地球物理資料在二連盆地尋找古河道砂巖中的應用

2018-05-11 07:57:25趙永生

新疆有色金屬 2018年1期

趙永生

(核工業(yè)二0八大隊包頭 014010)

中新生代盆地古河道砂巖型鈾礦中，砂巖體是鈾遷移的良好通道，又為鈾的富集提供了有利場所[1]。查明不同沉積環(huán)境中各類砂巖體的展布，規(guī)模、形成條件，相互間的關系是鈾礦找礦工作的重點。然而具有鈾成礦前景的砂巖體多被其后的沉積物所覆蓋，難以查明它的空間構(gòu)造格架，延伸展布形態(tài)，阻礙了進一步認識評價鈾礦前景。普通物探方法具有精確探測地下深部信息功能，特別是地震、電法等地面方法在尋找古河道砂體中應用較廣，效果較好。

1 古河道沉積物特征

古河道充填物及周邊物質(zhì)的顆粒度在縱向上、橫向上以及垂直方向上有著規(guī)律性變化[2]。沿古河道流向，從上游到中游再到下游，古河道的流速一般逐漸向下游變小，所以古河道充填物的顆粒由粗粒逐漸變?yōu)榧毩！?/p>

在橫向上顆粒變化規(guī)律也很明顯，沿古河道橫切面，由河底到河床兩側(cè)再到河岸灘，古河道中泥砂的顆粒由細逐漸變粗，在河道拐彎處順直段呈規(guī)律性變化，凸岸的顆粒比凹岸的細，在分叉的地段，橫向上變化復雜，由細變粗，再由粗變細，反復出現(xiàn)多次[2]。

古河道沉積物的厚度是從上游向下游逐漸變薄的，古河道砂層的厚度變化除受古河道流水動力條件的影響外，還受地質(zhì)構(gòu)造的影響，其砂巖形態(tài)復雜多樣。石油系統(tǒng)運用物探解譯資料對砂巖體進行了分類，較客觀反映了古河道砂巖的地質(zhì)演變結(jié)果，應用效果良好（表1）。

表1 砂巖體分類表

2 二連盆地地質(zhì)概況

二連盆地主體位于內(nèi)蒙古中部，為中新生代沉積盆地。盆地整體呈NE向展布，向西和西南部逐漸變?yōu)镹EE和近EW向；其構(gòu)造分區(qū)有川井坳陷、烏蘭察布坳陷和馬尼特坳、騰格爾坳陷、烏尼特坳和蘇尼特隆起[8],為大型復式沉積型盆地。

二連盆地砂巖型鈾礦主要賦存于下白堊統(tǒng)賽漢組上段古河道砂體中[5]。近幾年先后在二連盆地烏蘭察布坳陷、馬尼特坳陷和川井坳陷分別圈出規(guī)模不等的賽漢組古河谷砂帶（圖1）。并在古河古砂體中先后發(fā)現(xiàn)巴彥烏拉、賽汗高畢鈾礦床和一些規(guī)模不等的鈾礦產(chǎn)地。因此在盆地尋找古河古砂體成為找礦的前提條例。物探方法尋找古河谷砂體是目前比較成功的方法之一。利用物探資料對古河谷的空間定位、展布方向、連通性、鈾儲層砂體特征的研究顯得尤為重要[3]。

3 物探資料應用

3.1 地震資料應用

古河道砂體在空間上沉積物的粒度具有不均質(zhì)性，因此在同一地層單元內(nèi)巖性變化較大，巖層厚度也不穩(wěn)定，且砂巖與泥巖具有明顯波阻抗差異，砂體在空間上分布有限，因此在地震剖面上有較強振幅的反射波組出現(xiàn)，不具區(qū)域連續(xù)地震反射[6]。在時間剖面表現(xiàn)為底部向下凹陷，沿剖面兩端逐漸尖滅（圖2），內(nèi)部反射波連續(xù)性差，有頂超、底超等現(xiàn)象[4]。

二連盆地主要找礦目的層為下白堊統(tǒng)賽漢組上段(K1s1)，為穩(wěn)定環(huán)境下的沉積，具有坳陷盆地沉積的特征，河谷呈對稱性分布。從地震剖面的反射可看出具有河道復合充填，側(cè)向遷移的特征（圖3）。

二連盆地河流沉積具有單向水流成因的交錯層理，反映在地震相上總體特征：變振幅，不連續(xù)的雜亂反射結(jié)構(gòu)；V字型（U字型）或眼球狀地震單元外形，波狀反射構(gòu)造。圖3為二連盆地馬尼特拗陷巴彥烏拉礦床北西向地震剖面，U字型地震單元外形，T3之上為賽漢組，為典型的河流相沉積組合。

圖1 二連盆地構(gòu)造分區(qū)圖(據(jù)楊建新2011)

圖2 二連盆地烏蘭察布坳陷哈達圖地區(qū)NM184-172地震剖面解譯圖(據(jù)石油資料)

圖3 二連盆地馬尼特拗陷巴彥烏拉地區(qū)EH43地震剖面圖（T3之上為賽漢組）(據(jù)石油資料)

因此分析辨別河道砂體時要以鉆孔為控制點，從地震相三個標志出發(fā)，識別地震雜亂反射結(jié)構(gòu)，眼球狀反射構(gòu)造，條帶狀、朵狀、疊置扇外形[6]，綜合三者即可判定古河道的分布狀態(tài)。圖4為二連盆地巴彥烏拉地區(qū)通過B335號剖面附近的地震剖面，鉆孔剖面上賽漢組上段古河道砂體表現(xiàn)在地震剖面上為進積型朵狀砂體。

圖4 巴彥烏拉地區(qū)B335地質(zhì)剖面、地震剖面圖(據(jù)楊建新2011)

3.2 電法資料應用

電阻率的變化取決于沉積地層的顆粒度，一般情況下，地層巖石的顆粒度與電阻率正相關，而地層巖石的潮濕程度同電阻率負相關[7]，所有古河道充填物的特點，為采用電測深方法確定潛在古河道的位置奠定了基礎。

3.2.1 電阻率測深法

古河道沉積物組成顆粒粗，所含地下水礦化度低，所以電阻率較高，與圍巖電性差異較大，且古河道砂體有一定的厚度，用電阻率測深法、可控源音頻大地電磁測量等方法可以圈定古河道效果不錯。

電阻率測深法尋找淺層古河道主要根據(jù)剖面上（圖5）各測點的單支曲線確定古河道砂體的埋深（圖6），將各測點圈定的砂帶連接起來，可圈定該斷面的河道砂體。圖5為收集煤田系統(tǒng)施工的二連盆地馬尼特拗陷巴彥烏拉地區(qū)電阻率測深數(shù)據(jù)重新制作的地電斷面與鉆孔剖面對比圖，從地斷面圖上可以清楚地看到古河道砂體的展布。通過與鉆孔剖面的對比，砂體的埋深和展布方向基本一致，略有差異。

從收集的電阻率測深成果顯示，二連盆地淺層古河道的電測深曲線主要是K型和Q型，圖6為斷面圖31測點的單支曲線圖，圖中AB/2從20m至400m為厚大砂層，實際埋深大約在10～200m。如果砂體在平面上連續(xù)分布就可解釋為古河道，根據(jù)其在平面上的展布情況圈定古河道的位置。

可以繪制相應的等1/2AB的是視電阻率平面圖，了解某一深度或幾個深度上地層變化情況，從而來圈定埋藏的古河道。

3.3 可控源音頻大地電磁測量

由于古河道漫長的地質(zhì)發(fā)展過程及古水流流經(jīng)之道，被后期充填物覆蓋。加之后期構(gòu)造運動等原因，造成古河道原始狀態(tài)的改變。在二連盆地烏蘭察布拗陷古河道的埋深比馬尼特拗陷要深，常規(guī)電法有時難以滿足。可控源音頻大地電磁測量尋找古河道效果更好[9]。

圖7、8為二連盆地烏蘭察布拗陷哈達圖地區(qū)施工的兩條可控源音頻大地電磁測量斷面圖（L05-1、L05-2）。從反演電阻率斷面圖分析，古河道在反演電阻率斷面圖上表現(xiàn)形態(tài)為：反演電阻率為中高阻特征，多呈透鏡狀分布，等值線底部呈凹形、頂部稍凸或水平、兩端漸薄尖滅，反演電阻率值由中心部位逐漸向兩端降低。L05-1剖面在5000～6000m之間的古河道砂體規(guī)模較小，為多期次河道的疊加。L05-2剖面在3800～5800m之間的古河道砂體視電阻率高值呈不連續(xù)的串珠狀，古河道砂體長約2km、寬約50～100m。