泊江海子油氣環(huán)狀構造的發(fā)現(xiàn)及其鈾成礦的重要意義

劉德長 葉發(fā)旺 張杰林

1 引言

鄂爾多斯盆地是我國大型能源盆地，不僅石油、天然氣資源十分豐富，而且砂巖型鈾礦資源潛力也很大。近幾年的勘查結果表明，鄂爾多斯盆地北部東勝地區(qū)存在一個大型的鈾礦床。通過對該礦床所在區(qū)域地質背景的遙感信息研究，作者發(fā)現(xiàn)東勝礦床處于一個由斷隆構造、NWW向斷裂和泊江海子環(huán)狀構造三者有機組成的一個特殊的區(qū)域地質構造環(huán)境中[1]，泊江海子環(huán)形構造是這一區(qū)域地質背景的重要組成部分，對東勝鈾礦床的形成具有重要的作用。本文將論述泊江海子環(huán)形構造的遙感信息發(fā)現(xiàn)，探討其深、淺部特征、成因以及與東勝鈾礦床形成的關系等，旨在開闊遙感信息地質應用的思路，并促進砂巖型鈾成礦理論的進步與發(fā)展。

2 泊江海子環(huán)形構造的發(fā)現(xiàn)及其深化研究

2.1 環(huán)形構造的發(fā)現(xiàn)

對鄂爾多斯盆地北部ETM圖像進行解譯，發(fā)現(xiàn)在泊江海子一帶存在一個略呈橢圓狀的環(huán)形構造，北東-南西長約50公里，北西-南東寬約40公里，迄今為止，未見前人報道，現(xiàn)將其命名為泊江海子環(huán)形構造（彩圖A）。泊江海子環(huán)形構造具有如下影像特征：①環(huán)形影像由同心環(huán)狀水系和一系列放射狀水系組成，是整個東勝地區(qū)的分水嶺中心。北邊由西向東分別是黑賴溝和西柳溝，東邊分別為西烏蘭木倫河和東烏蘭木倫河，南邊為串珠狀水塘組成的水系，西邊是一條由多個湖泊組成的略向南呈弧形突起的水系；②環(huán)形影像內部與外圍有較明顯的色調差異，內部的色調較深，而外圍的色調較淺；③環(huán)形構造放射狀水系的兩側水系出現(xiàn)不同程度的錯位，這些錯位現(xiàn)象在ETM圖像和雷達圖像上均有不同程度的反映。

經(jīng)野外調查，這些環(huán)狀和放射性水系是在裂隙帶和小斷層的基礎上發(fā)育起來的。在組成環(huán)狀構造的環(huán)形山頂上發(fā)現(xiàn)有現(xiàn)代河床沉積及滿山遍野的鵝卵石，反映環(huán)狀構造近期還在上升隆起（彩圖 B）。

2.2 泊江海子環(huán)形構造的深化研究

2.2.1 環(huán)形構造深部結構

從環(huán)狀構造與1：20萬布格重力疊合圖（圖1）上可以看出，泊江海子環(huán)形構造與重力低值異常相對應。據(jù)崔煥敏研究，在向上延拓1km，2km及4km時，泊江海子一帶的重力相對低值異常均有表現(xiàn)，直至向上延拓8km時，環(huán)形構造內部的重力低值異常消失，這表明環(huán)形構造深部可能是一個局部的基底坳陷。從航磁△Ta等值線與環(huán)形構造疊合圖來看（圖2），環(huán)形構造中心一帶主要位于正負磁場異常的過渡帶區(qū)域，正磁異常幅度為+50Nt，僅顯示弱磁性的特點。

圖1 泊江海環(huán)形構造與重力信息疊合圖

從位于環(huán)形構造不同位置的伊13井，鄂1井，伊21井揭露的深部地質特征來看，鄂1井在3440m深處的O1m地層中有油氣顯示[2]，表明位于環(huán)形構造近中心區(qū)域的奧陶系的埋深至少在此深度；而伊13井，伊21井的奧陶系埋深卻分別只有2945m和2512m，均明顯淺于前者。這也反映泊江海子環(huán)形構造鄂1井地段的3000多米深處，確實存在一個局部的小坳陷。

圖2 泊江海環(huán)形構造與航磁信息疊合圖

將遙感數(shù)據(jù)和重力數(shù)據(jù)進行對比分析，可以看出，該環(huán)形構造在地表為穹形隆起，而其深部卻表現(xiàn)為凹陷，三維形態(tài)呈錐狀體（彩圖C）。結合應力機制分析，地表的穹狀隆起是由于上頂力形成的，深部的凹陷是由于深部物質噴出形成空腔塌陷而成。

2.2.2 環(huán)形構造與斷裂的關系

從彩圖A右圖可以看出，泊江海子環(huán)形構造處于NWW，NEE和SN向三組基底斷裂的交匯部位，其中，NWW向的本害敖包-準格爾召斷裂和北東東向的君土梁-泊江海子斷裂在重力、磁力、地震以及遙感等各種信息中均有明顯反映，進一步研究表明，其形成時間早、活動時間長、切割至結晶基底，屬壓-張多次反轉的貫通性大斷裂[3]；近南北向的斷裂在遙感圖像上表現(xiàn)為近南北向串珠狀分布的湖泊和水塘，在布格重力異常圖上，斷裂兩側的異常形態(tài)明顯不同，而且在向上延拓8公里重力信息上，依然顯示清楚，反映該南北向斷裂是一條切割很深的大斷裂。經(jīng)對航磁信息進行化極、垂向微熵及水平微熵處理發(fā)現(xiàn)，該南北向的斷裂兩側磁異常形態(tài)也有很大差異，亦是斷裂構造存在重要證據(jù)。上述三條大斷裂與環(huán)形構造的形成密切相關，環(huán)形構造是受這三條基底斷裂控制形成的。同時，這三條斷裂后期的活動又破壞了環(huán)狀構造，其中NWW向本害敖包——準格爾召控礦斷裂對環(huán)狀構造的破壞表現(xiàn)得尤為明顯。從遙感圖像上可以清楚看出，該斷裂將泊江海子環(huán)狀構造分為南北兩半，北半部分環(huán)狀紋理密而清晰，南半部分稀少而模糊（彩圖A左圖），反映出NWW向本害敖包——準格爾召控礦斷裂的北盤相對南盤曾發(fā)生過向上的錯動。

3 環(huán)形構造的成因分析

從上述環(huán)形構造的地表形態(tài)、深部地球物理、地質等特征出發(fā)，可以對環(huán)形構造的成因進行探討。從環(huán)形構造的重力低值異常和弱正磁異常特征來看，不可能是巖漿侵入的產物，因為磁異常并不高，不超過50Nt，而花崗巖體的磁異常在200Nt以上。從環(huán)形構造與深部油氣田的空間關系來看(圖3)，環(huán)形構造周圍分布有不少油氣田和氣井，反映泊江海子環(huán)形構造與深部油氣田有密切的關系。另據(jù)有關資料，在云南、貴州、四川碳酸鹽巖、碎屑巖地區(qū)的油氣構造，不但有色環(huán)暈圈顯示，而且發(fā)育環(huán)形和放射狀斷裂，集色、線、環(huán)于一體，與隱伏巖體特征極相似[4]，但并非花崗巖體侵入形成。

圖3 環(huán)形構造、斷裂構造與油氣田的關系圖

（1-斷裂構造，2-環(huán)形構造，3-油氣田分布區(qū)）

從這里可以看出，泊海子環(huán)狀構造與石油部門研究的油氣構造具有明顯的相似性，它很可能是長期深部油氣的強大氣壓造成的穹形隆起在地表的表現(xiàn)，由于油氣大量噴出，在深部造成空腔塌陷，重力上相應反映為圓形的重力低現(xiàn)象。

對泊江海子環(huán)形構造地表出露的白堊系地層、鉆孔巖芯中的直羅組地層及斷裂帶內巖石光譜測量分析結果表明，泊江海子地區(qū)存在明顯的碳酸鹽異常、粘土化異常和Fe2＋異常，特別是斷裂帶和泊江海子環(huán)形構造附近的地層，其光譜曲線呈現(xiàn)明顯的2.3μm的CO32－強吸收峰和1.1μm的Fe2＋寬緩吸收峰[5]（圖4）。同時，對泊江海子地區(qū)出露地層的酸解烴分析也表明，巖石中普遍含甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戍烷、正戍烷等氣體，且含量很高，甲烷、乙烷一般為數(shù)十到數(shù)千微升，最高可達6041微升/千克。上述事實也說明，泊江海子環(huán)形構造是一個含油氣構造，是深部天然氣上涌的通道。

圖4 泊海子環(huán)狀構造邊緣（宋家梁南側）地層實測光譜曲線圖

4 對鈾成礦的重要作用

4.1 砂巖鈾成礦與油氣的關系

研究表明，鄂爾多斯盆地北部東勝鈾礦床砂巖型鈾礦與油氣的關系極為密切，主要證據(jù)包括：

（1）經(jīng)鉆孔巖芯觀察和礦石的顯微研究，發(fā)現(xiàn)礦石中含大量瀝青脈（彩圖D左），并見許多油氣包裹體和油珠（彩圖D右）。

（2）核工業(yè)208地質隊對富礦巖石、貧礦巖石和無礦巖石酸解烴類進行的化學分析表明，烴類含量在富礦巖石中比非含礦巖層明顯增高（表1）。

表1 東勝地區(qū)礦化段酸解烴對比一覽表

（3）對各種顏色巖石的地球化學特點及空間分布特征研究表明，綠色砂巖主要是由Fe2+引起的，而藍色砂巖可能是由Mo元素引起的，它們均是油氣二次還原作用的結果。

（4）據(jù)杜樂天研究，鈾礦物不是由四價鈾和六價鈾組成的瀝青鈾礦，而是由四價鈾組成的鈾石（USiO4•nH2O），表明該鈾礦床形成于強還原環(huán)境條件下，否則四價鈾便會氧化成六價鈾，不再成為鈾礦物的主體；研究還發(fā)現(xiàn)與鈾礦物共生的礦物有硒鉛礦（PbSe），Se2－負二價是典型的強還原產物，從而進一步表明了該鈾礦床形成于強還原環(huán)境。作者認為這個強還原環(huán)境的存在與深部油氣等還原性物質沿斷裂帶上升到含礦層位密切相關。

正因為鄂爾多斯盆地北部東勝鈾礦床的形成與油氣的關系密切，因此，位于東勝鈾礦床西側不遠的泊江海子含油氣構造對東勝鈾礦床的產出具有重要的意義。

4.2 泊江海子環(huán)狀構造對東勝鈾礦床形成的作用

泊江海子環(huán)狀構造對東勝鈾礦床形成的重要作用，主要表現(xiàn)為：

（1）泊江海子環(huán)形構造的存在，是鄂爾多斯盆地北部鈾成礦斷隆構造這一區(qū)域地質背景的重要組成部分，為鄂爾多斯盆地北部深部古生代油氣不斷向地表淺部運移和噴出的中心，是鄂爾多斯盆地東勝—杭錦旗地區(qū)砂巖型鈾成礦所需還原性氣體的重要來源之一；

（2）與環(huán)形構造成因密切相關的NWW向斷裂構造的存在及其后期活動，促使泊海子環(huán)形構造深部的油氣源源不斷地沿NWW向控礦斷裂向東西兩側運移，向東遷移到東勝地區(qū)，對東勝鈾礦床的形成提供了還原性物質，造成了鈾的沉淀富集，對東勝鈾礦床的形成起到了構造-地球化障的作用[6,7]。沿該NWW向控制鈾礦的油氣斷裂，從東勝礦床向西，在與有利成礦砂體的復合地段，同樣會成為砂巖型鈾礦成礦的重要富集場所，從而為東勝鈾礦床的擴大，甚至鄂爾多斯盆地北部砂巖型鈾礦的找礦指明了方向。

5 結語

遙感信息在地質礦產勘查領域的應用優(yōu)勢是可以發(fā)現(xiàn)一些用常規(guī)方法難以發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象，新信息。但是，如果僅僅把發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象或信息解譯出來，而不是與其他地學信息相結合進行深入分析，就無法充分利用遙感信息的優(yōu)勢，為礦產資源勘查決策服務，也無法真正促進遙感技術在礦產勘查理論進步方面的貢獻。因此，遙感信息的在地質中的應用不僅要重視圖像處理、信息解譯，更要重視信息的深入分析和研究，即重視遙感信息的延伸應用。只有這樣，才能不斷提高遙感信息地質應用的效果，并促進遙感信息的產業(yè)化進程。

另外，該環(huán)狀構造的發(fā)現(xiàn)及其對石油、天然氣勘查的重要意義也值得石油地質工作者探討。

參考文獻

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7] 劉德長,葉發(fā)旺,張杰林,等. 后遙感應用技術的提出與地質實踐-以鄂爾多斯盆地東勝-神木地區(qū)鈾資源勘查為例[J]. 國土資源遙感，2004，第1期:11-14

彩圖A 環(huán)形構造ETM影像(左)與解譯圖 (右)
彩圖B 環(huán)形山頂上現(xiàn)代河床沉積野外照片	彩圖C 泊江海環(huán)形構造與重力信息疊合圖
彩圖D 顯微鏡下發(fā)現(xiàn)的瀝青脈（左，據(jù)余達淦，2004）和油氣包裹體（右）