沉积盆地油气强还原作用区砂岩型铀矿找矿模型建立方法

摘要

本发明属于铀矿勘探技术领域，提供充分综合油气还原作用、层间氧化作用、不整合面、断裂、砂体等地质作用及地质单元，揭示各地质作用及其之间关系，为沉积盆地强油气还原作用区确定找矿目标的沉积盆地强油气还原作用区砂岩型铀矿找矿模型的建立方法；包括以下步骤：步骤一，确定目标层；步骤二，圈定油气还原作用分布范围；步骤三，确定不整合面时间；步骤四，确定油气还原作用时间Th；步骤五，确定铀矿化类型；步骤六，建立找矿模型。

说明书

技术领域

本发明属于铀矿勘探技术领域，具体涉及一种沉积盆地油气强还原作用区砂岩型铀矿找矿模型建立方法。

背景技术

沉积盆地强油气还原作用区强烈的油气还原作用的表现为砂岩颜色为灰黑色，砂岩中充填石油类物质，可以闻到明显的“石油味”，地球化学条件为还原条件，Fe3+/Fe2+<1。沉积盆地中砂岩型铀矿最重要的找矿标志为层间氧化带(砂岩呈黄色，地球化学条件表现为氧化条件，Fe3+/Fe2+>1)，层间氧化带规模越大，砂岩型铀矿化规模越大。而强油气还原作用之后，把层间氧化带黄色砂岩转变为灰黑色、地球化学条件从氧化条件转变为还原条件，导致无法识别层间氧化带，从而使依靠发现层间氧化带来找砂岩型铀矿的模式失效，无法有效确定找矿目标，极大地增加了找矿难度，因此沉积盆地强油气还原作用区砂岩型铀矿找矿模型的建立极为必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供充分综合油气还原作用、层间氧化作用、不整合面、断裂、砂体等地质作用及地质单元，揭示各地质作用及其之间关系，为沉积盆地强油气还原作用区确定找矿目标的沉积盆地强油气还原作用区砂岩型铀矿找矿模型的建立方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种沉积盆地油气强还原作用区砂岩型铀矿找矿模型建立方法，包括如下步骤：

步骤一，确定目标层；

调查野外露头，钻井岩芯，颜色为灰色、砂岩中含碳屑的地层为目标层；

调查区域地质资料，资料中记录的颜色为灰色、含碳屑的地层为目标层；

选取灰色含碳屑的砂岩、砂砾岩层作为强油气还原作用区砂岩型铀矿找矿目标层，目标层可以为1到数个；

步骤二，圈定油气还原作用分布范围；

调查有油气还原的露头，记录其层位和坐标；

调查钻井资料，记录有油气还原的层位和钻井坐标；

调查石油等部门的油气藏分布图；

把上述野外露头、钻井、油气藏分布图在适当比例尺地质图上投影，按层位圈定油气还原作用分布范围；

步骤三，确定不整合面时间；

根据区域地层、构造资料，确定目标层位之上的不整合面及其时间，不整合面可以有1个到数个，每个不整合面对应一个时间T_u，按照从古到新的顺序依次为T_u1、T_u2、T_u3……。

步骤四，确定油气还原作用时间T_h；

步骤五，确定铀矿化类型；

步骤六，建立找矿模型；

确定油气还原作用时间使用三种测试方法，基于地质作用的复杂性，依据实际情况在三种测试方法中选择合适的方法来确定目标层中油气还原作用时间T_h；

方法一，流体包裹体—地层热史法：

采集新鲜油砂岩芯样进行切片，切成厚度为0.5mm左右的包裹体片；在荧光显微镜下鉴定油气流体包裹体，油气流体包裹体在碳酸盐胶结物中呈群簇状分布、在石英裂隙中呈线状分布、在石英加大边中呈群簇状分布，油气流体包裹体在荧光显微镜下呈蓝色、黄色；利用Linkam THMSG600冷热台测量油气流体包裹体温度；把测量的油气流体包裹体温度投到地层热史演化图 中，根据温度和样品采集的层位对应出油气还原作用时间T_h；

方法二，自生伊利石K-Ar同位素测年法：

采集新鲜钻井岩芯油砂样品，样品重量至少1公斤，挑选自生伊利石矿物纯度>95％的自生伊利石矿物，对挑选出的自生伊利石进行K-Ar同位素年龄测定，该年龄即为油气还原作用发生的时间T_h；

方法三，碳酸盐胶结物Sm—Nd同位素测年法：

在野外露头中采集与油气还原作用同期形成钙质胶结砂岩样品，样品至少1公斤；

所述该类型钙质胶结砂岩特征为：

①呈团块状分布于油气还原作用的砂岩中；

②可见灰黑色油质，可闻到“油味”；

挑选碳酸盐胶结物0.5克，对挑选出的碳酸盐胶结物进行Sm-Nd同位素年龄测定，该年龄即为油气还原作用发生的时间T_h。

所述步骤五，确定铀矿化类型中，需确定“古铀矿化”、“现代铀矿化”类型，“非油气还原作用矿化”类型，“地表沥青吸附型铀矿化”类型，具体确定方法如下：

(一)确定“古铀矿化”、“现代铀矿化”类型的方法；

油气还原作用之前形成的层间氧化带定义为“古层间氧化带”，形成的铀矿化定义为“古铀矿化”；

油气还原作用之后形成的层间氧化带定义为“现代层间氧化带”，形成的铀矿化定义为“现代铀矿化”；

(1)T_h<T_u油气还原作用时间晚于不整合面时间

“古铀矿化”为铀矿化类型之一；

(2)T_h≥T_u油气还原时间作用早于或等于不整合面时间

“现代铀矿化”为铀矿化类型之一，不存在“古铀矿化”；

(3)有多个T_u，从古到新依次为T_u1、T_u2、T_u3等

T_h<T_u1且T_h≥T_u2(或T_u3等)，则“古铀矿化”为铀矿化类型之一，“现代矿化”为铀矿化类型之一；

(二)确定“非油气还原作用矿化”类型的方法：

沉积盆地强油气还原作用区中，存在局部区域未受油气还原作用的影响。根据步骤二编制的油气还原作用分布范围图，在未遭受油气作用的区域调查野外露头、钻孔资料，寻找未遭受油气还原作用的原生灰色层，该原生灰色层在不整合面发育期间可以发育层间氧化带，能够形成砂岩型铀矿。把该类层间氧化带定义为“非油气还原作用层间氧化带”，该类型铀矿化定义为“非油气还原作用铀矿化”；

(三)确定“地表沥青吸附型铀矿化”类型的方法：

油气出露地表后形成沥青质，沥青质能够吸附铀元素，使铀元素在沥青质化的砂岩中富集并形成铀矿化，该类铀矿化规模小，把该类铀矿化定义为“地表沥青吸附型铀矿化”。

所述步骤六建立找矿模型中，根据步骤五确定的铀矿化类型，建立沉积盆地强油气还原区砂岩型铀矿找矿模型，并用CorelDRAW绘制找矿模型，确定找矿目标，找矿模型建立方法如下：

(6.1)各铀矿化类型按所在目标层位的上下顺绘制在找矿模型中。

(6.2)“古层间氧化带”和“古铀矿化”更靠近盆地腹部方向，“现代层间氧化带”和“现代铀矿化”更靠近盆缘方向。

(6.3)“现代层间氧化带”优先在早期的“古层间氧化带”的砂岩、砂砾岩层中发育。

所述步骤一中所述原生灰色层表现为颜色呈灰色、灰黑色、灰绿色，富炭屑、植物残屑，夹煤层，Fe²⁺/Fe³⁺>1。

所述步骤二中所选图件以1:20万到1:5万比例尺地质图为宜。

所述步骤三中不整合面指区域型的大型不整合面，可以有多个不整合面，每一个不整合面对应一个时间。

步骤四中三种测定不整合面时间的测试方法选择原则是依据实际掌握的资料程度、样品采集质量、矿物挑选质量选择；

如果流体包裹体片中能够鉴定出油气流体包裹体并能够测定油气流体包裹体温度、具有地层热史演化资料可采用“油气流体包裹体—地层热史法”；

如果油砂岩样品中能够挑选出自生伊利石(纯度>95％)可采用“自生伊利石K-Ar同位素测年法”；

如果能够找到与油气还原作用同期形成的钙质胶结砂岩，并采集到足够的样品，挑选出碳酸盐胶结物，可采用碳酸盐胶结物Sm—Nd同位素测年法。

本发明的有益效果是：

1.本发明所构建的找矿模型明确指明了沉积盆地强油气还原作用区域砂岩型铀矿找矿目标；

2.揭示了铀成矿与强油气还原作用在时间、空间上的相互关系及铀矿分布规律，极大地提高了沉积盆地强油气还原作用区砂岩型铀矿找矿效率；

3.大大提高了砂岩型铀矿找矿的工作效率。

附图说明

图1是沉积盆地强油气还原作用区砂岩型铀矿找矿模型建立方法流程图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的一种进行介绍：

一种沉积盆地油气强还原作用区砂岩型铀矿找矿模型建立方法，包括如下步骤：

步骤一，确定目标层；

调查野外露头，钻井岩芯，颜色为灰色、砂岩中含碳屑的地层为目标层；

调查区域地质资料，资料中记录的颜色为灰色、含碳屑的地层为目标层；

选取灰色含碳屑的砂岩、砂砾岩层作为强油气还原作用区砂岩型铀矿找矿目标层，目标层可以为1到数个；

步骤二，圈定油气还原作用分布范围；

调查有油气还原的露头，记录其层位和坐标；

调查钻井资料，记录有油气还原的层位和钻井坐标；

调查石油等部门的油气藏分布图；

把上述野外露头、钻井、油气藏分布图在适当比例尺地质图上投影，按层位圈定油气还原作用分布范围；

步骤三，确定不整合面时间；

根据区域地层、构造资料，确定目标层位之上的不整合面及其时间，不整合面可以有1个到数个，每个不整合面对应一个时间T_u，按照从古到新的顺序依次为T_u1、T_u2、T_u3……。

步骤四，确定油气还原作用时间T_h；

步骤五，确定铀矿化类型；

步骤六，建立找矿模型；

确定油气还原作用时间使用三种测试方法，基于地质作用的复杂性，依据实际情况在三种测试方法中选择合适的方法来确定目标层中油气还原作用时间T_h；

方法一，流体包裹体—地层热史法：

采集新鲜油砂岩芯样进行切片，切成厚度为0.5mm左右的包裹体片；在荧光显微镜下鉴定油气流体包裹体，油气流体包裹体在碳酸盐胶结物中呈群簇状分布、在石英裂隙中呈线状分布、在石英加大边中呈群簇状分布，油气流体包裹体在荧光显微镜下呈蓝色、黄色；利用Linkam THMSG600冷热台测量油气流体包裹体温度；把测量的油气流体包裹体温度投到地层热史演化图 中，根据温度和样品采集的层位对应出油气还原作用时间T_h；

方法二，自生伊利石K-Ar同位素测年法：

采集新鲜钻井岩芯油砂样品，样品重量至少1公斤，挑选自生伊利石矿物纯度>95％的自生伊利石矿物，对挑选出的自生伊利石进行K-Ar同位素年龄测定，该年龄即为油气还原作用发生的时间T_h；

方法三，碳酸盐胶结物Sm—Nd同位素测年法：

在野外露头中采集与油气还原作用同期形成钙质胶结砂岩样品，样品至少1公斤；

所述该类型钙质胶结砂岩特征为：

①呈团块状分布于油气还原作用的砂岩中；

②可见灰黑色油质，可闻到“油味”；

挑选碳酸盐胶结物0.5克，对挑选出的碳酸盐胶结物进行Sm-Nd同位素年龄测定，该年龄即为油气还原作用发生的时间T_h。

所述步骤五，确定铀矿化类型中，需确定“古铀矿化”、“现代铀矿化”类型，“非油气还原作用矿化”类型，“地表沥青吸附型铀矿化”类型，具体确定方法如下：

(一)确定“古铀矿化”、“现代铀矿化”类型的方法；

油气还原作用之前形成的层间氧化带定义为“古层间氧化带”，形成的铀矿化定义为“古铀矿化”；

油气还原作用之后形成的层间氧化带定义为“现代层间氧化带”，形成的铀矿化定义为“现代铀矿化”；

(1)T_h<T_u油气还原作用时间晚于不整合面时间

“古铀矿化”为铀矿化类型之一；

(2)T_h≥T_u油气还原时间作用早于或等于不整合面时间

“现代铀矿化”为铀矿化类型之一，不存在“古铀矿化”；

(3)有多个T_u，从古到新依次为T_u1、T_u2、T_u3等

T_h<T_u1且T_h≥T_u2(或T_u3等)，则“古铀矿化”为铀矿化类型之一，“现代矿化”为铀矿化类型之一；

(二)确定“非油气还原作用矿化”类型的方法：

沉积盆地强油气还原作用区中，存在局部区域未受油气还原作用的影响。根据步骤二编制的油气还原作用分布范围图，在未遭受油气作用的区域调查野外露头、钻孔资料，寻找未遭受油气还原作用的原生灰色层，该原生灰色层在不整合面发育期间可以发育层间氧化带，能够形成砂岩型铀矿。把该类层间氧化带定义为“非油气还原作用层间氧化带”，该类型铀矿化定义为“非油气还原作用铀矿化”；

(三)确定“地表沥青吸附型铀矿化”类型的方法：

油气出露地表后形成沥青质，沥青质能够吸附铀元素，使铀元素在沥青质化的砂岩中富集并形成铀矿化，该类铀矿化规模小，把该类铀矿化定义为“地表沥青吸附型铀矿化”。

所述步骤六建立找矿模型中，根据步骤五确定的铀矿化类型，建立沉积盆地强油气还原区砂岩型铀矿找矿模型，并用CorelDRAW绘制找矿模型，确定找矿目标，找矿模型建立方法如下：

(6.1)各铀矿化类型按所在目标层位的上下顺绘制在找矿模型中。

(6.2)“古层间氧化带”和“古铀矿化”更靠近盆地腹部方向，“现代层间氧化带”和“现代铀矿化”更靠近盆缘方向。

(6.3)“现代层间氧化带”优先在早期的“古层间氧化带”的砂岩、砂砾岩层中发育。

所述步骤一中所述原生灰色层表现为颜色呈灰色、灰黑色、灰绿色，富炭屑、植物残屑，夹煤层，Fe²⁺/Fe³⁺>1。

所述步骤二中所选图件以1:20万到1:5万比例尺地质图为宜。

所述步骤三中不整合面指区域型的大型不整合面，可以有多个不整合面，每一个不整合面对应一个时间。

步骤四中三种测定不整合面时间的测试方法选择原则是依据实际掌握的资料程度、样品采集质量、矿物挑选质量选择；

如果流体包裹体片中能够鉴定出油气流体包裹体并能够测定油气流体包裹体温度、具有地层热史演化资料可采用“油气流体包裹体—地层热史法”；

如果油砂岩样品中能够挑选出自生伊利石(纯度>95％)可采用“自生伊利石K-Ar同位素测年法”；

如果能够找到与油气还原作用同期形成的钙质胶结砂岩，并采集到足够的样品，挑选出碳酸盐胶结物，可采用碳酸盐胶结物Sm—Nd同位素测年法。

实施例1

根据野外露头调查、地质资料，准噶尔盆地西北缘侏罗系原生为灰色层，地层中富炭屑、植物残屑，富煤层；白垩系下统吐谷鲁群a亚群中部发育一套厚约20m的原生为灰色的砂砾岩层，砂砾中富炭屑、植物残屑。所以准噶尔盆地西北缘目标层是侏罗系和白垩系下统吐谷鲁群a亚群中部灰色砂砾岩层。

步骤二：圈定油气还原作用分布范围

将准噶尔盆地西北缘1:20万区域地质图数字化。将野外地质调查资料，将收集的钻井资料、油气藏分布资料在准噶尔盆地西北缘1:20万地质图上数字化，并圈定侏罗系、白垩系油气还原作用分布范围。

步骤三：确定不整合面时间

根据区域地质资料，确定准噶尔盆地西北缘区域型的不整合面为侏罗系与白垩系之间的不整和面(U1)、白垩系与古近系之间的不整和面(U2),对应的不整合面时间为T_U1、T_U2

步骤四：测定油气还原作用时间

本实例采用了油气流体包裹体—地层热史法确定油气还原作用时间，测定准噶尔盆地西北缘目标层油气还原作用时间为晚白垩世T_h。

步骤五：确定铀矿化类型

(1)准噶尔盆地西北缘T_h<T_u1，“古铀矿化”为铀矿化类型之一。

准噶尔盆地西北缘T_h>T_u2，侏罗系发育三套“现代层间氧化带”，“现代铀矿化”为铀矿化类型之一。

(2)根据步骤二中圈定的油气还原作用分布范围图，发现乌尔禾地区存在未遭受油气还原作用的区域，在该区域白垩系吐谷鲁群a亚群中发现一套原生为灰色层的层间氧化砂砾岩层，砂砾岩中见残留炭屑，该套砂体厚约20m，层间氧化带发育规模较大，发育铀矿化，γ异常值为70～130ur(背景值为30ur)，“非油气还原作用铀矿化”为铀矿化类型之一。

(3)准噶尔盆地西北缘发育大规模沥青，沥青出露地表，沥青质砂岩吸附铀元素形成小规模铀矿化，“地表沥青吸附型铀矿化”为铀矿化类型之一。

步骤六：建立找矿模型并确定找矿目标

根据步骤五确定的铀矿化类型建立沉积盆地强油气还原作用区砂岩型铀矿找矿模型。

根据该模型确立准噶尔盆地西北缘砂岩型铀矿首要找矿目标为“古铀矿化”和“非油气还原作用铀矿化”，次级找矿目标为“现代铀矿化”和“地表沥青吸附型铀矿化”。