梁建剛，楊為民，孫大鵬，匡海陽

(1.中國地質調查局 天津地質調查中心，天津 300170； 2.中國地質調查局 鈾等能源地質重點實驗室，天津 300170； 3.山西省地球物理化學勘查院，山西 運城 044000)

0 引言

砂巖型鈾礦床為外生后成鈾礦床，主要產于陸塊(地臺)或中間地塊上的大中型自流盆地以及造山帶山間盆地的陸相、海陸交互相沉積巖中，其中以河流相和三角洲相沉積最為重要。產鈾砂巖的時代主要是中新生代，少數為中元古代和新古生代。

隨著成礦理論認識的不斷深入及低成本地浸開采技術的引進，砂巖鈾礦床已成為世界上最重要的鈾礦床類型之一，并被許多國家當做找礦目標的首選類型。擁有特大砂巖型鈾礦床的國家有：哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、俄羅斯、美國、中國、尼日爾、加蓬和捷克等。

當前，我國鈾礦勘探的主攻方向是北方中新生代沉積盆地，找礦主要類型為可地浸砂巖型[1-4]，同其他礦種一樣，砂巖型鈾礦勘查工作需要地質、礦產、地球物理、水文等多學科共同攻關，其中地球物理勘查是相當重要的工作手段。

砂巖型鈾礦品位一般為千分之幾，埋藏深度介于幾十米到幾百米之間，以磁性差異為前提的磁法勘探和以密度差異為前提的重力勘探只能用于地質格架控制及基底起伏、隱形斷層等地下構造。

本次工作區(qū)內地表鹽堿化，淺層泰康組、明水組的多層含水層的低阻屏蔽作用，傳統(tǒng)電法對劃分幾米到十幾米的砂層空間分辨能力嚴重不足。鈾礦儲礦層埋深幾十米到幾百米，傳統(tǒng)的放射性地球物理方法往往不能有效地應用于勘查砂巖型鈾礦，γ能譜數據也僅能識別沉積盆地的淺部斷裂，圈定鈾礦化的范圍并估算蝕源區(qū)鈾的淋失量等[5-8]。

而地震勘探在劃分地層、巖性、巖相、古河道以及砂體和斷裂構造識別方面效果明顯。在地震剖面上，反射波出現突變和錯亂是斷裂構造最明顯的特征，古河道在地震剖面上表現為河谷位置下凹，兩側振幅增強。同時地震對砂泥分辨能力突出，砂巖相對泥巖通常表現為強波阻抗，對于沉積韻律較好的地層，在地震剖面上表現為縱向上不連續(xù)，甚至能直接從地震剖面上看出砂泥互層現象。因此利用反射地震勘探分析沉積相、沉積體系，圈定有利砂體并為下一步砂巖型鈾礦勘探提供依據是可行的[9-14]。

1 區(qū)域地質、地球物理特征

1.1 區(qū)域地質

松遼盆地位于中國東北部，是由大小興安嶺、長白山環(huán)繞的一個大型沉積盆地，盆地跨越黑龍江、吉林、遼寧三省，面積約26萬km2。構造上，松遼盆地是在天山—內蒙—興安古生代地槽褶皺系基礎上發(fā)育起來的一個中新生代內陸斷坳陷盆地，其基底為古生代和前古生代變質巖系，發(fā)育以NNE和NWW向為主的深大斷裂系，控制著全區(qū)的構造與沉積；沉積蓋層主要由侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系組成，各層斷裂繼承或嚴格受深部或基底構造控制，以正斷層的廣泛發(fā)育為特征。

松遼盆地根據其巖性構造、斷裂特征、區(qū)域地層分布、層序等，劃分出西部斜坡區(qū)、中央坳陷區(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)共6個構造分區(qū)(圖1)。

圖1 松遼盆地北部構造單元區(qū)劃圖(據文獻[3]改編)Fig.1 Structural unit zoning map of northern Songliao Basin(adapted from reference[3])

松遼盆地是一個以滲入型為主的自流水盆地，盆地周邊含鈾花崗巖系為區(qū)域含礦提供物源；盆地內沉積時間長、厚度大、構造相對穩(wěn)定，油氣保存較完好，地層富含有機質碎屑，形成層間氧化帶十分有利；西斜坡、大慶長垣、朝長等斜坡及天窗構造，具有良好的構造條件；盆地沖泛平原相、河湖交互相帶發(fā)育，嫩江組和青山口組發(fā)育區(qū)域性分布的大套泥巖，可作為隔水層，泥—砂—泥體系配置較好，形成良好的存儲條件。

綜上所述，生、儲、運、蓋條件具備，找礦潛力巨大。根據鉆探結果，工作區(qū)主要含礦層為四方臺底部砂層。

1.2 地球物理特征

根據已有鉆孔編錄及測井成果，本區(qū)砂巖型鈾礦主要巖性為粉細砂—粗砂，單層厚度6～21 m，其間內部泥巖隔層厚度6～14 m。砂巖聲波時差429 μs/m，換算成速度為2 330 m/s；隔層泥巖聲波時差632 μs/m，換算成速度為1 580 m/s；砂、泥巖速度差750 m/s(32%)，差異明顯。在密度相差不大的情況下，砂、泥巖界面具有較大的波阻抗差異，是本區(qū)應用地震方法開展儲層分析的地球物理基礎。

根據大慶油田以往二維、三維地震資料，工作區(qū)含礦層及其他層位地震波形(編號沿用大慶油田習慣)特征如下：

T03反射層為四方臺組底面反射，一般為中振幅弱連續(xù)反射，局部為弱振幅或復合波，視頻率一般45～50 Hz，反射時間150～550 ms之間，為本次鈾礦勘查的含礦目的層。

T06反射層為嫩江組二段頂面反射，一般為中強振幅連續(xù)反射，局部為弱振幅或復合波，視頻率一般45～50 Hz，反射時間500～1 050 ms之間，亦為本次地震勘探的主要目的層之一。

T1反射層為姚家組頂面反射：該反射波全區(qū)穩(wěn)定，特征明顯，視頻率一般45 Hz。反射時間720～1 300 ms之間。

T1-1反射層為青山口組頂面反射。全區(qū)穩(wěn)定，特征明顯，中強振幅連續(xù)反射，視頻率一般為45 Hz，反射時間在800～1 400 ms之間。

T2反射層為泉頭組頂面反射，中強振幅連續(xù)反射：其上是一中強振幅高頻波，其下是兩個復波。T2反射波的這種關系全區(qū)較穩(wěn)定，反射時間在1 050～1 850 ms之間。

綜上所述，本區(qū)地震地質條件良好。

2 地震勘探效果

為進一步細化大慶長垣南端含鈾巖系構造格架特征，摸清工作區(qū)內T06以上地層結構及空間展布情況，并重點查明T03界面分布特征及四方臺組砂體分布特征，項目部在重點找礦靶區(qū)布設了二維地震工作剖面10條，合計滿覆蓋長度134 km。二維地震野外采集參數為：可控震源中間激發(fā)，兩邊各80道接收，道間距10 m、炮點距20 m、覆蓋次數40次，采樣間隔0.5 ms、記錄長度2 s，檢波器頻率60 Hz。

2.1 結合測井曲線統(tǒng)一工作區(qū)內層位劃分標志

根據地震成果并結合已有鉆探資料，厘定了工作區(qū)內地層劃分和構造格架特征，由老至新共劃分了泉頭組頂面(T2反射層)、青山口組頂面(T1-1反射層)、姚家組頂面(T1反射層)、嫩江組二段頂面(T06反射層)、四方臺組底面(T03反射層)、明水組(表1、圖2)。

表1 地層分界面地震波場及測井曲線特征

圖2 D1線地層標定圖Fig.2 Stratum calibration map of line D1

2.2 四方臺組結構及空間展布

對本次地震主要目的層四方臺組的分布進行了詳細刻畫，由圖3可見，四方臺底板反射波T03時間變化范圍為100～700 ms，整體南西部T0時間大，東南部、中部較小，中部有寬緩褶皺變化。

由圖可見，四方臺組底界面反射波T03時間變化范圍為100～700 ms，西部T0時間大，東南部、中部較小。

圖3 T03層反射波T0時間等值線平面Fig.3 T0 contour map of reflection wave in layer T03

通過時深轉換，編制完成T03層反射波底板等高線構造圖，見圖4，其中等值線距為20 m。

由圖初步分析可見，T03層深度的起伏變化及展布特征與其時間構造基本一致，中部發(fā)育較寬緩的褶曲和鼻狀構造。整體表現為西翼陡東翼緩的背斜構造，西翼傾角較大，約5°～7°，東翼傾角較小，約1°～2°；工區(qū)東南部表現為南高北低的單斜構造，傾角較小，約1°～2°。

圖4 T03層反射波底板等高線構造Fig.4 Floor contour structure of reflection wave in layer T03

2.3 四方臺組砂體的地震波場識別標志

在地震資料解釋中，圈定砂體的主要依據有：砂巖與泥巖具有明顯波阻抗差異，在地震剖面上有較強振幅的反射波組出現；砂體在空間上分布有限，不具有區(qū)域性連續(xù)地震反射；在兩端表現為逐漸變薄尖滅，中間有穿插現象；振幅強弱變化與砂巖的成分、粒度、膠結程度等因素密切相關(圖5)。通常，河床砂體的反射振幅、頻率、相位、連續(xù)性等特征不穩(wěn)定；濱淺湖相沉積砂體的地震特征參數相對穩(wěn)定；深湖相沉積砂體為強振幅、相位清晰、連續(xù)性好、特征穩(wěn)定，以席狀地震相為主。

2.4 推斷古河道

基于河道砂體在地震剖面上表現出來的下切等特征(圖6)，將相鄰測線上的砂體按下切深度分類，并將相同類別的砂體連接起來推斷為古河道(圖7)。由于測線最小間距(D0線與D8線)為1.6 km，河道可能在此距離內擺動多次，因此測線間的河道展布特征有待三維地震資料進一步驗證。

圖5 D0線四方臺組砂體地震波組特征Fig.5 Seismic wave group characteristics of sand body in Sifangtai formation of D0 line

圖6 古河道在地震剖面上表現的下切特征(藍色虛線框部分)Fig.6 Undercutting characteristics of ancient river channel on seismic profile(blue dotted part)

圖7 河道砂體剖面異常特征(紅色一類異常，粉色二類異常) Fig.7 Abnormal characteristics of channel sand body profile(red type I,pink type II)

3 結論

針對砂巖型鈾礦這一沉積型礦床，尤其是在工作區(qū)表層鹽漬化，淺層含水層較多，電法效果不好的情況下，地震勘探可利用泥巖、砂巖界面的波阻抗差異查明砂體展布，是一種尋找儲層行之有效的方法。

結合適量的鉆孔編錄、測井資料，利用地震資料可以實現工作區(qū)層位統(tǒng)一對比、砂體勾勒，建立等時格架，并進一步推斷古河道，精細掌握工作區(qū)流體運移形態(tài)。

在上述成果的基礎上，判斷是否含礦還需要全區(qū)成礦模型的建立作為支撐，還需要進一步研究含礦與不含礦鉆孔測井曲線信息對比，將測井曲線的含礦信息轉化為地震波場特征，嘗試利用γ曲線重構波阻抗。