基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究.pdf

第 40 卷 第 3 期2024年 5月Uranium Geology铀矿地质Vol.40 No.3May2024基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究刘鑫，姜山，高天栋，宁君，马树松（核工业二四三大队，内蒙古 赤峰 024000）摘要 砂岩型铀矿勘查队伍在进行铀矿勘查的过程中收集了大量勘查区内地震剖面，部分地震剖面中隐藏的地质信息未得到充分发掘，文章从地质、物探相结合的研究视角，依托历年铀矿勘查工作经验对收集的地震剖面进行综合分析和二次开发利用，提高地震资料利用率，进一步发挥地震资料在砂岩型铀矿勘查过程中的指导作用。在地震剖面中识别构造、沉积等要素，将各类要素投影至平面图中进行叠合并筛选，进而确定铀成矿有利部位。该找矿预测方法综合反转与走滑构造预测成果、辫状河砂体预测成果、削截不整合预测成果、隆起构造预测成果、洼地预测成果，以岩性地化环境作为控制性指标，结合周围钻孔单孔、连孔信息，实现对铀成矿有利砂体的预测。文章提出松辽盆地南部坳陷期沉积地层处于右旋走滑构造背景下，走滑断裂的局部地区形成挤压应力场造成反转构造，进而形成了古隆起，这一过程同时伴生形成拉伸应力场，进而形成了深洼地，古隆起和深洼地之间过渡带形成一系列发育辫状河的山间河谷地形，应力场的转换形成一系列不整合界面和局部隆起构造，控制了铀矿化的具体位置，其能否最终形成富矿体取决于该具体位置是否处于氧化还原的过渡带。文章预测了 13片外围铀成矿潜力较大且可供下一步钻探工程查证的砂体，预测结果与部分外围铀矿体位置一致，在其中两片有利砂体附近勘查发现两处铀矿产地。文中基于地震剖面中地质信息的找矿预测方法对铀矿找矿具有一定指导和借鉴意义。关键词 松辽盆地南部；铀矿找矿；地震剖面；成矿要素预测文章编号 1000-0658（2024）03-0522-18 中图分类号 P631 文献标志码 A近几年，地震勘探技术在地浸砂岩型铀矿勘探中开展了探索性研究，进一步提高了解决地浸砂岩型铀矿地质问题的能力，如利用三维地震精细解释技术查明 5 m 以上断距的断层；利用拟声波地震反演技术识别泥-砂-泥结构，分辨率可达 5 m；利用地震属性分析技术预测地浸砂岩型铀矿成矿有利区；利用叠前反演技术和岩石物理技术查明地层的物性参数分布和弹性参数分布等1。通过地震勘探方法来研究区域构造沉积特征、推断解释断裂构造等内容，可对研究区地质构造演化形成更准确的认识，对推进研究区铀矿勘查及钻探部署也具有重要的实际意义2，松辽盆地南部在油田探矿权内的三级构造单元已实现二维地震全覆盖，重点地区已实现三维地震全覆盖，地震勘查程度较高3，核工业系统自 2003 年起在铀矿勘查工作中引入浅层地震勘探，先后在鄂尔多斯盆地、伊犁盆地、二连盆地、松辽盆地南部等地区开展了相关研究，由于成本问题，工作量远少于石油系统4。地震是沉积型矿产勘查中最有效的物探技术方法之一，前人应用三维地震精细解译的砂岩型铀矿控矿因素5，采用地震模拟及属性分析在松辽盆地宝龙山地区识别砂体6，利用三维地震勘探技术在松辽盆地 HLJ 铀矿床砂岩型铀矿勘查中圈定矿体位置7。目前利用地震技术进行找矿预测技术思路是先利用地震岩石属性反演技术解释出目标层的砂体，即利用采集的砂岩型铀矿地震勘探数据，结合电阻率、声波、DOI:10.3969/j.issn.1000-0658.2024.40.047刘鑫基金项目 中国核工业地质局项目“松辽盆地通辽-大庆地区铀矿资源调查评价与勘查”（编号：202212）资助。收稿日期 2023-10-30 改回日期 2024-01-02第一作者 刘鑫（1990），男，内蒙古宁城县人，工程师，主要从事砂岩型铀矿勘查工作。E-mail：刘鑫，等：基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究第 3期密度等测井资料实施井震约束反演，提取出目标层位的砂体。然后，再利用 测井资料实施井震约束反演，提取放射性异常属性特征，最后，将提取的砂体信息与放射性异常信息叠合，从而筛选出在砂体内含有放射性异常的范围，预测出地浸砂岩型铀矿有利区1。目前地震针对砂岩型铀矿找矿的预测方法实用性有限，限制预测效果的关键原因是忽视地质科学原理。为了弥补这一不足，本文充分发挥地震清晰、准确揭露地质体结构和构造信息的技术优势，基于地震剖面中的地质信息，结合区内铀成矿规律，创新找矿理论并首次建立了依据地震剖面进行找矿预测的技术方法，提高地质资料利用率，助力地震勘查技术在区内砂岩型铀矿勘查过程中发挥更大作用。1 区域地质背景松辽盆地南部处于华北板块与南蒙古板块之间，是晚三叠世盆地进入环太平洋构造域演化阶段形成的松辽汇水盆地的一部分。基地是前侏罗纪古亚洲洋构造域众多微板块、块体拼合而成的 复 合 陆 块，西 缘 大 兴 安 岭 大 面 积 出 露 晚 三 叠世早侏罗世花岗岩，东缘张广才岭同样大面积出露花岗岩，其中残留的张广才群主要为一套浅变质的火山-沉积岩。区内基底的构造环境整体表现为右旋走滑8。NENNE 向断裂分布最广，以盆地西缘的嫩江壳断裂、中央的孙吴-双辽壳断 裂 以 及 盆 地 东 缘 的 依 兰-伊 通 壳 断 裂 规 模 最大、切割深、活动时间长，具有伸展和走滑的双重性质，断层控制了钱家店、陆家堡、龙湾统、保康、八仙筒等多个凹陷（图 1）。区内盖层为白垩系地层，下白垩统为断陷期沉积，上白垩统为坳陷期沉积，具有断-坳双层结构，发育多个完整的冲积扇-辫状河-曲流河-三角洲-湖泊陆相沉积周期，前人已在上白垩统姚家组下段辫状河砂体内发现多个铀矿床和矿产地，该层位也是区内主要找矿目的层9。图 1 研究区构造纲要图Fig.1 Structural outline map of the study area1盆地边界；2二级构造单元边界；3三级构造单元边界；4逆断层；5正断层；6走滑断层；7测线；8研究区；9钱家店铀矿床；10市；11镇。晚白垩世沉积地层划分 6 个层序：S3-2（明水组）、S3-1（四方台组）、S2-4（嫩江组）、S2-3（姚家组）、S2-2（青山口组）、S2-1（泉头组），分别对应了凹陷沉降、湖泊萎缩、湖泊全盛、湖泊-河流扩张、湖泊全盛后急速水退和坳陷形成早期陆源沉积补给增加事件，其中 S2-2（青山口组）、S2-1（泉头组）构成 1 个超层序，S2-4（嫩江组）、S2-3（姚家组）构成 1个超层序，S3-2（明水组）、S3-1（四方台组）构成 1个 523铀 矿 地 质第 40 卷超层序，整个坳陷期层序可以划分为 3个超层序，这3个超层序可在全盆地范围内对比3。2 砂岩型铀成矿模式及预测要素2.1 铀成矿模式区内铀矿体产出于姚家组下段辫状河相灰色砂体中，从地球化学环境与矿体空间组合特征角度认为铀矿体受完全层间氧化带前锋线（灰色砂体尖灭线）控制，具有层间渗入、层内潜水两种层间氧化作用及浅源渗入氧化成矿与深源渗出叠加改造成矿，据此构建了沉积-成岩预富集层间氧化主成矿持续氧化还原矿体再生长的铀成矿模式9（图 2）。图 2 松辽盆地南部铀成矿模式Fig.2 Uranium metallogenic model in the southern part of Songliao Basina沉积-成岩预富集阶段；b层间氧化主成矿阶段；c持续氧化还原矿体再生长阶段。1上白垩统嫩江组；2上白垩统姚家组上段；3上白垩统姚家组下段；4早白垩世及晚白垩世早期地层；5石炭二叠系；6海西期花岗岩；7泥岩；8灰色砂体；9洪泛泥岩；10原生氧化带；11后生氧化带；12正断层；13逆断层；14黄铁矿化；15炭屑；16铀矿化体；17铀工业矿体；18还原性流体；19含铀含氧流体。2.2 铀成矿模式中的关键预测要素根据以上砂岩型铀成矿模式，研究人员认为控制成矿的关键要素是构造、砂体（沉积）、沉积不整合界面，地震剖面中可以清晰显示出断层和局部隆起构造，部分地震剖面中可以观察到厚层砂体的同向轴呈现蚯蚓状的弱-中等反射特征，地震剖面可以较清晰识别出沉积不整合界面。2.2.1 构造要素区内主要的控矿构造有 3 个，分别为断层、隆起、洼地，断层走滑过程是隆起和洼地形成的根源，隆起和洼地在空间位置中彼此伴生，局部隆起与局部洼陷伴生，深洼区周边多伴生高隆起。1）断层同沉积断层 524刘鑫，等：基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究第 3期同沉积断层，也被称为同生断层，即一边发生断裂运动，一边发生沉积作用的断层，最主要特征之一是边断边沉积，两盘同一岩层的厚度突然变化，下降盘地层厚度明显大于上升盘的同一层位地层厚度，是识别同生断层与后生断层的根本标志10。同生断层多发育于断陷期地层内，坳陷期 地 层 内 的 同 生 断 层 规 模 小，坳 陷 期 地 层 较 平稳，呈板状，断陷期地层起伏大，区内断层大多为同 沉 积 正 断 层，这 些 正 断 层 附 近 铀 矿 化 显 示 弱（表 1）。表 1 研究区内断层构造样式Table 1 Fault structure styles 反转构造类型同沉积断层上下皆正型反转断层上下皆逆型反转断层花状断层活动强度强弱强中等分布情况普遍普遍极稀有普遍分布位置凹陷边缘凹陷边缘古隆起凹陷内部找矿意义无一般重要一般断层地震响应特征 525铀 矿 地 质第 40 卷反转断层区内的反转断层构造稀少，多出现于宝龙山构造天窗附近，反转断层多为逆断层，与铀成矿关系密切，是关键找矿标志之一。根据控陷断层的反转强度，可依次划分为上下皆正型、上逆下正型和上下皆逆型11（表 1）。上下皆正型反转断层是区内普遍的反转断层样式。早期的伸展正断层遭受后期挤压反转，但是逆冲位移量较小，未能抵消早期的正断位移量，即指示反转强度的零点位于同断陷期层序的顶部，断层的上盘发育显著的挤压背斜，断层依然保持正断位移，属于轻微反转构造，轻微反转构造对铀成矿指示意义较弱。上逆下正型反转断层是区内稀少的反转断层样式，以断陷层序参与了反转为特征，表现为指示反转强度的零点位于断陷层序内部，但是反转强度中等，断陷层序上部发生逆断，下部依然表现为正断，属于中等强度的反转构造，研究区内的上逆下正型反转构造为坳陷层序上部发生逆断，下部依然表现为正断，具有 Y 型断层特征，属于中等反转构造，对铀成矿具有重要指示意义，钱家店铀矿床正位于该类型反转断层之上。上下皆逆型反转断层是盆地内极稀有的反转断层样式，与盆内古隆起相伴生，其后期反转逆冲量完全抵消甚至超过先存正断距的最大正断位移，反转强度的零点位于断陷层序的底部，断陷层序全部发生反转，在研究区内表现为坳陷层序全部发生逆断。该型反转构造属于强烈反转构造，对铀成矿具有重要指示意义。前人在伊犁盆地、鄂尔多斯盆地、二连盆地开展了诸多油气与铀矿成矿关系的研究，普遍认为油气对砂岩型铀矿成矿有着重要作用。断层，尤其是反转断层导致上升的油气扩散到渗透性较好的姚家组砂岩层中，流体中的相平衡将被打破，形成强烈的局部还原障。表现为油气酸性蚀变（高岭土化）使氧化岩石褪色化，即二次还原的白色、灰白色。反转断层产生的根本原因是断层的走滑运动，研究人员以钱家店铀矿床及外围铀矿化点附近的反转构造为例予以说明。钱家店铀矿床附近的反转构造与西拉木伦大断裂和通辽-安广断裂有着密切关系（图 3）。西拉木伦大断裂是右旋走滑断裂，通辽-安广断裂是西拉木伦大断裂在右旋过程中形成的分支断裂，也具有右旋性质，两条断裂在右旋走滑的过程中，于两者中间构建裂谷，形成断陷沉积地层，这一时期，断裂处于右阶右旋走滑拉伸状态，形成一系列正断层与断块，西拉木伦大断裂与通辽-安广断裂的右旋走滑过程引起盆地西、西北缘隆起抬升，进入晚白垩世的坳陷期层序时期，拉伸盆地继承断陷构造背景，处于拉伸状态，以上地质时期的构造演化均是西拉木伦断裂活动强度变化的产物，但是进入晚白垩世末期，受到盆地东缘隆起带的持续隆升作用影响，通辽-安广断裂东翼受到挤压，右旋转活动减弱，这一过程引起被夹持的盆地断块被挤压抬升，促进了沉积盖层中反转构造的形成。走滑断层走滑构造运动在盆地内普遍存在，在盆地坳陷期活动相对强烈，是凹陷和隆起形成的根本原因。断层不同部位在走滑过程处于拉伸和挤压周期变化的应力场之中，形成了局部反转构造。表现为断层两盘顺断层面走向相对位移，垂直移动强度较弱12。大型断裂（例如区内通辽-安广断裂）在走滑过程中产生了斜张盆地（钱家店凹陷）和斜压盆地（通榆凹陷）（图 4）。在地震剖面中，花状断层是走滑断层的典型识别标志，断层两盘在断陷期主要以垂向运动为主，断层面单一，断层进入坳陷期，走滑运动强度显著增强，断层面受到侧向错动，分裂成多个断面，每个断面末端聚集在一起，在切面中像花朵一样，该断层被称为花状断层，根据断层分裂处地层隆起和凹陷又可进一步划分为正花状构造和负花状构造。走滑构造会引起断层两侧的基底岩性差异，例如某测线正花状断层两侧的 ZKL12-7 孔揭露基底岩性为花岗片麻岩，兴 37-9 孔揭露基底岩性为板岩，而兴 109-46钻孔基底岩性为碱长花岗岩。2）隆起笔者在对隆起部位某孔进行地质编录的过程中发现，该孔岩心受到强烈构造挤压，导致原本水平的沉积地层被挤压成垂直的地层，在钻孔岩心中表现为一块岩石具有一半泥岩、一半砂岩垂直突变接触的特征，且砂岩中还完好保留了原本水平的交错纹层，这一构造甚至导致原本的水平纹层变为垂直纹层。该孔在地震剖面位于明显的隆起构造部位，通过进一步井震对比研究发现以往的某铀工业 526刘鑫，等：基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究第 3期矿孔同样位于隆起构造部位，而钱家店铀矿床在地震剖面中同样处于隆起构造之上（图 5）。隆起形成于沉积成岩之后，与深部断陷地层相邻，可能起到了导通深部还原性流体或油气的作用，导致地层内形成了地球化学障，局部隆起构造也可能映射了地球深部的热流体，起到了促进铀成矿的作用。这样的盆内隆起构造十分稀少，对铀矿找矿具有非常明确的指向意义。3）洼地笔者对区内地震剖面中盆地硬岩基底与上覆沉积盖层接触面的深度信息进行了统计，结合历年来施工钻孔揭露基底的数据，获取了区内 1 500 个基底埋深数据点的信息，编制区内基底埋深等值线图。结果显示，在钱家店凹陷北部存在一个面积约64 km2的深洼地，该深洼地平面上呈扁球状，实际为深断陷区域，基底最大深度超过 3 000 m。这一洼地位于高林屯东南方，与架玛吐凸起紧密相连，由洼地向隆起方向，基底埋深由 3 000 m快速变为 200 m。目前发现的钱家店铀矿床 I-IV 块、宝龙山铀矿床、大林铀矿床及周边宝林等铀矿产地，甚至一些比较好的铀矿化显示均沿深洼地边缘分布，其中在深洼地与古隆起的过渡部位铀矿化更明显（图 6）。2.2.2 岩相要素区内地震剖面在井震对比的基础上，可以清晰图 3 反转构造形成机制Fig.3 Diagram of the formation mechanism of inverted structures1下白垩统；2上白垩统；3新近系第四系；4右旋走滑断层；5左旋走滑断层；6正断层。图 4 通辽-安广断裂控制下钱家店凹陷和通榆凹陷形成机制Fig.4 The formation mechanism of Qianjiadian depression and Tongyu depression under the control of Tongliao-Anguang faulta通辽-安广走滑断裂形态；b钱家店凹陷和通榆凹陷形成机制。1盆地；2基底；3盆内盖层；4右旋走滑断层；5花状断层。527铀 矿 地 质第 40 卷图 5 地震剖面中的隆起构造与洼地构造Fig.5 Uplift and depression structures in seismic profiles1四方台组；2嫩江组；3姚家组上段；4姚家组下段；5青山口组；6青山口组底界面；7姚家组下段底界面；8姚家组上段底界面；9嫩江组底界面；10四方台组底界面；11新近系底界面；12正断层；13逆断层；14矿体。图 6 地震和钻孔信息综合解译的松辽盆地南部基底埋深等值线图Fig.6 Contour map of basement burial depth in the southern part of the Songliao Basin based on comprehensive interpretation of seismic and borehole information1基底埋深等值线及数值；2盆地边界；3断层；4铀矿床；5县；6镇。528刘鑫，等：基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究第 3期显示出各类岩相的分布范围和形态特征，其中，冲积扇体在地震上往往表现为杂乱、空白、叠瓦反射，但是当冲积扇直接覆盖于基底之上，由于强烈的岩性差异造成一系列非常强烈反射同向轴。辫状河往往发育于冲积扇或基底之上，辫状河沉积环境形成的砂体是砂岩型铀矿的载矿砂体，通过地震剖面中同向轴的形态特征可以识别出目的层中辫状河砂体的分布情况。辫状河地震相的典型特征是河道顶界面的上超与河道底界面的削截特征，两者均形成小规模的不整合界面，例如区内姚家组下段（K2y1）辫状河砂体在地震剖面中普遍表现为这一地震相特征，同向轴削截现象普遍出现，而缺少顶超、下超等现象，出现这些特征的原因是辫状河河道改道频繁，多期河道叠置发育，河道水势变化频率大，沉积与剥蚀交替出现，无法形成顶超与下超，每一个削截点都反映了微小的不整合界面，这是辫状河地震相的最典型特征13。与辫状河地震相不同，曲流河地震相表现为连续的强反射同向轴平行、近平行分布，几乎无削截现象，例如区内姚家组上段（K2y2）曲流河砂体在地震剖面中表现出的连续性较强的同向轴特征，局部会出现上超现象（表 2）。两者地震相差异的原因是岩相组合差异引起的，曲流河具有典型泥砂互层的稳定二元结构，多形成较大规模连续同向轴，辫状河不具有二元结构（图 7）。不同地质背景下的地震相与沉积相不具有对应关系，所以利用地震剖面识别沉积体必须结合区内地质背景和地学原理，例如在区内 D03 剖面中 Z14-1孔揭露到 200 m 厚的辫状河砂体均质性强，地震相表现为同向轴稀少的弱反射特征，与冲积扇地震相特征相似，但是这一地震相特征如果出现在嫩江组，则指示了厚层泥岩，在识别辫状河砂体时应予以注意地震解译的多解性（图 8）。表 2 研究区上白垩统地层中地震相样式Table 2 Seismic facies styles in the Upper Cretaceous strata of the research area同向轴特征位于沉积地层之上，表现为杂乱、空白、叠 瓦 反 射。位 于 基底 之 上 表 现 为 多 个连 续 强 烈 反 射 同 向轴、同向轴弯曲状不连续蚯蚓状同向轴，弱反射连 续 平 行 稳 定 强 烈反 射 同 向 轴，连 续的同向轴较平直空 白、弱 反 射，内部 夹 杂 较 稳 定 连 续强烈反射同向轴地震层序特征下超顶超、削截顶超、上超下超、上超分布位置临近断陷地层的坳陷地层或基底之上普遍发育，多出现于冲积扇体之上或湖泊沉积体附近普遍存在多 见 于 嫩 江组、四方台组沉积环境冲积扇辫状河泛滥平原或曲流河湖泊、三角洲水下部分找矿意义冲 积 扇 附 近或 上 覆 的 辫状 河 砂 体 多具成矿潜力优 质 铀 矿 储集体不 利 于 铀 矿物富集成矿非 常 不 利 于铀成矿地震影像 529铀 矿 地 质第 40 卷2.2.3 不整合面要素砂岩型铀矿成矿流体主要为氧化流体、还原流体、热流体等，目前的地震技术无法直观显示地质体中流体特征，但砂岩型铀矿成矿流体具有顺不整合层序界面运移的特征，因为地层不整合形成的地层界面是地层中的薄弱面14。不整合面是一个将新老地层分开的界面，沿这个界面有证据表明存在指示重大沉积间断的陆上侵蚀削截或陆上暴露现象。削截不整合在地震剖面上表现为地震同向轴组合形态差异，故利用地震剖面中同向轴削截现象可以推测不整合面。地震剖面上削截不整合的识别主要根据同向轴的反射终止方式来判断，区内地震不整合反射可识别出削截、上超、下超及顶超终止类型15（表 3）。研究人员分析了钱家店、海力锦、大林铀矿床的钻孔与地震数据，发现铀矿体分布的具体位置是具有规律性的，各孔铀矿体均沿姚家组和青山口组之间不整合层序界面分布，这一界面对应了青山口组早中期构造引起的盆地沉降事件16。在这一事件发生之前，研究区内的大部分断陷进入坳陷阶段，可容空间小，沉积作用弱，甚至处于剥蚀状态，而断陷之间的隆起区几乎处于不沉积或剥蚀状态；沉降事件发生之后的一段时间内，沉积可容空间增加，物源补给充沛，钱家店凹陷地区在相对短暂的时间内形成了辫状河沉积砂体，与下伏的弱沉积、不沉积地层形成不整合界面，铀矿化沿这一不整合界面分布（图9）。图 7 L01地震测线井震对比Fig.7 L01 seismic line well seismic comparison1新近系第四系；2四方台组；3嫩江组；4姚家组上段；5姚家组下段；6姚家组下段底界面；7姚家组上段底界面；8嫩江组底界面；9四方台组底界面；10新近系底界面；11变质岩；12凝灰岩；13泥质砾岩；14砂质砾岩；15中砂岩；16细砂岩；17泥质粉砂岩；18泥岩。图 8 D03地震测线井震对比Fig.8 Comparison of seismic interpretation result and geology coding in well D031新近系第四系；2明水组；3四方台组；4嫩江组；5姚家组上段；6姚家组下段；7姚家组下段底界面；8姚家组上段底界面；9嫩江组底界面；10四方台组底界面；11明水组底界面；12新近系底界面；13泥质砾岩；14砂质砾岩；15中砂岩；16细砂岩；17泥质粉砂岩；18泥岩。530刘鑫，等：基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究第 3期3 预测方法地震剖面可以清晰地显示控矿关键要素的位置和形态，能够准确识别地层结构，揭示地震剖面中蕴含的大量隐藏地质信息。所以，将地震剖面中“隐藏”的控矿要素提取出来是进行铀成矿预测的关键，笔者依据上文论述的区内关键预测要素地震反射特征（预测过程中涉及的区内大部分地震剖面非核工业系统施工，不宜对外展示），预测了区内所有地震剖面中的反转、走滑、辫状河砂体、不整合面控矿要素。预测过程需要使用到 Mapgis和 Coreldraw两款制图软件，笔者首先将地震剖面导入 Coreldraw软件中，软件可以清晰显示地震剖面形态，在地震剖面中依据上文提及的断层、洼地、辫状河及不整合面等成矿模式中关键预测要素的地震显示特征，在软件中将正断层、逆断层、辫状河砂体、削截不整合等要素标定在地质剖面中，量算剖面长度和要素在剖面中与边缘的距离，等比例换算后在 Mapgis 平面工程地质图中找到对应的准确位置，进行平面位置标定，进而大致圈定各关键预测要素在平面中的分布范围（图 10）。表 3 陆相沉积地层地震不整合类型Table 3 Seismic unconformity types in continental sedimentary strata终止类型削截上超下超顶超成因构造抬升作用；河道侵蚀作用（水进体系域）构造沉降作用；海（湖）平面上升（水进体系域）构造抬升作用；海（湖）平面下降（低水位体系域）海（湖）平面上升后快速下降（高水位体系域）地震反射特征图 9 区内某地震测线井震对比图Fig.9 Comparison of seismic interpretation result and geology coding of a exploration line1姚家组上段；2姚家组下段；3姚家组下段底界面；4姚家组上段底界面；5嫩江组底界面；6铀矿体。531铀 矿 地 质第 40 卷图 10 D1号地震测线剖面图Fig.10 Seismic profile and interpretation of line D11姚家组上段；2姚家组下段；3姚家组下段底界面；4姚家组上段底界面；5嫩江组底界面；6正断层；7逆断层；8正断层断点；9逆断层断点；10削截不整合位置；11反转构造；12辫状河砂体；13走滑构造。3.1 反转构造预测研究人员观察并统计了区内 100余条地震剖面资料，依据上文中（表 1）论述的区内断层构造样式类型，在平面图中标定出反转断层的位置，进而圈定了反转构造的主要活动区域（图中绿色区域），可以发现，反转构造主要分布于钱家店凹陷东西两翼，架玛吐凸起北部与安乐凹陷西翼也存在小规模反转构造，但在龙湾筒凹陷内未识别出明显反转构造。受到地震资料精度影响，项目组目前认为大部分反转构造都属于下正上逆型反转构造，反转强度为弱-中等，且反转构造活动分布与三级构造单元边界密切相关（图 11）。图 11 松辽盆地南部反转构造分布图Fig.11 Distribution map of inverted structures in the southern Songliao Basin1地震测线；2三级构造单元；3二级构造单元；4D1号地震测线；5地震剖面中反转断层点位置；6推测的反转断层；7推测的反转构造带。532刘鑫，等：基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究第 3期3.2 走滑构造预测笔者首先通过识别地震剖面中的花状断层来确认走滑断层构造，但是区内大部分地震剖面清晰度低，难以准确识别出所有的花状断层，研究思路需要改变。笔者观察并统计了区内 100 余条地震剖面资料，通过标定地震剖面中的正断层和逆断层，笔者认为正断层和逆断层之间的过渡部位可能指示了走滑构造的活动区域。因为上文认为走滑断层活动导致挤压和拉伸应力场周期性出现，挤压环境发育逆断层，拉伸环境发育正断层，所以，地震剖面中的正断层和逆断层是应力场直观体现，在正断层和逆断层之间的区域大致圈定走滑断层活动带（图 12）。图 12 松辽盆地南部走滑构造活动区预测图Fig.12 Prediction map of strike slip structure area in the southern part of Songliao Basin1地震测线；2三级构造单元边界；3二级构造单元边界；4D1号地震测线；5地震剖面中正断层点位置；6地震剖面中逆断层点位置；7推测正断层；8推测逆断层；9推测的走滑构造带。3.3 辫状河砂体预测笔者观察并统计了区内 100 余条地震剖面资料，发现区内坳陷期沉积地层的辫状河沉积体十分发育，但是有利于铀成矿的辫状河砂体多集中于姚家组下段，依据辫状河地震相特征，大致圈定区内姚家组下段所有辫状河砂体的分布位置，发现姚家组辫状河砂体沿东来-通辽-保康一线呈 NE 向展布，多集中于钱家店凹陷北段、龙湾筒及安乐凹陷，后两者辫状河砂体埋深较大，最大可达 1 000 m，不利于钻探施工查证（图 13）。当河道规模小于地震勘探分辨力时，河道的特征在地震剖面上显现不出来，表现为断续波状反射特征。而这种特征是河道在横向上改道、在纵向上叠置，致使河道砂体不连续而形成的，如果大范围存在这种特征，一般解释为冲积平原沉积，三角洲水上平原也有类似的反射特征。当河道规模大于地震分辨力，河道的形态可以在剖面上辨认。目前区内所有地震测线中河道规模大于地震分辨力的地震剖面占比达 70%，满足辫状河砂体预测条件。辫状河砂体预测不能只依靠地震资料，不同地质体出现相同地震显示特征的现象在地震勘探过程中普遍存在，在预测之前应对地震测线上钻孔进行井 533铀 矿 地 质第 40 卷震对比分析，将分析结果作为圈定辫状河砂体的辅助证据。更不适宜采用处理计算地震数据的方式由计算机推测辫状河砂体的分布范围，因为辫状河砂体预测必须结合地质科学规律。图 13 松辽盆地南部姚家组下段辫状河分布图Fig.13 Distribution map of braided rivers in the lower section of the Yaojia Formation in the southern part of the Songliao Basin1地震测线；2三级构造单元界线；3二级构造单元界线；4D1号地震测线；5推测的辫状河砂体。3.4 削截不整合预测同向轴削截现象在地震剖面中是广泛存在的现象，不是所有的削截现象都有利于铀成矿，有利于铀矿化的削截界面的识别还需要结合钻孔信息和区域层序地层特征进行识别，同向轴的削截现象指示了层序地层学中的层序不整合，研究人员统计区内所有地震剖面中的削截不整合位置，对目的层姚家组下段的削截不整合进行了标定（图 14）。结果显示，目的层中削截不整合广泛存在，在高林屯地区钱家店铀矿床附近数量较多，这一现象充分说明了铀矿化与削截不整合现象密切相关，钱家店凹陷内部及凹陷边缘均存在大量削截不整合界面，这些不整合界面对于外围找矿具有一定指示意义。4 预测过程笔者梳理地震剖面中可识别的控矿要素，分析各要素之间的关系，整合所有线索，从地震剖面特征的角度提出一个具有系统性和联系性的找矿规律：松辽盆地南部坳陷期沉积地层处于右旋走滑构造背景下，走滑断裂的局部地区形成挤压应力场造成反转构造，进而形成了古隆起，这一过程同时伴生形成拉伸应力场，进而形成了深洼地，古隆起和深洼地之间过渡带形成一系列发育辫状河的山间河谷地形，应力场的转换形成一系列不整合界面和局部隆起构造，控制了铀矿化的具体位置，其能否最终形成富矿体取决于该位置是否处于氧化还原的过渡带。依据此找矿规律，研究人员首次建立了铀成矿有利砂体预测方法。砂岩型铀矿找矿有利砂体预测方法是合理综合使用反转与走滑构造预测成果、辫状河砂体预测成果、不整合预测成果、隆起和深洼地构造预测成果，以岩性地化环境作为控制性指 534刘鑫，等：基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究第 3期标，结合周围钻孔单孔、连孔信息，实现对铀成矿有利砂体的预测。需要指出的是，砂岩型铀矿是多方面因素综合作用的产物，各个成矿要素都起到了至关重要的作用，但受到技术条件制约，不同要素的准确度与辨识度是不同的，所以，必须考虑到不同要素在铀成矿过程中的作用是不同的，因此建立砂岩型铀成矿有利砂体预测作用分析表，对各成矿要素的作用程度加以说明，提高预测结果的准确度（表 4）。这一预测方法依据区内独特的铀成矿条件和规律建立，目前只适用于松辽盆地南部砂岩型铀矿找矿工作。4.1 预测步骤及流程预测过程中要应用到上文中提及的图 11、图12、图 13、图 14中的控矿要素分布范围，具体预测步骤及流程如下（图 15）：第 1步：叠加局部隆起和深洼地构造分布图，具有局部隆起或深洼地构造的部位可直接跳至第 6步骤对其进行判断。第 2 步：使用辫状河地震相分布图，圈定初步范围。第 3步：叠加反转构造分布图，对辫状河地震相体进行筛选，缩小范围。第 4 步：叠加走滑构造交叉点对有利砂体进行约束控制，进一步缩小范围。图 14 区内姚家组下段削截不整合分布图Fig.14 Distribution map of distorted unconformity surfaces in the lower member of Yaojia Formation in the area1地震测线；2三级构造单元界线；3二级构造单元界线；4D1号地震测线；5地震剖面中削截不整合点位置；6推测不整合分布区域。表 4 砂岩型铀成矿有利砂体预测要素作用分析Table 4 Weighting of favorable sand body prediction factors for sandstone type uranium mineralization铀成矿预测要素地球化学环境削截不整合辫状河砂体反转与走滑构造深洼地隆起构造重要性必要必要必要重要重要一般应用意义缩小范围缩小范围扩大范围缩小范围扩大范围扩大范围作用消除条件不具备区域锁定靶点具体位置，评价辫状河砂体要素的潜力评价反转构造、走滑构造、削截不整合等要素的潜力锁定铀矿床的核心要素仅作为最终预测成果的补充仅作为最终预测成果的补充 535铀 矿 地 质第 40 卷第 5步：叠加削截不整合分布图，锁定可查证孔位，进一步缩小范围。第 6步：叠加地球化学环境图，消除条件不满足的区域，进一步缩小范围。第 7步：根据附近地质钻孔信息，确定可查证孔位，为钻探查证提供支撑。图 15 砂岩型铀矿有利砂体预测流程Fig.15 Flow chart for predicting favorable sand bodies in sandstone type uranium deposits1氧化砂砾岩区；2氧化砂岩区；3氧化泥岩区；4氧化还原过渡砂岩区；5推测辫状河砂体；6推测反转构造带；7推测的走滑构造带；8有利砂体分布范围；9盆地边界；10剥蚀边界；11岩性岩相界线；12氧化带边界；13地震测线；14地震剖面中削截不整合点位置。4.2 预测结果及评价笔者利用上述找矿预测方法，针对目的层姚家组下段推测了 13处砂岩型铀成矿有利砂体（图 16）。研究过程中各成矿控制要素的过程是独立进行，互不干扰的，并且在统计和预测过程中隐藏了历年施工钻孔信息要素，确保整个研究过程不受已知矿化信息干扰。在完成最终铀成矿有利砂体预测后，叠加了钻孔信息验证预测结果的准确性，预测的 13片有利砂体中，4片砂体中存在铀工业矿孔，且准确预测到南部的 ZKS65-61和北部的 ZK 兴 28-4两个工业孔，两个工业孔均为孤立工业孔，附近钻孔多为矿化孔和异常孔，能在众多矿化、异常钻孔中预测出工业孔的区域，这一结果的出现不是偶然。2022 年，在本文提及的 1 处有利砂体附近发现数个铀工业矿孔，落实某铀矿产地；2023年，在其中1 片有利砂体附近连续发现数个工业孔，落实某矿产地 1处。以上找矿成果一定程度证明了研究成果对铀矿找矿具有一定指导和借鉴意义。4.3 应用条件及限制性该找矿预测方法紧密结合了松辽盆地南部砂岩型铀矿独特的地质条件和成矿规律，从地质成矿理论角度存在 3个应用条件。一是找矿目标砂体为辫状河砂体，找矿目标砂体为三角洲平原或扇三角洲砂体的区域在应用该预测方法过程中应根据区内目标砂体独特的地震相特征进行岩相要素预测；二是找矿目标层位沉积期应处于干旱的氧化环境，即适用于在红层找矿，近年的铀矿勘查发现诸多铀矿化甚至铀矿床不受控于红色氧化带17，例如松辽盆地北部铀矿化受控于灰绿色氧化带，一些铀矿床为原生沉积成因，例如二连盆地的努和廷铀矿床，这些铀矿化类型不适用该预测方法；三是已被验证的铀成矿模式是前提条件，该预测方法从根本上是建立在已知铀成矿模式基础上的，预测要素皆来源于成矿模式，所以没有明确成矿模式的区域无法应用该预测方法。虽然技术人员通过生产实践活动已在多个矿产地、找矿靶区发现过程中多次验证了这一预测方 536刘鑫，等：基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究第 3期法，取得了良好的预测效果，但是这一找矿预测方法在应用过程中存在诸多限制。首先，预测过程需要大量地震剖面资料支撑，地震剖面越多，预测结果越准确，文中预测结果来自于区内 100 余条地震剖面揭示的大量地质数据，铀矿地勘队伍能否从石油、煤田系统获得大量地震剖面是最关键限制因素，技术人员在与油田合作的过程中获悉油田地震资料非常丰富，但仅集中分布于石油探矿权内，所以该预测方法应用一定程度受到矿权范围限制；其次，预测过程需要较高质量的地震剖面资料，尤其是地震中同向轴影像效果直接决定提取的地质信息准确度，建议优选精度更高的三维地震，但高品质地震资料收集难度大，建议铀矿勘查队伍和油田开展深入外协项目合作，收集具有一定数量和质量的地震资料；第三，目标层埋深是非常重要的限制因素，地震勘探过程中声波在近地表往往容易受到更多强烈干扰，这导致区内地下埋深 300 m 以浅地层地震识别效果非常差，该预测方法无效，本次研究目标层位埋深普遍在地下 500800 m，地震识别较好；第四，预测结果受地震资料质量和复杂地质条件影响较大，最终预测的结果要经过附近钻孔再分析论证，预测应充分结合地球物理、地球化学和钻探结果，更准确预测矿体，单一技术方法