莎車坳陷重力異常特征及鉀鹽成礦條件分析

趙玉海韋 釗 黃儉合 王 健

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北 涿州072754

地質(zhì)·礦產(chǎn)

莎車坳陷重力異常特征及鉀鹽成礦條件分析

趙玉海*韋 釗 黃儉合 王 健

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北 涿州072754

通過莎車坳陷重力異常分析解釋以及成鹽地質(zhì)特征分析，表明喀什凹陷有5處明顯的低值異常，葉城凹陷有3處明顯的低值異常，推斷這些異常為低密度鹽巖體沉積中心，應(yīng)是找鹽的有利靶區(qū)。通過成鉀條件分析表明莎車坳陷有很好的成鉀鹽遠(yuǎn)景，根據(jù)預(yù)測劃分原則圈定出烏恰-阿克陶和澤普-葉城二個預(yù)測區(qū)。

莎車坳陷 重力異常 鹽巖體 成鉀預(yù)測

1 成鹽地質(zhì)特征

莎車坳陷（塔西南坳陷）位于塔里木盆地的西部，是塔里木盆地西南部重要的構(gòu)造單元，其南北長500km，東西寬100～260km，面積約7.66萬km2。因坳陷內(nèi)構(gòu)造分異，可劃分為喀什凹陷（2萬km2）、葉城凹陷（2.3萬km2）等次級構(gòu)造單元。

區(qū)內(nèi)主要含鹽系地層為白堊系和古近系，出露廣泛。從侏羅紀(jì)開始，該區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)闉l臨特提斯海北側(cè)的北陸緣海的低洼地帶，侏羅紀(jì)發(fā)育瀕臨陸相含煤沉積，早白堊世為瀕海的河湖三角洲沉積。在晚白堊世和古近紀(jì)，遭受了2次海浸，使之成為淺海盆地或瀉湖海灣，沉積了一套砂質(zhì)泥巖、碳酸鹽間夾硫酸巖鹽地層，總厚達(dá)1500m左右，這是該區(qū)一套較為獨特的白堊紀(jì)、古近紀(jì)海相地層（表1）。這些地層中蒸發(fā)鹽普遍發(fā)育，巖性的主要特征是厚層的白色石膏、硬石膏、膏泥巖發(fā)育，其次為薄層狀的石膏、白云巖，局部有少量的石鹽礦產(chǎn)。

莎車坳陷為大型的斷陷盆地，盆地拗陷幅度大，上白堊統(tǒng)沉積厚600m，古近系厚度達(dá)1000余米，成鹽期多，有晚白堊世烏依塔格期、吐依洛克期和古近紀(jì)的阿爾塔什期、巴什布拉克期。成鹽盆地面積大，鹽類物質(zhì)雄厚，海侵時間持續(xù)時間長，構(gòu)造分割劇烈，發(fā)育有喀什、葉城等次級成鹽凹陷，有利于鉀鹽的聚集。目前已發(fā)現(xiàn)阿爾塔什組沉積了340m厚的石膏層夾巖鹽層，在烏恰群中沉積了薄層石鹽層（2m）。

莎車坳陷的巖鹽主要分布于喀什凹陷內(nèi)，地表可見較少的巖鹽出露，多呈透鏡狀產(chǎn)于泥質(zhì)巖及砂質(zhì)泥巖與膏泥巖層中，如阿克陶—烏恰一帶的烏恰、烏克沙魯?shù)?，疏附縣塔什米里克、阿克陶縣沙曼等鹽礦點則為鹽丘狀或似層狀巖鹽。出露巖鹽或含鹽系地層以晚白堊世吐依洛克組(K2t)、古新統(tǒng)阿爾塔什組(E1a)及漸新統(tǒng)巴什布拉克組(E2-3b)為主。

烏恰縣瑪爾坎蘇鹽礦，鹽體出露長度約20m，厚 2m，主要由含石膏及泥礫的石鹽巖組成。阿克陶縣沙曼村附近罕鐵列克鹽礦，呈透鏡狀出露，長度約 250m，最厚處達(dá) 50m，以暗紫紅色石膏質(zhì)石鹽巖及含泥質(zhì)含膏石鹽巖為主。烏魯克恰提鹽礦，呈透鏡狀產(chǎn)出，分上、下兩層，出露長度50～200m，厚2～3m，鹽類礦石以褐紅色含石膏的泥質(zhì)石鹽巖為主。

表1 白堊系—古近系地層簡表Table1 The Cretaceous-Paleogene strata table

2 莎車坳陷重力異常分析

2.1 布格重力異常特征

喀什凹陷區(qū)布格重力異常的特征為（圖 1）：總體表現(xiàn)為西低東高，西南部最低，往東北方向逐漸升高。從喀什凹陷剩余重力異常圖（圖 2）中可以看出，本區(qū)有5處明顯的低值異常，編號分別為GK-1～GK-5。

GK-1位于測區(qū)的西北部，走向北西，向北西方向仍未圈閉，異常最低 -16×10-8m/s2，異常沿走向長約23km，寬約10km，范圍約200km2。

GK-2位于測區(qū)的中部，走向北西，異常最低 -16×10-8m/s2，異常沿走向長約55km，寬約17km，范圍約800km2。

GK-3位于測區(qū)的東北部，走向北東，異常沿走向長約26km，寬約8km，范圍約200km2。

GK-4位于測區(qū)的西南部，走向NWW，呈長軸狀，異常沿走向長約17km，寬約7km，范圍約137 km2。

GK-5位于測區(qū)的南部，走向近東西，異常未圈閉。

初步認(rèn)為這5處低值異常均為次級凹陷引起。

圖1 喀什凹陷重力布格異常圖Fig.1 The bouguer gravity anomaly map of the Kashi Sag

葉城凹陷布格重力異常的特征（圖3）：總體表現(xiàn)為南低北高。

從葉城凹陷剩余重力異常圖（圖 4）中可以明顯看出本區(qū)有 3處明顯的低值異常(編號分別為GY-1～GY-3)。

圖2 喀什凹陷剩余重力異常圖Fig.2 The residual gravity anomaly mapof the Kashi Sag

圖3 葉城凹陷布格重力異常圖Fig.3 The bouguer gravity anomaly map of the Yecheng Sag

圖4 葉城凹陷剩余重力異常圖Fig.4 The residual gravity anomaly map of the Yecheng Sag

GY-1異常位于測區(qū)的西北部，走向北北東，異常最低-6×10-8m/s2，異常沿走向長約28km，寬約16km，范圍約380km2。

GY-2異常位于測區(qū)的西北部，走向近南北，異常最低-20×10-8m/s2，異常沿走向長約45Km，寬約35Km，范圍約1240 Km2。

GY-3異常位于測區(qū)的東南部，近圓形，無明顯走向，向東南方向異常未圈閉，異常最低值為-12×10-8m/s2，異常范圍約500 Km2。

初步認(rèn)為這3處低值異常均為次級凹陷引起。

2.2 布格重力異常解釋

喀什凹陷區(qū)布格重力異常（圖 1）整體呈西南負(fù)東北正的趨勢，由東北部最大值36 mGal逐步過渡到西南部的最低值 -45 mGal，由正值區(qū)過渡到負(fù)值區(qū)變化較緩，等值線較稀疏，這可能是由于深部凹陷邊部的過渡區(qū)域較緩造成的。整個負(fù)值區(qū)主要是由喀什凹陷造成的，呈北西走向，區(qū)內(nèi)形態(tài)較復(fù)雜，變化劇烈，中部的低值區(qū)夾雜有明顯的高值區(qū)塊，推測是由于凹陷內(nèi)部的隆起造成的。高值區(qū)呈弧形均勻分布在負(fù)值區(qū)周邊，等值線較分布較均勻、稀疏，應(yīng)該是重力背景場的反映，也說明喀什凹陷東北部的地層較穩(wěn)定。

喀什凹陷區(qū)布格重力異常的另一個特征是異常走向北西向展布，反映了本區(qū)的構(gòu)造線走向為北西向。盆地內(nèi)部北西向的重力梯度帶較發(fā)育，表明盆地內(nèi)北西向的斷裂構(gòu)造較發(fā)育。

葉城凹陷區(qū)布格重力異常（圖 3）變化范圍較大，由北部最大值為48mGal逐步過渡到南部的最小值 -111mGal，變化范圍達(dá) 169mGal。從整體上看，葉城凹陷區(qū)異常形態(tài)較簡單，布格異常向北呈逐漸加大及向南呈逐步變小的趨勢。推測葉城凹陷區(qū)布格異常主要反映了北高南低的背景場，應(yīng)該是基底界面起伏和深部密度變化的綜合反映。南部的負(fù)值區(qū)主要是反映凹陷內(nèi)應(yīng)該沉積有巨厚的低密度物質(zhì)。不論是高值區(qū)還是低值區(qū)內(nèi)，等值線較稀疏，呈近乎平行分布，這說明葉城凹陷區(qū)的構(gòu)造相對較簡單。

2.3 剩余重力異常特征與解釋

剩余重力異常的提取方法較多，比如平均場法、高次導(dǎo)數(shù)法、解析延拓法、趨勢分析法、頻率域濾波法等。但精度最高的還是先利用已知的先驗信息，構(gòu)建目標(biāo)體以上至地表含有準(zhǔn)確密度和構(gòu)造分布的地質(zhì)模型，再從實測布格異常中減去模型正演得到的重力異常，剩下的即為目標(biāo)體產(chǎn)生的重力異常。本次勘探目標(biāo)體埋藏較深，達(dá)5km左右，構(gòu)造情況復(fù)雜，在構(gòu)建正演模型的時候，稍微一點偏差，就能在獲得的結(jié)果里產(chǎn)生較大的誤差。因此，經(jīng)過幾種方法的對比試驗發(fā)現(xiàn)，采用向上延拓與滑動平均相結(jié)合的手段獲取的剩余重力異常能與已知的地質(zhì)、鉆井資料吻合的較好。本次剩余重力異常的提取便采取向上延拓與滑動平均相結(jié)合的手段。

喀什地區(qū)剩余重力異常（圖2）：本區(qū)剩余重力負(fù)異常主要分為3塊，最大的一塊位于北部，呈倒置的“7”字型，剩余異常最長的軸呈 WN向條帶狀延伸，短軸呈 NNE向延伸，這應(yīng)該反映了深部低密度體沉積的走向。該塊異常等值線圈閉性較好，異常較大的沉積中心較明顯，等值線同形扭曲的部位較多，說明該區(qū)構(gòu)造活動較強烈。該異常南部的異常規(guī)模較小，形態(tài)較簡單，呈橢圓形NW-SE向展布，該區(qū)南部有小塊幅值較大的異常，由于測線在該區(qū)沒將異常覆蓋，因此，該異常的規(guī)模、形態(tài)不很完整，但對后期鹽巖沉積位置的判斷有指示作用。

從整體分析，本區(qū)梯度帶主要存在于負(fù)異常區(qū)域，而本區(qū)負(fù)異常又是喀什凹陷的反映，說明喀什凹陷內(nèi)部斷裂構(gòu)造比較發(fā)育。

葉城凹陷區(qū)剩余重力異常（圖4）：本區(qū)剩余重力異常整體上以負(fù)異常為主。工區(qū)中間有兩塊圈閉性較好、形態(tài)較簡單的負(fù)異常，最大的一塊呈扁圓形分布，規(guī)模、幅值較大，長軸近SN向展布，較小的一塊呈豆芽形分布，規(guī)模、幅值較小，長軸近NW向展布。本區(qū)東南部也有明顯的負(fù)異常出露，但圈閉性較差，異常形態(tài)、展布方式不明顯。本區(qū)的高值區(qū)位于低值區(qū)四周，高值區(qū)等值線分布較均勻，反映了深部高密度體分布較均勻。

整體上看，本區(qū)的梯度帶主要存在于高值區(qū)與低值區(qū)過渡區(qū)域，梯度帶走向較簡單，以NW-SE向為主，規(guī)模不很大。

2.4 鹽巖體沉積中心的推斷解釋

由于該區(qū)盆地基底不均衡的升降，造成次級凹陷、凸起，促進鹵水的分異和富集。在相對低洼的，持續(xù)坳陷的，或后期坳陷強烈的地方，常常是鹽類沉積最有利的環(huán)境。本次鹽巖體沉積中心的推斷利用剩余重力異常圖（圖2、4）、重力垂向2階導(dǎo)（圖5、6）等異常圖綜合研判，圈出了低密度鹽巖體沉積中心異常，這些地區(qū)應(yīng)是找鹽的有利靶區(qū)。

圖5 喀什地區(qū)重力垂向2階導(dǎo)數(shù)圖Fig.5 The map of the vertical second derivative of gravity in the Kashi Sag

圖6 葉城地區(qū)重力垂向2階導(dǎo)數(shù)圖Fig.6 The map of the vertical second derivative of gravity in theYecheng Sag

3 沉積環(huán)境與膏鹽巖分布

莎車坳陷內(nèi)沉積巖類型比較豐富，既發(fā)育以中、細(xì)砂巖等巖相，又發(fā)育白云巖、生物碎屑灰?guī)r及鮞?；?guī)r等碳酸鹽巖巖相，還發(fā)育石膏、膏泥巖等巖相(表2)。

膏鹽巖：主要發(fā)育在古近系阿爾塔什組，為白色巨厚層石膏，從同由路克至普司格地區(qū)都有發(fā)育，厚度不等，由100～200m減至30余米，主要形成于海灣瀉湖環(huán)境。

膏泥巖：主要發(fā)育在古近系齊姆根組、巴什布拉克組，石膏呈薄層狀、團塊或脈狀分布于厚層棕紅色泥巖中，全區(qū)厚度巨大，數(shù)百至數(shù)千余米，主要形成于潮坪等環(huán)境。

表2 莎車坳陷的主要巖相類型Table 2 Main facies typesof the ShacheDepression

從沉積環(huán)境來看，從上白堊統(tǒng)－古近系，莎車地區(qū)為一個海灣型沉積古地理，主要營造了一個瀉湖－障壁島－潮坪沉積的古沉積場所，其中與膏鹽巖有關(guān)的沉積環(huán)境有陸上鹽坪－薩布哈亞相、海灣瀉湖、潮上帶等。

陸上鹽坪－薩布哈亞相：位于吐依洛克組，為一套具蒸發(fā)潮坪特征暗紫紅色薄層泥巖、膏泥巖、局部夾石膏薄層組所組成，具有蒸發(fā)巖與潮坪泥質(zhì)巖共生的特征。而那種只有紅色膏泥巖與石膏薄層混生的沉積具有薩布哈的特征。

海灣瀉湖：位于阿爾塔什組及巴什布拉克組上、下部，巨厚石膏層、紫紅色泥巖夾薄層粉砂巖及薄層石膏，具湖水作用的浪成波痕，大量生物活動遺跡化石。

潮上帶：潮上帶巖性組合為褐紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥晶細(xì)晶白云巖、膏泥巖和薄層石膏。

綜上所述，莎車地區(qū)白堊系－古近系沉積演化綜合模式包括扇三角洲相－沖積扇相－河流相－潮汐作用為主的陸棚帶－瀉湖－局限臺地－開闊臺地－臺地邊緣－潮汐陸棚－潮汐三角洲在內(nèi)的一個復(fù)雜環(huán)境，是一個陸相沉積至海陸過渡相沉積－海相沉積－海陸過渡性沉積旋回。

4 成鉀條件分析

莎車坳陷地質(zhì)資料顯示，含鹽系地層厚度達(dá)1000m以上。通過工作發(fā)現(xiàn)多處鹽礦點和鹽泉，鹽層厚達(dá)100m，最厚200余m。目前已發(fā)現(xiàn)阿爾塔什組沉積了340m厚的石膏層夾巖鹽層(石油鉆井-烏西1井和阿克2井中發(fā)現(xiàn)阿爾塔什組底部有中厚層狀鹽巖3～5m)，在烏恰群中沉積了薄層石鹽層（2m）。綜合分析研究表明本區(qū)成鹽成鉀有利。

（1）具有充足的鹽類物源，喀什凹陷大規(guī)模出露鹽巖以晚白堊世吐依洛克組地層產(chǎn)出為主,僅凹陷東部英吉沙、西部烏魯克恰提發(fā)現(xiàn)小規(guī)模不規(guī)則透鏡體狀古近紀(jì)巖鹽，一般出露于泥巖構(gòu)造斷裂帶中，而吐依洛克組地層產(chǎn)出巖鹽基本與石膏互層或上覆、下伏于石膏層中，延伸規(guī)模一般較大，地表普遍見鹽霜分布。

（2）在邊緣大斷裂和平移斷裂的控制下,區(qū)內(nèi)的小型斷裂也非常發(fā)育, 從而控制切割出一系列次級小構(gòu)造單元，也正是因為這些斷裂與褶皺構(gòu)造，才使深部隱伏鹽巖被擠壓在褶皺脊部出露或沿斷裂上沖出露地表，形成鹽丘構(gòu)造或鹽層與其他地層的極不協(xié)調(diào)接觸關(guān)系，從而具有理想的大地構(gòu)造條件。

（3）鉀鹽礦床的形成與古地理環(huán)境關(guān)系密切,鉀鹽沉積通常發(fā)育于蒸發(fā)巖盆地演化的晚期階段。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景和沉積相剖面特征研究,莎車坳陷在晚白堊世到古近紀(jì)時期，總體上發(fā)育與外海有密切聯(lián)系的海灣-瀉湖相沉積，晚白堊世上統(tǒng)克里陽期以盆地下降、海水侵入為主;依格孜牙-吐依洛克期以漫長的干燥炎熱氣候條件為主,退縮的海水不斷濃縮,阿爾塔什期以發(fā)育巨厚石膏巖相沉積為主，開始向淡化瀉湖相沉積轉(zhuǎn)變。這與超大型古鉀鹽盆地往往與廣海貫通，然后形成次級鹽凹陷，巖相古地理環(huán)境基本都為海水補給的海相環(huán)境的成礦條件不謀而合，說明莎車坳陷具有有利于鉀鹽成礦的較適宜巖相古地理環(huán)境和持續(xù)干旱的古氣候條件。

（4）根據(jù)實測地質(zhì)剖面，古近系地層分布廣泛，巖性為含鹽泥巖、鹽質(zhì)泥巖、含鹽粉砂質(zhì)泥巖、含膏泥石鹽巖等，含鹽系地層厚約1000m，含鹽層呈層狀，較穩(wěn)定，厚2～10m，以鹽質(zhì)膠結(jié)泥巖、含膏石鹽巖為主，與含鹽泥質(zhì)粉砂巖呈互層產(chǎn)出；晚白堊世含鹽地層厚近千米，巖性主要石膏、鹽質(zhì)泥巖、含鹽砂質(zhì)泥巖等，單層厚30～100 m，稱互層產(chǎn)出。

從巖相古地理特征看,該坳陷在晚白堊世-古近紀(jì)總的為一半封閉的海灣瀉湖景觀。海水由中亞通過阿萊海峽進入，且時有進退，于古近紀(jì)達(dá)到最高潮，淺海相碳酸鹽沉積物遍及全區(qū)，到古近紀(jì)末期海水全部退出。莎車坳陷與西部鄰國的費爾干納盆地、塔吉克盆地呈串珠狀分布。在K2-E時，氣候持續(xù)干燥，全期均有不等數(shù)量的膏鹽沉積，加上坳陷面積大, 坳陷內(nèi)部構(gòu)造分異明顯，具備了成鹽成鉀的基本條件。根據(jù)巖性巖相及所處相對位置，以晚白堊世末期成鉀最為有利。而古近紀(jì)海水進退頻繁，蒸發(fā)作用不強。莎車坳陷出露鹽體大都在喀什凹陷。

根據(jù)找礦標(biāo)志，含鹽地層、巖鹽賦存狀態(tài)及其埋深情況，成鉀和找礦條件以喀什坳陷為最好,其中以疏附縣塔什米里克—阿克陶一帶鹽礦點更集中。因此，從地層和巖相古地理特征分析，莎車坳陷在地史發(fā)展過程中經(jīng)歷的海侵作用時間長，且海侵具多期性,曾帶來過豐富的鹽類物質(zhì)成分，且晚白堊紀(jì)-新近紀(jì)以來也有過相對穩(wěn)定，利于成鉀的海灣瀉湖或蒸發(fā)潮坪環(huán)境，可與鄰區(qū)塔吉克、費爾干納等成鉀盆地對比。

綜上所述，莎車坳陷巖鹽沉積更趨向于海相沉積，具備鉀鹽沉積的物源；各類指標(biāo)對比分析巖鹽沉積階段較晚，推測局部地帶達(dá)到鹵水演化分異析出鉀鹽礦物的蒸發(fā)濃縮條件；巖性-巖相標(biāo)志、水化學(xué)標(biāo)志顯示較好，但保存條件一般?？傮w上莎車坳陷具有鉀鹽成礦條件。

5 莎車坳陷成鉀預(yù)測

莎車坳陷在晚白堊世—古近紀(jì)總體上為一半封閉的海灣—瀉湖景觀。海水由中亞通過阿萊海峽進入本區(qū)，其間海水時有進退，而以古近紀(jì)達(dá)到最高潮，淺海相碳酸鹽沉積物遍及全區(qū)，到古近紀(jì)末期海水全部退出。在平面上，莎車坳陷與費爾干納盆地、塔吉克盆地呈串珠狀分布，地層巖性和生物化石可以與費爾干納盆地、塔吉克盆地進行很好的對比。費爾干納盆地、塔吉克盆地都已發(fā)現(xiàn)大型鉀鹽礦床,三個盆地地理位置上相鄰,為古地中海自西向東海侵的三個海盆，區(qū)域構(gòu)造相似，所以，莎車坳陷有很好的成鉀鹽遠(yuǎn)景。

根據(jù)預(yù)測劃分原則，在莎車坳陷圈定出二個預(yù)測區(qū)，即烏恰-阿克陶預(yù)測區(qū)和澤普－葉城預(yù)測區(qū)。

烏恰-阿克陶地區(qū)為莎車盆地西北側(cè)的沉積中心，封閉條件好，沉積厚層石膏，并有多處鹽點出露。結(jié)合重力布格異常和剩余重力異常圖分析（見圖2），GK-1、GK-3二個低值異常區(qū)推斷均為次級凹陷引起。因此，烏恰-阿克陶地區(qū)是有利的成鹽成鉀地區(qū)。

澤普-葉城地區(qū)古近紀(jì)為一與外海連通的瀉湖盆地，鹽類物質(zhì)來源充足，沉積了巨厚的石膏層，并有多處巖鹽透鏡體；結(jié)合重力布格異常和剩余重力異常圖分析（見圖 4），GY-1、GY-2二個低值異常區(qū)推斷均為次級凹陷引起。因此，澤普-葉城地區(qū)也是有利的成鹽成鉀地區(qū)。

1 新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，新疆維吾爾自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志[M].北京地質(zhì)出版社，1993

2譚紅兵，馬海州等. 塔里木盆地西部古鹽巖同位素地球化學(xué)與成鉀預(yù)測研究[J]. 地球?qū)W報，2005年9月，26卷增刊：174～179

THE GRAVITY ANOMALY CHARACTERISTICS AND POTASH METALLOGENIC CONDITIONS OF THE Shache Depression

Zhao Yuhai Wei Zhao Huang Jianhe Wang Jian
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau , Zhuozhou072754, China

The analysis of gravity anomaly and potash minerogenetic characteristics of the ShacheDepression, indicate thatthere are five obvious low value anomalies inKashi Sag and three obvious low value anomalies inYechengSag.We infer that these anomaliesshould bethe sedimentary center of low densitysalt rock, and also the favorable target areas for potash.In this article, study of potassium condition shows that Shache Depression has good vision for potassium. Besides that, we marking out Wuqia-Aketao and Zepu-Yechengthese two forecasting areasaccording to the prediction principles.

Shache Depression, gravity anomaly, salt rock, potassium prediction

P631.1；P619.211

A

1006–5296（2016）04–0193–08

* 第一作者簡介：趙玉海（1963～），男，地質(zhì)勘查專業(yè)，高級工程師

2016-10-20；改回日期：2016-11-11