近年来，随着各沉积盆地油气和铀矿勘探的不断深入，发现多数铀矿床常与油田毗邻，或者含矿砂岩中含有沥青或烃类^[1-4]。前人曾对美国6个州部分地区的航空伽马能谱资料进行研究，发现在706个已知油气田中，72%的油气田有明显的放射异常显示^[5-6]。油铀同盆产出的现象普遍存在，如美国南得克萨斯海岸平原砂岩型铀矿，中亚中央克兹尔库姆成矿省中存在砂岩型铀矿，以及中国的塔里木盆地巴什布拉克铀矿床、准噶尔盆地的沥青山铀矿、吐哈盆地的十红滩矿床、鄂尔多斯盆地的灶火豪矿床等^[7-10]。

20世纪90年代，辽河油田在"油铀兼探"思想的指导下，发现了松辽盆地首个特大型地浸砂岩型铀矿——钱家店铀矿床。通过多年的油铀成矿条件对比研究认为，深入解剖二者共存的内在规律及相互作用，对沉积盆地综合勘探具有很好的借鉴意义。油气藏与砂岩型铀矿作为两种性质相差很大的矿产同盆共生，其相互关系十分复杂。本文在总结前人研究成果的基础上，从源、储、汇(聚)等多个方面，深入解剖了钱家店凹陷，充分对比分析同一沉积盆地中砂岩型铀矿和油气藏的相同点和差异性，总结了易于油铀共生盆地的特征，为"油铀兼探"勘探思路的推广提供理论指导，为沉积盆地开展多能源勘探提供参考。

开鲁坳陷位于松辽盆地西南部，研究区钱家店凹陷位于开鲁坳陷东北部，是开鲁坳陷的一个次级负向构造单元(图 1)。钱家店凹陷呈北东—南西向带状展布，是一个在海西褶皱基底上发育起来的中—新生代断坳叠合型凹陷^[11-12]。

图 1

图 1 钱家店凹陷位置图 Fig. 1 Location map of the Qianjiadian sag

钱家店凹陷地层自下而上可分为古生代变质岩和岩浆基底，下白垩统义县组(K₁y)、九佛堂组(K₁jf)、沙海组(K₁sh)、阜新组(K₁f)和上白垩统泉头组(K₂q)、青山口组(K₂qn)、姚家组(K₂y)、嫩江组(K₂n)，其上为古近系—第四系的松散堆积物。下白垩统九佛堂组、沙海组为钱家店凹陷的主要烃源岩层与储层，是油气的主要富集单元；铀矿则分布在上白垩统姚家组。

自1871年在科罗拉多中央区发现砂岩型铀矿开始^[13]，因其易开采、污染小等特点，砂岩型铀矿在铀资源中所占的地位越来越重要。如今，产于中—新生代沉积盆地中的砂岩型铀矿，已是世界上分布最广和主要勘查的铀矿类型^[14]。

目前，比较完善的砂岩型铀矿成矿理论有："水成铀矿床成矿理论""层间氧化带成矿理论"及"次造山带控矿理论"等。钱家店铀矿床为典型的层间氧化带成矿。与油气藏"生储盖圈运保"类似，层间氧化带成矿也具有独特的适用条件，首先需要一个完整的"补—径—排"系统，其次要具备铀元素迁移富集的"源—运—汇—存"动态过程。与油气成藏对比发现，砂岩型铀矿成矿同样具有主控因素。

砂岩型铀矿在沉积盆地中均为隐伏盲矿，前人多认为构造对铀矿成矿控制不明显，有些学者也认为构造不能控制铀矿成矿。通过对钱家店特大砂岩型铀矿床的解剖，尤其是通过三维地震的精细构造解释，认为构造控矿还是比较明显的，理由如下：

(1) 过渡带控矿。铀矿主要赋存于氧化—还原过渡带^[15]，钱家店凹陷氧化—还原过渡带往往形成于构造坡折处，这本身就隐含构造对成矿的控制作用；

(2) 低角度控矿。铀矿成矿地层一般倾角较小，因为过陡或过缓的地层皆不利于含铀氧化水发生氧化—还原反应，不易于铀矿的形成。通过对钱家店铀矿床中4个区块进行分析，发现其主矿体的铀矿成矿地层的角度均小于15°(表 1)，并且构造较为平缓，说明钱家店凹陷低角度控矿作用明显。

表 1

表 1 钱家店凹陷各含矿区块地层产状统计表 Table 1 Statistical table of formation occurrence of each mine-bearing block in the Qianjiadian sag 矿床区块 钱a块 钱b块 钱c块 钱d块 西部 中部 东部 西部 中部 东部 含矿砂体地层倾角 5°~8° 近水平 2°~3° 3°~5° 1°~3° 近水平 6°~8° 3°~5° 含矿性 较弱 好 较弱 较好 较好 好 较弱 较好

表 1 钱家店凹陷各含矿区块地层产状统计表 Table 1 Statistical table of formation occurrence of each mine-bearing block in the Qianjiadian sag

(3) 沟槽断裂控矿。早期铀矿勘探以地质调查钻孔为主，由于缺乏地震资料，无法从盆地解剖的角度认识铀矿成矿。目前通过精细构造解释，钱家店铀矿床明显反映出沟槽断裂控矿的特征(图 2)，构造多形成于晚白垩世晚期，构造运动形成了现今的构造形态。一方面，为铀矿成矿提供了完整的高角度层间补给—凹槽缓慢径流—断裂排泄的"补—径—排"系统，使含铀氧化水有完整的径流，在沟槽部位流速缓慢，增加了化学反应的时间，利于铀矿的还原吸附富集；另一方面，断裂沟通了下部油气藏，使富含烃类和硫化物的轻质组分沿断裂向上逸散，既可以丰富断裂周边的还原介质，也能增加断裂周边的保矿能力。近年来，按照沟槽断裂控矿的认识，部署在边部断裂沟槽中的钻孔，见矿率高达85%，进一步证实了沟槽断裂控矿的正确性。

图 2

图 2 钱家店地区连井地震剖面 Fig. 2 Cross-well seismic profile in the Qianjiadian area

研究发现，铀矿体的发育部位与储层非均质性密切相关。铀矿体垂向上主要发育于辫状分流河道底部的含泥砾砂岩和粗砂岩中，平面上发育于砂体厚度急剧减薄、暗色泥岩增加的位置，即辫状河道或辫状分流河道横向上向沼泽沉积的过渡部位，储层砂体由均质向非均质转变的突变部位。一方面，辫状分流河道底部含泥砾砂岩具有较丰富的还原性物质，且多含有机质及黄铁矿，使得储层具有较好的吸附性和还原性^[16]；另一方面，由于砂体变薄、泥岩夹层增多，导致储层物性变差、非均质性增强，则铀矿成矿部位流体流速明显放缓，增加了与富含暗色泥岩、有机质、黄铁矿等还原物质的储层砂体的接触时间，流体中含铀物质易于被吸附、还原，从而造成铀沉淀、富集。由此可见，储层对砂岩型铀矿的分布具有明显控制作用。

此外，铀储层规模影响铀矿体规模。铀储层是铀富集的载体，其规模越大，连通性及成层性越好，越有利于铀沉淀、富集；反之，铀储层规模小，连通性及成层性差，不利于铀的富集^[17-18]。钱家店地区已发现的规模较大铀矿体大多位于厚度为20~40m的铀储层中^[19]；小规模的铀矿体分布在厚度为10~20m的铀储层中；而厚度小于10m的铀储层中只见到了铀矿化异常，未发现工业铀矿体。可见储层控铀明显，这与油气成藏类似。

良好的储隔结构是油气成藏的先决条件，也是砂岩型铀矿成矿的必要条件。油气藏以良好的生储盖组合为单元，烃源岩可以位于油气藏的下部或边部，一定程度上优越的储盖组合决定了一个油气藏的质量和规模，其组合一般为"下储上盖"的二元结构。钱家店地区九佛堂组受构造作用和物源供给双重控制，沉积相类型多样，以近岸水下扇、辫状河三角洲为主，局部发育浊积扇体。不同期次的水下扇和辫状河三角洲垂向叠置、横向连片，围绕洼陷中心呈裙边状展布，为钱家店油气藏提供良好的储集空间；沙海组沉积时期，钱家店凹陷为滨浅湖相，岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主，泥岩发育稳定，为一套稳定盖层，防止了钱家店油气藏中油气的散失。

砂岩型铀矿储隔组合与油气藏储盖组合略有不同，其成矿系统一般由"泥—砂—泥"的三元结构组成^[20-21]。与油气向上逸失不同，砂岩型铀矿作为水动力成矿，其成矿系统必须具备良好的区域隔挡层，才能最大限度确保含铀氧化水在一定规模的砂体内径流，实现铀最大效率的迁移、富集。钱家店铀矿床的主要含矿层位为姚家组，其铀储层岩性主要为细砂岩、中砂岩、砂砾岩等。姚家组铀储层隔挡层分为区域隔挡层和局部隔挡层两种(图 3)，其中区域隔挡层有两套，分别为：嫩江组湖侵时期发育的大套稳定泥岩，为姚家组铀储层的顶板隔挡层；青山口组沉积末期小规模湖侵形成的紫红色泥岩，为姚家组铀储层的底板隔挡层。另外，矿层内的泥岩等不透水的岩性互层为局部隔挡层，对矿层起到了局部改造作用，其厚度不均，造就了现今钱家店铀矿床的形态。良好的储隔组合，是形成钱家店特大型铀矿床的关键条件。

图 3

图 3 钱家店地区铀矿储隔组合柱状图 Fig. 3 Column of reservoir-barrier assemblage of uranium deposits in the Qianjiadian area

钱家店凹陷砂岩型铀矿与油气藏在储隔组合关系上基本一致，即储层为砂岩，为铀、油气提供储集空间；隔挡层为泥岩，主要起封隔作用，防止油气或含铀流体的散失。其不同点为：油气储层物性条件越好、储集性能越好，而铀矿体分布在储层物性由好变差的过渡部位。通过对钱家店地区储层孔隙度—渗透率与含矿层位关系图(图 4)分析，储层孔隙度为20%~30%、渗透率为500~2000mD时最有利于铀矿的形成，可见钱家店铀矿床的形成受储层物性影响明显。

图 4

图 4 孔隙度—渗透率与含矿层位关系图 Fig. 4 Relationship between porosity and permeability in mine-bearing layers with different grades of uranium deposits

沉积盆地是各种沉积物汇聚的场所，是能源和多种金属、非金属矿产的重要富集单元。据统计，能源燃料及半数以上金属资源均来自沉积盆地，在盆地中常为共生/伴生关系^[22]。沉积盆地是各种流体及沉积物之间相互发生作用的重要场所。在一定温度、压力和酸碱度等条件下，流体与流体、流体与沉积物之间相互发生的各种物理、化学甚至生物作用，势必会为多种矿产的生成、聚集提供适宜的成矿条件，使沉积盆地成为各种矿产富集的中心。在矿产汇聚的过程中，常受盆地自生流体、外生流体的共同作用^[23]，这两类流体均富含有机成分，为流体中铀或其他能源矿产的迁移、卸载，创造了基础条件。因为有机成分不仅是产生油气的物质基础，也是影响铀富集成矿的关键物质^[24-25]。钱家店凹陷不仅探明了油气储量，而且还发现了铀、铼、钪等稀有矿产，说明盆地确实具备汇聚多种矿产的条件。

目前，在全球54个含铀盆地内已发现油藏(田)、气藏(田)或煤矿，其中37个盆地发现砂岩型铀矿与其他两种及以上有机能源矿产共存，约占共存盆地的69%^[26]，这也可客观地说明了沉积盆地多能源汇聚的事实。刘池洋等学者提出了中—东亚巨型成矿域(带)，该成矿带东起中国松辽盆地、西至里海，在该成矿带上分布有数十个(特)大型油田、气田、煤田和砂岩型铀矿^[27]，自东向西分别有松辽、二连、鄂尔多斯、酒泉、吐哈、准噶尔、塔里木和柴达木等大中型盆地，很好地证实了油铀煤同盆共生、同盆成藏这一特征。通过综合研究发现，能够满足油铀同盆共生的沉积盆地应该具有以下几个特点：①盆地需在大的构造运动背景下形成，并临近火山岩(含多种矿产蚀源区)发育的山脉。如钱家店地区为燕山运动背景下形成的断陷盆地，周边伴以岩浆活动，花岗岩及喷发岩尤为发育，为铀矿提供了充足的铀源。②盆地早期需为断陷盆地。断陷期，常发育深湖、半深湖环境，受大断裂控制，物源为山地剥蚀下来的沉积物，近岸堆积，扇三角洲、浊积扇发育；同时，湖盆中心发育大量的烃源岩，为油气藏的形成提供充足的物质基础。③盆地晚期需为坳陷盆地。盆地发育后期，早期断裂作用减弱，后期受地壳活动影响，地面沉降，湖盆扩大，辫状河、网状河发育，河道砂体连通性好，为铀矿富集提供了储集空间；同时，盆地内物源主要来自周边的造山带，搬运距离相对较长，物源碎屑物中携带大量的铀元素，为铀矿成矿提供了矿质来源；坳陷期，地层埋深浅，受地表气候和大气降水的影响，易形成完整的层间氧化—还原过渡带，为铀元素发生化学反应提供重要场所。④盆地需发育深大断裂。深大断裂一方面可沟通深部油气，为浅部地层铀矿成矿作用提供充足的还原剂或预防铀矿二次迁移的护矿剂；另一方面也可作为层间水的排泄通道，为发生层间氧化作用提供必要条件，这也是钱家店地区发育特大型铀矿床的重要因素。综上所述，新生代晚期及中生代晚期兴衰的中型断陷盆地，往往是油铀同盆富集的重要场所。

研究表明，地浸砂岩型铀矿与古气候有着很大的相关性。通过对钱家店地区姚家组孢粉的分析，发现姚家组地层底部克拉梭粉平均含量高达80.4%，表明姚家组沉积早期以干旱的古气候为主；杉粉属及隐孔粉属在姚家组地层中也均有分布，可见姚家组整体表现出干旱湿热—温湿交替的古气候演化旋回特征。钱家店地区探井岩心揭示姚家组发育红色岩系与灰色岩系互层的沉积组合序列，也证实姚家组曾处于干旱湿热—温湿交替的古气候中。钱家店地区晚白垩世后期开始反转隆升，盆地东部遭受剥蚀，整个盆地缺失古近纪早期沉积地层，受隆升剥蚀作用影响，姚家组出露地表，干旱—湿热的古气候条件有利于含铀氧化水的形成，其沿姚家组地层进入层间氧化带发生反应，进而形成铀矿体。研究区古气候的变化时期与姚家组高品位铀矿的形成时期一致性，也进一步佐证了古气候可以控制铀矿的富集与成矿这一观点，表明干旱—湿热的古气候交替变化，促进了钱家店铀矿床的形成。

与地浸砂岩型铀矿相比，古气候对油气藏的直接影响较小，但古气候可以影响油气藏的储层和烃源岩，长期温湿的环境有利于湖盆发育，藻类动植物等大量繁殖，为以后的烃源岩发育及空间展布提供物质基础，间接影响油气藏的形成。

充足的铀源、油气源是形成砂岩型铀矿或油气藏的重要因素之一，但二者在物质来源方面差异较大。研究表明，盆地内部不具备生铀基础，而是靠外部蚀源区或含铀的物源碎屑在氧化水不断冲刷及溶解作用下慢慢汇聚，为铀矿的形成提供充足的物源基础。砂岩型铀矿的铀源主要来自蚀源区，这与油气藏的油气来源有着本质的区别。在沉积时期，富铀母岩(花岗岩、板岩和石英岩)为含铀岩系提供了丰富的碎屑铀和溶解铀，搬运至坳陷内；在成矿时期，由蚀源区富铀母岩提供的溶解铀进入铀储层，与铀储层中的活化铀组分一起运移至层间氧化带前锋线附近，富集成矿。以钱家店凹陷为例，开鲁坳陷外围及周边蚀源区以岩浆岩、变质岩、沉积岩及火山碎屑岩为主，岩浆岩中以花岗岩的铀含量较高，平均为3.77μg/g，最高为14.85μg/g，析出率高达63.93%，且分布面积广，为钱家店凹陷主要铀源岩。有些学者认为存在内部铀源，即储层本身就是铀源，其实不然，储层中的铀不是自生的，而是由富铀母岩带来的，储层本身铀源是外部铀源的沉积汇集，因此铀矿矿源主要来自外部^[28]。从成矿系统的角度来看，寻找原始铀源更具有意义，铀储层本身没有生铀能力，所以一个盆地周边蚀源区的发育与否，直接影响该盆地能否形成铀矿床。

油气藏的油气源主要来自盆地内部，生油层逐渐埋深，温度、压力也不断升高，达到其生油门限，开始排烃，为油气藏的形成提够充足的油气来源，所以油气藏主要是内部油气源。钱家店凹陷的油源主要来自胡力海洼陷，发育厚度为100~400m的生油岩，有机碳含量平均为1.44%，氯仿沥青"A"丰度为0.1402%，为Ⅱ1—Ⅱ2型干酪根，具有较高的生油能力，为钱家店地区提供了充足的油源。

砂岩型铀矿成矿与油气成藏都经历了由源到汇的过程，但二者的运移方式存在很大的不同。砂岩型铀矿铀源主要来自盆地周边的蚀源区，整个过程是一个由外到内的运聚，在地表水及地下水的淋滤作用下，蚀源区的铀被含氧水氧化，形成稳定的铀酰络合物，并随着水流发生迁移，含铀氧化水在岩石的裂隙、孔隙中流动，在氧化—还原过渡带中铀酰络合物分解，铀发生沉淀和富集，形成卷状、带状或不规则状铀矿体，最后在近盆地边缘或盆地内部大型构造的翼部汇聚成矿^[29]。铀元素以水动力运移为主，而平缓地貌有利于水动力缓慢交替，一般而言，铀矿成矿地层倾角较小，铀矿成矿带一般位于构造平缓部位，具有沟槽控矿的特点。

油气藏主要为油气初次运移成藏，油气源主要来自盆地内自生的烃源岩层，一般来说，沉积盆地的生烃中心位于洼陷的沉积中心附近；随着盆地的发育、构造的埋深，地层温度、压力不断增加，达到烃源岩的生油门限，开始排烃生油；受浮力的影响，油气在岩石的裂隙、孔隙中运移，由生油层向储层富集，在一定程度上是由内到外的运聚；同时也受到构造及水文地质条件变化的影响，油气向隆起带、斜坡带运移，最终在构造高部位的储层中聚集成藏，其成藏位置可以在盆地边缘也可紧邻生烃洼陷。油气一般都是由盆地中心向盆地边缘运移，和铀的运移方式、运移方向都截然不同。

以往研究中，油气藏、铀矿床常被作为两个独立矿藏各自研究，很难发现其中的联系。本次以钱家店凹陷为例，通过开展油铀兼探，充分利用现有的资料对沉积盆地整体解剖，研究油铀的展布规律，发现钱家店地区油气藏、铀矿的空间展布具有如下特点。

钱家店地区铀矿主矿层为上白垩统姚家组，沉积时期为开鲁盆地的坳陷期，姚家组分布面积广。受铀源、储层、层间氧化带发育情况控制，在平面上，铀矿发育范围广且较为分散。铀矿为水动力作用成矿，一般情况下，高倾角地层(陡坡带)地下水流速快，水动力交替频繁，不利于铀矿成矿；而平缓地层有利于水动力缓慢交替，通常倾角较小地层更有利于铀矿的形成。沟槽或低洼区，有利于含铀氧化水聚集，为氧化—还原反应提供了充足的还原物质与反应空间，所以铀矿常发育在盆地相邻断裂的沟槽中(图 5)。钱家店地区油气藏则发育在陡坡带前端较为平缓部位，油气藏主要发育在陡坡带前端的滑塌浊积扇中，物源充足，临近生油中心，是油气运移的重要指向区，油气分布较为集中。

图 5

图 5 钱家店地区姚家组构造平面图 Fig. 5 Structural map of Yaojia Formation in the Qianjiadian area

钱家店地区近20口石油探井，浅层皆有伽马能谱异常显示，深层具有油气显示，表明油气藏与铀矿成藏(矿)深度不同。砂岩型铀矿一般埋深较浅，如钱家店凹陷铀矿发育在埋深为220~430m的姚家组(图 6)。受成矿机理影响，深度过深则难以形成完整的"补—径—排"系统，故地浸砂岩型铀矿在浅部地层更易发育。基于上述分析，认为很可能存在铀矿成矿深度门限，超过一定的深度即使存在原始沉积的铀矿化异常，也不具备二次富集条件。关于铀矿成矿是否存在深度门限，目前没有定论，也未有学者研究，该问题值得进一步探讨。油气藏则不同，一方面受制于烃源岩，烃源岩需要在一定压力和温度的条件下才开始生烃，具有一定的埋深可为生烃、排烃创造更有利的环境；另一方面油气生成后，需要较致密的盖层防止油气散失，多期构造运动，使浅层断裂更为发育，所以油气在地层深处更易保存。目前，钱家店地区油气藏主要发育在埋深为1000~1500m的下白垩统九佛堂组(图 6)。

图 6

图 6 钱家店地区地层综合柱状图 Fig. 6 Comprehensive stratigraphic column of the Qianjiadian area

整体来说，钱家店地区铀矿在空间上分布范围较大，同时受断层的影响，铀矿主要集中分布在断裂附近；而断裂影响油气藏的形成，早已是不争的事实，钱家店凹陷也不例外。受断裂的影响，钱家店地区下白垩统断裂发育，盆内砂体发育，在九佛堂组发育构造油气藏；上白垩统沉积时期构造活动减弱，河道砂体发育，在姚家组发育砂岩型铀矿。通过综合研究发现，油铀在断陷盆地总体呈现"内部油气、近边部铀矿，深部油气、浅部铀矿，构造高部位油气、构造低部位铀矿"的空间分布规律(图 7)，这种分布规律主要是由沉积背景及各自成矿特点所决定的。

图 7

图 7 钱家店地区油气成藏—铀矿成矿示意图 Fig. 7 Schematic section of hydrocarbon accumulation and uranium mineralization in the Qianjiadian area

油气藏与砂岩型铀矿二者共存、共生关系明显。在砂岩型铀矿成矿过程中，油气吸附作用、络合作用、还原作用分别或共同对铀矿形成发挥作用^[30]，如有时吸附作用能够加快还原作用的进行。

研究发现，钱家店地区铀矿化砂岩中存在大量油气包裹体，主要是由于油气本身具有很强的吸附性，后期九佛堂组侵入的油气存储在姚家组砂岩的孔隙中，提高了其吸附容量^[31]，油气可以吸附含铀氧化水中的铀离子，并使其固着沉淀，促使铀在砂岩中富集。钱家店地区含矿层灰色砂岩有机质含量为0.023%~0.366%，平均为0.065%^[32]，地层本身吸附能力明显不足，而铀矿化砂岩中烃类含量明显高于非铀矿化砂岩，说明成矿后期有油气的侵入；通过铀矿镜下薄片分析(图 8)，可见铀矿被沥青所包裹，由此说明油气对铀具有很强吸附特性，这也是钱家店铀矿床的重要成矿因素之一。

图 8

图 8 钱家店地区沥青铀矿特征 Fig. 8 Characteristics of urianinite in the Qianjiadian area

油气的侵入，不但提高了砂岩的吸附容量，同时也增加了砂岩的还原容量，有利于铀的沉淀、富集^[20]。整体表现为，深部油气侵入含矿层后，油气中H₂S和部分CH₄直接参与反应还原沉淀六价铀离子，一部分CH₄等烃类气体与地下水中的SO₄^2-、NO^3-、Fe₂O₃等发生氧化—还原反应，反应生成沥青油、H₂S、H₂和黄铁矿等还原物质，极大增强了地层的还原性，促进了铀的还原、沉淀^[32]。油气的侵入还原作用晚于成矿作用时，能够对已被氧化的砂岩及其围岩再次还原改造，形成强还原环境，但不破坏早期已形成的铀矿化层，对早期形成的铀矿化层起到保护作用^[9]。在钱家店地区，油气等还原流体对姚家组还起到了后生蚀变的改造作用，具体表现为：在平面上，后生蚀变还原形成的灰色砂岩层夹持在断裂之间，呈NE向条带状展布，同时在原生红色砂岩与后生灰色砂岩之间存在氧化—还原过渡带；而在干旱气候条件下形成的一套红层沉积中发育氧化—还原过渡带，是后生蚀变改造的具体表现。证明了油气侵入形成的还原环境促进了铀矿的沉淀。

为进一步探讨油气与铀的共生关系，在对钱家店地区各类钻孔岩心进行系统观察基础上，重点选取含铀矿段岩心进行系统分析检测，证实该地区油铀存在明显的共生关系。

一是钱家店地区上白垩统油气褪色现象非常普遍, 并且呈条带状展布。褪色蚀变(漂白)是渗逸到该层位中的酸解烃类气体使岩石发生诱发蚀变的结果。钱家店地区油气主要来源于下部下白垩统的油气。研究区铀矿富集层位具有稳定的"泥—砂—泥"结构, 其间的泥质岩层既可作为后期潜水—层间氧化带的隔挡层, 又是后期防止油气渗入砂岩的隔挡层, 也正是这些稳定发育的泥质岩层对渗逸油气的隔挡和阻滞作用, 构成了姚家组底部岩性岩相组合与油气还原褪色带的空间配置。同时，在砂岩储层中大量聚集的酸解烃, 可成为铀二次沉淀的还原剂和聚矿剂。

二是钻孔岩心砂岩中可发现明显的油渍、油斑、油浸显示。对这些岩心进行空间归位后，发现其位置或是处于隆起边缘，或是处于断裂构造附近，表明断裂处油气逸散明显。断裂周围可作为还原介质富集或酿造还原性物质的重要场所，也是含铀氧化水被氧化还原、富集成矿的重要场所。

三是含铀矿段砂岩中，方解石、石英和长石内部均可见较多的包裹体。对含铀矿段岩心进行包裹体测试分析，方解石胶结物中包裹体呈星散状、无规律分布，显然是被捕获的晚期残余流体；石英碎屑中包裹体沿裂隙呈脉状分布，或是在次生加大边中分布，显然是后生或次生的，同时在石英加大边中发生泄漏的油包裹体，呈黄绿色荧光(图 9a)；在长石溶蚀孔中油包裹体，同样也呈黄绿色荧光(图 9b)，进一步证实含铀矿段也含有油气，包裹体以液相为主。

图 9

图 9 油气参与铀矿成矿痕迹图版 Fig. 9 Traces of oil and gas participating in uranium mineralization

对包裹体进行激光拉曼光谱探针成分分析可以看出(表 2)，其成分有两点明显特征：一期以CH₄、CH及C=C等有机烃类占绝对优势；另一期为CO₂等无机气体占主导。如果考虑钱家店地区钱a块实际地质情况，油气来自地层深部，可以初步认为古流体所含的气体主要来自下白垩统逸散的油气，这些油气提供了部分后生蚀变砂岩中生成方解石所需的CO₂，也为黄铁矿化蚀变提供了必需的H₂S。因此，油气的介入为含铀矿段提供了良好的还原环境，也是含铀矿段黄铁矿富集的重要因素。

表 2

表 2 钱家店地区包裹体激光拉曼光谱探针成分分析表 Table 2 Composition analysis of inclusions in the Qianjiadian area by laser Raman spectroscopic probe 井号 井深/m 包裹体类型 宿主矿物 成分 钱Ⅳ-120-57 456.2 气包裹体、次生 长石 CH4 483.3 CO2包裹体、原生 石英 CO2低频 CO2高频 QC95 424.5 盐水包裹体气相、原生 石英 CO2低频 CO2高频 447.6 油气包裹体、次生 方解石 CH C=C 盐水包裹体气相、原生 方解石 CO2低频 CO2高频

表 2 钱家店地区包裹体激光拉曼光谱探针成分分析表 Table 2 Composition analysis of inclusions in the Qianjiadian area by laser Raman spectroscopic probe

四是在钱家店地区姚家组下段含铀矿段的灰色泥岩中发现沥青铀矿和铀石独立矿物。这些微细粒状沥青铀矿和铀石集中分布在莓球群黄铁矿莓子粒间间隙，三者密切共生。通过泥岩有机碳含量测定和荧光薄片分析，发现泥岩有机碳含量达1.2%，呈黄色荧光，含游离沥青(图 10)，已具备一定的生油条件，说明在烃源岩被深埋向烃类转化过程中，铀元素的存在可使烃源岩液态烃的生成温度门限降低而提前生烃。铀元素在温度、压力较高的深部环境中，自身有能力将水分解为活性强的氢和氧, 为烃源岩生烃提供外源氢，从而使生烃量增加。此外，铀及其伴生的无机元素也会影响有机质的成烃过程及热演化，使有机质的芳构化程度增加，也可使含铀岩层中的有机质更加趋于腐殖化，从而有利于油气的生成，说明在泥岩中也存在油铀相互作用的特征。铀石(U[SiO₄]_X^1-(OH)_4X)广泛产出于中—低温热液型铀矿床，U、Si在水溶液中的迁移、沉淀过程中，两者所在介质pH值条件十分相似，在碱性水溶液中，U、Si易溶解和运移；而在弱碱性、中性、弱酸性水溶液中，U、Si易于沉淀。U、Si这一地球化学行为决定了铀石生成于弱碱性至弱酸性介质中，天然铀石从来不与赤铁矿等铁的氧化物共生, 而只与黄铁矿、砷化物、有机碳等共生。

图 10

图 10 钱家店地区泥岩荧光薄片图 Fig. 10 Fluorescence of mudstone thin section in the Qianjiadian area

综上所述，钱家店地区油铀相互作用及共生特征明显，但其共生机理有待进一步探讨。

钱家店地区在油铀勘探的同时，又发现稀有铼矿，目前在铀矿地浸液中进行铼元素的回收也初见成效。沉积盆地综合勘探是以后的必然趋势。钱家店特大型铀矿床和伴生铼矿的发现，极好地解释了综合勘探的意义。钱家店地区铀矿的发现经历了3个阶段：第一阶段为发现阶段。20世纪90年代后期，辽河石油勘探局在开鲁盆地油气资源勘查中，于170多口石油探井的180~350m井段均发现放射性异常显示，主要分布在陆家堡、东胜、八仙筒、茫汉、龙湾同、钱家店、保康、张强、甘旗卡、昌图等凹陷。并对钱家店凹陷和陆家堡凹陷放射性异常幅度较高的部分钻孔进行伽马能谱检查测井及综合评价，最终在钱家店凹陷部署实施检查钻孔QC1井，通过放射性γ定量测井及岩心取样分析，证明该区放射性异常系铀矿化引起，且具有很好的勘查前景和可观的经济价值。第二阶段为早期勘察阶段。优选钱家店地区开展铀矿勘察工作，重新解释近20口油井的综合测井资料，对4口油井浅层进行伽马能谱检查测量。通过综合研究，肯定了这些放射性异常系铀矿化引起，有的钻井铀品位高达0.1%以上，储层厚度达15.8m，具有工业意义，明确指出钱家店凹陷的钱a块是最好的铀矿成矿远景区。第三阶段为油铀兼探、快速发展阶段。在确定钱家店地区为有利区之后，充分利用油田探井、测井、地质、地震等资料整体研究，浅层找铀、深层找油，分析不同成矿条件，预测有利区的分布，提出了构造控矿理论，结合主矿层构造图找矿，探井见矿率有了显著提高。与传统找矿相比，利用油气资料找矿，探井见矿率达到80%以上，成果显著。从钱家店铀矿床发现历程可以看出，综合勘探具有深远的意义。

沉积盆地不仅是油气富集的场所，也是其他矿产聚集的重要地区。实验数据证实钱家店凹陷砂岩型岩矿石中U与Pb、Re、Mo、Ni、Zn呈正相关关系，尤其是与铼钪的相关系数极高，已达到伴生矿产的工业品位标准。说明钱家店凹陷不仅仅是铀油富集的场所，也是铼、钪、硒等多种元素的聚集地。目前，钱家店凹陷已形成深层采油气，浅层采铀、铼矿的综合勘探新局面。综合勘探并不是指一次就能探明所有矿产，而是针对一个勘探程度较低的盆地，要率先对盆地开展矿产资源评估，充分考虑各个矿产的差异性与互补性，针对各个矿产的特性，对不同目的层段、不同构造部位进行系统合理的资料采集，最终达到资料的综合利用，在减少资金投入的同时，也可以极大提高资料的利用效率，最终实现盆地的综合勘探。

目前，中国北方沉积盆地类型多样、范围广、面积大，油气勘探工作已开展多年。近年来，大庆、吉林、辽河等多家油田，皆面临接替领域少、产量递减等问题，利用现有的油气田资料，开展多能源兼探，显得尤为重要。综合利用地震、地质、测井、水文等现有资料，进行"二次开发"，整体解剖沉积盆地，系统分析成矿(藏)条件，开展多矿种综合立体勘探，真正实现"一矿变多矿"的勘探新格局，对提高经济效益、延长油田寿命、增加国家战略储备皆有重大意义。

以钱家店凹陷油铀勘查资料和成果为基础，将油气藏与砂岩型铀矿两者成矿(藏)要素的相同点和差异性进行对比研究后，可以得出下面几点结论：

(1) 油气与砂岩型铀矿的富集皆受构造和储集条件控制。油气藏常发育在构造高部位，砂岩型铀矿常孕育于具一定断裂的缓坡带和沟槽中，二者皆以砂岩为储层，泥岩为隔挡层，成藏需具备良好的储隔组合。

(2) 油气藏与砂岩型铀矿成矿过程虽然在物质来源、运移方式、空间展布等方面存在较大差异，但两者之间存在一定的内在联系。铀矿可以促进地层中的有机质向烃类的转化，而生成的油气又可成为砂岩型铀矿的还原剂和矿保剂；一般情况下，沉积盆地浅部更有利于铀矿成矿作用的进行，沉积盆地深部更有利于油气藏的形成。

(3) 砂岩型铀矿成矿过程是一个由外到内、由浅入深的运聚，铀的沉淀和富集不仅可以发生在近盆地边缘，也可以发生在盆地内部大型构造的翼部。

(4) 通过剖析油铀各自的成矿特点，总结出新生代晚期及中生代晚期兴衰的断陷盆地往往是油铀同盆聚集的重要场所。沉积盆地多能源汇聚，具有一定的普遍性，为多能源综合立体勘探提供基础。多能源立体勘探是今后发展趋势，尤其对老油田，同时对提高经济效益、延长油田寿命、增加国家战略储备有重大的意义。

本次研究工作得到了石油大学庞雄奇教授的大力指导与帮助，对文章也提出了宝贵的修改建议并进行了详细的审议。