鐘延秋

(大慶油田勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712)

隨著國家核電發(fā)展目標的進一步明確，對鈾的需求在不斷增長，鈾資源勘查工作也越來越得到國家的高度重視，鈾礦地質勘查工作得到了進一步加強。中國北方一些中—新生代盆地的鈾礦勘查工作取得了較快的進展和重要成果。如伊犁、吐哈、鄂爾多斯、二連和松遼等盆地，相繼發(fā)現了一些大型或超大型砂巖型鈾礦床(張金帶等，2007;張成勇等，2012)。特別是遼河油田于松遼盆地西南隆起區(qū)錢家店凹陷內的姚家組發(fā)現了大型鈾礦床，其上的嫩江組、四方臺組、明水組見到了多口礦化井，展示了松遼盆地良好的鈾礦勘查前景。

松遼盆地為一北北東向的菱形盆地，面積26×104km2。盆地基底為古生代和前古生代變質巖系，沉積蓋層主要由侏羅系、白堊系、上下第三系和第四系組成(楊萬里，1985)，最大厚度達1×104m。盆地內部的區(qū)域隆起、坳陷為盆地的一級構造單元，他們組成了盆地地質構造的基本格架(大慶油田石油地質志編寫組，1987)。六個一級構造單元為中央坳陷區(qū)、西部斜坡區(qū)、北部傾沒區(qū)、東北隆起區(qū)、東南隆起區(qū)和西南隆起區(qū)。大慶長垣是松遼盆地中央坳陷區(qū)內的一個二級構造單元(圖1)。

多年來，石油勘探工作者對松遼盆地，特別是對大慶長垣的地層發(fā)育、構造形態(tài)、油氣富集規(guī)律等進行了大量細致的研究工作，在油氣勘探上取得了許多可喜的成果。如大慶油田的主體采油區(qū)即為大慶長垣內的喇嘛甸、薩爾圖、杏樹崗、高臺子、太平屯、葡萄花和敖包塔等7個構造上。與此同時，在油氣勘探過程中，一些探井在自然伽馬測井中發(fā)現了放射性異常，有的井在伽馬能譜測井中鈾含量值較高，這些異常井多數分布在大慶長垣的周邊，鑒于此種情況，筆者對大慶長垣的一些探井鈾異常發(fā)育層位、分布范圍、含鈾異常巖性等進行了統(tǒng)計分析，結合對大慶長垣反轉構造特征進行了研究，對砂巖型鈾礦成礦遠景進行了探討，得出了幾點初步認識，希望能對該地區(qū)的鈾礦勘查工作有一定的指導意義。

1 區(qū)域地質背景

松遼盆地是在前中生代基底之上發(fā)育起來的晚中生代盆地。它位于蒙古地塊東部，蒙古地塊北界為西伯利亞板塊，以南為華北板塊，以東為那丹哈達嶺一錫霍特阿林陸緣增生帶。

圖1 松遼盆地北部構造單元區(qū)劃圖Fig.1 Composition of tectonic unit of the northern Songliao Basin

松遼盆地北部的基底主要為石炭系-二疊系淺變質巖系及不同時期的侵入巖體。據盆地內探井和盆地周邊露頭巖性標定及重磁資料預測結果，基底巖性以泥質板巖、千枚巖、結晶灰?guī)r等淺變質巖為主，其次為片巖、片麻巖和中酸性侵入巖(侯啟軍等，2008)。

松遼盆地北部蓋層由中、新生界組成(大慶油田石油地質志編寫組，1987)(圖2)。盆地內砂巖型鈾礦找礦重點層位是泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組、明水組，大慶長垣地區(qū)找礦目的層主要是青山口組、嫩江組、四方臺組。

泉頭組(K1q)巖性主要為一套棕紅、暗紫紅色泥質巖與紫灰、灰綠、灰白色砂質巖組成的較粗粒紅色陸相碎屑巖，局部夾灰綠、灰黑色泥巖及凝灰?guī)r薄層。碎屑由下往上逐漸變細，具有明顯的旋回特征，由盆地邊緣向內部逐漸變細，即由礫巖－砂巖－粉砂巖－泥巖組成，沉積物顯示了河道、濱湖、淺湖相序列的沉積特點。厚度變化較大，盆地邊部一般厚為0～100 m。

青山口組(K1qn)總體上為一潮濕環(huán)境下形成的湖相沉積物，巖性為一套黑色、綠色泥巖和砂巖，下部以泥巖為主，上部夾砂質巖，厚度一般為0～300 m。

嫩江組(K1n)是松遼盆地白堊系中最發(fā)育、分布最廣的地層。巖性和厚度較穩(wěn)定，為一套深湖相、淺湖相及淺灘相細粒碎屑巖。巖性主要由灰黑色泥巖、頁巖與油頁巖、灰綠色泥巖夾灰白色、灰色粉、細砂巖組成。盆地邊部厚度一般為0～500 m。

四方臺組(K1s)主要分布在盆地的中部和西部，東部僅在綏化地區(qū)有局部分布。其巖性下部為磚紅色含細礫的砂、泥巖夾棕灰色、灰綠色砂巖和泥質粉砂巖，呈正韻律層，中部為灰白色、灰色細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖與磚紅色、紫紅色泥巖互層。上部主要為紅色紫紅色泥巖為主，夾少量灰白色、灰綠色粉砂巖、泥質粉砂巖。厚度一般為0～400 m。

明水組(K2m)主要分布在盆地的中部和西部，東部缺失，與下伏四方臺組為假整合接觸。巖性主要為灰綠、灰黑、棕紅色泥巖與灰、灰綠色、少量雜色砂巖組成。厚度一般為0～200 m。

大慶長垣是大慶油田的主力產油區(qū)，在該地區(qū)的油氣勘探過程中，有100多口油氣探井在測井中發(fā)現了高自然伽馬異常，其值一般為500～1000 API，礦化層位都集中在青山口組、嫩江組、四方臺組，并且成環(huán)狀分布在大慶長垣周邊。

2 盆地演化特征

松遼盆地的形成與發(fā)展，是中新生代板塊運動的產物(關德范，1981)，且具有多期次的構造活動特點。受燕山運動和喜馬拉雅運動的影響，從晚侏羅世開始，受古太平洋板塊的俯沖-碰撞作用對中國東北部構造演化產生了重要作用，其在俯沖方向、俯沖速率、俯沖角度等要素上隨時間是不斷變化的(李娟等，2002)。松遼地區(qū)自始自終不同程度地受其影響，在發(fā)展過程中燕山晚期的構造活動造成下部斷陷地層與上部坳陷地層的角度不整合，也是松遼盆地坳陷時期地層的形成，造成白堊系與下第三系(明水組與依安組)之間的角度不整合，這是坳陷地層褶皺構造主要形成時期之一。喜山早期的構造運動造成上下第三系(依安組合大安組)之間的角度不整合(林景曄等，2004)。據地質和古地磁、地震等資料綜合分析認為，松遼盆地的形成演化可分為五個階段(高瑞祺等，1997):

圖2 松遼盆地北部地層年代、油層及構造運動分期圖Fig.2 Stratum age，oil reservoirs and stage of tectonic movement in the north of Songliao Basin

(1)成盆先期褶皺階段(P2-T)。古生代末期歐亞板塊與太平洋板塊碰撞，造成大陸向海洋方向的傾斜，使整個中國東北和日本諸島發(fā)生大規(guī)模褶皺，松遼地區(qū)大范圍抬升，伴隨有強烈的巖漿活動，有大規(guī)模的花崗巖侵入。

(2)初始張裂階段(J2-J3)。中晚侏羅世，地表經前期剝蝕，巖石圈變薄，深部莫霍面向上隆起，上地幔造成局部異常，產生熱點，導致盆地早期的初始張裂，形成規(guī)模不等的裂陷。

(3)裂陷階段(K11)。早白堊世早期，盆地中部莫霍面拱起使異常地幔作用加強，造成持續(xù)拉張。此時裂陷沉降速度快、物源多、水動力強，沉積補償作用好，沉積物以較粗碎屑類復理石建造為主，并形成目前盆地的雛形。

(4)沉降階段(K21-K31)。早白堊世中期，由于巖石圈逐漸變冷，產生熱收縮，此時在全球板塊控制作用下，地殼呈不均一的整體下沉，盆地進入裂陷基礎上的疊覆沉陷。地殼運動平面上的差異造成沉陷的不均一性，表現為前期有東部和中部兩個沉降中心，中后期東部沉降中心逐漸消失，造成東部發(fā)育早期斷陷，中部多數發(fā)育穩(wěn)定凹陷，西部為穩(wěn)定的斜坡帶，大面積緩慢沉降，地層逐層超覆。

(5)萎縮平衡階段(K23-Q)。該階段盆地深部地質結構逐漸趨于調整均衡，盆地全面上升，湖面規(guī)模收縮。擠壓運動一方面使先期地層發(fā)生褶皺，另一方面使盆地邊緣差異性隆起、盆地中心差異沉降。因此在總體上升的背景下，盆地東部差異性抬起，沉積中心再次西移，沉降速度緩慢。在擠壓應力的作用下，形成了一些有利于鈾礦成礦的反轉構造。

第三系、第四系是在侵蝕夷平的基礎上沉積的一套磨拉石建造，此時活動變弱，盆地呈現出漸趨消亡的特征。

3 大慶長垣的形成及特征

現今的大慶長垣西翼地層傾角陡(11°～18°)，東翼地層傾角緩(2°～7°)，由下而上傾角減小。長垣北部以北西向正斷層為主，斷層走向延伸較平緩，多發(fā)育在構造的頂部和構造的陡翼;中部斷層分布與構造部位關系不很密切;南部除北西向斷層外，尚有南北向、北東向斷層發(fā)育，斷層在平面上呈弧形。巖層厚度由兩翼向頂部減薄，巖性由兩翼向頂部變粗，頂部嫩江組上部遭受剝蝕，四方臺組沉積變薄，缺失明水組。

大慶長垣是一個多成因復合形成的構造帶，主要受三個構造期次的影響，一次是早白堊嫩江期晚期的構造運動形成了長垣的雛型，晚白堊明水期晚期的構造運動使其發(fā)育成完整的背斜，早第三紀末左行壓扭使長垣進一步加強而形成整體形態(tài)(圖3)。

圖3 大慶長垣構造演化史剖面圖Fig.3 Tectonic evolution profile of Daqing Placantieline

登婁庫組沉積時期，大慶長垣位于沉降的中心部位，在侏羅紀-早白堊世營城子組的基礎上繼承性的發(fā)育一系列小型斷陷，沉積較厚的砂礫巖、粗砂巖。

泉頭組沉積時期，盆地處于坳陷初期的坳陷穩(wěn)定期的過渡階段，其沉積特征與上覆和下伏地層有明顯差別。此時大慶長垣位于古坳陷的中心部位，沉積較厚，松基六井厚達1 267 m，葡1井為1 063 m，青山口組-嫩江組沉積時期，盆地處于坳陷深陷期，是松遼古湖盆發(fā)展的全盛期，湖區(qū)廣闊，沉積范圍大。這兩個時期氣候溫熱潮濕，盆地穩(wěn)定沉降，沉積速度較慢，補償條件較差，形成了巨大的深湖靜水體，沉積了一套富含有機質的半深-深湖相黑色泥巖。嫩江組末期，在區(qū)域壓扭應力場作用下，大慶長垣東側的黑魚泡-頭臺斷裂帶左行走滑，抬升隆起使嫩江組頂部地層遭受剝蝕，與此同時在大慶長垣上發(fā)育了喇嘛甸、薩爾圖、葡萄花、敖包塔、高臺子、太平屯、杏樹崗等七個局部扭動構造，形成了大慶長垣的雛型。

四方臺組和明水組沉積時期，經歷嫩江組末期的構造運動，使嫩江組頂部遭受剝蝕，部分地層裸露在地表，發(fā)生了短時間的沉積間斷期。明水組末期，區(qū)域應力場近東西向，長垣東側黑魚泡-頭臺斷裂帶控制了深層斷陷的北北東和近南北向基底斷裂發(fā)生反轉(圖4)，上盤地層的隆升，在坳陷層序中形成反轉構造，反轉斷層上延方向逐漸演化形成逆斷層，所造成的局部構造形態(tài)也表現為反轉斷層一側陡峭，另一側平緩的不對稱型。如現今的喇嘛甸、薩爾圖、杏樹崗、葡萄花等局部構造。深層斷陷兩側斷層同時反轉，上部中淺層就形成頂部平緩兩翼均陡的箱型褶皺，如高臺子局部構造。大斷裂帶的整體反轉作用改變了嫩江組末期形成的扭動背斜，正反轉構造的有機結合形成了大慶長垣的整體背斜，早晚第三紀之間的構造運動使其形成統(tǒng)一的圈閉線。這兩次構造運動使地層大幅抬升隆起，長垣東西兩翼地層傾角變陡，長垣頂部四方臺組和明水組地層大范圍遭受剝蝕形成構造天窗，沉積間斷時間大約32 Ma(圖5)。

4 構造對砂巖型鈾礦成礦的控制作用

松遼盆地是中、新生代構造運動的產物，嫩江組末期、明水組末期和早第三紀末期的構造期次形成了大慶長垣整體背斜，從而改變了淺部蓋層的構造形態(tài)、巖石物理性能、地下水的循環(huán)方式等，為后生改造成礦提供了條件。

圖4 大慶長垣喇嘛甸正反轉構造剖面圖Fig.4 Positive and inversion structure profile of Lamadian in Daqing Placantieline

(1)構造運動使背斜頂部遭受剝蝕形成構造天窗，有利于含鈾含氧水滲入地下巖層。大慶長垣頂部缺失明水組和部分四方臺組，有長達18 Ma的剝蝕期，其軸部地層直接裸露地表，形成了剝蝕天窗(圖3)，大氣降水可以在剝蝕天窗處沿著單斜巖層的出露處毫無阻擋地滲入到巖層中，源源不斷地補給承壓含水層。這些大氣降水飽含氧氣，滲入巖層在流動過程中可形成局部層間氧化帶。同時大氣降水可在蝕源區(qū)氧化環(huán)境中把鈾帶入流動水中，匯入到剝蝕天窗處，滲入巖層在氧化還原過渡帶富集成礦(張振強等，2006)。

(2)構造運動改變了地層產狀，使地下水從滯流狀態(tài)變?yōu)檠h(huán)狀態(tài)。有關松遼盆地北部古水動力場的演化前人曾作過大量的研究，認為青山口組和嫩江組的兩套泥巖是全盆地良好的區(qū)域隔水層，它將盆地中淺層分為上、中、下三套水文地質旋回，即四方臺組-明水組、姚家組-嫩江組、泉頭組-青山口組。其中中部水文地質旋回由于封閉條件好，屬于較高礦化度的弱水文交替帶和水交替停滯帶，但盆地邊緣局部地區(qū)有淡水滲入，可形成邊緣水交替帶;上部水文地質旋回缺少區(qū)域性蓋層，形成低礦化度交替帶;下部水文地質旋回為中等礦化度的弱水交替帶和水交替停滯帶，盆地邊部隆起可形成水交替帶(高瑞祺等，1997)。從前人研究成果中可得出，上部水文地質旋回中的四方臺組-明水組，存在良好的水交替帶，為地下水的循環(huán)創(chuàng)造了條件。

大慶長垣頂部缺失明水組和四方臺組，大量巖層裸露地面，可使大氣降水順暢地滲入到巖層中。故整個長垣頂部是一個很好的層間承壓水的供水區(qū)。長垣西翼地層較陡傾角為11°～18°，東翼地層較緩傾角為2°～7°，在同一巖層內它又具備了流動的重力差，這就為地下水從滯留狀態(tài)變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)、形成局部或區(qū)域性的層間承壓水補-徑-排的循環(huán)機制提供了先決條件。大慶長垣西側發(fā)育有齊西-敖古拉-哈拉海斷裂帶，該斷裂帶北起泰康，南至大安，自北而南劃分為三段，即齊西斷層帶、敖古拉斷層帶、哈拉海斷層帶，各斷層帶長度一般20～30 km，斷面大多西傾，斷距由下向上減小，中淺層垂直斷距為10～100 m，斷裂帶內斷層呈左行雁列狀排布。東側發(fā)育黑魚泡－頭臺斷裂帶，該斷裂是孫吳-雙遼殼斷裂的一部分，斷裂南斷長50 km，北斷長195 km。兩個斷裂帶走向與大慶長垣軸向基本一致，與長垣東西兩翼的地層相垂直，因此，這些斷裂發(fā)育帶中的一些繼承性、直達地表的斷層，作為層間水外泄的通道以群泉或溢出帶形式將層間水泄入到上覆巖層或地表，如長垣西側的龍虎泡、月餅泡等都是地下層間承壓水的很好排泄源。

(3)構造運動改善了地層和巖石的物理性質，增加了巖石的滲透性。大慶長垣地區(qū)經受了多期次的構造運動，在強大擠壓、剪切力作用下，壓扭、伸展活動又頻繁轉化，不斷的改造沉積層的結構，增加巖石內的裂隙，極大的改善了巖層的性能，提高了巖石的孔隙度和滲透率，在背斜頂部尤為發(fā)育，這些裂隙是地下水流通的良好通道，為含氧水的滲入和暢流提供了的條件，同時也拓展了容砂空間，提高了巖石的容礦能力。

(4)構造運動產生了新斷裂或激活了早期斷層，是深部還原性烴類流體上升的通道。前面已經論述了大慶長垣是構造運動的產物，構造運動過程中所產生的構造應力必然要對地層造成破壞，產生一些規(guī)模較大的斷裂或使早期斷層重新活動，這就溝通了深部青一、二段和嫩二段的生油巖與淺層的含礦儲集層，起到了油氣運移通道的作用。由于地層埋深大、壓力大，油氣沿斷層向上運移比沿地層側向運移容易，因此斷層是深部還原性烴類流體上升的最佳通道，如大慶長垣東西兩翼的黑魚泡－頭臺斷裂帶、齊西－敖古拉－哈拉海斷裂帶就可起到深部還原性烴類流體上升的通道作用(圖6)，為鈾成礦作用提供了充足的還原劑。

5 結論

(1)受喜山構造運動影響大慶長垣頂部形成得天獨厚的巨大構造天窗，為含鈾含氧水的滲入創(chuàng)造了良好條件。

(2)大慶長垣地區(qū)青一、二段和嫩二段是大慶油田主要生油巖，其兩翼的斷裂帶即是良好泄水通道又是深部原性烴類向上運移進入儲集層的通道。

(3)大慶長垣與盆地西南隆起區(qū)錢家店凹陷(黃凈白等，2007)具有類似的構造條件，兩者又有相同的鈾源條件(大興安嶺蝕源區(qū))，大慶長垣周邊100多口探井中自然伽馬異常的發(fā)現，展示了大慶長垣兩翼找到類似于錢家店類型的隱伏的后生層間氧化砂巖型鈾礦床的良好前景。

圖5 松遼盆地北部橫穿大慶長垣Gu302-L3249測線地震剖面Fig.5 The Gu302-L3249 Line of Seismic Profile cross the Daqing Placantieline in the north of Songliao Basin

圖6 松遼盆地北部斷裂帶與構造關系圖Fig.6 Fault belts and structural belts in the north of Songliao Basin

大慶油田石油地質志編寫組.1987.中國石油地質志(卷二):大慶、吉林油田(上冊)[M].北京:石油工業(yè)出版社，:155-173.

高瑞祺，蔡希源.1997.松遼盆地油氣田形成于分布規(guī)律[M].北京:石油工業(yè)出版社.

關德范.1981.大慶長垣成因及油氣生成條件的探討[J].大慶石油學院學報，9(1):11-19.

侯啟軍，馮志強，馮子輝.2008.松遼陸相盆地石油地質學[M].北京:石油工業(yè)出版社:34-50.

黃凈白，李勝祥.2007.試論我國古層間氧化帶砂巖型鈾礦床成礦特點、成礦模式及找礦前景[J].鈾礦地質，23(1):8-16.

李娟，舒良樹.2002.松遼盆地中、新生代構造特征及其演化[J].南京大學學報:自然科學版，38(4):528-530.

林景曄，林鐵峰，朱德豐.2004.喜馬拉雅運動與松遼盆地北部油氣成藏的關系[J].石油與天然氣地質，25(2):224-225.

楊萬里.1985.松遼陸相盆地石油地質[M].北京:石油工業(yè)出版社:1-6.

張成勇，聶逢君，權建平，等.2012.山間盆地砂巖型鈾礦成礦物質來源研究——以吐哈盆地和二連盆地為例[J].東華理工大學學報:自然科學版，35(3):230-237.

張金帶，李友良，簡曉飛.2007，“十五”期間鈾礦地質勘查主要成果及“十一五”的總體思路[J].鈾礦地質，23(1):1-5.

張振強，桑吉盛，金成洙.2006.松遼盆地東南隆起區(qū)反轉構造對砂巖型鈾礦成礦的作用[J].鈾礦地質，22(3):151-156.