內(nèi)蒙古川井坳陷沉積特征及找礦方向研究

［關(guān)鍵詞］川井坳陷；發(fā)展演化；沉積特征；礦產(chǎn)

漫長而復(fù)雜的地質(zhì)演化發(fā)展到晚古生代二疊紀(jì)，晚華力西運動使古亞洲洋閉合，西伯利亞板塊與華北板塊沿索倫山－溫都爾廟－西拉木倫深斷裂帶拼貼在一起，構(gòu)成一個統(tǒng)一的大陸。進入中-新生代，在印支運動、燕山運動及喜馬拉雅運動的作用下，整體進入了盆地發(fā)展演化階段，形成一系列上疊的、以裂陷為主要特征的中、新生代陸相沉積盆地。

二連盆地（群），位于陰山山脈以北、大興安嶺山脈以西的內(nèi)蒙古高原，上疊在西伯利亞板塊與華北板塊對接帶交匯區(qū)上的一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜的中-新生代陸相盆地。二連盆地內(nèi)部具有凹凸相間的結(jié)構(gòu)。根據(jù)華北油田油氣勘探資料揭示的下白堊統(tǒng)的分布特征可將二連盆地（群）劃分為馬尼特、烏蘭察布、川井、烏尼特、騰格爾5個坳陷和巴音寶力格、東烏珠穆沁、蘇尼特、溫都爾廟4個隆起等次級構(gòu)造單元[1]。

1. 形成及演化

川井坳陷作為二連盆地（群）五大坳陷之一，位于二連盆地（群）的最西端，其形成及演化，雖然與二連盆地（群）基本同步，但相對滯后，且自成體系[2]。從西伯利亞板塊與華北板塊拼貼成統(tǒng)一大陸到中生代晚侏羅世，一直處于剝蝕環(huán)境，直到中燕山運動，使索倫山—溫都爾廟—西拉木倫深斷裂帶、華北陸塊北緣斷裂帶（高家窯一烏拉特后旗一化德一赤峰深斷裂帶）發(fā)生南北向拉伸擴張（西被寶音圖隆起東緣斷裂截斷），使西伯利亞板塊南緣早古生代造山帶、華北北緣古生代活動陸緣發(fā)生地埑式下降，形成先斷后坳的沉積盆地——川井坳陷[1]。

早白堊世早期，繼承侏羅紀(jì)構(gòu)造環(huán)境，為以斷陷為主的構(gòu)造發(fā)育階段。受中燕山運動的影響，坳陷周邊斷裂帶不斷地拉張下陷，坳陷的深度和面積不斷擴展，進入了擴張深陷階段，早白堊世中期盆地整體平穩(wěn)沉降，湖盆擴大，達到鼎盛發(fā)育階段，接受了早白堊世白彥花組（K1bh）含可燃有機巖建造的沉積并奠定了本區(qū)一系列北東向凹陷和凸起相間展布的基本構(gòu)造格架。早白堊世晚期（晚燕山運動），受太平洋板塊的俯沖大興安嶺隆起的影響，二連盆地（群）整體由東向西抬升。川井坳陷也發(fā)生了差異性抬升，使白彥花組（K1bh）頂部遭受剝蝕。

進入晚白堊世，二連盆地（群）垂直沉降，氣候也變得干燥炎熱接受了二連組（K2e）類磨拉石紅層堆積，其角度不整合于早白堊世白彥花組之上。晚白堊世晚期早喜馬拉雅運動，使盆地迅速抬升，結(jié)束了白堊紀(jì)的沉積。

古近紀(jì)受早喜馬拉雅運動的影響，區(qū)域應(yīng)力場發(fā)生轉(zhuǎn)換，盆地整體由西向東發(fā)生抬升，二連盆地（群）全部抬升，長期遭受剝蝕，使原先沉積的白堊紀(jì)地層保存不全，川井坳陷缺失古新世的腦木根組。從始新世開始，中喜馬拉雅運動使川井坳陷頻繁升降，在二連組剝蝕面之上陸續(xù)沉積了阿山頭組（E2a）、伊爾丁曼哈組（E2y）、沙位木倫組（E2sl）。始新世末，二連盆地全部升起，造成短暫的沉積間斷。漸新世，盆地再度下坳，沉積了烏蘭戈楚組（E3wl）和呼爾井組（E3h）。各組之間均為平行不整合接觸。

新近紀(jì)直到現(xiàn)在，晚喜馬拉雅運動使川井坳陷水平抬升，造成強烈切割的現(xiàn)代地貌格局，造成古近紀(jì)地層被剝蝕的零星殘留。在溝谷和低凹處有洪沖積松散沉積物堆積。晚近時期地震頻繁，表明本區(qū)現(xiàn)在仍處于活動動態(tài)。

2. 沉積特征

川井中-新生代坳陷是在前中生代地殼變形褶皺等一系列構(gòu)造運動之后形成的統(tǒng)一大陸的基礎(chǔ)上，地殼不均一的抬升運動和斷裂作用而形成的。南北寬40～80 km，東西長約250 km，面積約1.7×10⁴ km²，是中-新生代大型坳陷盆地。

坳陷沉積物來源于周圍隆起。北側(cè)索倫山隆起主要為產(chǎn)于二疊紀(jì)深水復(fù)理石沉積之中的索倫山蛇綠混雜巖帶，巖石類型為變質(zhì)橄欖巖、輝長巖、輝綠巖及玄武巖，其次為本巴圖組（C₂P₁bb）砂巖粉砂巖、包特格組（P₂b）砂礫巖生物碎屑灰?guī)r及二疊紀(jì)花崗巖。南側(cè)陰山隆起主要為二疊紀(jì)花崗巖、三疊紀(jì)花崗巖及白云鄂博群（ChQbB）淺變質(zhì)碎屑巖。西側(cè)寶音圖隆起主要為石炭紀(jì)花崗巖、二疊紀(jì)花崗巖和寶音圖群（Pt₁By.）石英巖片巖等中級變質(zhì)巖石組合。

早白堊世初期水量充沛，物質(zhì)來源豐富，沉降迅速，形成山麓湖泊相、靜水湖泊相沉積的灰綠色為主的砂巖、砂礫巖，氣候顯得涼爽而潮濕，古生物繁盛。中晚期，由于地殼垂直升降頻繁，每一個旋回，下部是山麓濱湖相、靜水湖泊相沉積，上部由于湖盆被沉積物填滿或由于地殼上升，發(fā)育為沼澤相沉積，形成褐煤[3]。據(jù)原內(nèi)蒙古地礦局一0二地質(zhì)隊對白彥花煤盆地進行勘探的鉆孔（ZK4707）資料，白彥花組（K1bh）下部由淺灰、灰、灰綠、深灰色泥巖、含礫泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾細砂巖、黑色頁巖、砂礫巖、礫巖及薄層泥灰?guī)r組成，中部夾褐煤層和薄層炭質(zhì)泥巖，厚度＞543.2 m[2]。巖層中含鈣質(zhì)結(jié)核及菱鐵礦結(jié)核，富含化石，經(jīng)天津地研所牛紹武，武漢地院北京研究生部劉本培鑒定，主要有：Eosestheria spp.（東方葉肢介），Lycoptera sp（. 狼鰭魚），Viviparas sp（. 田螺），Sphatriumsp.（球蜆），Diestheria sp.（疊飾葉肢介），Neimongolestheriasp.（內(nèi)蒙古葉肢介），Sphaerium selenginense（Martinson）（色楞格球蜆），S.anderssoni（Grabau）（安特生球蜆），S. jeholense（Grabau）（熱河球蜆），Neomiodon？ liaoningensis（Gu.etMa）（遼寧新中齒蜆）。

白彥花組地層層序（ZK4707），厚度大于543.2 m。

晚白堊世早期，由于地殼的拉張，坳陷再次處于不均衡升降的構(gòu)造環(huán)境，沉積了一套內(nèi)陸河湖相的紅色碎屑巖沉積——二連組（K₂e）。巖相受古地形控制，不論在垂直方向還是水平方向上都比較明顯。從湖盆的邊緣向湖盆中心，可劃分為小型沖積扇、山麓濱湖泊相和靜水湖泊相。分布于山前的沖積扇，巖石組合特征以粗顆粒為主，為灰紅色泥質(zhì)礫巖、砂礫巖、砂巖夾砂質(zhì)泥巖，分選磨圓不好；山麓濱湖相分布于山前及盆地中的古隆起兩側(cè)，巖石組合特征以粗顆粒為主，為灰、磚紅色砂礫巖、砂巖夾磚紅色砂質(zhì)泥巖，分選及磨圓較差；分布于盆地中心的靜水湖泊相，巖石組合特征以細顆粒為主，為磚紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖夾砂巖。1979年中國人民解放軍00919部隊進行K-49-ⅩⅤ幅水文地質(zhì)普查時，在衛(wèi)境蘇木南JQZ 19號孔中二連組取到孢粉215粒，其中被子植物花粉占總數(shù)的76.74%，裸子植物花粉占總數(shù)的17.21%，蕨類孢子總數(shù)的6.05%，說明當(dāng)時的氣候濕熱，屬氧化環(huán)境[3]。

二連組地層層序（ZK4707），厚度大于297.77 m。

古近紀(jì)—新近紀(jì)，差異性升降運動導(dǎo)致的坳陷盆地繼承和上疊于中生代坳陷之上，在川井坳陷沉積了類磨拉石或湖相泥頁巖建造，沉積厚度不大，各巖石地層單位之間大部為平行不整合接觸關(guān)系，顯示盆地形成于升降振蕩頻繁的構(gòu)造環(huán)境。氣候條件也顯示出炙熱干燥和溫暖潮濕相互交替出現(xiàn)。

始新世沉積的阿山頭組（E₂a）、伊爾丁曼哈組（E₂y）、沙位木倫組（E₂sl）和漸新世沉積的烏蘭戈楚組（E₃wl）、呼爾井組（E₃h），由于坳陷不斷抬升，被剝蝕殆盡，只在局地有零星殘存。

阿山頭組（E₂a）棕紅色泥巖、粉砂巖，含石膏層，為產(chǎn)有豐富的哺乳動物化石的湖相沉積建造。伊爾丁曼哈組（E₂y）巖性組合為灰白色砂巖、粉砂巖夾少量灰綠色泥巖、磚紅色泥巖、黃色砂礫巖，局部含石膏，產(chǎn)哺乳類動物化石，為一套湖相泥巖—碎屑巖組合，局部伴有河流相沉積。沙位木倫組（E₂sl）下部為灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、含鈣質(zhì)結(jié)核及石膏晶屑，產(chǎn)脊椎動物、輪藻、介形類化石；上部為灰綠色泥巖夾紅色泥巖及鈣質(zhì)結(jié)，為一套湖相沉積。之后盆地全部升起，造成短暫的沉積間斷。漸新世，盆地再度下坳，接受河流相、洪水平原相與湖沼相的交替堆積的河湖相碎屑巖含膏巖建造。沉積了烏蘭戈楚組（E₃wl）灰白色中粗粒長石石英砂巖，灰綠、微紅色泥巖、含錳砂巖，局部含石膏組合，并產(chǎn)脊椎動物化石；呼爾井組（E₃h）灰白色、橘黃色、銹黃色砂礫巖、粗砂巖粗碎屑巖組合，夾薄層泥巖，含脊椎動物化石。

上新世，由于不均衡抬升，局部形成坳陷盆地，緩慢堆積一套氣候干燥炎熱、強氧化環(huán)境的紅色松散砂質(zhì)泥巖夾砂礫巖系—寶格達烏拉組（N₂b）。

第四紀(jì)，坳陷整體處于剝蝕環(huán)境，溝谷、河道、湖泊以及山間盆地的邊緣地帶，分別有松散堆積。上更新統(tǒng)沖洪積層（Qp³）灰色、紫紅色復(fù)成分礫巖，呈半固結(jié)松散狀。全新統(tǒng)沖洪積層（Q^hpal）灰色、灰褐色砂土，亞砂土及砂礫石層。全新統(tǒng)湖積層（Q^hl）灰色、灰白色粘土、亞粘土及亞砂土，系雨季淤積而成，旱季時干枯、龜裂，表層鹽堿化。

3. 礦產(chǎn)概況

中-新生代構(gòu)造盆地在內(nèi)蒙古高原非常發(fā)育，沉積了一套內(nèi)陸湖沼相碎屑物，是形成生物化學(xué)沉積型以及蒸發(fā)沉積型礦產(chǎn)的有利環(huán)境，已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有石油、天然氣、煤、煤層氣、石膏、天青石、鹽、堿以及鈾等[4]。

川井坳陷中，早白堊世沉積的白彥花組（K₁bh），為湖沼三角洲相碎屑巖含煤建造，形成了桑和小型油氣田、達爾其中型油氣田和白彥花超大型煤炭礦區(qū)等礦床，局部還發(fā)現(xiàn)有油砂礦點。近年來，隨著對鈾礦找礦力度的加大，在白彥花組砂巖層中發(fā)現(xiàn)了鈾，是砂巖型鈾礦有利的找礦部位。晚白堊世沉積的二連組（K₂e）湖相碎屑巖建造，泥巖中有天青石脈，含恐龍等化石。始新世，有豐富的哺乳動物化石的湖相沉積建造阿山頭組（E₂a）、伊爾丁曼哈組（E₂y）及沙位木倫組（E₂sl），均含有石膏層。漸新世接受河流相、洪水平原相與湖沼相的交替堆積的河湖相碎屑巖含膏巖建造，烏蘭戈楚組（E₃wl）含錳砂巖，局部含石膏組合，呼爾井組（E₃h）含脊椎動物化石。第四紀(jì)主要沉積物成因類型為沖洪積、湖積，形成的礦產(chǎn)主要有蒸發(fā)沉積型鹽類、堿、芒硝、石膏等，均未成規(guī)模。