松辽盆地南部钱家店地区姚家组砂岩物源分析及其构造背景综合研究

发布时间：2020-03-22 01:23

【摘要】：钱家店铀矿床是近年来在松辽盆地外围勘探时发现的超大型砂岩型铀矿床,它的产出层位是上白垩统姚家组。钱家店铀矿床发现至今,前人对其开展了一系列的相关研究,其中涉及古物源的研究基本都是定性研究,对于砂岩型铀矿来说,古物源体系重建有助于揭示铀储层沉积期的物源方向,同时还可以进一步探讨物源—沉积体系的空间配置关系,阐明物源—沉积体系以及区域大地构造背景对于砂岩型铀矿的区域成矿规律和勘查预测具有十分重要的意义。论文以大量连续取心的钻孔、高品质测井资料和古生物资料为基础,按照层序地层学的研究思路,对松辽盆地南部钱家店地区姚家组进行了地层划分和对比,建立了姚家组等时地层格架,揭示了等时地层格架内姚家组地层和砂体的空间展布规律。以砂分散体系为依据,结合沉积体系分析和成因相组合识别技术,重建了姚家组各个小层序的沉积体系域面貌。在等时地层格架下,以姚家组砂岩为研究对象,对取心井的岩心进行系统采集,对大量分析样品进行碎屑组分、元素地球化学等测试,并对测试结果进行筛选、统计、分析和探讨。通过重矿物组分分析、碎屑颗粒组分,初步判断姚家组砂岩的母岩类型和物源方向;通过主量、微量和稀土元素分析,确定姚家组砂岩的母岩类型,并对姚家组沉积期的风化特征和古气候进行了恢复,并对姚家组砂岩的源区构造背景进行了较为系统和深入的探讨。取得的主要认识如下:1.识别出一个区域性的标志层(嫩江组大套厚层泥层)和六个关键界面(姚家组与下伏岩层之间的不整合面、姚家组内部一个稳定的湖泛面和四个次级的湖泛面)。将姚家组划分为一个三级层序(SQ_(K2y)),在其内部细分了3个体系域(SQ_(K2y)-LST、SQ_(K2y)-EST和SQ_(K2y)-HST),并将SQ_(K2y)-EST进一步细分为三个小层序组(SQ_(K2y)-EST(Pss1)、SQ_(K2y)-EST(Pss2)和SQ_(K2y)-EST(Pss3)),将SQ_(K2y)-HST进一步细分为两个小层序组(SQ_(K2y)-HST(Pss1)和SQ_(K2y)-HST(Pss2))。在此基础上,通过骨架网络地层对比剖面,对这些关键界面和标志层进行追踪对比和闭合,进而建立了姚家组等时地层格架。在等时地层格架下,姚家组各地层单元地层总体上呈南西—北东向展布,每个单元厚度呈现出由西南向东北减薄的趋势。2.砂分散体系表明姚家组砂体总体呈南西—北东向展布,物源方向为西南向,自SQ_(K2y)-LST→SQ_(K2y)-EST→SQ_(K2y)-HST砂体继承性发育,砂体的规模逐渐减小。3.钱家店地区姚家组发育两种沉积体系类型:辫状河沉积体系和辫状河三角洲沉积体系。其中,辫状河沉积体系仅发育在SQ_(K2y)-LST时期,分布在研究区的西南角,范围有限;SQ_(K2y)-EST和SQ_(K2y)-HST时期研究区主体发育辫状河三角洲沉积体系,且以辫状河三角洲平原为主。总体上,自南西向北东向,沉积体系的类型由辫状河沉积体系过渡为辫状河三角洲沉积体系。4.重矿物聚类分析表明,从SQ_(K2y)-LST时期至SQ_(K2y)-HST时期,姚家组砂岩的重矿物在平面上的分布具有很好的继承性。重矿物ZTR指数和重矿物稳定系数在平面上主要沿南西—北东向展布。5.钱家店地区姚家组砂岩以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主,其中石英含量平均为42%,长石含量平均为37%,岩屑含量平均为21%。姚家组砂岩普遍具有锆石+钛磁铁矿+石榴子石的重矿物组合,不同类型的母岩具有不同的轻、重矿物组合,参照前人对松辽盆地各种母岩的轻、重矿物组合及岩屑成分表,表明研究区姚家组砂岩的母岩类型主要为酸性岩浆岩或变质岩。Qt-F-L和Qm-F-Lt判别图显示姚家组沉积时期的母岩主要来自克拉通内部的古隆起。6.钱家店地区姚家组砂岩REE表现为轻稀土富集、重稀土平坦和中等程度的铀负异常。古气候判别图解表明姚家组沉积期气候为半干旱,在半干旱气候环境下物源区母岩遭受的化学风化作用较弱,这与较低的CIA、CIW、PIA值相符合。微量元素判别的源区母岩主要为长英质火山岩,主量、微量和稀土元素物源属性和构造背景判别图解,表明研究区姚家组砂岩源区为被动大陆边缘构造环境,结合区域构造演化,判定其物源来自盆地西南部燕山陆内造山带的古隆起,母岩类型主要为中酸性的火成岩类(花岗岩类)和古老的再旋回沉积物。多因素综合判别的方法取得的创新性成果主要体现在:(1)姚家组物源来自于盆地西南部燕山造山带,母岩主要为中酸性火成岩。(2)物源区经历了半干旱气候背景下较弱的化学风化作用。(3)物源区构造背景为被动大陆边缘构造环境。结合区域构造演化,认为燕山陆内造山带的古隆起与沉积盆地之间是伸展作用下的盆岭系统,持续的隆起为沉积盆地提供了充足的成矿物质来源。
【图文】：

流程图,论文研究,思路,路线

剖面和追踪技术，对目的层位进行全区的界面追踪和闭合，建立目的层位的等时地层格架，确定编图单元。2、沉积体系分析在等时格架框架内部，通过钻孔岩心、测录井资料等沉积成因标志分析和判别沉积体系类型，并编制砂体厚度图、含砂率图和沉积体系域图对各成因相的空间配置进行追踪，再现沉积体系域的空间形态。3、物源体系分析在等时地层格架内部，结合重矿物和常规矿物岩矿分析和地球化学测试、对物源区的位置、源区母岩性质、源区的风化程度、古气候背景和构造背景进行系统深入的研究。4、构造与物源之间的响应关系综合砂岩碎屑组分和地球化学分析判别姚家组砂岩物源区的大地构造背景，建立构造与沉积、物源之间的响应关系；并结合中国东部的大地构造特征对研究区包括整个松辽盆地南部地区姚家组沉积期的构造背景和演化进行分析，进而探讨构造背景及演化对盆地中沉积作用的影响。

上白垩统,内蒙古通辽市,勘探发现,海西褶皱带

南为库伦—法库的丘陵地带，为华北克拉通北缘加里东—海西褶皱带。近年来，辽河油田在松辽盆地南部地区上白垩统地层中发现了大量的铀异常显示（图2.1），进一步勘探发现了超大型砂岩型铀矿床—钱家店铀矿床，其主要赋存层位为上白垩统姚家组。钱家店地区为本论文的研究区，其行政区域上隶属于内蒙古通辽市境内。图 2.1 松辽盆地构造区划和上白垩统铀异常分布（据焦养泉等，2013）8
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P618.13

【参考文献】