(jìn)行鈾成礦預(yù)測不少學(xué)者做了很多研究, 吳曲波等利用三維地震構(gòu)造精細(xì)解釋技術(shù)、擬聲波地震反演砂體識別技術(shù)、三維地震屬性特征分析技術(shù)等綜合研究砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)環(huán)境,并預(yù)測了研究區(qū)砂巖鈾成礦有利區(qū)段, 與實(shí)際鉆孔資料有較好的吻合。這也提供一種新的砂巖型鈾礦成礦預(yù)測的思路和方法, 具有較好的應(yīng)用前景(吳曲波等, 2018)。劉燕戌等(2021)利用航磁和重力資料系統(tǒng)地分析了斷裂、背斜、巖漿巖等鈾成礦的地質(zhì)要素特征, 結(jié)合了鈾礦化資料, 進(jìn)行了松遼盆地西部的鈾成礦遠(yuǎn)景預(yù)測, 為下一步勘探部署提供了參考。地震記錄是地震波傳播過程的記錄, 反映的是地下存在波阻抗差異的地層變化, 地震響應(yīng)可能是不同沉積模式產(chǎn)生的, 地震振幅, 頻率的變化反映的是否是同一地層的巖性變化, 這需要根據(jù)地質(zhì)沉積模式確定。從地震資料出發(fā), 以測井資料和鉆井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)。前人研究表明, 錢家店鈾礦體產(chǎn)于姚家組下段和姚家組上段, 分別賦存有 3層礦體, 礦體形態(tài)簡單, 主要呈板狀、透鏡狀或餅狀, 礦體穩(wěn)定性較好。礦化埋深 200～290 m, 礦層平均厚度為 7.35 m, 鈾礦化平均品位為 0.0273%, 平均每平米鈾量為3.72 kg, 為中等規(guī)模的砂巖型鈾礦床。姚家組含礦砂體上下發(fā)育穩(wěn)定的泥巖隔層, 即青山口組頂部泥巖層、姚家組下段頂部泥巖層和姚家組上段頂部泥巖層。三層區(qū)域性分布的紫紅色泥巖把姚家組含礦地層分為上下兩個含礦層, 即姚家組下段含礦層(姚下段含礦砂體)和姚家組上段含礦層(姚上段含礦砂體)。含礦巖石主要是細(xì)粒巖屑長石砂巖, 礦石中鈾主要呈吸附狀態(tài), 少量鈾礦物主要是瀝青鈾礦。確定與鈾礦化伴生的微量元素主要是錸, 并達(dá)到工業(yè)綜合利用的指標(biāo)。而錢家店凹陷含鈾儲層在地震資料上顯示的特征(相對于泥巖)為:高速度、中低頻率(相對)、中等偏上振幅(談順佳等,2015, 2016, 2019, 2020; 吳曲波等, 2018; 李翀等,2017; 鄭曉杰等 2020), 如圖 10所示。這些特征表示為: 確定了賦礦砂體的地震響應(yīng)特征: 兩低一高,即: 低電阻率、低速度、高伽馬值(電阻率和速度低都是相對同類型不含鈾砂巖而言)、中低頻、振幅強(qiáng)度中等偏上。

圖10 錢家店凹陷過Q7井地震屬性剖面Fig.10 Seismic attribute profile of cross well Q7 in Qianjiadian depression

筆者在錢家店鈾成礦特征分析的基礎(chǔ)上對龍灣筒的三維地震資料進(jìn)行了處理解釋, 并對其含鈾特征進(jìn)行了比對分析, 從構(gòu)造以及地震資料顯示的特征進(jìn)行研究區(qū)的前景預(yù)測。對其過哲參3井的包絡(luò)振幅和瞬時頻率剖面進(jìn)行了分析, 圖 11和圖 12顯示, 在490～560 ms之間振幅包絡(luò)特征由中弱向強(qiáng)振幅靠近, 瞬時頻率由中高頻率向中低頻靠近, 且穿過整個層位后又變成雜亂無章的中高頻率。這也說明泥巖砂巖互層, 并且在砂巖中含有強(qiáng)振幅、中低頻率的介質(zhì)。根據(jù)地質(zhì)特征和前人研究(與錢家店含鈾儲層地球物理特征進(jìn)行對比), 表明砂巖可能中含鈾。從包絡(luò)振幅和瞬時頻率剖面中看本區(qū)斷裂發(fā)育, 構(gòu)造清晰, 巖性振幅頻率特征明顯, 含鈾巖型特征為: 強(qiáng)振幅、中低頻率(相對于圍巖), 具有成鈾成礦的前景。

圖11 龍灣筒凹陷過哲參3井的Inline包絡(luò)振幅剖面Fig.11 Inline envelope amplitude profile of cross well ZC3 in Longwantong sinking

根據(jù)前面分析含鈾地層的地震頻率響應(yīng)特征,筆者對地震屬性剖面進(jìn)行縱向切片顯示, 通過分析這樣的地震響應(yīng)特征變化趨勢, 來預(yù)測可能含鈾的前景, 同時根據(jù)頻率切片等屬性特征預(yù)測可能的含鈾區(qū)域。圖13和圖14所示為振幅包絡(luò)和瞬時頻率的時間切片, 根據(jù)分析包絡(luò)振幅選擇 500 ms和600 ms進(jìn)行切片, 瞬時頻率所選的切片位置分別為573 ms、600 ms和627 ms?？梢钥闯? 包絡(luò)振幅切片在500～600 ms變化比較突出, 600 ms的切片強(qiáng)振幅突出, 如I類區(qū)。瞬時頻率在第I區(qū)內(nèi), 573 ms的切片上表現(xiàn)的為高頻率, 這可能是致密性較好得砂巖或泥巖; 中低頻率在600 ms表現(xiàn)最好, 這可能是砂泥巖中含鈾的表現(xiàn); 在627 ms表現(xiàn)的很弱, 越往深, 含鈾的特征逐漸變?nèi)跎踔料? 可能與深部的斷裂控制較多, 沒有較好地成鈾的條件有關(guān), 這與前面的構(gòu)造分析相對應(yīng)。第II區(qū)塊內(nèi), 在這三個深度的切片中, 頻率表現(xiàn)的都比較好。同樣在600 ms位置時, 特征最好, 具有含鈾的前景。根據(jù)資料收集, 第 II區(qū)塊內(nèi)包含很多油田鉆井, 其中圖中黑色的圓圈點(diǎn)是哲參3井的位置。上述圖11的包絡(luò)振幅分析剖面中, 哲參3井在500～600 ms之間的振幅變化較大, 中低振幅-強(qiáng)振幅-中低振幅的變化趨勢,頻率切片上顯示的高頻率-中低頻率的趨勢, 這與錢家店凹陷含鈾儲層的地球物理特征: 強(qiáng)振幅、中低頻率的地震響應(yīng)特征相匹配(談順佳等, 2015)。

圖13 500 ms (a)及600 ms (b)包絡(luò)振幅切片F(xiàn)ig.13 Envelope amplitude slice of 500 ms(a) and 600 ms (b)

綜上所述, 筆者認(rèn)為本研究區(qū)的含鈾前景可分為兩個區(qū)域, 如圖14所示, 分為I類有利成礦遠(yuǎn)景區(qū), II類潛在成礦區(qū)。在地震剖面的600 ms位置, 深度600～700 m之間, 具體深度需結(jié)合油田部門的更進(jìn)一步資料來確定, 這為后續(xù)鉆孔位置設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。

圖14 573 ms (a)、600 ms (b)、627 ms (c)瞬時頻率切片F(xiàn)ig.14 Instantaneous frequency slice of 573 ms (a), 600 ms (b), and 627ms (c)

4 討論

前人的研究關(guān)注點(diǎn)都在油氣的發(fā)育和儲層方面, 并沒有對三維反射地震資料淺層的地質(zhì)體演化和其他關(guān)鍵金屬成礦特征進(jìn)行分析。本文的一些認(rèn)識和結(jié)論都是對地質(zhì)體的構(gòu)造特征和成礦特征進(jìn)行分析基礎(chǔ)上得出的。通過前述對龍灣筒凹陷的地震資料分析, 筆者總結(jié)出幾點(diǎn)研究意義供討論: (1)通過地球物理資料的分析, 驗(yàn)證了本區(qū)的火山活動的存在。傳統(tǒng)的儲層特征與熱液活動的關(guān)聯(lián)性很少,但在本區(qū)地震剖面中可以很好反映出淺部火山巖層位順層的變化以及在斷裂控制通道下, 深層熱液和氣體穿層到上覆地層的特征。以白堊系地層最為典型, 從屬于構(gòu)造演化的熱降坳餡中的泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組的于熱液有緊密聯(lián)系, 形成氧化-還原-氧化的環(huán)境。(2)松遼盆地內(nèi)同期存在的巖漿巖的類型和性質(zhì), 和從地震剖面上, 可以看出龍灣筒凹陷的伸展盆地中雙峰式火山巖特征的相似性也是值得探討?；鹕綆r的地層儲層信息, 對油氣有很重大的意義, 同時與穿層有很密切的關(guān)系?；鹕綆r連同熱液活動穿導(dǎo)作用, 在這樣的情況, 可能會導(dǎo)致金屬鈾以及其他戰(zhàn)略資源鋰、錸等富集成礦,并且之間存在著互相伴生關(guān)系。(3)錢家店凹陷的鈾油的氣源來自于深部流體, 而龍灣筒的氣源在層序上應(yīng)該也是同屬于深部流體。(4)鈾-油氣“多礦兼探”的思路可為國家減少勘探的成本, 提高利用效率, 并為科學(xué)研究提供了指導(dǎo)方向, 為國家的戰(zhàn)略定位提供了基礎(chǔ)。

由于缺乏地層資料和測井資料, 并未對其地質(zhì)模型建立和多參數(shù)的約束進(jìn)行反演, 后續(xù)將繼續(xù)收集相關(guān)的地質(zhì)和地球物理資料, 進(jìn)行多方面多參數(shù)的解釋和戰(zhàn)略資源成礦區(qū)的遠(yuǎn)景預(yù)測和推斷, 為國家相關(guān)研究部門提供更為有價(jià)值的信息。并可憑借已獲得2018年十大找礦成果的錢家店鈾礦床的“油鈾兼探, 一礦變多礦”的思路, 鈾礦的綜合分析方法體系的指導(dǎo)下, 爭取在龍灣筒凹陷實(shí)現(xiàn)重大突破,為我國天然鈾通遼大基地建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

綜上所述, 筆者得出以下結(jié)論:

(1)龍灣筒凹陷的鈾礦床成鈾特征為“兩低一高二中等”, 即: 低電阻率、低速度、高伽馬值(電阻率和速度低都是相對同類型不含鈾砂巖而言)、中低頻率、振幅強(qiáng)度中等偏上。

(2)鳳陽堡地區(qū)及哲參3井區(qū)為兩個有利含鈾特征異常的遠(yuǎn)景區(qū)。周邊斷裂發(fā)育、構(gòu)造部位偏低、地震能量較強(qiáng)、頻率略低的特征, 這與錢家店凹陷鈾成礦特征相匹配。

(3)“油鈾兼探”以及以油氣為基礎(chǔ)的多金屬礦可以使龍灣筒凹陷的油氣田“一礦變多礦”。

致謝: 感謝中石油遼河油田新能源開發(fā)公司和核工業(yè) 243大隊(duì)在資料收集上給予的支持和幫助, 感謝審稿專家提出的寶貴建議。

Acknowledgements:

This study was supported by National Key Research & Development Program of China (No.2018YFC0604203), and National Natural Science Foundation of China (No.U2067202).