伊犁盆地南緣郎卡地區(qū)中侏羅統(tǒng)西山窯組沉積特征及演化

倪仕琪，宋繼葉，蔡煜琦 ，張曉，李真真，邱余波 ，張虎軍 ，蔣宏

1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029

2.中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

3.國(guó)防科技工業(yè)核材料技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 100029

4.中核集團(tuán)核工業(yè)二一六大隊(duì)，烏魯木齊 830011

0 引言

郎卡地區(qū)位于新疆伊犁盆地南緣斜坡帶東段構(gòu)造活動(dòng)區(qū)內(nèi)，屬于郎卡倒轉(zhuǎn)凹陷帶（圖1），西鄰蒙其古爾特大型砂巖型鈾礦床，東接庫(kù)魯斯臺(tái)溝，南靠察布查爾山前控盆斷裂[1-2]。盆地南緣發(fā)育了中下侏羅統(tǒng)八道灣組、三工河組、西山窯組和頭屯河組等4套含鈾巖系，先后發(fā)現(xiàn)一系列大、中型可地浸層間氧化帶砂巖型鈾礦床，是我國(guó)重要的砂巖型鈾礦基地[1,3-5]。研究區(qū)是伊犁盆地近幾年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的有利含礦地段，處于鈾礦地質(zhì)勘查普查階段，已發(fā)現(xiàn)高品位工業(yè)鈾礦化鉆孔數(shù)量較多，具有較好勘探前景[6]。

圖1 伊犁盆地南緣構(gòu)造分區(qū)及主要的鈾礦床分布圖[1]Fig.1 Structural division and uranium deposit distribution in the southern margin of the Yili Basin[1]

西山窯組是郎卡地區(qū)乃至盆地南緣目前最重要的勘探層位之一。西山窯組沉積時(shí)期，盆地處于陸內(nèi)拗陷演化階段，在構(gòu)造平緩，氣候濕熱的沉積背景下發(fā)育厚層暗色含煤巖系[7-9]。前人對(duì)郎卡地區(qū)的研究主要集中在巖石學(xué)特征和鈾成礦潛力探討[5-6]，但由于資料限制，對(duì)該地區(qū)沉積相研究較少，缺少對(duì)沉積微相精細(xì)刻畫及沉積演化總結(jié)。此外，前人關(guān)于伊犁盆地南緣西山窯組沉積特征及沉積相進(jìn)行了研究，但認(rèn)識(shí)分歧較大，提出了曲流河[10]、扇三角洲[11-14]、曲流河三角洲[15]、辮狀河三角洲[16]沉積相類型等多種觀點(diǎn)，目前仍未達(dá)成統(tǒng)一。隨著勘探程度不斷增加，研究區(qū)積累了更多的鉆孔、測(cè)井及地震資料，為開展上述研究提供有效手段。據(jù)此，筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量野外露頭、巖芯、測(cè)井、地震及分析化驗(yàn)等資料，探討研究區(qū)西山窯組沉積特征及其沉積演化，為今后郎卡地區(qū)鈾礦勘查工作提供參考與思路。

1 地質(zhì)背景

伊犁盆地位于中天山造山帶內(nèi)，是在塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊南北對(duì)沖擠壓作用下形成的中新生代山間斷陷—坳陷復(fù)合型盆地[17-19]。盆地由北部褶皺帶、中央凹陷帶和南部斜坡帶等3個(gè)構(gòu)造單元組成，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成南緣斜坡帶具有“西弱東強(qiáng)”的強(qiáng)度差異特征。郎卡地區(qū)位于盆地南緣東部構(gòu)造相對(duì)活動(dòng)區(qū)西側(cè)，靠近盆緣構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，在控盆斷裂擠壓作用下地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)或直立，而向盆內(nèi)迅速減弱，地層產(chǎn)狀平緩，傾角急劇變緩為2°～8°[20-21]。三疊紀(jì)是伊犁盆地演化中主要的萎縮期。進(jìn)入侏羅紀(jì)時(shí)期，盆地在伸展構(gòu)造作用下處于斷陷—坳陷演化階段，氣候溫暖潮濕，以湖沼相為主，其中在早侏羅世后，盆地演化為坳陷盆地及隨后進(jìn)入準(zhǔn)平原化演化階段[9,17,22]。中下侏羅統(tǒng)自下而上發(fā)育八道灣組、三工河組、西山窯組和頭屯河組。

西山窯組是該地區(qū)主要含礦目的層，埋深500～1 100 m，其地層厚度穩(wěn)定，平均厚度155 m，但具有由西南向北東逐漸增加的趨勢(shì)。地層以2套穩(wěn)定分布的厚煤層作為標(biāo)志層，西山窯組內(nèi)部自下而上可劃分為西山窯組下段、中段和上段（圖2）。西山窯下段是研究區(qū)主要含礦層，砂體發(fā)育較大規(guī)模的層間氧化帶，鈾礦體多位于氧化—還原過(guò)渡/接觸部位。

圖2 伊犁盆地南緣郎卡地區(qū)中侏羅統(tǒng)西山窯組綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of the Middle Jurassic Xishanyao Formation in the Langka area,southern margin of the Yili Basin

2 沉積相標(biāo)志

作為最能反映沉積相的地質(zhì)記錄，沉積相標(biāo)志是進(jìn)行相分析和巖相古地理研究的基礎(chǔ)[23-24]。對(duì)郎卡地區(qū)西山窯組沉積相的研究主要依據(jù)以下幾種相標(biāo)志。

2.1 巖石類型與結(jié)構(gòu)特征

郎卡地區(qū)西山窯組主要發(fā)育砂礫巖、含礫粗砂巖、中粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖以及煤（圖2）。西山窯組下段地層以砂礫巖、含礫粗砂巖、中粗砂巖、細(xì)砂巖以及煤為主要類型，中粗砂巖和細(xì)砂巖占28.75%，砂礫巖和含礫粗砂巖共占14.22%；中段地層主要由中粗砂巖、細(xì)砂巖、泥巖和煤組成，中粗砂巖和細(xì)砂巖僅占21.79%；上段地層以含礫粗砂巖、中粗砂巖、細(xì)砂巖及泥巖為主要巖石類型，中粗砂巖和細(xì)砂巖占40.55%，礫巖和含礫粗砂巖僅占8.52%。

根據(jù)12口鉆孔31個(gè)樣品的砂巖薄片鑒定結(jié)果，采用四組分砂巖分類體系，西山窯組砂巖類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖（圖3a）、巖屑長(zhǎng)石砂巖（圖3b）為主。碎屑顆粒中石英平均體積分?jǐn)?shù)為33.43%，以單晶石英為主，少量多晶石英（圖3c）；長(zhǎng)石平均體積分?jǐn)?shù)為29.29%，以鉀長(zhǎng)石為主，次為斜長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石(圖3d)；巖屑平均體積分?jǐn)?shù)為37.29%，主要類型是流紋巖屑（圖3e）、變質(zhì)石英巖屑和硅質(zhì)巖屑；輕礦物成熟度指數(shù)（Q/（F+R））平均為0.50，總體上具有較低成分成熟度的特點(diǎn)。

圖3 伊犁盆地南緣郎卡地區(qū)中侏羅統(tǒng)西山窯組砂巖顯微特征（a）L2540鉆孔，697.38 m，長(zhǎng)石巖屑砂巖，分選中等，呈點(diǎn)—線接觸為主，磨圓度以次棱角—次圓為主，單偏光；（b）L4115鉆孔，669.59 m，巖屑長(zhǎng)石砂巖，分選中等，磨圓度以次棱角—次圓為主，單偏光；（c）L1724鉆孔，631.48 m，多晶石英，正交偏光；（d）L10465鉆孔，761.62 m，微斜長(zhǎng)石，具有格子雙晶，正交偏光；（e）L29224鉆孔，752.33 m，流紋巖屑，正交偏光；（f）L4115鉆孔，612.81 m，粒間自生高嶺石膠結(jié)物，呈書冊(cè)狀集晶，正交偏光Fig.3 Micrographs of the sandstones in the Middle Jurassic Xishanyao Formation in the Langka area,southern margin of the Yili Basin

碎屑顆粒呈次棱角狀—次圓狀(圖3a，b)，分選中等，具有顆粒支撐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，顆粒間多呈點(diǎn)—線接觸，普遍為孔隙式膠結(jié)。巖石雜基平均含量為5.97%，以泥質(zhì)、高嶺石和水云母為主；膠結(jié)物平均含量1.83%，主要包括方解石和高嶺石（圖3f），少見次生石英與白云石等，巖石結(jié)構(gòu)成熟度較好。

綜合上述特征表明，研究區(qū)沉積時(shí)期與物源區(qū)相對(duì)較近，具有一定距離的搬運(yùn)而具有穩(wěn)定水流沖刷和充分淘洗作用的水動(dòng)力特征，符合辮狀河三角洲沉積環(huán)境。

2.2 巖石顏色

碎屑巖中的泥巖原生色是作為直接判斷該巖層形成時(shí)的氣候狀況、水介質(zhì)氧化—還原等沉積環(huán)境的重要依據(jù)[25]。通過(guò)巖芯觀察，郎卡地區(qū)西山窯組泥巖以灰色和灰綠色等還原色調(diào)為主，反映當(dāng)時(shí)常年覆水的弱還原環(huán)境。西山窯組下段和中段泥巖、粉砂巖呈深灰色—灰色和灰黑色，還原帶中的砂礫巖和中—粗砂巖呈淺灰色—灰色以及灰白色，穩(wěn)定分布的厚煤層發(fā)育，這些說(shuō)明沉積時(shí)期氣候濕潤(rùn)，水體相對(duì)較深，湖水滿溢。西山窯組上段頂部泥巖以灰綠色為主，夾中—薄層灰色泥巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖，偶見淺黃色、褐紅色，煤層厚度薄且不穩(wěn)定，推測(cè)西山窯組沉積末期氣候相對(duì)干旱，水位由深變淺，處于弱氧化或弱還原環(huán)境，局部地區(qū)出現(xiàn)間歇性暴露氧化。

2.3 沉積構(gòu)造特征

碎屑巖沉積構(gòu)造，特別是原生沉積構(gòu)造及其組合直接反映沉積期水動(dòng)力條件，是判別沉積環(huán)境和劃分沉積相的重要標(biāo)志。對(duì)郎卡地區(qū)20口鉆孔巖芯及其露頭剖面的精細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)常見沉積構(gòu)造主要是流動(dòng)成因的層理和沖刷面構(gòu)造，局部可見同生變形構(gòu)造（圖4）。

圖4 郎卡地區(qū)中侏羅統(tǒng)西山窯組沉積構(gòu)造特征（a）阿爾瑪拉剖面西山窯組，灰白色砂礫巖，發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理，辮狀河三角洲平原分流河道沉積物；（b）L2540，696.58 m，灰色中砂巖，三角洲平原分流河道沉積物，發(fā)育平行層理；（c）L1716，709.84 m，灰色細(xì)砂巖，三角洲平原分流河道沉積物，發(fā)育板狀交錯(cuò)層理；（d）L1732，726.61 m，灰色粉砂巖夾細(xì)砂巖，三角洲平原分流河道間沉積物，發(fā)育流水沙紋層理；（e）L1716，710.54 m，灰色粉細(xì)砂巖，三角洲前緣水下分流河道沉積物，發(fā)育波狀層理；（f）L1716，672.84 m，三角洲前緣水下分流河道沉積物，發(fā)育滑塌構(gòu)造Fig.4 Sedimentary structures of the Middle Jurassic Xishanyao Formation in the Langka area

流動(dòng)成因沉積構(gòu)造包括在較強(qiáng)單向牽引流水動(dòng)力條件下形成的大中型槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理、平行層理，一般反映急流及能量較高的水道沉積環(huán)境（圖4a～c）；水體流速的變化還出現(xiàn)粒序?qū)永?，巖體底部常見礫石定向排列與沖刷面，往往代表河道底部沖刷充填的沉積過(guò)程（圖4a）；隨著單向牽引流水動(dòng)力減弱，層理規(guī)模逐漸變小，轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉臣y層理（圖4d）。

脈狀、波狀和透鏡狀等復(fù)合層理是雙向水流造成水體頻繁進(jìn)退的結(jié)果，多發(fā)育在三角洲前緣沉積環(huán)境[26]。其中波狀層理主要是由沉積介質(zhì)的波浪往復(fù)振蕩運(yùn)動(dòng)造成的（圖4e），表現(xiàn)為層系界面呈波狀起伏，可作為波浪運(yùn)動(dòng)環(huán)境的識(shí)別標(biāo)志[27]。

同生變形構(gòu)造可見粉細(xì)砂巖層內(nèi)部滑塌構(gòu)造，一般伴隨快速沉積而產(chǎn)生，造成沉積層內(nèi)發(fā)生變形、揉皺（圖4f），多分布在三角洲前緣沉積環(huán)境[28]。

2.4 粒度特征

粒度分布特征既可以明確沉積作用的流體力學(xué)性質(zhì)，也是分析與對(duì)比沉積環(huán)境的重要依據(jù)[25,29]。根據(jù)郎卡地區(qū)西山窯組鉆孔巖芯粒度分析數(shù)據(jù)繪制了C-M圖（圖5），其中C值為360～6 100 μm，M值為25～705 μm，反映較強(qiáng)的水動(dòng)力條件；樣品數(shù)據(jù)點(diǎn)群整體發(fā)育PQ-QR-RS段，為典型的牽引流沉積C-M圖形態(tài)。沉積構(gòu)造與粒度分布綜合特征表明郎卡地區(qū)西山窯組沉積為牽引流沉積。

圖5 郎卡地區(qū)中侏羅統(tǒng)西山窯組砂巖粒度分析C-M圖Fig.5 Grain size analysis of the Middle Jurassic Xishanyao Formation in the Langka area

2.5 微量元素與古生物標(biāo)志

沉積巖微量元素和古生物研究，在判別古沉積環(huán)境方面已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用[30]。

通過(guò)對(duì)郎卡地區(qū)L4940、L1716和L2540鉆孔西山窯組12塊泥巖樣品進(jìn)行微量元素測(cè)定，參照Hatchet al.[31]V/（V+Ni）判別沉積環(huán)境氧化還原性的標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)7塊樣品的V/（V+Ni）值介于0.54～0.82，其余樣品數(shù)值介于0.84～0.89，表明研究區(qū)西山窯組湖盆水體分層性中等，處于弱氧化—還原環(huán)境。

同時(shí)研究區(qū)西山窯組煤層分布范圍廣，厚度較大且發(fā)育穩(wěn)定（圖2），在煤、炭質(zhì)泥巖以及暗色泥巖中高等植物葉片化石及印痕普遍存在（圖6a）。通過(guò)煤層精細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，其宏觀煤巖類型以暗煤為主，偶見絲炭，顯微煤巖類型主要是微鏡煤；惰性組（I）主要由半絲質(zhì)體和氧化絲質(zhì)體組成，含量在40%～70%，鏡質(zhì)組（V）主要包括均質(zhì)鏡質(zhì)體和基質(zhì)鏡質(zhì)體，結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體次之，范圍為30%～55%，殼質(zhì)組含量小于5%；（V+I）含量大于70%，V/I比值一般大于0.7，GI值常在1～2之間，TPI值多大于1。根據(jù)上述地質(zhì)特征，參考伊犁盆地侏羅系[32]、吐哈盆地水西溝群[33]和雞西盆地下白堊統(tǒng)[34]沉積有機(jī)相劃分與評(píng)價(jià)，認(rèn)為該煤層代表干燥森林泥炭沼澤環(huán)境，覆水較淺，且流動(dòng)性較強(qiáng)，屬于三角洲平原沉積環(huán)境。此外，灰色含礫粗砂巖、中—粗砂巖中常見炭化植物莖干化石與植物碎屑（圖6b，c），后者推測(cè)與三角洲前緣水流和波浪的淘洗作用有關(guān)，反映沉積期水體較淺且動(dòng)蕩。上述研究綜合反映了研究區(qū)西山窯組沉積水體整體處于三角洲—濱淺湖沉積環(huán)境。

圖6 郎卡地區(qū)中侏羅統(tǒng)西山窯組沉積巖芯特征（a）L1716，664.18 m，深灰色泥巖，三角洲前緣水下分流間灣沉積物，斷面可見大量的炭化植物葉片；（b）L1732，716.27 m，灰白色含礫粗砂巖，三角洲平原分流河道沉積物，斷面可見較粗的植物莖干化石；（c）L4115，546.78 m，灰色粗砂巖，三角洲前緣水下分流河道沉積物，斷面可見大量的炭化植物碎屑Fig.6 Core characteristics of the Middle Jurassic Xishanyao Formation in the Langka area

3 沉積相特征及分布規(guī)律

3.1 沉積相類型及特征

根據(jù)上述沉積相標(biāo)志，結(jié)合測(cè)井、地震資料，認(rèn)為伊犁盆地西山窯組發(fā)育了辮狀河三角洲相和湖泊相。郎卡地區(qū)則發(fā)育辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣和濱淺湖亞相，以及分流河道、分流河道間、水下分流河道、水下分流間灣及河口壩等沉積微相。

3.1.1 辮狀河三角洲平原亞相

辮狀河三角洲平原亞相部分類似辮狀河沉積，發(fā)育分流河道和分流河道間微相，其中分流河道為平原亞相的沉積主體。平原亞相在研究區(qū)西山窯組下段廣泛分布。在地震剖面上表現(xiàn)為連續(xù)強(qiáng)振幅的平行—亞平行反射結(jié)構(gòu)（圖7a）。

圖7 郎卡地區(qū)中侏羅統(tǒng)西山窯組地震剖面特征Fig.7 Seismic profiles of the Middle Jurassic Xishanyao Formation in the Langka area

分流河道沉積巖性常見砂礫巖、含礫粗砂巖、粗砂巖和中砂巖等，局部見細(xì)粒沉積物，其中主體巖性為含礫粗砂巖和粗砂巖，單砂層厚度多為幾米至十幾米。碎屑顆粒分選和磨圓中等，礫石直徑變化范圍在幾毫米到十幾毫米之間。分流河道橫向分布穩(wěn)定，垂向上表現(xiàn)為間斷正韻律或復(fù)合正韻律，底部常見沖刷面，其上分布有河床滯留礫石沉積。由于平原植物繁茂，粗粒碎屑巖中常見炭屑和炭化植物莖干。在強(qiáng)水動(dòng)力環(huán)境下，層內(nèi)見韻律層理、塊狀層理、平行層理及大—中型交錯(cuò)層理。在測(cè)井曲線上，該微相的自然電位與電阻率曲線呈高幅度箱形，微齒化箱型或鐘形（圖8），反映河道砂體在物源供給充足的背景下具有多期疊置或砂體內(nèi)部非均質(zhì)性等沉積特征。

圖8 辮狀河三角洲平原分流河道、分流河道間微相測(cè)井響應(yīng)特征（L1724鉆孔）Fig.8 Logging response characteristics of distributary channel and interdistributary area,braided delta plain(borehole L1724)

分流河道間是三角洲平原分流河道之間的洼地沉積，由河道間淤積或廢棄河道淤積形成，發(fā)育漫灘和沼澤[35]。漫灘沉積巖性通常是灰色泥巖、粉砂巖等細(xì)粒沉積物，形成于較安靜的水體，發(fā)育水平層理、流水沙紋層理以及復(fù)合層理等，偶見炭化植物莖葉化石。沼澤是由植被覆蓋的積水洼地演化而形成的炭質(zhì)泥巖或煤層，炭質(zhì)含量豐富，是西山窯組層序地層對(duì)比研究的劃分標(biāo)志。漫灘沉積微相在自然電位與電阻率曲線上幅度低，具有明顯的曲線齒化現(xiàn)象，沼澤煤層則具有高電阻、低伽馬的測(cè)井組合特征（圖8）。

3.1.2 辮狀河三角洲前緣亞相

辮狀河三角洲前緣亞相位于河流和湖水的過(guò)渡帶，沉積作用活躍，由水下分流河道、水下分流間灣及河口壩等沉積微相組成，其中水下分流河道特別活躍，是辮狀河三角洲前緣的沉積主體。前緣亞相在研究區(qū)西山窯組中段和上段廣泛分布。辮狀河三角洲前緣在地震剖面上多呈斜交前積反射結(jié)構(gòu)（圖7b）。

水下分流河道巖性主要為（含礫）粗砂巖、中細(xì)砂巖，也可見砂礫巖，主體巖性為中粗砂巖，單砂層通常幾米厚。碎屑顆粒分選和磨圓中等—較好。砂體橫向分布不穩(wěn)定，垂向上顯示明顯的正韻律，發(fā)育平行層理、塊狀層理、中—小型交錯(cuò)層理、沖刷充填構(gòu)造，多見炭化植物碎屑。水下分流河道的電測(cè)曲線為齒化鐘形、鐘形、齒化箱型或以上類型的組合（圖9）。

圖9 辮狀河三角洲前緣水下分流河道、水下分流間灣微相測(cè)井響應(yīng)特征（L2540鉆孔）Fig.9 Logging response characteristics of subaqueous distributary channel and subaqueous interdistributary bay,braided delta front(borehole L2540)

水下分流間灣沉積分布于水下分流河道之間，沉積水動(dòng)力較弱，巖性為灰色、灰綠色、深灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和炭質(zhì)泥巖，夾薄層細(xì)砂巖，且具有一定的聚煤作用。巖層發(fā)育復(fù)合層理、流水沙紋層理及水平層理，可見滑塌構(gòu)造。在測(cè)井曲線上，該沉積微相自然電位及電阻率曲線幅度較低，具有弱齒化現(xiàn)象（圖9）。

河口壩發(fā)育水下分流河道的前緣和側(cè)緣。河口壩微相的巖性以中細(xì)砂巖為主，局部為粗砂巖，常顯示上粗下細(xì)的反韻律特征。沉積層序中常發(fā)育平行層理、低角度交錯(cuò)層理。河口壩發(fā)育較少，單砂層平面規(guī)模小，垂向沉積厚度較薄，由幾十厘米到幾米不等，電測(cè)曲線多為中—低幅漏斗型或齒化漏斗形（圖10），也可與上覆水下分流河道疊加，形成鐘形—漏斗形組合。

圖10 辮狀河三角洲前緣與濱淺湖亞相測(cè)井響應(yīng)特征（L1740鉆孔）Fig.10 Logging response characteristics of braided delta front and shore/shallow lacustrine zone(borehole L1740)

3.1.3 濱淺湖亞相

西山窯組中段沉積時(shí)期，郎卡地區(qū)辮狀河三角洲規(guī)模較小，湖盆面積較大。研究區(qū)北部主要發(fā)育濱淺湖亞相，沉積物為灰色泥巖、深灰色泥巖夾煤層、泥質(zhì)粉砂巖，偶見炭質(zhì)泥巖和小規(guī)模的灘壩相中細(xì)砂巖。潮濕氣候條件下，濱淺湖區(qū)在缺少物源注入的沉積條件下植被茂密，易形成湖沼，最終發(fā)育幾十厘米至幾米厚的煤層。濱淺湖亞相在電測(cè)曲線上多為低平曲線（圖10），也可見齒狀、指狀及尖峰狀曲線。

3.2 沉積相分布特征

郎卡地區(qū)山西組發(fā)育在伊犁盆地弱伸展構(gòu)造演化階段，物源供給充足，構(gòu)造發(fā)育平緩，沉積作用受盆地構(gòu)造活動(dòng)影響較小，地層沉積厚度變化不明顯。研究區(qū)呈現(xiàn)出水體逐漸變深再變淺，地形逐漸變緩的演化過(guò)程，形成辮狀河三角洲沉積體系。

3.2.1 縱向演化特征

侏羅系西山窯組下段沉積初期，研究區(qū)整體處于淺水沉積階段，盆地物源供給充足，沉積物快速入湖。郎卡地區(qū)辮狀河三角洲平原沉積明顯，沉積類型以分流河道為主。多期分流河道切割疊置現(xiàn)象明顯，主要形成一套厚層砂礫巖—（含礫）粗砂巖沉積，夾薄層泥巖、粉砂巖。河道砂體基本連片分布，側(cè)向連通性較好。西山窯組下段沉積中后期，湖盆水體逐漸加深，物源供給減弱，分流河道砂體以中粗砂巖為主，河道規(guī)模變小，厚度減薄；分流河道間泥巖、粉砂巖隔夾層發(fā)育明顯。湖盆水體最終趨于穩(wěn)定，植被繁茂，在溫暖潮濕氣候的影響下，發(fā)育沼澤微相厚煤層（圖11）。

圖11 伊犁盆地郎卡地區(qū)西山窯組沉積相剖面圖（垂直物源方向）Fig.11 Sedimentary facies profile of the Xishanyao Formation in the Langka area, Yili Basin, across the provenance direction

侏羅系西山窯組中段沉積時(shí)期，物源供給繼續(xù)減弱，湖盆發(fā)生水進(jìn)，郎卡地區(qū)湖水變深，湖平面向盆緣面積擴(kuò)大，發(fā)育辮狀河三角洲前緣和濱淺湖亞相，暗色泥巖、粉砂巖等細(xì)粒沉積物相對(duì)較為發(fā)育。前緣亞相主要發(fā)育水下分流河道和水下分流間灣微相，河口壩較少。水下分流河道砂體厚度小且連通性差，呈透鏡狀發(fā)育。西山窯組中段沉積后期，湖盆水體低幅下降，并再次趨于穩(wěn)定，形成沼澤煤層。

侏羅系西山窯組上段沉積時(shí)期，受物源供給增強(qiáng)的影響，研究區(qū)湖平面相對(duì)下降，辮狀河三角洲持續(xù)向北推進(jìn)，沉積物快速堆積，造成三角洲前緣展布范圍明顯擴(kuò)大，砂巖粒度變粗。研究區(qū)主要由水下分流河道與水下分流間灣微相組成，河口壩和沼澤微相零星分布。相對(duì)于西山窯組下段分流河道，水下分流河道相互疊置現(xiàn)象不太明顯，巖性以（含礫）粗砂巖—粗砂巖為主，但具有砂體數(shù)量多，規(guī)模較小，連通性適中等沉積特征（圖11）。

3.2.2 平面展布特征

根據(jù)區(qū)域沉積背景與鉆孔數(shù)據(jù)等資料，綜合沉積相標(biāo)志與類型、縱向演化等地質(zhì)特征，利用優(yōu)勢(shì)相法則編制西山窯組下段、中段和上段沉積相平面圖。

西山窯組沉積時(shí)期古地勢(shì)整體為南高北低的特點(diǎn)。石鑫等[36]依據(jù)中下侏羅統(tǒng)碎屑鋯石年齡集中特征，認(rèn)為伊犁盆地南緣中生代碎屑沉積物主要伊犁—中天山地塊南部。江文劍[37]通過(guò)測(cè)量多組具有流水指向意義的沉積構(gòu)造產(chǎn)狀，推斷盆地南緣古水流方向整體向北，優(yōu)勢(shì)方向?yàn)楸蔽骱捅睎|方向。通過(guò)統(tǒng)計(jì)研究區(qū)70口鉆孔西山窯組各段砂巖厚度，發(fā)現(xiàn)各目的層砂體厚度的平面展布整體由南西向北東方向和南東向北西方向減小，并且砂體受辮狀河三角洲河道遷移擺動(dòng)而分叉、交匯。河道沉積展布受控于物源方向，研究區(qū)主河道大致呈由南西向北東方向和南東向北西方向延伸。

西山窯組下段沉積時(shí)期，研究區(qū)發(fā)育辮狀河三角洲平原沉積。分流河道遷移擺動(dòng)，疊置切割，砂體連片分布，面積較大，形成“泛連通體”結(jié)構(gòu)（圖12a）。河道砂體厚度分布相對(duì)穩(wěn)定，平均值約25 m，且主河道砂體厚度通常大于30 m，砂體沿主河道方向的展布范圍和連通性較好。分流河道間發(fā)育局限，零星分布在研究區(qū)中部。

圖12 伊犁盆地郎卡地區(qū)侏羅系西山窯組沉積相平面圖Fig.12 Planar distribution of sedimentary facies in the Jurassic Xishanyao Formation in the Langka area,Yili Basin

西山窯組中段沉積時(shí)期，湖平面擴(kuò)張，物源供給減弱，研究區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣，其北西部和北東部為濱淺湖沉積（圖12b）。郎卡地區(qū)砂巖分布面積明顯減小，沉積厚度也明顯減薄，其中水下分流河道砂體厚度10～24 m，河口壩砂體厚度5～10 m。水下分流河道呈條帶狀展布，較大面積發(fā)育的水下分流間灣將河道分隔成相對(duì)孤立的砂體，橫向連通性差。在水下分流河道入湖處發(fā)育河口壩砂體，具有規(guī)模小、厚度薄等沉積特征。

西山窯組上段沉積時(shí)期，湖平面下降，辮狀河三角洲前緣分布范圍擴(kuò)大，覆蓋研究區(qū)全區(qū)，發(fā)育水下分流河道和水下分流間灣沉積微相（圖12c）。水下分流河道是三角洲前緣的主體，沉積范圍擴(kuò)大，明顯向北擴(kuò)展延伸。河道砂體厚度10～43 m，厚度差異較大，主河道砂體通常大于25 m。由于距離物源較遠(yuǎn)，河道砂體厚度較平原河道砂體減薄約5 m。砂體沿主河道方向的展布范圍與連通性較好，明顯優(yōu)于西山窯組中段沉積期，但較西山窯組下段沉積期相對(duì)較差。

4 沉積演化

綜合研究表明，伊犁盆地郎卡地區(qū)西山窯組沉積時(shí)期處于坳陷湖盆演化階段，構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，地形坡度適中，氣候溫暖濕潤(rùn)。充足物源流出山口，相對(duì)粗粒的沉積物經(jīng)過(guò)一定距離搬運(yùn)進(jìn)入湖盆水體，在南部緩斜坡帶上發(fā)育湖泊—辮狀河三角洲沉積體系。受湖平面升降和物源供給變化的控制，研究區(qū)西山窯組沉積特征表現(xiàn)為由退積型辮狀河三角洲過(guò)渡至進(jìn)積型辮狀河三角洲（圖12）。

西山窯組下段沉積早期，湖平面開始下降，物源供給充足，研究區(qū)發(fā)育辮狀河三角洲平原，分流河道砂體大面積疊置連片，形成一套厚層粗粒沉積物。隨后湖平面上升，辮狀河三角洲平原發(fā)生退積過(guò)程，由于長(zhǎng)期“準(zhǔn)平原化”沉積充填，最終大面積發(fā)育沼澤沉積環(huán)境，造成辮狀河三角洲河道砂體與煤層伴生。

三角洲平原逐漸向辮狀河三角前緣及濱淺湖沉積演化，辮狀河三角洲持續(xù)向物源方向退積，河流作用逐漸減弱，水下分流河道規(guī)模逐漸減小，水下分流間灣等泥質(zhì)沉積逐漸增多，河道砂體呈條帶狀分布。西山窯組中段沉積后期，湖盆范圍略有收縮，研究區(qū)再次表現(xiàn)為大面積沼澤化。

西山窯組上段沉積時(shí)期繼承了中段沉積時(shí)期的沉積特征，湖平面開始緩慢下降，由于前期沉積充填作用，研究區(qū)地形地貌相對(duì)平緩，物源供給逐漸增大，辮狀河三角洲向湖進(jìn)積，其建設(shè)作用較強(qiáng)，三角洲前緣亞相分布范圍明顯增加，直至覆蓋研究區(qū)，水下分流河道快速擺動(dòng)、遷移，延伸范圍擴(kuò)大，砂體厚度與橫向連通性也隨之變好。

鈾礦勘查表明，郎卡地區(qū)鈾礦床大多分布于西山窯組下段分流河道砂體中，巖性以含礫碎屑巖和中粗砂巖為主，物性較好，河道砂體垂向和橫向分布廣泛，累計(jì)厚度變化穩(wěn)定，形成泛連通型復(fù)合砂體，為后期含氧含鈾水外生滲入運(yùn)移及鈾礦富集創(chuàng)造有利條件。而西山窯組中段和上段以水下分流河道沉積為主，河道砂體規(guī)模相對(duì)較小，砂體連通性較差，巖性粒度相對(duì)較細(xì)，孔滲性亦較差，不利于鈾的聚集成礦。

此外，受沉積演化的影響，西山窯組下段河道砂體與煤層伴生，煤的吸附和還原作用也促進(jìn)了鈾礦富集。

5 結(jié)論

（1）伊犁盆地南緣郎卡地區(qū)西山窯組主要發(fā)育辮狀河三角洲相和湖泊相等沉積相類型，表現(xiàn)為沉積物搬運(yùn)距離適中，粒度較粗，成分成熟度較低，結(jié)構(gòu)成熟度較好。粒度特征顯示典型牽引流沉積，常見交錯(cuò)層理、平行層理和流水沙紋層理，也發(fā)育能夠反映動(dòng)蕩水體存在的復(fù)合層理。泥巖顏色與微量元素以及煤層發(fā)育等特征反映沉積時(shí)期氣候溫暖濕潤(rùn)，古水體整體處于三角洲—濱淺湖沉積環(huán)境。

（2）郎卡地區(qū)西山窯組辮狀河三角洲沉積共識(shí)別出2種亞相和5種微相：辮狀河三角洲平原分流河道和分流河道間及辮狀河三角洲前緣水下分流河道、水下分流間灣和河口壩，具有砂巖與煤層伴生的沉積組合特征。

（3）西山窯組下段發(fā)育辮狀河三角洲平原沉積，分流河道砂體厚度大，疊置連片分布；西山窯中段沉積時(shí)期，物源供給減弱，水體加深，郎卡凹陷發(fā)育辮狀河三角洲前緣和濱淺湖沉積；西山窯組上段由于湖退作用，主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相，水下分流河道發(fā)育明顯，但河道砂體規(guī)模及橫向連通性較西山窯組下段沉積期相對(duì)較差。因此，西山窯組下段分流河道砂體有利于鈾的聚集成礦。