煤田資料二次開發尋找砂巖型鈾礦的應用及其意義
——以二連盆地準達賴地區為例

2020-06-04 09:23:34王健

河北地質大學學報 2020年2期

王健

山東省第五地質礦產勘查院，山東泰安 271000

20世紀80年代末，我國引入國外的鈾礦成礦理論，指導我國找到了一批砂巖型鈾礦床。但與國外鈾成礦環境和成礦條件不同，中國北方砂巖型鈾礦具有其自身特點。二連盆地砂巖型鈾礦與煤在空間上具有一定的成生聯系[1-8]。論文通過二連盆地準達賴地區煤炭勘查資料的二次開發，指導鉆探查證，取得較好的找礦成果，分析了煤田鉆孔與驗證鉆孔吻合度、煤田鉆孔放射性與驗證鉆孔鈾品位相關性等問題。

1 地質概況

準達賴地區位于二連盆地馬尼特坳陷西部的塔北凹陷西南緣，中生代主要構造形態為一走向北東的盆地向斜，呈北東60°方向展布，詳見圖1。

1.1 地層

據區域資料，準達賴地區古生代、中生代、新生代地層均有發育。區內鉆孔揭露地層由老至新如下：

1.1.1 中生代白堊紀

騰格爾組：只揭露上部，為淺湖—中深湖沉積物，巖性由淺灰、灰、深灰、黑灰、灰綠色泥巖、粉砂巖、鈣質泥巖和含礫泥巖組成，在泥巖中含有大量的不完整的葉肢介、瓣鰓類、腹足類等淡水動物化石。區域地層總厚>320 m，鉆孔揭露厚度20.66 m～467.87 m，平均113.57 m。

賽漢塔拉組:主要為河流相、沼澤相沉積，巖性由淺灰白色砂質礫巖、含礫砂巖、砂巖與淺灰、紫紅、灰綠色泥巖、含礫泥巖、可采煤層和炭質泥巖組成。賽漢塔拉組與上覆古近系呈不整合接觸。該組是重要的含煤層之一,也是主要找鈾目的層位[9-14]。區域地層厚度為70 m～800 m，鉆孔揭露厚度27.60 m～198.44 m，平均88.73 m。

1.1.2 新生代古近紀

伊爾丁曼哈組：為含鈾地層的主要覆蓋層，為一套內陸河湖相沉積，巖性主要為灰白色、紫紅色粗砂巖、砂礫巖，暗灰色泥巖、砂質泥巖，巖石固結程度低，為半膠結。地層厚度19.17 m～99.60 m,平均46.68 m。與下伏地層白堊系下統巴彥花群呈不整合接觸。

1.1.3 新生代第四紀

全區大部被其覆蓋，根據成因類型可劃分為殘積、湖積等。殘積主要由土黃色砂土、細砂、礫石等組成；湖積上部為鹽硝和泥土構成的硬殼，下部為灰黑色淤泥。地層厚度0～20.92 m，平均2.62 m。

圖1 二連盆地群分布略圖(根據文獻①修改)Fig.1 Distribution of Erlian Basin Group

1.2 構造

據煤炭及石油部門資料，推測存在4條高角度正斷層②，編號依次為F1、F2、F3、F4，詳見圖2。由F1斷層和F3斷層相對應構成了該區的地塹型斷陷盆地，盆地中主要沉積了白堊系下統巴彥花群地層。據資料表明F1、F3斷層均為同沉積斷層。

1.2.1 F1斷層：位于盆地西北緣，走向北東58°，傾向東南，推測傾角63°～75°，上盤為下白堊統巴彥花群地層，下盤為下二疊統寶力高廟組地層。呈波狀，延長60公里。

1.2.2 F2斷層：位于盆地中部，走向北東60°，傾向南東，推測傾角大于75°。呈波狀展布，長約60公里。根據電測深基底等深線，推測該斷層為早白堊世后期形成。

1.2.3 F3斷層：位于盆地南緣，走向北東30°～60°，傾向北西，推測傾角75°。呈向北凸出的孤形，延伸40公里。斷層下盤為二疊系下統地層，上盤為巴彥花群地層。

1.2.4 F4斷層：位于盆地西緣，走向為北西向。該斷層延伸平直，長約20多公里。

圖2 準達賴地區構造綱要圖(根據文獻①修改)Fig.2 structural outline of quasi Dalai region

2 煤田資料開發利用情況

2.1 煤田鉆孔自然伽瑪異常篩選

鉆孔中γ<3.5 PA/kg或γ<150 API為無礦孔；鉆孔中3.5 PA/kg(或150 API)<γ<7 PA/kg(或300 API)，對應巖性是砂巖時為潛在鈾礦化孔；γ>7 PA/kg(或300 API)，對應巖性是砂巖時為潛在鈾礦孔[15-16]。準達賴地區共施工煤田勘查鉆孔29個，篩選出潛在鈾礦孔6個，潛在鈾礦化孔9個。自然伽瑪異常范圍150 API～2 125 API，異常埋深一般50 m～130 m，厚度一般1 m～4 m。根據篩選的煤田鉆孔資料分析，放射性異常鉆孔主要分布在坳陷區賦煤盆地邊部。

2.2 鉆探驗證

以已知放射性測井資料為依據[17-18]，優選5個原煤田測井自然伽瑪值高、異常厚度大的潛在鈾礦孔進行原位鉆探查證，鉆孔深度為揭穿區內原煤田鉆孔測井中自然伽瑪異常層位。經驗證，1個為鈾工業孔，2個為鈾礦化孔，2個為鈾異常孔，詳見圖3。

圖3 準達賴地區鉆孔分布圖Fig.3 distribution of boreholes in the quasi Dalai area

3 煤田鉆孔與驗證鉆孔關系研究

3.1 煤田鉆孔與驗證鉆孔吻合度

驗證工程吻合度包括以下三項指標：

(1)驗證孔全孔異常或礦化段層數(C1)與煤勘孔全孔異常層數(C2)的吻合程度(W1)；

衡量標準：

W1=0.75～1.25吻合；W1=0.49～0.74(或1.26～1.49)基本吻合；W1<0.49或>1.49不吻合。

(2)驗證孔含礦含水層內異常/礦化段累計厚度(H1)與煤勘孔含礦含水層內異常層累計厚度(H2)的吻合程度(W2)；

衡量標準：

W2=0.75～1.25吻合；W2=0.49～0.74(或1.26～1.49)基本吻合；W2<0.49或>1.49不吻合。

(3)驗證孔含礦含水層內主要異常/礦化段峰值位置(F1)與煤勘孔含礦含水層內主要異常層峰值位置(F2)的垂向位移吻合程度(W3)

計算公式：W3=|F1-F2|

衡量標準：

W3<3 m吻合；W3=3～5 m基本吻合；W3>5 m不吻合。

根據驗證鉆孔與原煤田勘查鉆孔異常層數、異常厚度和異常峰值位置位移等參數統計，驗證孔全孔異常層數與煤勘孔全孔異常層數的吻合程度(W1)一般為0.50～0.86，屬于基本吻合-吻合；驗證孔異常段累計厚度與煤勘孔異常層累計厚度的吻合程度(W2)為0.04～0.99，為不吻合-吻合；驗證孔主要異常峰值位置與煤勘孔主要異常層峰值位置的垂向位移值(W3)為0.05 m～1.40 m，屬于吻合。驗證鉆孔吻合度詳見表1。

表1 驗證鉆孔吻合度統計一覽表Table 1 statistical list of verification borehole coincidence

3.2 驗證孔品位與煤田鉆孔放射性相關性分析

按照GB/T 4882—2001《數據的統計處理和解釋-正態性檢驗》的要求，對煤田勘查鉆孔的自然伽瑪放射性異常數據(API)與驗證鉆孔的解釋鈾品位(%)進行二元相關統計。對區內鈾品位大于0.005%的6個層段與原煤田鉆孔的自然γ異常值進行統計，并進行二者相關性分析，求得線性回歸方程和相關系數，詳見表2、圖4。