柴北緣大煤溝侏羅紀(jì)層序地層與沉積演化研究

趙吉林 馮 喬 徐明璞 陳 峰

（山東科技大學(xué) 地質(zhì)科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島266590）

0 引言

柴達(dá)木盆地位于青藏高原北部，被阿爾金山、祁連山和昆侖山環(huán)抱，是青藏高原的重要組成部分，同時(shí)也是我國(guó)西北地區(qū)重要的含油氣盆地之一。盆地北部地區(qū)侏羅系發(fā)育良好，分布廣泛，平均厚度為1000-2000m，最大厚度可達(dá)3000m，柴達(dá)木盆地北緣是柴達(dá)木盆地三大油氣區(qū)之一,是目前重要的煤層和油氣資源勘探目的層。

大煤溝剖面位于柴達(dá)木盆地大柴旦鎮(zhèn)東南的大煤溝煤礦，侏羅系地層發(fā)育齊全，層序清晰，構(gòu)造簡(jiǎn)單，在柴達(dá)木盆地，大煤溝剖面的侏羅系地層出露最為完整?？偤翊笥?100m,由分選、磨圓度較差的沖積扇,山區(qū)河流相礫巖、角礫巖和含礫砂巖開(kāi)始,以含葉肢介、昆蟲(chóng)和魚(yú)等深水湖泊相油頁(yè)巖或黑色頁(yè)巖結(jié)束[1]。

1 層序劃分

根據(jù)巖性、巖相、地層疊置型式、生物組合、沖刷侵蝕面及沉積體系轉(zhuǎn)換面等典型層序界面的識(shí)別標(biāo)志，大煤溝地區(qū)的侏羅系可以劃分出7個(gè)三級(jí)層序[2]。

層序1

底界面為不整合面，界面之下為元古生界頂部達(dá)肯大坂群古風(fēng)化殼，頂界面為原小煤溝組(J1x)頂。此層下部以主要為礫巖,夾有泥質(zhì)粉砂巖和碳質(zhì)泥巖,見(jiàn)透鏡狀層理、交錯(cuò)層理；中部以礫巖、碳質(zhì)泥巖和碳質(zhì)頁(yè)巖為主,夾薄層細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖,見(jiàn)透鏡狀層理、板狀交錯(cuò)層理及沖刷充填構(gòu)造；上部為砂巖、煤層及礫狀砂巖。

層序2

底界為原大煤溝組第一段J21底部的沖積扇辮狀河道沉積,頂界為原大煤溝組第二段J22底部的沖積扇辮狀河道沉積。上升半旋回由沖積扇的扇緣沉積、湖漫沼澤以及淺湖砂泥沉積構(gòu)成,下降半旋回向上分別為淺湖砂泥沉積,扇三角洲的分流河道沉積和濱湖的砂坪、泥坪沉積。巖性下部為中、細(xì)砂巖,斜層理發(fā)育；中部以碳質(zhì)頁(yè)巖為主,夾粉砂巖、油頁(yè)巖、煤層以及菱鐵礦層,發(fā)育透鏡狀層理和水平層理；上部為細(xì)砂巖及頁(yè)巖和泥巖。

層序3

由大煤溝組第2段構(gòu)成(J2d2)，底界面為沉積體系轉(zhuǎn)換面，頂界面為沖刷侵蝕面。上升半旋回由沖積扇的辮狀河道和辮狀河間沉積向上相變?yōu)闉I湖相和淺湖相沉積,下降半旋回由淺湖相相變?yōu)闉I湖沉積。下部巖性主要為以細(xì)礫巖、礫狀砂巖，夾砂質(zhì)泥巖、碳質(zhì)頁(yè)巖,交錯(cuò)層理發(fā)育。

層序4

由大煤溝組第3段構(gòu)成（J2d3），發(fā)育低水位和湖侵體系域。底面為下中侏羅統(tǒng)的構(gòu)造層序界面、沉積間斷面和古生物組合突變面,頂界為大煤溝組第四段J24底部的沉積體系轉(zhuǎn)換面,包括上升和下降兩個(gè)半旋回，上升半旋回由扇三角洲的分支河道沉積向上相變?yōu)闉I湖相沉積,下降半旋回主要為濱湖相沉積。巖性底部為礫巖、含礫砂巖、粉砂巖和含砂泥巖；中部為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及碳質(zhì)泥巖；上部為細(xì)砂巖,粉砂巖和泥巖。

層序5

包括大煤溝組第4段和第5段(J2d4-J2d5),底界面為大煤溝組第四段J24底部的為沉積體系轉(zhuǎn)換面,頂至大煤溝組第六段J26底部的沖刷侵蝕面,包括1個(gè)中期旋回和1-2個(gè)短期旋回。上升半旋回由大套巨厚沖積扇相-辮狀河道相砂礫巖、砂巖組成，具加積式沉積特征，下降半旋回由淺湖沉積向上變?yōu)檎訚苫?。巖性底部和中部以中、細(xì)礫巖,含礫砂巖為主,夾少量砂質(zhì)泥巖、頁(yè)巖,沖刷面發(fā)育,具斜層理和交錯(cuò)層理；上部以厚層煤、頁(yè)巖和碳質(zhì)泥巖為主,夾泥質(zhì)砂巖和少量含礫砂巖。該旋回低位體系域?yàn)闆_積體系。

層序6

包括大煤溝組第6段和第7段(J2d6-J2d7),頂、底界面均為沖刷侵蝕面,底界為大煤溝組第六段J26底部的沖積體系,頂面為一構(gòu)造層序界面。上升半旋回沖積扇的扇緣沉積向上相變?yōu)闉I湖、淺湖和較深湖相沉積。下降半旋回由較深湖相和淺湖相沉積構(gòu)成,頂部部分缺失。

巖性下部為含礫粗砂巖、砂巖夾碳質(zhì)泥巖；中部為砂質(zhì)泥巖夾粗砂巖、粉砂巖和薄煤層；上部為油頁(yè)巖、泥巖、碳質(zhì)泥巖互層,夾菱鐵礦層,見(jiàn)細(xì)水平層理。該旋回低位體系域?yàn)闆_積體系。湖進(jìn)體系域?yàn)闉I淺湖至較深湖沉積。高位體系域?yàn)檩^深湖和淺湖沉積,頂部缺失。

層序7

底部為采石嶺組的扇三角洲辮狀河道沉積,頂部為紅水溝組大套紅色含砂泥巖不整合面。巖性自下而上為中、細(xì)礫巖,砂質(zhì)泥巖及含砂泥巖,夾少量泥巖和少量泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖。低水位體系域以辮狀河道相砂礫巖、砂巖及淺湖相砂泥巖為主，其頂部被下第三系路樂(lè)和組底部砂礫巖所截切。高位體系域主要為濱湖相沉積,上部缺失。

2 沉積演化

從大煤溝地區(qū)緣侏羅紀(jì)的層序地層、沉積相、巖性可以看出,柴達(dá)木盆地北緣經(jīng)歷了早侏羅世斷陷湖盆沉積-中侏羅世坳陷湖盆沉積-晚侏羅世以擠壓為特征的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)下的辮狀河流沉積的3大階段轉(zhuǎn)變，盆地性質(zhì)也由早侏羅世末-中侏羅世初，受塔里木地塊相對(duì)柴達(dá)木地塊大規(guī)模向東遷移影響，柴北緣西部受擠壓、抬升。柴北緣由區(qū)域拉張應(yīng)力場(chǎng)向區(qū)域擠壓應(yīng)盆地性質(zhì)也由早侏羅世斷陷盆地向中侏羅世坳陷盆地演化，在大煤溝地區(qū)形成了以大煤溝礦區(qū)為沉積中心，向達(dá)肯大坂山、綠梁山等四周超覆的沉積特征。大煤溝礦區(qū)侏羅紀(jì)煤系主要發(fā)育一套河流-三角洲-湖泊沉積體系。

早侏羅世

早侏羅世大部分地區(qū)發(fā)育溫暖潮濕氣候下的砂質(zhì)辮狀河三角洲)湖泊沉積體系,其沉積以暗色泥巖、粉砂巖為主,粗碎屑巖含量在10%以下。早侏羅世早期柴北緣以發(fā)育砂巖、頁(yè)巖和煤線的山間盆地為特征。見(jiàn)早侏羅世動(dòng)、植物化石,指示河流-湖沼沉積環(huán)境.沉積了巨厚的暗色泥巖,是柴北緣的主要生油巖系。

中侏羅世

與早侏羅世相比,中侏羅世沉積范圍較大,巖相變化的特征是厚層砂礫巖較發(fā)育且多與細(xì)粒砂、泥巖快速或直接過(guò)渡,與現(xiàn)代青海湖南岸黑馬河扇三角洲砂體直接入湖的沉積特征類似,由此可知其沉積環(huán)境以扇三角洲-濱淺湖體系為主。

大煤溝組四段為一套黃灰色沖積相砂礫巖,發(fā)育具粒序?qū)永淼纳暗[巖透鏡體；見(jiàn)沖刷面、斜層理及小型交錯(cuò)層理,屬?zèng)_積扇)辮狀河沉積體系。出現(xiàn)炭質(zhì)泥頁(yè)巖夾層,是古氣候變濕的證據(jù)。

大煤溝組五段為炭質(zhì)泥巖與煤層、砂礫巖組成的濱淺湖)沼澤相含煤沉積,氣候變濕,到六段底部水退為河流)三角洲相,之后水進(jìn)為濱淺湖。侏羅世晚期古氣候干熱,湖水變淺,生物減少,紅灰相間的砂泥巖韻律層代表了此時(shí)的濱淺湖相沉積組合。

演化到晚期的湖泊相,湖侵范圍增大,盆地規(guī)模增大。湖泊主要是淺湖和半深湖,特征與早侏羅世相似。其沉積以暗色泥巖、粉砂巖為主,粗碎屑巖含量在10%以下。

晚侏羅世

晚侏羅世的古地理面貌較早、中侏羅世發(fā)生了較大變化,湖泊和辮狀河三角洲消失,代之以砂質(zhì)辮狀河和干湖沉積。砂質(zhì)辮狀河沉積主要為紅色砂巖和泥巖,根據(jù)粗碎屑巖含量30%這條等值線,區(qū)分出了砂質(zhì)辮狀河上游和下游,前者粗碎屑巖含量在30%以上,后者在30%以下。

由于辮狀河三角洲的消失和氣候由溫暖潮濕轉(zhuǎn)化為炎熱干旱,氧化作用相對(duì)增強(qiáng),沉積物以紅色為主要色調(diào),沉積體系以河流為主,沼澤環(huán)境消失。

3 結(jié)論

柴達(dá)木盆地北緣大煤溝地區(qū)侏羅系根據(jù)巖性、巖相、地層疊置型式、沖刷侵蝕面及沉積體系轉(zhuǎn)換面等典型層序界面的識(shí)別標(biāo)志，可以劃分出7個(gè)三級(jí)層序。沉積演化經(jīng)歷了早侏羅世斷陷湖盆沉積-中侏羅世坳陷湖盆沉積-晚侏羅世以擠壓為特征的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)下的辮狀河流

沉積的3大階段。

［1］楊明慧,夏文臣.非海相前陸盆地含煤沉積層序地層分析以柴達(dá)木盆地大煤溝侏羅系剖面為例[J].煤田地質(zhì)與勘探,1998,26(3):1-4.

［2］彭立才,楊慧珠.柴達(dá)木盆地大煤溝侏羅系剖面高分辨率含煤層序分析[J].西安石油學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2002,17(1)：6-10.