沉積盆地水文地質與砂巖型鈾礦成礦關系——以松遼盆地開魯坳陷砂巖型鈾礦為例

陳振巖, 滿安靜, 陳星州, 熊耀華, 邵建欣, 王 雷, 孫 平

沉積盆地水文地質與砂巖型鈾礦成礦關系——以松遼盆地開魯坳陷砂巖型鈾礦為例

陳振巖1, 滿安靜1, 陳星州2, 熊耀華1, 邵建欣1, 王 雷1, 孫 平1

(1.遼河石油勘探局新能源開發分公司, 遼寧 盤錦 124010; 2.遼河油田勘探開發研究院, 遼寧 盤錦 124010)

地層水是含礦溶液、成礦元素遷移的動力和載體。因此, 水文地質作用在砂巖型鈾礦成礦過程中扮演著重要角色。地層水的分帶性及其化學特征的一系列變化從一個側面反映砂巖型鈾礦成礦的可能性。本文以松遼盆地開魯坳陷砂巖型鈾礦為例, 從盆地地層水分帶性及其特征分析入手, 剖析了地層水分帶性與氧化?還原演變特征, 論述了水文地質條件與鈾遷移的關系, 揭示了鈾成礦完整的地球化學環境演變序列。淺部序列完整指示砂巖型鈾礦的有利富集區, 深部氧化帶(水交替強烈帶)缺失不利于鈾成礦。以此為基礎, 提出古構造的緩坡及溝槽是鈾成礦的有利區帶, 氧化帶預富集鈾是“匯”區潛在的重要源, 成礦期氧化帶規模對鈾礦床大小具有重要影響。上述認識成功指導了松遼盆地開魯坳陷砂巖型鈾礦的勘查。

開魯坳陷; 錢家店鈾礦; 沉積盆地; 水文地質; 砂巖型鈾礦; 溝槽

0 引 言

20世紀90年代初, 開魯坳陷在油氣勘探時發現鈾異常。此后, 歷經20余年持續攻關及勘查實踐, 在錢家店地區相繼發現錢Ⅱ、錢Ⅲ、錢Ⅳ和錢Ⅴ等4個大型砂巖鈾礦富集區。隨著技術與理論不斷創新, 錢家店鈾礦勘查也不斷獲得新的突破, 4個鈾礦富集區已逐漸連片, 形成一個整裝特大型鈾礦床, 取得了找礦的重大突破。通過開魯坳陷砂巖型鈾礦的長期勘查實踐, 目前對其成礦規律有了較為明確的認識, 即: 氧化?還原過渡帶是鈾礦的主要成礦帶(付勇等, 2016)。這一認識有效地指導了開魯坳陷砂巖型鈾礦的進一步勘查。同時, 在勘查實踐中也發現了諸多疑問, 如目前發現的所有砂巖型鈾礦均位于氧化還原過渡帶, 其機理是什么？為什么砂巖型鈾礦多發育于盆地淺部？為什么砂巖型鈾礦多在構造緩坡或溝槽內成礦？以及為什么很多小型盆地鈾礦顯示異常, 但沒有成礦, 等等(濮金虎, 2009; 趙忠華, 2013; 劉武生等, 2018)。對此類問題研究以往鮮見文獻報道。本文以松遼盆地開魯坳陷砂巖鈾礦的勘查實踐為基礎, 嘗試從盆地水文地質作用與鈾遷移關系的角度探討鈾富集的機理, 以期對其他地區砂巖型鈾礦的勘查提供借鑒。

1 沉積盆地地層水分帶性明顯, 不同分帶地球化學環境差異大

沉積盆地砂巖型鈾礦的成礦過程是鈾離子以水為載體進行遷移、聚集的動力學過程。水不僅是鈾物質遷移的載體, 也是能量的傳導者, 水的作用貫穿鈾成礦過程的始終。因此, 砂巖型鈾礦勘查中發現的相關問題通常被認為主要與沉積盆地地層水的演變有關(陳祖伊, 1999; Hobday and Gallowway, 1999)。然而, 早期的鈾礦以勘查為主, 地層水等相關資料有限, 而這一點恰恰是含油氣沉積盆地的優勢, 后者在多年油氣勘探開發中積累了大量的油、氣、水等相關資料, 為探討沉積盆地水文地質與砂巖型鈾礦的富集關系研究奠定了基礎。

1.1 地層水縱向分帶及其特點

我國石油公司在含油氣沉積盆地多年勘探實踐中, 已經揭示地層水平面和縱向上具有明顯的分帶性, 且這種分帶性幾乎存在于每個含油氣沉積盆地(陳中紅等, 2008; 銀燕, 2011a)。本文以遼河油田公司長期積累的大量油、氣、水勘查資料為基礎, 重點分析了松遼盆地開魯坳陷內發育的錢家店、陸家堡、龍灣筒和奈曼等四個次凹在不同深度樣品的水礦化度和原油密度的分布特征。研究結果表明, 縱向上, 地層水存在顯著分帶性, 不僅表現為地層水礦化度由淺至深地不斷遞增, 而且油品性質、水化學特征、氧化還原程度、鈾礦的富集條件等諸多方面均與此有關, 各個層段均表現出獨特的地球化學環境特征和成礦特征。這些特征前人曾有過初步揭示, 如依據礦化度的遞變特點將地層水分為Ⅰ型(開放體系)、Ⅱ型(半封閉體系)和Ⅲ型(封閉體系)(銀燕, 2011b; 邱余波等, 2017)。依原油密度遞變特點及稠化規律將其分為a型(氧化型)、b型(過渡型)和c型(還原型)(方朝量等, 1994; 牛嘉玉, 1995; 張守昌, 2004)。通過對大量數據的深度解讀, 我們發現上述兩種方案在深度上是重疊的, 同時與鈾礦成礦的化學環境分帶也具有較高的吻合度。為此, 依據開魯坳陷已有數據資料和地質背景, 重新對這種分帶性及其成礦效應進行了較為系統的分析。

(1) 淺部開放體系地下水系統(Ⅰ、a型)。該層段主要特點為地層水的礦化程度較低, 礦化度在5000 mg/L以下, 均值為3935 mg/L(圖1a)。原油密度普遍偏高且以稠油為主, 地層水的氧化能力較強。造成這種現象的主要原因是地層埋深淺, 處于開放性體系, 封閉性較差。同時, 該層段處于成巖早期, 成巖作用差, 孔滲條件好, 大氣降水及各種水源補給充足, 導致該層段地層水的礦化程度較低?？傮w上, 該層段水體以溶濾?滲入水為主(花林寶等, 2010), 氧化能力強, 為外循環型(圖2)。正是由于受氧化作用影響, 導致該層段的原油密度普遍較高, 在0.9 g/cm3以上, 均值為0.942 g/cm3, 表現為稠油富集區帶(圖1b)。同時, 由于強烈的氧化作用, 該層段近盆地邊緣為鈾元素氧化溶解的最佳分帶區, 具有完整的鈾礦成礦體系, 是尋找鈾礦的最佳位置。

(2) 中部半封閉體系地下水系統(Ⅱ、b型)。該層段主要特點為地層水礦化度較上一層段有所增加, 礦化度在4000～8000 mg/L, 均值為5961 mg/L, 礦化指標中等(圖1a)。同時, 該層段的原油密度嚴格受控于氧化程度及封閉條件。封閉差的地區, 原油蝕變為稠油, 封閉較好的地區, 原油保存較好, 多為輕質油。因此, 原油密度分布較寬, 介于0.84～0.94 g/cm3之間, 均值為0.911 g/cm3, 故該層段為稀油與稠油混合富集區帶(圖1b)。該層段處于中等埋藏深度, 屬開放到封閉的過渡地質環境, 同時介于早成巖晚期?晚成巖早期之間, 孔滲條件中等偏下。因此, 該層段外部水體補給減弱, 水體以自生水為主, 部分可來自淺部開放體系, 地層水氧化能力顯著降低, 局部流動、徑流條件弱, 屬混合循環型(圖2)。由于該層段埋深已達中等深度, 氧化能力明顯較弱, 不利于鈾離子的規模遷移, 鈾成礦條件受限, 形成大型鈾礦的潛力較小。

圖1 松遼盆地開魯坳陷地層水礦化度和原油密度縱向變化及分帶性

圖2 沉積盆地地層水縱向各帶特征示意圖

(3) 深部封閉體系地下水系統(Ⅲ、c型)。該層段水的礦化不斷增加, 為礦化度最高的層段, 礦化度多在5000 mg/L以上, 均值為9186 mg/L(圖1a)。同時, 蓋層良好的封閉性, 提供了較好的保存條件, 使外界對油藏的干擾及破壞性較弱, 所以該層段原油保存較好, 原油密度多在0.81～0.9 g/cm3之間, 均值0.872 g/cm3, 為稀油富集區帶(圖1b)。該層段埋藏較深, 已處于成巖晚期, 巖層成巖作用強, 孔滲條件相對較差, 水體為沉積?埋藏水, 難以獲取蝕源區補給, 以封閉還原環境為主, 地層水徑流條件差, 屬內循環型(圖2)。因此, 受深部溫度、壓力和含氧量等因素影響, 該層段表現出較強的封閉性, 缺少了鈾礦成礦的“補?徑?排”系統, 所以常規的砂巖型鈾礦在該層段富集成礦的可能性較低。

1.2 地層水平面分帶及其特點

砂巖型鈾礦勘查實踐中也常將地層水進行平面分帶, 這種分帶性在地層水礦化度平面分布的差異性上也有體現(雷利安等, 2005; 吳丹石, 2014)。如圖1a可見, 地層水同一層帶內其礦化度值域存在顯著差異。分析后發現距盆緣越遠, 其礦化度越大(表1)。本次研究依據松遼盆地開魯坳陷構造、地層水補給高程和補給條件的平面分布特點(李學禮等, 2010), 將地層水平面上自盆緣向盆內分為水交替強烈帶、水交替緩慢帶和水交替滯留帶(圖3a)。

(1) 水交替強烈帶。離盆緣較近, 具有較強的氧化溶濾作用, 對應地球化學環境為氧化帶, 水中各種離子成分處于不飽和狀態, 元素遷移能力強, 可定義為元素遷移帶(圖3b)。

(2) 水交替緩慢帶。離盆緣較遠, 地下水交替緩慢, 溶解氧逐漸被消耗, 地球化學環境逐漸演變為氧化還原過渡帶, 水中各種離子成分逐漸達到飽和狀態, 可定義為元素聚集帶(圖3b)。

(3) 水交替滯留帶。離盆緣更遠, 水的補給、徑流條件差, 多為古封存水、交替滯緩, 地下水處于還原環境, 富含H2S、CH4等還原性氣體, 地球化學環境亦演變為還原帶, 可定義為元素滯留帶(圖3b)。

表1 松遼盆地開魯坳陷地層水縱向各帶的礦化度值域在盆地不同部位變化統計

圖3 松遼盆地開魯坳陷姚家組承壓水動力平面分布示意圖(a)及分帶特征(b)

由此可見, 由水交替強烈帶到水交替滯留帶, 地層水氧化能力逐漸減弱, 元素遷移能力逐漸降低, 地球化學環境也由氧化型逐步過渡到還原型, 直接影響鈾的遷移與富集。

1.3 地層水縱向層段與平面條帶的組合關系

從砂巖型鈾礦成礦體系角度, 盆地淺部具有地球化學環境的完整序列, 而深部序列不完整, 氧化帶(水交替強烈帶)缺失。依據各帶地球化學環境演變特征, 地層水開放體系包含水交替強烈帶、水交替緩慢帶和水交替滯留帶, 半封閉體系包含水交替緩慢帶和水交替滯留帶, 封閉體系僅包含水交替滯留帶(表2)。在空間配置上, 從開放體系到封閉體系, 平面各帶逐漸向盆緣靠近。需要指出的是, 雖然沉積盆地地層水分帶性普遍存在, 但不同盆地因構造演化和沉積體系的差異, 各個帶在深度上均隨盆地而變化。

2 水文地質與鈾遷移的關系

眾所周知原始鈾元素主要源于深部地殼, 造山時期基巖鈾元素含量較高。因此, 盆地周邊的基巖提供了盆地內的鈾元素和沉積物源。受沉積控制, 在盆地形成初期, 盆內鈾元素的存在, 具有普遍性, 但達不到成礦的標準。所以, 鈾礦的形成需要一個后期再富集的過程。在這個過程中, 地層水具有不可替代的作用。前人大量研究已經揭示, 沉積盆地砂巖型鈾礦的形成是鈾離子以水為載體發生的由源到匯再到聚的過程(邢秀娟等, 2008)。從前述地層水各個帶的特征可以發現, 理論上, 盆地邊緣水交替強烈, 含氧量高, 是鈾元素被氧化溶解的重要區帶, 隨水流動遷移, 流經水交替緩慢帶, 氧元素不斷被消耗, 鈾元素被過渡帶的還原物質逐漸還原沉淀富集。因此, 完整的地球化學環境演變序列, 是鈾成礦的先決條件。

表2 地層水縱向帶與平面帶的包含關系

2.1 鈾遷移特征

(1) 鈾遷移受水文地質條件控制, 在過渡帶富集

鈾從蝕源區到成礦帶的遷移、沉淀過程, 是一個間斷、重復并不斷反復的復雜過程, 需要一個完整的氧化?還原演變序列, 最終在過渡帶富集成礦(羅朝文和王建鋒, 1990)。在氧化帶, 表生流體攜帶鈾以簡單U6+離子或 UO2(CO3)22?、UO2(OH)22?等絡合離子遷移。在過渡帶, 水文地質條件發生變化, 巖性碎屑成分增多, 膠結作用增強, 砂體物性變差, 非均質性增強, 水交替緩慢, 有機質增多, 氧化帶砂體逐步由紅色蝕變為黃色或灰白色, 地層水中各種離子成分逐漸達到飽和狀態, 經長期淋積成礦(羅梅, 1996; 吳柏林等, 2006)(圖4)。在還原帶, 地層腐泥質成份增多, 富含H2S和CH4, 鈾遷移近乎停滯, 地層鈾含量變化不大。

(2) 成礦期氧化帶預富集的鈾是“匯”區潛在的重要源

前人通過分析鈾在各帶遷移過程中富集系數的變化, 認為在沉積成巖作用階段存在鈾的預富集過程(馮曉曦等, 2017)。而在成礦階段, 氧化帶不僅僅是蝕源區鈾離子的運移通道, 其自身預富集鈾的含量也大幅降低, 過渡帶鈾富集系數大幅增加, 而還原帶變化不大接近原始沉積基值(易超等, 2018)。這種特征在錢家店地區得到很好的驗證。如姚家組姚一段(Y1)非礦段砂巖原始鈾富集系數高達3.18×10?6, 成礦階段, 在含氧古地下水的不斷滲入與淋濾作用下, 鈾富集系數降低為1.43×10?6, 遷移量占比55.3%; 過渡帶砂巖經長期淋積, 其鈾富集系數達185.3×10?6, 與原始沉積基值相比增加57.27倍; 還原帶砂巖鈾富集系數為3.2×10?6, 變化不大, 接近原始沉積基值(表3)。泥巖因滲流能力弱, 離子交替緩慢, 鈾富集系數變化不大, 但與同帶砂巖具相同趨勢(表3)。鈾富集系數在各帶的變化規律在靠近礦帶的連井剖面表現清楚(圖5)。上述結果再次表明, 成礦階段氧化帶預富集鈾發生大規模遷移, 遷移的鈾是“匯”區另一個源, 在成礦過程中發揮重要作用(劉漢彬等, 2007)。

2.2 地層水分帶與潛在鈾成礦

由于沉積盆地淺部有完整的氧化?還原演變序列, 滿足成礦條件, 而深部氧化帶(水交替強烈帶)缺失, 不具備鈾離子遷移及蝕變疊加的成礦潛力。依此認識, 本研究對地層水各帶的成礦潛力進行了系統總結。提出地層水開放體系與水交替緩慢帶的疊合區是最適宜的成礦區, 是大型鈾礦床集中發育區帶。地層水開放體系包含水交替強烈帶、水交替緩慢帶和水交替滯留帶。其中, 水交替強烈帶是氧化帶, 主要是供源; 水交替緩慢帶是過渡帶, 是鈾礦富集區帶; 水交替滯留帶, 是還原帶, 地層水中各種離子交替近乎停滯。地層水半封閉體系包含水交替緩慢帶和水交替滯留帶, 該體系具成礦潛力, 但因氧化(水交替強烈帶)帶缺失, 鈾離子難以大量遷移, 源不足, 雖具備成礦潛力, 但規模不大。地層水封閉體系由于僅發育還原帶, 水交替強烈帶和水交替緩慢(過渡帶)帶均缺失, 難以形成完整“補?徑?排”系統, 不具備蝕變疊加成礦潛力。

圖4 氧化帶蝕變與鈾礦床配置示意圖

3 水文地質與構造緩坡或溝槽控礦的關系

目前國內已發現鈾礦床有70%位于古構造的緩坡或溝槽內(姚振凱, 1983; 喬海明等, 2016)。研究區內錢家店地區目前已落實的主礦帶含礦砂體構造傾角均小于5°, 構造上均位于緩坡和溝槽內(表4)。該區構造的雛形始于嫩江末期(反轉隆升及斷裂活動期), 主成礦期古近紀輝綠巖脈侵入及古近紀中晚期掀斜構造活動形成區內凹隆起伏的構造形態(鄭紀偉, 2010), 與現今構造基本一致, 地震剖面上該特征清楚(圖6)。這種現象是否表明古構造的緩坡或溝槽是大型砂巖型鈾礦床的有利發育區？其機理是什么？是一個值得研究的問題。

從水文地質和沉積體系演化角度分析, 構造緩坡或溝槽具備鈾富集的理論基礎。地下水自地形較高的“源”, 向地形較低的“匯”處排泄, 在緩坡或溝槽內, 一方面水流明顯變緩, 另一方面也可以局部形成渦流, 水動力交替變弱, 巖屑及浮游顆粒逐步沉淀, 沉積體系向更趨前緣的微相轉變, 有機質增多, 溶解氧也逐漸被消耗, 為化學障的形成提供了有利環境, 地下水中各種離子成分逐漸達到飽和狀態, 對鈾的遷移作用也變弱, 導致鈾在構造緩坡或溝槽被還原沉淀, 并富集成礦(圖7)。但是, 盆地隨應力機制轉變, 局部差異沉降, 成礦期的緩坡或溝槽, 與現今構造可能存在較大差異, 應區別對待。

近年來, 錢家店地區通過細化研究單元, 實施高精度編圖, 大幅提高了構造研究精度, 獲得了成礦期古構造的形態(圖8)。以此為基礎, 針對古構造緩坡或溝槽, 部署鉆孔200余口, 鈾見礦率達80%, 頻頻獲得重要發現。因此, 本研究從理論與實踐兩個方面初步揭示古構造的緩坡或溝槽是鈾成礦的有利區帶, 其對鈾礦的成礦具有一定控制作用。

表3 錢家店錢Ⅱ塊主力含礦層系砂、泥巖在各帶鈾富集系數(′10?6)

圖5 錢家店錢井區Y4含礦層鈾富集系數在各帶變化趨勢

表4 錢家店地區各含礦區塊含礦地層產狀統計表

圖6 錢家店地區鈾礦床在地震剖面上的富集部位

圖7 溝槽部位水流方向與鈾礦床匹配關系示意圖

4 氧化帶規模與鈾礦床大小

錢家店特大型鈾礦床發現后, 對其臨近的龍灣筒凹陷和陸家堡凹陷等區域開展了系統預查工作, 在多個區帶見到較好礦化顯示, 且局部成礦, 但礦床規模均較小。經對比研究發現, 錢家店地區有別于其他區塊的顯著特征是氧化帶規模較大。具體表現為: 姚上段氧化帶向盆內延伸較遠, 氧化帶呈弧形將錢家店礦帶三面包圍, 氧化帶較寬, 平面分布范圍大(圖9a)。姚下段氧化帶呈“舌”狀覆蓋整個錢家店地區, 而其他凹陷除龍灣筒外氧化帶均不發育(圖9b)。通過氧化帶鈾的遷移遺失量計算, 錢家店地區僅姚家組的遷移量達30.67×104t, 是龍灣筒凹陷和陸家堡凹陷兩個區塊的2.5～5倍以上(表5)。

研究表明, 錢家店凹陷構造演化與松遼盆地基本一致(徐增連等, 2019)。自白堊紀以來均經歷了早白堊世斷陷期、晚白堊世早期的坳陷期及晚白堊世末期之后的構造反轉三個主要演化階段。在斷陷及坳陷期, 錢家店凹陷受其東面隆起帶影響, 自西向東發育的辮狀河在此受阻改道, 形成局部辮狀河洼地, 主礦層姚家組沉積物中黏土礦物及有機質含量較高, 在缺氧環境中, 有機質中的碳氫化合物在硫酸鹽還原菌的參與下使硫酸鹽還原產生硫化氫(100塊姚家組含礦巖石樣品硫的平均含量為0.15%, 最高含量可達1.85%), 弱氧化的過渡或還原環境, 使沉積成巖期預富集鈾, 得到良好的保存。嫩江組沉積期, 發生大規模湖侵, 生成了大套穩定泥巖, 厚度50～100 ｍ, 覆蓋整個開魯坳陷, 富有機質厚層湖相泥巖, 對姚家組滲透性砂巖進行了還原劑的補充。嫩江末期開始, 開魯坳陷斷裂及構造活動加劇, 湖盆縮小, 局部隆升、反轉, 裸露地表, 發生剝蝕作用, 形成單斜構造和天窗, 含氧含鈾古地表水不斷滲入, 姚家組預富集鈾也逐漸活化, 并隨含氧含鈾地下水一起遷移, 成為“匯”區重要源, 當地下水中的自由氧耗盡時, 水中鈾被還原、吸附而疊加成礦。

按照現代鈾成礦理論, 砂巖型鈾礦床要達到一定的富集規模和工業品位, 必須是含氧含鈾地下水在長時期遷移、淋積作用下富集成礦, 如果僅僅是經歷沉積?成巖作用, 只可能形成貧的鈾礦化(羅梅和趙杰, 2002)。鈾礦床規模與鈾遷移帶有關, 鈾遷移帶與氧化帶密切相關。成礦期氧化帶在沉積成巖期存在鈾的預富集, 隨氣候及水文地質條件的變化, 經過氧化?還原多個帶的轉換, 因而鈾來源具多樣性和遷移的反復性。在水文地質條件演變歷程中, 成礦期氧化帶若均處于地層水交替緩慢帶(過渡帶)和地層水交替滯留帶(還原帶)的弱氧化環境, 成礦過程中, 氧化帶將成為鈾礦床的重要源, 其寬窄和立體展布決定了鈾礦床的富集程度, 其大小決定鈾礦床的規模。

5 主要結論

(1) 沉積盆地地層水分帶具有普遍性, 縱向上可分為開放體系、半封閉體系和封閉體系, 自上而下, 地層水氧化能力逐漸減弱。平面上可分為水交替強烈帶、水交替緩慢帶和水交替滯留帶, 自盆緣向盆內, 地層水氧化能力逐漸減弱。地層水分帶性與氧化?還原帶演變揭示, 盆地淺部序列完整, 深部氧化帶(水交替強烈帶)缺失, 因而鈾礦床多發育在盆地淺部。地層水開放體系和水交替緩慢帶的疊合區是大型砂巖型鈾礦的富集區, 而地層水半封閉體系與水交替緩慢帶的疊合區具有一定成礦潛力。

圖8 錢家店地區鈾礦床展布與溝槽匹配關系

圖9 松遼盆地開魯坳陷姚家組地球化學環境圖與已發現主要鈾礦床

表5 錢家店及周緣地區氧化帶鈾遷移量統計

(2) 砂巖型鈾礦成礦需要完整的氧化?還原序列, 一旦缺少氧化帶則難以規模成礦, 因而, 只有搞清沉積盆地的水文地質及其隨古氣候的演變特征, 才能推動鈾礦的高效勘查。

(3) 地層在沉積成巖期, 均不同程度存在鈾的預富集, 在地球化學環境演變歷程中, 若其均處于弱氧化環境, 其預富集鈾將成為鈾礦床的重要源, 其規模對鈾礦床的大小有重要影響。

(4) 水文過程與構造緩坡或溝槽的耦合作用易于形成地球化學障, 對砂巖型鈾礦的成礦具有控制作用。應強化成礦期古構造形態的研究, 并重點尋找古構造的緩坡或溝槽, 其是鈾礦勘查突破的有利部位。

本文撰寫過程得到多位專家的指點, 北京大學李江海教授、西北大學劉池陽教授、吳柏林教授和浙江大學孫永革教授結合多年研究實踐對本文的觀點和論述提出建設性意見, 在此一并致以誠摯感謝。

陳中紅, 查明, 劉太勛. 2008. 東營凹陷古近系古湖盆演化與水化學場響應. 湖泊科學, 20(6): 705–714.

陳祖伊. 1999. 古河道砂巖型鈾礦床的主要地質特征及有關找礦工作的方針探討. 鈾礦地質, 15(1): 1–8.

方朝量, 張一偉, 張枝煥. 1994. 冷東?雷家地區重質稠油地球化學特征及成因分析. 石油實驗地質, 16(4): 354–365.

馮曉曦, 金若時, 司馬獻章, 李建國, 趙華雷, 陳印, 陳路路, 湯超, 奧琮, 王心華. 2017. 鄂爾多斯盆地東勝鈾礦田鈾源示蹤及其地質意義. 中國地質, 44(5): 993–1005.

付勇, 魏帥超, 金若時, 李建國, 奧琮. 2016. 我國砂巖型鈾礦分帶特征研究現狀及存在問題. 地質學報, 90(12): 3519–3544.

花林寶, 梅花, 真允慶, 巫靜, 戴寶章. 2010. 試論我國油氣田與金屬礦床的伴生與共生關系. 地質與勘探, 46(5): 814–827.

雷利安, 謝利化, 王金志, 曾萍. 2005. 黃河南地區地層水礦化度變化規律與油氣成藏. 新疆石油地質, 26(2): 152–185.

李學禮, 孫占學, 劉金輝. 2010. 水文地球化學(第三版). 北京: 原子能出版社: 89–110.

劉漢彬, 夏毓亮, 田時豐. 2007. 東勝地區砂巖型鈾礦成礦年代學及成礦鈾源研究. 鈾礦地質, 23(1): 23–29.

劉武生, 趙興齊, 康世虎, 史清平, 張梓楠. 2018. 二連盆地反轉構造與砂巖型鈾礦成礦作用. 鈾礦地質, 34(2): 81–88.

羅朝文,王劍鋒. 1990. 鈾成礦原理. 北京: 原子能出版社: 59–90.

羅梅. 1996. 中國北西部地區地浸砂巖型鈾礦床成礦條件、分布規律及找礦方向. 鈾礦地質, 12(4): 197–203.

羅梅, 趙杰. 2002. 大慶油田北部可地浸砂巖型鈾礦化分布特征及成因. 鈾礦地質, 18(6): 328–334.

牛嘉玉. 1995. 中國非常規油氣藏地質. 北京: 石油工業出版社: 112–134.

濮金虎. 2009. 內蒙西部某盆地砂巖型鈾礦地質及鈾成礦條件分析. 甘肅地質, 18(1): 51–55.

喬海明, 宋哲, 劉治國. 2016. 吐哈盆地十紅灘層間氧化帶砂巖型鈾礦床的控礦構造及控礦機理探討. 東華理工大學學報(自然科學版), 39(3): 217–212.

邱余波, 杜默, 王強強, 楊軍鋒, 孫瀟. 2017. 伊犁盆地南緣沉積作用對層間氧化帶砂巖型鈾礦成礦作用的控制. 現代礦業, 3(3): 40–45.

吳柏林, 劉池陽, 張復新, 方錫衍, 劉雄. 2006. 東勝砂巖型鈾礦后生蝕變地球化學性質及其成礦意義. 地質學報. 80(5): 740–745.

吳丹石. 2014. 紅河油田地層水類型及分布規律探討. 石油地質與工程, 28(4): 49–50.

邢秀娟, 柳益群, 李衛紅, 龔斌利. 2008. 鄂爾多斯盆地南部店頭地區直羅組砂巖成巖演化與鈾成礦. 地球化學, 29(2): 179–187.

徐增連, 張博, 里宏亮, 李建國, 曾輝, 朱強, 曹民強, 魏佳林. 2019. 松遼盆地開魯坳陷錢家店地區姚家組砂巖地球化學特征及物源和構造背景分析. 礦物巖石地球化學通報, 38(3): 572–586.

姚振凱. 1983. 我國鈾礦床的大地構造類型及其主要特征. 大地構造與成礦學, 7(2): 117–125.

易超, 王貴, 李西得, 張康, 王永君. 2018. 鄂爾多斯盆地東北部直羅組鈾富集特征及鈾成礦模式探討. 礦床地質, 37(4): 835–852.

銀燕. 2011a. 東營凹陷地層水水化學縱向分帶性與成巖耗水系統劃分. 油氣地質與采收率, 18(3): 32–35.

銀燕. 2011b. 東營凹陷古近系地層水化學特征及其演化主控因素分析. 海洋石油, 31(1): 37–52.

張守昌. 2004. 遼河油區原油稠變的影響因素分析. 特種油氣藏, 11(5): 24–26.

趙忠華. 2013. 中國北東部新生代盆地地浸砂巖型鈾礦成礦條件及找礦方向. 地質與資源, 12(1): 36–41.

鄭紀偉. 2010. 開魯盆地錢家店鈾礦床成礦地質條件及勘探潛力分析. 鈾礦地質, 26(4): 193–197.

Hobday D K and Gallowway W E. 1999. Ground water processesand sedimentary uranium deposit., 7: 127–138.

Relationship Between Hydrogeology and Sandstone Uranium Mineralization in Sedimentary Basin: A Case Study of Sandstone Uranium Survey in the Kailu Depression of the Songliao Basin

CHEN Zhenyan1, MAN Anjing1, CHEN Xingzhou2, XIONG Yaohua1, SHAO Jianxin1, WANG Lei1and SUN Ping1

(1.124010,; 2.124010,)

Formation water is an important type of ore-bearing solution and a powerful carrier of ore-forming elements. Hydrogeology plays an indispensable role in the process of sandstone uranium mineralization. Therefore, the hydrochemical changes of groundwater can reflect the possibility of sandstone uranium mineralization. Taking the sandstone uranium deposit in the Kailu depression of the Songliao basin as an example, this paper analyzes formation water zonation and oxidation-reduction evolution characteristics, discusses the relationship between hydrogeological conditions and uranium migration, and reveals the complete sequence of geochemical evolution of uranium mineralization. The completeness of shallow sequences is favorable for sandstone uranium deposit, whereas the absence of deep oxidation zone is unfavorable for uranium mineralization. On this basis, it is proposed that the gentle slope and groove of the paleostructure are favorable zones for uranium mineralization; pre-enrichment of uranium in oxidation zone is an important source in the “catchment” zone; and the scale of oxidation zone in mineralization period affects significantly the size of the uranium deposits. The above understandings have successfully guided the exploration of sandstone uranium deposits in the Kailu depression of the Songliao basin.

Kailu depression; Qianjiadian uranium deposit; sedimentary basin; hydrogeology; sandstone uranium deposit; trench

P619.1

A

1001-1552(2021)06-1174-011

10.16539/j.ddgzyckx.2021.06.004

2020-04-28;

2021-11-11

國家重點研發計劃“深地資源勘查開采”重點專項(2018YFC0604200)子課題“北方砂巖型鈾能源礦產基地深部探測技術示范”(2018YFC0604205)資助。

陳振巖(1963–), 男, 教授級高工, 博士。從事火山巖、潛山油氣藏和鈾礦勘查研究工作。Email: chenzy6@petrochina.com.cn