摘要
随着国家铀矿战略向砂岩型铀矿的转移，在北方中新生代盆地进行砂岩型铀矿勘查成为当前的重点任务，而含铀砂体又是砂岩型铀矿化的赋存载体，因此含铀砂体是铀矿找矿的主要探测目标之一。多年来的工作成果表明，地震勘探较好地解决了松辽盆地盖层划分、断裂解释、砂体识别等地质问题，在砂岩型铀矿勘查中发挥了重要作用，通过对松辽盆地西南部某地段姚家组的层位标定，可较好地在时间剖面上划分出姚家组山下岩性段的分布范围。本文通过已知钻孔对应的剖面波组特征，总结了含铀砂体“强振幅、中高频率、连续性较好、平行（亚平行）结构”的波组响应特征，同时对应瞬时振幅的中等振幅和瞬时频率的中等频率，根据砂体的波组响应特征对未知地段的砂体进行了识别，与钻探揭露情况吻合较好。
Abstract
With the shift of the national uranium strategy to sandstone-type uranium deposits, the exploration of sandstone-type uranium deposits in the Mesozoic and Cenozoic basins in northern China has become the key task in the future, and the sand body is the occurrence carrier of sandstone-type uranium mineralization, so the sand body is the main exploration target for uranium prospecting. The results of many years' work show that shallow seismic exploration has solved geological problems such as caprock division, fault interpretation and sand body identification in Songliao Basin, and played an important role in sandstone-type uranium exploration. By dividing the upper and lower marker layers of Yaojia Formation in a certain section in the southwest of Songliao Basin, which can better divide the distribution range of Yaojia Formation in time profile. The wave group response characteristics of sand body with "strong amplitude, medium-high frequency, good continuity and parallel (sub-parallel) structure" are summarized by knowing the wave group characteristics of the section corresponding to the borehole. Meanwhile, the sand body in unknown section is identified according to the wave group response characteristics of the sand body, which is in good agreement with the drilling exposure.
Keywords
0 引言
北方中新生代沉积盆地是当前砂岩型铀矿勘查的主要工作地区（陈戴生等，2006；籍增贤和韩长青，2006；苗培森等，2017；郗昭和吕杰，2021；金伟国等，2025）。近年来，核工业系统在松辽盆地等中新生代盆地开展了大量的砂岩型铀矿勘查研究工作（吴曲波等，2016），随着钱家店和宝龙山等铀矿床的发现，松辽盆地西南部已经成为砂岩型铀矿找矿的重点地段（余文斌等，2008）。砂体作为砂岩型铀矿化的重要赋存载体，所以铀矿找矿的主要探测目标之一就是砂体的识别。
地震勘探作为一种高精度、高分辨率、高效率的地球物理勘探方法已广泛应用于石油、天然气、煤炭、金属矿等资源勘查领域（匀丽敏等，2007；袁建强，2010；窦伟坦等，2011；徐国苍等，2013；薛志恒，2019；卢占武等，2024；梁建刚等，2025；宁媛丽等，2025；王永昌等，2025），多年来，地震勘探在松辽盆地的砂岩型铀矿勘探中取得了较好的效果（魏滨等，2019），如盖层划分、断裂解释、砂体识别等方面，相较于钻探工作具有经济性和高效性，并能为钻探布设提供重要的靶区。
1 地质概况及物性特征
1.1 地质概况
松辽盆地是在松辽微板块基础上发展起来的中新生代大型盆地（赵陟君，2015），呈北北东向展布，形态似菱形，其东部为张广才岭，西部为大兴安岭，北与小兴安岭相邻，南接康平—法库丘陵地带。
研究区位于松辽盆地西南部（图1），基底地层为前震旦系混合花岗岩、片麻岩和上古生界石炭系—二叠系板岩、千枚岩等浅变质岩组成。盖层主要为下白垩统义县组（K1y）、九佛堂组（K1jf）、沙海组 （K1sh）、阜新组（K1f）断陷湖盆沉积和上白垩统泉头组（K2q）、青山口组（K2qn）、姚家组（K2y）、嫩江组 （K2n）、四方台组（K2s）坳陷型河流相-湖相沉积。其中姚家组为铀矿勘查的主要目标层位，姚家组是一套在干旱—半干旱条件下形成的以红色为主局部为灰色的内陆碎屑岩沉积建造（陈方鸿和张明瑜， 2005；陈方鸿等，2005），上部为砖红色、棕红色、灰绿色泥岩与灰绿色、灰色细砂岩互层；下部为砖红色、棕红色、深褐色、紫红色泥岩、泥质粉砂岩、灰白色砂岩、含砾砂岩。
1.2 物性特征
笔者通过整理、统计分析，编制了松辽盆地西南部地层物性参数简表（表1）。据表1可知，明水组和嫩江组波阻抗相对较小，四方台组和姚家组波阻抗相对较大，青山口组和泉头组波阻抗进一步增大。在各组对比中，明水组与四方台组波阻抗有较大差异；四方台组与嫩江组之间，波阻抗具有一定差异；嫩江组与姚家组波阻抗差异较大；姚家组与青山口组波阻抗亦有较大差异；青山口组与泉头组之间，波阻抗存在一定差异。总体来说各组上下层间都存在明显差异，能够形成不同程度的反射界面，为地震勘探划分盖层结构提供了物性基础。
图1研究区地质简图
1—新近系泰康组；2—上白垩统四方台组；3—上白垩统嫩江组；4—上白垩统姚家组；5—上白垩统青山口组；6—上白垩统泉头组；7—上侏罗统；8—古生界；9—玄武岩；10—辉绿岩；11—海西期花岗岩；12—地质界线；13—不整合地质界线；14—二级构造单元界线；15—已知断裂； 16—研究区范围
表1松辽盆地西南部地层物性参数
2 分析解释
2.1 姚家组标志层分析
影响地震资料分辨率的因素有很多（胡中平和孙建国，2002；云美厚，2005；李胜强等，2020；魏峥嵘等，2020），如主频和频带宽度、信噪比、子波形态、采样率和穿透深度等。为进一步提高地震资料的分辨率，本文对地震数据进行了一次静校正、去除干扰波、振幅恢复及补偿、反褶积、速度分析、剩余静校正测试、叠后提高信噪比和偏移等试验工作 （周绪文，1989；熊翥，2002；熊翥和谭试典，2003），得到了最佳处理流程和参数。获取了高质量的水平叠加时间剖面、深度剖面图等地震剖面。
研究区的主要找矿目标层位为姚家组，故在进行砂体识别前应确定姚家组的层位，再在姚家组中进行砂体识别。为了识别地震剖面上姚家组层位，开展了精细井震标定，图2为钻孔ZKL23-24合成地震记录与井震标定，从图中可以看出：嫩江组底界：嫩江组底部发育高 AC、低 DEN的泥岩，下伏姚家组上段低AC、中RT大套砂岩，合成记录表现为强波峰特征，井震吻合。姚上段底界：姚上段底部发育中等 AC、中等 DEN 砂岩，下伏姚下段中低 AC、中高 DEN的紫红色薄层泥岩，合成记录表现为中等波峰特征，井震吻合。姚下段底界：主要以陆相紫红色、褐黄色、红色砂岩与紫红色泥岩为主，底部发育大套砂质砾岩，但钻孔均未钻穿姚下段底界。
钻孔 L7-8 井—L15-20 井—L23-24 井连井地震剖面（图3）显示目标层段姚家组主要以中强振幅反射、中等连续性、中高频反射为主。姚上段地层顶底界面是双强波峰反射，内部反射表现为中弱振幅、中等频率、连续性较差的特征；姚下段地层以中强振幅反射为主，同相轴连续性较好，但同相轴横向振幅、相位与频率变化较快。
2.2 砂体的波组特征
姚家期处于松辽盆地热降坳陷阶段，其特点是以长期、稳定、快速的沉降为主，并伴有间歇性波动上升。该阶段可分为两个沉积旋回，其中姚家期处于第二个沉积旋回的早期阶段。姚家组为干热气候条件下水退的沉积环境中形成的。长期的氧化环境有利于铀源的迁出与运移（蔡建芳等，2013，2018）。同时姚家组具有泥-砂-泥互层的沉积结构，有利于铀源的赋存。为了明确姚家组砂体的地震响应特征，选择已知钻孔与对应地震剖面进行对比分析，从而由“已知”到“未知”，应用至其他类似沉积环境的砂体识别中。
本研究选取对比分析的两个钻孔分别为 ZK 兴 93-2 和 ZK 宝 11-2。图4~图6为 ZK 兴 93-2 与相应位置地震系列剖面的对比图，由钻孔编录可知自 400 m 以下均为砂岩或砂砾岩，砂体厚度超过 130 m，偶见薄层泥岩或砾石层，其中 400~460 m 为层间氧化带。
图2钻孔ZKL23-24井震标定（a）与合成地震记录（b）
图3ZKL7-8－ZKL15-20－ZKL23-24连井地震剖面
图4ZK兴93-2与相应位置反射波组对比图
图5ZK兴93-2与相应位置瞬时振幅对比图
图6ZK兴93-2与相应位置瞬时频率对比图
由对比图可知，虽姚家组下岩段自 400 m 以下均为砂岩，但砂岩因粒度、矿物组合等不同，在地震系列剖面中可见较明显差异。根据地质编录层间氧化带内砂体对应的波组特征为中强振幅、中等频率、连续性好、平行-亚平行结构展布，瞬时振幅、瞬时频率在相同位置上也表现出相同特征。
图7~图9为ZK宝11-2与相应位置地震系列剖面的对比图，由钻孔柱状图可见姚家组下岩段砂岩占比明显高于上岩段且单层砂体厚度较大，最厚可达40 m。但层间氧化带并未分布在厚层砂体内，而是分上、下两段发育在粉砂岩与砂岩互层地段，其中上段层间氧化带厚度24 m，下段厚度30 m。
由对比图可知，在 ZK 宝 11-2 中层间氧化带内砂体的波组特征表现为中等振幅、中等频率、连续性较好，其特征识别度弱于单层厚度较大砂体，厚层砂体反映出的波组特征为强振幅、中高频率、连续性好。相应在瞬时振幅、瞬时频率剖面中表现出相同特征。
根据以上对比结果综合分析，研究区内成矿有利砂体对应的波组特征为中强振幅、中高频率、连续性较好，平行-亚平行结构展布，对应的瞬时振幅表现为以蓝色为主的中强振幅，瞬时频率表现为以蓝绿色为主的中等频率。
图7ZK宝11-2与相应位置反射波组对比图
图8ZK宝11-2与相应位置瞬时振幅对比图
图9ZK宝11-2与相应位置瞬时频率对比图
3 应用实例及钻探验证情况
3.1 应用实例
根据以上总结分析的波组、瞬时振幅和瞬时频率特征，在研究区内某测线上推断分析出两处砂体，编号分别为S1-1和S1-2。
其中 S1-2 号砂体位于姚家组下岩段中，深度 550~700 m（图10~图12）。该套砂体整体厚度较均一，呈缓坡状展布，其波组特征为强振幅、高频率、连续性较好、亚平行结构展布。该砂体 SW 距离断裂较近，断裂可以起到沟通深部含烃还原流体的作用，有利于铀成矿，同时该套砂体靠近花岗岩隆起缓坡带上，水动力条件优越，有利于含氧含铀水的运移，具有较好的铀成矿条件。
图10S1-2号砂体反射波组特征
图11S1-2号砂体瞬时振幅特征
图12S1-2号砂体瞬时频率特征
3.2 钻探验证情况
以地震解释成果为依据，施工钻孔 ZKBK1-1，经验证，该钻孔所揭露的姚家组砂体与地震勘探识别的S1-2号砂体相对应，姚家组埋深与推断深度基本吻合，其中单层砂体最厚约 20 m，最薄 2 m，钻孔中见2 m铀矿化。
4 结论
（1）地震勘探在松辽盆地西南部砂体识别中是一种行之有效的勘探方法。
（2）研究区内砂体对应的波组特征为中强振幅、中高频率、连续性较好，平行-亚平行结构展布，对应的瞬时振幅表现为中强振幅，瞬时频率表现为中等频率。
（3）根据砂体的波组特征，能较好地在未知地段进行砂体识别，后经钻探验证，砂体识别效果良好。
致谢 本研究在开展过程中得到了核工业二四三大队等同志们的大力支持，在此深表谢意！
