松辽盆地滨北地区铀成矿条件分析

刘晨璞

（大庆油田有限责任公司第三采油厂，黑龙江 大庆 163700）

松辽盆地滨北地区铀成矿条件分析

刘晨璞

（大庆油田有限责任公司第三采油厂，黑龙江 大庆 163700）

本文以大庆油田油气勘探中获取的地质、地震、测井资料为基础，应用砂岩型铀矿成矿理论分析认为：松辽盆地滨北地区靠近大小兴安岭富铀蚀源区铀源条件优良，盆地边部发育的斜坡带、中心部位形成的构造剥蚀天窗翼部，皆为层间氧化带型砂岩铀矿成矿的有利部位；该区处于松辽盆地北部五大物源区北部物源区的核心部位，沉积物供给充足，砂体发育，存在良好的铀储空间；区内发育的多条北北东向和北北西向深大断裂带，交织形成的网状断裂体系，是深部烃类还原剂向上运移的良好通道。

滨北地区；砂岩型铀矿；铀成矿条件；层间氧化带；构造剥蚀天窗

滨北地区在大庆油气探区上是指松辽盆地北部滨州（哈尔滨-满洲里）铁路线以北的油气勘探区域，勘探面积79 105 km2，该区主要包括松辽盆地4个一级构造单元，即北部倾没区和东北隆起区两个主体区域及西部斜坡区和中央坳陷区的北端部分，共14个二级构造单元（图1）。将其从油气勘探单元中单列为一个地区，是因为沿滨州铁路线发育了一条基底断裂带，即滨州断裂带。受其影响滨北地区水动力强，地层层间水比较发育。

滨北地区靠近大小兴安岭铀源区，具有得天独厚的铀源条件，原核工业的240所、244队、航测遥感中心等单位曾在该区域做过放射性水化学调查、铀源区样品取样测试、铀成矿条件区域地质调查和少量钻探工作，取得了一些成果和认识[1-2]。笔者通过对油田油气探井和地质浅井的放射性测井曲线的筛查，发现滨北地区放射性异常平面上分布范围广，纵向上含铀层位多，从青山口组—四方台组皆有赋存。预示该区在成盆演化过程中蚀源区的铀向湖盆发生过长时间的大量运移，展示出了该区具有较好的铀成矿前景。

1 区域地层特征

（1）盆地基底：根据前人重力、航磁资料解译结果[3]，结合已钻遇基底油气探井资料综合分析得出，本区基底以早古生代石炭、二叠系的花岗岩、片岩、板岩为主，同时存在着大量的海西期、燕山期侵入体。

（2）侏罗系

其下部的火石岭组处于断陷发展时期，地层厚一般在100～1000m之间，以火山喷发岩为主[4]。其上部的沙河子、营城组沉积了一套砂砾岩、砂岩、泥岩、砂泥岩互层。沉积相类型为火山喷发相、冲积扇相、河流相、扇三角洲相、沼泽相，沉积环境以强氧化为主。

（3）白垩系

登娄库组沉积时期受构造运动影响，地壳抬升隆起，只有林甸、青冈-望奎地区以及滨州铁路线北侧附近沉积有登娄库组地层，岩性主要为砂砾岩夹薄层的砂泥岩，其它地区皆缺失该组地层。沉积相类型为冲积扇相、河流相。

泉头组沉积时期本区整体沉降，因此泉头组在全区均有分布，从泉一段到泉四段沉积范围逐步扩大，泉一、二段主要分布在克山-绥化西南侧，泉四段除绥化凹陷东北部局部缺失外，其它大部分地区均有分布，除在林甸、青冈-望奎等泉头组发育区与下伏登娄库组为连续沉积外，其余地区均超覆在营城组或基岩之上。泉头组在本区以边缘洪积相、冲积扇及河流相、泛滥平原相为主，厚度由东向西逐渐变厚，黑鱼泡凹陷最厚达1 200 m，明水阶地处较薄，一般500～900 m，为一套暗红、紫色泥岩夹灰色砂岩、粉砂岩及砾岩沉积。下部为氧化环境，上部为还原环境。

青山口组在本区普遍分布。青一段厚度40～70 m，岩性由纯泥岩向北逐渐演变为砂质泥岩、粉砂岩、砂泥互层；青二、三段厚度较大，一般在200～300 m之间，为较厚的砂泥交互层，由南向北红色泥岩逐渐增多，为浅水滨湖相沉积，属弱还原环境。

姚家组全区分布。姚一段的下部为一组厚层块状灰、灰白色砂岩，上部以红色杂色泥岩为主；姚二、三段为砂泥岩互层，姚家组地层厚约80 m。为浅湖、三角洲相沉积，属弱还原-氧化环境。

嫩江组时期湖盆扩大，水体加深。嫩一段上部为黑色泥岩、劣质油页岩、泥灰岩，中下部为灰色粉砂岩、泥质粉砂岩夹泥岩；嫩二段由南向北减薄，岩性为大段的黑色泥岩；嫩三、四段为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩互层；嫩五段只在工区南部有分布，北部大部分地区被剥蚀。嫩江组地层厚度500～700 m，下部为还原环境，上部弱还原-氧化环境。

四方台、明水组主要分布在研究区西部克山-青冈一线以西，为紫红、深灰、灰黑色泥岩与灰色泥岩、砂砾岩组成，厚度100～400 m。属浅滩、河流相沉积，为氧化环境。

（4）古近系、新近系

古近系和新近系只在西部林甸等地区发育依安组和泰康组，厚度100～200 m，岩性为深灰、黑紫色泥岩夹灰白、灰色细粒、中粒砂岩、砂砾岩。

总之，本区沉积盖层以白垩系为主，特别是泉头组-四方台组地层岩石类型主要为砂岩和泥岩，砂岩物性条件较好，岩性组合多以砂泥互层为特征。其中发育多层泥岩且分布范围广，是良好的区域隔水层，由此形成了多套泥-砂-泥组合，为来自盆缘铀的运移、富集提供了良好的迁移通道和储集空间。

2 砂岩型铀矿成矿条件分析

2.1 铀源条件

在区域地理位置上，滨北地区的西、北、东三面被富含铀的大兴安岭和小兴安岭花岗岩蚀源区所环绕。大兴安岭地形总势呈北东-西南走向，长约1200 km，宽200～300 km，属浅山丘陵地带。成岩作用主要有四期，即元古宙晚期、古生代加里东期和华里西晚期以及中生代燕山期，其岩性以片麻状黑云母花岗岩、片麻状斜长花岗岩、片麻状白岗质花岗岩、白云母花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩、橄榄岩和斜长岩组成。小兴安岭山地是在海西褶皱带基础上形成的，呈北西走向，长约500 km，宽200～300 km，是东北地区东北部的低山丘陵山地，也是松花江以北的山地总称。岩石组成主要为片岩、花岗岩、砂砾岩、页岩和玄武岩。在一些低山丘陵区多出露海西期花岗岩。大兴安岭东麓和小兴安岭南侧靠近松辽盆地且为松辽盆地地下岩层注入地下水的较大河流非常发育，主要有绰尔河、雅鲁河、诺敏河、甘河、诺漠尔河，乌裕谷河和呼兰河。

大小兴安岭的花岗岩体不但分布广泛，而且铀含量非常高。原核工业244大队曾对大兴安岭东坡和小兴安岭南坡的黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩、白岗质花岗岩、斜长花岗岩进行了采样并对其含铀率和浸出率进行了测试，结果为大兴安岭东坡24块样品的平均含铀率为7.4×10-6，铀浸出率为23.42%。小兴安岭南坡86块样品的平均含铀率为7.4×10-6，铀浸出率为18.63%。说明两个铀蚀源区的铀含量较高，其浸出率也非常高[5-6]。

松辽盆地在成盆演化过程中，其古气候环境总体上经历了侏罗纪的潮湿温暖环境，下白垩统的干旱炎热气候、上白垩统的干旱炎热与潮湿温暖交替演变过程。长期的干旱炎热的古气候环境使得大小兴安岭岩体表面遭受风化剥蚀，其花岗岩内的铀得以不断的氧化析出，在大气降雨的作用下随小溪汇入河流进入到盆地内，为盆地的铀成矿提供了良好的铀源条件。

2.2 构造特征

2.2.1 构造演化

滨北地区沉积盖层经历了早期断陷、中期坳陷、晚期反转三期构造演化，受后期反转构造影响，在古近系沉积前滨北地区东部和北部地层遭受大规模剥蚀；主体构造于四方台组沉积前形成雏形，定型于古近系沉积前（图2）。

基底古隆起不均衡活动控制沉积盖层的构造、沉积格局。齐家北基底古隆起控制了齐家凹陷和黑鱼泡凹陷的沉积；克山-依龙基底古隆起控制依安凹陷的沉积[7]。

泉头组沉积之前，盆地为由断陷期向坳陷期演化过度阶段，地层断裂发育的相对较少，多数是区域持续拉张形成的张性断块构造控凹边界断裂向上持续发展的结果，形成了早期基底断裂。

青山口组沉积之前，受基底断裂活动的控制，形成了坳陷期伸展断裂。断裂以小型正断裂形成堑垒构造带为主，向下多消失在登娄库组地层顶面或底面上，或与下部大断裂相连。

姚家组沉积之前，此时期处于盆地大规模抬升后的初期沉降阶段，形成相对密集的断裂系统，断层活动频繁。此沉积时期继续受原区域应力场作用，且部分断裂继承深部断裂而发育。

嫩一、二段沉积之前，断裂相对不发育，此期断裂断穿姚家组并向上进入嫩江组底部终止，向下可断穿下部层位。因此，认为它们在区域应力场的作用下形成于嫩江组一、二段沉积时期。

嫩江组沉积以后至现今时期，此时随着全盆地大规模的构造运动，断层的活动较强，使浅层断裂与深部断裂相接，主干断裂断距增大，凹隆之间边界明显，依此划分为14个二级构造单元[8-9]。

2.2.2 构造基本特征

滨北地区区域上主要包括松辽盆地4个一级构造单元，即北部倾没区和东北隆起区两个主体区域及西部斜坡区和中央坳陷区的北端部分，共14个二级构造单元（图1）。基底以上沉积盖层的地貌总体趋势以林甸东部地区为核心，向西、北、东三面逐渐变浅呈半圆弧状环绕。在东南至北西轴向上又呈现为凹隆相间的构造格局。受中、新生代构造运动影响，东北隆起区地层抬升遭受剥蚀的厚度较大，特别是绥棱背斜带泉头组以上地层大面积出露地表（图3），形成一条长约150 km，宽约30 km北东-南西向的剥蚀天窗，地层沉积间断时间约为90 Ma，使得泉头组以上地层长期裸露在地表，从小兴安岭流淌下来的含铀含氧水能够充分渗入到地层内。因此，剥蚀天窗周边应该是砂岩型铀矿成矿的有利部位。而西部斜坡区和北部倾没区受构造运动影响较弱，基本上以斜坡形式出现，地层倾角一般为5～10o，从盆缘逐步伸向盆地中心，其广阔的斜坡带是大、小兴安岭流淌下来的含铀含氧水通道，也是形成砂岩型铀矿的有利区域。

2.3 主要铀储集目的层砂体分布特征

松辽盆地为一大型淡水湖盆沉积，沉积盖层主要是中、新生代沉积体系，在历史沉积过程中经历了断陷-坳陷-萎缩三个不同的演化阶段，不同的演化阶段控制着不同的沉积类型。在青山口组-嫩江组沉积时期，是盆地发展的全盛期。

松辽盆地北部主要发育五个较大物源区，相应地形成了5个沉积体系[10]。滨北地区主要物源来自靠近大、小兴安岭铀源区的盆地北部物源区，接受了一套以冲积相、河流相和三角洲相为主的陆相沉积，砂体比较发育，为形成砂岩型铀矿提供了良好的铀储条件。图4～6是利用油气探井资料编绘的砂体的分布图，其砂体展布特征如下。

泉四段沉积时期，松辽盆地滨北地区古地形比较平坦，无明显的“坡折带”，主要发育低水位体系域，早期湖盆面积小，没有统一的沉积中心，仅在局部地区发育一些相互独立的河间洼地。泉四段总体上湖盆水体比较浅，主要发育河流-三角洲平原沉积和三角洲前缘沉积相带，砂体主要受北部物源控制（图4），砂岩呈4个北东向条带状展布，砂层累计厚度一般为10～40 m，最大厚度大于40 m，据钻井揭示物性较好，为铀勘查的有利区带。

青一段沉积时期发生了大规模的海侵事件，湖盆面积迅速扩大，沉积环境主要为三角洲前缘、三角洲平原、半深湖相，发育厚层泥岩，只在北部区域发育一些薄层砂岩。

青二三段沉积时期湖盆萎缩，受构造运动的影响，开始逐渐抬升，并遭受剥蚀。受北部讷河和东北部拜泉水系控制，以三角州平原和前缘相沉积为主。青二、三段砂体厚度大（图6），最大厚度大于200 m，主要分布在克山-依龙背斜带和黑鱼泡凹陷区域内。

3 滨北地区铀成矿模式

依据滨北地区北、西、东三面邻近大、小兴安岭铀源区，构造演化史揭示的该区周边为小倾角的斜坡带，该区又受构造运动挤压隆起，遭受剥蚀形成的剥蚀天窗，再利用地震、测井、钻井等资料预测的砂体展布规律，结合油田探井揭示放射性异常赋存层位等多项因素，笔者认为滨北地区具有较好的铀成矿条件，在有利部位可以形成一定规模的铀矿体。初步预测有两种成矿模式。

3.1 盆缘斜坡区层间氧化带型成矿模式

层间氧化带砂岩型铀矿是铀以地下水为载体，在上下有泥岩隔水层的砂岩中迁移，由于氧化还原条件的变化，而在氧化还原界面处富集而形成矿体[11]。一般情况下需要盆地具有相对稳定的地质构造环境，构造活动性不强，盖层无强烈褶皱，岩层产状平缓，沉积物分异性较好，靠近有较高铀丰度的蚀源区。若盆地深部或附近有良好的储油构造，有油气田的存在或油气显示，能为铀储层提供烃类还原剂，形成地球化学还原障，就可促使铀还原富集而成矿。松辽盆地北部西斜坡位于盆地西缘，呈北东向展布，由泰康隆起带和西部超覆带两个三级构造单元组成。受构造影响相对较弱，基底及其上部沉积盖层从盆缘向盆地中心整体上为一个平缓的东倾单斜，倾角一般小于2～10°，构造平缓，有利于盆缘含铀含氧水沿层渗入，是形成层间氧化带砂岩型铀矿的良好条件。

在含油气盆地内烃类可为形成层间氧化带砂岩型铀矿起到很好的还原作用，但要有提供深部地层的油气向上运移的良好通道，即发育有能断穿油气层和铀储层的大断裂。本次研究工作收集了滨北地区全部油气探井，通过统计分析得出，滨北地区一些探井在油气勘探目的层内获得了工业发现或油气显示，表明滨北地区存在丰富的烃类资源。大庆油田油气勘探研究成果[4]也证实该区发育有多条深大断裂，如北北东向的嫩江断裂带，孙吴-双辽断裂带，北北西向的滨州断裂，讷河-绥化断裂等。这些深大断裂交织形成网状断裂体系，是深部烃类向上运移的良好通道，这为滨北地区在斜坡带形成层间氧化带砂岩型铀矿创造了有利条件（图7）。

3.2 盆地中心部位构造剥蚀天窗翼部铀成矿模式

松辽盆地北部中、新生代的燕山和喜玛拉雅两次构造运动都对盆地形成砂岩型铀矿产生影响，两次构造运动控制了区域的构造-地貌演化。滨北地区中心部位的凹隆相间构造格局皆为该构造运动的产物。整体上东侧构造运动强于西侧，如东侧的绥棱背斜带隆起的幅度在滨北地区是最大的，并且长时间隆升且遭受剥蚀形成构造剥蚀天窗，这就为形成层间氧化带砂岩型铀矿创造了聚铀空间。有了这种构造剥蚀天窗大气降水和来自蚀源区的含铀含氧水就可以在剥蚀天窗翼部单斜岩层的出露处沿层渗入到砂层内（图8），在运移过程中在还原剂的作用下便可富集成矿[12]。

4 结论

（1）滨北地区北、西、东三面靠近大、小兴安岭富铀蚀源区，具备较好的铀源条件。

（2）滨北地区处于松辽盆地北部五大物源区北部物源区的核心部位，沉积物供给充足，砂体发育。

（3）滨北地区北、西、东三面从盆缘向中心部位发育有稳定的斜坡区域，中心部位又受构造运动作用发育构造剥蚀天窗，两种形态的构造地貌为形成层间氧化带砂岩型铀矿提供了良好的构造条件。

（4）滨北地区发育有北北东向的嫩江断裂带，孙吴-双辽断裂带，北北西向的滨州断裂，讷河-绥化断裂等多条深大断裂，这些深大断裂交织形成网状断裂体系，是深部烃类向上运移的良好通道。

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Mineral-formtion condition analysis of uranium in Binbei area of the Songliao basin

LIU Chen-pu

（No.3 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co.Ltd.，Daqing Heilongjiang 163700，China）

Based on the geological,seismic and well-logging data of the oil&gas exploration of Daqing oilfield and with the theory of the metallogenesis of sandstone type uranium-depositing,the following geological conditions and characteristics of the Binbei area in Songliao Basin are considered favorable for the metallogenesis of interlayer oxidized-zone sandstone type uranium deposits:the area is very close to the Greater-Lesser Khingan Mountains rich uranium provenance;a slope belt is developed in the margin of the basin with a structural inlier wing formed in the center part of it influenced by tectonic moments and structural erosion;the area is in the core part of the northern among five provenances of the Songliao basin where the supplied sediments are sufficient,and moreover the well developed sand bodies make the great accumulation for uranium; many deep and huge north-northeast and north-northwest faults developed and formed the system of faultnetwork which are the principal transporting pathways for hydrocarbon reducing agents’upward migration.

Binbei area;sandstone type uranium deposit;ore-forming condition;interlayer oxidized-zone; erosion structural inlier

P619.14

A

1672－4135（2017）01－0048-07

2016-12-26

国家地质调查项目“北方重要盆地砂岩型铀矿调查与勘查示范项目（（2015）01-06-01-054）”

刘晨璞（1990-），女，黑龙江省大庆市人，硕士，工程师，2015年毕业于成都理工大学，构造地质学专业，现工作于大庆油田公司第三采油厂，主要从事油气勘探、多种资源勘探工作，Email：zhongyq@petrochina.com.cn。