鄂尔多斯盆地北部巴音乌素地区伊金霍洛组分布特征及地质找矿意义

武永强，李 茂，张 伟

(1.核工业航测遥感中心，河北 石家庄 050002；2.中核集团公司铀资源地球物理勘查技术中心(重点实验室)，河北 石家庄 050002 )

0 引言

鄂尔多斯盆地为一盛产煤[1]、石油和天然气[2-3]以及铀矿的中新生代盆地，近年来通过核地质系统的铀矿资源勘查与评价，在盆地北东部中侏罗统直罗组中发现了多个大中型砂岩型铀矿床，实现了找矿工作的巨大突破[4]。巴音乌素地区位于杭锦旗盐场的西部，东界距苏台庙铀矿床约25 km，由于区内大部分地段下白垩统沉积厚度大[5-6]，找矿目的层中侏罗统直罗组顶板埋藏深，其铀矿找矿工作尚未引起重视，但据前人铀矿找矿工作成果及收集的煤田钻孔伽马测井资料分析，下白垩统华池组—环河组(伊金霍洛组第二岩段)中存在较好的铀矿化信息，矿(化)体垂向上产于红色氧化砂岩与灰色砂岩过渡的灰色砂岩中，显示出该层位具有较好的找矿前景[4]。

根据鄂尔多斯盆地北部“十三五”末期铀矿资源勘查与评价工作需要，为扩大盆地北部苏台庙铀矿床外围的找矿成果与铀资源量，实现“新区域、新类型、新层位”的找矿突破，依托2018年完成的6条CSAMT剖面资料，在总结分析前人地质成果、岩石物性特征的基础上，结合部分钻孔资料的综合分析，对研究区下白垩统伊金霍洛组沉积分布特征及其地质找矿意义进行了分析研究，以期为区内铀矿资源勘查与评价提供地质-地球物理依据。

1 研究区地质概况

研究区位于鄂尔多斯盆地伊盟隆起的中北部，直接基底主要由中元古界和上、下古生界变质岩系、碎屑岩系组成，其埋深一般大于1800 m[5-9]；据地质与煤田钻孔资料分析，区内盖层主要有中新生界三叠系、中侏罗统、下白垩统与第四系。

出露的地层主要为下白垩统东胜组第一岩段、第二岩段及第四系(图1)，区内地层产状平缓，褶皱、断裂构造不发育。由于三叠系埋深一般大于1500 m，下面仅对中侏罗统与下白垩统进行重点介绍。

中侏罗统发育有延安组(J2y)与直罗组(J2z)。延安组的岩性主要为灰色泥质粉砂岩、砂岩及煤层，与下伏地层呈平行不整合或整合接触，为侏罗纪主要含煤地层。直罗组的下段为黄绿色、灰绿色砂岩，上段以灰色、灰绿色泥岩、粉砂岩为主，与下伏地层呈平行不整合接触，为鄂尔多斯盆地北东部主要的赋矿层位。

下白垩统自下至上划分为伊金霍洛组(K1e)和东胜组(K1dn)。伊金霍洛组分为三个岩段，下段主要以浅红色河流相砂岩为主，底部发育巨砾岩标志层；中段主要以河流相中、粗粒长石石英砂岩、姜黄色砂岩、砂砾岩为主；上段主要为棕红色中粗粒砂岩夹砂质泥岩。据1991年出版的内蒙古地质志[10]，区内伊金霍洛组上述三个岩段分别对应于盆地内部下白垩统的洛河组、华池组—环河组与罗汉洞组，其中华池组—环河组因赋存砂岩型铀矿化，为杭锦旗西部重要的找矿目的层。东胜组主要分布于盆地北部，以冲洪积相为主，分为两个岩段，下段为黄绿色砾岩、砂砾岩为主，最大厚度达63 m；上段为红色砂岩、砂砾岩与土红色砂质泥岩，最大厚度207 m。

2 研究区地电特征分析

2.1 钻孔揭露地层地电特征分析

研究区施工的钻孔资料相对较少，为研究钻孔揭露地层的地电结构特征，收集了邻区苏台庙地区ZKB98-56、ZKY2017-2、ZKY2017-3铀矿勘查钻孔3个。表1为3个钻孔揭露地层测井电阻率统计表；图2为苏台庙地区3个钻孔测井柱状图。

图2 苏台庙地区钻孔测井柱状图

表1 地层钻孔测井电阻率统计[7-8]Table 1 List of resistivity of different strata in the drilling hole

由表1和图1可见，上部下白垩统主要为中粗粒砂岩、砾岩、含砾砂岩，沉积相对稳定，由于钻孔编录未分组，统计结果整体表现为明显的相对高阻电性层；中部直罗组主要为泥岩、粉砂岩加粗砂岩，整体反映为相对低阻电性层；下部延安组主要为泥岩、粉砂岩、煤层，由于煤层电阻率较高，整体反映为相对中阻电性层。分析可见，钻孔揭露地层主要反映为相对“高、低、中”阻“三大层”地电结构。

2.2 反演电阻率断面地电结构对比分析

研究区施工钻孔相对较少，本次仅收集到ZKS690-1号钻孔资料，该钻孔位于W18K06线平距1.6 km东约1.5 km处。图3为钻孔旁反演电阻率断面地电结构对比图。

由图3可见，断面纵向反映为“中低、高、低、中”阻四层电性结构。由于钻孔揭露下白垩统未分组，根据伊金霍洛组与东胜组岩性分析，上部反演电阻率5～20.0 Ω·m的相对中低阻电性层，推测基本与第四系与东胜组相对应；中部反演电阻率大于20 Ω·m的相对高阻电性层，推测基本与伊金霍洛组以河流相砂岩、巨砾岩为主的沉积层相对应；深部反演电阻率小于20 Ω·m的相对低阻层基本与直罗组相对应；底部反演电阻率大于20 Ω·m的相对中阻电性层基本与延安组煤系地层相对应。

图3 反演电阻率断面地电结构对比图Fig.3 Comparison map of geoelectric structure of inversion resistivity section1—第四系 2—东胜组 3—伊金霍洛组 4—直罗组 5—延安组 6—地质界线 7—钻孔及编号 8—测井曲线

钻孔资料对比分析表明，研究区存在明显的四层地电结构，即第四系与东胜组相对中低阻(大部分地段为相对高低阻)电性层、伊金霍洛组相对高阻电性层、直罗组相对低阻电性层与延安组相对中阻电性层，其地电特征为研究伊金霍洛组的沉积分布特征提供了有利条件。

2.3 典型剖面反演电阻率断面地质推断解释

研究区收集2018年完成的CSAMT剖面6条，方向SN，剖面长18.0～18.3 km，线距3.20 km，点距100 m，总计测点1100个[11-13](图1)。使用的仪器为GDP-32Ⅱ多功能电法测量系统，数据反演软件采用Zonge公司商业化软件SCS2D完成。

由于研究区反演电阻率断面特征大致一致，下面分别以W18K02线平距7.0～11.0 km与W18K03线平距0.0～4.0 km反演电阻率断面为例，根据以上地电特征分析结果进行解释。

由图4可见，断面纵向反映为相对“高低、高、低、中”阻四层电性结构。上部反演电阻率5～20.0 Ω·m的相对高低阻电性层，呈“上高、下低”阻特征，解释为近地表第四系风成沙及下白垩统东胜组砂岩与泥质粉砂岩的综合反映；中部反映连续、稳定、反演电阻率大于20 Ω·m相对高阻电性层，底部横向反演电阻率等值线呈密集带分布，解释为下白垩统伊金霍洛组以中粗粒砂岩、巨砾岩为主的沉积层之综合反映；深部反映连续、反演电阻率小于20.0 Ω·m的相对低阻电性层，解释为中侏罗统直罗组泥、砂互层等细粒沉积层的综合反映；底部断续分布，反演电阻率大于20.0 Ω·m的相对中阻电性层，解释为延安组含煤岩系的综合反映。

图4 典型剖面反演电阻率及地质推断解释断面图Fig.4 Typical profile of inversion resistivity and geological interpretation1—第四系 2—东胜组 3—伊金霍洛组 4—直罗组 5—延安组 6—地质界线

3 下白垩统伊金霍洛组沉积分布特征

3.1 伊金霍洛组顶底板埋深分布特征

图5为伊金霍洛组顶板与底板埋深三维曲面图。由图5a可见，伊金霍洛组顶板埋深一般在150～200 m之间。最小埋深位于W18K05线的北端，约60 m；埋深较深处位于W18K03～W18K05线的中部与W18K02、W18K03线的北部，埋深在200～310 m之间。由图5b可见，伊金霍洛组底板埋深整体反映为北东部浅、南西部深的沉积分布特征。北东部底板埋深300～550 m之间，主要位于W18K03～W18K06线的中北部，埋深相对较浅，最小埋深位于W18K05线的北端，约250 m，向西与南部方向埋深逐步加深。西南部底板埋深在550～850 m之间，主要位于W18K01、W18K02线及W18K03～W18K06线的中南部，分布范围大，埋深相对较深，整体反映为由东向西、由北向南埋深逐步增大。

图5 研究区伊金霍洛组顶底板埋深三维曲面图Fig.5 Three-dimensional curved surface map of buried depth of the roof and floor of Yijinhuoluo Formation in the study area

上述分析可见，研究区伊金霍洛组顶板埋深一般在150～200 m之间，表明其上覆地层东胜组沉积连续、厚度相对稳定；而底板埋深在300～800 m之间，局部达850 m，整体表现为北东部埋深浅、南西部埋藏深的沉积分布特征。

3.2 伊金霍洛组厚度分布特征

研究区伊金霍洛组第二岩段，相当于盆地内部的下白垩统华池组—环河组(K1hc+h)，该组发育连续、稳定的厚层状河流相砂体，存在有利的泥-砂-泥地层结构，沉积期古气候较温湿，富含有机质，且后生层间氧化带发育，2019年伊和乌素地区铀资源勘查评价发现了较好的砂岩型铀矿化。因此，研究伊金霍洛组的厚度沉积分布特征，对于分析区内铀成矿条件，指导钻探工程的布置将发挥积极的作用。

图6为伊金霍洛组厚度三维曲面图。由图6可见，伊金霍洛组厚度变化较大，大致反映为北东部薄、南西部厚的沉积分布特征。北东部W18K03～W18K06线的中北段沉积厚度相对较薄，一般在200～400 m之间，最薄处位于W18K05线的北端，厚约150 m，向西与南部方向逐渐增厚。南西部W18K01、W18K02线与W18K03～W18K06线的中南段沉积厚度相对较厚，一般在450～650 m之间，局部达700 m，分布范围大，整体反映为由东向西逐步增厚。分析可见，区内伊金霍洛组沉积连续、厚度变化较大，一般在200～650 m之间，表现为北东部薄、南西部厚的沉积分布特征，整体呈现出北东部相对抬升、南西部相对下降的倾斜特征。

图6 研究区伊金霍洛组沉积厚度三维曲面图

3.3 地质找矿意义

据区域地质与钻孔资料，研究区东部至东胜一带揭露的下白垩统，主要以山麓相与冲洪积相沉积为主，为一套干旱条件下形成的红色、棕红色碎屑岩建造，沉积连续，基本不存在形成层间氧化带的岩性-岩相条件[14-17]；而下伏的中侏罗统直罗组为河流相沉积体系，下段主要以灰色、灰白色、灰绿色、绿色中砂和粗砂为主，上段为灰色、灰绿色泥岩、粉砂岩为主，垂向上形成多个有利于砂岩型铀成矿的“泥-砂-泥”结构层，目前盆地东北部发现的大中型铀矿床均产于该组层位中。研究区西南部外围下白垩统主要以河流相、河湖交替相沉积为主，沉积厚度较大，如新街一带，仅

华池组—环河组的沉积厚度就达到915.5 m，由于该组存在层间氧化带形成的岩性-岩相条件，且发现存在较好的铀矿化信息，为杭锦旗西部主要的找矿目的层。

研究区伊金霍洛组的底板埋深与沉积厚度分布特征显示，该套地层主要由北东向南西发育，其底板埋深整体表现为北东部浅、南西部深的沉积分布特征。据地质、钻探资料分析，区内北东部(图中虚线的北东部)伊金霍洛组沉积厚度相对较薄，其沉积体系以山麓相与冲洪积相为主，第二岩段不甚发育，找矿主攻层位应以盆地北东部中侏罗统直罗组为主，兼顾延安组；虚线的南西部，伊金霍洛组厚度一般大于600 m，其沉积体系以河流相、河湖交替相为主，存在层间氧化带形成的岩性—岩相条件，由于直罗组顶板埋藏一般大于800 m，找矿主攻层位应以伊金霍洛组第二岩段即华池组—环河组为主，兼顾直罗组。

4 结论

1)研究区伊金霍洛组顶板埋深一般在150～200 m之间，而底板埋深在300～800 m之间，局部达850 m，整体表现为北东部埋深浅、南西部埋藏深的沉积分布特征；其厚度变化相对较大，一般在200～650 m之间，沉积发育特征是北东部薄、南西部厚，整体呈现出北东部相对抬升、南西部相对下降的倾斜特征。

2)分析认为，研究区北东部，找矿主攻层位应以中侏罗统直罗组为主，兼顾延安组；而南西部，伊金霍洛组存在层间氧化带形成的岩性-岩相条件，由于直罗组顶板埋深大于800 m，因此找矿主攻层位应以华池组—环河组为主，兼顾直罗组。