松辽盆地北部铀储层构型与成矿作用耦合关系研究——以大庆南部四方台组下段为例

本研究针对砂岩型铀矿勘探中储层构型对成矿机制影响不明的科学问题，基于岩心观察、偏光显微镜、扫描电镜(SEM)、元素分析(EA)及沉积填图技术，系统揭示了大庆南部四方台组下段铀储层几何特征（平均厚度20.62 m，砂地比41.02%）与构型参数（隔水层平均厚度30.15 m、层数3层）的空间分布规律，首次阐明储层厚度15-30 m、砂地比>60%、隔水层<20 m的区域最利于氧化带发育，而铀矿化则富集于过渡带（储层厚10-20 m，砂地比20%-80%），为区域铀成矿规律研究提供了理论支撑。

　　

砂岩型铀矿因其埋深浅、储量大、成本低的特点，占全球铀资源总量的25%以上，是当前最具开发潜力的铀矿类型。然而，铀储层内部砂体几何形态与构型特征如何控制铀成矿流体的迁移与富集，一直是制约勘探效率的关键科学难题。在松辽盆地北部大庆南部地区，尽管已发现多个工业级铀矿化点，但矿体分布零散、连续性差的问题严重阻碍了进一步勘探开发。

中国铀业有限公司联合国家核资源与环境重点实验室的研究团队，选择四方台组下段铀储层为研究对象，通过整合40口钻井数据，综合运用岩心观察、偏光显微镜、扫描电镜(SEM)和元素分析(EA)等技术，首次系统刻画了该区铀储层的三维空间构型。研究发现，铀储层砂体厚度与砂地比呈现显著空间异质性——西部、东北部和中南部发育厚层高渗砂体（厚度>20 m，砂地比>40%），而中部和西北部则被厚层隔水层（平均30.15 m）分割成多层结构。这种构型差异直接控制了氧化带的分布：东北部和南部剥蚀区北侧因砂体连通性好（厚度15-30 m，砂地比>60%）、隔水层薄（<20 m）成为氧化流体的优势通道，形成平均厚度4.28 m的氧化带；而铀矿化则集中发育在构型过渡带，该区域兼具适中的砂体渗透性（厚度10-20 m，砂地比20%-80%）和有效的流体遮挡条件（隔水层厚10-40 m，层数2-8层）。

研究创新性提出"铀储层构型三元控矿"模型：砂体厚度决定成矿流体运移规模，砂地比控制氧化前锋推进效率，隔水层数量与厚度则调控流体滞留时间。这一发现不仅解释了该区铀矿化空间分布规律，更为松辽盆地铀资源潜力评价提供了新的预测指标。论文发表于《Geoenergy Science and Engineering》，相关成果已应用于CNPC科技攻关项目（2021DJ5303）的勘探实践，指导发现了新的铀矿靶区。

关键方法
研究基于40口钻井的岩心资料，通过偏光显微镜和ZEISS EVOLS15扫描电镜(SEM)分析矿物微观结构，结合元素分析(EA)测定铀含量，采用沉积学填图技术重建铀储层三维构型。

主要结果

1. 铀储层几何与构型特征
   砂体平均厚度20.62 m，高值区呈带状分布于研究区西-东北-中南；隔水层发育3层，厚度30.15 m，在中部形成流体遮挡屏障。

2. 层间氧化带分布规律
   氧化砂岩占比15.68%，集中发育于东北部高渗砂体区，该区域砂体厚度>15 m且隔水层<2层。

3. 构型-成矿耦合关系
   铀矿化严格受控于构型过渡带，最佳成矿参数为：砂体厚10-20 m、砂地比20%-80%、隔水层厚10-40 m且层数2-8层。

结论与意义
该研究首次定量揭示了松辽盆地北部铀储层构型参数与成矿效应的响应关系，建立了"高渗通道-过渡富集-遮挡控矿"的三阶段成矿模型。理论层面阐明了储层非均质性对氧化带发育的约束机制，实践层面为隐伏铀矿预测提供了砂体连通性、隔水层配置等关键评价指标。研究成果对完善中国北方砂岩型铀矿成矿理论体系具有重要科学价值，相关参数标准已被纳入行业勘探规范。