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]。查明不同沉積環境中各類砂巖體的展布，規模、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造格架，延伸展布形態，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的顆粒度在縱向上、橫向上以及垂直方向上有著規律性變化[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為細粒。

在橫向上顆粒變化規律也很明顯，沿古河道橫切面，由河底到河床兩側再到河岸灘，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，還受地質構造的影響，其砂巖形態復雜多樣。石油系統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演變結果，應用效果良好（表1）。

表1 砂巖體分類表

2 二連盆地地質概況

二連盆地主體位于內蒙古中部，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為NEE和近EW向；其構造分區有川井坳陷、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現巴彥烏拉、賽汗高畢鈾礦床和一些規模不等的鈾礦產地。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性，因此在同一地層單元內巖性變化較大，巖層厚度也不穩定，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，不具區域連續地震反射[6]。在時間剖面表現為底部向下凹陷，沿剖面兩端逐漸尖滅（圖2），內部反射波連續性差，有頂超、底超等現象[4]。

二連盆地主要找礦目的層為下白堊統賽漢組上段(K1s1)，為穩定環境下的沉積，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，不連續的雜亂反射結構；V字型（U字型）或眼球狀地震單元外形，波狀反射構造。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 二連盆地構造分區圖(據楊建新2011)

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

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

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，識別地震雜亂反射結構，眼球狀反射構造，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。圖4為二連盆地巴彥烏拉地區通過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在地震剖面上為進積型朵狀砂體。

圖4 巴彥烏拉地區B335地質剖面、地震剖面圖(據楊建新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為收集煤田系統施工的二連盆地馬尼特拗陷巴彥烏拉地區電阻率測深數據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分布就可解釋為古河道，根據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發展過程及古水流流經之道，被后期充填物覆蓋。加之后期構造運動等原因，造成古河道原始狀態的改變。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形態為：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的串珠狀，古河道砂體長約2km、寬約50～100m。