王军礼;曹惠锋;刘厚宁
【摘 要】煤、砂岩型铀矿均赋存在中新生代沉积盆地中,它们赋存层位在空间上一般具有上下叠置的关系.鄂尔多斯盆地南部双龙地区以往施工了大量煤炭钻孔,获得了丰富地质编录资料和自然伽马资料,为砂岩铀矿调查选区奠定了基础.通过双龙地区铀资源调查选区工作,认为煤田勘查资料在砂岩型铀矿调查选区中发挥三个方面的作用:即自然伽马异常筛查;地层格架建立和铀储层沉积体系划分;氧化还原过渡带初步圈定.对煤田孔发现的伽马异常进行铀探验证,二者在地层、岩性和自然伽马异常形态等方面完全吻合,表明煤炭钻孔自然伽马可以作为该区圈定放射性异常的依据,可见煤田资料的二次开发利用对含煤盆地铀矿的勘查具有重要价值.
【期刊名称】《中国煤炭地质》
【年(卷),期】2018(030)008
【总页数】7页(P79-85)
【关键词】煤田勘查资料;砂岩型铀矿;自然伽马;含煤盆地;铀矿调查
【作 者】王军礼;曹惠锋;刘厚宁
【作者单位】中陕核工业集团地质调查院有限公司,西安 710000;中陕核工业集团地质调查院有限公司,西安 710000;中陕核工业集团地质调查院有限公司,西安 710000
【正文语种】中 文
【中图分类】P631.8;P619.14
0 引言
煤、砂岩型铀矿均赋存在中新生代沉积盆地中，它们赋存层位在空间上一般具有上下叠置的关系。21世纪初我国在各含煤盆地中系统性开展了煤田地质勘查工作，施工了大量探煤孔，获取了岩心实物、测井数据、水文地质及综合地质研究等丰富地质资料。其中探煤孔开展的自然伽马测井反映了井内岩石自然伽马射线总量，其对铀矿矿有直接指示意义；采取的岩心实物对铀矿调查区地层格架建立、铀储层沉积体系分析、地球化学环境判别意义重大。因此，利用已有煤矿勘查资料的二次开发寻砂岩型铀矿，往往能节约勘查成本，实现快速突破，特别是对大型、超大型铀矿矿更有价值[1-3]。笔者收集并利用了黄陵二号煤矿钻孔资
料，在鄂尔多斯盆地南缘双龙地区到一个大型砂岩型铀矿床，总结出二次开发利用煤田勘查钻孔资料寻砂岩铀矿的基本思路，为类似项目开展提供参考。
1 双龙地区地质概况石康军
双龙地区位于鄂尔多斯盆地东南部，是陕西省重要煤炭基地之一。区内构造简单，总体为一倾向北西-北西西的单斜构造，地层倾角一般1°～5°，断裂构造不发育。区内出露地层由上至下有第四系(Q)、白垩系下统 (K1)，侏罗系中统直罗组(J2z)、延安组(J2y)；三叠系上统延长组(T3y)(图1)。
中侏罗统直罗组为半干旱气候下河流相沉积，与下伏延安组呈平行不整合接触，地层厚度87.18～198.76m，一般厚160m左右，可分为上下两段，其中下段以砂岩为主，俗称“七里镇砂岩”，是砂岩型铀矿主要赋矿层位。
图1 双龙地区地层综合柱状图Figure 1 Shuanglong area stratigraphic comprehensive column
延安组是为本区含煤地层，为一套生油含煤内陆碎屑河湖沼相沉积，厚度7.44～135.18m，
平均92.30m，呈南薄北厚的变化规律，含煤4层，自上而下依次编号为0号煤、1号煤、2号煤和3号煤，其中2号煤为全区可采煤层，厚度0.05～6.75m，平均厚3.91m，0号、1号、3号煤层为局部可采煤层[1-5]。
2 煤矿及铀矿勘查现状
2.1 铀矿勘查
双龙地区是铀矿工作老区，20世纪60年代初到70年代末在盆缘东部直罗组出露区开展1∶25 000伽马普查时发现了多处放射性异常，通过浅表揭露，提交了一个小型铀矿床及一批矿点、矿化点。2013年以来，受大营铀矿“煤铀兼探”思路启发，中国地质调查局再次在区内开展铀矿调查工作，系统收集煤田勘查成果，在原矿床西部圈定2处自然伽马异常区，预测2处铀矿矿靶区。通过钻探验证后发现富大的工业矿体，大型铀矿雏形初步显现[4-5]。
2.2 煤田勘查现状
研究区及周边煤矿勘查程度基本都达到详查-勘探程度，施工了各类探煤孔1 066个，煤矿首采地段达到线距(750～600)m×孔距(750～500)m钻探勘查网度，外围地区达到1 500m×1 50
0m，西部和南部由于煤层深度大，控制程度稍差，但也达到了3 000m×1 500m控制程度，形成大量地物水资料及钻井原始资料，为区内利用煤炭资料二次开发寻砂岩铀矿奠定了基础(图2)。
3 煤田资料在铀矿调查中应用
3.1 圈定自然伽马异常区
探煤孔开展的自然伽马测井收集的是井内岩石自然伽马射线总量，其对铀矿矿有直接指示意义，结合异常段综合测井曲线和岩心编录资料，同时可以确定异常段岩性和矿物学特征。通过系统筛查鄂尔多斯盆地东南部1 066个探煤孔自然伽马测井曲线，初步圈出自然伽马异常比较集中的双龙地区作为本次研究区，面积600km2，研究区包含有各时期探煤孔共计527个。
①煤田钻孔自然伽马异常评价标准。煤田钻孔自然伽马异常评价可分为三类，分别为正常孔、潜在铀矿化孔和潜在铀矿孔，主要标准见表1。
②筛查结果。根据上述标准，双龙地区527个钻孔共筛选出潜在铀矿孔39个，潜在铀矿化孔1
21个，自然伽马异常埋深27.00～538.18m，大多在400m以浅，厚度一般0.30～17.70m，最厚21.38m，伽马强度一般50～667γ，最高890γ。按层位分，洛河组、华池环河组、直罗组、延安组都有分布，但以直罗组下段为主，异常段岩性主要为各种粒度砂岩，部分为粉砂岩和泥岩。
图2 双龙地区煤矿勘查程度简图Figure 2 A sketch of coal exploration degree in Shuanglong area表1 煤田钻孔自然伽马异常评价标准Table 1 Coal drilling natural gamma anomaliesassessment criteriaa
孔类别判别标准正常孔自然伽马<3.5pA/kg(50γ)或150API或12.6 n·C/kg·h潜在铀矿化孔3.5pA/kg(50γ)或150API或12.6 n·C/kg·h≤自然伽马值<7pA/kg(100γ)或300API或25.2 n·C/kg·h潜在铀矿孔自然伽马≥7pA/kg(100γ)或300API或25.2 n·C/kg·h
③编制自然伽马极值等值线图。本项目统一将自然伽马测井单位换算为γ，按照以50γ为本底，以100γ、300、500γ为计曲线，编制自然伽马异常最大值等值线图， 主要反映区内自然伽马异常平面展布特征(图3)。研究区内圈出2个直罗组下段自然伽马异常区，分别编号为YC-1和YC-2。YC-1异常区位于区内北部，长6 000m，宽2 000m，面积12km2，总体呈EW
走向，包含9个潜在工业孔，总体特点自然伽马异常集中，厚度大，强度中等；YC-2号异常规模大，撑近东西向的条带状展布，异常延伸长度大于10.0km，西部延伸至直罗组深埋区，异常带宽度平均3km，高异常主要位于区内东部，西部异常偏低，与钻孔控制程度低有关。
图3 煤田钻孔自然伽马异常等值线图Figure 3 Isogram of natural gamma anomalies from coalfield boreholes
3.2 初步建立等时地层格架和铀储层沉积体系分析
煤田勘查重在含煤地层研究，但通过煤田综合测井资料和岩心编录资料的对比研究，可以初步建立区内等时地层格架，圈定铀储层的分布范围。
3.2.1 建立等时地层格架
根据双龙地区煤田钻孔资料研究对比，区内中侏罗统直罗组岩性主要为灰白砂岩向紫红泥岩过渡岩性组合， 与上覆大套红洛河组砂岩以及下伏深灰-灰黑延安组岩石特征和电性特征区别非常明显，上下均为区域不整合接触，因此，可选取两个不整合面作为标志层划分大的地层格架。直罗组之上分为下白垩统洛河组，洛河组之上为第四系黄土覆盖。对直罗组
精细研究，该段下部为厚层状砂岩(俗称七里镇砂岩)， 上部为大套紫红、 灰绿泥岩夹薄层砂岩，测井曲线上部为低幅加积型，下部为高幅箱型，据此，将直罗组分为上下两段。根据自然伽马异常筛查结果，区内自然伽马异常主要集中在中侏罗统直罗组下段，为区内主要铀储层，全区皆有分布。
选取自然伽马异常较好部位编制煤田钻孔剖面对比图，主要目的是研究目的层稳定性，自然伽马异常稳定性和连续性。区内自然伽马异常位于直罗组下段的中下部，异常段岩性以灰白中粗砂岩为主，异常连续性好，厚度变化大，薄仅0.5m，最厚11.70m(图4)。
3.2.2 铀储层沉积体系分析
利用煤田资料，可以编制铀储层中砂体等厚度图、砂地比图和底板等高线图，对其沉积体系及构造特征进行研究。根据编图成果，区内直罗组砂体以辫状河道沉积为主，砂体厚度一般30～70m，最厚94.6m，分布比较稳定，总体具有由西向东厚度增厚趋势(图5)；砂体埋深适中，一般100～500m，由东向西埋深逐渐增大；砂体呈东高西低，总体向西北倾斜的单斜构造，局部存在小的隆起、洼陷构造(图6)。
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