劉寬宏，長孫月雷，穆 偉，王樹祥，張選朋

(中陜核工業(yè)集團(tuán)二一四大隊有限公司，陜西 西安 710054)

鈾資源是中國重要的戰(zhàn)略資源和能源礦產(chǎn)[1]。1958—2010年，核工業(yè)系統(tǒng)多家單位在不同階段對準(zhǔn)噶爾盆地西北緣進(jìn)行過大量的基礎(chǔ)性鈾礦調(diào)查工作，取得了大量找礦線索。在烏爾禾白堊系吐谷魯群第一巖性段和侏羅系齊古組，發(fā)現(xiàn)了受層間氧化帶控制的砂巖型鈾礦化，顯示出巨大的成礦潛力[2]。夏子街主要成礦層位有白堊系吐谷魯群第三巖性段，成礦類型為層間氧化帶型，含礦巖性為細(xì)砂巖，具有層間氧化帶理想成礦條件。通過鉆探驗證，在鉆孔ZKX-03和ZKX-05的深度200～320 m區(qū)間發(fā)現(xiàn)至少4層鈾礦化或異常，另外見多層氧化砂層，顯示了該區(qū)具有很好的層間氧化帶型鈾礦成礦潛力。

但由于烏爾禾—夏子街一帶屬于油田重點生產(chǎn)區(qū)，井位密集，油層埋深在千米以下，缺乏淺部測井資料，尤其夏子街X1218井～X1429井一帶屬于淺部放射性測井空白區(qū)，僅靠現(xiàn)有的自然伽馬測井資料難以對該區(qū)域鈾成礦潛力進(jìn)行準(zhǔn)確評價。應(yīng)用定量伽馬測井技術(shù)對烏爾禾—夏子街一帶進(jìn)行一定網(wǎng)格間距的老井補(bǔ)測和新井加測，是快速、高效、經(jīng)濟(jì)實現(xiàn)調(diào)查區(qū)鈾礦找礦評價的理想方法。

1 工作區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地層

勘查區(qū)古生代褶皺基底巖系僅見石炭系上石炭統(tǒng)(C2)，出露較少。分布于烏爾禾—夏子街靶區(qū)北部，為1套淺海相細(xì)-極細(xì)的火山碎屑巖-陸源碎屑沉積，巖性為凝灰質(zhì)粉砂巖、泥巖與凝灰?guī)r不均勻互層，局部夾火山灰層凝灰?guī)r、砂巖、粉砂巖、礫巖、硅質(zhì)巖及安山玢巖。

調(diào)查區(qū)蓋層包括三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系及第四系，其中侏羅系、白堊系、新近系為本區(qū)的主要含礦層位。

三疊系僅見上三疊統(tǒng)白堿灘組(T3b)，勘查區(qū)無出露，總體為溫濕氣候條件下沉積的灰綠色、灰色碎屑巖，巖性為灰色泥巖和黃褐、灰色粉砂巖。

侏羅系勘查區(qū)無岀露，自下而上分為八道灣組(J1b)、三工河組(J1s)、西山窯組(J2x)、頭屯河組(J2t)、和齊古組(J3q)，勘查區(qū)以往工作在齊古組中見鈾礦化體。

白堊系在勘查區(qū)僅見下白堊統(tǒng)吐谷魯群(K1Tg)，為烏爾禾—夏子街靶區(qū)的主要放射性目標(biāo)層，分布較廣泛。地表除車排子和百口泉2個靶區(qū)外均有出露，與下伏地層呈不整合接觸，總厚度大于700 m。主要巖性有灰、灰綠、灰褐、棕紅色泥巖，土黃、淺灰、灰、灰綠、灰褐色粉砂巖，淺灰、灰、深灰、灰綠色細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖，灰色、深灰色細(xì)礫巖，灰綠、深灰色中礫巖，局部見灰綠色中砂巖。吐谷魯群沉積環(huán)境為干旱、半干旱氣候下的氧化-弱氧化環(huán)境，在盆地邊緣出露厚度較薄(80～840 m)，進(jìn)入盆地后迅速增厚到1 000 m左右，且在大范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。地層總體表現(xiàn)為下粗上細(xì)的正向韻律結(jié)構(gòu)，自下而上單層砂體的厚度逐漸減少，層數(shù)增多。

古近系在勘查區(qū)僅見烏倫古河組(E2-3w)，與下伏地層不整合接觸，分布范圍較小，地表僅在夏子街地區(qū)出露，深部在鉆孔ZKX-05揭露，厚約20 m，主要巖性為灰白色、淺紅色細(xì)砂巖，其次為少量淺紅色粉砂巖。

新近系僅在勘查區(qū)南部車排子地區(qū)分布，出露范圍較小，僅見下新統(tǒng)沙灣組和下新統(tǒng)塔西河組，均為車排子靶區(qū)目的層。

第四系分布廣泛，為1套洪積、沖積、風(fēng)積物，主要為礫石、碎石、沙土的松散堆積物，一般厚度不大，最厚約50 m。

1.2 構(gòu)造特征

準(zhǔn)噶爾盆地是晚古生代以來形成的疊合盆地，烏夏斷裂帶位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的東部，是西北緣沖斷帶的重要組成部分[3]?？辈閰^(qū)位于西北緣沖斷帶上，沖斷帶整體呈北東向西凸出的弧形，長約300 km，寬約30 km。北東向的克(拉瑪依)—夏(子街)斷裂對其形成、發(fā)展起著重要的支配作用，主斷裂南起車排子，經(jīng)紅山嘴、白堿灘、百口泉、烏爾禾、夏子街，在德倫山東與北西向的吐絲托依拉斷裂(東準(zhǔn)主干斷裂)呈“入”字型相交，北東～北東東走向，傾角北西，傾角上陡(60～70°)下緩(15～45°)。

主斷裂是在海西運(yùn)動形成之后，經(jīng)印支運(yùn)動疊加而發(fā)展起來的巨型同生逆沖斷裂，從晚石炭世到中侏羅世末期長期處于活動狀態(tài)；斷開了石炭系～中下侏羅統(tǒng)地層，晚侏羅世之后斷裂活動基本停止，表現(xiàn)為隱伏斷裂特征。在長期推覆過程中，由于主干斷裂的推拉作用，在其兩側(cè)同時發(fā)育了一系列與其平行或斜交的次級斷裂。受北西主應(yīng)力的推覆擠壓及斷裂切割，晚侏羅系以下地層構(gòu)成了由盆內(nèi)向盆緣階梯狀上升的斷階帶，斷階帶內(nèi)各地層呈南東傾向的梯狀單斜。

1.3 巖漿巖特征

勘查區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露，鉆孔也未揭露到；但在調(diào)查區(qū)北部山區(qū)大面積出露花崗巖，主要有小西湖巖體、克拉瑪依巖體及紅山巖體。該區(qū)巖體鈾品位為(4.2～4.9)×10-6，這些巖體蝕源區(qū)為砂巖型鈾礦提供鈾源。

2 工作區(qū)地球物理特征

2.1 鈾源條件

勘查區(qū)的蝕源區(qū)為準(zhǔn)噶爾盆地西北部的扎伊爾山和哈拉阿拉特山的含鈾-富鈾地質(zhì)體。其主要富鈾地質(zhì)體的放射性參數(shù)見表1。

表1 富鈾地質(zhì)體放射性參數(shù)Table 1 Radioactivity parameters of uranium-enriched geological bodies

從表1可看出，中石炭統(tǒng)哈爾加烏組(C2h)鈉長石英斑巖和下石炭統(tǒng)黑山頭組(C1h)鈉長斑巖的鈾、釷品位和伽馬照射量率都高于區(qū)域背景值，釷鈾比值低于區(qū)域背景值，該地質(zhì)體中鈾品位相對偏高。上泥盆統(tǒng)卡希翁組(D3k)砂巖、烏魯蘇巴斯套組(D1-2w)砂巖的釷品位高于區(qū)域背景值，鈾品位接近或高于區(qū)域背景值，釷鈾比值高于區(qū)域背景值。蝕源區(qū)泥盆統(tǒng)、中下石炭統(tǒng)火山巖分布廣泛，出露的華力西期中酸性花崗巖類大面積分布[4-5]，其中鈾品位(4.2～4.9)×10-6，釷品位(15.0～19.0)×10-6，鈾釷品位、伽馬照射量率高于區(qū)域背景值。

這些富鈾地質(zhì)體長期為盆地砂巖層提供鈾源，同時蝕源區(qū)為區(qū)域地下水的補(bǔ)給區(qū)。盆地近山大部分地區(qū)地表缺失第四系覆蓋，有利于大氣中的氧無阻擋地滲入地層深部。地下含水砂體可連通于地表，有利于含氧含鈾水滲入，向深部發(fā)育為層間氧化帶。

2.2 放射性異常特征

根據(jù)定量伽馬新井加測及老井補(bǔ)測背景值統(tǒng)計結(jié)果，該地區(qū)定量伽馬值有如下特征：伽馬照射量率背景值一般在1.0～3.5 nC/(kg·h)，平均為2.1 nC/(kg·h)；含礦主巖往往具有特別高的伽馬照射量率，呈現(xiàn)高放射性異常特征，定量伽馬異常照射量率為14.5～100.0 nC/(kg·h)，異常厚度為0.1～1.4 m。

3 物探工作方法及技術(shù)要求

依據(jù)相關(guān)資料[6-8]，選定以定量伽馬測井技術(shù)進(jìn)行放射性勘查。定量伽馬測井所用儀器為FD-3019，編號分別為7416、7411；配合上海地學(xué)儀器廠生產(chǎn)的JHQ-2D型綜合數(shù)字智能測井系統(tǒng)進(jìn)行自動化連續(xù)測井。

按照《γ測井規(guī)范》EJ/T 611—2005要求，進(jìn)行儀器FD-3019標(biāo)定，獲得檢定證書，并取得準(zhǔn)確的換算系數(shù)。工作過程中按《γ測井規(guī)范》要求，使用6號鐳源或固定點源校驗儀器“三性”，校驗檢查結(jié)果符合規(guī)范要求后投入使用。儀器“三性”校驗為每月1次。

《γ測井規(guī)范》要求在伽馬自動化連續(xù)測井時，探管下井速度一般控制在15 m/min以內(nèi)；上提探管測量時，正常段測量速度不大于4 m/min；異常段測量速度不大于2 m/min，采樣間隔0.05 m?；緶y量結(jié)束后，估算鈾品位，對鈾品位不小于0.01%且平米鈾量不小于0.5 kg/m2的礦段或礦化段進(jìn)行100%重復(fù)測井；對鈾品位不小于0.01%且平米鈾量小于0.5 kg/m2的礦化段，重復(fù)測井應(yīng)不少于總礦化段的20%。在伽馬基本測井與重復(fù)測井結(jié)束后，應(yīng)及時選擇有代表性的鉆孔進(jìn)行伽馬檢查測井，檢查測井的鉆孔數(shù)應(yīng)不小于總鉆孔數(shù)的10%。

4 定量伽馬測井資料解釋原則和方法

4.1 解釋原則

γ測井是鈾礦地質(zhì)勘查中的1種核心地球物理方法[9]。根據(jù)一般工業(yè)指標(biāo)或可行性評價確定的礦層品級指標(biāo)，屬于同品級的連續(xù)單元層，在2個同品級的礦層之間，存在小于可采厚度的低品級礦層或夾石層時，合并后其加權(quán)平均含量仍保持原品級者，可合并為1個礦層[10]；不同品級的礦層之間，存在小于可采厚度的夾石層時，該夾石層合并到低品級礦層后，仍能保持原品級者，允許合并為1個礦層。

地浸砂巖型鈾礦床在2個礦層之間，存在小于可采厚度且低于邊界品位夾層時，符合以下2個條件可合并為1個礦層：低于邊界品位的夾層厚度應(yīng)經(jīng)有關(guān)主管部門批準(zhǔn)認(rèn)可，合并后品位應(yīng)不小于工業(yè)邊界品位；同一礦段含有滲透和不滲透的礦石時，滲透和不滲透的礦石應(yīng)分開[11-12]。

依據(jù)《地浸砂巖型鈾礦地質(zhì)勘查規(guī)范》的工業(yè)指標(biāo)確定鈾礦層邊界品位為0.01%。礦層厚度為兩邊界品位之間的厚度，礦層品位按式(1)確定。

(1)

式中：Q—礦層品位，%；qi—單元礦層品位，%；hi—單元礦層厚度，m；H—礦層厚度，m。

4.2 解釋方法

在伽馬異常定量解釋工作中，采用核工業(yè)總公司二〇三研究所研發(fā)的鈾礦地球物理測井?dāng)?shù)據(jù)處理解釋軟件中的γ測井五點式反褶積法分層解釋模塊。解釋過程中，準(zhǔn)確輸入鐵套管修正系數(shù)、井液密度、伽馬測井儀照射量率換算系數(shù)、鈾含量靈敏度換算系數(shù)等，解釋軟件自動完成修正解釋工作。根據(jù)解釋結(jié)果確定放射性異常的品位、厚度和空間位置。放射性異常解釋采用反褶積法分層確定含量[13-14]。

5 定量伽馬測井解釋成果

通過定量伽馬測井解釋，在勘查區(qū)共發(fā)現(xiàn)鈾礦化孔12口，鈾異?？?8口，具體見礦情況見表2，異常井位分布如圖1所示。

表2 定量伽馬測井解釋成果Table 2 Interpretation results of quantitative γ logging

5.1 烏爾禾地區(qū)解釋成果

此次定量伽馬監(jiān)測工作在烏爾禾北及105井區(qū)共監(jiān)測29口井，發(fā)現(xiàn)2口礦化井、11口異常井，見礦率44.83%。通過連井剖面可知，南北異常坡度約5°，與該區(qū)白堊系地層坡度一致。鈾礦化均賦存于白堊系吐谷魯群第一巖性段中(K1Tga)。根據(jù)以往鈾礦工業(yè)孔、礦化孔、異?？准氨敬伪O(jiān)測發(fā)現(xiàn)的礦化孔、異?？?，共同圈定烏爾禾地區(qū)鈾礦化異常分布，如圖2所示。

圖2 烏爾禾地區(qū)鈾礦化異常分布Fig. 2 Anomalous distribution of uranium mineralization in Wuerhe area

結(jié)合以往“油鈾兼探”成果，在K1Tga段圈定一層鈾礦化異常，鈾礦化異常面積為12.2 km2，鈾礦化厚度為0.1～2.6 m，鈾品位為0.004 1%～0.017 1%，平米鈾量為0.01～1.34 kg/m2。從南北向連井剖面可看出連續(xù)性較好，但整體厚度、品位、平米鈾量等變化較大。在烏105井區(qū)已知工業(yè)孔ZKW-01周邊，礦化厚度為0.6～2.6 m，屬于較厚區(qū)域，有4口井達(dá)到鈾礦邊界品位；周邊異常井和潛在異常井(150

5.2 夏子街井區(qū)解釋成果

夏子街井區(qū)的勘查區(qū)域東西長約16 km，南北寬約800 m，屬于以往鈾礦勘查資料搜集、鉆探驗證空白區(qū)，共勘查62口井，發(fā)現(xiàn)鈾礦化井10口，鈾異常井7口。在白堊系吐谷魯群第二巖性段(K1Tgb)發(fā)現(xiàn)1層鈾礦化異常，第三巖性段(K1Tgc)發(fā)現(xiàn)4層鈾礦化異常，主要含鈾層位為第3層，具有分布面積廣、異常集中等特點(圖3)。

圖3 夏子街井區(qū)鈾異常分布Fig. 3 Uranium anomaly distribution of Xiazijie well area

鈾礦化厚度0.1～1.2 m、鈾品位0.005%～0.016 3%、平米鈾量0.01～0.47 kg/m2，鈾礦化平面均呈北東東向展布，與吐谷魯群地層等深線分布一致，縱向分步在333.65～362.15 m、312.95～338.15 m、211.95～234.35 m、146.55～186.65 m、96.45～126.65 m深度范圍內(nèi)。

6 結(jié)論

在烏爾禾—夏子街地區(qū)以定量伽馬測井為監(jiān)測手段，發(fā)現(xiàn)12個鈾礦化孔、18個鈾異?？祝瑢?05井區(qū)白堊系吐谷魯群第一巖性段(K1Tga)鈾礦化分布范圍擴(kuò)大至12.2 km2，新發(fā)現(xiàn)了夏子街井區(qū)西部白堊系吐谷魯群第二巖性段(K1Tgb)鈾礦化層、第三巖性段(K1Tgc)4層鈾礦化層，為該區(qū)域鈾礦勘查提供了重要找礦線索。

在烏爾禾—夏子街地區(qū)，侏羅系齊古組、白堊系吐谷魯群第一、第二、第三巖性段均已發(fā)現(xiàn)鈾礦化，初步認(rèn)為該區(qū)鈾礦找礦潛力巨大。因本次工作程度較低，待進(jìn)一步勘查落實鈾礦產(chǎn)地。