妥成榮，黃志新

(1.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理所蘭州油氣資源研究中心，蘭州 73000；2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029)

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沉積盆地鈾-油(氣)共生機(jī)理

妥成榮1，黃志新2

(1.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理所蘭州油氣資源研究中心，蘭州 73000；2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029)

產(chǎn)于含油(氣)盆地中的地浸砂巖型鈾礦床與油(氣)關(guān)系密切，在空間上常與油(氣)藏呈共生關(guān)系。文章認(rèn)為其成礦條件和控礦因素相似，并且具有成因聯(lián)系是二者共生的主要原因。砂巖型鈾礦和油(氣)藏具有相似的成礦大地構(gòu)造背景、巖相古地理?xiàng)l件、容礦地層、巖性圈閉、構(gòu)造控礦條件和有機(jī)質(zhì)基礎(chǔ)；在成因上油(氣)中的不同組分及其次生礦物對鈾有重要的吸附和還原作用，是鈾沉淀富集的重要因素之一，鈾等放射性元素的存在也有利于油氣的生成。由于成礦機(jī)理的差異性，砂巖型鈾礦與油(氣)藏屬于異體共生礦床，二者的產(chǎn)出位置并不完全重疊，砂巖型鈾礦的產(chǎn)出位置往往更靠近盆緣，且在油(氣)儲層上方，或以單一礦種產(chǎn)出。

砂巖型鈾礦；油(氣)藏；共生機(jī)理；異體共生礦床；準(zhǔn)噶爾盆地；新疆

0 引言

世界上許多砂巖型鈾礦與含油氣盆地有關(guān)，產(chǎn)油盆地往往又是產(chǎn)鈾盆地。我國的砂巖型鈾礦床均賦存在中新生代沉積盆地中，而中、新生代陸相地層也是產(chǎn)油氣的主要層位，賦存了已發(fā)現(xiàn)石油儲量的94.3 %[1-2]。鈾礦與油氣田表現(xiàn)出空間和時(shí)間上的一致性，表明其重要的成因聯(lián)系。

隨著砂巖型鈾礦科研工作的不斷深入，油氣在砂巖型鈾礦形成過程中所起的作用逐漸被重視，油氣藏與砂巖型鈾礦之間的關(guān)系也成為近年來鈾礦地質(zhì)學(xué)家與石油地質(zhì)學(xué)家研究的熱點(diǎn)問題之一[3-10]。含油氣盆地中發(fā)育的砂巖型鈾礦油氣作用現(xiàn)象非常普遍，甚至認(rèn)為油氣成藏的過程就是砂巖型鈾礦的有利成礦條件，如我國的塔里木盆地的巴什布拉克鈾礦床，卡勒-塔克盆地的薩瓦莆齊鈾礦床[11]，準(zhǔn)噶爾盆地的瀝青山鈾礦點(diǎn)[12]，吐哈盆地的十紅灘礦床[13]，鄂爾多斯盆地的灶火豪礦床[14-15]、東勝礦床[16-17]，松遼盆地的錢家店礦床[18]；美國的德克薩斯州沿海平原的砂巖型鈾礦[19]；中亞地區(qū)中央克茲爾庫姆成礦省的薩貝爾薩伊礦區(qū)[20]等。油氣的多次運(yùn)移也與鈾成礦的階段性有一一對應(yīng)關(guān)系[21]；如果有砂巖型鈾礦，其深部中地殼有低速高導(dǎo)層，則可以圈定大油氣田的靶區(qū)[22]；利用油氣藏周圍形成的放射性異常尋找油氣藏，已為許多油氣勘探專家所采用[23-24]。由此可見，油氣與鈾的成礦(藏)作用具有重要共生聯(lián)系，關(guān)于二者的共生原理，卻鮮有專門的文獻(xiàn)論述。

本文將通過對含油氣盆地砂巖型鈾和油氣的成礦(藏)地質(zhì)特征、成礦條件、控礦因素等研究，力圖闡明沉積盆地鈾-油(氣)共生機(jī)理。

1 成礦(藏)條件

“水成砂巖型鈾礦”的成礦理論是當(dāng)前砂巖型鈾礦的主導(dǎo)旋律，形成于地下水滲入機(jī)制條件下的砂巖型鈾礦床基本經(jīng)歷了源(鈾源提供)-運(yùn)(富鈾含氧水的運(yùn)移)-淀(成礦物質(zhì)的沉淀富集)三個(gè)過程。與具有相同產(chǎn)出地質(zhì)背景的油氣藏形成的源-運(yùn)-儲體系具有高度的相似性，這也在一定程度上決定了它們的成礦條件或控礦因素的共性。

1.1 大地構(gòu)造位置

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地砂巖型鈾礦與油氣藏分布示意圖Fig.1 Sketch showing distribution of sandstone type uranium deposits and hydrocarbon reservoirs in the Junggar basin

砂巖型鈾礦與油氣藏具有相似的成礦大地構(gòu)造環(huán)境。板塊的邊緣活動帶，板塊內(nèi)部的裂谷、凹陷，以及造山帶的前陸盆地、山間盆地等大地構(gòu)造部位地質(zhì)歷史上曾經(jīng)發(fā)生長期持續(xù)下沉的區(qū)域，盆地建造具有多旋回性和多韻律性，絕大多數(shù)礦床(藏)都集中在這些區(qū)域。砂巖型鈾成礦和油氣成藏對盆地的沉降幅度與沉積程度要求的相似性是決定砂巖型鈾礦和油氣共同產(chǎn)出在相同大地構(gòu)造背景區(qū)域的一個(gè)重要因素。當(dāng)盆地沉降速率遠(yuǎn)大于沉積速率時(shí)，水體變深，對于油氣來說，有機(jī)質(zhì)易遭受巨厚水中氧氣的氧化而無法保存，同時(shí)由于沉積物提供不足，鈾源的來源有限，也不利于鈾礦的形成；當(dāng)盆地沉降速率遠(yuǎn)小于沉積速率時(shí)，盆地水體變淺，甚至上升為陸地環(huán)境，沉積物長時(shí)期暴露在地表，遭受氧氣的氧化，不利于有機(jī)質(zhì)的堆積和保存，同時(shí)也使地層的還原容量大大降低，鈾大量遷移出去，同時(shí)也不利于油氣的形成。唯一當(dāng)沉降速率與沉積速率相當(dāng)或者稍大時(shí)，才能較為持久的保持還原環(huán)境，此時(shí)也有足夠的鈾源提供和有機(jī)質(zhì)的沉積，在后期其它條件符合時(shí)成礦(藏)。

在實(shí)際找礦勘探中發(fā)現(xiàn)，兩種礦床(藏)雖然產(chǎn)出在相同的大地構(gòu)造環(huán)境部位，但砂巖型鈾礦往往產(chǎn)出在比油氣藏更靠近邊緣隆起帶的部位或構(gòu)造斜坡帶邊緣。在準(zhǔn)噶爾盆地這一點(diǎn)表現(xiàn)的尤為突出(圖1)，雖然并未發(fā)現(xiàn)規(guī)?；牡V床，但基本上所有礦化異常(點(diǎn))都位于油氣藏的外側(cè)，這應(yīng)該和盆地流體(油氣和地下水)的遷移有關(guān)。準(zhǔn)噶爾盆地的生烴凹陷都位于現(xiàn)有油氣藏的盆地內(nèi)側(cè)(圖2)，還原性油氣(或含油氣水)在地質(zhì)歷史時(shí)期是由盆地內(nèi)部凹陷向外運(yùn)移的；而富鈾含氧水基本上都是從構(gòu)造隆起向盆地內(nèi)部遷移，其結(jié)果就勢必會在兩種流體的接觸界面附近形成氧化還原過渡帶，流體混合作用導(dǎo)致pH-Eh改變，從而鈾在氧化前鋒線處沉積富集，而油氣則在該帶的盆地內(nèi)側(cè)合適部位成藏。當(dāng)然，這還與砂巖型鈾礦 “近源、淺成” 的成礦特征是分不開的[25]。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地地下水與油氣運(yùn)移方向示意圖Fig.2 Sketch showing migration directions of groundwater and hydrocarbon in the Junggar basin

1.2 巖相古地理?xiàng)l件

鈾儲層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與油氣儲層相似，均需要為成礦流體的運(yùn)移提供必要空間，并為成礦(藏)提供必要的儲存空間，油氣儲層與鈾儲層條件具有良好的重合性[26]。對我國北方主要產(chǎn)鈾盆地代表性砂巖型鈾礦床鈾儲層的巖相古地理進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)(表1)，沖積扇(扇前辮狀河)、辮狀河三角洲和湖泊沼澤相等陸相近源搬運(yùn)機(jī)制的沉積體系是主要的鈾儲層發(fā)育部位。而因深水-半深水-淺水湖泊、河流三角洲匯聚了河流帶來的大量陸源有機(jī)質(zhì)，也正是陸相生油的主要區(qū)域，同時(shí)由于其高的孔隙率和滲透率，也是主要的陸相儲油層。然而，砂巖型鈾礦儲層主要形成于淺水環(huán)境，而油氣藏則從淺水至深水環(huán)境均可形成，因此油氣藏的分布范圍較砂巖型鈾礦相對較廣。

表1 中國主要產(chǎn)油盆地鈾礦產(chǎn)出和油氣賦存相位

1.3 容礦地層

我國及中亞地區(qū)85個(gè)砂巖型鈾礦床主要容礦層位的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2，圖3)表明，從上侏羅統(tǒng)至新近系都有砂巖型鈾礦床產(chǎn)出，其中主要集中在中、上侏羅統(tǒng)和白堊系，并以白堊系為主，占總數(shù)的50%以上。

石油地質(zhì)學(xué)研究表明，中國各地質(zhì)時(shí)代(由前寒武紀(jì)到古生代及中新生代)地層均有油氣產(chǎn)出或顯示，但碎屑巖儲層也以中、新生代為主。陳祖伊等[27]研究發(fā)現(xiàn)隨著大地構(gòu)造域的遷移，容礦地層出現(xiàn)規(guī)律性的變化，中國西部構(gòu)造域產(chǎn)出的重要砂巖型鈾礦幾乎全部集中在下侏羅統(tǒng)的水西溝群，下白堊統(tǒng)中只有少數(shù)中小型礦床；向東進(jìn)入中構(gòu)造域，主要容礦層位上移至中侏羅統(tǒng)直羅組；再至東構(gòu)造域，白堊系成為了唯一的容礦層位，出現(xiàn)由西至東逐漸上移變新的趨勢。而從表2中可以看出，各主要產(chǎn)油盆地的主要儲集層也有由西構(gòu)造域至東構(gòu)造域逐漸變新的趨勢。這種共同的變化趨勢與古氣候條件的變化是分不開的。此外、砂巖型鈾礦的容礦層與含油氣層屬于同一地質(zhì)單元，但往往是油氣的儲集層或位于油氣儲集層之上。例如，在南得克薩斯新近系既產(chǎn)鈾又含油氣，但在同一地區(qū)兩者不共存于同一層組；在中央克茲庫姆上白堊統(tǒng)—古近系產(chǎn)鈾，而侏羅-白堊系產(chǎn)油；準(zhǔn)噶爾盆地克拉瑪依地區(qū)鈾礦化主要發(fā)育在侏羅系西山窯組，而油氣儲層則為侏羅系八道灣組，這可能與油氣向上遷移的性質(zhì)有關(guān)。

表2 中國主要含油氣盆地砂巖型鈾礦與油氣的主要容礦層位

注：準(zhǔn)噶爾盆地為鈾礦化點(diǎn)

圖3 中國及中亞地區(qū)砂巖型鈾礦容礦地層分布直方圖(數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[27])Fig.3 Histogram of stratum hosting sandstone type uranium deposit in China and Central Asia area

1.4 巖性地層組合

泥巖或頁巖是最常見和普遍的生油巖，也是常與碎屑巖儲集層相伴生的蓋層，泥-砂-泥是最常見的油氣藏生儲蓋組合方式(圖4a)。砂巖層和泥巖層的厚度比值在油氣成藏過程中起重要作用，利用砂巖厚度百分率圖和砂-泥厚度比率來尋找油田能獲得較好的效果。砂-泥巖厚度比率和剖面中的砂巖厚度百分率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，對石油聚集最有利的砂巖厚度百分率大致介于20%～60%，中值為30%～40%。而單純發(fā)育砂巖或泥巖的地區(qū)，對石油聚集是不利的，二者略呈等候互層的地區(qū)，砂-泥接觸面積最大，最有利于石油聚集。

圖4 砂巖型鈾礦與油氣藏的“泥-砂-泥”結(jié)構(gòu)Fig.4 The “mud-sand-mud” models of sandstone type uranium deposit and hydrocarbon reservoira.油氣藏正常生儲蓋組合模式；b.砂巖型鈾礦床含礦主巖巖性序列

泥-砂-泥巖性組合是砂巖型鈾礦床賦礦地層的基本巖性組合模式(圖4b)。鈾礦化與巖層的滲透性有關(guān)，砂巖與泥巖的滲透性差異是鈾礦化的有利因素之一。具體表現(xiàn)在砂巖有利于含鈾地下水的通過，而泥(頁)巖則起擋水層的作用，這與在油氣成藏過程中所起的作用是一致的。泥(頁)巖過多不利于含鈾地下水的運(yùn)動，砂巖過多則含鈾地下水的運(yùn)動無法匯聚，因此巖系中砂巖與泥巖的厚度比值同樣對砂巖型鈾成礦有重大影響。砂巖與泥巖的比值統(tǒng)計(jì)表明，在紅色碎屑巖系中，只有當(dāng)砂體厚度超過砂、泥巖總厚度的50%時(shí)，才比較有利于成礦。一般對成礦有利的砂巖厚度百分率范圍是50%～80%，有時(shí)甚至更大。這與油氣藏對泥砂比值的要求有所不同，反映有利油氣成藏和砂巖型鈾礦礦化的相位是相似的，但應(yīng)該分別在巖性相變的不同部位，這應(yīng)該也是砂巖型鈾礦比油氣藏更靠近造山帶(構(gòu)造隆起)邊緣的原因之一。

泥-砂-泥結(jié)構(gòu)中，透鏡狀砂體對砂巖型鈾成礦有重要影響，礦化率與砂體厚度呈正比關(guān)系，且不連續(xù)的砂巖透鏡體比厚度連續(xù)均勻的地區(qū)更有利于成礦。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生油層中存在砂巖透鏡體時(shí)，油氣疏導(dǎo)條件也最為有利。由此可見，鈾及油氣對儲層選擇的共性應(yīng)該是鈾-油(氣)共生的一個(gè)重要因素。

1.5 構(gòu)造控礦作用

砂巖型鈾礦床受鈾源、地層、巖性巖相及各種沉積構(gòu)造的控制，但同樣也受構(gòu)造的控制。形成具有一定規(guī)模的鈾礦床與構(gòu)造作用密切相關(guān)[28]，沉積盆地中與砂巖型鈾礦和油氣藏均相關(guān)的構(gòu)造主要是斷層和不整合面。一般來說，斷裂構(gòu)造控制著有利的沉積相帶，控制著后期流體的改造(還原或氧化)和鈾的成礦，在構(gòu)造切穿有利層位的部位往往有礦化富集現(xiàn)象。不整合面因長期風(fēng)化作用鈾源豐富，是重要的成礦部位。斷裂和不整合面對油氣藏的作用具有兩重性，既可以起圈閉作用，也可以起破壞作用。與砂巖型鈾礦有關(guān)的控油斷層往往是間歇活動性的，在油氣成藏時(shí)構(gòu)造圈閉，有利于油氣藏的形成，后期斷層的再活動，造成油氣藏破壞油氣上升。準(zhǔn)噶爾盆地克拉瑪依油田的克-烏大斷層對油氣的聚集和成藏的形成起了極為重要的積極作用[29]，然而同時(shí)這些斷裂的再活動使之也成為了溝通油藏和上覆地層的主要通道，油氣不斷地沿?cái)鄬恿严断蛏细驳貙訚B出，將位于其中的古氧化帶重新還原，古礦體被“淹沒”保存，并在其上側(cè)形成第二鈾富集帶(圖5)。鄂爾多斯盆地北部東勝地區(qū)砂巖型鈾礦處于一個(gè)由斷隆構(gòu)造、NWW向斷裂和泊江海子環(huán)狀構(gòu)造三者復(fù)合控礦的構(gòu)造環(huán)境中，而這些構(gòu)造無一不與油氣藏相關(guān)[30]。黃賢芳等[7]在對鄂爾多斯盆地砂巖型鈾礦研究后提出一種“構(gòu)造-油氣砂巖鈾礦”的認(rèn)識，認(rèn)為砂巖鈾礦(特別是富礦)的形成與斷裂構(gòu)造和深部上升的油氣兩大控制因素有密切的成因聯(lián)系，鈾礦化是斷裂多次活動和深部油氣多次脈動上升而造成塔式定向累積富集的結(jié)果。因此，沉積盆地中的構(gòu)造不僅同時(shí)控制著砂巖型鈾礦床和油氣藏，也是溝通二者聯(lián)系的主要通道，是二者共生的重要因素之一。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地克拉瑪依礦化點(diǎn)礦化模式Fig.5 The mineralization model of sandstone type uranium deposit in Karamay of the Junggar basin

1.6 有機(jī)質(zhì)與鈾成礦

砂巖型鈾礦床的含礦巖性系列或含礦巖性組合是多樣的。既有溫暖潮濕氣候條件下形成的陸相暗色含煤碎屑巖系，也有以干旱為主、干濕交替的氣候條件下形成的河流相、湖泊相及三角洲相的紅色碎屑巖系(以紅色巖層為主，間夾大量灰色、灰綠色巖層)，還有與火山作用有關(guān)的火山-沉積碎屑巖系(礦化層位主要為不整合于火山碎屑巖之下的河流相砂巖或砂礫巖)。前兩類是中國乃至亞洲中東部分布范圍最廣泛的砂巖型鈾礦容礦層位，其中又以暗色含煤碎屑巖系為主導(dǎo)。而決定這一特征的原因，無非是這幾種含礦巖系均含有一定數(shù)量、甚至大量的有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦等還原性的聚鈾劑。原始沉積地層中黃鐵礦等礦物性的還原劑往往是有限的，這就導(dǎo)致巖系中有機(jī)質(zhì)的多寡，直接決定容礦巖系的地位，和其中礦化程度的強(qiáng)弱。可以簡單的說，有機(jī)質(zhì)等還原劑的存在，是砂巖型鈾礦成礦的必要條件。關(guān)于有機(jī)質(zhì)在砂巖型鈾礦中所起的作用，主要有三方面，一是有機(jī)質(zhì)本身具有很強(qiáng)的吸附能力；二是有機(jī)質(zhì)在分解過程中產(chǎn)生大量H2S，CH4等還原性氣體參與高價(jià)鈾的還原；三是產(chǎn)生具有強(qiáng)吸附性的腐殖酸。

同樣，有機(jī)質(zhì)與油氣的關(guān)系，是不言而喻的，無需花大量篇幅闡述。即使油氣的無機(jī)成因?qū)W說有一定影響[31]，但依然無法否定油氣的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成因。在合適的其它條件下，有機(jī)質(zhì)的數(shù)量往往決定油氣的產(chǎn)量。因此、有機(jī)質(zhì)的存在對砂巖型鈾礦與油氣的形成都是有利因素，足夠數(shù)量的有機(jī)質(zhì)也是二種礦產(chǎn)共生的重要因素之一。

2 油氣對砂巖型鈾礦的作用

層間氧化帶型砂巖鈾礦的形成與否和富鈾含氧水流經(jīng)的通道(地層)的還原容量有密切關(guān)系。許多學(xué)者對油氣能夠直接還原高價(jià)鈾的觀點(diǎn)有一定的爭議，然而在含油氣盆地中砂巖型鈾礦床中大量發(fā)現(xiàn)，位于卷狀礦體傾向前緣的并不是暗色或灰色含碎屑炭的未蝕變砂巖，而是遭受后生還原蝕變的砂巖，一般呈典型的后還原灰綠色或灰白色，這種還原蝕變包括黃鐵礦化、白鐵礦化、高嶺石化、白云石化、地瀝青化和稠油充填，礦體中石英包裹體中烴類含量較高，穩(wěn)定同位素特征也與油氣相似，可見油氣對鈾的聚集作用是一定存在的。這種聚集作用也是導(dǎo)致油氣盆地砂巖型鈾礦廣泛發(fā)育的另一個(gè)重要原因。

關(guān)于油氣作用，前人已經(jīng)做了大量研究工作，其原理已基本明確，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：(1)油氣和其次生礦物對鈾離子的吸附作用；(2)油氣和其次生礦物對高價(jià)鈾的還原作用。

2.1 吸附作用

有機(jī)質(zhì)對高價(jià)鈾的還原是在吸附作用之后發(fā)生的，物理吸附是還原反應(yīng)的先導(dǎo)[32]。油氣對鈾離子的吸附作用是指來自含氧流體里的鈾離子被吸附在油氣或其次生礦物表面上的作用。油氣吸附作用分為直接吸附和間接吸附。

2.1.1 直接吸附

分散吸附態(tài)鈾是一種非常普遍的鈾礦賦存形式，鈾礦石中主要的吸附劑是有機(jī)質(zhì)和粘土礦物，有機(jī)質(zhì)因具有相對較大的比表面積，吸附能力遠(yuǎn)大于粘土礦物，因此砂巖中有機(jī)質(zhì)的多少直接關(guān)系著砂體的富鈾能力。然而砂體中原生有機(jī)質(zhì)往往是有限的，這時(shí)油氣(尤其是稠油及瀝青)的充填就起決定性作用。瀝青是復(fù)雜的碳?xì)浠衔锱c其非金屬衍生物組成的混合物，有巨大的比表面積，能夠與吸附質(zhì)以分子間的作用力相互吸引。在典型的油氣盆地中與地瀝青相關(guān)的礦化普遍存在，甚至成為找礦的有利標(biāo)志。

2.1.2 間接吸附

2.2 還原作用

2.2.1 直接還原

其相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理如下：

事實(shí)上，除了油氣本身，經(jīng)試驗(yàn)測定地瀝青的ΔEh 達(dá)到70 mV左右，可以直接還原高價(jià)鈾。陳宏斌等[11]在研究新疆薩瓦莆齊鈾礦床時(shí)發(fā)現(xiàn)，黃鐵礦和瀝青鈾礦明顯受瀝青脈的控制。瀝青鈾礦與黃鐵礦間無明顯關(guān)系，全部瀝青鈾礦和大量黃鐵礦主要分布在瀝青脈體邊緣。因而提出瀝青脈的烴類物質(zhì)有很強(qiáng)的還原能力，可以將環(huán)境中的U6+、Fe3+及S6+還原，分別生成瀝青鈾礦和黃鐵礦，沉淀在瀝青脈體兩側(cè)。

2.2.2 間接還原

除油氣直接作用之外，油氣的水-巖反應(yīng)產(chǎn)物也往往具有一定的還原能力，可以直接作為還原高價(jià)鈾的還原劑[38]。例如油氣的主要成分(烴類)可以與砂體中的硫酸根離子、Fe2O3等反應(yīng)，使巖石中的Fe3+還原成Fe2+，反應(yīng)方程式為：

反應(yīng)生成的硫化氫、固體瀝青、黃鐵礦等都具有很強(qiáng)的還原性，極大地提高了地層的還原容量，可以直接將砂體中高價(jià)、活化態(tài)鈾離子還原。

事實(shí)上，在已知礦床中，由于烴類物質(zhì)的水溶性較差，油氣直接還原作用并不十分強(qiáng)烈，而間接還原是最廣泛的。位于塔里木盆地烏恰地區(qū)的巴什布拉克礦床，其容礦層位為下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群紅雜色碎屑巖建造，容礦層本身缺乏有機(jī)質(zhì)等還原物質(zhì)。新構(gòu)造運(yùn)動過程中，伴隨著斷裂的繼承性活動，深部油氣藏遭受破壞，深部還原性流體向上遷移并對克孜勒蘇群進(jìn)行了改造，并提升了容礦層位的還原能力和還原容量后，容礦層后經(jīng)潛水改造才在其中形成鈾礦化。

3 共生關(guān)系

油氣在砂巖型鈾礦成礦過程中產(chǎn)生積極的作用，是砂巖型鈾礦沉淀富集的重要因素之一。同樣地，研究發(fā)現(xiàn)鈾礦物等放射性物質(zhì)的存在，大大增加了沉積物所含水遭受α粒子轟擊的可能性，從而產(chǎn)生大量的游離氫，有利于促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化。這樣看來，油氣和鈾的成礦(藏)是一種相互促進(jìn)的過程，其成礦(藏)過程不僅僅是簡單的空間共存關(guān)系，而是具有一定成因聯(lián)系的共生礦產(chǎn)。

油氣和鈾的成礦(藏)雖然在成礦條件和控礦因素上砂巖型鈾礦和油氣藏有許多共性，但在成礦物源、成礦深度、成礦溫度、含礦流體(油氣)運(yùn)移方式、地球化學(xué)環(huán)境(pH、Eh)、砂體滲透率要求、后生改造作用等方面也有許多不同。例如不滲透地層超覆下伏砂巖層的構(gòu)造對砂巖型鈾礦成礦是不利因素，而對油氣藏而言則是重要的地層圈閉類型。因此，二者通常并不表現(xiàn)出同體共生礦產(chǎn)性質(zhì)，而是典型的異體共生礦床。其主要有三個(gè)方面的表現(xiàn)：(1)兩種礦產(chǎn)的發(fā)育位置并不完全重疊，一般來說砂巖型鈾礦更靠近盆緣，且在油氣儲層上方，但兩者之間并不孤立，往往依靠斷裂等構(gòu)造系統(tǒng)互相溝通；(2)砂巖型鈾礦的形成有時(shí)是以油氣藏破壞為前提的，油氣藏的破壞導(dǎo)致油氣逸散，從而提高了地層還原容量或吸附能力，后期富鈾含氧水滲入成礦；(3)當(dāng)成礦條件不滿足某一礦床(藏)的單方因素時(shí)，只有單一礦種礦床形成，如含油氣盆地蝕源區(qū)和地層本身沒有足夠的鈾源提供，其它條件即使全部符合，也不會有砂巖型鈾礦床產(chǎn)出。在已發(fā)現(xiàn)的含油氣盆地中，前兩種情況更為普遍?？傊?、油氣的存在只是砂巖型鈾礦成礦的一個(gè)積極因素，必須要其他成礦因素耦合，才有可能產(chǎn)生有規(guī)模的砂巖型鈾礦化。

根據(jù)油氣對鈾等放射性元素的制約，在應(yīng)用鈾在油氣作用下的地球化學(xué)行為軌跡尋找油氣方面已經(jīng)有了大量研究工作，形成了一種較為成熟的勘探方法，預(yù)測準(zhǔn)確率較高，上世紀(jì)80年代就已達(dá)80%左右[39]。然而，縱觀砂巖型鈾礦勘查領(lǐng)域，油氣藏卻并未被廣泛地用來作為尋找砂巖型鈾礦的一個(gè)重要判據(jù)。從礦床成因貢獻(xiàn)來看，油氣在砂巖型鈾礦成礦過程中所發(fā)揮的作用遠(yuǎn)大于鈾在油氣演化過程中所起的作用。由此看來，應(yīng)用與理論并不對等，筆者認(rèn)為除了在其共生機(jī)制上需要進(jìn)一步加理論強(qiáng)研究之外，實(shí)際勘探工作中也應(yīng)該多做一些有益的嘗試。

4 結(jié)論

通過系統(tǒng)分析中生代陸相盆地地浸砂巖型鈾礦與油氣藏的成礦條件和砂巖型鈾礦礦化成因，認(rèn)為砂巖型鈾礦與油氣具有一定的共生關(guān)系，可得出如下結(jié)論：

(1)沉積盆地中的砂巖型鈾礦和油氣藏具有相似的大地構(gòu)造背景，巖相古地理?xiàng)l件，容礦地層，巖性地層組合，控礦構(gòu)造以及有機(jī)質(zhì)基礎(chǔ)等成礦和控礦條件，這在空間上定位了砂巖型鈾礦與油氣藏的共生關(guān)系。

(2)油氣在鈾沉淀富集過程中有積極的促進(jìn)作用，其中輕烴等氣態(tài)組分和其次生還原性礦物起還原高價(jià)鈾的作用，而稠油地瀝青等和其后生吸附性產(chǎn)物對鈾礦物具有重要的吸附作用；鈾等放射性元素也是促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的動力之一。這在成因上構(gòu)建了砂巖型鈾礦與油氣藏的共生關(guān)系。

(3)砂巖型鈾礦與油氣藏的成礦(藏)機(jī)理表明，二者屬于異體共生礦床。鈾礦床和油氣藏的產(chǎn)出位置并不完全重疊，砂巖型鈾礦往往更靠近盆緣，且在油氣儲層上方；或最終以單一礦種產(chǎn)出。

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The Symbiotic mechanism of uranium and hydrocarbon in sedimentary basin

TUO Chengrong1, HUANG Zhixin2

(1.LanzhoucenterforOilandGasResources,InstituteofGeologyandGeophysics,CAS，Lanzhou730000,China；2.BeijingResearchInstituteofUrianiumGeology,Beijing100029,China)

The in-situ leaching sandstone-type uranium deposit in petroliferous basin is closely related to oil-gas reservoir spatially and they are formed under similar condition and controlled by the similar factors thus always occur together. On the other hand, they are similar in geotectonic position, lithofacies palaeogeography, host strata, lithologic trap, ore-controlling structure and organic matter basis. Different components and secondary minerals in oil and gas can absorb uranium to cause precipitation and enrichment of uranium minerals. Presence of uranium and other radioactive elements is conducive to the evolution of hydrocarbon. However, due to some difference in the ore-forming mechanism they occur in different position and don’t completely overlap. The sandstone type uranium deposits tend to be more close to the edge of the basin above the oil-gas reservoir or accumulated as independent uranium deposit.

sandstone type uranium deposit; hydrocarbon reservoir; symbiotic mechanism; Junggar basin; Xinjiang

2015-10-26； 責(zé)任編輯： 王傳泰

核能開發(fā)項(xiàng)目“準(zhǔn)格爾大型疊合盆地地浸砂巖型鈾礦預(yù)測技術(shù)研究”(編號：2311220702016)資助。

妥成榮(1982—)，男，工程師，中科院蘭州地質(zhì)研究所在讀碩士研究生，含油氣沉積盆地專業(yè)。通信地址：甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)東崗西路382號，中科院蘭州地質(zhì)研究所；郵政編碼：730000；E-mail：tuoluzi@163.com

作者簡介： 黃志新，男，高級工程師，博士，研究方向鈾礦地質(zhì)。通信地址：北京市朝陽區(qū)安外小關(guān)東里10號院，中核集團(tuán)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院；郵政編碼：100029；E-mail：zhixinhuang@hotmail.com

10.6053/j.issn.1001-1412.2016.04.008

P619.14，TE122

A