且末縣米特河地區(qū)托庫(kù)孜達(dá)坂組下段粒度特征及成因環(huán)境分析

陳 剛 王 東 張中欣 楊 晨

(中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250013))

0 引言

研究區(qū)位于塔里木盆地和昆侖山過(guò)渡部位，北跨阿爾金地塊，南跨北昆侖巖漿弧帶。行政區(qū)劃隸屬新疆且末縣管轄，主要分布于阿羌鄉(xiāng)和庫(kù)拉木勒克鄉(xiāng)，地理坐標(biāo)為東85°15′～86°00′，北緯37°10′～37°30′。下石炭統(tǒng)托庫(kù)孜達(dá)坂組在研究區(qū)位于阿爾金南緣大斷裂以南，主要出露于研究區(qū)中部，依據(jù)其巖性組合可分為兩個(gè)巖性段，下段巖性主要為呈厚層出現(xiàn)的凝灰質(zhì)細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、凝灰質(zhì)中細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、凝灰?guī)r，未見(jiàn)底；上段巖性主要為安山巖、片理化安山巖、安山玢巖、英安巖、英安玢巖、細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石雜砂巖、長(zhǎng)石砂巖，有大量花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖侵入，與巖體接觸部位見(jiàn)有烘烤現(xiàn)象；該組巖性段之間界線清楚。該組在區(qū)內(nèi)總體為一倒轉(zhuǎn)向斜產(chǎn)出，上覆地層被剝蝕后未見(jiàn)及上覆地層，局部被第四系沖洪積物覆蓋[1-5]。

由于交通極為困難，研究區(qū)成果資料非常有限，原25萬(wàn)礦調(diào)只劃分到組。通過(guò)研究剖面特征、基本層序、粒度參數(shù)、薩胡環(huán)境等對(duì)粒度特征及成因環(huán)境分析，以期為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查提供參考依據(jù)。

1 地質(zhì)特征

1.1 剖面描述

托庫(kù)孜達(dá)坂組出露于研究區(qū)中部(見(jiàn)圖1)，走向?yàn)楸睎|向，依據(jù)其巖性組合可分為兩個(gè)巖性段，下段巖性主要為呈厚層出現(xiàn)的凝灰質(zhì)細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、凝灰質(zhì)中細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、凝灰?guī)r，未見(jiàn)底；上段巖性主要為安山巖、片理化安山巖、安山玢巖、英安巖、英安玢巖、細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石雜砂巖、長(zhǎng)石砂巖，有大量花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖侵入，與巖體接觸部位見(jiàn)有烘烤現(xiàn)象(見(jiàn)圖2、3)，該組巖性段之間界線清楚。該組在區(qū)內(nèi)總體為一倒轉(zhuǎn)向斜產(chǎn)出，上覆地層被剝蝕，局部被第四系沖洪積物覆蓋。區(qū)域上該組與上覆早石炭世哈拉米蘭河組整合接觸，與下伏中泥盆世布拉克巴什組為角度不整合接觸[2]。

1—Ⅰ級(jí)大地構(gòu)造單元的界線；2—Ⅰ級(jí)大地構(gòu)造單元的界線；3—Ⅰ級(jí)大地構(gòu)造單元的界線；塔里木南緣隆起區(qū)；阿中地塊；東昆侖弧盆系；7—全新世風(fēng)積堆積；8—更新世沖洪積物；9—二疊系葉桑崗組；10—石炭系托庫(kù)孜達(dá)坂組；11—中三疊世石英閃長(zhǎng)巖；12—中三疊世二長(zhǎng)花崗巖；13—早石炭世二長(zhǎng)花崗巖；14—早石炭世花崗閃長(zhǎng)巖；15—早石炭世英云閃長(zhǎng)巖；16—早石炭世石英閃長(zhǎng)巖；17—葉桑崗構(gòu)造蛇綠混雜巖；18—構(gòu)造破碎帶；19—地層界線；20—斷裂；21—褶皺構(gòu)造

圖2 砂巖被早石炭世花崗閃長(zhǎng)巖侵入

圖3 砂巖被巖體烘烤蝕變現(xiàn)象

1.2 巖石學(xué)特征

1)灰色細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石雜砂巖(PM30-b-20)，見(jiàn)圖4。石英表面干凈無(wú)色，個(gè)別石英呈波狀消光；長(zhǎng)石主要為斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石表面多數(shù)發(fā)生絹云母化，部分斜長(zhǎng)石可見(jiàn)發(fā)育聚片雙晶，鉀長(zhǎng)石表面發(fā)生輕微粘土化。

圖4 細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石雜砂巖鏡下特征(PM30-b-20、正交偏光鏡)

2)褐黃色變質(zhì)長(zhǎng)石砂巖(PM30-b-40)，見(jiàn)圖5。巖石風(fēng)化面呈淺褐黃色，新鮮面褐黃色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石原巖可能是砂巖，發(fā)生強(qiáng)烈變質(zhì)作用，主要由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、綠泥石、碳酸鹽礦物和脈體組成。

圖5 變質(zhì)長(zhǎng)石砂巖鏡下特征(PM30-b-40、正交偏光鏡)

3)灰綠色細(xì)粒長(zhǎng)石雜砂巖(PM17-b04)，圖6。巖石呈灰綠色，細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要由碎屑顆粒和填隙物組成；碎屑顆粒： 石英 25%～30%，長(zhǎng)石10%～15%，巖屑1%～2%，填隙物：泥質(zhì)25%～30%，絹云母8%～10%，黑云母1%～2%，白云母1%～2%，綠泥石2%～3%，碳酸鹽礦物1%～2%，不透明礦物2%～3%。

圖6 細(xì)粒長(zhǎng)石雜砂巖鏡下特征(PM17-b04、正交偏光鏡)

4)紫色泥質(zhì)含砂粉砂巖(PM17-b10)，圖7。巖石呈紫色，細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要由碎屑顆粒和填隙物組成；碎屑顆粒：長(zhǎng)英質(zhì)45%～50%，巖屑2%～3%，填隙物：

圖7 泥質(zhì)含砂粉砂巖鏡下特征(PM17-b10、正交偏光鏡)

黑云母3%～5%，白云母2%～3%，泥質(zhì)8%～10%，絹云母15%～20%，不透明礦物8%～10%，裂隙：1%～2%。

1.3 沉積學(xué)特征

從該套地層的顏色來(lái)看，整體呈灰綠色、灰色、淺褐色，表明沉積時(shí)沉積介質(zhì)為正常-弱氧化環(huán)境，同時(shí)也說(shuō)明沉積時(shí)水深在氧化-還原界線附近；從該組碎屑巖的主要特征來(lái)看，分選中等、磨圓中等、結(jié)構(gòu)成熟度次成熟，成分成熟度低，顯示物源區(qū)相對(duì)較近，為地殼緩慢隆升轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定構(gòu)造環(huán)境下沉積的產(chǎn)物，見(jiàn)表1。從該組碎屑巖在QFL圖解中的投圖結(jié)果來(lái)看，物源區(qū)來(lái)自多旋回造山帶；從該套粉砂巖中可見(jiàn)平行層理，顯示整體為水深流緩的環(huán)境，從該套地層下段底部為變凝灰質(zhì)細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、上部為變凝灰質(zhì)細(xì)砂巖的巖石組合特征來(lái)看，顯示區(qū)域上影響調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)的島弧帶火山活動(dòng)由無(wú)-弱-漸強(qiáng)的變化特征；從該套地層中發(fā)育快速堆積無(wú)分選成因的均勻?qū)永韥?lái)看，說(shuō)明為一套水深流緩濁流牽引力作用下快速堆積的產(chǎn)物；從該套巖石的粒度及發(fā)育均勻?qū)永韥?lái)看，可能為一套淺海-過(guò)渡相環(huán)境濁流沉積的產(chǎn)物[6，7]。

表1 托庫(kù)孜達(dá)坂組下段碎屑巖主要特征及其變化規(guī)律表

2 基本層序及成因環(huán)境分析

2.1 基本層序特征

研究區(qū)該組下段為凝灰質(zhì)碎屑巖夾少量火山巖組合，巖性組合以正常沉積、沉積-火山碎屑巖夾少量火山巖為特征，研究區(qū)中部PM30、PM31號(hào)剖面所控制的下段中發(fā)育有兩種基本層序，見(jiàn)圖8、9。

圖8 托庫(kù)孜達(dá)坂組下段A基本層序

圖9 托庫(kù)孜達(dá)坂組下段B基本層序

基本層序A：為本段剖面下部發(fā)育的一種基本層序，由三個(gè)單元組成，下部為含礫粗粒砂巖，發(fā)育透鏡狀層理，中部為細(xì)粒巖屑砂巖，中薄層狀，上部為粉砂巖，由下至上粒度由粗變細(xì)，分層界線截然，細(xì)粒巖屑砂巖中發(fā)育平行層理，該組基層層序成分成熟度較低，巖屑含量較高，代表物源較近，水動(dòng)力較強(qiáng)，應(yīng)為淺海沉積環(huán)境。

基本層序B：為本段剖面上部發(fā)育的一種基本層序，由兩個(gè)單元組成，下部為細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，上部為粉砂質(zhì)泥巖，由下至上粒度由粗變細(xì)，分層界線截然，細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖中發(fā)育平行層理，該組基層層序成分成熟度較低，巖屑含量較高，代表物源較近，水動(dòng)力較強(qiáng)，應(yīng)為淺海-半深海沉積環(huán)境。

2.2 鮑馬層序特征

該套地層下段中發(fā)育不完整鮑馬層序a、b、c、d段，見(jiàn)圖10。其中a段為砂礫巖，發(fā)育有粒序?qū)永?，為高流態(tài)快速沉積；b段為細(xì)粒巖屑砂巖，發(fā)育平行層理，為高流態(tài)平底，與a段多呈漸變過(guò)渡；c段為粉砂巖，發(fā)育平行層理，常見(jiàn)b層與d層韻律產(chǎn)出，在細(xì)粒巖屑砂巖中局部見(jiàn)有重核膜構(gòu)造，為低流態(tài)平底，與b段為突變接觸；e段為泥質(zhì)巖，發(fā)育有水平層理，多為懸浮沉積，與d段多呈漸變過(guò)渡，沉積環(huán)境應(yīng)為半深海-斜坡相[8,9]。

圖10 托庫(kù)孜達(dá)坂組下段鮑馬序列層序圖

3 碎屑巖的粒度特征及沉積環(huán)境分析

3.1 粒度概率曲線特征

此次在研究區(qū)托庫(kù)孜達(dá)坂組下段中采集了三件粒度分析樣，其粒度概率曲線見(jiàn)圖11。粒度曲線形態(tài)呈三段，主要由推移組分、跳躍組分和懸浮組分組成，其中跳躍組分為主體，各段間曲線斜率較陡。

頻率直方圖 Ⅱ：頻率曲線圖

Ⅲ：累積頻率曲線圖 Ⅳ：概率累積曲線圖

根據(jù)托庫(kù)孜達(dá)坂組下段粒度樣品薩胡環(huán)境判別公式值各參數(shù)計(jì)算公式，見(jiàn)公式1；圖解法粒度參數(shù)分析，見(jiàn)表2。

表2 托庫(kù)孜達(dá)坂組下段砂巖粒度參數(shù)特征表

(1)

當(dāng)海灘沙丘Y<65.365 0時(shí)，Y海灘=51.953 6；當(dāng)淺海沙丘Y>65.365 0時(shí)，Y淺海=104.753 6。

均值(ME)：主要粒度集中在1.058～2.145Φ之間，從粒度上來(lái)說(shuō)屬細(xì)砂巖，且粒徑變化在各砂體變化幅度較小。

標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ)：砂巖粒度分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，根據(jù)弗里德曼根據(jù)分選程度的差別將碎屑巖分為7個(gè)等級(jí)，托庫(kù)孜達(dá)坂組下段的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.659～0.735，分選性中等-較好，與海(湖)灘沉積環(huán)境相近。

偏度(SK)：主要用來(lái)判別對(duì)稱(chēng)程度、粒度正態(tài)分布特征，從而表明均值與中位數(shù)的相對(duì)位置。用?？思拔值碌钠葎澐謽?biāo)準(zhǔn)，偏度在-0.207～0.083之間，為近對(duì)稱(chēng)或負(fù)偏，說(shuō)明沉積物粒度以細(xì)砂為主，分選性較差，具海灘沉積特點(diǎn)。

峰態(tài)(KG)：判斷粒度分布曲線的陡峭程度(分散程度)。本組碎屑巖峰值在2.612～3.130之間，根據(jù)?？思拔值聦?duì)偏度的劃分，為中等(近正態(tài))峰態(tài)的形態(tài)為正常曲線，說(shuō)明該沉積物以細(xì)粒為主，粉、粗兩端組份較少，峰態(tài)特征顯示淺海環(huán)境。

由薩胡環(huán)境判別公式得出結(jié)論：Y1值在-2.644 5～-5.809 3，均小于-2.741 1，成因?yàn)轱L(fēng)成；Y2值在85.305 1～114.001 2，均大于65.365，成因?yàn)闇\海環(huán)境；Y3值在-1.805 2～-5.962 9，均大于-7.419 0，成因?yàn)闇\海；Y4值在6.406 4～7.542 1，均小于9.843 3，成因?yàn)闈崃鳎瑸榘肷詈！?/p>

綜上所述，托庫(kù)孜達(dá)坂組下段砂巖粒度參數(shù)顯示該組具有海灘環(huán)境沉積的特征；薩胡環(huán)境判別公式顯示托庫(kù)孜達(dá)坂組下段砂巖粒度特征具有淺海環(huán)境的沉積特征；結(jié)合該段地層的空間展布特征、粒度特征、沉積構(gòu)造特征，確定該組下段應(yīng)為淺海-半深海相環(huán)境沉積的碎屑巖。用以上碎屑巖的粒度曲線與標(biāo)準(zhǔn)正常沉積碎屑巖的同類(lèi)曲線相比較，托庫(kù)孜達(dá)坂組下段砂巖粒度曲線與淺海-半深海相沉積環(huán)境砂巖曲線較接近。

3.2 沉積環(huán)境

托庫(kù)孜達(dá)坂組下段為灰黑色細(xì)粒鈣質(zhì)巖屑砂巖、炭質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)巖、石英細(xì)砂巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖；砂巖以中厚層狀為主，顏色較淺，粉砂巖中水平紋層發(fā)育；含粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖中碎屑粒徑較小，一般小于0.02 mm，形成環(huán)境為大陸邊緣淺海-半深海沉積環(huán)境，因此，其沉積環(huán)境應(yīng)為半深海-深海沉積環(huán)境。

托庫(kù)孜達(dá)坂組下段的沉積環(huán)境由淺海相向半深海斜坡相轉(zhuǎn)化，說(shuō)明海水深度由淺到深，海平面上升，顯示海進(jìn)沉積序列特征。

縱向上，下段巖性組合主要為：灰黑色巖屑長(zhǎng)石砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)巖，巖層以薄層為主，單層厚2～8 cm，粉砂巖中水平紋層發(fā)育，巖層中有大量花崗閃長(zhǎng)巖侵入，細(xì)粒巖屑砂巖以中厚層狀為主，單層厚15～40 cm。

橫向上，該組巖性變化不大，下段在調(diào)查區(qū)東部碎屑巖增多，向西以火山巖夾碎屑巖為主；上段向西次火山巖有增多趨勢(shì)；整體厚度變化較大，向東有變厚趨勢(shì)，顯示盆地西部窄、東部寬，海水西淺東深的特點(diǎn)。由北向南則顯示海水由淺變深，由次半深海向淺海斜坡相相過(guò)渡的特點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

1)基本層序A推斷為應(yīng)為淺海沉積環(huán)境；基本層序B推斷為淺海-半深海沉積環(huán)境。

2)托庫(kù)孜達(dá)坂組下段砂巖粒度參數(shù)顯示該組具有海灘環(huán)境沉積的特征；薩胡環(huán)境判別公式顯示托庫(kù)孜達(dá)坂組下段砂巖粒度特征具有淺海環(huán)境的沉積特征；結(jié)合該段地層的空間展布特征、粒度特征、沉積構(gòu)造特征，確定該組下段應(yīng)為淺海-半深海相環(huán)境沉積的碎屑巖。

3)托庫(kù)孜達(dá)坂組下段的沉積環(huán)境由淺海相向半深海斜坡相轉(zhuǎn)化，說(shuō)明海水深度由淺到深，海平面上升，顯示海進(jìn)沉積序列特征。