新疆博格達(dá)地區(qū)中二疊世—早三疊世構(gòu)造-氣候-沉積演化及耦合機(jī)制*

史燕青 王 劍 張國一 劉 明 向鵬飛 楊志波 季漢成

1 中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249 2 中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249 3 中國石油新疆油田公司實(shí)驗(yàn)檢測研究院，新疆克拉瑪依 834000 4 中國石油吉林油田勘探開發(fā)研究院，吉林松原 138000

古氣候的變化對沉積環(huán)境以及沉積體系變化影響巨大，從全球范圍來看，二疊紀(jì)至三疊紀(jì)是盤古超大陸聚合的關(guān)鍵時期，大量研究表明晚二疊紀(jì)和早三疊紀(jì)經(jīng)歷了地球歷史上一些最顯著的氣候變化事件(Trappe, 2000； Sunetal.， 2018)。準(zhǔn)噶爾盆地博格達(dá)地區(qū)特殊的構(gòu)造位置使得其二疊紀(jì)—三疊紀(jì)構(gòu)造演化及沉積環(huán)境演替成為了國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，尤其博格達(dá)山的隆升過程及其與兩側(cè)盆地的耦合關(guān)系備受關(guān)注。博格達(dá)山是在晚古生代裂谷或火山弧基礎(chǔ)上發(fā)展起來的重要陸內(nèi)造山帶，然而其初始隆升時限和對區(qū)域沉積環(huán)境的控制還存在巨大爭議(方世虎等，2007;Tangetal.， 2014;Chenetal.， 2015;Wangetal.， 2017, 2018b)。在晚石炭世，北疆地區(qū)基本結(jié)束了大洋的閉合和地塊的拼合(Hanetal.， 2010)，而中生代準(zhǔn)噶爾盆地全面進(jìn)入陸內(nèi)演化階段，二疊紀(jì)到三疊紀(jì)是準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造演化的關(guān)鍵時期，同時二疊系和三疊系也是準(zhǔn)噶爾盆地和吐魯番盆地的有利烴源巖層和油氣儲集層。因此對這一時期的構(gòu)造-沉積演化的研究不僅對區(qū)域構(gòu)造意義重大，同時對油氣勘探具有重要的指導(dǎo)作用。博格達(dá)地區(qū)在二疊系—三疊系內(nèi)部存在中、上二疊統(tǒng)之間的角度不整合，并且沉積環(huán)境也存在著突變(Xiaoetal.， 2010;劉冬冬等，2013)。認(rèn)為這一角度不整合形成和沉積環(huán)境變化的原因，主要包括北天山在晚二疊世的隆升(Tangetal.， 2014)、氣候的干旱化導(dǎo)致的湖盆萎縮(Liuetal.， 2017)以及博格達(dá)山的初始隆升(Wangetal.， 2018b; Shietal.， 2020)等。

本研究以博格達(dá)山北緣的中二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)為研究對象，基于野外露頭、鉆井巖心、測井和地震資料等，通過沉積學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理等多學(xué)科方法交叉，對博格達(dá)地區(qū)行了詳細(xì)的沉積相、古氣候條件分析，重建博格達(dá)地區(qū)的沉積體系演化和古氣候變化，來探討中二疊世—早三疊世構(gòu)造-氣候-沉積三者的耦合機(jī)制。此研究將更深入了解博格達(dá)山、天山和區(qū)域盆地之間的構(gòu)造聯(lián)系，不僅對于豐富中亞造山帶古生代—中生代構(gòu)造演化的研究具有重要的理論意義，還可以為準(zhǔn)噶爾盆地東南緣油氣資源勘探提供新的思路，具有重要的理論和社會經(jīng)濟(jì)意義。

圖 1 新疆博格達(dá)地區(qū)地理位置及井位分布Fig.1 Geographical location and drilling wells distribution of Bogda area, Xinjiang

1 地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地位于西伯利亞克拉通和塔里木克拉通之間，盆地北鄰阿爾泰造山帶，西接哈薩克斯坦板塊，南靠天山造山帶和博格達(dá)山，填充了石炭系至第四系巨厚的海相和陸相沉積地層(Hendrixetal.， 1994;Seng?r and Natal′in, 1996; Jahn，2004;Charvetetal.， 2007;Windleyetal.， 2007；Hanetal.， 2010)。準(zhǔn)噶爾盆地南緣受控于天山造山帶，以烏魯木齊為界，準(zhǔn)噶爾盆地南緣和天山構(gòu)造帶可以劃分為西段和東段，西段屬于北天山山前沖斷帶，沿北西西方向延伸，是一個多期疊加的構(gòu)造帶，最新的構(gòu)造運(yùn)動來自印度—?dú)W亞板塊碰撞遠(yuǎn)程效應(yīng)，造成北天山的再次復(fù)活造山，在準(zhǔn)噶爾盆地南緣形成再生前陸盆地(Shuetal.， 2003;Xiaoetal.， 2008;Jolivetetal.， 2010;Wangetal.， 2011;Li，2012;李忠等，2012;Wangetal.， 2018a)；而準(zhǔn)噶爾盆地南緣的東段，構(gòu)造特征相對復(fù)雜，博格達(dá)山作為東天山的支脈，呈近東西向的弧形展布，與北天山在烏魯木齊附近交匯；同時博格達(dá)山作為分水嶺，將北部的準(zhǔn)噶爾盆地和南部的柴窩堡凹陷—吐哈盆地分隔開來(圖 1-a)。

表 1 準(zhǔn)噶爾盆地及周緣地區(qū)地層劃分對比 (據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993，1999；修改)Table1 Stratigraphic division and correlation of Junggar Basin and its adjacent areas(modified from Bureau of Geology and Mineral Resources of Xiangjiang Uygur Autonomous Region, 1993, 1999)

準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育了較完整的古生界至中生界，在不同的地區(qū)，區(qū)調(diào)填圖和油氣勘探中所采用的地層命名有所差別(表 1)。本次研究基于博格達(dá)山前晚古生界到中生界野外露頭和準(zhǔn)噶爾盆地南緣東部阜康凹陷、吉木薩爾凹陷的60余口鉆井資料(圖 1-b)，以中二疊統(tǒng)平地泉組、上二疊統(tǒng)梧桐溝組和下三疊統(tǒng)韭菜園子組3個層系開展沉積相分析(表 1)，恢復(fù)博格達(dá)地區(qū)中二疊世到早三疊世的沉積演化過程。此外，平地泉組是博格達(dá)地區(qū)中二疊統(tǒng)的上部地層，20世紀(jì)70年代填圖過程中又被稱為紅雁池組，南緣西部紅雁池組即對應(yīng)于南緣東部平地泉組。3套地層接觸關(guān)系一致，中二疊統(tǒng)平地泉組和上二疊統(tǒng)梧桐溝組之間為不整合接觸(劉冬冬等，2013)，而梧桐溝組和下三疊統(tǒng)韭菜園子組之間為整合接觸。

2 中二疊世—早三疊世沉積體系及演化

2.1 沉積體系類型

通過對博格達(dá)山前中二疊統(tǒng)至下三疊統(tǒng)露頭及凹陷內(nèi)典型取心井巖心觀察和描述，結(jié)合測井響應(yīng)特征，明確研究區(qū)中二疊統(tǒng)平地泉組、上二疊統(tǒng)梧桐溝組、下三疊統(tǒng)韭菜園子組分別發(fā)育辮狀河三角洲—湖泊、沖積扇、扇三角洲—湖泊沉積體系。

2.1.1 辮狀河三角洲—湖泊沉積體系

中二疊統(tǒng)平地泉組是準(zhǔn)噶爾盆地南緣油氣勘探的重要烴源巖層系，在山前巖性較細(xì)，常見厚層碳質(zhì)頁巖、泥灰?guī)r、含黃鐵礦砂巖等，常發(fā)育浪成波痕、水平層理等沉積構(gòu)造，均指示湖相沉積環(huán)境(圖 2-a至2-c)。在吉木薩爾凹陷和阜東斜坡地區(qū)，平地泉組的巖性較博格達(dá)山山前有所變化，常見礫巖、含礫砂巖和砂巖，夾有中細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層，在阜康凹陷東斜坡和吉木薩爾凹陷中北部地區(qū)，發(fā)育平行層理、交錯層理、沖刷面、軟沉積物變形構(gòu)造等(圖 2-d，2-e)。凹陷內(nèi)辮狀河三角洲平原亞相常見，電測曲線上河道沉積呈現(xiàn)鐘形和箱形，錄井可見含礫砂巖、灰綠色砂巖、泥巖互層，反映辮狀河道和越岸沉積交替出現(xiàn)，水動力變化較快，多期河流沖刷的特點(diǎn)(圖 3-a)。辮狀河三角洲前緣亞相大多發(fā)育在阜康凹陷和吉木薩爾凹陷的南部，巖性以灰色、灰綠色含礫砂巖、粗砂巖、中細(xì)砂巖為主，發(fā)育平行層理、交錯層理等，常見沖刷構(gòu)造，可劃分為水下分流河道、分流間灣、河口壩和遠(yuǎn)砂壩等微相(圖 3-b)。

平地泉組在凹陷北部的J29和J173井區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣水下分流河道沉積，到J172-J18-J23井區(qū)地層向南明顯增厚，發(fā)育濱淺湖—半深湖—深湖沉積，泥巖含量增大(圖 4)。結(jié)合平地泉組在博格達(dá)山前吉木薩爾地區(qū)發(fā)育的厚層碳質(zhì)頁巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r等湖相沉積產(chǎn)物，認(rèn)為博格達(dá)山北部地區(qū)的中二疊統(tǒng)平地泉組發(fā)育由北向南展布的辮狀河三角洲—湖泊沉積體系(圖 4)。

2.1.2 沖積扇沉積體系

上二疊統(tǒng)梧桐溝組在野外出露于博格達(dá)山北緣吉木薩爾附近，以大套的礫巖為典型特征，礫石直徑1～10icm，成分復(fù)雜，分選較差，次棱角—次圓狀，雜基含量高，無明顯層理構(gòu)造，雜亂堆積，表現(xiàn)出典型的沖積扇沉積特征(圖 2-f)。梧桐溝組在阜康凹陷和吉木薩爾凹陷井下及露頭有類似的巖性特征，以紅褐色礫巖和雜色礫巖為主，反映為暴露的氧化環(huán)境，礫石分選差，雜亂或直立排列(圖 2-g，2-h)，為泥石流快速堆積而成。沉積構(gòu)造單一，主要為大規(guī)模的塊狀構(gòu)造，巖心上可見沖刷面，局部發(fā)育疊瓦狀構(gòu)造、平行層理和板狀交錯層理。

因此，梧桐溝組整體主要發(fā)育沖積扇沉積，在單井上可以識別出泥石流沉積、河道沉積、漫流沉積等微相，在垂向上交替出現(xiàn)(圖 3-c)；沉積早期，底部發(fā)育泥石流、辮狀水道沉積，辮狀水道砂體厚度超過20im，沉積晚期沖積扇整體向北部擴(kuò)張，發(fā)育辮狀水道砂體，連續(xù)性較好(圖 5)。地層厚度由南向北逐漸增大，與平地泉組正好相反。

a—波痕，紅雁池剖面中二疊統(tǒng)紅雁池組；b—厚層碳質(zhì)泥巖，柴窩堡剖面中二疊統(tǒng)紅雁池組；c—含黃鐵礦砂巖，烏魯木齊剖面中二疊統(tǒng)紅雁池組；d—沖刷面，中二疊統(tǒng)平地泉組；e—軟沉積物變形，中二疊統(tǒng)平地泉組；f—礫巖，博格達(dá)山北緣上二疊統(tǒng)梧桐溝組；g—B19井，2058.32im，礫巖，上二疊統(tǒng)梧桐溝組；h—B84井，2694.13im，凝灰質(zhì)角礫巖，上二疊統(tǒng)梧桐溝組；i—定向排列礫石，吉木薩爾西大龍口剖面下三疊統(tǒng)韭菜園子組；j—礫巖，F(xiàn)19井，2675.25im，下三疊統(tǒng)韭菜園子組；k—沖刷構(gòu)造，B53井，2345.07im，下三疊統(tǒng)韭菜園 子組；l—平行層理，XQ9井，2599.54im，下三疊統(tǒng)韭菜園子組；m—泥裂沖刷，XQ11井，3137.89im圖 2 新疆博格達(dá)地區(qū)中二疊統(tǒng)平地泉組(紅雁池組)—下三疊統(tǒng)韭菜園子組巖石類型及沉積構(gòu)造Fig.2 Rock types and sedimentary structures of the middle Permian Pingdiquan(Hongyanchi) Formation-lower Triassic Jiucaiyuanzi Formation in Bogda area， Xinjiang

圖 3 新疆博格達(dá)地區(qū)中二疊統(tǒng)平地泉組—下三疊統(tǒng)韭菜園子組鉆井沉積相劃分Fig.3 Sedimentary facies of the middle Permian Pingdiquan Formation-lower Triassic Jiucaiyuanzi Formation on drilling wells in Bogda area， Xinjiang

圖 4 新疆博格達(dá)地區(qū)吉木薩爾凹陷中二疊統(tǒng)平地泉組連井沉積相剖面Fig.4 Sedimentary facies distribution of well section of the middle Permian Pingdiquan Formation in Jimsar sag，Bogda area， Xinjiang

圖 5 新疆博格達(dá)地區(qū)吉木薩爾上二疊統(tǒng)凹陷梧桐溝組連井沉積相剖面Fig.5 Sedimentary facies distribution of well section of the upper Permian Wutonggou Formation in Jimsar sag，Bogda area, Xinjiang

2.1.3 扇三角洲—湖泊沉積體系

下三疊統(tǒng)韭菜園子組與上二疊統(tǒng)梧桐溝組巖性組合整體相似，但粒徑普遍較細(xì)，磨圓度好，以砂巖和砂礫巖為主，礫石多呈疊瓦狀排列(圖 2-i)。常見平行層理、交錯層理、沖刷面等，偶見水平層理，雜色礫巖伴隨沖刷構(gòu)造，為典型河道沉積(圖 2-j至2-l)，另外可見泥裂沖刷(圖 2-m)，主要發(fā)育扇三角洲—湖泊沉積體系。扇三角洲平原亞相包括垂向上重復(fù)疊置的辮狀分流河道和漫灘沼澤沉積微相，辮狀分流河道發(fā)育厚層顆粒支撐的礫巖、含礫砂巖，成分成熟度較低，分選中等或較差，可見礫石疊瓦狀排列。漫灘沼澤一般為粉砂巖、泥巖和細(xì)砂巖的互層，發(fā)育交錯紋理和干裂構(gòu)造(圖 3-d)。扇三角洲前緣亞相是韭菜園子組的沉積主體，發(fā)育紫紅色、灰綠色互層粗砂巖、細(xì)粉砂巖和泥巖等，可見水平層理、波狀層理和生物擾動構(gòu)造。其中水下分流河道砂巖顏色以還原色為主，發(fā)育含礫粗砂巖和砂巖互層，以中、小型交錯層理為主，分選中等，偶見脈狀或波狀層理(圖 3-e)。凹陷中南部主體發(fā)育扇三角洲前緣沉積，多期水下分流河道垂向疊加，地層由南向北逐漸增厚；在凹陷東北部J29井，韭菜園子組發(fā)育厚層的暗色泥巖，表現(xiàn)為湖相沉積(圖 6)。

圖 6 新疆博格達(dá)地區(qū)吉木薩爾凹陷下三疊統(tǒng)韭菜園子組聯(lián)井沉積相剖面Fig.6 Sedimentary facies distribution of well section of the lower Triassic Jiucaiyuanzi Formation in Jimsar sag，Bogda area,Xinjiang

2.2 沉積體系演化

綜合博格達(dá)地區(qū)山前露頭和準(zhǔn)噶爾盆地中發(fā)育的中二疊統(tǒng)平地泉組、上二疊統(tǒng)梧桐溝組和下三疊統(tǒng)韭菜園子組巖性組合、沉積構(gòu)造等特征，認(rèn)為中二疊世末期平地泉組沉積期，在現(xiàn)今的博格達(dá)山及其以北地區(qū)，由北向南發(fā)育辮狀河三角洲—湖泊沉積體系，博格達(dá)地區(qū)為湖盆沉積中心；至晚二疊世梧桐溝組沉積期，沉積環(huán)境發(fā)生顯著改變，在博格達(dá)山及北部地區(qū)由南向北發(fā)育沖積扇沉積，并且沉積相的展布、水流方向和物源方向都較中二疊世發(fā)生了改變，前人對紅雁池和吉木薩爾地區(qū)野外露頭上、中二疊統(tǒng)到晚二疊統(tǒng)的古水流系統(tǒng)測量，也顯示了水流方向的倒轉(zhuǎn)(Greeneetal.， 2001；Wangetal.， 2018b)；到早三疊世，區(qū)域的沉積環(huán)境基本繼承了晚二疊世，但是水體有明顯加深，發(fā)育了由南向北展布的扇三角洲—湖泊沉積體系，湖盆的位置發(fā)育在現(xiàn)今的吉木薩爾凹陷北部地區(qū)(圖 7)。

圖 7 新疆博格達(dá)地區(qū)中二疊世—早三疊世沉積環(huán)境演化模式Fig.7 Sedimentary environment evolution pattern of the middle Permian-early Triassic in Bogda area, Xinjiang

3 中二疊世—早三疊世古氣候演化

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，中二疊統(tǒng)平地泉組CIA平均值為59.37，PIA平均值為71.86，化學(xué)風(fēng)化程度為弱—中等；上二疊統(tǒng)梧桐溝組CIA平均值為66.5，PIA平均值為76.2，化學(xué)風(fēng)化程度為中等；而下三疊統(tǒng)韭菜園子組CIA平均值為72.14，PIA平均值為85.39，較中二疊統(tǒng)和下三疊統(tǒng)有顯著的升高，化學(xué)風(fēng)化程度為中等—強(qiáng)。用A-CN-K三元圖同樣可以對化學(xué)風(fēng)化進(jìn)行評估，其中A=Al2O3(mol%)， CN=CaO*+Na2O(mol%)， K=K2O(mol%)。 化學(xué)風(fēng)化最終產(chǎn)生高嶺石、 三水鋁礦、 綠泥石等富鋁黏土礦物，即化學(xué)組分隨著化學(xué)風(fēng)化的增強(qiáng)程度趨向于A-CN-K三角圖解中的A角。當(dāng)鉀交代作用較弱時，風(fēng)化趨勢線與A-CN這條邊平行；反之，如果鉀交代作用比較強(qiáng)，樣品點(diǎn)的風(fēng)化趨勢線會向右偏離，不再平行于A-CN邊。在A-CN-K三元圖中可見，從中二疊統(tǒng)平地泉組到上二疊統(tǒng)梧桐溝組和下三疊統(tǒng)韭菜園子組，樣品的化學(xué)風(fēng)化程度逐漸升高，尤其韭菜園子組風(fēng)化程度最強(qiáng)，大部分樣品落點(diǎn)趨勢線呈平行于A-CN邊界，表明鉀交代作用較弱(圖 8)，同時也排除了成巖期鉀交代作用對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。

圖 8 新疆博格達(dá)地區(qū)中二疊統(tǒng)平地泉組—下三疊統(tǒng) 韭菜園子組A-CN-K 三元圖Fig.8 Ternary diagram of A-CN-K of the middle Permian Pingdiquan Formation-lower Triassic Jiucaiyuanzi Formation in Bogda area,Xinjiang

表 3 新疆博格達(dá)地區(qū)F10井中二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)泥巖元素含量及比值變化(n=16)Table3 Elements content and their ratios of mudstone of the middle Permian-lower Triassic in Well F10， Bogda area, Xinjiang(n=16)

圖 9 新疆博格達(dá)地區(qū)中二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)氣候指數(shù)垂向變化(F10井)Fig.9 Vertical variation of climatic indicators of the middle Permian-lower Triassic(Well F10) in Bogda area， Xinjiang

總結(jié)起來，在博格達(dá)地區(qū)，在中二疊世和晚二疊世為半干旱—干旱的氣候條件，在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)之交由干旱—半干旱演化為濕潤—半濕潤氣候，氣候逐漸變得濕潤溫暖(圖 9)。這一結(jié)論也和準(zhǔn)噶爾盆地西北緣瑪湖凹陷獲取的晚二疊世—中三疊世氣候演化結(jié)果一致(黃云飛等，2017)。二疊紀(jì)、三疊紀(jì)之交的氣候變化也是全球研究的焦點(diǎn)，有學(xué)者研究提出，晚二疊世末期西伯利亞的火山噴發(fā)帶來大量的玄武巖，導(dǎo)致二氧化碳的釋放、迅速的全球變暖和酸雨，促使大陸風(fēng)化作用的迅速增強(qiáng)。大陸風(fēng)化作用的增強(qiáng)使得陸地向海洋輸送了過多的營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致海水富營養(yǎng)化、缺氧、酸化和生態(tài)紊亂，最終導(dǎo)致二疊紀(jì)末的生物大滅絕(Sunetal.， 2018)。同時全球古地理的研究也顯示，晚二疊世，準(zhǔn)噶爾地塊處于北緯40°附近，靠近海洋，受古特提斯洋暖流影響，推測對區(qū)域古氣候逐漸變?yōu)闇嘏?、濕潤起重要作?李江海和姜洪福，2013)。

4 中二疊世—早三疊世沉積-構(gòu)造-氣候耦合機(jī)制

準(zhǔn)噶爾盆地東南緣晚古生代的沉積-構(gòu)造-氣候演化過程，長期是國內(nèi)外研究的焦點(diǎn)。尤其博格達(dá)地區(qū)在晚古生代的構(gòu)造屬性問題，是長期爭議的熱點(diǎn)。目前，越來越多的證據(jù)顯示，博格達(dá)地區(qū)在早二疊世存在1個石炭紀(jì)基底上發(fā)育的裂谷。這些證據(jù)包括：博格達(dá)地區(qū)發(fā)育早二疊世的雙峰式巖漿巖(Chenetal.， 2011)；博格達(dá)山晚石炭世到早二疊世巖漿活動從鈣堿性向堿性的轉(zhuǎn)化(Wangetal.， 2009;Walietal.， 2018)；準(zhǔn)噶爾盆地中廣泛發(fā)育的早二疊世地塹和半地塹(Qiuetal.， 2008)，這也在吉木薩爾凹陷中南北方向的地震剖面中有所體現(xiàn)(圖 10)；在下二疊統(tǒng)中，還常見滑塌構(gòu)造、風(fēng)暴沉積、凝灰?guī)r和灰?guī)r、白云巖、砂巖的混合沉積等現(xiàn)象(舒良樹和朱文斌，2005；Wangetal.， 2018a)。上述研究表明晚古生代地層沉積在1個逐漸加深的并且伴隨有巖漿活動的裂谷盆地當(dāng)中。

圖 10 新疆博格達(dá)地區(qū)吉木薩爾凹陷地層展布剖面 (剖面位置見圖 1，圖中層面為地層的底界)Fig.10 Stratigraphic distribution profile of Jimsar sag， Bogda area, Xinjiang(profile location inFig.1)

在吉木薩爾凹陷南北走向的地震剖面上可見，中二疊統(tǒng)構(gòu)造層呈現(xiàn)拗陷形態(tài)疊置到下二疊統(tǒng)的斷陷沉積之上，地層的沉積厚度從吉木薩爾凹陷向博格達(dá)山逐漸增大，表明中二疊統(tǒng)的沉積中心不是在吉木薩爾凹陷，而是繼承了早二疊世的裂谷，處于南部的博格達(dá)山地區(qū)(圖 10)。中二疊統(tǒng)蘆草溝組，廣泛發(fā)育了泥頁巖、白云巖和灰?guī)r沉積，被普遍認(rèn)為是湖相沉積環(huán)境，本研究對于中二疊世晚期沉積的平地泉組、上二疊統(tǒng)平地泉組進(jìn)行系統(tǒng)的沉積相恢復(fù)顯示，在博格達(dá)北部地區(qū)，該組發(fā)育1個由北向南展布的辮狀河三角洲—湖泊沉積體系，這一結(jié)論也完全吻合區(qū)域構(gòu)造背景。而從氣候條件看，準(zhǔn)噶爾盆地東南緣在中二疊世處于半干旱—干旱的條件(圖 9)，在這樣的氣候條件下，中二疊世的湖盆具有較大的蒸發(fā)量，這也和中二疊統(tǒng)蘆草溝組表現(xiàn)出來的咸化湖盆沉積特征相符(馬克等，2017)。

CTS—南天山；NTS—北天山；CWD—柴窩堡凹陷圖 11 新疆博格達(dá)地區(qū)中二疊世—早三疊世構(gòu)造-古地理綜合演化模式Fig.11 Tectono-palaeogeographic evolution pattern of the middle Permian-early Triassic in Bogda area, Xinjiang

與中二疊世相比，博格達(dá)地區(qū)晚二疊世的沉積環(huán)境發(fā)生突然改變，上二疊統(tǒng)梧桐溝組發(fā)育大套的紅色礫巖、粗砂巖，沉積相分析也顯示博格達(dá)山北緣地區(qū)在晚二疊世發(fā)育由南向北的沖積扇沉積(圖 7)，中二疊世物源方向也發(fā)生反轉(zhuǎn)。在地震剖面上可見，博格達(dá)山前上二疊統(tǒng)之前的地層發(fā)生了強(qiáng)烈的褶皺和逆沖變形，地層抬升剝蝕，上被上二疊統(tǒng)覆蓋，相比較中二疊統(tǒng)，上二疊統(tǒng)和下三疊統(tǒng)的總體厚度，從博格達(dá)山前向吉木薩爾凹陷逐漸增大，與中二疊統(tǒng)正好相反，表明沉積中心迅速從博格達(dá)山遷移到博格達(dá)山前地區(qū)(圖 10)，標(biāo)志著博格達(dá)山在中二疊世末期到晚二疊世初期發(fā)生了強(qiáng)烈隆升。對博格達(dá)山南北緣基于碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)的物源對比分析表明，在中二疊世，博格達(dá)山南北緣地層的物源相同，而到早三疊世，博格達(dá)山南北緣的地層物源不同，其中南緣地層有明顯的中天山物質(zhì)輸入，而在北緣地層中沒有中天山物質(zhì)輸入(Shietal.， 2020)，證明了博格達(dá)山在晚二疊世已經(jīng)隆升為高地，阻隔了中天山物質(zhì)向博格達(dá)山北緣的搬運(yùn)。而氣候分析的結(jié)果顯示，這一時間內(nèi)，區(qū)域上的氣候變化不大，CIA、PIA指數(shù)、Sr/Cu值顯示出微弱的向濕潤條件的遷移特征(圖 9)。這一結(jié)論表明，準(zhǔn)噶爾盆地東南緣在中二疊世末期到晚二疊世初期的區(qū)域不整合以及沉積環(huán)境的轉(zhuǎn)變，主要受控于博格達(dá)山的隆升事件，而不是有些學(xué)者提出的干旱氣候?qū)е碌暮栉s(Liuetal.，2017)。

自晚二疊世中期開始到整個早三疊世，所有的風(fēng)化指數(shù)和微量元素比值表現(xiàn)出很好的一致性，均顯示氣候條件從干旱—半干旱逐漸向半濕潤—濕潤條件轉(zhuǎn)變，尤其在二疊紀(jì)與三疊紀(jì)界限表現(xiàn)出強(qiáng)烈的氣候濕潤化和溫度的升高(圖 9)。這樣的氣候條件變化，和沉積相的恢復(fù)結(jié)果非常吻合，從晚二疊世到早三疊世，博格達(dá)山的北緣從由南向北的沖積扇沉積演替為從南向北的扇三角洲—湖泊沉積體系，表明博格達(dá)山體的強(qiáng)烈剝蝕和山前湖盆面積的擴(kuò)大和水體的加深，扇體入湖形成扇三角洲—湖泊沉積體系(圖 7)。

綜合巖相古地理恢復(fù)、古氣候條件分析和地震剖面地層結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合區(qū)域研究成果，本研究建立了準(zhǔn)噶爾盆地東南緣博格達(dá)地區(qū)自中二疊世到早三疊世的沉積-構(gòu)造-氣候演化和耦合模式： 博格達(dá)地區(qū)在早二疊世以博格達(dá)山現(xiàn)今所在的位置為核心發(fā)育裂谷和斷陷湖盆，中二疊世繼承了早二疊世的裂谷環(huán)境，以博格達(dá)山為中心，發(fā)育拗陷背景下的咸化湖盆，并且區(qū)域上火山活動活躍，氣候條件在當(dāng)時為半干旱—干旱，在中二疊世后期，湖盆范圍有所萎縮，相應(yīng)地圍繞著博格達(dá)山為中心的湖盆，發(fā)育辮狀河三角洲—湖泊沉積體系(圖 11-a)。在晚二疊世初期，由于區(qū)域構(gòu)造環(huán)境的調(diào)整，博格達(dá)山發(fā)生強(qiáng)烈隆升，導(dǎo)致博格達(dá)山為中心的湖盆的消亡，相應(yīng)地，在山前發(fā)育沖積扇沉積，沉積物源方向也發(fā)生轉(zhuǎn)變(圖 11-b)。自晚二疊世中期至早三疊世，區(qū)域上的氣候條件逐漸趨于濕潤，氣溫逐漸升高，大量的降雨導(dǎo)致博格達(dá)山體的強(qiáng)烈剝蝕，山前凹陷的湖盆面積逐漸擴(kuò)大，在博格達(dá)山前形成扇三角洲—湖泊沉積體系(圖 11-c)。

5 結(jié)論

1)系統(tǒng)的沉積相分析表明，準(zhǔn)噶爾盆地東南緣博格達(dá)山北部地區(qū)，中二疊統(tǒng)平地泉組發(fā)育由北向南延伸的辮狀河三角洲—湖泊沉積體系；上二疊統(tǒng)梧桐溝組發(fā)育由南向北展布的沖積扇沉積體系；下三疊統(tǒng)韭菜園子組發(fā)育由南向北展布的扇三角洲—湖泊沉積體系。在中二疊世之后沉積環(huán)境和物源方向發(fā)生了突變。

2)化學(xué)風(fēng)化指數(shù)以及微量元素比值的測試分析表明，從中二疊世至早三疊世氣候逐漸趨于溫暖、潮濕，化學(xué)風(fēng)化作用逐漸增強(qiáng)。

3)博格達(dá)地區(qū)在中二疊世繼承了早二疊世裂谷背景，在干旱—半干旱的氣候條件下發(fā)育辮狀河三角洲—湖泊沉積體系；晚二疊世初期，博格達(dá)發(fā)生了強(qiáng)烈隆升，導(dǎo)致早期湖盆消亡并在博格達(dá)北坡山前發(fā)育沖積扇，古氣候由半干旱變化為半濕潤；自晚二疊世中期開始至早三疊世，區(qū)域構(gòu)造環(huán)境相對穩(wěn)定，逐漸趨于溫暖濕潤的古氣候?qū)^(qū)域風(fēng)化程度和沉積條件起主要控制作用，博格達(dá)山體遭受強(qiáng)烈風(fēng)化剝蝕，北側(cè)沉積湖盆面積逐漸擴(kuò)大，形成扇三角洲—湖泊沉積體系。