新疆溫泉縣阿德根布拉格一帶汗吉尕組物源及沉積環(huán)境分析*

杜小亮

（中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院）

新疆溫泉縣阿依爾朔克一帶出露著中泥盆世汗吉尕組地層，不整合于古元古代溫泉巖群之上，上被晚泥盆世托斯庫(kù)爾他烏組不整合覆蓋［1-6］。1936 年A.X.伊凡諾夫經(jīng)動(dòng)植物化石鑒定出該地層大時(shí)代為中泥盆統(tǒng)，1960 年新疆地質(zhì)局第三區(qū)測(cè)隊(duì)一分隊(duì)將其劃為中—上泥盆統(tǒng)，并命名為別景他烏群。1976年《新疆區(qū)域地層表》根據(jù)伊氏在沙爾陶勒蓋南測(cè)制的綜合剖面，依據(jù)巖性組合、生物組合，將上述地層歸入中泥盆統(tǒng)，并命名為汗吉尕組，劃分上、下2個(gè)亞組。1992 年，新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)在溫泉幅1∶20 萬(wàn)區(qū)調(diào)報(bào)告中將該組劃分為上、中、下3個(gè)亞組。2005 年，新疆地礦局第二區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)“溫泉縣保爾浩若一帶1∶5 萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”項(xiàng)目對(duì)該地層進(jìn)行了重新厘定，僅劃分到了組，即汗吉尕組。2008 年，新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)“新疆達(dá)巴特地區(qū)1∶5 萬(wàn)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查”項(xiàng)目將該組劃分為上、中、下3個(gè)巖性段。

本研究在已有成果的基礎(chǔ)上，選取研究區(qū)野外露頭剖面進(jìn)行了詳細(xì)的野外路線觀察及剖面實(shí)測(cè)工作，結(jié)合室內(nèi)巖礦鑒定，對(duì)汗吉尕組的沉積環(huán)境及其物源特點(diǎn)進(jìn)行了綜合分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)汗吉尕組為一套濱海相沉積，分析結(jié)果為西天山泥盆紀(jì)沉積演化提供了沉積學(xué)方面的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于賽里木地塊的北緣，該地塊是長(zhǎng)期處于相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造單元，位于溫泉縣博爾塔拉河斷裂以南直至伊犁盆地北緣（圖1）［7-9］。該地塊為青白口紀(jì)末發(fā)生的塔里木運(yùn)動(dòng)從古塔里木板塊分裂出來(lái)的微板塊，由早元古代溫泉巖群變質(zhì)地層構(gòu)成褶皺基底，汗吉尕組不整合于早古元古代溫泉巖群之上。研究區(qū)出露的地層除了早元古代溫泉巖群外，還包括中泥盆世汗吉尕組、晚泥盆世托斯庫(kù)爾他烏組以及早石炭世阿克沙克組［10］。

2 地層特征

研究區(qū)內(nèi)中泥盆世汗吉尕組共有1 條實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面控制，剖面位置在新疆溫泉縣阿德根布拉格一帶，露頭好，剖面主要出露汗吉尕組下段（D2hj）地層，其巖性主要為灰褐色、灰色中厚層狀—巨厚層狀礫巖、淺灰綠色中層狀—厚層狀中細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、淺灰白色中厚層狀輕碎裂狀大理巖化結(jié)晶白云巖，夾少量含礫中粗粒巖屑砂巖、粉砂巖，出露厚度為1 570.2 m。剖面地層特征描述如下：

3 巖石學(xué)特征

本研究在區(qū)內(nèi)汗吉尕組所測(cè)剖面中采集了大量巖石薄片樣品，其巖性包括礫巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑砂巖、大理巖化結(jié)晶白云巖等，其主要巖性特征描述如下。

（1）灰色礫巖。由正常沉積碎屑、填隙物組成。礫級(jí)碎屑（70%）主要由巖屑組成，大小為10～20 mm的細(xì)礫，少數(shù)為20～30 mm 的中礫，呈次棱角狀，雜亂分布，成分為凝灰?guī)r、細(xì)晶白云巖等。砂級(jí)碎屑（20%）由石英、長(zhǎng)石、巖屑組成，大小以0.5～1.8 mm 的粗砂為主，0.25～0.5 mm 的中砂次之，少數(shù)為0.10～0.25 mm 的細(xì)砂，呈次棱角狀，雜亂分布。石英主要為單晶，粒內(nèi)可見(jiàn)波狀消光，少數(shù)為多晶及凝灰?guī)r。長(zhǎng)石主要為鉀長(zhǎng)石，高嶺土化。巖屑成分為流紋巖、粉晶白云巖等。填隙物（10%）由黏土質(zhì)雜基、鈣質(zhì)膠結(jié)物組成，填隙于碎屑間，屬顆粒支撐、孔隙式膠結(jié)。巖內(nèi)可見(jiàn)碳酸鹽填充的裂隙。

（2）大理巖化結(jié)晶白云巖。變余晶粒結(jié)構(gòu)、輕碎裂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由白云石（100%）組成。白云石主要呈近半自形菱形，少數(shù)他形粒狀，粒徑一般為0.25～0.5 mm，部分為0.5～1.0 mm，少部分為0.10～0.25 mm，雜亂狀似鑲嵌狀分布，顆粒間略顯重結(jié)晶，具有高級(jí)白干涉色，閃突起顯著，常見(jiàn)2組近菱形的解理，部分發(fā)育聚片雙晶，雙晶紋平行于菱形解理的短對(duì)角線，有的晶體可見(jiàn)晶體彎曲變形及輕微波狀消光現(xiàn)象。巖內(nèi)見(jiàn)方解石呈網(wǎng)脈狀分布并交代巖石，將巖石切割呈碎塊狀，方解石晶體表面較白云石臟。后期見(jiàn)硅質(zhì)呈脈狀、細(xì)小堆狀分布并交代巖石，切割前期方解石網(wǎng)脈狀，其中，硅質(zhì)主要為次生石英，自形—半自形板柱狀晶形，少為纖維狀玉髓。

（3）中細(xì)粒巖屑砂巖。中細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石由碎屑、填隙物組成。碎屑由石英（15%）、長(zhǎng)石（15%）、巖屑（60%）組成，大小以0.1～0.25 mm 的細(xì)砂為主，0.25～0.5 mm 的中砂次之，少數(shù)為0.5～0.8 mm的粗砂，分選性一般，呈次棱角狀，雜亂分布。石英主要為單晶，粒內(nèi)可見(jiàn)波狀消光，少數(shù)為凝灰?guī)r。長(zhǎng)石主要為斜長(zhǎng)石，高嶺土化、絹云母化，偶見(jiàn)聚片雙晶。巖屑成分以流紋巖為主，砂巖次之。填隙物（10%）由鈣質(zhì)膠結(jié)物、黏土質(zhì)雜基組成，填隙于陸源碎屑間，屬顆粒支撐、孔隙式膠結(jié)。

4 物源區(qū)及沉積環(huán)境分析

4.1 沉積序列特征

拫據(jù)剖面資料，汗吉尕組宏觀上可劃分為4個(gè)沉積序列（副層序）Ⅰ類(lèi)副層序下部為大理巖化結(jié)晶白云巖，上部為中細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，厚度較??；Ⅱ類(lèi)副層序主要為礫巖夾少量中細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖；Ⅲ類(lèi)副層序?yàn)橹屑?xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑砂巖夾少量礫巖、含礫粗粒巖屑砂巖，厚度較大；Ⅳ類(lèi)副層序?yàn)楹[中粗粒巖屑砂巖及厚層狀礫巖。每個(gè)副層序中沉積巖粒度從下往上均具有由細(xì)至粗的特點(diǎn)。

從微觀上，部分地段表現(xiàn)出十分發(fā)育的沉積韻律，特別是該組的礫巖層，可劃分出多個(gè)沉積韻律（圖2），單層厚度從數(shù)厘米至數(shù)十厘米，每個(gè)韻律層均具有礫巖—砂巖的半韻律結(jié)構(gòu)，且礫巖自下往上呈粗礫—中礫—細(xì)礫的演變特征。

總體上，汗吉尕組下段地層表現(xiàn)為一套陸源碎屑巖沉積組合，從下往上碎屑粒度由細(xì)—粗—細(xì)—粗，海平面由深變淺。不同的層序結(jié)構(gòu)，反映了不同的沉積環(huán)境，整體上該地層由淺海—濱?！侵蕖獮I?！侵薜南喹h(huán)境變化，代表了汗吉尕組下段地層層序組合特征，反映了盆地的形成—擴(kuò)張—抬升的演化過(guò)程。

4.2 沉積物源區(qū)分析

根據(jù)沉積巖中碎屑巖的巖石特征，可進(jìn)一步分析沉積巖的物質(zhì)來(lái)源區(qū)。汗吉尕組下段碎屑巖主要有長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑砂巖、粉砂巖。本研究在汗吉尕組剖面上薄片鑒定的1 個(gè)巖屑砂巖的特征見(jiàn)表1。

?

由表1可知：汗吉尕組下段碎屑巖顆粒既有比較穩(wěn)定的石英，也有相對(duì)不穩(wěn)定的巖屑和長(zhǎng)石等，碎屑分選一般，多成次棱角狀，巖屑含量較高，成分以流紋巖、砂巖為主，指示汗吉尕組砂巖具有近源沉積物的特點(diǎn)［11-13］。

Dickinson 三角圖解方法是較全面、有效且常用的一種碎屑巖物源區(qū)分析方法。本研究選取巖石樣品對(duì)其碎屑組分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表1），將樣品組分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行投影，樣點(diǎn)落入中等含量石英雜砂巖區(qū)，靠近貧石英雜砂巖區(qū)，說(shuō)明該組蝕源區(qū)構(gòu)造環(huán)境以活動(dòng)陸緣為主。在QFL 三角圖解（圖3）上，樣點(diǎn)落入巖漿弧區(qū)的島弧過(guò)渡帶與未切割島弧帶的邊界上，表明碎屑物主要來(lái)源于島弧過(guò)渡帶，部分可能來(lái)源于未切割的大洋活動(dòng)島弧區(qū)。

4.3 碎屑巖粒度分析

本研究在汗吉尕組下段碎屑巖中采集了2 件粒度分析樣品，分析結(jié)果見(jiàn)表2，碎屑巖粒度概率累積曲線見(jiàn)圖4。

對(duì)表2和圖4可進(jìn)行如下分析：

?

（1）概率累積曲線特征。LF0061/1 樣品曲線形態(tài)可分為3段，主要由滾動(dòng)總體、跳躍總體、懸浮總體組成，跳躍總體由2個(gè)次總體組成。滾動(dòng)組分斜率為26°，跳躍組分斜率為52°～61°，懸浮總體斜率為35°。滾動(dòng)組分和跳躍組分的截點(diǎn)為1φ（φ=-log2D（D為顆粒直徑，mm）），跳躍組分和懸浮組分的截點(diǎn)為3.4φ。LF0062/1樣品曲線由主要跳躍總體組成，并由2個(gè)次總體組成，滾動(dòng)總體和懸浮總體缺少或不發(fā)育，滾動(dòng)組分斜率為26°，跳躍組分斜率約50°?？傮w上看：跳躍組分比例較大，均在90% 以上，且均由2 個(gè)次總體組成，代表了海灘沉積環(huán)境，同時(shí)反映了碎屑物在以跳躍搬運(yùn)方式為主的過(guò)程中，水動(dòng)力條件具有隨機(jī)變化的特點(diǎn)。

（2）粒度參數(shù)特點(diǎn)。LF0061/1 均值為2.27φ，為中細(xì)砂巖；LF0062/1 均值為0.28φ，為含礫中粗砂巖。2件樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.81、0.86，均在0.71～1.0范圍內(nèi)，分選中等，與弗里德曼（1962）用標(biāo)準(zhǔn)差劃分的近濱海砂沉積環(huán)境相近。偏度是一個(gè)對(duì)環(huán)境非常靈敏的指標(biāo)，反映了沉積過(guò)程中能量的變異，偏態(tài)是用來(lái)測(cè)量頻率曲線的不對(duì)稱(chēng)程度指標(biāo)［14］。LF0061/1偏度值為0.18，處于+0.1～+0.3，為正偏態(tài)；LF0062/1偏度值為-0.02，位于-0.1～+0.1，為近對(duì)稱(chēng)；兩者反映了河流砂及海灘砂的共同特點(diǎn)。峰態(tài)可用于衡量粒度分布曲線峰的寬窄尖銳程度，反映了碎屑物搬運(yùn)沉積的特點(diǎn)。2 件樣品的峰態(tài)值分別為0.97、1.04，均位于0.90～1.11，據(jù)?？思拔值拢?957）提出的峰態(tài)等級(jí)數(shù)值界線，本組碎屑巖峰態(tài)值為中等（正態(tài)），說(shuō)明總體中部較尾部分選好。

（3）粒度參數(shù)的環(huán)境判別。薩胡1964 年根據(jù)?？说牧６葏?shù)，利用現(xiàn)代各種環(huán)境沉積物的粒度分析結(jié)果，應(yīng)用線性多元判別公式，得出了4 個(gè)綜合公式，用以區(qū)別砂丘、海灘，淺海、河流、濁積沉積物。LF0061/1 的Y1值小于-2.741 1，為風(fēng)成沉積環(huán)境；LF0062/1 的Y1值大于-2.741 1，為海灘沉積環(huán)境。2件樣品的Y2值均大于65.365 0，為淺海沉積環(huán)境。2件樣品的Y3值均大于-7.419 0，為淺海沉積環(huán)境。2件樣品的Y4值均小于9.843 3，為濁流沉積環(huán)境。

4.4 沉積環(huán)境分析

研究區(qū)汗吉尕組巖性為灰紫色、灰色、灰褐色厚層狀礫巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑砂巖、長(zhǎng)石砂巖夾大理巖化結(jié)晶白云巖、粉砂巖，巖性穩(wěn)定，總體上碎屑巖粒度較粗，且多呈厚層狀，反映的蝕源區(qū)構(gòu)造環(huán)境以活動(dòng)陸緣為主。汗吉尕組下段地層表現(xiàn)為一套陸源碎屑巖沉積組合，從下往上碎屑粒度由細(xì)—粗—細(xì)—粗，海平面由深變淺。不同的層序結(jié)構(gòu)反映了不同的沉積環(huán)境，整體上該地層由淺?！獮I海—三角洲—濱?！侵薜南喹h(huán)境變化，代表了汗吉尕組下段地層層序組合特征，反映了盆地的形成—擴(kuò)張—抬升的演化過(guò)程。從碎屑巖粒度分布特征看，代表了近濱海沉積環(huán)境，碎屑物以跳躍搬運(yùn)方式為主，水動(dòng)力條件具有隨機(jī)變化的特點(diǎn)。前人在西鄰區(qū)及南鄰區(qū)該套地層中發(fā)現(xiàn)了豐富的珊瑚、腕足類(lèi)化石，反映了海相沉積環(huán)境。本研究也在礫巖的灰?guī)r礫石中發(fā)現(xiàn)有腕足類(lèi)化石碎片。

綜上所述，研究區(qū)內(nèi)的汗吉尕組出露范圍較小，僅出露下段，屬動(dòng)蕩的濱海沉積環(huán)境，其形成的主體大地構(gòu)造環(huán)境為接近活動(dòng)陸緣環(huán)境。

5 結(jié) 論

（1）新疆溫泉縣阿德根布拉格中泥盆世汗吉尕組巖性主要為礫巖、巖屑砂巖及少量大理巖化結(jié)晶白云巖等。物源區(qū)母巖以酸性火山巖、碎屑砂巖為主，碎屑物主要來(lái)源于島弧過(guò)渡帶，部分可能來(lái)源于未切割的大洋活動(dòng)島弧區(qū)。

（2）汗吉尕組沉積巖的碎屑物主要來(lái)源島弧過(guò)渡帶，部分可能來(lái)源未切割的大洋活動(dòng)島弧區(qū)。

（3）研究區(qū)內(nèi)的汗吉尕組屬動(dòng)蕩的濱海沉積環(huán)境，其形成的主體大地構(gòu)造環(huán)境為接近活動(dòng)陸緣環(huán)境。