準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系物源及其演化特征

王 柯, 高崇龍, 王 劍, 劉 明, 羅正江, 陳海峰,劉 可, 任 影, 鄧 毅

1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318 2.東北石油大學(xué)非常規(guī)油氣研究院，黑龍江 大慶 163318 3.中國石油新疆油田公司實驗檢測研究院，新疆 克拉瑪依 834000

0 引言

準(zhǔn)噶爾盆地作為我國西部一重要的含油氣盆地，中深層油氣儲量豐富[1-3]。隨著勘探進(jìn)程的深入，準(zhǔn)噶爾盆地南緣(準(zhǔn)南)逐漸成為勘探熱點地區(qū)。自2008年以來，中國石油持續(xù)勘探侏羅系—白堊系有利圈閉，先后鉆探西湖1井、獨山1井、大豐1井和高探1井，均見良好油氣顯示[4-5]。而準(zhǔn)南東段緊鄰博格達(dá)山，處于盆山交界地帶，侏羅系—白堊系構(gòu)造演化及地層發(fā)育特征十分復(fù)雜[6]，由于前期資料相對匱乏，使得目前油氣勘探程度仍然較低，特別是有關(guān)侏羅系—白堊系儲層沉積背景尚存在爭議[6-8]。物源分析對于明確含油氣盆地儲層成因及展布特征具有重要意義，同時在恢復(fù)源區(qū)構(gòu)造背景、沉積物搬運路徑和沉積盆地充填歷史等方面具有非常重要的作用[9-11]。目前眾多學(xué)者已采用諸如重礦物法、碎屑巖類分析法、沉積學(xué)法、裂變徑跡法、地球化學(xué)和同位素研究方法等多種方法對不同類型沉積盆地的物源條件進(jìn)行過針對性探討，并取得了一系列重要進(jìn)展[9, 12-18]。但就準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系地層而言，前人對其物源研究較少，相關(guān)報道和認(rèn)識仍存在一定的局限性。具體而言，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：前期相關(guān)研究多基于局部野外露頭剖面資料，而缺乏重點井位資料相互論證補(bǔ)充[7,19]；僅采用較為單一的資料如重礦物組合特征進(jìn)行物源分析，可能會對物源研究成果有所影響[8]；前人僅對目的層中某一地層組進(jìn)行了物源分析，未將侏羅系—白堊系物源體系作為一個整體進(jìn)行研究，導(dǎo)致其物源研究連續(xù)性存在不足[11,20]。

據(jù)此，本次研究充分利用準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段15口取心井、3條野外露頭剖面及相關(guān)分析化驗資料，應(yīng)用砂巖碎屑成分、礫巖礫石成分、重礦物類型及組合、古水流特征及地層巖性比例特征等多種物源分析方法，對準(zhǔn)南東段侏羅系—白堊系沉積物源特征及其演化進(jìn)行系統(tǒng)研究。并在此基礎(chǔ)上結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景等相關(guān)研究成果，深入探討準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段盆山耦合關(guān)系及其沉積背景。旨在揭示準(zhǔn)噶爾盆地南緣沉積構(gòu)造演化歷史，以期對南緣東段侏羅系—白堊系油氣儲層進(jìn)行精細(xì)預(yù)測。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地南緣位于準(zhǔn)噶爾盆地與天山造山帶的結(jié)合部位，北接昌吉凹陷，南鄰天山，西至四棵樹凹陷，東鄰準(zhǔn)噶爾盆地東部隆起[21]，整體表現(xiàn)出南北分帶、上下分層的特點。而根據(jù)構(gòu)造樣式及構(gòu)造演化的差異性，可將準(zhǔn)噶爾盆地南緣劃分為東、中、西三段[8,22]。其中東段主要指烏魯木齊以東至博格達(dá)山前的構(gòu)造區(qū)域(圖1)，內(nèi)部主要發(fā)育阜康斷裂帶，構(gòu)造條件較為復(fù)雜[6,27]。

準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系主要發(fā)育下侏羅統(tǒng)八道灣組( J1b)、三工河組(J1s)，中侏羅統(tǒng)西山窯組(J2x)、頭屯河組(J2t)，上侏羅統(tǒng)齊古組(J3q)、喀拉扎組(J3k)，以及下白堊統(tǒng)清水河組(K1q)。其中：下侏羅統(tǒng)八道灣組、三工河組以泥巖沉積為主[23,28]；中侏羅統(tǒng)西山窯組及頭屯河組以泥巖、砂巖為主，且呈現(xiàn)出砂—泥巖薄互層特征[5]；上侏羅統(tǒng)齊古組、喀拉扎組主要以砂礫巖、泥巖沉積為主[8]；而下白堊統(tǒng)清水河組底部發(fā)育底礫巖，向上則以灰綠色、棕紅色泥巖沉積為主[5]。此外，準(zhǔn)南東段還發(fā)育有石炭系、二疊系及三疊系，而在石炭系內(nèi)部凝灰?guī)r大量發(fā)育。值得注意的是，博格達(dá)山出露地層主要為石炭系及二疊系，基巖巖性以凝灰(質(zhì))巖為主。而東部隆起區(qū)的克拉美麗山及南部天山基巖巖性則以巖漿巖和變質(zhì)巖為主[8, 24-25,29-30]。

2 物源特征

2.1 砂巖碎屑成分

砂巖的碎屑成分明顯受到物源區(qū)母巖類型的影響，其內(nèi)部石英、長石和巖屑含量不僅可反映母巖巖石類型，還可以反映其沉積期距離物源區(qū)的遠(yuǎn)近[11,31]。南緣東段侏羅系—白堊系15口取心井及3條野外露頭剖面的砂巖樣品薄片統(tǒng)計分析結(jié)果表明：砂巖類型主要為長石質(zhì)巖屑砂巖、長石巖屑砂巖和巖屑砂巖(圖2a)。砂巖以富巖屑為主要特征，巖屑體積分?jǐn)?shù)最大可達(dá)80%，而石英和長石體積分?jǐn)?shù)相對偏低，因此砂巖成分成熟度低，成分成熟度平均值為0.10～0.33(表1)。上述砂巖整體較低的成分成熟度反映了南緣東段侏羅系—白堊系沉積期距物源區(qū)較近的特點。此外，侏羅系—白堊系砂巖Dickinson Qt-F-L判別圖解[35]顯示侏羅系—白堊系砂巖沉積物源區(qū)以火山弧和再循環(huán)造山帶為特征，并且落入火山弧物源區(qū)和再循環(huán)造山帶物源區(qū)的樣品點體積分?jǐn)?shù)相當(dāng)，僅有極少數(shù)樣品點落入大陸塊物源區(qū)(圖2b)。由此可見，研究區(qū)侏羅系—白堊系各組地層沉積期物源區(qū)母巖成因較為多樣。

a. 準(zhǔn)南東段構(gòu)造位置圖；b. 準(zhǔn)南地層發(fā)育特征圖。據(jù)文獻(xiàn)[23-26]修改。

a. 準(zhǔn)南東段侏羅系--白堊系巖石類型圖解，據(jù)文獻(xiàn)[32]；b.準(zhǔn)南東段侏羅系--白堊系Dickinson Qt-F-L判別圖解，據(jù)文獻(xiàn)[35],部分?jǐn)?shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[36]。Q. 單晶石英；F. 單晶長石；R. 巖屑；Qt. 單晶和多晶石英；L. 不穩(wěn)定巖屑。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系儲層骨架碎屑成分、重礦物類型及相關(guān)分析參數(shù)特征

2.2 礫巖礫石成分

礫巖主要為近物源沉積，其礫石成分不僅可直接反映物源區(qū)母巖巖性，而且其成分變化還可以反映不同成因巖性母巖可能發(fā)生的隆升和剝蝕事件[9,37-38]。準(zhǔn)南東段野外剖面及鉆井礫巖礫石成分統(tǒng)計結(jié)果表明：八道灣組、西山窯組和頭屯河組礫巖礫石成分均以沉積巖系礫石為主(包括泥巖、粉砂巖、砂巖等)，且沉積巖系礫石平均體積分?jǐn)?shù)占60%以上(圖3，表2)。上述現(xiàn)象說明準(zhǔn)南東段在八道灣組至頭屯河組沉積期主要受控于沉積巖為母巖類型的物源區(qū)，與圖2所反映的物源區(qū)類型結(jié)論一致。特別地，由于凝灰?guī)r礫石基本來源于石炭系，因此礫巖礫石成分中凝灰?guī)r礫石體積分?jǐn)?shù)的高低，可反映石炭系被抬升剝蝕的劇烈程度。具體而言，凝灰?guī)r礫石體積分?jǐn)?shù)越高，則反映構(gòu)造作用造成的石炭系隆升剝蝕程度越大。由圖3可見，準(zhǔn)南東段八道灣組凝灰?guī)r礫石體積分?jǐn)?shù)較低，西山窯組至頭屯河組凝灰?guī)r礫石體積分?jǐn)?shù)由高變低，反映了中侏羅世早期石炭系沉積地層存在一次抬升，使得其遭受剝蝕供源。結(jié)晶變質(zhì)巖系礫石成分體積分?jǐn)?shù)的高低，可以反映巖漿巖及與構(gòu)造有關(guān)的變質(zhì)巖山體供源強(qiáng)度大小，即天山及克拉美麗山供源強(qiáng)度的大小[39]。另外，圖3中準(zhǔn)南東段八道灣組結(jié)晶變質(zhì)巖系成分礫石體積分?jǐn)?shù)最高，而西山窯組和頭屯河組結(jié)晶變質(zhì)巖系礫石體積分?jǐn)?shù)逐漸降低，說明中侏羅世天山及克拉美麗山對準(zhǔn)南東段供源能力有所減弱。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系部分地層礫巖礫石成分特征

表2 準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系各地層礫巖礫石各成分平均體積分?jǐn)?shù)

2.3 重礦物類型及組合特征

不同類型的母巖經(jīng)風(fēng)化破壞后會產(chǎn)生不同的重礦物組合，因此可以利用重礦物及其組合類型來判別母巖性質(zhì)及來源[40-41]。通過對準(zhǔn)南東段侏羅系—白堊系15口井及3條野外露頭剖面砂巖樣品重礦物資料分析，共可鑒定出20余種重礦物，主要包括石榴石、鋯石、電氣石、金紅石、白鈦石、磁鐵礦、鈦鐵礦等。

為了進(jìn)一步厘清準(zhǔn)南東段侏羅系—白堊系物源區(qū)母巖類型及潛在物源分區(qū)，本次研究采用聚類分析的方法對重礦物資料進(jìn)行分析。聚類分析是多元統(tǒng)計中的一種數(shù)學(xué)分類方法。其實質(zhì)是根據(jù)樣本或變量之間的相似程度或親疏關(guān)系把它們逐步分類的方法，聚類分析又分為R型聚類分析和Q型聚類分析[42-43]。R型聚類分析是研究變量之間的相關(guān)關(guān)系，即把同一樣本中的不同變量進(jìn)行比較,確定不同變量間的親疏關(guān)系,進(jìn)而對變量進(jìn)行分類；Q型聚類分析是研究樣本間的相互關(guān)系，是把不同樣本中的同一變量進(jìn)行比較，通過確定樣本間的相似程度而對樣本進(jìn)行分類[44]。通過分別對準(zhǔn)南東段15口井、3條野外剖面共計320個侏羅系—白堊系各組地層樣品發(fā)育的陸源重礦物類型及體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行R型聚類分析，得到各組地層重礦物樹型聚類圖譜(圖4)。由圖4可知，準(zhǔn)南東段侏羅系—白堊系各組地層重礦物組合類型大致可區(qū)分為4大類(表3)：沉積巖類(包含火山碎屑巖等)，以重晶石、綠泥石、榍石、電氣石、磷灰石和鋯石等為主[56]；變質(zhì)巖類，以石榴石、綠簾石、磁鐵礦和鈦鐵礦等為主[8,56]；中酸性巖漿巖類，以鋯石、電氣石、磷灰石、黑云母、白鈦石和鈦鐵礦等為主[11,56]；基性巖漿巖類，以(鈦)磁鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦和白鈦石等為主[8,57]。由此可見準(zhǔn)南東段侏羅系—白堊系沉積期源區(qū)條件較為復(fù)雜，這一復(fù)雜性與研究區(qū)南部的天山和博格達(dá)山及東北部的克拉美麗山母巖類型形成較好的對應(yīng)關(guān)系(表3)。

除了通過R型聚類分析作為定性分析方法分析重礦物母巖類型外，還可利用Q型聚類方法對研究區(qū)不同井同一層位重礦物類型及體積分?jǐn)?shù)的親疏關(guān)系進(jìn)行判別，從而確定南緣東段可能的潛在物源分區(qū)。由于西山窯組和清水河組所獲井位資料較少，所以難以形成Q型聚類分析，但其重礦物組合特征仍可表現(xiàn)出物源分區(qū)特征(圖5)。由圖5可知，侏羅系—白堊系沉積期可存在多支潛在物源體系。其中，早侏羅世--中侏羅世早期可能存在南北兩支物源體系，兩支潛在物源體系重礦物均以較穩(wěn)定的鈦鐵礦和白鈦石為主(圖5a,b，c)?？梢?，其重礦物成熟度較高；反映了早侏羅世--中侏羅世早期研究區(qū)距離物源區(qū)較遠(yuǎn)，推測兩支物源體系分別受控于天山和克拉美麗山[58]；此外，頭屯河組沉積期存在3個潛在物源體系，混源現(xiàn)象顯著(圖5d)，且頭屯河組、齊古組及喀拉扎組部分重礦物組合中不穩(wěn)定重礦物含量顯著增大，主要以不穩(wěn)定重礦物綠簾石為主(圖5d,e)。綠簾石一般廣泛分布于變質(zhì)巖中，而綠簾石含量的增加，反映變質(zhì)巖基底的隆升、剝蝕劇烈，從而造成山體的隆升改造作用加強(qiáng)。由此推測，頭屯組至喀拉扎組沉積期，緊鄰準(zhǔn)南東段的博格達(dá)山不斷隆升為研究區(qū)供源，反映了此過程中研究區(qū)近物源沉積的特點。

2.4 古水流流向特征

準(zhǔn)南東段侏羅系—白堊系古水流數(shù)據(jù)主要來源于博格達(dá)山前3條野外地質(zhì)剖面(鐵廠溝剖面、三工河剖面、白楊溝剖面)和柴窩堡盆地內(nèi)剖面[8, 51,59]。由圖6可知，早侏羅世八道灣組—三工河組沉積期準(zhǔn)南東段以自北向南古流向為主，但仍存在少量自南向北古水流數(shù)據(jù)(圖6a,b)，反映了該時期研究區(qū)古水流主要受控于北部克拉美麗山物源體系。西山窯組至頭屯河組沉積期準(zhǔn)南東段除存在自北向南古水流外，還存在部分北西向古水流數(shù)據(jù)(圖6c,d)，反映了該時期博格達(dá)山開始隆升并出露水面，進(jìn)而在一定程度上改變了古水流方向。八道灣組至頭屯河組沉積期柴窩堡盆地內(nèi)部古水流方向以自南向北為主，反映了其主要受控于南部天山物源體系。齊古組沉積期準(zhǔn)南東段多發(fā)育北西向或自東向西的古水流(圖6e)，說明博格達(dá)山隆升對古水流方向影響程度加大，并作為一明顯物源區(qū)對古水流方向起到主導(dǎo)作用；此外，齊古組沉積期還有自北向南方向，以及南東向或南西向的古水流方向(圖6e)，反映了晚侏羅世早期博格達(dá)山的隆升，將準(zhǔn)南東段與柴窩堡盆地阻隔開來，從而改變了古水流方向。下白堊統(tǒng)清水河組沉積期研究區(qū)以自南向北古水流為主，還存在少量自東向西的古水流數(shù)據(jù)(圖6f)，反映了博格達(dá)山的全面隆升并作為主體物源區(qū)而對南緣東段沉積古水流方向起到?jīng)Q定性作用。

表3 準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系儲層重礦物組合特征及潛在源區(qū)

2.5 地層巖性比例特征

地層巖性比例特征可反映盆地內(nèi)部距源區(qū)遠(yuǎn)近的沉積充填特征，一般而言距離源區(qū)越遠(yuǎn)地層內(nèi)細(xì)粒泥巖和粉砂巖含量越大。本次研究在對準(zhǔn)南東段侏羅系—白堊系各組地層內(nèi)部鉆井資料進(jìn)行巖性比例的計算與統(tǒng)計后，再對各井間數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。

研究區(qū)八道灣組和三工河組各鉆井中巖性比例以泥巖、粉砂巖體積分?jǐn)?shù)最高(圖7a)，反映了沉積期以細(xì)粒湖相沉積為主；西山窯組—頭屯河組—齊古組沉積期，研究區(qū)各井中不同巖性體積分?jǐn)?shù)變化并不明顯，仍以泥巖為主(圖7b,c,d)，反映了中侏羅世至晚侏羅世早期博格達(dá)山體僅部分出露水面，主體尚未大規(guī)模隆升，剝蝕并不劇烈，因此并未供給明顯的礫級及砂級碎屑；準(zhǔn)南東段在喀拉扎組沉積期相較于齊古組沉積期，沉積地層存在一個以泥巖體積分?jǐn)?shù)為主向以砂巖體積分?jǐn)?shù)為主的轉(zhuǎn)變過程(圖7d,e)，說明博格達(dá)山主體持續(xù)隆升且劇烈剝蝕，使得其可提供大量的粗粒碎屑沉積物；清水河組沉積期研究區(qū)各鉆井礫巖及砂巖體積分?jǐn)?shù)大幅度增加(圖7f)，反映了博格達(dá)山隆起加大，并作為優(yōu)勢物源區(qū)大規(guī)模供給物源，這與上述古水流流向特征所得結(jié)論一致。

3 物源演化及沉積背景

準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段是盆地東部與博格達(dá)山接壤地區(qū)，多期構(gòu)造運動疊加造成這一地區(qū)盆山演化關(guān)系復(fù)雜、物源體系多樣的特點。石炭系沉積期，受中天山地體俯沖碰撞的影響(即天山中期運動)，準(zhǔn)噶爾地體和吐哈地體發(fā)生拼接。并且由于準(zhǔn)噶爾盆地東部庫普島弧和將軍廟古陸的碰撞作用，使得克拉美麗山開始造山運動[60-62]。準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段形成主要在二疊紀(jì)，沉積環(huán)境逐漸由海相沉積向陸相沉積轉(zhuǎn)變[63]。相比而言，早二疊世準(zhǔn)噶爾盆地東北部山系(克拉美麗山)隆起較強(qiáng)烈，而南緣山系隆起較晚[63-64]。三疊系沉積期南緣東段斷裂活動減弱，進(jìn)入相對統(tǒng)一的填平補(bǔ)齊階段，氣候逐漸變得濕潤，并且湖水范圍不斷擴(kuò)大[30, 65-66]。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系沉積各類型重礦物體積分?jǐn)?shù)R型聚類圖

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段下組合侏羅系—白堊系各井發(fā)育重礦物類型比例及重礦物體積分?jǐn)?shù)Q型聚類圖

數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[16,29,45-46]。

準(zhǔn)南東段晚三疊世受到周緣山體擠壓抬升作用的影響，使得三疊系遭受剝蝕，造成其與八道灣組之間的區(qū)域不整合接觸關(guān)系[7,67]。由圖8可見，八道灣組厚度較為均勻，且整體大于三工河組厚度，揭示了南緣東段在早侏羅世早期構(gòu)造背景穩(wěn)定，但三工河組沉積期研究區(qū)東部構(gòu)造不穩(wěn)定，存在局部抬升剝蝕現(xiàn)象，使得三工河組向東出現(xiàn)剝蝕尖滅(圖8)。而八道灣組礫巖中凝灰?guī)r礫石成分與中侏羅統(tǒng)各組地層相比體積分?jǐn)?shù)較小，甚至可以忽略不計(圖3，表2)，反映了早侏羅世博格達(dá)山尚未隆升，石炭系凝灰?guī)r地層尚未因此遭受剝蝕。此外，重礦物組合特征(圖4)揭示，早侏羅世物源主要受控于沉積巖系和巖漿巖系山體，而下侏羅統(tǒng)沉積期存在兩支潛在物源體系(圖5a,b)。準(zhǔn)南東段下侏羅統(tǒng)沉積期古水流方向以自北向南為主(圖6a,b)，而泥巖沉積體積分?jǐn)?shù)大(圖7a)，反映了研究區(qū)以細(xì)粒湖相沉積為主。因此推斷早侏羅世準(zhǔn)南東段受南部(天山)和北部(克拉美麗山)物源體系的共同影響，上述兩支物源體系在侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)持續(xù)對準(zhǔn)南東段供給物源碎屑(圖9)，但早侏羅世北部物源供源能力相對較強(qiáng)(圖9a,b)。下侏羅統(tǒng)ZTR和ZTR整體優(yōu)于中上侏羅統(tǒng)(表1，圖10)，反映了準(zhǔn)南東段在早侏羅世距源區(qū)距離相對較遠(yuǎn)(圖9a,b，圖11 a,b)。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系不同井各組地層巖性比例特征

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系各沉積期物源沉積體系演化特征

中侏羅統(tǒng)沉積期為準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段構(gòu)造背景發(fā)生重大轉(zhuǎn)變時期，受控于燕山運動，博格達(dá)山逐漸隆升出露水面而參與供源。從區(qū)域連井地層展布特征來看(圖8)，南緣東段西山窯組厚度變化較大并在東部存在明顯的超覆尖滅特征，但頭屯河組變化相對較小。上述特征反映了西山窯組沉積期研究區(qū)東部存在抬升剝蝕過程。此外，中侏羅統(tǒng)礫巖中凝灰?guī)r礫石體積分?jǐn)?shù)較八道灣組有所增加，但結(jié)晶變質(zhì)巖系礫石體積分?jǐn)?shù)逐漸降低(圖3，表2)。上述現(xiàn)象揭示了博格達(dá)山在中侏羅世開始隆升使得這一區(qū)域的石炭系凝灰?guī)r地層出露水面并開始遭受剝蝕。相比而言，天山、克拉美麗山結(jié)晶變質(zhì)巖系物源體系對準(zhǔn)南東段供源強(qiáng)度逐漸減弱。而南緣東段頭屯河組沉積期存在3支潛在物源體系(圖5d)。且西山窯組和頭屯河組沉積期古水流方向仍以自北向南為主，且自南向北古流向減少(圖6c,d)，反映了博格達(dá)山的部分隆升改變了古水流方向。但值得注意的是，與下侏羅統(tǒng)相比，中侏羅統(tǒng)砂、礫巖體積分?jǐn)?shù)尚未明顯增加(圖7b,c)，反映了博格達(dá)山僅部分出露水面，未能使其遭受大量剝蝕而供給砂、礫級碎屑。因此綜合推斷中侏羅世南緣東段整體受天山、克拉美麗山和博格達(dá)山物源體系影響，混源現(xiàn)象顯著，且博格達(dá)山處于不斷隆升狀態(tài)，對準(zhǔn)南東段的供源能力不斷提高(圖9c,d，圖11 c,d)。特別地，中侏羅統(tǒng)ZTR及SCHM較下侏羅統(tǒng)均有所下降(表1，圖10)，揭示了研究區(qū)距離物源區(qū)距離縮短，南緣東段周緣沉積邊界發(fā)生萎縮(圖9c,d，圖11 c,d)。

圖10 準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系各地層重礦物ZTR和SCHM變化特征

a. 八道灣組；b. 三工河組；c. 西山窯組；d. 頭屯河組；e. 齊古組；f. 清水河組。NTS. 北天山；CWD. 柴窩堡凹陷。

晚侏羅世準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段地層受到周緣山體擠壓抬升作用影響，盆地沉積邊界由南向北推進(jìn)[68]。從區(qū)域連井地層剖面可見齊古組和喀拉扎組整體展布呈現(xiàn)較為一致特征，地層厚度分布相對均勻(圖8)，沉積構(gòu)造背景相對穩(wěn)定。而根據(jù)南緣東段上侏羅統(tǒng)各組重礦物Q型聚類分析結(jié)果推測沉積期存在3支潛在物源體系(圖5d)，即仍存在混源現(xiàn)象。此外，喀拉扎組較齊古組砂、礫巖比例明顯增大(圖7e)，并且齊古組沉積時期古流向特征顯示研究區(qū)南部各部位均存在自北向南的古水流(圖6e)，反映了博格達(dá)山主體持續(xù)隆升且劇烈剝蝕，使得其可提供大量的粗粒碎屑沉積物并開始主導(dǎo)研究區(qū)的古水流方向。值得注意的是，齊古組ZTR和SCHM較頭屯河組沉積時期存在一明顯的降低(表1，圖10)，反映了南緣東段沉積邊界在晚侏羅世相較于中侏羅世已明顯縮短。綜上可推斷晚侏羅世博格達(dá)山隆升規(guī)模持續(xù)加大，且已經(jīng)成為準(zhǔn)南東段主要物源區(qū)(圖9e，圖11e)。

下白堊統(tǒng)清水河組沉積期，整個準(zhǔn)噶爾盆地南緣沉積中心向盆內(nèi)遷移，南緣整體呈現(xiàn)出均勻沉降接受沉積的特征[68]。由區(qū)域連井剖面(圖8)可見，清水河組厚度分布相對均勻，研究區(qū)整體構(gòu)造較穩(wěn)定。但相比于侏羅系，下白堊統(tǒng)清水河組內(nèi)部砂礫巖大量發(fā)育(圖7f)，可見博格達(dá)山隆升幅度和規(guī)模加大，剝蝕劇烈，并向研究區(qū)供給大量砂級和礫級相對粗粒碎屑。此外，古流向特征顯示研究區(qū)存在以自南向北為主的古水流，而柴窩堡盆地內(nèi)部古水流以自北向南為主(圖6f)，反映了研究區(qū)和柴窩堡盆地沉積古水流方向主要受控于規(guī)模較大的博格達(dá)山。值得注意的是，清水河組ZTR和SCHM較齊古組存在一明顯的增大現(xiàn)象(表1，圖10)，揭示了準(zhǔn)南東段沉積邊界在早白堊世相較于晚侏羅世有所擴(kuò)張。綜合推斷早白堊世博格達(dá)山體持續(xù)隆升并達(dá)鼎盛，并且將柴窩堡盆地與準(zhǔn)南東段發(fā)生分隔，從而成為南緣東段優(yōu)勢物源區(qū)(圖9f，圖11f)。

4 結(jié)論

1)準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系砂巖成分成熟度低，巖屑體積分?jǐn)?shù)高，整體反映近物源沉積特點，且物源區(qū)背景以火山弧和再循環(huán)造山帶為特征。相比于下侏羅統(tǒng)，中侏羅統(tǒng)礫巖內(nèi)部凝灰?guī)r礫石體積分?jǐn)?shù)顯著升高，因此在中侏羅世石炭系沉積地層存在一次抬升，使得其遭受剝蝕供源。

2)準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段侏羅系—白堊系重礦物組合顯示沉積期源區(qū)條件較為復(fù)雜，既存在沉積巖系母巖類型也發(fā)育結(jié)晶變質(zhì)巖系母巖類型。且早、中侏羅世南緣東段物源體系受控于天山、克拉美麗山和尚未規(guī)模隆升的博格達(dá)山，而晚侏羅世至早白堊世物源體系主要受控于博格達(dá)山。

3)早中侏羅世研究區(qū)主要發(fā)育自北向南的古水流，反映物源體系主要受控于北部的克拉美麗山。而晚侏羅世至早白堊世古水流多出現(xiàn)自南向北方向，揭示了研究區(qū)物源體系受控于博格達(dá)山。且早侏羅世至晚侏羅世早期南緣東段主要以細(xì)粒沉積為主，這一時期研究區(qū)距源區(qū)相對較遠(yuǎn)。晚侏羅世晚期至早白堊世早期，博格達(dá)山持續(xù)隆升使其遭受強(qiáng)烈剝蝕而可供給大量粗粒碎屑。

4)整體而言，早侏羅世南緣東段沉積邊界距現(xiàn)今邊界最遠(yuǎn)，物源體系主要受控于克拉美麗山和天山，沉積構(gòu)造背景相對穩(wěn)定。而中侏羅世博格達(dá)山開始隆升并部分出露水面，開始向研究區(qū)供給物源，但天山和克拉美麗山物源體系供源能力有所減弱。晚侏羅世至早白堊世早期博格達(dá)山強(qiáng)烈隆升達(dá)規(guī)模最大，成為準(zhǔn)南東段優(yōu)勢物源區(qū)。