準(zhǔn)南西段侏羅系—白堊系物源特征及沉積背景

王劍，靳軍，高崇龍，劉明，王柯，羅正江，劉可，任影

1.中國石油新疆油田分公司實驗檢測研究院，新疆克拉瑪依 834000

2.東北石油大學(xué)非常規(guī)油氣研究院，黑龍江大慶 163318

3.中國石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)石油學(xué)院，新疆克拉瑪依 834000

4.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶 163318

0 引言

準(zhǔn)噶爾盆地南緣（簡稱準(zhǔn)南）作為北天山山前自中生代開始形成的陸相多旋回疊合盆地，其內(nèi)部發(fā)育成排成帶的構(gòu)造帶和多套儲集層系，特別是作為整個準(zhǔn)噶爾盆地中發(fā)育烴源巖層系（包括二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和古近系）最多的地區(qū)，其油氣資源量巨大[1-3]。依據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地南緣發(fā)育的3 套區(qū)域性泥巖蓋層可將其內(nèi)部油氣勘探目的層系劃分為上、中、下3 個成藏儲蓋組合，其中下組合是指由侏羅系、下白堊統(tǒng)清水河組儲集層與白堊系吐谷魯群泥巖蓋層所形成的儲蓋組合[4-5]。而準(zhǔn)噶爾盆地南緣早期油氣勘探以中、上組合為主要對象，但自2008 年開始下組合勘探逐步深入。2019 年在位于南緣西段四棵樹凹陷內(nèi)的高探1 井清水河組中首次獲得重大油氣突破，揭示了南緣西段下組合良好的勘探潛力與前景[6-7]。但目前下組合勘探程度仍然很低，資料較為匱乏，使得作為油氣成藏關(guān)鍵要素的儲層宏觀、微觀特征及成因仍存在諸多爭議。物源條件作為分析儲層區(qū)域展布和沉積環(huán)境的重要線索一直是儲層研究的基礎(chǔ)，同時也對原型盆地和古地理重建等具有重要意義[8-10]。本文利用準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段21 口鉆井取心及3 條野外露頭剖面資料，在對下組合侏羅系—白堊系儲層碎屑礦物組分、礫巖礫石成分、重礦物、古水流、地層巖性比例等特征對比分析基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料和前人相關(guān)成果，系統(tǒng)分析各地層組儲層物源及其演化特征，并探討儲層形成的沉積背景，為準(zhǔn)南西段侏羅系—白堊系規(guī)模儲層預(yù)測和評價提供科學(xué)依據(jù)，同時對下組合油氣后備儲量提升具有重要的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地南緣在構(gòu)造位置上屬于北天山山前沖斷帶（圖1），受控于晚海西、印支、燕山、喜馬拉雅多期構(gòu)造運動的影響，其構(gòu)造特征及演化過程極其復(fù)雜[2,11-12]。根據(jù)構(gòu)造特點及差異性，可將南緣劃分為西、中、東三部分，其中準(zhǔn)南西段指紅車斷裂以西的區(qū)域，南鄰伊林黑比爾根山，北接車排子凸起，主要包括四棵樹凹陷和齊古斷褶帶西部（圖1）。南緣西段經(jīng)歷了中生代壓扭走滑和新生代擠壓兩期構(gòu)造演化，并形成了艾卡構(gòu)造帶和高泉構(gòu)造帶兩個主要構(gòu)造單元，且相較于南緣其他地區(qū)而言西段變形歷史更為復(fù)雜，構(gòu)造樣式和組合也更為多樣[3,13]。

準(zhǔn)南西段侏羅系—白堊系地層除不發(fā)育上侏羅統(tǒng)喀拉扎組外其余地層較為齊全，同時還發(fā)育有石炭系、二疊系及三疊系地層（圖1）。其中侏羅系地層以發(fā)育扇三角洲—辮狀河三角洲—河流湖沼—濱淺湖成因的（砂）礫巖、砂巖、泥巖及煤層為特征，而下白堊統(tǒng)清水河組則表現(xiàn)為辮狀河三角洲砂礫巖、砂巖及濱淺湖—半深湖暗色泥巖沉積[14-16]。但值得注意的是，南緣西段石炭和二疊系地層為典型的火山巖—火山碎屑巖層系，特別是在石炭系內(nèi)部凝灰?guī)r大量發(fā)育，此外還可見安山巖和玄武巖[17-18]。上述特征巖性的發(fā)育可為分析下組合物源演化提供重要線索。受控于多期構(gòu)造活動特別是車—莫古隆起的演化影響，在南緣西段下組合內(nèi)可識別出4 個區(qū)域性不整合界面，即八道灣組與下伏三疊系、頭屯河組與西山窯組、齊古組與頭屯河組及清水河組與齊古組[19]。區(qū)域上，準(zhǔn)南西段潛在物源區(qū)可能包括西北緣的扎伊爾山、南部的北天山（伊山）和中天山[16,20]。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段構(gòu)造位置及發(fā)育地層特征（據(jù)文獻[1,4]修改）Fig.1 Tectonic location and stratigraphic character of the western part of the southern Junggar Basin(modified from references [1,4])

2 數(shù)據(jù)來源及分析方法

本次研究數(shù)據(jù)主要來源于鉆井取心資料、野外露頭資料和前期文獻資料。其中侏羅系—白堊系砂巖碎屑礦物組分分析主要采用顯微鏡分析統(tǒng)計法，對砂巖樣品中的單晶石英顆粒Q、單晶長石顆粒F、巖屑顆粒R、總石英顆粒Qt（包括單晶石英顆粒和多晶石英碎屑）及不穩(wěn)定巖屑顆粒L的各相對含量進行統(tǒng)計計算，其中單個薄片完成統(tǒng)計300～400 個顆粒。礫巖礫石成分分析數(shù)據(jù)來源包含野外露頭礫巖樣品及鉆井巖心礫巖樣品的鏡下薄片礫石成分鑒定數(shù)據(jù)兩個方面。而古水流分析則主要依據(jù)前期文獻[21]中針對侏羅系—白堊系野外露頭剖面實測所獲得的古流向數(shù)據(jù)。此外，各鉆井點位的地層巖性比例數(shù)據(jù)主要分礫巖、砂巖（細砂—粗砂）、粉砂巖、泥巖及煤層這5 大類主體巖性進行地層厚度錄井?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計和計算。除上述常規(guī)數(shù)據(jù)來源及分析方法外，針對研究區(qū)侏羅系—白堊系儲層大量樣品內(nèi)，類型眾多且含量差異較大的重礦物鑒定數(shù)據(jù)，本次研究重點采用聚類分析的方法確定儲層內(nèi)多種重礦物間的組合關(guān)系，劃分組合類別。而聚類分析是按照樣本或變量之間相似程度或親疏關(guān)系而進行的一種多元統(tǒng)計數(shù)學(xué)分類方法。根據(jù)分類對象的不同，聚類分析可分為R型和Q型兩種聚類方法，其中R型聚類是分析同一樣本中不同變量之間的親疏關(guān)系進而對變量分類，而Q 型聚類則通過樣本間同一或多個變量參數(shù)的對比，確定不同樣本間的相似程度進而對樣本進行分類[10,22-23]。據(jù)此，可將下組合各組地層作為獨立樣本而以其內(nèi)部發(fā)育的不同重礦物及含量作為變量，通過R型聚類方法組合各重礦物類別，進而分析各組沉積期母巖性質(zhì)。而Q型聚類可將不同井同一地層作為獨立樣本，通過聚類對比各獨立樣本內(nèi)部變量，即重礦物類別及含量相關(guān)性，分析各井間的物源親疏關(guān)系，判斷同一地層各井間物源體系的相關(guān)性。

3 沉積物源證據(jù)

3.1 骨架碎屑成分及礫石成分特征

準(zhǔn)噶爾盆地南緣侏羅系—白堊系儲層以砂巖為主體，同時還包括一定比例的砂礫巖。通過對研究區(qū)下組合21 口取心井的巖石薄片數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析（表1），結(jié)果表明：砂巖類型以長石巖屑砂巖、長石質(zhì)巖屑砂巖和巖屑砂巖為主（圖2a），巖屑含量高，成分成熟度低平均在0.27～0.58 之間，整體反映相對近物源的沉積環(huán)境。但相比而言，西山窯組成熟度最高，而清水河組成熟度最低（表1）。此外砂巖Dickinson Qt-F-L判別圖解[26]（Qt代表石英顆粒，包括單晶石英和多晶石英；F 代表單晶長石顆粒；L 代表不穩(wěn)定巖屑顆粒）顯示大部分樣品點均落入再循環(huán)造山帶物源區(qū)，但仍有部分樣品位于火山弧物源區(qū)和陸塊物源區(qū)（圖2b）。由此可見，侏羅系—白堊系各組地層沉積期源區(qū)母巖成因較為多樣，但仍以再循環(huán)的沉積巖物源為主。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合侏羅系—白堊系各地層砂巖成分及成因判別三角圖（a）砂巖成分三角圖（據(jù)文獻[25]）；（b）Dickinson判別圖解（據(jù)文獻[26]，部分?jǐn)?shù)據(jù)引自文獻[27]）Q=單晶石英含量，F(xiàn)=單晶長石含量，R=巖屑總含量，Qt=總石英顆粒（包括單晶石英顆粒和多晶石英碎屑）含量，L=不穩(wěn)定巖屑含量Fig.2 Sandstone content and orign triangular diagram of different formations in the lower assemblage within the western part of the southern Junggar Basin(a)sandstone content triangular diagram (modified from reference[25]);(b)Dickinson discriminating diagram(modified from reference[26],some data from reference[27])

表1 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合侏羅系—下白堊統(tǒng)儲層骨架碎屑成分、重礦物類型及相關(guān)分析參數(shù)特征Table 1 Skeletal clastic compositions, heavy mineral types, and related analysis parameters of lower assemblage Jurassic-Lower Cretaceous within the western part of the southern Junggar Basin

礫巖是臨近物源區(qū)及其母巖性質(zhì)的直觀記錄，其中礫巖礫石成分差異及其變化特征可反映不同基巖性質(zhì)的山體可能發(fā)生的剝蝕和隆升過程[21,28]。通過對野外剖面和鉆井礫巖礫石成分統(tǒng)計分析表明（表2）：南緣西段下組合侏羅系—白堊系礫巖礫石成分整體以沉積巖系礫石為主，即包含泥巖、粉砂巖、中細砂巖、凝灰?guī)r礫石，其平均含量至少占總體50%以上，最大可達90%以上，并以凝灰?guī)r成分礫石為主（圖3）。相比而言，結(jié)晶變質(zhì)巖系礫石含量較少，但波動較大。上述現(xiàn)象說明南緣西段侏羅系—白堊系沉積期沉積巖物源區(qū)已構(gòu)成物源的主體，其與由砂巖Dickinson源區(qū)判別圖解所揭示的特征一致。值得注意的是，凝灰?guī)r地層主要發(fā)育于石炭系內(nèi)，因此礫巖中凝灰?guī)r礫石含量的高低可從側(cè)面反映早期石炭系地層被抬升剝蝕的劇烈程度，凝灰?guī)r礫石含量越高則構(gòu)造作用造成的石炭系隆升剝蝕程度越大。此外，結(jié)晶變質(zhì)巖系礫石成分含量的高低可從側(cè)面反映“老山”，特別是早古生代發(fā)育的巖漿巖及與構(gòu)造有關(guān)的變質(zhì)巖（如糜棱巖、脈石英等）山體，即中天山和扎伊爾山供源強度的大小。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合侏羅系—白堊系各地層礫巖礫石成分特征Fig.3 Gravel content of conglomerates in different formations in the lower assemblage within the western part of the southern Junggar Basin

表2 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合各地層礫巖礫石各成分平均含量Table 2 Average gravel content of conglomerates in different formations of the lower assemblage within the western part of the southern Junggar Basin

3.2 重礦物類型及組合特征

重礦物類型及其組合可反映母巖巖性、搬運距離、區(qū)域構(gòu)造及氣候條件等信息。因此在盆地源—匯系統(tǒng)分析中得以廣泛應(yīng)用[10,16]。準(zhǔn)南西段下組合侏羅—白堊系儲層內(nèi)部共可鑒定出20 余種重礦物，包括：石榴石、鋯石、電氣石、金紅石、磁鐵礦、鈦鐵礦等。其中巖心觀察可見黃鐵礦常與碳酸鹽膠結(jié)物伴生且晶體形態(tài)規(guī)則顆粒較大，屬于成巖自生型重礦物因而不能反映物源條件[29-31]。此外，赤/褐鐵礦多呈四方體或八面體粒狀，并殘存黃鐵礦或磁鐵礦假相，屬再氧化成因，同樣不能反映物源條件。在排除上述兩類自生重礦物外，可將下組合儲層陸源成因的重礦物按其穩(wěn)定性差異進一步劃分為穩(wěn)定重礦物和不穩(wěn)定重礦物兩大類（表3）。

表3 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合儲層重礦物組合特征及潛在源區(qū)Table 3 Heavy mineral association and potential provenance of the lower assemblage reservoir within the western part of the southern Junggar Basin

分別對準(zhǔn)南西段21口井、3個野外剖面共計215個侏羅系—白堊系各組地層樣品發(fā)育的陸源重礦物類型及含量進行R 型聚類分析，得到各組地層重礦物樹型聚類圖譜（圖4）。由圖4可知，當(dāng)距離系數(shù)為23 時，準(zhǔn)南西段下組合各組地層重礦物組合類型大致可區(qū)分為4 大類，即：1）以重晶石+綠泥石+榍石+電氣石+磷灰石等為主的重礦物組合類型，這一重礦物組合多反映的是沉積巖類（包含火山碎屑巖及凝灰?guī)r）母巖類型[10,28]；2）以石榴石+綠簾石+磁鐵礦+十字石等為主的重礦物組合類型，這一重礦物組合多反映的是變質(zhì)巖類母巖類型[10,16]；3）以鋯石+電氣石+磷灰石+黑云母+白鈦石+銳鈦礦等為主的重礦物組合類型，這一重礦物組合多反映的是中酸性巖漿巖母巖類型[8,10]；4）以（鈦）磁鐵礦+鉻鐵礦+鈦鐵礦等為主重礦物組合類型，這一重礦物組合多反映的是基性巖漿巖類母巖類型[16,30]。由此可見，準(zhǔn)南西段侏羅系—白堊系沉積期源區(qū)條件較為復(fù)雜，而這一復(fù)雜性與研究區(qū)南部的北天山和中天山及西北部的扎伊爾山母巖類型具有較好可對比性（表3）。此外，沉積巖類母巖重礦物組合的出現(xiàn)反映下組合沉積期下伏沉積巖系地層的抬升剝蝕，構(gòu)造造山運動較為活躍。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合侏羅—白堊系沉積各類型重礦物含量R 型聚類圖Fig.4 R-type cluster plot of heavy mineral content for deposits in the lower assemblage within the western part of the southern Junggar Basin

為進一步分析準(zhǔn)南西段下組合不同組地層在區(qū)域上的潛在物源分區(qū)，在研究中首先利用不同井同一層位的全部樣品各重礦物含量的算數(shù)平均值代表該層位重礦物組合類型和比重分配模式，絕大多數(shù)代表值的求取均有10 個以上樣品點數(shù)據(jù)控制，基本可反映其整體特征和各井間的變化趨勢。在此定性對比基礎(chǔ)上，再次通過Q 型聚類方法對不同井同一層位重礦物類型及含量親疏關(guān)系進行判斷，確定區(qū)域可能的潛在物源分區(qū)（圖5）。由圖5可見，當(dāng)距離系數(shù)為17 時，下組合沉積期可能存在過三支物源體系，同時區(qū)域內(nèi)可出現(xiàn)混源特征。其中北部地區(qū)以艾2井和四參1井為代表，在各組地層沉積期均處于同一潛在物源體系，而南部地區(qū)則以四棵樹剖面及高101 井區(qū)域和烏蘇剖面區(qū)域為界可區(qū)分出兩支潛在物源體系。相比而言，中部地區(qū)盡管缺少井資料，但推測可能為多支物源體系的混源區(qū)。值得注意的是，從八道灣組各井Q型聚類分析結(jié)果可見，烏蘇剖面和卡8井位置可能處于同一潛在物源區(qū)，即卡8井與其距離更近的四參1 井和艾2 井重礦物組合反而存在更大差異，而在齊古組和清水河組沉積期整個北部地區(qū)均受控于同一潛在物源體系。上述現(xiàn)象除反映混源特征的存在外，還可從側(cè)面反映下組合侏羅系—白堊系沉積期北部和南部物源體系可能存在此消彼長的關(guān)系。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合侏羅系—白堊系各井發(fā)育重礦物類型比例及重礦物含量Q 型聚類圖Fig.5 The proportions of different kinds of heavy minerals and Q-type cluster plots of different wells in the lower assemblage within the western part of the southern Junggar Basin

3.3 古水流流向特征

由于南緣下組合侏羅系—白堊系研究程度較低，因此目前西段僅有三個野外露頭剖面可獲得侏羅系古水流相關(guān)資料[21]，而從三個剖面早侏羅世及中晚侏羅世古水流流向變化（圖6）可見：早侏羅世南緣西段南部以自南向北古流向為主，僅在烏蘇剖面出現(xiàn)特殊的南西向古水流，相比而言中晚侏羅世各剖面除存在自南向北古流向外，均發(fā)育有來自北部物源的流向（即自北向南或南西向、南東向古水流）。上述現(xiàn)象揭示早侏羅世沉積期研究區(qū)南部以伊山（天山）為主要物源區(qū)，僅局部受北部物源干擾（例如烏蘇剖面附近），而中晚侏羅世北部物源條件顯著增強并可與南部物源呈并存狀態(tài)，使得古水流方向較為復(fù)雜，造成研究區(qū)南部可能存在混源特征。值得注意的是，中晚侏羅世北部物源的增強可能與車—莫大型古隆起在這一時期開始隆升并遭受剝蝕有關(guān)[19,32]。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合剖面早侏羅世（a）及中晚侏羅世（b）古水流方向（數(shù)據(jù)引自文獻[21]）Fig.6 Palaeocurrent direction identified within outcrops in the lower assemblage within the western part of the southern Junggar Basin (data from reference [21])

3.4 地層巖性比例特征

地層巖性比例特征及其變化是分析陸源物源供給強度和沉積環(huán)境的重要依據(jù)之一，因此對南緣西段不同鉆井下組合侏羅系—白堊系各地層內(nèi)不同巖性比例進行計算統(tǒng)計（圖7），并據(jù)此推斷各沉積期物源條件及其演化差異，但目前研究區(qū)鉆遇下組合的鉆井資料仍相對有限。

其中八道灣組除在研究區(qū)北部艾2 井及南部高101—托6 井發(fā)育比例較大的礫巖和砂巖外，其余鉆井均以泥巖和粉砂巖占比最大（圖7），反映沉積期南北向供源并向中部匯聚的特點。但三工河組整體以泥巖占比最大，僅部分鉆井出現(xiàn)一定比例的砂巖和礫巖，反映沉積期湖水范圍擴大，砂（礫）巖分布整體向源區(qū)后退，物源供給能力減弱的特點。而中侏羅統(tǒng)西山窯組和頭屯河組在研究區(qū)各井中不同巖性比例變化較大（圖7），反映沉積期物源供給量及供給強度存在較大波動，并且研究區(qū)可能不存在統(tǒng)一的沉積中心，使得各巖性分布區(qū)域相對分散。相比而言，上侏羅統(tǒng)齊古組在研究區(qū)整體以砂巖和礫巖為主（圖7），僅在南部個別鉆井中發(fā)育比例較高的泥巖，這一現(xiàn)象說明齊古組沉積期研究區(qū)整體物源供給強度增大，特別是北部物源供給量大幅度增大，使得各井砂巖、礫巖占比最大，但南部物源相比存在一定程度的減弱，水體存在加深現(xiàn)象，使得細粒泥巖仍占據(jù)一定比重。下白堊統(tǒng)清水河組沉積期相較于上侏羅統(tǒng)存在大幅度物源供給強度和供給量減弱的特點，湖水范圍和深度存在一定程度擴大，使得各鉆井泥巖及粉砂巖比例大幅度增加，僅個別鉆井內(nèi)部出現(xiàn)一定比例的砂巖和礫巖（圖7）。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合不同井各組地層巖性比例特征Fig.7 Lithologic proportion characteristics of different formations in the lower assemblage within the western part of the southern Junggar Basin

4 物源演化及沉積背景指示

準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段是盆地西北緣構(gòu)造體系與南緣構(gòu)造體系的交會區(qū)，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動的疊加，構(gòu)造及山體演化歷史復(fù)雜，造成下組合沉積期物源體系具有一定的多變性。準(zhǔn)南西段盆山格局始于石炭紀(jì)，古準(zhǔn)噶爾地體周緣洋盆逐漸閉合，碰撞造山使得盆地南緣古天山和西北緣扎伊爾山以及盆地內(nèi)部車排子凸起形成[33-35]。二疊紀(jì)，準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段進入后碰撞伸展演化階段而形成裂陷盆地，但晚二疊世由于周緣造山帶強烈擠壓撓曲盆地南緣及西北緣逐漸進入陸內(nèi)前陸盆地演化階段[12,36]。三疊紀(jì)開始，整個準(zhǔn)噶爾盆地南緣處于相對穩(wěn)定的發(fā)展階段，盆地整體以坳陷沉降為主。這一時期，北天山隆起幅度和隆起范圍相對較小，盆地范圍大，其南緣邊界可達中天山地區(qū)，而天山主分水嶺可達南天山一帶[9,14,17]。相比而言，南緣西段北部車排子凸起及西北緣山體在三疊紀(jì)仍繼承了二疊紀(jì)的擠壓背景，發(fā)育多期沖斷活動，致使車排子凸起南側(cè)大量抬升[37-38]。

早侏羅世沉積期（即八道灣組和三工河組沉積期）南緣西段整體繼承了晚三疊紀(jì)沉積背景，但晚印支運動仍造成天山的第一期隆升，造成八道灣組底礫巖的發(fā)育及其與三疊系間的角度不整合現(xiàn)象[9,19]。由地層連井剖面可見（圖8），整體上八道灣組和三工河組地層厚度區(qū)域范圍內(nèi)相對穩(wěn)定，僅向研究區(qū)北部車排子地區(qū)發(fā)生減薄，說明沉積期構(gòu)造相對穩(wěn)定，區(qū)域地貌高差相對較小。但低成熟度的砂巖組分說明整個南緣西段下侏羅統(tǒng)沉積期距源區(qū)相對較近（圖2a、表1），而砂巖Dickinson 源區(qū)判別圖解和礫巖礫石成分揭示再循環(huán)的沉積巖山體仍作為主要的物源供應(yīng)（圖2b），但石炭系凝灰?guī)r礫石成分與中上侏羅統(tǒng)地層相比比重較?。▓D3、表2），反映這一時期山體隆升幅度較小，石炭系并未大量剝蝕，處于中低山狀態(tài)。而重礦物組合特征（圖4）揭示沉積期物源除受控于沉積巖山體外，還受扎伊爾山及中天山的結(jié)晶變質(zhì)巖系山體的影響。結(jié)合研究區(qū)不同部位古水流和重礦物組合特征（圖5，6），可推斷早侏羅世沉積受南部物源（中天山及北天山）和北部物源（扎伊爾山和車排子凸起）共同控制，但北部物源供源能力相對較強，甚至可達南部地區(qū)，并同時存在混源現(xiàn)象。由于地層展布相對平穩(wěn)，因此南緣西段可能僅存在局部的小規(guī)模沉積中心，而整體上區(qū)域匯水區(qū)仍位于南緣中段山前昌吉凹陷部位。這一時期，研究區(qū)整體處于河流—三角洲沉積體系，八道灣組煤層發(fā)育，但三工河組泥巖比例明顯增大（圖7b），發(fā)生一期大范圍的湖侵作用。但值得注意的是，早侏羅沉積地層內(nèi)部除凝灰?guī)r礫石含量較低外，重礦物ZTR 指數(shù)和重礦物穩(wěn)定系數(shù)整體優(yōu)于中晚侏羅世沉積（圖9），反映這一時期沉積原始邊界即周緣山體隆升位置較中晚侏羅世應(yīng)更為擴大，即南部邊界更南，北部邊界更北（圖10a，b）。

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合地層連井剖面地層發(fā)育特征Fig.8 Connecting well sections show the stratigraphic characteristics of the lower assemblage within the western part of the southern Junggar Basin

中侏羅世沉積期（即西山窯組和頭屯河組沉積期）為整個準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造背景發(fā)生重大轉(zhuǎn)變的時期，受控于周緣大型走滑斷裂帶走滑壓扭作用影響，盆地內(nèi)部NE—SW 向大型車莫古隆起逐漸發(fā)育，并在西山窯組沉積期出露水面并逐漸擴大，造成研究區(qū)北部車排子凸起范圍也隨之?dāng)U大[19,32,39]。從區(qū)域連井地層展布特征來看（圖8），西山窯組和頭屯河組地層發(fā)育呈現(xiàn)出不均衡性，地層厚度變化較大，特別是在卡字號井區(qū)附近及托6 井區(qū)存在地層的超覆和剝蝕現(xiàn)象，剝蝕層位甚至可達三工河組。這一時期物源仍以再循環(huán)沉積巖山體為主（圖2b），且礫巖中凝灰?guī)r礫石含量較早侏羅世沉積地層增加（表2、圖3），反映早期石炭系地層的進一步隆升剝蝕。但重礦物組合（圖4）顯示沉積物源仍受中天山及扎伊爾山結(jié)晶變質(zhì)巖系的影響，并且南部可能存在兩支物源體系。古流向特征顯示研究區(qū)南部各部位均存在自北向南的古流向（圖6），說明這一時期由于車排子凸起隆起幅度增大造成北部物源供源能力格外加強，且整個研究區(qū)各井地層巖性變化較大（圖7c，d）不存在統(tǒng)一的沉積中心，北部物源體系可完全到達研究區(qū)南部。值得注意的是，中侏羅統(tǒng)西山窯組和頭屯河組地層重礦物ZTR 指數(shù)和穩(wěn)定系數(shù)仍相對較高（圖9），甚至較下侏羅統(tǒng)呈現(xiàn)增加趨勢，這一現(xiàn)象說明中侏羅世沉積期盡管盆地內(nèi)部古隆起演化劇烈但盆地邊緣山體并未出現(xiàn)大范圍隆升和推覆活動，物源遠近程度及沉積背景仍與早侏羅世類似，發(fā)育河流三角洲體系（圖10c，d），特別是西山窯組仍發(fā)育規(guī)模煤層。但頭屯河組沉積后全區(qū)可能存在大范圍的暴露和剝蝕過程并可形成典型的溝谷—殘丘地貌[40-41]，使得頭屯河組與上侏羅統(tǒng)齊古組間存在一區(qū)域性角度不整合面。

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段下組合各地層重礦物ZTR 指數(shù)和重礦物穩(wěn)定系數(shù)變化特征ZTR指數(shù)=（鋯石含量+金紅石含量+電氣石含量）/透明重礦物總含量×100%,計算公式據(jù)文獻[24]Fig.9 Variations in ZTR and stability coefficient of heavy minerals from the lower assemblage within the western part of the southern Junggar Basin ZTR index=(zircon content+rutile content+tourmaline content)/total content of transparent heavy minerals×100%,calculation formula from reference[24]

晚侏羅世研究區(qū)僅發(fā)育齊古組沉積，而這一時期車莫古隆起區(qū)溝谷—殘丘地貌處于河流—三角洲沉積體系的回填階段。從區(qū)域連井地層剖面可見齊古組地層整體展布呈現(xiàn)填平補齊特征，即在隆起區(qū)或殘丘區(qū)地層沉積厚度薄，而溝谷或洼陷區(qū)沉積厚度大，且地層頂界近平坦（圖8）。齊古組凝灰?guī)r礫石成分進一步增加反映再循環(huán)沉積巖山體進一步隆升（圖3、表2）。但值得注意的是齊古組重礦物ZTR 指數(shù)和穩(wěn)定系數(shù)（圖9）較早中侏羅世沉積存在一明顯的降低，揭示源區(qū)距離明顯縮短，南緣西段周緣沉積邊界萎縮（圖10e）。因此齊古組沉積期開始，以石炭系沉積巖為主的南緣北天山和西北緣前端車排子凸起北部地區(qū)隆起幅度和隆起范圍大幅度增加，使得中天山及扎伊爾山結(jié)晶變質(zhì)巖系山體供源路徑受阻，造成結(jié)晶變質(zhì)巖系礫石成分也隨之大幅度降低。而古流及重礦物組合顯示齊古組沉積其仍受控于北部物源和南部物源，其中南部物源可區(qū)分為兩支（圖5，6）。而地層巖性比例特征顯示（圖7e），北部沉積砂礫巖比例較大，而南部沉積泥巖含量相對較高，因此南部物源距離相對可能更遠，沉積中心也更趨向于研究區(qū)南部，特別是獨山1 井區(qū)，地層厚度明顯加大（圖10e）。

早白堊世清水河組沉積期，由于經(jīng)歷了齊古組填平補齊的沉積作用以及齊古組沉積后大約7Ma的沉積間斷和夷平化（即缺失喀拉扎組地層）過程[35,42]，使得清水河組沉積期古地貌呈準(zhǔn)平原化狀態(tài)，區(qū)域連井剖面顯示地層厚度穩(wěn)定（圖8）。而清水河組底礫巖礫石成分中結(jié)晶變質(zhì)巖系礫石大幅度降低，凝灰?guī)r礫石含量較侏羅系各組地層均更高（表2、圖3），且地層重礦物ZTR指數(shù)和穩(wěn)定系數(shù)較低（圖9），上述現(xiàn)象說明清水河組沉積期南緣西段周緣山體隆起幅度較侏羅系更大，沉積范圍呈持續(xù)縮小狀態(tài)。但重礦物組合（圖5）顯示除北部統(tǒng)一物源外，南部仍發(fā)育兩支物源。值得注意的是，清水河組除發(fā)育底部礫巖和底部砂巖外，整體以湖相泥巖沉積為主（圖7f），全盆地發(fā)生區(qū)域性大規(guī)模湖侵作用，沉積中心整體位于昌吉凹陷[32,36]（圖10f）。

圖10 準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段侏羅系—下白堊統(tǒng)各沉積期物源沉積體系演化特征Fig.10 Provenance and sedimentary system evolution during the Jurassic and lower Cretaceous within the western part of the southern Junggar Basin

5 結(jié)論

（1）準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段侏羅系—白堊系砂巖成分成熟度低，距源區(qū)距離相對較近，且主體源區(qū)屬再循環(huán)沉積巖造山帶，而礫巖礫石成分中來源于石炭系地層的凝灰?guī)r礫石含量自八道灣組至清水河組不斷增大，反映早期沉積地層的不斷隆升剝蝕狀態(tài)。

（2）準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段侏羅系—白堊系各地層重礦物組合顯示沉積期源區(qū)條件較為復(fù)雜，既存在沉積巖系母巖類型也發(fā)育變質(zhì)巖系及巖漿巖系（酸性和基性）母巖類型，且沉積期整體受控于扎伊爾山及其前端車排子凸起相關(guān)的北部物源和天山相關(guān)的南部物源。

（3）準(zhǔn)噶爾盆地南緣西段侏羅系—白堊系各地層古水流及不同位置巖性比例變化特征揭示沉積期研究區(qū)內(nèi)部存在混源現(xiàn)象，且不同時期南北向物源供給強度和供給量存在波動，而北部物源體系在中晚侏羅世供源強度增大，整個研究區(qū)在下組合沉積期可能不存在統(tǒng)一且穩(wěn)定的沉積中心。

（4）整體而言，下侏羅統(tǒng)沉積期南緣西段源區(qū)即沉積邊界距現(xiàn)今最遠，沉積物源背景相對穩(wěn)定，而中侏羅統(tǒng)沉積期受控于車莫古隆起演化北部物源供源能力得以加強，但主體沉積邊界可能并未發(fā)生較大改變。自上侏羅統(tǒng)沉積期直至下白堊統(tǒng)清水河組沉積期研究區(qū)沉積邊界發(fā)生明顯收縮，即沉積巖山體隆升幅度和范圍增大，并對結(jié)晶變質(zhì)巖系源區(qū)山體供源起到阻隔作用。