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摘要：本文分析总结了万全煤田白垩系地层的测井曲线高天然伽玛异常特征及引起高天然伽玛异常的原因，为进一研究本区聚煤规律、寻找放射性富集矿藏提供了依据。
关键词：万全煤田、白垩系、高天然伽玛异常、沉积特征
中图分类号：P641.4+61
0引言
测井信息蕴含着丰富的地质内容，我国自地球物理测井技术应用于煤田地质勘探以来，已有60多年的历史，在煤田勘探中发挥着越来越重要的作用，如确定煤层的空间位置，研究煤田沉积相规律、初步评价其他有益矿产等等。随着煤矿开采和煤炭勘查深度的逐渐增加，见煤深度越来越深，钻探过程中非煤系层段取芯比例的越来越少，造成地质上划分非含煤地层上存在一些困难，而测井却能连续、完整的记录全孔的地质信息。其中天然伽玛测井所反映的各岩层放射性强度状况，对于推断解释地层时代、研究钻孔地质剖面、划分岩性、对比地层等方面具有独到之处。
万全煤田的钻孔测井资料揭示，该区白垩系的天然放射性测井曲线基线值普遍高于其他地区，为104～130 API；下白垩统青石砬组（煤系）上部和下部均存在天然放射性高异常层段，高出基值3～5倍，最高15倍之多，最大幅值1500API，厚度15m。为此，有必要对其进行分析总结，为进一步研究本区聚煤规律、寻找放射性富集矿藏提供依据。
1地质背景
万全煤田位于河北省万全县境内，面积约350km2，属于万全白垩纪聚煤盆地的一部分，煤炭总资源量约10亿吨，是河北省重要的褐煤煤田。万全煤田含煤地层为白垩系下统青石砬子组，岩性主要为灰白色砾岩、中粗粒长石砂岩、灰色泥岩、粉砂岩、黑色炭质泥岩及多层可采煤层等，厚度大于300m。煤系上覆地层为白垩系中上统洗马林组和土井子组，煤系基底为上侏罗统张家口组（岩性以酸性火山岩为主），与上覆煤系间为不整合接触关系。在构造位置上，万全煤田地处阴山纬向构造带和新华夏大兴安岭隆起带复合部位的张家口向斜中部，张家口——翠平庵——梁家庄背斜的西南冀，总体为一向西南倾斜的单斜构造。
2 高天然伽玛异常特征
本区白垩纪含煤地层的上部和下部均存在明显的高天然伽玛异常层段。若界定天然伽玛幅值超过150API单位的地层即为高天然伽玛异常标准，本区浅部高天然伽玛异常层岩性主要以砂砾岩、各粒级砂岩为主；深部高天然伽玛异常层岩性主要以粒度较细的粉细砂岩和泥质岩为主。
白垩系中上统的土井子组及洗马林组的测井曲线反映了砂砾岩为主的物性特征：电阻率值较高，密度较大和自然电位负异常，天然伽玛异常最高值达650API单位；而白垩系下统的青石砬组，电阻率曲线幅值降低，密度变小，煤层的下部天然伽玛高异常更加突出，最高达1500API，平均值在500API单位。
据现有资料统计，高伽玛异常层深度范围200～800m，煤系上部天然伽玛高异常地层段大体在350m以浅深度，层厚较薄，平均值在1.00m，高异常幅值 170～ 450 API单位。煤系下部天然伽玛高异常反应突出，厚度较大，从几米到十几米不等，钻孔揭露的层段最厚14m之多，异常值在260 ～600API单位，最高值1500 API单位（图1）。本区的高天然伽玛异常层在横向上具有良好的连续性和可追踪性，反映了异常的规模及沉积规律。
3 综合分析
自然界的各种岩石所含的放射性元素的含量和种类是不同的。岩石的放射性元素的含量与岩石的岩性及其生成过程中所处的物理化学环境、地理位置有关，这是利用天然伽玛测井曲线划分地层，进一步研究区域地层沉积规律的理论依据。
一般说来火成岩在三大岩系中放射性最强，其次是变质岩，最弱的是沉积岩类。沉积岩中的天然放射性元素来自火成岩。当火成岩被破坏时，放射性元素可以被运移或分离。有的放射性元素（如铀）能形成易溶于水的化合物，以溶液的形式被运移到物理化学环境适当的地方随其它物质一起沉积下来。还有一些放射性元素（如钍的化合物）不溶于水，则残留原地或被机械地搬运到其他地方沉积下来。
在一个沉积区域，地层的岩石组合与当时所处的地理位置、动力形式、物源种类及物源相对位置有密切的联系。分析总结单孔测井曲线形态特征，揭露地层岩性的空间排列顺序，复原古地理时代地貌形态，对预测煤系地层沉积区
分布范围有至关重要的意义，同时可评价区域内放射性矿藏的富集程度。
早白垩世盆地面积因断裂、伸展作用明显扩大，晚白垩世的燕山运动Ⅴ幕，岩浆活动明显，地温场迅速升高，随后盆地因挤压作用而整体抬高。本区白垩纪地层东部埋藏浅西部深，沉积中心位于张贵屯和李虎庄一线附近，近北东——南西向分布，沉积厚度超过1000m。白垩纪高天然伽玛异常平面分布特征与该期地层沉积平面关系密切。异常最高处对应沉积中心，沉积物主要来源为盆地的东北部地区，该区沉积环境呈现先氧化后还原的特点，有利于放射性元素的搬运和富集。
本区高天然伽玛异常的分布特征反映出白垩纪时代特殊的陆相沉积环境。当时本区处在气温较高的背景下，空气干燥，氧化还原作用较强，造成剥蚀作用较强。晚侏罗世的火成岩地层受到强烈侵蚀风化，受盆地丰富的地层水的渗入作用影响，富含放射性元素的物质被流水溶解或直接搬运，这为白垩纪的层间氧化带型放射性物质的形成提供了先决条件，并受本区当时地理地貌的制约，最后富集在本区沉积下来，形成现在白垩系的地层特色。同时，沉积物中富含有机质，其底部层位夹多层的凝灰岩、层凝灰岩，也为放射性成矿提供了一定的物源。
断裂活动改善了低渗透和特值渗储层的储集性能。盆地内断裂构造的存在不仅对煤的成矿发挥重要作用，而且是下部还原性物质上移和富含放射性元素的流体上升的有力通道，使得深部的部分放射性元素可以顺利实现二次迁移和成矿。
构造事件造成砂岩型含矿层之下产生大量微裂隙与裂隙出现，导致下部热液流体向上运移，低温热液流体的成矿作用是形成有益矿床的重要因素。
4 结论
万全盆地的中心区域形成砂岩型放射性矿。异常最高处对应沉积中心，氧化还原环境造就了放射性物质的富集，沉积物主要来源于研究區东北部。
分析归纳单井的测井曲线特征，然后从典型的剖面出发，分析高天然伽玛的横向特征，按层对高天然伽玛的平面分布特征进行分析研究。天然伽玛异常增大主要是由于放射性元素增加引起，天然伽玛异常主要是由于放射性物质的活化和聚集引起。深部和浅部的异常具有一定的时空排列关系。盆地历经的沉积环境变迁是放射性元素富集的主导因素，沉积环境的变迁决定了放射性矿的时空分布特征。
参考文献
[1] 廖明和，等.河北省张家口地区万全煤田城西井田补充地质勘探报告[R]，1975.12.
[2] 赵龙军，等.鄂尔多斯盆地高自然伽马异常特征[J].地球科学与环境学报，2006，02.
[3] 郭天福，应用自然伽马测井曲线划分非煤系地层[J].西部探矿工程，2011，10.
[4] 张国斌，张家口市万全煤田煤层地下气化开发条件研究[J].中国煤田地质，2005.03.
关键词：万全煤田、白垩系、高天然伽玛异常、沉积特征
中图分类号：P641.4+61
0引言
测井信息蕴含着丰富的地质内容，我国自地球物理测井技术应用于煤田地质勘探以来，已有60多年的历史，在煤田勘探中发挥着越来越重要的作用，如确定煤层的空间位置，研究煤田沉积相规律、初步评价其他有益矿产等等。随着煤矿开采和煤炭勘查深度的逐渐增加，见煤深度越来越深，钻探过程中非煤系层段取芯比例的越来越少，造成地质上划分非含煤地层上存在一些困难，而测井却能连续、完整的记录全孔的地质信息。其中天然伽玛测井所反映的各岩层放射性强度状况，对于推断解释地层时代、研究钻孔地质剖面、划分岩性、对比地层等方面具有独到之处。
万全煤田的钻孔测井资料揭示，该区白垩系的天然放射性测井曲线基线值普遍高于其他地区，为104～130 API；下白垩统青石砬组（煤系）上部和下部均存在天然放射性高异常层段，高出基值3～5倍，最高15倍之多，最大幅值1500API，厚度15m。为此，有必要对其进行分析总结，为进一步研究本区聚煤规律、寻找放射性富集矿藏提供依据。
1地质背景
万全煤田位于河北省万全县境内，面积约350km2，属于万全白垩纪聚煤盆地的一部分，煤炭总资源量约10亿吨，是河北省重要的褐煤煤田。万全煤田含煤地层为白垩系下统青石砬子组，岩性主要为灰白色砾岩、中粗粒长石砂岩、灰色泥岩、粉砂岩、黑色炭质泥岩及多层可采煤层等，厚度大于300m。煤系上覆地层为白垩系中上统洗马林组和土井子组，煤系基底为上侏罗统张家口组（岩性以酸性火山岩为主），与上覆煤系间为不整合接触关系。在构造位置上，万全煤田地处阴山纬向构造带和新华夏大兴安岭隆起带复合部位的张家口向斜中部，张家口——翠平庵——梁家庄背斜的西南冀，总体为一向西南倾斜的单斜构造。
2 高天然伽玛异常特征
本区白垩纪含煤地层的上部和下部均存在明显的高天然伽玛异常层段。若界定天然伽玛幅值超过150API单位的地层即为高天然伽玛异常标准，本区浅部高天然伽玛异常层岩性主要以砂砾岩、各粒级砂岩为主；深部高天然伽玛异常层岩性主要以粒度较细的粉细砂岩和泥质岩为主。
白垩系中上统的土井子组及洗马林组的测井曲线反映了砂砾岩为主的物性特征：电阻率值较高，密度较大和自然电位负异常，天然伽玛异常最高值达650API单位；而白垩系下统的青石砬组，电阻率曲线幅值降低，密度变小，煤层的下部天然伽玛高异常更加突出，最高达1500API，平均值在500API单位。
据现有资料统计，高伽玛异常层深度范围200～800m，煤系上部天然伽玛高异常地层段大体在350m以浅深度，层厚较薄，平均值在1.00m，高异常幅值 170～ 450 API单位。煤系下部天然伽玛高异常反应突出，厚度较大，从几米到十几米不等，钻孔揭露的层段最厚14m之多，异常值在260 ～600API单位，最高值1500 API单位（图1）。本区的高天然伽玛异常层在横向上具有良好的连续性和可追踪性，反映了异常的规模及沉积规律。
3 综合分析
自然界的各种岩石所含的放射性元素的含量和种类是不同的。岩石的放射性元素的含量与岩石的岩性及其生成过程中所处的物理化学环境、地理位置有关，这是利用天然伽玛测井曲线划分地层，进一步研究区域地层沉积规律的理论依据。
一般说来火成岩在三大岩系中放射性最强，其次是变质岩，最弱的是沉积岩类。沉积岩中的天然放射性元素来自火成岩。当火成岩被破坏时，放射性元素可以被运移或分离。有的放射性元素（如铀）能形成易溶于水的化合物，以溶液的形式被运移到物理化学环境适当的地方随其它物质一起沉积下来。还有一些放射性元素（如钍的化合物）不溶于水，则残留原地或被机械地搬运到其他地方沉积下来。
在一个沉积区域，地层的岩石组合与当时所处的地理位置、动力形式、物源种类及物源相对位置有密切的联系。分析总结单孔测井曲线形态特征，揭露地层岩性的空间排列顺序，复原古地理时代地貌形态，对预测煤系地层沉积区
分布范围有至关重要的意义，同时可评价区域内放射性矿藏的富集程度。
早白垩世盆地面积因断裂、伸展作用明显扩大，晚白垩世的燕山运动Ⅴ幕，岩浆活动明显，地温场迅速升高，随后盆地因挤压作用而整体抬高。本区白垩纪地层东部埋藏浅西部深，沉积中心位于张贵屯和李虎庄一线附近，近北东——南西向分布，沉积厚度超过1000m。白垩纪高天然伽玛异常平面分布特征与该期地层沉积平面关系密切。异常最高处对应沉积中心，沉积物主要来源为盆地的东北部地区，该区沉积环境呈现先氧化后还原的特点，有利于放射性元素的搬运和富集。
本区高天然伽玛异常的分布特征反映出白垩纪时代特殊的陆相沉积环境。当时本区处在气温较高的背景下，空气干燥，氧化还原作用较强，造成剥蚀作用较强。晚侏罗世的火成岩地层受到强烈侵蚀风化，受盆地丰富的地层水的渗入作用影响，富含放射性元素的物质被流水溶解或直接搬运，这为白垩纪的层间氧化带型放射性物质的形成提供了先决条件，并受本区当时地理地貌的制约，最后富集在本区沉积下来，形成现在白垩系的地层特色。同时，沉积物中富含有机质，其底部层位夹多层的凝灰岩、层凝灰岩，也为放射性成矿提供了一定的物源。
断裂活动改善了低渗透和特值渗储层的储集性能。盆地内断裂构造的存在不仅对煤的成矿发挥重要作用，而且是下部还原性物质上移和富含放射性元素的流体上升的有力通道，使得深部的部分放射性元素可以顺利实现二次迁移和成矿。
构造事件造成砂岩型含矿层之下产生大量微裂隙与裂隙出现，导致下部热液流体向上运移，低温热液流体的成矿作用是形成有益矿床的重要因素。
4 结论
万全盆地的中心区域形成砂岩型放射性矿。异常最高处对应沉积中心，氧化还原环境造就了放射性物质的富集，沉积物主要来源于研究區东北部。
分析归纳单井的测井曲线特征，然后从典型的剖面出发，分析高天然伽玛的横向特征，按层对高天然伽玛的平面分布特征进行分析研究。天然伽玛异常增大主要是由于放射性元素增加引起，天然伽玛异常主要是由于放射性物质的活化和聚集引起。深部和浅部的异常具有一定的时空排列关系。盆地历经的沉积环境变迁是放射性元素富集的主导因素，沉积环境的变迁决定了放射性矿的时空分布特征。
参考文献
[1] 廖明和，等.河北省张家口地区万全煤田城西井田补充地质勘探报告[R]，1975.12.
[2] 赵龙军，等.鄂尔多斯盆地高自然伽马异常特征[J].地球科学与环境学报，2006，02.
[3] 郭天福，应用自然伽马测井曲线划分非煤系地层[J].西部探矿工程，2011，10.
[4] 张国斌，张家口市万全煤田煤层地下气化开发条件研究[J].中国煤田地质，2005.03.