CN111045114B - 一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法 - Google Patents
一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于铀成矿预测技术领域，具体涉及一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，包括如下步骤：步骤1：查明地表玄武岩覆盖区范围；步骤2：计算玄武岩覆盖区基底埋深；步骤3：查明玄武岩覆盖区基底岩性，确定有利砂岩型铀成矿区段；步骤3.1：航磁数据基底岩性解释；步骤3.2：确定有利砂岩型铀成矿区段；步骤4：查明玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征；步骤4.1：开展宽频大地电磁剖面测量；步骤4.2：查明玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征；步骤5：识别定位砂岩型铀矿成矿有利砂体；步骤5.1：盆地区识别定位成矿有利砂体；步骤5.2：隆起区有利河道发育区识别定位成矿有利砂体；步骤6：钻探查证成矿有利砂体。
Description
技术领域
本发明属于铀成矿预测技术领域，具体涉及一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法。
背景技术
目前，国外产于玄武岩覆盖下的砂岩型铀矿资源达66万吨，显示了很大的铀矿找矿价值。研究发现，在玄武岩热生成带中的流体成分除水蒸气外，还有H2、He、N2、Na、K、CO2、CH3、卤素、硫酸盐等，在流体运移通道上，水—岩作用加强，流体萃取围岩中的铀，在古河谷、渗透层、砂岩层、风化壳上部的砂岩层等部位重新分配，形成铀的富集成矿。因此，识别定位玄武岩覆盖下铀成矿有利砂体，是玄武岩覆盖区砂岩型铀矿找矿的关键。由于受玄武岩覆盖影响，地震、水文地质难以发挥作用，土壤氡气、土壤化探等找矿方法受限，造成我国玄武岩覆盖区的砂岩型铀矿找矿进展缓慢。
因此，需要在此基础上研究设计一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，用以实现对玄武岩覆盖下古河道较为精准的识别定位。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，用于解决现有技术中无法满足我国玄武岩覆盖区的砂岩型铀矿找矿进展缓慢的技术问题。
本发明的技术方案如下所述：
一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，包括如下步骤：
步骤1：查明地表玄武岩覆盖区范围；收集研究区1∶20万地质矿产图，在图上圈定地表玄武岩覆盖区范围；在综合地层柱状剖面图上确定玄武岩喷发的时代和侵入地层；
步骤2：计算玄武岩覆盖区基底埋深；
步骤3：查明玄武岩覆盖区基底岩性，确定有利砂岩型铀成矿区段；
步骤3.1：航磁数据基底岩性解释；
步骤3.2：确定有利砂岩型铀成矿区段；依据解释的岩性，将基底岩性分布中元古宙变质岩、中酸性火山岩和花岗岩区确定为有利砂岩型铀成矿区段；
步骤4：查明玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征；
步骤4.1：开展宽频大地电磁剖面测量；
步骤4.2：查明玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征；
步骤5：识别定位砂岩型铀矿成矿有利砂体；
步骤5.1：盆地区识别定位成矿有利砂体；
步骤5.2：隆起区有利河道发育区识别定位成矿有利砂体；
步骤6：钻探查证成矿有利砂体。
步骤2还包括：收集玄武岩覆盖区20万重力数据，采用Parker反演方法进行定量反演，Parker快速反演计算起伏深度的公式为：
计算得出研究内的盆地基底埋深图；将基底埋深小于100m的区域定为隆起区，将基底埋深大于100m的区域圈定为盆地发育区，且将隆起区内将沟谷状基底埋深大于100m的区域划为有利河道发育区，并将盆地与隆起区的边界定为盆地边界。
所述步骤3.1还包括：收集玄武岩覆盖区20万航磁数据，对研究区内航磁△T数据进行位场转换处理，包括化极、解析延拓、方向求导等，对处理后的数据绘制航磁化极图和一阶导数图，结合岩石的地球物理异常特征、地质资料、实地地貌特征等，在图上圈定玄武岩平面分布范围；其次，沿测线绘制综合剖面图包括航磁△T曲线和航磁MVI断面，在每条测线断面上解译出基底岩性界面，根据周边隆起区岩性分布特征推断基底岩性。
所述步骤4.1：开展宽频大地电磁剖面测量包括：在步骤3确定为有利砂岩型铀成矿的区段与步骤2划分的盆地沉积区开展宽频大地电磁剖面测量，测量线距5km，点距100m，布线方向与步骤2确定的盆地边界垂直；
在步骤3确定为有利砂岩型铀成矿的区段与步骤2确定的有利河道发育区开展宽频大地电磁剖面测量，测量线距2km，点距50m，布线方向与步骤2确定古河道发育区横向垂直；
采集的宽频大地电磁数据主要为10000HZ～1HZ频率范围，采用高频～中低频连续采样特性专用宽频探头。
所述步骤4.2：查明玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征，包括：对步骤4.1采集的宽频大地电磁数据，进行数据处理，主要包括时频转换、阻抗张量估算与反演处理解释；阻抗估算与反演计算分别采用Robust阻抗估算方法和非线性共轭梯度反演算法进行计算：
采用ROBUST方法估算阻抗的具体步骤包括：
A:对步骤4.1采集的BMT电、磁道时间序列信号进行傅里叶变换；
B:计算常规最小二乘法阻抗，得到初始解和初始的剩余值、尺度估算；
C:计算各道权重，使用上一次迭代剩余值和尺度估计，重新计算观测数据；
D:若结果收敛，则结束估算，否则便重复迭代直至收敛；
所述非线性共轭梯度算法的反演过程主要包括：
(1)开展电性主轴分析和静位移矫正；
(2)剔除数据中跳动的频点结果；
(3)根据玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征，对地下介质进行横向和纵向剖分。其中横向剖分采用点距的一半，纵向则需较为精细的剖分。根据地质资料，在目标区域或目标层位可能出现电性界面的深度范围遵循纵向网格厚度1.02～1.05倍递增的思路。
(4)根据数据质量和目标区物性差异小特征，选用2％的误差限，圆滑系数可适当放大30～100；
(5)确保反演终止迭代次数在30次以上。
通过数据处理和反演，得到地下电性结构剖面；根据已知钻孔测井结果对断面电阻率进行标定，划分沉积地层的泥、砂结构；最终查明盆地沉积区砂体的岩性结构、砂体厚度、砂体大致埋深等信息；查明隆起区有利河道发育区内砂体的规模、厚度等信息。
所述步骤5.1还包括：根据步骤4.2解释盆地区砂体埋深，对比步骤1收集的综合地层柱状剖面图，确定砂体发育的层位；
明确上述砂体发育层位在本区域内的沉积体系，结合砂体在玄武岩区厚薄变化，编制该层位沉积体系图：将仅发育单层砂体，厚度大于30m，且离盆地边界小于3km，确定为冲积扇相；将发育1～3层砂体，单层砂体厚度20～80m，且离盆地边界2～10km，确定为河流相；将发育多层砂体，单层砂体小于30m，且离盆地边界大于5km，确定为三角洲相；将未发育砂体区确定为湖泊相；将盆地区发育泥－砂－泥岩性结构，砂体厚度大于20m，主要分布于河流相和三角洲相的砂体确定为成矿有利砂体；
所述步骤5.2：隆起区有利河道发育区识别定位成矿有利砂体还包括：依据步骤4查明的隆起区有利河道发育区内砂体的规模，将砂体宽度1～3km，长度大于5km，厚度大于10m的砂体确定为成矿有利砂体。
所述步骤六还包括：在步骤5识别定位的成矿有利砂体范围内，实施3～5个钻孔查证，查证砂体的岩性、砂体层数、砂体厚度、砂体埋深等信息；同时，对揭露的砂体通过步骤4进一步进行约束宽频大地电磁反演和解释计算；对揭露的砂体进行颜色划分，并对灰色砂体进行取样分析；将灰色砂体内有机质含量>0.5％，粘土含量>10.0％，铀含量>8×10－6，见黄铁矿的砂体确定为砂岩型铀矿含矿砂体。
本发明的有益效果为：
本发明设计一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，是在充分挖掘1∶20万地质矿产图和综合地层柱状剖面图的前提下，进行数据二次收集快速确定玄武岩覆盖区范围；并应用重力反演技术快速计算出盆地基底埋深，圈定盆地沉积区、基岩隆起区和隆起区内的古河道发育区；并利用基底岩性的含铀性确定出有利于铀成矿的玄武岩覆盖区段；本发明的核心在于应用宽频大地电磁法电阻率断面甄别玄武岩、砂体与其他地质体的岩性界面，最后再根据横向连续性、埋深等信息划分砂体在空间的展布形态，本方法解释的深度达1000m，砂体解释精度达30m，显示了本方法具备经济、快捷、可应用推广的特征；另外本发明运用砂岩型成矿理论优选出铀矿成矿有利砂体分布区指导砂岩型铀矿找矿；并基于钻探查证，一方面查证本发明步骤四、五中识别定位的有利砂体，同时进一步完善宽频大地电磁反演和解释技术；另一方面分析查证孔的砂岩型铀成矿环境，指示铀成矿方位。
本发明方法为玄武岩覆盖区砂岩型铀矿勘查提供了技术手段，缩短了评价周期并降低了矿产勘查投资风险，运用本发明设计的方法的得到的技术组合结果与地质填图、钻孔编录资料对比，其一致性较好，对地浸砂岩型含铀盆地综合找矿工作具有重要实际意义。
附图说明
图1为本发明设计的一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法实施例中的二连盆地阿巴嘎旗玄武岩覆盖区重力解释基底埋深图。
图2为本发明设计的一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法步骤四中音频大地电磁(简称BMT)数据处理流程图
图3为本发明设计的一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法实施例中的阿巴嘎旗玄武岩覆盖区L25测线宽频大地电磁反演图；
图4为本发明设计的一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法实施例中的阿巴嘎旗玄武岩覆盖区L25测线宽频大地电磁解释成果图；
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，该方法是包括以下步骤：
步骤1：查明地表玄武岩覆盖区范围
收集研究区1∶20万地质矿产图，在图上圈定地表玄武岩覆盖区范围；在综合地层柱状剖面图上确定玄武岩喷发的时代和可能侵入的地层。
步骤2：查明玄武岩覆盖区基底埋深
收集玄武岩覆盖区20万重力数据，采用Parker反演方法进行了定量反演，计算得出研究内的盆地基底埋深图。将基底埋深小于100m的区域定为隆起区，将基底埋深大于100m的区域圈定为盆地发育区，且将隆起区内将沟谷状基底埋深大于100m的区域划为有利河道发育区，并将盆地与隆起区的边界定为盆地边界。
图1为二连盆地玄武岩覆盖区重力解释基底埋深图，图中1为沉积盆地区；2为隆起区；3为有利河道发育区；4四盆地边界；5为居民地；从图算出，区内北部主要为盆地沉积区，基底埋深；南部主要为隆起区，且在隆起区见两条沟谷状洼地，有利于河道发育。
步骤3：查明玄武岩覆盖区基底岩性，确定有利砂岩型铀成矿区段
步骤3.1：航磁数据基底岩性解释
收集玄武岩覆盖区20万航磁数据，对区内航磁△T数据进行位场转换处理，包括化极、解析延拓、方向求导等，最后对区内基底岩性进行综合解译。
利用经(1)、(2)、(3)处理后的数据，绘制的航磁化极图和一阶导数图，结合岩石的地球物理异常特征、地质资料、实地地貌特征等，在图上圈定玄武岩平面分布范围；其次，沿测线绘制综合剖面图包括航磁△T曲线和航磁MVI断面，在每条测线断面上解译出基底岩性界面，根据周边隆起区岩性分布特征推断基底岩性。
步骤3.2：确定有利砂岩型铀成矿区段
依据解释的岩性，将基底岩性分布有元古宙变质岩、中酸性火山岩和花岗岩区确定为有利砂岩型铀成矿区段。
步骤4：查明玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征
步骤4.1：开展宽频大地电磁(以下简称BMT)剖面测量
在步骤3确定为有利砂岩型铀成矿的区段与步骤2划分的盆地沉积区开展BMT剖面测量，线距5km，点距100m，布线方向与步骤2确定的盆地边界垂直。
在步骤3确定为有利砂岩型铀成矿的区段与步骤2确定的有利河道发育区开展BMT剖面测量，线距2km，点距50m，布线方向与步骤2确定古河道发育区横向垂直。
采集的BMT数据主要为10000HZ～1HZ频率范围，采用具有高频～中低频连续采样特性专用宽频探头，保证数据的连续性、可用性。
步骤4.2：查明玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征
对步骤4.1采集的BMT数据，进行数据处理，主要包括时频转换、阻抗张量估算与反演处理解释。图2是BMT数据处理与反演工作的流程示意。阻抗估算与反演计算是两个核心步骤，分别采用Robust阻抗估算方法和非线性共轭梯度反演算法。
通过数据处理和反演，得到地下电性结构剖面。根据已知钻孔测井结果对断面电阻率进行标定，划分沉积地层的泥、砂结构。最终查明盆地沉积区砂体的岩性结构、砂体厚度、砂体大致埋深等信息；查明隆起区有利河道发育区内砂体的规模、厚度等信息。以二连盆地为实施例，基底火山岩的电阻率基本大于100欧姆米，砂体的电阻率基本于10～35欧姆米范围，泥岩的电阻率基本小于10欧姆米，玄武岩的电阻率基本大于50欧姆米。
步骤5：识别定位砂岩型铀矿成矿有利砂体
步骤5.1：盆地区识别定位成矿有利砂体
(1)根据步骤4.2解释盆地区砂体埋深，对比步骤1收集的综合地层柱状剖面图，确定砂体发育的层位。
(2)通过查阅玄武岩外围砂岩型铀矿调查报告，明确上述砂体发育层位在本区域内可能的沉积体系，结合砂体在玄武岩区厚薄变化，大致编制该层位沉积体系图：将仅发育单层砂体，厚度大于30m，且离盆地边界小于3km，确定为冲积扇相；将发育1～3层砂体，单层砂体厚度20～80m，且离盆地边界2～10km，确定为河流相；将发育多层砂体，单层砂体小于30m，且离盆地边界大于5km，确定为三角洲相；将未发育砂体区确定为湖泊相。
(3)将盆地区发育泥－砂－泥岩性结构，砂体厚度大于20m，主要分布于河流相和三角洲相的砂体确定为成矿有利砂体。
如图3所示，为运用宽频大地电磁数据解释二连盆地阿巴嘎旗玄武岩覆盖区深部砂体发育特征剖面图，其中，图3中的1为泥岩区，2为砂体发育区，3为泥岩夹砂岩区；4为玄武岩区；5为基底；从图中可以算出，测线的北部－中部，发育河流相和三角洲相砂体，有利于砂岩型铀成矿。
步骤5.2：隆起区有利河道发育区识别定位成矿有利砂体
依据步骤4查明的隆起区有利河道发育区内砂体的规模，将砂体宽度1～3km，长度大于5km，厚度大于10m的砂体确定为成矿有利砂体。
步骤6：钻探查证成矿有利砂体
在步骤5识别定位的成矿有利砂体范围内，实施3～5个钻孔的查证工作，查证砂体的岩性、砂体层数、砂体厚度、砂体埋深等信息；同时，对揭露的砂体反馈至步骤4进一步约束宽频大地电磁反演和解释。以揭露的砂体进行颜色划分，并对灰色砂体进行取样分析。将灰色砂体内有机质含量>0.5％，粘土含量>10.0％，铀含量>8×10－6，见黄铁矿的砂体确定为砂岩型铀矿含矿砂体。
Claims (6)
1.一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：查明地表玄武岩覆盖区范围；收集研究区1∶20万地质矿产图，在图上圈定地表玄武岩覆盖区范围；在综合地层柱状剖面图上确定玄武岩喷发的时代和侵入地层；
步骤2：计算玄武岩覆盖区基底埋深；
收集玄武岩覆盖区20万重力数据，采用Parker反演方法进行定量反演，Parker快速反演计算起伏深度的公式为：
计算得出研究内的盆地基底埋深图；将基底埋深小于100m的区域定为隆起区，将基底埋深大于100m的区域圈定为盆地发育区，且将隆起区内将沟谷状基底埋深大于100m的区域划为有利河道发育区，并将盆地与隆起区的边界定为盆地边界；
步骤3：查明玄武岩覆盖区基底岩性，确定有利砂岩型铀成矿区段；
步骤3.1：航磁数据基底岩性解释；
步骤3.2：确定有利砂岩型铀成矿区段；依据解释的岩性，将基底岩性分布中元古宙变质岩、中酸性火山岩和花岗岩区确定为有利砂岩型铀成矿区段；
步骤4：查明玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征；
步骤4.1：开展宽频大地电磁剖面测量；
步骤4.2：查明玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征；
步骤5：识别定位砂岩型铀矿成矿有利砂体；
步骤5.1：盆地区识别定位成矿有利砂体；
步骤5.2：隆起区有利河道发育区识别定位成矿有利砂体；
步骤6：钻探查证成矿有利砂体。
2.根据权利要求1所述的一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，其特征在于：所述步骤3.1还包括：收集玄武岩覆盖区20万航磁数据，对研究区内航磁△T数据进行位场转换处理，包括化极、解析延拓、方向求导，对处理后的数据绘制航磁化极图和一阶导数图，结合岩石的地球物理异常特征、地质资料、实地地貌特征，在图上圈定玄武岩平面分布范围；其次，沿测线绘制综合剖面图包括航磁△T曲线和航磁MVI断面，在每条测线断面上解译出基底岩性界面，根据周边隆起区岩性分布特征推断基底岩性。
3.根据权利要求2所述的一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，其特征在于：所述步骤4.1：开展宽频大地电磁剖面测量包括：在步骤3确定为有利砂岩型铀成矿的区段与步骤2划分的盆地发育区开展宽频大地电磁剖面测量，测量线距5km，点距100m，布线方向与步骤2确定的盆地边界垂直；
在步骤3确定为有利砂岩型铀成矿的区段与步骤2确定的有利河道发育区开展宽频大地电磁剖面测量，测量线距2km，点距50m，布线方向与步骤2确定的有利河道发育区横向垂直；
采集的宽频大地电磁数据主要为10000HZ～1HZ频率范围，采用高频～中低频连续采样特性专用宽频探头。
4.根据权利要求3所述的一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，其特征在于：所述步骤4.2：查明玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征，包括：对步骤4.1采集的宽频大地电磁数据，进行数据处理，主要包括时频转换、阻抗张量估算与反演处理解释；阻抗估算与反演计算分别采用Robust阻抗估算方法和非线性共轭梯度反演算法进行计算；
采用ROBUST方法估算阻抗的具体步骤包括：
A:对步骤4.1采集的BMT电、磁道时间序列信号进行傅里叶变换；
B:计算常规最小二乘法阻抗，得到初始解和初始的剩余值、尺度估算；
C:计算各道权重，使用上一次迭代剩余值和尺度估计，重新计算观测数据；
D:若结果收敛，则结束估算，否则便重复迭代直至收敛；
所述非线性共轭梯度算法的反演过程主要包括：A：开展电性主轴分析和静位移矫正；B：剔除数据中跳动的频点结果；C：根据玄武岩覆盖下沉积地层中砂体特征，对地下介质进行横向和纵向剖分；其中横向剖分采用点距的一半，纵向则需较为精细的剖分；根据地质资料，在目标区域或目标层位可能出现电性界面的深度范围遵循纵向网格厚度1.02～1.05倍递增的思路；D：根据数据质量和目标区物性差异小特征，选用2％的误差限，圆滑系数可适当放大30～100；E：确保反演终止迭代次数在30次以上；
通过数据处理和反演，得到地下电性结构剖面；根据已知钻孔测井结果对断面电阻率进行标定，划分沉积地层的泥、砂结构；最终查明盆地发育区砂体的岩性结构、砂体厚度、砂体埋深信息；查明隆起区有利河道发育区内砂体的规模、厚度信息。
5.根据权利要求4所述的一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，其特征在于：所述步骤5.1还包括：根据步骤4.2解释盆地区砂体埋深，对比步骤1收集的综合地层柱状剖面图，确定砂体发育的层位；
明确上述砂体发育层位在本区域内的沉积体系，结合砂体在玄武岩区厚薄变化，编制该层位沉积体系图：将仅发育单层砂体，厚度大于30m，且离盆地边界小于3km，确定为冲积扇相；将发育1～3层砂体，单层砂体厚度20～80m，且离盆地边界2～10km，确定为河流相；将发育多层砂体，单层砂体小于30m，且离盆地边界大于5km，确定为三角洲相；将未发育砂体区确定为湖泊相；将盆地区发育泥－砂－泥岩性结构，砂体厚度大于20m，主要分布于河流相和三角洲相的砂体确定为成矿有利砂体；
所述步骤5.2：隆起区有利河道发育区识别定位成矿有利砂体还包括：依据步骤4查明的隆起区有利河道发育区内砂体的规模，将砂体宽度1～3km，长度大于5km，厚度大于10m的砂体确定为成矿有利砂体。
6.根据权利要求5所述的一种玄武岩覆盖区砂岩型铀矿成矿有利砂体识别定位方法，其特征在于：所述步骤6还包括：在步骤5识别定位的成矿有利砂体范围内，实施3～5个钻孔查证，查证砂体的岩性、砂体层数、砂体厚度、砂体埋深信息；同时，对揭露的砂体通过步骤4进一步进行约束宽频大地电磁反演和解释计算；对揭露的砂体进行颜色划分，并对灰色砂体进行取样分析；将灰色砂体内有机质含量>0.5％，粘土含量>10.0％，铀含量>8×10－6，见黄铁矿的砂体确定为砂岩型铀矿含矿砂体。
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