【doc】新疆准噶尔盆地西北缘吐谷鲁群沉积体系分析

【doc】新疆准噶尔盆地西北缘吐谷鲁群沉积体系分析 新疆准噶尔盆地西北缘吐谷鲁群沉积体系 分析 第24卷 2008正 第1期 1月 铀矿 Uranium 地质 Geology VoI.24NO.1 Jan.2008 新疆准噶尔盆地西北缘吐谷鲁群沉积体系分析? 姜勇彪,刘帅,巫建华,饶明辉,鲁克改,朱成刚 (1.东华理工学院,江西抚州344000;2.核工业216大队,新疆乌鲁木齐830011 [摘要]根据在新疆准噶尔盆地西北缘乌尔禾一夏子街地区的野外地层露头观察,追索及钻孔资料 分析研究,笔者认为,该区下白垩统吐谷鲁群是一套以灰绿色砂岩和红色,棕红色泥岩组成的干燥气 候条件下形成的内陆湖相碎屑沉积,发育浅水三角洲体系,主要由三角洲平原和三角洲前缘相组成. 吐谷鲁群碎屑岩的碎屑粒度由下而上可分为两个大的韵律旋回,即粗一细一粗一细,反映了水体扩展 到萎缩再扩展的过程.有利铀成矿的砂岩层主要集中在两个韵律旋回的底部,形成于三角洲平原分流 河道,决口扇,三角洲前缘水下分流河道和水下堤环境. [关键词]准噶尔盆地;吐谷鲁群;沉积体系 [文章编号]1000—0658(2008)O1—0017—06[中图分类号]P512.2[文献标识码]A 1区域地质概况 乌尔禾一夏子街地区位于新疆准噶尔盆地 西北缘,哈拉阿拉特冲断推覆构造东南侧[1]. 该地区出露的地层有上石炭统,下白垩统吐 谷鲁群及新生界(图1).其中上石炭统位于 乌尔禾一夏子街地区的西北缘;下白垩统吐谷 鲁群主要出露于乌尔禾及其周边地区;新生 界在研究区内分布很广. 研究区内发育北东向的克夏断裂带的东 北段乌尔禾一夏子街断裂带,为石炭一二叠纪形 成的同生逆掩断裂带[2],以逆掩断层及断层相 关褶皱发育为特征[3],由一系列弧形逆断层, 逆掩断裂及其所夹的断块组成[1],控制了侏罗 纪盆地的形成,对早白垩世盆地也有一定的 影响.燕山运动中期在整个准噶尔盆地形成 了一个重要的角度不整合面,白垩系是在剥 蚀后的准平原化基础上,由基底均衡沉降接 受沉积而形成,沉降中心位于盆地中部,向 盆地边缘沉积厚度呈梯度均匀变化,并超覆 于老地层之上[4].岩相研究表明,在南部克拉 玛依地段白垩系普遍存在着冲积扇,辫状河 流相沉积相带,在乌尔禾一夏子街地段则以河 道和水下三角洲相为主[5]. 2下白垩统地层划分及其沉积特征 准噶尔盆地下白垩统吐谷鲁群(Ktg) 广布于全盆地,不整合或假整合于侏罗系及 更老地层之上,为一套以泥质岩为主的湖相 和湖沼相沉积,横向变化不大,最发育的地 区在盆地南部.盆地西北缘乌尔禾一带出露 吐谷鲁群,可见厚度达581,877m,由一套内 ?国防科工委基金项目"天山造山带山间盆地地浸砂岩型铀矿矿化特征及成矿规 律研究". [收稿日期]2007—02—17 [作者简介]姜勇彪(1969一),男,硕士,讲师,主要从事地质学教学和研究工作. ? 18?铀矿地质第24卷 图1新疆准噶尔盆地西北缘吐谷鲁群地质略图 Fig.1SketchmapofTugolugroupinthenorthwesternJunggarbasinofXin~iang 1——第四系;2——吐谷鲁群第四亚群;3——吐谷鲁群第三亚群;4——吐谷鲁群 第二亚群; 5——吐谷鲁群第一亚群;6——古生界;7——断裂. 陆湖相的碎屑岩构成.主要岩性为灰绿色砂 岩,泥岩,与红色,棕红色泥岩互层.该群 在不同地段分别不整合于石炭系或侏罗系之 上,其上被第四系不整合覆盖. 前人根据岩石特征,层位关系及古生物 组合,将本区出露的吐谷鲁群分为4个亚群, 并以厚层砂岩作为划分亚群的底界,以大套 泥岩结束作为亚群的顶界.从现代沉积学的 沉积体系角度看,这种划分将一个沉积体系 从中间划开,并将其归属于两个不同的单元, 因此不能真正反映其沉积时的沉积相,不利 于进行沉积体系的研究.但在地层中没有明 显标志层的情况下,这种划分方法在野外露 头和钻孑L岩芯的地层划分对比上具有一定的 积极意义.为了方便地层的对比和划分,本 次研究也采用这种4分法. 2.1第1亚群 该亚群主要出露在乌尔河以西,白杨河 两侧.不整合超覆于中石炭统之上,与其上 覆第2亚群为整合过渡关系. 第1亚群主体以中一厚层砂岩夹泥岩为特 征,砂岩分选性好,粒度以中细粒为主.底 部底砾岩分选性,磨圆度差,砾石成分中大 部分与下伏基岩相同,也含一定量的泥砾, 属原地快速堆积.向上泥岩逐渐增多,中上 部砂岩中常含球状,枕状钙质结核,普遍含 次生石膏.砂岩中可见交错层理,顶部可见 波状交错层理. 2.2第2亚群 该亚群广泛出露于乌尔河周边地区,向 下整合于第1亚群之上,或不整合超覆于石炭 系之上;向上与第3亚群呈整合过渡关系,或 被第四系不整合覆盖. 第2亚群为一套以灰绿色,黄绿色厚层状 砂岩为主,夹红,棕灰色泥岩的碎屑岩沉积. 下部以灰绿色,灰黄色巨厚层,厚层状砂岩 夹浅黄,浅绿或红色薄层状泥岩为特征.砂 岩底部常发育砾岩层,厚度不等,砂岩中常 发育槽状交错层理,含铁质,钙质结核,泥 岩中含次生石膏.向上泥岩增多,以浅灰绿 第1期姜勇彪,等:新疆准噶尔盆地西北缘吐谷鲁群沉积体系分析?19? 色中厚层砂岩,浅灰绿色砂岩与棕红色泥岩 互层为特征,砂岩中具交错层理. 2.3第3亚群 该亚群在研究区内主要出露在乌尔河东 南部沥青山一带,与下伏第2亚群呈整合过 渡,上部与第4亚群为整合过渡. 第3亚群为一大套灰绿色砂岩,泥岩与红, 棕红,红褐色泥岩呈条带状互层,在外貌上与 第1亚群类似.砂岩中常发育槽状交错层理. 2.4第4亚群 研究区内该亚群出露在乌尔河东侧沥青 山及以东一带.与下伏第3亚群呈整合过渡关 系. 第4亚群为一套湖相灰绿色砂岩,泥岩与 红,红褐,棕红色泥岩互层,下部以中厚层 砂岩夹泥岩为特征,砂岩中常发育槽状交错 层理;中部以棕红色泥岩为主夹灰绿色砂岩 为特征;上部以砂岩和砂泥岩互层为特征, 砂岩中常发育槽状交错层理. 3下白垩统吐谷鲁群沉积体系分析 3.1吐谷鲁群岩性及沉积相特征分析 乌尔河一夏子街地区出露或钻孔揭露的下 白垩统吐谷鲁群主要的岩性及沉积相见表1. 虽然在砂岩中常含有一些砾石,有时砾石呈 层状产出,但这些砾石的成分都是泥岩碎屑 物,是一种内碎屑.绝大部分碎屑物颗粒细, 分选性好,磨圆度高,说明是经过长距离搬 运,而内碎屑物是湖相的产物,因此推断该 区的吐谷鲁群为曲流河人湖形成的三角洲沉 积体系的产物. 表1准噶尔盆地西北缘吐谷鲁群主要岩性及沉积相特征 Table1ThemainLithofaciesofTugolugroupinthenorthwesternJunggarbasin 沉积体系沉积相组合主要岩性特征 三角洲平原沉积组合 槽状交错层理中砂一细砂岩,块状层理砾岩(泥砾),平行层理中一细砂岩, 三角洲板状斜交层理中一细砂岩,波纹交错层理中一细砂岩,爬升层理粉细砂岩 沉积体系水平纹层粉砂岩及水平纹层泥岩,块状砂质粉砂岩,粉砂岩,细砂岩和泥 三角洲前缘沉积组合 岩中常发育包卷,滑塌构造 乌尔河一夏子街地区下白垩统吐谷鲁群三 角洲沉积相组合中未见大套厚层泥岩,偶夹 重力流沉积的前三角洲成因相,因此这些沉 积物形成时的水位不太深,主要是三角洲平 原和三角洲前缘相的产物,缺少前三角洲相 沉积.由此说明研究区内沉积物主要形成于 浅水环境,也即是浅水三角洲沉积体系的产 物. 3.2浅水三角洲体系成因相构成 早白垩世的准噶尔盆地北缘总体处于相 对稳定和缓慢下沉,湖面不断上升阶段,湖 面上升与供屑速率保持平衡,因而始终处于 浅水环境.在吐谷鲁期,曲流河人湖形成三 角洲沉积.沉积物具有颗粒细,分选性和磨 圆度好的特点,显示其经过较长距离的搬运. 对准噶尔盆地北缘乌尔河地区下白垩统 野外露头的观察研究,识别出2套沉积相组 合,共包括7种成因相. 3.2.1三角洲平原的成因相构成 正常三角洲体系是在曲流河人湖条件下 形成的,因此在三角洲平原上发育曲流河及 其分流河道.按作用过程可将三角洲平原沉 积相组合分为两部分:(1)由牵引流作用控 制的曲流河及其分流河道;(2)由决口作用, 越岸作用和生物作用控制的分流间地区,其 沉积体包括决口河道,决口扇,越岸沉积, 间湾和三角洲平原小型湖等.平原沉积相组 合靠近盆缘,位于三角洲层序的上部. 3.2.1.1曲流河道 主要由砂砾岩,细砂岩,粉砂岩组成的 铀矿地质第24卷 水道沉积组合,单个砂层厚度为2,8m.发 育完整的曲流水道序列的岩性构成为:底冲 刷界面上依次出现含泥砾的块状砾岩或砂砾 岩,大型槽状,板状交错层理细砂岩,中砂 岩,粗砂岩,平行层理砂岩,含泥质条带的 砂岩和具波纹交错层理的细,粉砂岩.总体 构成向上变细的序列. 总体来看,水道砂体中以块状砂岩,槽 状交错层理,板状交错层理砂岩,粉砂岩和 泥岩及其互层最为常见.一般来说,序列下 部以水道沉积作用为主,序列上部泥岩成分 增加,显示曲流河沉积的二元结构. 3.2.1.2水上分流河道 分流河道主要由砂砾岩,细砂岩,粉砂 岩及泥岩组成的水道沉积组合,砂体呈楔状, 透镜体状,河道宽度约20m.分流河道底部 常见砾石层,砾石成分主要是泥岩,大小不 均,磨圆度较差.主要岩性构成为:底冲刷 界面上依次出现含泥砾的块状砂岩,小型槽 状交错层理中,细砂岩,粉砂岩,水平层理 泥岩. 3.2.1.3决口扇 决口扇砂体在分流间地区较发育,厚度 一 般在2m以下,由于受古河流能量的影响, 表现在沉积序列上为正粒序,其底部缺少反 粒序,剖面上表现为向上下过渡为泥岩,即 分流间湾沉积.岩性主要为块状砂岩. 3.2.1.4分流间湾充填 分流间湾由细粒沉积物构成,但通常被 决口扇,越岸沉积占据,偶有废弃河道形成 的小面积沼泽或三角洲平原小型湖沉积.主 要岩性为水平纹层泥岩. 3.2.2三角洲前缘的成因相构成 三角洲前缘沉积相组合主要由砂,泥岩 互层组成,由于距河口远近有异,泥砂比例 不同,从下至上表现为"泥夹砂一泥砂互层 一砂夹泥",因此三角洲前缘沉积相组合主要 包括了3种成因相,即小型水下河道砂体,远 端前缘砂体和近端前缘砂体. 3.2.2.1小型水下河道 在近端前缘砂体中偶尔可叠加小型水下 分流河道砂体,它是曲流河人湖后,由曲流 河带来的细砂,泥沉积而成的泥夹砂,砂泥 互层的沉积组合.砂体一般有下切充填的现 象,呈底下凹顶平的透镜状砂体,多处于三 角洲平原砂体之下. 3.2.2.2远端前缘砂体 三角洲远端前缘砂体位于三角洲前缘沉 积相组合下部,由于通常受到上覆近端砂体 的侵蚀,远端前缘序列保存程度较差,远端 前缘砂体与泥岩呈互层状,以席状分布为特 征.砂体总体分选良好,粒度细,以粉砂岩 为主,其顶部界面平整,内部粒度及沉积构 造分布均一,表明沉积事件发生和结束迅速, 流体能量变化较小,持续时间短暂. 在剖面上从下往上由河口坝远端,近端 至水下分流河道砂体,粒度由细变粗,构成 反粒序沉积序列,与三角洲平面的正粒序构 成复合全韵律,同时砂泥比增加,砂体厚度 变大.在测井曲线型态上三角洲前缘为漏斗 型,三角洲平原为钟型,这些是判断三角洲 沉积的有力判据. 3.2.2.3近端前缘砂体 三角洲近端前缘砂体主要由砂岩,泥岩 组成砂夹泥,泥砂互层所形成的沉积组合. 4下白垩统吐谷鲁群沉积体系特征 吐谷鲁群碎屑岩的碎屑粒度总体上自下 而上可分为两个大的韵律旋回,即由第1亚群 至第4亚群表现为粗一细一粗一细的特征,反 映当时沉积过程中湖水经历了浅一深一浅一 深的变化.沉积岩层的颜色由以灰绿色为主, 向灰绿夹红色到灰绿与红色互层过渡,表明 地层沉积时的气候条件越来越干燥.第1亚群 和第3亚群总体上粒度较粗,在三角洲沉积体 系中接近三角洲平原沉积相组合.其中,第1 亚群底部含有砾岩,其砾石成分与下伏基岩 一 致,也含有少量的泥砾;第3亚群中也含有 砾岩层,但砾石为泥砾,属于内碎屑,且第3 亚群中的砂岩粒度较第1亚群细,表明第3亚 群在沉积时湖泊水面范围比第1亚群沉积时 第l期姜勇彪,等:新疆准噶尔盆地西北缘吐谷鲁群沉积体系分析?2l? 大. 第2亚群和第4亚群在沉积组合上也有相 似之处,如沉积物较细,红色泥岩含量较第 1,第3亚群含泥岩量高,以砂夹泥,砂泥互 层或泥夹砂形式出现,不同之处主要表现在 红色泥岩的含量和砂岩的厚度上,第2亚群中 以中厚层灰绿色砂岩夹薄层红色泥岩为特征, 向上泥岩含量增多,而第4亚群除了下部含有 中厚层砂岩夹薄层泥岩外,则主要以砂泥互 层或以泥夹砂为特征,在野外露头上表现为 大套的红色泥岩层. 4.1第1亚群 吐谷鲁群第1亚群野外露头上可见到的岩 性有;块状层理砾岩(泥砾)和平行层理中一 细砂岩,局部可见水平纹层粉砂岩及水平纹 层泥岩.在吐谷鲁群第1亚群可见上超现象, 表明水道侧向迁移或水体加深.在泥岩中可 见泥裂印模,属原生沉积构造,反映沉积物 在未固结前有暴露地表的历史,原生沉积环 境属陆上部分或水陆交互处.因此第1亚群为 三角洲平原体系中的分流河相及其分流间湾 相沉积. 4.2第2亚群 第2亚群野外露头上可见到的岩性有:槽 状交错层理中一细砂岩,块状层理砾岩(泥 砾),平行层理中一细砂岩,水平纹层粉砂岩及 水平纹层泥岩. 在吐谷鲁群第2亚群中可见水道下切现 象,在下切处堆积泥砾,形成砾岩,它是三 角洲平原河道侧向侵蚀迁移的结果,在河道 底部形成砾岩. 第2亚群底部发育厚层状大型交错层理砂 岩,属于三角洲平原分流河道沉积.中部水 下堤砂体中还可识别出水下分流河道砂体. 上部主要是以水平纹层互层或泥夹砂,砂夹 泥,中上部分别属于三角洲前缘近端相,远 端相产物. 由于处在三角洲前缘不同的部位,除底 部水上分流河道砂体在横向上展布范围较大 外,其它如水下堤,水下分流河道等砂体在 空间上均呈现为透镜状,侧向过渡为湖相泥 岩沉积,连通性不好. 以上对第2亚群岩性和成因相的分析表 明,在沉积过程中,乌尔禾一夏子街一带湖水 不断加深,在沉积相带上表现为由三角洲平 原相向三角洲前缘相过渡. 4.3第3亚群 第3亚群野外露头上可见到的岩性有:槽 状交错层理中一细砂岩,平行层理中一细砂岩, 波纹交错层理中一细砂岩,爬升层理粉一细砂 岩.主要的成因相有:三角洲平原分流河道, 决口扇,分流间湾等. 第3亚群主体是以分流河道,决口扇砂体 以及分流间湾等由细粒沉积物构成的三角洲 平原沉积体.由于沉积速率与沉积盆地下降 速率保持平衡,分流河道,决口扇砂体和分 流间湾细粒沉积物在垂向上不断叠加,不同 的三角洲朵体叠覆在一起.由于处在不同的 部位,三角洲朵体的数量可能不等. 4.4第4亚群 第4亚群中可以观察到的岩性有:槽状交 错层理中一细砂岩,块状层理砾岩(泥砾),波 纹交错层理中一细砂岩,水平纹层粉砂岩及水 平纹层泥岩.在第4亚群底部和上部,发育三 角洲平原分流河道砂体,以大型交错层理为 特征,下部以水下堤,水下分流河道砂体和 湖相泥岩沉积为特征,两者在时间和空间上 相互过渡.此外,在粉砂岩,细砂岩和泥岩 中常发育包卷,滑塌构造. 第4亚群主体是以三角洲前缘相为主,在 底部和中上部逐渐向三角洲平原相过渡,表 现出水体由浅到深再到浅的变化历史.横向 上地层对比性较好. 5结论和几点认识 根据以上分析研究,笔者认为新疆准噶 尔盆地西北缘乌尔禾一夏子街地区发育的自垩 系下统吐谷鲁群发育于浅水三角洲体系.主 要有以下几点认识: (1)地层总体特征:吐谷鲁群为一套内 铀矿地质第24卷 陆湖相碎屑岩,主要岩性为灰绿色砂岩,泥 岩,与红色,棕红色泥岩互层.吐谷鲁群碎 屑岩的碎屑粒度由下而上可分为两个大的韵 律旋回,即由粗一细一粗一细,但这种旋回 是在总体向上变细过程中表现出来的韵律性, 而不是简单的重复.第2个旋回的碎屑物比第 1个旋回的碎屑物细,反映了水体深度不断加 大,湖水水域不断扩大.沉积岩的颜色自下 而上,由灰绿色逐渐到灰绿色夹红色,再到 灰绿色,红色或棕红色相间,表明沉积时的 古气候逐渐变干燥. (2)沉积体系特征:研究表明,吐谷鲁 群是浅水三角洲体系中形成的地质体.总体 上由三角洲平原和三角洲前缘相组成:第1亚 群主要是由三角洲平原相中的分流河道,决 口扇,分流间湾等环境下形成的砂岩和泥岩 组成;第2亚群除底部为三角洲平原相中的分 流河道外,主要由三角洲前缘近端相的砂夹 泥,砂泥互层及远端相的泥夹砂组成,砂体 为水下分流河道砂或水下堤砂;第3亚群主体 是以多个由分流河道,决口扇砂体和分流间 湾细粒沉积物构成的三角洲朵体叠覆在一起 的三角洲平原相为特征;第4亚群主体是以三 角洲前缘相为主,在底部和中上部逐渐向三 角洲平原相过渡. (3)铀成矿条件:吐谷鲁群是一套干燥 气候条件下形成的以灰绿色砂岩和红色,棕 红色泥岩组成的内陆湖相碎屑沉积,沉积环 境主要以氧化条件占主体,有机质含量低, 未能构成较好的还原障,对铀的富集不利. 但由于在准噶尔盆地油气资源比较丰富,新 构造运动较强烈,油气顺着新构造运动产生 的裂隙上涌,形成还原环境,因而在后期的 构造和油气参与下形成局部有利于铀富集的 还原环境,在氧化,还原过渡带有可能形成 铀矿化富集.因此,在铀资源勘查中应以构 造活动较强的地区作为重点].吐谷鲁群中 砂体主要形成于三角洲平原分流河道,决口 扇,三角洲前缘水下分流河道和水下堤环境, 不同的砂体在空间上展布范围变化较大,以 三角洲平原分流河道砂体空间分布最广,厚 度也较大,因此在勘查中应以这样的砂体作 为重点对象,主要有第2亚群底部厚层砂体, 第3亚群厚层砂体和第4亚群底部厚层砂体. [参考文献] [1]王伟峰,王毅,陆诗阔,马宗晋.准噶尔盆地 构造分区和变形样式[J].地震地质,1999.21 (4):324,333. [2]雷振宇,鲁兵,蔚远江,张立平,石听.准 噶尔盆地西北缘构造演化与扇体形成和分布 [J].石油天然气地质,2005.26(1):86,91. [3]何登发,尹成,杜社宽,石听,马辉树.前 陆冲断带构造分段特征——以准噶尔盆地西北缘 断裂构造带为例[J].地学前缘,2004.11(3): 91,1O1. [4]蔡忠贤,陈发景,贾振远.准噶尔盆地的类型和 构造演化[J].地学前缘,2000.7(4):431, 440. [5]林双幸.新疆准噶尔盆地北西部层问氧化带砂岩 型铀矿形成条件分析[J].铀矿地质,1997.13 (2):65,68. 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DepositionalsystemanalysisofTugulugroupinthenorthwestern JunggarbasinofXingjiang JIANGYong—biao,LIUShuai,WUJian—hua,RAOMing—hui,LUKe—gai, ZHUCheng—gang (1.EastChinaInstituteofTechnology,Fuzhou,Jiangxi34000,China;2.GeologicParty No.216,CNNC,Urumqi,Xinjiang830011,China) Abstract:Basedontheobservationandtracingofoutcropsandboreholedataanalysisonthelower CretaceousTugulugroupinWuerhe-XiazjieareaofXinjiangJunggarbasin,TugulugroupisfoundtObe composedofgreygreenandredsandstoneandredorbrownredmudstonewhichareconsideredtObethe depositionofaninlandlakeunderdryclimateandbelongtOthedeltaplainfaciesanddeltafrontfaciesof shallowwaterdeltasystem.AccordingtOthegranualsizeofclasticsediments,Tulugugroupcanbe dividedintotwodepositionalcycleofupwardcoarse-fine-coarse-finerhythm,thisindicatestheprocesses ofroomexpandingtOroomcontractofthewaterbody.Thefovourablesandstonesforuranium mineralizationarelocatedinthelowpartofthecyclewhichweredepositedindistributarychanneland crevassefanofthedeltaplainfanciesandunderwaterdistributarychannelandsubaqueousleveeofthe deltfrountfacies. Keywords:Junggarbasin;Tugulugroup;depositionalsytem (上接47页,Continuedfrompage47) Primarystudiesontheroleofoil-gasinsandstonetypeuranilllnmineralization ofYaojiaformationinsouthSongliaobasin ZHANGZhen—qiang.DONGWen—ming,SHEXin—min.,JINGJian'一an. (1.RPsearchInstit"tPN0.240,CNNC,Shenyang,Liaoning110032China;2.BeijingResearchInstituteofUranium Ge0Z0g,BPijing100029China;3.GeologicalPartyNo.243,CNNC,Chifeng,InnerMongolia024006China) Abstract:Studies0nthecharacteristicsoflithology,petrochemistry,isotope,X-raydiffraction, inclusionsofrocksinthesoutherSongliaobasinshowsthaturaniummineralizationiscloselyrelatedtOoil hosting1ayerinYingchengformationandDengloukuformation.Theroleofoil— gasinuranium mineralizationareasfollows:forminglocalreducingbarrierbyfadingalteration;formingreducing materialslikepyriteandlandasphalt,andincreasingreducingsandbodywhichcauseuranium concentrationandprecipitation.Thereforeoil— gascanberegardedasoneofthepredominanturanium mineralizationfactorsandcanbeusedtopredictprospectivesegmentlnsandstonetypeuranium explorationinsouthSongliaobasin. Keywords:southernsongliaobasin;oil-gas;Yaojiaformation;sandstonetypeuraniummineralization