陳路路，聶逢君，嚴(yán)兆彬

（東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，江西 南昌 330013）

松遼盆地是在晚華力西褶皺帶中間地塊基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)具有多沉積旋回的中新生代斷-坳盆地，是我國(guó)最大的陸相沉積盆地［1］，也是我國(guó)最重要的含油、氣-煤-鈾共生建造盆地。鈾礦地質(zhì)工作始于20世紀(jì)50年代，80年代后期開始了較為系統(tǒng)的鈾礦區(qū)調(diào)工作，90年代開始了大規(guī)模的可地浸砂巖型鈾礦區(qū)域評(píng)價(jià)找礦工作［2］，并在松遼盆地南部錢家店找到了可地浸砂巖型鈾礦床。相比于盆地南部較好的鈾成礦地質(zhì)條件，近年來(lái)在西部斜坡帶和東北隆起區(qū)也取得了一些進(jìn)展。

研究區(qū)域是西部斜坡帶。筆者曾參與大慶長(zhǎng)垣以西的鈾礦勘查項(xiàng)目的部分工作，該區(qū)四方臺(tái)組地層發(fā)現(xiàn)大量鈾異常，并通過(guò)分析測(cè)井、物探、水文和鉆井等結(jié)果，認(rèn)為四方臺(tái)組是該區(qū)重要的鈾成礦目的層位。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

西部斜坡區(qū)是松遼盆地的一級(jí)構(gòu)造單元（圖1），其東鄰中央坳陷區(qū)，西與邊緣山區(qū)相接，向南與西南隆起區(qū)呈過(guò)渡關(guān)系，北連北部?jī)A沒區(qū)，在盆地發(fā)展演化過(guò)程中長(zhǎng)期處于區(qū)域性單斜構(gòu)造狀態(tài)，自盆地西部邊緣向中央坳陷區(qū)傾斜，并呈NNE向展布，面積約30 000 km2［3］。

1.1 盆地結(jié)構(gòu)

1.1.1 基底

盆地基底是天山—興安嶺海西褶皺帶中間地塊的一部分，主要由前古生代的中深變質(zhì)片麻巖、大理巖，淺變質(zhì)的片巖、千枚巖、板巖以及海西期的黑云母花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖等組成［2］。 基底埋深一般為 500～2 000 m，西部較淺，基底斷裂十分發(fā)育，大多呈NNE—NE和NW向。

1.1.2 蓋層

盆地具有明顯的雙層結(jié)構(gòu)，由在盆地基底上發(fā)育的中新生代斷陷層和坳陷層兩部分組成［4］。斷陷層斷裂非常發(fā)育，分割性較強(qiáng)，受以NNE向?yàn)橹鞯纳L(zhǎng)斷層控制，形成了一系列NNE向展布的孤立斷陷或斷陷群。坳陷層總體上呈碟形，其發(fā)育的斷裂規(guī)模比斷陷層的要小，地層構(gòu)造較平緩，具有統(tǒng)一的沉降中心。地層由下白堊統(tǒng)的沙河組、營(yíng)城組、登婁庫(kù)組和泉頭組，上白堊統(tǒng)青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺(tái)組和明水組，古近系、新近系和第四系組成［5］，地層劃分見表1。

1.2 構(gòu)造演化

松遼盆地主要經(jīng)歷了斷陷、坳陷和構(gòu)造反轉(zhuǎn)（萎縮褶皺）3個(gè)階段。按構(gòu)造階段分為3個(gè)沉積層序：晚侏羅世火石嶺期至早白堊世登婁庫(kù)期，盆地受NNE向擠壓（NWW向伸展拉張）應(yīng)力作用，受斷裂控制產(chǎn)生一些斷陷盆地群。中間營(yíng)城子末期，盆地受擠壓，發(fā)生抬升剝蝕，為第1次構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用。

坳陷沉積從早白堊世的泉頭期開始，直至晚白堊世嫩江組末期，處于水平應(yīng)力的平靜期，沉積以長(zhǎng)期、穩(wěn)定和快速沉降為特點(diǎn)，是松遼盆地大型坳陷階段形成和發(fā)展的全盛時(shí)期［6］。

構(gòu)造反轉(zhuǎn)期是從晚白堊世四方臺(tái)期開始，受太平洋板塊NW向擠壓［7］，盆地大面積抬升遭受剝蝕，表現(xiàn)為湖盆萎縮，沉降中心向西遷移。

經(jīng)過(guò)上述構(gòu)造演化，古近紀(jì)以后沉積地層發(fā)生超覆，形成了現(xiàn)今地貌，基本上沒有發(fā)生明顯變化，地層只有小幅度的沉降，同時(shí)發(fā)育大量小斷層［3］。

2 四方臺(tái)組地層特征

沉積期在晚白堊世中期，主要分布于松遼盆地中部和西部，盆地東部大多數(shù)被剝蝕或無(wú)沉積，僅綏化地區(qū)局部有分布。盆地北部較厚的地層約為200～400 m，沉積中心位

于黑帝廟—乾安一帶［7］。西部斜坡區(qū)的四方臺(tái)組地層厚度較薄，平均約為59 m，且東西兩側(cè)地層厚度差異較大，向西厚度減薄。西部邊緣部分區(qū)域因早期隆起剝蝕，導(dǎo)致地層缺失。

表1 松遼盆地綜合地層劃分 （據(jù)李勝祥修改，2002）Table 1 Comprehensive stratigraphic subdivision of Songliao Basin （Modified after Li Sheng-xiang， et al.， 2002）

根據(jù)測(cè)井及松科1井四方臺(tái)組巖心記錄，并結(jié)合前人研究資料，四方臺(tái)組總體上為松遼盆地萎縮超覆層序組，為一套淺湖濱湖相和河流相的雜色砂泥巖組合。巖性特征如下所述：（1）上部為紅色、紫紅色泥巖夾少量灰白色粉砂、泥質(zhì)粉砂巖；（2）中部為灰色細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、紅色、紫紅色泥巖互層；（3）下部為磚紅色含細(xì)礫的砂泥巖夾棕灰色砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，有底面沖刷現(xiàn)象，粒度呈下粗上細(xì)的特點(diǎn)［8］。

整體上看，四方臺(tái)組地層與下伏嫩江組呈不整合接觸，與上覆明水組在盆地北部呈平行不整合接觸。四方臺(tái)組的上部紅色泥巖，中下部灰色砂巖與下伏嫩江組灰色泥巖組成較好的泥-沙-泥結(jié)構(gòu)，是層間氧化帶型鈾成礦所必備的條件。

3 西部斜坡帶四方臺(tái)組成礦分析

3.1 容礦砂體

四方臺(tái)組的砂巖以粉砂巖、細(xì)砂巖和中砂巖為主，底部多為含礫砂巖。越靠近四方臺(tái)組底部，砂體粒度越大。砂巖分選性較好，砂巖層厚度平均30多米。

根據(jù)西部斜坡帶中下坡區(qū)的來(lái)28、來(lái)21和杜43等異常井的測(cè)井曲線分析（表2），對(duì)四方臺(tái)組底部異常層段砂體厚度統(tǒng)計(jì)，平均約為7 m，越靠近中央坳陷，底部砂體厚度越大。

表2 西部斜坡四方臺(tái)組鉆井厚度統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of drilled thickness of Sifangtai Formation in the west slope

按砂巖成因分析，四方臺(tái)組的砂巖主要是曲流河的河道砂體和濱淺湖的臨濱砂壩、砂灘。從測(cè)井γ異常曲線上可以看出，異常點(diǎn)多數(shù)位于底部的河道砂體中，僅個(gè)別鉆井中四方臺(tái)組中部見γ異常。從垂向發(fā)育看，曲流河道砂巖主要發(fā)育在四方臺(tái)組的下部，部分鉆井在四方臺(tái)組上部可見河道砂巖，與濱淺湖盆的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖形成多套大段互層沉積［9］。

據(jù)分析研究沉積期河流相，四方臺(tái)組底部發(fā)育近NW—SE向古河道，物源以盆地北部蝕源區(qū)為主，盆地西部次之［10-11］。曲流河砂體通過(guò)側(cè)向加積，形成可成礦的邊灘或點(diǎn)沙壩，為砂巖型鈾礦提供了成礦空間。

3.2 構(gòu)造條件

西部斜坡區(qū)是松遼盆地發(fā)展演化過(guò)程中的區(qū)域性單斜構(gòu)造，西高東低，表層傾角小于 2°，但四方臺(tái)組的地層傾角約為10°，如圖2所示，底層不整合于下伏嫩江組，發(fā)育的含礫砂巖是滲透性較強(qiáng)的界面，這對(duì)層間氧化帶鈾成礦比較有利。

晚白堊世盆地進(jìn)入構(gòu)造反轉(zhuǎn)期，研究區(qū)西側(cè)隆起抬升，遭受風(fēng)化剝蝕，導(dǎo)致四方臺(tái)組地層缺失，并發(fā)育大范圍的角度不整合，非常有利于含鈾含氧水的侵入。

研究區(qū)在擠壓應(yīng)力作用下，構(gòu)造發(fā)育較少，以局部小型斷裂為主，多呈NE、NNE和NW向，切穿蓋層的多為基底復(fù)活斷裂，受嫩江斷裂影響［3］。如發(fā)育的敖古拉斷裂，其實(shí)是一個(gè)正斷層，如圖2所示，不僅起到還原性油氣運(yùn)移通道的作用，還有隔板的作用，能阻擋含鈾流體的運(yùn)移。大的單斜構(gòu)造和局部的地層斷裂有利于地下水活動(dòng)和下覆油氣運(yùn)移，在層間氧化帶的形成過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用。

3.3 現(xiàn)代氣候及古氣候特征

松遼盆地西部地區(qū)的降雨量只有270～350 mm，蒸發(fā)量約為2 800 mm，西部蒸發(fā)量是降雨量的8倍，總的來(lái)看西部為干旱地區(qū)［6］。而在盆地西緣地帶出現(xiàn)一條鈣質(zhì)蒸發(fā)巖帶，被認(rèn)為是在干旱的氣候條件下出現(xiàn)的特有產(chǎn)物。

古氣候研究表明，松遼盆地在嫩江末期至明水末期，古氣候基本上是以干熱氣候?yàn)橹?，僅在明水組一段沉積期經(jīng)歷了短暫的濕熱古氣候，中間延續(xù)了近10萬(wàn)年的干旱性古氣候［11］。 根據(jù)聶逢君（2010）等對(duì)二連古河道砂巖型鈾礦成礦有利的古氣候條件分析［12］，筆者認(rèn)為松遼盆地古氣候條件對(duì)四方臺(tái)組的后生改造及層間氧化帶砂巖型鈾礦的形成也比較有利。

3.4 水文條件

松遼盆地是一個(gè)大型的滲入型承壓水盆地，存在良好的地下水補(bǔ)-給-排水文地質(zhì)條件，為層間氧化帶的形成奠定了基礎(chǔ)。研究區(qū)由盆地北部、西部向盆地中心徑流，上部的潛水又通過(guò)滲透層下滲彈性補(bǔ)給。受盆地的地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌的影響，地下水總的徑流方向是NW—SE向［13］。排泄方式主要以由N或NW向S或SE向的徑流排泄和沿后期復(fù)活切割含水層的斷裂在地表以河流、水泡子等形式排出［3］。

根據(jù)前人所做的水文測(cè)量結(jié)果，華東地區(qū)地下水中鈾質(zhì)量濃度為2.5×10-5～3×10-5g·L-1，泰來(lái)地區(qū)古近系和新近系地下水鈾質(zhì)量濃度為 2.3×10-5～4.2×10-5g·L-1， 第四紀(jì)潛水鈾質(zhì)量濃度為 0.5×10-5～3.0×10-6g·L-1。結(jié)果表明盆地西緣區(qū)的地下水鈾質(zhì)量濃度相對(duì)較高。

由圖2可見，西部的龍江地區(qū)發(fā)育大量火成巖，巖石中含鈾量高，是地下水的補(bǔ)給區(qū)。富6井和富7井附近，嫩江組以不整合直接與依安組接觸。富7井往東，嫩江組以不整合與四方臺(tái)組接觸，含鈾地下水通過(guò)依安組在富7井附近沿嫩江組與四方臺(tái)組之間的不整合面流動(dòng)。在杜2井附近，該不整合面的埋深為668 m，此處鄰近凹陷，靠近油氣區(qū)。放射性異常就產(chǎn)在界面的附近。在杜2井以東有敖古拉斷裂，阻擋流體繼續(xù)平行運(yùn)移，只能沿?cái)嗔雅懦觥?/p>

3.5 鈾源條件

研究區(qū)存在良好的鈾源條件，盆地西部和北部的蝕源區(qū)都發(fā)育有大面積的花崗巖和火山巖。西部蝕源區(qū)處于大興安嶺的東坡，主要發(fā)育中生代火山巖、海西期及燕山期花崗巖等。據(jù)趙忠華（2003）統(tǒng)計(jì)認(rèn)為，西部蝕源區(qū)的火山巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.5×10-6～8.7×10-6，花崗巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4×10-6～10×10-6，且遷出率為20%。盆地北部蝕源區(qū)海西期的白崗質(zhì)花崗巖和黑云母花崗巖的鈾含量較高，鈾豐度值為3.05×10-6～9.55×10-6，燕山期的花崗巖鈾豐度值為 5.56×10-6～24.8×10-6。根據(jù)宮文杰（2010）、 趙杰（2002）等所做鈾源統(tǒng)計(jì)工作［14-15］，整理數(shù)據(jù)見表3。表3為西部斜坡區(qū)西部和北部蝕源區(qū)巖石鈾含量值和遷出率統(tǒng)計(jì)表。通過(guò)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，西部蝕源區(qū)各巖石鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.2×10-6～22.3×10-6，平均值為9.14×10-6，遷出率為21.8%左右。而北部蝕源區(qū)巖體鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)值相對(duì)較低，平均值為 3×10-6～10×10-6。

表3 西部斜坡區(qū)鈾源統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistical table of uranium sources in the west slope area

3.6 沉積環(huán)境與沉積相

由于四方臺(tái)期處于松遼盆地發(fā)育的萎縮階段，盆地進(jìn)一步抬升，其中東部隆起強(qiáng)烈。由于周邊抬升剝蝕強(qiáng)烈，沉積物供應(yīng)超過(guò)盆地下沉速率，使盆地於淺萎縮，湖水面積減少，沉積范圍也明顯變小，沉積中心逐漸向西遷移。

根據(jù)來(lái)28、杜58井巖性及沉積微相圖（圖 3）［16］， 垂向上是沖積平原相-濱淺湖相-沖積平原相的沉積序列；平面上主要是沖積平原相，中部發(fā)育3個(gè)小型濱淺湖相，邊緣分布4個(gè)小型沖積扇沉積（圖4）。該期發(fā)育的水系為北部的齊齊哈爾水系、依安水系、明水水系和西南部的西拉木倫河水系［9］。

根據(jù)古氣候特征及前人資料分析，四方臺(tái)組早期發(fā)育相對(duì)干旱氣候條件下的沖積平原相，主要是代表氧化環(huán)境的曲流河紅色粗碎屑沉積［17］，底部為含礫砂巖、泥礫組成的河道滯留沉積，向上粒度逐漸變細(xì)，為中、細(xì)粒砂巖、粉砂巖，河道砂體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹拥琅c泛濫盆地泥質(zhì)沉積互層，該階段主要是湖進(jìn)的特征，晚期以泛濫盆地的紅色泥質(zhì)細(xì)粒沉積為主。

由圖4可見，西部斜坡帶四方臺(tái)組早期的曲流河為NW—SE向，古河流的流向由北向南，砂體以發(fā)育曲流河亞相的河道砂體為主，僅西部、北部邊緣發(fā)育沖積扇亞相。四方臺(tái)組發(fā)育的曲流河不僅以側(cè)向加積的形式增加砂體厚度，還能攜帶蝕源區(qū)的鈾源和還原性的泥質(zhì)沉積，有利于鈾的預(yù)富集過(guò)程。

3.7 還原劑

四方臺(tái)組地層由于埋藏較淺且距今時(shí)間不長(zhǎng)，烴源巖中有機(jī)質(zhì)含量較低且未成熟，在砂巖型鈾成礦過(guò)程中起到吸附或還原六價(jià)鈾的作用。

四方臺(tái)組地層在晚白堊世受盆地構(gòu)造反轉(zhuǎn)擠壓作用，發(fā)育局部斷裂，切穿蓋層，有利于附近的油氣等還原物質(zhì)沿?cái)嗔褦U(kuò)散進(jìn)入河道砂體中（圖5），直接還原含鈾含氧水，使鈾富集沉淀［18］。而附近的淺部地層油氣大多是晚白堊世因構(gòu)造反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所形成的斷裂對(duì)原生油氣藏造成破壞，而引起油氣的再次運(yùn)移和聚集所形成的［19］。油氣在沿砂體運(yùn)移過(guò)程中還可發(fā)生二次還原作用，還原已氧化的砂體，形成黃鐵礦、瀝青等物質(zhì)，提高了砂體的還原能力。

四方臺(tái)組地層與下伏嫩江組富油層呈不整合接觸關(guān)系，油氣等還原劑可沿地層不整合面的高滲透層運(yùn)移并還原鈾成礦。

4 鈾成礦模式探討

松遼盆地西部斜坡帶四方臺(tái)組地層為一區(qū)域性單斜構(gòu)造，底部發(fā)育近NW向的曲流河相古河道，砂體為滲透性較好的含礫中細(xì)砂巖，與上部紅色泥巖和下伏不整合的嫩江組灰色泥巖層組成泥-沙-泥結(jié)構(gòu)。西緣山區(qū)發(fā)育大量火山巖、花崗巖，有較好的油源條件，氣候以干熱為主，風(fēng)化較嚴(yán)重，含鈾含氧水沿不整合面的滲透層運(yùn)移至成礦部位，由于斷裂的發(fā)育，阻擋流體繼續(xù)運(yùn)移，遇油氣等還原物質(zhì)沉淀成礦。圖6為松遼盆地西部斜坡帶四方臺(tái)組鈾成礦示意圖，其成礦模式是建立在西部斜坡東吐莫—泰康地區(qū)大量鈾礦化孔的基礎(chǔ)上。

5 結(jié) 論

通過(guò)分析研究前人資料，筆者歸納出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）四方臺(tái)組底部發(fā)育NW—SE向古河道，曲流河道通過(guò)側(cè)向加積，砂體多為含礫中砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖，粒度向上逐漸變細(xì)。與上部紅色泥巖沉積、下伏嫩江組灰色泥巖組成泥-沙-泥結(jié)構(gòu)。

（2）四方臺(tái)組發(fā)育曲流河相和濱淺湖相，具較好的補(bǔ)-給-排水文地質(zhì)條件，地下水鈾含量較高。

（3）嫩江末期至明水末期，以干熱氣候?yàn)橹鳌Ｅ璧乇辈?、西部蝕源區(qū)發(fā)育大量火山巖和花崗巖，鈾源條件較好。

（4）四方臺(tái)組底發(fā)育的局部斷裂，既能切穿下部油氣層，使附近油氣沿?cái)嗔鸦虿徽厦孢\(yùn)移進(jìn)入成礦砂體，又起到阻擋含鈾流體繼續(xù)運(yùn)移的作用。

因此，通過(guò)上述分析，筆者認(rèn)為松遼盆地西部斜坡帶四方臺(tái)組的古河道砂巖型鈾礦具有一定的找礦前景。

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