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      西準噶爾車排子地區(qū)新近系砂巖型鈾礦成礦遠景

      2015-01-17 09:42:34唐湘飛
      現(xiàn)代礦業(yè) 2015年10期
      關(guān)鍵詞:高場排子西河

      黨 龍 唐湘飛

      (核工業(yè)二一六大隊)

      西準噶爾車排子地區(qū)新近系砂巖型鈾礦成礦遠景

      黨 龍 唐湘飛

      (核工業(yè)二一六大隊)

      綜合運用鉆井取心、巖石化驗等資料,結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景和沉積環(huán)境,研究車排子地區(qū)砂巖型鈾礦成礦遠景。結(jié)果表明:①車排子地區(qū)構(gòu)造簡單,新近系存在南傾斜坡帶,但砂體中有機質(zhì)缺乏,盆地油氣滲出作用過于強烈,不利于地下水的持續(xù)滲入和氧化作用,該類因素限制了該地區(qū)層間氧化帶的發(fā)育及其含礦性;②已發(fā)現(xiàn)的鈾偏高及鈾異?,F(xiàn)象,均為黏土礦物對鈾吸附的產(chǎn)物,強度弱、品位低,不具工業(yè)找礦意義。上述研究成果對于區(qū)內(nèi)找礦工作具有一定的參考價值。

      砂巖型鈾礦 層間氧化帶 黏土礦物 成礦遠景

      1 區(qū)域地質(zhì)背景

      1.1 構(gòu) 造

      車排子地區(qū)位于準噶爾盆地西北緣南端,北靠西準噶爾界山,南接北天山西段,西與哈薩克斯坦接壤,東至克拉瑪依—奎屯一帶,呈西窄東寬的楔狀,主要由車排子凸起構(gòu)成。車排子凸起屬準噶爾盆地西部隆起,其西北鄰近扎伊爾山,向南以斜坡形式逐漸過渡至四棵樹凹陷(以艾卡斷裂帶相接),向東以紅車斷裂帶與沙灣坳陷相接,平面上呈三角形,面積約8 000 km2。

      1.2 地 層

      (1)石炭系(C)。主要為灰黑色凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖與變質(zhì)巖呈不等厚互層,變質(zhì)巖類主要為褐紅色板巖,深灰色、棕紅色片巖,灰黃色變質(zhì)粗面巖。

      (2)侏羅系(J)。厚0~177 m,為大套灰色、雜色礫巖、角礫巖沉積。地震合成記錄標定顯示,該套地層是石炭系潛山“填平補齊”,亦即所謂的“溝谷充填”的沉積。

      (3)新近系(N)。為紅色、黃色辮狀河—曲流河—湖相沉積的泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖、礫巖,一般厚2 000~3 000 m。①沙灣組(N1s),為一套河湖相棕紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖、礫巖沉積,上與塔西河組整合接觸,含介形類組合,厚350~500 m;②塔西河組(N1t),為一套湖相灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾砂巖沉積,局部地段夾泥灰?guī)r、介殼灰?guī)r,巖性巖相較穩(wěn)定,含介形類、脊椎動物和雙殼等,厚296~1 564 m;③獨山子組(N2d),為一套山麓河流相棕色—褐黃色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、礫巖、礫狀砂巖不均勻互層沉積,底部產(chǎn)三門馬、脊椎動物及介形類組合等,厚 1 457~1 966 m。

      1.3 已發(fā)現(xiàn)的鈾異常、偏高場

      (1)白堊系。地層主要沉積下統(tǒng)吐谷魯群(K1tg),主要分布于排淺4南東一帶,排淺4北西地區(qū)基本缺失,巖性主要為褐色、灰色、灰綠色泥巖,砂質(zhì)砂巖及泥質(zhì)砂礫巖。在石油鉆孔排6、排602、排7、排2、排206、排203中發(fā)現(xiàn)鈾異常和偏高場,鈾異常、偏高場主要賦存于吐谷魯群頂部灰綠色泥巖中。

      (2)新近系沙灣組(N1s)。分布較廣,在排6、排602、排7、排204、排2及排8石油鉆孔中均發(fā)現(xiàn)鈾異常和偏高場,是所有層位中鈾異常、偏高場最多和最明顯的。異常、偏高場主要賦存于疏松的砂巖中,具有厚度大的特征(排7最大約30 m)。其中以排7孔為代表的鈾異常、偏高場最具有尋找可地浸砂巖型鈾礦的價值,其760~825 m的上段異常和下段高場類似卷狀礦體前鋒的異常暈,中段的氧化雜色砂礫巖具有雙峰特征,類似于層間氧化帶的翼部異常,據(jù)此推測沙灣組鈾礦化應(yīng)在排602、排7之間。

      (3)新近系塔西河組(N1t)。僅在排7、排203中發(fā)現(xiàn)異常和偏高場,強度均較低,見表1[1]。

      2 鉆探查證結(jié)果

      (1)鈾異常、偏高場范圍發(fā)生了較大變化,異常、偏高場總體較弱,往往達不到5.0×105,僅有少數(shù)達到了1.0×104(如ZKC2-2、ZKC3-3鉆孔),厚度均不超過0.20 m。部分石油鉆井顯示,不同層位(獨山子組、沙灣組、吐谷魯群)均分布有高自然伽瑪砂巖,如最大值在排602井埋深306~310 m井段GR值高達1 412 API(表1)。2009年在排602井附近施工ZKC2-2鉆孔,發(fā)現(xiàn)260~270 m及300~310 m段均未發(fā)現(xiàn)鈾異常、礦化現(xiàn)象,而于141.55~141.75 m新近系塔西河組(N1t)灰色泥質(zhì)粉砂巖中發(fā)現(xiàn)鈾異常,厚0.20 m,品位為0.015 4%;于425~430 m沙灣組灰綠色鈣質(zhì)礫巖及下白堊統(tǒng)吐谷魯群486~489 m、497~499 m灰綠色礫巖、砂質(zhì)泥巖中發(fā)現(xiàn)鈾偏高現(xiàn)象。

      表1 準噶爾盆地車排子凸起部分井段高GR值分布特征

      (2)鈾異常、偏高場賦存的巖性發(fā)生較大變化,絕大部分賦存于灰色、灰綠色泥質(zhì)巖中,如泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,極個別賦存于灰色、灰黃相雜的細砂巖或灰綠色泥質(zhì)砂礫巖中。2009年鉆探查證的深部地層放射性分布結(jié)果與石油鉆孔有一定差距,鉆孔中同一層位中鈾異常、偏高場的賦存位置也有較大變化(如ZKC2-2、ZKC3-3鉆孔),塔西河組中的鈾異常,前者位于頂部,后者位于底部。雖然在多個鉆孔的多個層位都存在鈾偏高現(xiàn)象,但巖性以泥質(zhì)巖類為主,主要為塔西河組、沙灣組灰色、灰綠色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,僅個別分布于下白堊統(tǒng)灰綠色細砂巖、泥質(zhì)砂礫巖中,與石油鉆孔資料顯示的鈾異常、偏高場多賦存于砂巖的情況有所差異,這可能是由石油鉆孔巖屑錄井產(chǎn)生的誤差造成的。

      (3)鈾異常、偏高場基本呈席狀展布,各層位均有重疊,總體上呈現(xiàn)自東向西凸出的特點,其中塔西河組、沙灣組中鈾異常、偏高場范圍有一定的相似性,距剝蝕邊界有一定的距離;吐谷魯群鈾異常、偏高場范圍距剝蝕邊界較近。

      3 構(gòu)造演化對鈾成礦的影響

      車排子凸起構(gòu)造沉積演化經(jīng)歷了初始發(fā)育階段(J1b-J2x)、強烈隆升剝蝕改造階段(J2x-K)、穩(wěn)定沉降階段(K-N1s)和掀斜改造階段(N1s-Q),至喜山期與整個盆地統(tǒng)一。從紅山嘴—車排子斷裂帶往北西山前,侏羅系、白堊系、古近系、新近系、第四系逐漸超覆沉積,新層位將老層位逐個封閉,但每個層位在近山前一帶均有一定的剝蝕現(xiàn)象。自白堊系以來,沉積環(huán)境較穩(wěn)定,經(jīng)掀斜后,形成緩斜坡,地層傾角2°~3°,除東西兩側(cè)斷裂較發(fā)育外,區(qū)內(nèi)中新生代地層基本無斷裂發(fā)育,構(gòu)造簡單,總體為盆地后期沉降的南傾斜坡。白堊世中晚期—晚白堊世,車排子地區(qū)的沉降基本停止,缺失下白堊統(tǒng)中上部及上白堊統(tǒng)。該時期,下部主要發(fā)育低位下切谷體系,沉積有大套砂巖、砂礫巖及礫巖,為沖洪積及泥石流沉積;上部主要發(fā)育湖相沉積,為細碎屑的濱岸平原-濱岸灘壩-濱淺湖沉積。

      古近系下部發(fā)育一套近源的扇三角洲,上部為濱湖相的中—細粒灘壩砂。早第三紀以后,車排子凸起在南緣構(gòu)造緩慢沖斷擠壓下,凸起南部快速沉降,西北邊緣沉降則相對緩慢、平穩(wěn),地層向西北超覆,受凸起的影響,地層厚度向盆腹方向繼續(xù)加大,導(dǎo)致沙灣組下層序以斜坡低位扇為主的泥石流沉積和湖進灘壩砂沉積。盆地的持續(xù)沉降,致地層逐漸向湖相過渡,形成沙灣組上層序以濱淺湖相為主的細粒沉積。作為找礦目的層的新近系中新統(tǒng)沙灣組、塔西河組在車排子地區(qū)分別發(fā)育扇三角洲相和湖相。扇三角洲相實質(zhì)是沖積扇的水下部分,距物源近,成熟度低,包括扇三角洲平原、扇三角洲前緣及前扇三角洲等3個亞相。

      4 討 論

      車排子鉆探查證區(qū)位于車排子凸起東側(cè),整體西北高、東南低,基巖頂面及沉積蓋層呈區(qū)域性東南傾的單斜,構(gòu)造不發(fā)育。新近系(沙灣組和塔西河組)及白堊系巖性油氣藏發(fā)育。淺層油氣主要儲存于湖泊相的灘壩微相中,剖面上位于沙灣組頂部沉積相轉(zhuǎn)換的灘壩微相中,表現(xiàn)為“泥包砂”特征,為油氣的儲藏部位。中石化勘探西北分公司自2000年開始在該地區(qū)進行石油調(diào)查,迄今為止在車排子凸起上鉆探了30多口探井。井下油氣顯示普遍,有多口探井獲得了工業(yè)油流,具備發(fā)育油氣次生還原作用的前提條件。石油鉆孔中GR異常段主要發(fā)育于新近系沙灣組和塔西河組,其次為下白堊統(tǒng)吐谷魯群,另外,石炭系亦見GR異常段。從巖性看,GR異常段主要發(fā)育于泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、凝灰質(zhì)泥巖及凝灰?guī)r段,其次發(fā)育于砂巖、砂礫巖段[1]。2009年鉆孔揭露塔西河組、沙灣組砂巖、砂礫巖以灰色、蘭灰色為主,局部發(fā)育氧化砂巖(圖1、圖2)。新疆準噶爾盆地中下白堊統(tǒng)吐谷魯群及新近系基本為一套雜色巖系,巖石普遍表現(xiàn)為褐色、褐紅色泥巖及砂巖,但在車排子地區(qū)鉆孔中塔西河組、沙灣組、吐谷魯群巖石顏色普遍帶綠色及蘭色色調(diào),深度越大,蘭綠色調(diào)越明顯,并在巖石膠結(jié)物中出現(xiàn)大量黃鐵礦細晶(圖3、圖4),有的依附于礫石表面,反應(yīng)出強烈的次生還原跡象。

      圖1 新近系灰色、灰綠色泥巖、泥質(zhì)砂礫巖

      圖2 新近系局部黃色、淺黃色砂巖

      圖3 吐谷魯群油浸砂巖

      圖4 吐谷魯群蘭灰色泥巖中的黃鐵礦細晶

      車排子地區(qū)塔西河組、沙灣組及吐谷魯群局部可認為是油氣次生還原作用的結(jié)果。砂巖型鈾礦是地下含鈾含氧水流經(jīng)深部地下含氧水再流經(jīng)深部巖泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及泥質(zhì)砂礫巖中存在鈾富集現(xiàn)象,由于遇到地層中的還原性物質(zhì),水中鈾被還原析出富集成礦,該類型礦床通常產(chǎn)于滲入型自流水盆地。但車排子地區(qū)油氣蘊藏豐富,是油氣強烈滲出的部位[2],因此含鈾含氧地下水難以滲入到深部砂體中發(fā)育層間氧化作用。

      據(jù)樣品分析結(jié)果,鉆孔內(nèi)含石油巖心中硫、有機炭的含量明顯增高(表2),如ZKC3-3鉆孔中含油巖芯段有機炭含量達8.23%,泥質(zhì)巖中硫含量往往較高(1.296%),二、三價鐵含量相差不大,較高的鈾含量往往出現(xiàn)在含油砂巖上部有機炭含量較低的層位中。這表明:①工作區(qū)目的層含油砂巖具有豐富的有機炭和硫,能夠為地下水中鈾的還原沉淀提供足夠的還原劑,目的層被油氣還原作用的影響范圍廣、程度強;②地下水中鈾趨向于在含油層上部層位中大量富集,真正的含油砂巖段僅是弱富集;③鈾的來源僅限于地下水及巖層,深部流體不提供鈾源;④高鈾含量的砂巖中有機炭含量卻較低,這是由于鈾被還原沉淀消耗造成的,更凸現(xiàn)出氧化程度的微弱,這是因為,通常在強氧化帶中,鈾與有機炭可同時被氧化遷移至過渡部位高度富集。

      表2 車排子地區(qū)鉆孔內(nèi)含油巖心段樣品化學(xué)分析結(jié)果

      車排子地區(qū)新近系原生沉積是一套干旱條件下的紅色、雜色陸相河湖相沉積,還原介質(zhì)缺乏,后期由于新構(gòu)造運動隆起近地表,油氣沿斷裂構(gòu)造裂隙帶滲出至目的層砂層及泥巖層的裂隙帶,導(dǎo)致巖層發(fā)生強烈的次生還原作用,大部分原生紅層中的三價鐵還原為二價鐵,顯示蘭、綠色調(diào)。由于黏土礦物對鈾的吸附作用,地下水中的鈾通常多在氧化還原界面或地層不整合界面的泥質(zhì)層中富集,形成鈾偏高場或異常,排7井由于位于油氣滲出強烈區(qū),早期形成的鈾偏高場已被還原環(huán)境保存,形成鈾偏高場包含于灰色層中的現(xiàn)象。

      5 結(jié) 論

      (1)車排子地區(qū)鈾的來源為地下水及目的層巖層,新近系缺乏發(fā)育層間氧化帶所必需的砂體,白堊系雖然下部沉積有大套砂巖、砂礫巖及礫巖,但為沖洪積及泥石流沉積,上部為細碎屑的濱岸平原-濱岸灘壩-濱淺湖沉積,砂體皆缺乏。

      (2)車排子地區(qū)深部油氣滲出機制強烈,限制了層間氧化帶的發(fā)育及其含礦性,只有在砂體稍為發(fā)育,深部油氣滲出作用不太強烈,且后期有地下水持續(xù)滲入氧化的局部區(qū)域,可發(fā)育較好的層間氧化帶,鈾的富集達到工業(yè)礦化,但礦體規(guī)??赡苡邢?。

      [1] 余琪祥.車排子凸起井下高GR砂巖分布特征與鈾礦勘探前景[J].新疆地質(zhì),2008(3):284-287.

      [2] 羅 勁,莊新明,韓祥磊.準噶爾盆地車排子凸起沙灣組成藏主控因素[J].新疆石油地質(zhì),2008,29(1):45-47.

      2015-02-09)

      黨 龍(1983—),男,助理工程師,830011 新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市北京南路467號。

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