0 引言

国内铀资源评价已从定性、半定量走向了定量。叶天竺^[1]针对固体矿床提出了基于典型矿床确定、成矿模式建立、预测模型建立的预测方法，并阐述了各阶段的研究内容，但没有涉及针对砂岩铀矿的具体预测方法。刘武生等^[2]根据优选出来的成矿条件变量，用特征分析法计算铀成矿有利度，再依据成矿有利度的大小圈定最小预测区，最后运用修正体积法对最小预测区进行铀资源量计算，其主要适用于低勘探程度地区。

钱家店铀矿床是在油气探井发现铀异常的基础上，充分利用油气勘探中的地震、测井及资源评价等技术，结合砂岩型铀矿的勘查规范及要求进行快速勘查的典型矿床，也是松辽盆地目前发现的超大型可地浸砂岩型铀矿田。钱家店铀矿床已发现4个矿床和2个成矿有利区。其中：钱Ⅱ矿床和钱Ⅳ矿床已完成了详查勘探，钱Ⅱ矿床已全面投入开采，钱Ⅳ矿床已完成开采实验；而其他区块勘查程度相对较低，资源量不落实，特别是钱Ⅴ矿床，在勘查早期钻井揭露矿层薄，分布零散，资源潜力不明朗。

为进一步落实钱Ⅴ矿床的储量规模，为以后部署提供依据，笔者在参考前人研究^[1-3]的基础上，通过对砂岩型铀矿和砂岩型油气藏资源量计算方法对比分析^[4-10]，结合砂岩型铀矿的成矿机理^[11-13]，综合叶天竺^[1]、刘武生等^[2]矿床模型找矿方法，根据研究区的实际控矿因素，建立了类比参数体系和计算方法；并将资源丰度类比法运用在砂岩型铀矿找矿中，形成了以砂岩型铀矿成矿地质条件为基础的资源丰度类比资源量预测方法。

1 资源丰度类比法简介

资源丰度类比法是对具有一定勘探程度的地区进行评价时采用的方法，主要包括面积丰度类比法和体积丰度类比法，该方法已在油气勘探中得到广泛应用。其基本原理是：在地质成因和结构相似的地质对象之间，其资源丰度具有相应的可对比性。工作流程(图 1)：首先进行含矿区控矿因素分析，依据“三高”原则优选出刻度区，建立类比参数体系；然后在刻度区类比参数解剖的基础上，建立资源丰度模型；最后根据预测区的具体参数值，利用资源丰度模型，求取资源丰度，利用资源丰度值，结合预测区有利面积或体积，计算资源量。其计算公式为

式中：Q为资源量, t；S为评价单元面积, km²；K为评价区资源面积丰度^[4], t/km²。

该方法除应用于钱Ⅴ矿床外，还应用于钱Ⅲ矿床、钱家店断裂下降盘及陆东等地区。

应用该方法需要遵循以下3个原则：

1) 刻度区选择原则

为了正确和客观认识地质条件和资源丰度及资源量之间的关系，刻度区的选取应首先遵循“三高”原则，即较高的勘探程度、较高的地质认识程度、较高的资源控制率^[5]。刻度区可以是一个矿床、一个成矿组合或一个矿层。

2) 类比参数选择原则

正确选择类比参数是保证资源量计算准确的先决条件，其主要原则是突出控矿要素^[3]。类比参数的优选主要是研究参数与铀成矿的内在联系。同时也要根据勘查的不同阶段选择参数，尽量选择与成矿和勘查程度相适应的参数。

3) 预测区选择原则

为了确保预测结果的可靠性，首先预测区与刻度区必须是相同成因类型的砂岩型铀矿床；其次预测区必须具有一定勘探查程度，其目的一是为保证有对称的可对比信息，二是为能够圈定有利含矿区。

2 钱家店铀矿床控矿因素分析 2.1 铀矿床地质概况

钱家店铀矿床位于松辽盆地开鲁坳陷的东北部(图 2)。开鲁坳陷白垩纪早期由多个断陷组成，晚期与松辽盆地主体相连，成为松辽盆地西南部的一个次级构造单元^[14]。

开鲁坳陷构造运动比较活跃，岩浆活动频繁，其中以燕山旋回形成的侵入岩和喷出岩为主。该旋回的岩浆活动强烈，分布广泛，形成了开鲁坳陷富铀的铀源岩。

钱家店地区发育两套盖层建造：第一套为在伸展背景下形成的下白垩统含油气、煤的碎屑岩建造；第二套为在挤压背景下形成的上白垩统含铀的碎屑岩建造。其中第一套含油气和煤建造为第二套含铀建造提供了较丰富的还原剂。

沉积后期发生了3次较大的构造隆升剥蚀作用。一是早白垩世晚期，开鲁坳陷整体抬升剥蚀，形成上、下白垩统的区域不整合，为后期与上白垩统的沟通奠定了基础。二是嫩江组末期挤压隆升剥蚀，在钱家店地区形成构造“天窗”，“天窗”作为排泄通道，完善了成矿水文地质条件；同时使早期断裂又一次活动，成为沟通下部含油气层的通道。三是古近纪新近纪时期，白垩纪晚期形成的构造“天窗”进一步隆升遭受剥蚀，改变了“天窗”在成矿流体系统中的排泄作用。

2.2 铀矿床控矿条件分析

通过对近年研究成果^[14-16]的归纳总结，钱家店地区控矿条件主要有铀源、构造、沉积储层、还原介质、沉积结构、层间氧化。当然古气候和水文地质也是成矿中不可缺少的条件，因刻度区与预测区在同一含矿带内，其变化较小，故可忽略。

2.2.1 铀源条件

钱家店铀矿床铀源主要来自两个方面:一是来自盆地周边物源区富铀地质体的风化淋滤；二是来源于含矿地层本身遭受后生氧化浸出^[15-16]。其控矿的主要参数有：

1) 岩性

不同类型岩石为盆地内提供铀源能力不同，研究区岩浆岩为主要的铀源岩，其中酸性、中—基性岩浆岩相对较强，变质岩和火山碎屑岩次之，沉积岩较弱。

2) 铀源区岩石铀质量分数

铀源区岩石铀质量分数变化范围为0.33×10^-6~14.85×10^-6，析出率12.50%~78.02%。若铀质量分数大于3.00×10^-6，析出率大于50%，就是有利的铀源岩(表 1)。

3) 含矿层铀质量分数

矿层铀质量分数处于0.51×10^-6~11×10^-6之间，铀质量分数大于6.00×10^-6，析出率大于40%的铀储层可视为较好的铀源岩。

铀源参数值与铀成矿成正比，铀质量分数和析出率越高，越有利于成矿。

2.2.2 构造条件

构造对钱家店铀矿床的控制作用主要体现在3个方面：

1) 沉积期开鲁坳陷西南缘宽缓斜坡为大型冲积扇—辫状河—辫状河三角洲的沉积提供了构造背景，其对成矿的控制可通过储集特征进一步描述^[17]。

2) 成矿期钱家店地区在区域构造挤压背景下，形成构造“天窗”，从而构成由蚀源区补给—斜坡径流—天窗和断裂排泄的地下水循环系统^[18]。补—径—排系统的好坏直接影响铀的成矿，是构造控制下的一个重要参数。

3) 构造抬升剥蚀的同时，断裂活动加强，断层在作为排泄和补给通道的同时，为深部油气的逸散准备了良好通道，也为成矿提供了还原剂^[19]。

2.2.3 储集条件

沉积储层对钱家店铀矿床成矿具有明显的控制作用，主要表现在：

1) 含矿岩性对成矿控制明显。

钱家店铀矿床含矿岩性有砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩。其中细砂岩是主要的含矿岩性，占85%以上，次为粉砂岩。

2) 砂体厚度和含砂率对铀成矿具较明显的制约作用。

钱家店铀矿床工业井的含矿砂体厚度在10~50 m之间，有利区间为30~40 m，小于20 m或大于50 m不利于成矿；工业井的含砂率在60%~90%之间，有利区间为70%~90%，低于60%就很少有工业井。

3) 储集物性对铀成矿具较强的制约作用。

含矿砂体最有利的成矿孔隙度为20%~30%，渗透率为0.5~2.0 μm²。过高的孔隙度(>35%)和渗透率(>3 μm²)或过低的孔隙度(< 10%)和渗透率(< 0.05 μm²)都不利成矿(图 3)。

2.2.4 还原条件

还原剂是通过对层间氧化带的制约来控制铀成矿的。依据钱家店含铀岩系的还原介质与铀储层砂体的产出关系划分为内部还原介质和外部还原介质，内部还原介质主要以炭化植物碎屑、黄铁矿和烃类等形式出现，外部还原介质主要以暗色泥岩为主的暗色细粒沉积物^[20]。

还原剂在铀储层内部并不是均匀分布的，其表征储层内部还原能力的总有机碳(TOC)质量分数、S_全质量分数和Fe₂O₃/FeO值与铀成矿密切相关，其中铀矿化主要发育于TOC质量分数在0.10%~0.18%、S_全质量分数>0.01%、Fe₂O₃/FeO < 3.78的区域(图 4)。

外部还原介质暗色泥岩的作用在于增加整个含铀岩系的还原能力，其层厚分布的多寡对层间氧化有着较强的制约作用。统计显示，钱家店铀矿床铀矿化主要发育在暗色泥岩厚度小于6 m的地区，随着厚度的不断增大，矿化概率不断减小。最有利的成矿厚度在2 m以下。

2.2.5 沉积结构

铀储层与隔水层形成良好的泥—砂—泥结构是层间氧化带砂岩型铀矿床形成的必要条件。只有良好的泥—砂—泥结构，才能有效地限制含矿流体在铀储层中的输导和富集成矿。钱家店铀矿床主要目的层姚家组区域隔水层发育，其中：嫩江组二段隔水层是姚家组含水层的顶板，厚度大(40~60 m)，分布稳定；青山口组一段隔水岩组是姚家组含水层的底板，厚度相对较小(5~20 m)，分布稳定。除区域隔水层外，姚家组内部还发育4个厚度不等、分布不稳定的局部隔水层。

钱家店铀矿床各含矿层统计表明，其顶底隔水层发育，特别是底隔水层发育的矿层矿体规模大，充分说明隔水层的好坏直接影响铀的成矿。隔水层的发育及组合特征是影响成矿的重要因素。

2.2.6 层间氧化作用

钱家店铀矿床的层间氧化带发育规模及其发育的完善程度控制着铀成矿的规模。主要目的层姚家组层间氧化带发育规模大，长达180 km，宽10~20 km，分布面积约12 180 km²(包括原生氧化面积)。层间氧化的前锋线位于钱家店地区辫状河三角洲平原及构造“天窗”之间，沿构造“天窗”呈半环状分布。

层间氧化作用：一是通过计算氧化带砂体铀的析出量来反映氧化带的规模；二是通过过渡带的含矿性来定性反映其成矿的可能性；三是圈定过渡带面积，为资源丰度计算和资源量计算提供参数。

2.3 刻度区类比参数体系建立

对控矿因素优劣程度的综合定量描述是本方法的一个重要环节。控矿因素的定量描述是通过对具体的成矿地质参数按一定的标准进行打分，通过分值的高低来反映该项成矿地质条件的优劣程度。控矿条件打分从铀源、构造、沉积结构、沉积储层、还原介质及层间氧化作用六方面展开，六方面控矿地质条件中包括了19项参数。同时根据各控矿参数在成矿中的贡献程度，赋予不同的权重值(表 2)。权重值的赋予是在统计分析钱家店铀矿床关键控矿因素与铀资源丰度的关系的基础上，参考国内同类矿床的分析数据综合计算得出的结果。

类比参数体系的建立是将评价系数从高到低分成4个区间，同时根据前面对各参数的分析结果，将控矿参数也按其对控矿的强弱度划分为4个区间(表 3)。当刻度区或预测区的控矿参数值确定后，就可以对照该表进行取值，取值结果乘以其权重值，就得到该参数的得分。

3 刻度区解剖 3.1 刻度区选择及资源丰度计算

根据刻度区选择原则，选择钱家店地区勘查程度高、资源落实的钱Ⅱ和钱Ⅳ姚家组矿层为刻度区，共11个矿层，其中钱Ⅱ有5个，钱Ⅳ有6个。

铀资源丰度是各层资源量与对应层含矿带面积的比值，是判断铀矿是否富集的一个重要参数。其计算包括两个方面：1)块段法计算刻度区各矿层的资源量；2)利用岩石学、地球化学和氧化砂岩质量分数等方法来综合圈定预测区面积。

3.2 刻度区资源丰度模型建立

刻度区资源丰度模型建立主要包括两个步骤。

1) 刻度区类比参数描述

刻度区类比参数的描述就是对通过对具体控矿类比参数按一定标准进行打分，通过分值的高低来反映该相控矿条件的优劣程度。具体步骤如下：

① 综合研究刻度区各矿层类比参数，获取对应参数值；②每项参数值参照表 2的取分标准，取得各自的分值；③分值与权重值的乘积，得到各参数的得分。

控矿条件的分值是由其子参数分值加权求和得出。而各控矿条件对成矿的作用是各自独立的，成矿是共同作用的结果，缺一不可，因此用各控矿条件分值乘积的大小来反映评价对象成矿能力的好坏。

2) 资源丰度模型建立

根据刻度区各矿层的得分，建立铀资源丰度与铀成矿地质条件之间的定量联系，通过关联分析刻度区11个矿层的铀资源丰度和成矿条件得分的定量关系(表 4)，建立了资源评价模型：

式中：K为铀资源丰度，t/km²；P为铀成藏条件整体得分。

4 钱Ⅴ资源量计算

资源量计算主要包括以下3个环节：

1) 钱Ⅴ矿床类比参数定量描述。充分利用区块的录井、测井及分析化验资料对其影响资源丰度的控矿条件进行分析，完成类比参数打分，求取各矿层得分(表 5)。

2) 在资源丰度模型上求取钱Ⅴ块各矿层的资源丰度。

3) 钱Ⅴ矿床各矿层有利区面积圈定。预测结果表明，钱Ⅴ铀矿床姚家组各矿层都具有形成规模资源的潜力，其中以Y1矿层为主，占总资源的44%。

钱Ⅴ铀矿床勘探成果证实，预测的Y1矿层矿体分布稳定、规模大，而预测较差的Y4矿层矿体分布零星、规模较小。由此看来，当预测区和刻度区在同一含矿带内，其预测效果是可信的。

5 讨论与结论

1) 资源丰度类比法用于砂岩型铀矿床资源评价还是一种尝试。砂岩型铀矿床的成矿过程是非常复杂的，是多控矿因素耦合的结果。因此，对控矿参数的分析不单是要分析其对成矿的控制作用，还要分析其是否与资源丰度有关联，为建立参数体系取值标准提供依据。

2) 该方法既可以用于同一含矿带的预测，也可以应用于同一坳陷或同一盆地相同类型砂岩型铀矿的预测。预测区与刻度区处于同一含矿带，其铀源、构造、沉积储层及氧化还原条件基本相似，预测区与刻度区参数可通过统计分析建立对应信息，预测结果可信度较高，能为预测区进一步勘探部署提供依据。

3) 刻度区主要控制资源量要素为铀源、构造、沉积储层、层间氧化、还原介质、沉积结构，各要素中包括多个控矿参数，与资源丰度相关的参数主要有19个。其中储层条件、还原条件和沉积结构条件中的地质参数是控制矿床内各矿床资源丰度的主要地质参数。

4) 刻度区丰度模型建立和预测区类比参数求取是该方法的关键。计算结果表明，钱Ⅴ具有形成大型铀矿床的资源基础。其中Y1矿层是主要矿层，占总资源的44%。初步勘查成果揭示钱Ⅴ可达大型矿床规模，预测结果和勘查现状分析，钱Ⅴ资源量还有较大的扩展空间。