柴達木盆地西緣砂巖型鈾礦目標層地球物理響應特征

時志浩，陳 擎，葉雷剛，陳 斌，康利剛，邵恒博，王繼斌，張 未，白 強

(1.核工業(yè)二○三研究所，陜西西安 710086；2.青海省核工業(yè)地質(zhì)局，青海西寧 810001)

0 引言

目前，砂巖型鈾礦在三新(新地區(qū)、新類型和新層系)找礦的創(chuàng)新驅(qū)動下，國內(nèi)鈾礦勘探與成礦理論研究取得顯著成果(張金帶，2016；苗培森等，2020)。柴達木盆地西緣地區(qū)地處柴達木盆地柴西坳陷(吳萌萌等，2018)，構造相對穩(wěn)定，區(qū)內(nèi)深部油氣豐富，具備形成砂巖型鈾礦層間氧化帶的良好構造條件，有較大的成礦潛力。地球物理勘探對于地下構造、目的層砂體情況以及放射性異常有著顯著優(yōu)勢，可以較好地為地質(zhì)找礦提供理論依據(jù)(吳曲波等，2017；李英賓等，2019；劉波等，2019；王浩鋒等，2019；張?zhí)旄５龋?020；封志兵等，2021；刑作昌等，2021)。張春賀等(2017)在柴達木盆地西部采用三維重磁電綜合一體化物探方法，并以鉆孔數(shù)據(jù)進行三維約束反演，獲取區(qū)內(nèi)地層電阻等電性參數(shù)的空間展布特征；吳光大等(2005)總結歸納柴達木盆地磁場、重力場及地溫場三場特征，綜合分析了盆地構造、深部異常特征，對盆地油氣勘探有更進一步認識；高軍平等(2009)、宋華穎等(2009)對柴達木盆地西部采用剖面磁化率法，統(tǒng)計分析剖面沉積物顏色、粒級與磁化率之間的關系，研究盆地西部古-新近系地層磁化率特征；楊生鵬等(2019)在海西地區(qū)利用綜合測井方法探測，并結合鉆探資料加以對比分析，研究區(qū)內(nèi)石鹽層地球物理測井響應特征，為查明鉀鹽礦體埋深、產(chǎn)狀及厚度奠定了理論基礎；胡杰等(2010)運用高精度重磁和三維MT的綜合物探方法，再輔以鉆孔測井資料，查明了柴達木盆地西部油砂山地區(qū)構造特征；宋光永等(2020)基于三維地震、鉆孔測井和巖心編錄綜合條件，以鉆孔測井為約束條件聯(lián)合三維地震資料，分析研究了柴達木盆地西緣下干柴溝組地層沉積規(guī)律以及骨架砂體發(fā)育特征。前人采用地球物理方法對柴達木盆地西緣地區(qū)地層、構造做了大量研究，并取得了較好的找礦效果，但研究區(qū)與鈾礦相關的物探工作程度較低，對準確掌握認識該區(qū)目標層地球物理響應特征與鈾礦化特征之間的關系未做深入研究。

本文針對柴達木盆地西緣地區(qū)鈾礦地質(zhì)認識，以地球物理測井資料為依據(jù)，對該區(qū)砂巖型鈾礦目的層不同巖性、不同沉積環(huán)境的多種地球物理特征進行統(tǒng)計分析，并結合1:1萬地質(zhì)-伽瑪能譜剖面測量和樣品分析結果，研究分析該區(qū)目的層巖性、主砂體以及層間氧化-油氣還原帶地球物理特征與鈾礦化賦存關系，篩選成礦有利地段，為該區(qū)鈾礦找礦提供技術支持。

1 地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)特征

柴達木盆地受祁連山、昆侖山、阿爾金山三大山系的長期影響，構造既有繼承性，又有新生性，構造運動的疊加與改造使得盆地的變形十分強烈，盆地現(xiàn)今的構造格局及特征十分復雜。柴達木盆地板塊演化自元古代以來，經(jīng)歷多期次區(qū)域性或局部性構造運動，主要劃分為三個構造發(fā)展階段，即元古代階段、古生代階段、中新生代階段(戴俊生等，2000)。該盆地自中、新生代以來，受區(qū)域地質(zhì)構造背景的影響，共經(jīng)歷了兩次從斷(坳)陷向擠壓抬升的完整演化(曾聯(lián)波等，2002；高志先等，2003；方向和張永庶，2014)。第一次是早中侏羅世斷(坳)陷形成了一套以含煤碎屑巖建造特征的砂巖鈾礦成礦目的層，晚侏羅世-白堊紀的擠壓構造反轉(zhuǎn)，奠定了古層間氧化帶發(fā)育及砂巖型鈾礦的形成；第二次是古近紀弱伸展斷陷-上新世早期坳陷作用，下部侏羅系目的層被深埋疊置，層間氧化終止，至上新世-第四紀擠壓反轉(zhuǎn)，盆地北緣、西緣及西南緣進入了近現(xiàn)代新層間氧化帶與層間油氣還原鈾成礦重要時期。盆地主要發(fā)育NW與NE向深大斷裂，使得盆地在構造上具有東西分區(qū)與南北分帶的特征，整體可劃分出柴西坳陷、柴北緣坳陷和三湖坳陷共3個一級構造單元(圖1)。

圖1 柴達木盆地地質(zhì)構造簡圖

研究區(qū)地處柴達木盆地西緣(圖1)，位于柴西坳陷構造單元，其北界與阿爾金山在中深層呈斷層接觸，在淺層呈超覆接觸，西南與昆侖山山脈的祁漫塔格山呈斷層接觸，東北部以坪東斷裂與柴北緣坳陷分界，東南部以甘森-大柴旦斷裂與三湖坳陷分界。受基底巖性特征的影響，柴西坳陷西南區(qū)基底剛性較強，在中、新生代各期構造運動中以沿東西向深大斷裂的斷塊升降運動為主。柴西坳陷西北區(qū)基底呈柔性，褶皺構造發(fā)育，形成了成排成帶的背斜構造帶，縱向上表褶背斜和深部凹陷構成雙層結構，橫向上呈凹隆相間的構造格局，區(qū)內(nèi)發(fā)育斷鼻、斷塊、斷背斜和背斜構造為主。另據(jù)地震剖面資料顯示，在獅子溝構造沉積之前表現(xiàn)為一斜坡構造，因此區(qū)內(nèi)具備形成砂巖型鈾礦層間氧化帶的良好構造條件。

柴西地區(qū)古-新近系為陸相高原咸化湖盆沉積，目的層多為在干旱環(huán)境下形成的紅色碎屑巖建造，其沉積環(huán)境歷經(jīng)湖盆擴張-收縮-擴張的演化進程(蘇妮娜等，2014；陳擎等，2020)，發(fā)育有沖積扇相、河流相、扇三角洲相、辮狀河三角洲相、湖泊相和水下扇相，靠近盆地邊緣部位發(fā)育扇三角洲和辮狀河三角洲沉積相，其砂體搬運距離遠，發(fā)育粒度較粗的沉積蓋層，砂體的連通性差，一般呈透鏡狀分布。且在靠近阿爾金山前為有扇三角洲平原和前緣分流河道沉積體系，常發(fā)育灰色砂體，形成有利的鈾礦儲層條件。

1.2 目的層特征

研究區(qū)內(nèi)古-新近系地層發(fā)育齊全，沉積速率較快，由古-始新統(tǒng)路樂河組、漸新統(tǒng)下干柴溝組，中新統(tǒng)上干柴溝組、下油砂山組和上新統(tǒng)上油砂山組、獅子溝組構成。主要砂巖型鈾礦找礦目的層為上、下干柴溝組和上、下油砂山組(圖2)，為一套陸相碎屑巖建造。

圖2 研究區(qū)目的層巖性分布特征

區(qū)內(nèi)上、下干柴溝組發(fā)育于與阿爾金山相鄰的新生代背斜軸部，且延伸至盆地腹部，分布范圍廣。下干柴溝組整體巖性為盆緣粗、中心細，發(fā)育扇三角洲平原相分流河道砂體，以灰色礫巖、砂巖和泥質(zhì)巖為主，夾紅色、黃色砂質(zhì)泥巖或粉砂巖條帶，含砂率為88.6%，砂巖厚度大于35 m，分選較差，泥質(zhì)膠結、較疏松，砂體中發(fā)育油浸砂，見瀝青質(zhì)，且黃鐵礦化呈浸染狀發(fā)育。

上干柴溝組整體巖性盆地邊緣粗、中心細，發(fā)育扇三角洲平原相水下分流河道砂體，灰色砂巖、細砂巖與棕灰色、灰色泥巖、粉砂巖互層，含砂率為54%，砂巖厚度大于25 m，砂體中發(fā)育上粗下細的倒粒序，砂體分選較差，泥質(zhì)含量偏高，砂體中發(fā)育油浸砂，是研究區(qū)最有利的生油、儲油層位，也是有利的砂巖型鈾礦目的層之一。

區(qū)內(nèi)下油砂山組廣泛分布于背斜翼部，由南向北厚度加大，巖性由粗變細，顏色由淺變深，整體以扇三角洲平原相河流砂體為主，微相以分流河道砂為主。主要巖性為綠灰色、黃綠色含礫砂巖、砂巖與棕紅色砂質(zhì)泥巖互層，中、下部有淺灰色泥灰?guī)r和雜色泥巖，含砂率為48.1%，砂體厚度大于22 m，砂巖結構疏松，具有泥-砂-泥結構，存在層間氧化層與還原層位，是區(qū)內(nèi)主要找礦目的層之一。

上油砂山組地層厚度、巖性差異較大，總體自南向北、自西向東巖石粒級變細、厚度增加，整體為一套河流相-三角洲平原相沉積。巖性以灰色、淺灰、黃色砂質(zhì)泥巖、泥巖、砂巖與礫巖互層，含砂率為65.2%，砂體厚度大于15 m，砂巖固結程度以疏松為主，孔隙廣泛發(fā)育，連通性較好。

2 鈾礦地質(zhì)特征

柴達木盆地西緣地層發(fā)育較為齊全(圖3)，有古生界、中生界和新生界三套地層，而新生界古-新近系作為鈾礦找礦目標層，主要有下干柴溝組(E3g)、上干柴溝組(N1g)、下油砂山組(N1y)和上油砂山組(N2y)，為一套雜色碎屑巖建造，扇三角洲平原相砂體層位多，分布規(guī)模較大；區(qū)內(nèi)發(fā)育完整的滲入型地下水補徑排體系，含礦目的層中潛水氧化和層間氧化十分發(fā)育，氧化帶后期遭受多次的油氣滲出作用形成后生還原蝕變，對砂巖型鈾成礦十分有利。

圖3 柴達木盆地西緣鈾礦地質(zhì)圖

研究區(qū)目的層中新生界地層含鈾性較高，已發(fā)現(xiàn)多個砂巖型、泥巖型鈾礦(化)點、異常點，鈾礦化主要分布在七個泉-咸水泉地段，位于褶皺構造油氣聚集區(qū)的頂部。鈾礦化嚴格受巖性和層位控制，依據(jù)伽瑪測井解釋，區(qū)內(nèi)目的層中淺灰色、灰色泥巖，泥質(zhì)粉砂巖，中砂巖，細砂巖，粗砂巖以及含礫粗砂巖中鈾品位較高，且富鈾層主要為古-新近系儲油層。

柴達木盆地西緣咸水泉地段新發(fā)現(xiàn)的工業(yè)鈾礦孔(圖4)，礦體埋深311.35～320.85 m，厚4.2 m，品位0.0215%，平米鈾量1.15 kg/m2，鈾礦化賦存于上干柴溝組(N1g)地層中，見礦巖性為灰色、淺黃色含礫粗砂巖、粗砂巖。依據(jù)物探測井解釋與巖心對比，屬扇三角洲平原相分流河道沉積體系，砂體氧化強烈，發(fā)育大量油氣運移現(xiàn)象，為鈾成礦提供良好還原環(huán)境。

圖4 柴達木盆地西緣ZKX0-2鉆孔剖面圖

3 研究區(qū)地球物理特征

3.1 測井地球物理特征

3.1.1 巖(礦)石物性特征

研究區(qū)內(nèi)目的層巖石物性參數(shù)如表1所示。

(1)區(qū)內(nèi)下干柴溝組各巖性密度、電阻率隨巖石的致密程度和粒級由小到大變化，而聲波時差則反之；泥巖、砂巖、含礫砂巖及礫巖井徑、自然伽瑪平均值變化相差不大，且自然伽瑪背景值相對較高，只是在含礫砂巖中存在局部高自然伽瑪值，其表征下干柴溝組中含礦主巖為含礫砂巖。但本地層巖性分選性較差，個別物性受泥質(zhì)含量的影響較大，就同巖性而言，其數(shù)值變化范圍較大。

(2)區(qū)內(nèi)上干柴溝組中砂巖的密度、電阻率、自然伽瑪值較其他巖性小，而井徑、聲波時差相對較大，推斷上干柴溝組中砂巖膠結致密程度差，且泥質(zhì)含量相對較低；而礫巖、含礫砂巖及粗砂巖具有高密度、高電阻率、高聲速(低時差)、高自然電位正值異常(含礫砂巖具高負異常值)、低井徑的測井曲線特征。砂巖自然伽瑪數(shù)值變化范圍較大，高值相對較高，表明砂體中局部部位鈾元素相對富集，具備一定的成礦潛力。

(3)區(qū)內(nèi)下油砂山組巖性密度值變化較小，砂巖電阻率隨粒級增大而增大，但泥巖電阻率相對較高，結合巖心，其泥巖膠結致密程度高；聲波時差參數(shù)隨著巖石的致密程度和粒級由小到大，其值由大到小；泥巖、粉砂巖的井徑大于其它巖性的井徑，砂巖整體具有較高自然電位值曲線特征，這對于砂泥巖剖面有著顯著的判別標志；泥巖、泥質(zhì)粉砂巖放射性伽瑪值相對較高，但以砂巖來看，粉砂巖、細砂巖及含礫砂巖自然伽瑪值相對較高，局部砂體鈾含量較大，出現(xiàn)一定的鈾礦異?；虻V化。

(4)區(qū)內(nèi)上油砂山組物性參數(shù)背景值較干柴溝組巖性低；上油砂山組巖性礫巖、含礫砂巖、粗砂巖及中砂巖密度、電阻率值較泥巖、粉砂巖高，聲波時差較之高，但其差值變化相對較小。泥巖、粉砂巖的井徑大于其它巖性的井徑，并隨著巖石粒級和致密程度的增大反而變小，而致密礫巖、粗砂巖、中砂巖、細砂巖的井徑值變化不大；砂巖中細砂巖自然伽瑪平均值較高，且變化范圍較大，是上油砂山組主要見礦巖性。

3.1.2 巖(礦)石顏色(沉積環(huán)境)物性特征

依據(jù)層間氧化帶砂巖型鈾礦成礦理論和已有找礦模式，形成砂巖型鈾成礦所滿足的基本條件中，對于主砂體以及形成主砂體的專屬特定沉積體系中的特定沉積相是鈾成礦的先決條件。故為準確有效的研究區(qū)內(nèi)不同沉積環(huán)境中巖石的物性差異，依據(jù)鉆孔巖心編錄與地球物理測井數(shù)據(jù)進行物性參數(shù)科學統(tǒng)計與分析(表2)，為后期找礦奠定理論依據(jù)。

(1)下干柴溝組巖性只發(fā)育灰色、紅色類巖石，沒有氧化黃色類巖石發(fā)育；從測井數(shù)據(jù)分析，下干柴溝組灰色類巖石密度、電阻率、自然伽瑪及井徑均值都高于紅色類巖石，但相對于和致密程度的較小紅色巖石，其聲波時差、自然電位值與巖石的致密程度、粒級呈負相關關系。兩種顏色類巖石自然伽瑪值受泥質(zhì)含量的影響，其均值變化較小，但灰色類巖石放射性異常值變化范圍較大，局部具有高放射性異常值存在，表明下干柴溝組賦礦巖性為還原性砂體，其地層中氧化砂體相對較不發(fā)育。

(2)上干柴溝組黃色類巖石密度、電阻率、自然伽瑪參數(shù)平均值均高于灰色、紅色類巖石，而紅色類由于泥巖存在，其具有低密度、低電阻率、高井徑、高時差的顯著曲線特征；從數(shù)值大小來看，自然電位值三種顏色類巖石變化程度均不大；就不同顏色砂體來看，上干柴溝組均發(fā)育有氧化與還原砂體，層間氧化帶發(fā)育，且有一定的還原環(huán)境，而自然伽瑪值在黃色、灰色類巖石中變化范圍大，均有高值存在，表明上干柴溝組目的層鈾礦化受層間氧化帶控制，位于氧化還原帶及附近，具有較好的鈾成礦潛力。

(3)從測井數(shù)據(jù)分析，下油砂山組紅色類巖石具有較高密度、低電阻率、大井徑、低時差及低電位值的顯著曲線特征；黃色類巖石密度、電阻率、聲波時差等電性參數(shù)值相對于灰色類巖石要小，而自然電位值相對較高，且由于巖石泥質(zhì)含量的影響其井徑小于灰色類巖石；三種顏色類巖石中自然伽瑪均值灰色類巖石最高，且數(shù)值變化范圍較大，有高放射性異常值存在，表明下油砂山組鈾異常(礦化)賦存在層間氧化帶下灰色砂體中，且均有氧化、還原砂體發(fā)育，具有一定的成礦能力。

(4)從測井數(shù)據(jù)分析，上油砂山組黃色類巖石密度、電阻率、井徑、聲波時差及自然電位均值相對于灰色類巖石較低，而密度、自然伽瑪及井徑值受泥質(zhì)含量的影響兩者均值變化相對較?。欢嫌蜕吧浇M紅色類巖石由于泥巖的存在，具有低密度、高電阻率、較高天然伽瑪照射率、低時差、較高的自然電位負值異常顯著曲線特征；上油砂山組砂體分選性較差，使得就同巖性而言，其物性參數(shù)數(shù)值變化范圍較大；氧化與還原砂體均有發(fā)育，且均有鈾異?；虻V化賦存。

3.2 放射性特征

3.2.1 能譜-地質(zhì)剖面特征

為獲取研究區(qū)不同地層巖性放射性響應特征，根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征，選擇目的層出露較好，砂體、層間氧化帶與鈾異常發(fā)育的地段，在柴達木盆地西緣采石嶺(A-A′)、獅子溝(B-B′)和英雄嶺(C-C′)地區(qū)進行1:1萬能譜-地質(zhì)剖面測量研究。能譜測量采用上海申核ARD型能譜儀，GPS定位，測量點距50 m，礦化地段點距加密至20 m。

圖5是A-A′能譜-地質(zhì)剖面圖?？梢钥闯觯w顯示釷元素含量偏高，這是由于釷元素較穩(wěn)定，不易氧化，而鈾元素較活潑，易氧化，加之淋濾作用進行遷移、活化。該剖面中出露的地層較為齊全，主要有侏羅系采石嶺組、大煤溝組，新近系上、下干柴溝組，且在上、下干柴溝組及采石嶺組地層中見有較高鈾異常。新近系中上、下干柴溝組中鈾含量變化范圍為(0.56～17.23)×10-6，均值為10.32×10-6，鈾異常峰值較高，異常帶較寬，而釷、鉀含量變化較穩(wěn)定，鉀含量整體偏低，顯示出高鈾、高釷、低鉀的放射性異常特征。侏羅系采石嶺組也發(fā)育明顯的鈾異常帶，含量變化范圍為(1.27～16.14)×10-6，均值為8.79×10-6，異常范圍較大；其釷含量偏高，最高為39.43 ×10-6，其Th/U均值為13.46，最高為38.27，表明在原始地層中鈾元素富集，后期鈾產(chǎn)生活化遷移、再沉淀現(xiàn)象，這也證明侏羅統(tǒng)富鈾層體亦為新層位提供豐富鈾源；鉀含量偏低，變化趨勢較為平穩(wěn)，故該地層中呈現(xiàn)鈾高場、釷偏高場、低鉀場的放射性特征。

圖5 A-A′能譜-地質(zhì)剖面圖

圖6是B-B′能譜-地質(zhì)剖面圖。從圖中可以看出，該剖面整體上釷含量偏高，其變化范圍為(4.52～20.91)×10-6，均值為14.37×10-6，由剖面左至右釷含量變化降低；鈾含量整體波動較為穩(wěn)定，其在變化規(guī)律為從左至右為低-高-低，鈾含量變化范圍為(1.20～8.54)×10-6，均值為3.70×10-6，而在新近系下油砂山組中見有較高鈾異常帶；鉀含量變化較小，整體偏低。因此，該目的層放射性特征為鈾高場、釷偏高場、低鉀場。Th/U值整體為高值，說明在該找礦目的層上油砂山組中鈾起始富集，后期地球化學環(huán)境的變化，使得鈾元素活化遷出和再富集。

圖6 B-B′地質(zhì)-能譜剖面圖

圖7為C-C′能譜-地質(zhì)剖面圖。該剖面地處英雄嶺背斜東南傾伏端，出露地層主要有上新統(tǒng)獅子溝組(N2s)、上油砂山組(N2y)。上油砂山組為該區(qū)主要目的層，主要為棕紅色泥巖夾灰色泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖與棕紅色含礫粗砂巖互層，整體為一套辮狀河三角洲前緣分流河道砂體。該條剖面整體釷含量偏高，鉀含量波動較小，但在上油砂山組中發(fā)現(xiàn)一處鈾礦化帶，帶長約400 m，異常段厚約4～5 m，鈾含量變化范圍為(3.40～408.80)×10-6，均值為10.17×10-6，鈾異常峰值最高達408.80×10-6。賦存巖性為灰色細砂巖，疏松，發(fā)育炭化植物碎屑，并見有次生鈾礦物(圖8)，異常帶兩側(cè)巖性為淺黃色細砂巖，屬于氧化還原過渡帶。

圖7 C-C′能譜-地質(zhì)剖面圖

圖8 次生鈾礦物

上述能譜-地質(zhì)剖面顯示，在研究區(qū)內(nèi)出露的找礦目地層中均有高鈾、高釷、低鉀的放射性特征，且在局部地層中見有較高鈾異常帶(點)，Th/U值為高值，存在鈾元素的活化遷移和再富集現(xiàn)象。需要說明的是，在研究區(qū)內(nèi)地層淺表面見有的放射性異常為較高鈾異常富集區(qū)和鈾運移沉淀中心，且能譜-地質(zhì)剖面上鈾含量值高低接觸帶常表征深部鈾礦體的放射性異常特征(趙希剛等，2009)，指示深部鈾礦體可能發(fā)育的位置以及鈾礦品位。

因此，基于在英雄嶺發(fā)現(xiàn)的鈾異常點，在該異常帶南部100 m左右英雄嶺背斜南翼布孔進行查證，探測深部鈾異常發(fā)育線索。經(jīng)測井解釋與物探巖心編錄，該孔見有6段鈾礦化(圖9)，工業(yè)鈾礦體埋深558.85～564.95 m，厚6.10 m，品位0.0109%，平米鈾量1.43 kg/m2，鈾礦化賦存于上油砂山組(N2y)，見礦巖性為淺灰白色細砂巖，砂體中發(fā)育炭化植物碎屑，泥質(zhì)膠結，疏松，巖心斷面見少量黃綠色次生鈾礦物，呈薄膜狀，并發(fā)育少量褐鐵礦化；且結合物探測井電阻率曲線與巖心顯示，見礦砂體為典型水下分流河道砂體，縱向上呈現(xiàn)泥-砂-泥結構，有利于形成層間氧化帶，進一步指導研究區(qū)下一步找礦。因此，研究區(qū)內(nèi)古-新近系找礦目的層中其深部具有鈾成礦的潛力部位。

圖9 柴達木盆地西緣ZKY0-1鉆孔單井剖面圖

3.2.2 放射性-油氣特征

研究區(qū)地處柴西坳陷，且昆北斷階、茫崖凹陷及大鳳山凸起形成構造斜坡帶。區(qū)內(nèi)深部油氣豐富，淺部斷陷內(nèi)地層擠壓隆升形成良好的油氣藏圈閉構造(張菊梅等，2012；王桂宏等，2019)，深部油氣通過斷裂等破裂構造向淺部地層遷移耗散，形成層間還原障，有利于構造-地球化學障型與層間氧化帶型鈾礦化形成(權建平等，2007；徐強和李娟，2014；劉武生等，2017；陳擎等，2020；黃廣楠等，2021)。

研究區(qū)古-新近系找礦目的層的見礦砂體中均發(fā)育有明顯的油氣還原現(xiàn)象(圖10a、b)，其在鈾礦化賦存部位發(fā)育有油浸砂，且在局部礦段見有沿裂隙面展布的瀝青質(zhì)，巖心具油氣味。微觀薄片中也見有大量的黑色有機質(zhì)膠結于礦物顆粒之間(圖10c、d)，呈不規(guī)則顆粒狀分布。以上現(xiàn)象表明，區(qū)內(nèi)新近系目的層受油氣還原作用控制，增強了目的層巖石的還原能力，將高價、活化的鈾離子還原成穩(wěn)態(tài)的低價鈾礦物再沉淀富集，對砂巖型鈾成礦起到積極的作用。

圖10 柴西緣古-新近系鈾礦化巖石特征

研究區(qū)油氣還原作用與砂巖型鈾礦化關系密切，且鈾礦化經(jīng)綜合測井和巖心物探編錄顯示在油氣還原段或附近有放射性普遍增高的現(xiàn)象。為進一步研究放射性異常與油氣之間的關系，對研究區(qū)發(fā)現(xiàn)的工業(yè)鈾礦體采樣進行酸解烴分析，其與礦化砂體放射性關系如圖11所示。從圖11可以看出，鉆孔鈾礦化段的氣態(tài)飽和烴和液態(tài)飽和烴與放射性之間呈明顯的正相關關系，放射性較高的礦段氣態(tài)飽和烴和液態(tài)飽和烴含量相對偏高，而且放射性的高低與氣態(tài)飽和烴含量的相關性更明顯。因此，研究區(qū)油氣還原作用有利于鈾成礦，而該層間氧化-油氣還原過渡帶成為區(qū)內(nèi)最重要、直接的砂巖型鈾礦找礦標志。

圖11 柴西緣地區(qū)油氣與放射性關系

4 討論

4.1 測井響應特征與鈾礦化關系

依據(jù)地球物理測井，柴達木盆地西緣上干柴溝組、下干柴溝組、上油砂山組及下油砂山組地層為區(qū)內(nèi)主要找礦目的層。參照各巖性視電阻率差異，劃分地層巖性，各地層中砂體較為發(fā)育，砂體厚度大，目的層普遍發(fā)育辮狀河-三角洲-湖相沉積體系，以扇三角洲河道相骨架砂體為主，整體巖性盆地邊緣粗，中心細。從自然電位曲線特征判斷，區(qū)內(nèi)具有良好的泥-砂-泥互層結構，有利于鈾礦體保存富集，構成區(qū)內(nèi)主要找礦目標層位。對比區(qū)內(nèi)不同沉積環(huán)境中巖石的物性差異，下干柴溝組氧化砂體不發(fā)育，這是因為巖石前期發(fā)生氧化作用，受后生還原或油氣浸染作用改造，富含有油氣還原物質(zhì)，區(qū)內(nèi)下干柴溝組中發(fā)現(xiàn)的鈾礦化及異常均受上述層位的砂體控制，是該區(qū)重要的控礦層位。其余目的層氧化作用強烈(黃色砂體發(fā)育)，具有一定的還原環(huán)境(灰色砂體發(fā)育)，對層間氧化帶和鈾礦化的形成非常有利。自然伽瑪值顯示，其上、下干柴溝組與下油砂山組地層中巖石的放射性背景值相對較高，目的層砂體中放射性異常特征明顯，其局部部位見有高異常，具有較大的鈾成礦潛力。

4.2 巖石放射性特征與鈾礦化關系

研究區(qū)地處柴達木盆地，蝕源區(qū)廣泛發(fā)育下元古界達肯達坂群、中元古界全集群、上奧陶統(tǒng)灘澗山群、上泥盆統(tǒng)牦牛山組及加里東-印支期的中酸性侵入巖等，巖石鈾含量普遍較高(4.3～39.0)×10-6，Th/U值大于3.5(權志高等，2014)，表明巖體遭受一定的剝蝕，鈾進行了遷移，是盆地良好的鈾源體。蝕源區(qū)富鈾地質(zhì)體可為區(qū)內(nèi)古-新近系目的層提供鈾源，且盆地內(nèi)部中下侏羅統(tǒng)富鈾層體亦可為新層位提供豐富鈾源，盆地內(nèi)中侏羅統(tǒng)一些砂巖型、含鈾煤型異常點，鈾鐳平衡系數(shù)也大于1，均表明鈾丟失嚴重，為盆內(nèi)古-新近系提供豐富鈾源。

由于蝕源區(qū)含鈾地質(zhì)體與中下侏羅統(tǒng)富鈾巖層為盆內(nèi)古-新近系地層提供大量鈾源，致使目的層地表出露的地層巖石見有明顯的鈾異常點(帶)。能譜-地質(zhì)剖面顯示，區(qū)內(nèi)找礦目標層具有鈾高場、釷偏高場、低鉀場的放射性特征，且剖面上目的層砂體鈾異常曲線出現(xiàn)的單峰、雙峰高值，既作為砂巖型鈾礦找礦標志，同時鈾含量高低過渡帶指示深部鈾礦體的發(fā)育，以此預測深部地層鈾礦體的空間展布。

研究區(qū)見礦砂體中，經(jīng)綜合測井和巖心物探編錄顯示，在細砂巖、粗砂巖、含礫粗砂巖中放射性異常值相對偏高。各目標層均存在巖性從黃色-灰白色-灰色，其鈾含量存在先增加后減少的趨勢變化，表明在層間氧化-還原過渡帶發(fā)育鈾富集現(xiàn)象，有利于尋找層間氧化帶型砂巖鈾礦。

4.3 油氣還原與鈾礦化關系

研究區(qū)內(nèi)構造發(fā)育，致使區(qū)內(nèi)形成良好的油氣藏圈閉構造，深部油氣沿斷裂通道等破碎構造向上運移，在地層淺部富集。柴達木盆地西緣古-新近系目標層中，雖在鉆孔巖心中見有灰色砂體或植物炭屑，但其巖石相比侏羅系巖石自身還原能力較差，無法將高價、活化鈾還原成穩(wěn)態(tài)的低價鈾礦物。在高價、不穩(wěn)定的活化鈾沿裂隙、斷裂遷移過程中，油氣增加古-新近系巖石的還原能力，在氧化-還原過渡帶部分還原富集成礦。且由于油氣的吸附作用，在油氣富集的部位見有富鈾現(xiàn)象，在區(qū)內(nèi)所施工的鉆孔中發(fā)現(xiàn)的鈾礦化均與油氣還原緊密相關，其在鈾礦化砂體及附近均見有明顯的油氣浸染現(xiàn)象，瀝青質(zhì)發(fā)育。且從咸水泉地段鈾礦化孔含礦主巖巖性和地球物理特征可見：上干柴溝組分流河道砂體控制著鈾礦化分布的層段，含油氣還原物質(zhì)。這種較厚的扇三角洲平原相砂體利于成礦流體運移和油氣還原-層間氧化帶的發(fā)育。故區(qū)內(nèi)油氣對于砂巖型鈾成礦提供了有利的還原保障，具有一定的成礦潛力。

5 結論

(1)地球物理測井響應特征指示區(qū)內(nèi)找礦目的層砂體分層性、連續(xù)性較好，發(fā)育較厚；巖性典型差異明顯，具有鈾成礦有利的泥砂互層架構，且砂體(粗砂、含礫粗砂)放射性值較高，為區(qū)內(nèi)鈾礦找礦提供理論基礎。

(2)利用能譜-地質(zhì)剖面測量，評價區(qū)內(nèi)放射性特征，圈定目的層鈾異常點(帶)，以近地表鈾含量高低過渡帶推斷深部鈾礦體空間展布以及品位特征，劃分成礦有利帶。

(3)研究區(qū)地層油氣分布廣泛，巖體鈾礦化遭受油氣還原作用清晰，鈾富集在后生氧化-油氣還原過渡界面上，其放射性值高低與油氣作用(烴類含量)呈明顯正相關關系。