Sedimentary system and environment research on the Triassic strata in northwest Junggar Basin
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摘要:
准噶尔盆地西北缘三叠系沉积体系划分与沉积环境演化是新疆地区值得探讨的2个问题,其中沉积微相的研究对恢复古环境及油气有利相带的预测有着重要的意义。综合运用露头、岩心、测井、地震资料,认为准噶尔盆地西北缘三叠系为冲积扇-扇三角洲,河流-三角洲和湖泊三类体系的组合,冲积扇-扇三角洲体系主要发育辫状河道、砂(砾)质漫滩等微相,河流-三角洲体系包含砂质和砂砾质辫状河,该体系进一步划分为分流河道、心滩、河漫滩、河漫湖、河漫沼泽等微相,湖泊体系以滨浅湖泥为主。此外,孢粉及C、O同位素分析显示,克拉玛依组上段所属时代为中三叠世,且盆地西北缘在三叠纪处于陆相环境。早—晚三叠世,盆地由干旱炎热的亚热带气候逐渐转为潮湿温暖适宜植被生长的温带气候。
Abstract:Sedimentary microfacies research has great significance in reconstructing the palaeoenvironment and predicting the benefi-cial facies belt.Combining outcrop, core, logging and seismic data together, it is considered that the northwest Junggar Basin devel-oped the combination of alluvial fan-fan delta, fluid-delta and lacustrine systems in Triassic period.The alluvial fan-fan delta system developed the braided stream channel and the sand (glutenite) floodplain microfacies and some other geological bodies, the fluid-del-ta system, containing sand and glutenite braided rivers, consisted of such geological bodies as the channel, the bar, the floodplain and the flood lucastrine microfacies, and the lacustrine system mainly developed the shore-shallow lacustrine mud microfacies.Further-more, according to the analysis of pollen and δ13C, δ18O, it is suggested that the Upper Karamay belongs to the Middle Triassic peri-od.Northwest Junggar Basin was in continental crust environment, and its climate gradually changed from the dry hot subtropical zone into wet warm temperate zone which was suitable for plants growth from Early to Late Triassic.
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Keywords:
- Junggar /
- sedimentology /
- microfacies /
- pollen /
- palaeoenvironment
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多龙矿集区位于青藏高原改则县西北约100km处,大地构造位置处于班公湖-怒江缝合带北缘、南羌塘地块最南缘、日土-多不杂岩浆弧东段,主要由多不杂、波龙、拿顿、拿若、铁格龙、尕尔勤、地堡那木岗等矿体组成,是新近探明具有超大型远景的、典型的富金斑岩型铜矿区,同时也是班公湖-怒江成矿带最大的斑岩型铜金矿区[1-2]。目前,关于多龙矿集区的成岩成矿地质背景依然存在争议:①曲晓明等[3]认为,其形成于大陆碰撞地壳隆升阶段;②佘宏全等[4]暗示,其成岩成矿作用与洋脊俯冲有关;③大多数学者均赞同,多龙矿集区是典型的岛弧型斑岩型铜金矿区,其成岩成矿作用与班公湖-怒江新特提斯洋的北向俯冲密切相关[5-13];④段志明等[14-15]和符家骏等[16]进一步强调,多龙斑岩型铜矿是发育在增生楔体系之上的岛弧型斑岩型铜金矿床。本文基于区域地质调查研究,在多龙矿集区新厘定出岩墙岭蛇绿岩残片,对揭示班公湖-怒江缝合带西段构造格架、班公湖-怒江洋的演化历史及多龙矿集区成岩成矿地质背景具有重要的地质意义。
1. 地质背景
班公湖-怒江缝合带横亘于青藏高原中部,向西延伸到克什米尔,向东南沿怒江河谷延伸出西藏,在中国境内延伸2500km 以上,是班公湖-怒江洋消亡闭合后的遗迹,是分割北拉萨地块和南羌塘地块的重要地质界线,同时也是青藏高原一条重要的多金属成矿带[2, 17]。班公湖-怒江洋的构造演化一直是地学界争论的焦点之一,主流观点认为其闭合时间为晚侏罗世—早白垩世[18-22],但越来越多的资料指示,班公湖-怒江洋在早白垩世仍具有一定规模[23-28]。
多龙矿集区位于班公湖-怒江缝合带西段,南羌塘地块最南缘日土-多不扎岩浆弧东段,受控于班公湖-怒江洋北向俯冲、消减、碰撞等动力学过程,构造地质特征极其复杂,同时具有良好的成矿条件(图 1-a)。矿集区出露的主体地层为下侏罗统曲色组和中侏罗统色哇组(图 1-b),岩性组成包括石英砂岩、长石岩屑杂砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩、灰岩等,砂页岩韵律互层现象明显,砂岩的矿物成熟度和结构成熟度均较差,并发育底面印模构造和完整的鲍玛序列,是一套深水-半深水环境的复理石沉积①②(①吉林大学地质调查院.中华人民共和国1∶5 万多不扎幅区域地质调查报告.2015.②四川省地质调查院.中华人名共和国1∶25 万物玛幅区域地质调查报告.2004.)(待发表)。下白垩统美日切错组火山岩沉积地层角度不整合于下伏地层之上(图 1-b),岩石组合以杂色安山岩和安山质角砾岩为主,次为流纹岩、流纹质凝灰岩、玄武岩等,表现出多期次旋回性喷发的特点(待发表)。上白垩统阿布山组大面积分布于矿集区西北部,不整合于下伏地层之上(图 1-b),岩性主要为中厚-巨厚层状红褐色细砾岩、细-粗角砾岩与中厚层状含砾粗砂岩及中细砂岩,其中砾石成分包括橄榄岩、辉长岩、灰岩、砂岩、火山岩等,为班公湖-怒江洋闭合后的一套山间磨拉石沉积①(①吉林大学地质调查院.中华人民共和国1∶5 万多不扎幅区域地质调查报告.2015.)。
图 1 青藏高原构造简图(a)及班公湖-怒江缝合带西段多龙矿集区地质简图①(①吉林大学地质调查院.中华人民共和国1∶5 万多不扎幅区域地质调查报告.2015.)(b)KMKSZ—康西瓦-玛沁-昆仑山构造带;JSSZ—金沙江构造带;LSSZ—龙木错-双湖缝合带;BNSZ—班公湖-怒江缝合带;SNMZ—狮泉河-纳木错蛇绿混杂岩带;LMF—洛巴堆-米拉山断裂带;IYZSZ—印度河-雅鲁藏布缝合带;ATF—阿尔金断裂Figure 1. Tectonic framework of the Tibetan Plateau (a) and simplified geologicalmap of the Duolong ore concentration area in the westernsegment of Bangong-Nujiang River suture zone岩浆岩在矿集区分布广泛,岩石类型复杂多样,包括中酸性侵入体、基性岩墙群等,均侵入于侏罗系内(图 1-b)。酸性岩浆活动最为强烈,主要岩性为花岗闪长斑岩、花岗斑岩、二长花岗岩、石英斑岩等;中性岩浆活动较弱,主要岩性为闪长岩、闪长玢岩等,侵入体规模较小,均为小型岩株及岩瘤,成群、成带分布,在横截面上多呈近圆形、椭圆形或纺锤状;基性岩浆活动较强,表现为近东西向展布的基性岩墙群,主要岩性为辉长岩。多项矿产普查和专题研究工作表明,区内优势矿种为铜和金,铜资源量超过1300×104t,金资源量超过400t[29],花岗闪长斑岩和花岗斑岩是区内斑岩型铜金矿主要的成矿岩体。大量的年代学资料表明,中酸性侵入体的形成时代集中在116~128Ma 之间[1, 3-13],矿体的成矿时代为118~119Ma[4, 6-7],侵入于侏罗纪增生楔体系内的基性岩墙群的形成时代为126~127Ma(图 1-b),表明多龙矿集区的成岩-成矿时代基本一致,同时指示多龙矿集区在早白垩世应处于伸展拉张的构造环境[30]。近年来的区域地质调查研究表明,多龙矿集区南侧出露一套岩石组合特征鲜明的岩墙岭蛇绿岩残片。
2. 蛇绿岩残片基本地质特征
蛇绿岩残片整体呈近东西向分布于矿集区岩墙岭地区(图 1-b),组成端元包括席状岩墙群、玄武岩及硅质岩,因后期构造肢解而缺失堆晶杂岩和地幔橄榄岩端元。岩墙岭蛇绿岩残片的各端元呈棱形或透镜体状断续分布于侏罗系,构成典型的网结状构造。糜棱岩普遍发育在岩墙岭蛇绿岩残片各端元和围岩的接触部位,为岩墙岭蛇绿岩属性的进一步确定提供了重要证据。各个岩性端元详细描述如下。
(1)席状岩墙群是岩墙岭蛇绿岩残片的重要组成端元,主体岩性为辉长岩,在一个露头上可见上百条岩墙呈平行的席状产出,部分岩墙呈直立状(图版Ⅰ-A),部分岩墙因后期构造作用呈斜坡状,单个岩墙的宽度一般在0.5~1m 之间,个体独立产出,且个体之间可见冷凝边和烘烤边。岩石风化面呈灰褐色、红褐色,新鲜面呈灰绿色、灰黑色,发育典型的辉长结构,由针柱状、板状斜长石和半自形辉石构成(图版Ⅰ-B),块状构造。
(2)玄武岩是岩墙岭蛇绿岩残片的另一组成端元,其中枕状玄武岩出露最为广泛,次为杏仁状玄武岩、气孔状玄武岩,枕状玄武岩的枕状构造保存完整(图版Ⅰ-C),单个岩枕呈椭圆形,长轴一般在0.2~0.5m 之间,部分不与岩墙群直接接触,部分直接覆盖于岩墙群之上(图版Ⅰ-D)。岩石风化面呈灰黑、红褐色,新鲜面为灰绿色、灰黑色。气孔状玄武岩构造破碎严重,多呈小岩块混杂在片理化砂岩内(图版Ⅰ-E)。杏仁状玄武岩发育斑状结构,由0.5~1.5mm 的椭圆状-圆状杏仁体和基质组成(图版Ⅰ-F)。
(3)硅质岩作为岩墙岭蛇绿岩残片的上覆岩系,代表着远洋深海沉积物,在矿集区内呈一系列构造块体分布于侏罗系内,天然露头较好,风化面呈黄白色、灰白色,新鲜面呈灰白色、灰色,条带状构造明显(图版Ⅰ-G)。
(4)糜棱岩主要发育在硅质岩、玄武岩与围岩的接触部位,由韧性基质(40%)和变斑晶(60%)组成,发育典型的眼球状构造(图版Ⅰ-H),这既明确了岩墙岭蛇绿岩与侏罗系间的构造接触关系,也为岩墙岭蛇绿岩构造属性的确定提供了重要依据。
3. 意义及结论
岩墙岭蛇绿岩残片主要由席状岩墙群、玄武岩及硅质岩组成,整体呈棱形或透镜体状断续分布于侏罗系中,两者共同组成多龙矿集区的增生楔体系。结合前人研究成果,笔者支持多龙矿集区是发育在增生楔体系之上的观点,早白垩世基性岩墙群的确定进一步指示,多龙矿集区早白垩世成岩成矿作用形成于增生楔之上伸展拉张的地质背景。岩墙岭蛇绿岩残片位于班公湖-怒江缝合带的北缘,应该是班公湖-怒江蛇绿岩带的重要组成部分,因此,它的发现为班公湖-怒江缝合带的延伸及其构造演化的研究提供了新的线索。
致谢: 中国地质科学院游国庆研究员对本次工作提供支持与资助,中科院南古所黎文本老师对孢粉样品进行鉴定和处理,中国地质科学院宋天锐老师对文章提出修改意见,中国地质科学院测试中心对C、O同位素样品进行处理工作,在些一并表示感谢。 -
表 1 准噶尔盆地西北缘三叠系特征
Table 1 Characteristics of the Triassic strata in northwest Junggar Basin
组 砂层 主要岩性 测井 曲线 白碱滩组 T3b1-T3b3 黄色泥岩 高幅值指状 克拉玛依组 S1-S7 灰色砂岩、砂泥岩 低幅值指状、尖峰状和箱状 百口泉组 T1b1-T1b3 棕红色砾岩、砂砾岩 中-低幅值指状和箱状 表 2 准噶尔盆地西北缘三叠系沉积微相划分
Table 2 Sedimentary microfacies subdivision of the Triassic strata in northwest Junggar Basin
相 亚相 微相 冲积扇 扇根、扇中、扇缘 辫状河道、砂(砾)质漫滩 扇三角洲 扇三角洲平原、扇三角洲前缘 辫状河道、砂质漫滩、河漫滩、河漫湖、河漫沼泽 辫状河三角洲 辫状河三角洲平原 分流河道、河漫滩、河漫沼泽 辫状河三角洲前缘 水下分流河道、支流间湾 砂(砾)质辫状河 主(支)河道 河床滞留沉积、心滩 泛滥平原 河漫滩、河漫湖、河漫沼泽 曲流河 主(支)河道 河床滞留沉积、边滩 堤岸 天然堤 河漫 河漫滩、河漫湖、河漫沼泽 湖泊 滨浅湖 砂坝、滨浅湖泥 表 3 准噶尔盆地西北缘三叠系C、O同位素分析
Table 3 The carbon and oxygen isotopes analysis of Triassic, NW Junggar Basin
岩性 采样点 层位 δ13CV-PDB/‰ δ18OV-PDB/‰ Z 灰质泥岩 黑油山沟 白碱滩组 -7.3 -9.8 107.5 灰质泥岩 黑油山沟 白碱滩组 -8.7 -11 104.2 含石膏砂岩 水库沟 克拉玛依组下段 -6.9 -12 107 钙质结核泥岩 吐孜沟 克拉玛依组上段 -6.1 -9.8 110 钙质结核泥岩 吐孜沟 克拉玛依组上段 -6.4 -9.6 109.4 -
陶国亮, 胡文瑄, 张义杰, 等.准噶尔盆地西北缘北西向横断裂与油气成藏[J].石油学报, 2006, 27(4):23-28. doi: 10.7623/syxb200604006 辛也, 王伟锋, 李宝刚, 等.准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带二叠系油气成藏组合[J].大庆石油学院学报, 2009, 33(4):13-18. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYDX201102008.htm 陈奋雄, 李军, 师志龙, 等.准噶尔盆地西北缘车-拐地区三叠系沉积相特征[J].大庆石油学院学报, 2012, 36(2):22-28. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQSY201202005.htm 谭开俊, 潘建国, 姚清洲, 等.车拐地区侏罗系岩性油气藏形成条件及主控因素[J].岩性油气藏, 2007, 19(2):41-44. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YANX200702007.htm 王昌勇, 郑荣才, 王建国, 等.准噶尔盆地西北缘八区下侏罗统八道湾组沉积特征及演化[J].岩性油气藏, 2008, 20(2):37-42. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YANX200802007.htm 张纪易.粗碎屑洪积扇的某些沉积特征和微相划分[J].沉积学报, 1985, 3(3):75-85. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CJXB198503007.htm 刘顺生, 焦养泉, 朗风江, 等.准噶尔盆地西北缘露头区克拉玛依组沉积体系及演化序列分析[J].新疆石油地质, 1999, 20(06):485-489. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XJSD199906007.htm 张继庆, 江新胜, 刘志刚, 等.准噶尔盆地西北缘三叠-侏罗系沉积模式[J].新疆石油地质, 1992, 13(3):206-216. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XJSD199203003.htm 苏维强, 张廷山, 胡新平, 等.油田开发中后期精细岩相单元对比——以克拉玛依油田五2西克下组为例[J].天然气地球科学, 2005, 16(06):752-757. doi: 10.3969/j.issn.1672-1926.2005.06.013 姜向强, 李德江, 朱筱敏, 等.克百地区三叠系储层成岩层序研究[J].西南石油大学学报(自然科学版), 2009, 31(2):23-26. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XNSY200902009.htm 朱世发, 朱筱敏, 鲜本忠, 等.准噶尔盆地西北缘克-百地区侏罗系储集层特征及主控因素分析[J].古地理学报, 2009, 11(6):681-688. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDLX200906012.htm 朱世发, 朱筱敏, 王一博, 等.准噶尔盆地西北缘克百地区三叠系储层溶蚀作用特征及孔隙演化[J].沉积学报, 2010, 28(3):547-555. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CJXB201003019.htm 吴志雄, 杨兆臣, 丁超, 等.准噶尔盆地西北缘三叠系克拉玛依组扇三角洲沉积微相特征——以W16井区为例[J].天然气地球科学, 2011, 22(4):602-609. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDKX201104007.htm 黄嫔.新疆准噶尔盆地西北缘三叠纪孢粉组合[J].微体古生物学报, 1993, 10(4):363-395. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WSGT199304001.htm 刘兆生.新疆鄯善照壁山克拉玛依组孢粉组合[J].微体古生物学报, 2000, (3):291-298. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WSGT200003004.htm 刘刚.沾化凹陷垦西地区新近系馆陶组沉积微相研究[J].地球学报, 2011, 32(6):739-746. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB201106021.htm 宫清顺, 黄革萍, 倪国辉, 等.准噶尔盆地乌尔禾油田百口泉组冲积扇沉积特征及油气勘探意义[J].沉积学报, 2010, 28(6):1135-1144. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CJXB201006012.htm 宫清顺, 倪国辉, 芦淑萍.准噶尔盆地乌尔禾油田百口泉组储层特征及控制因素分析[J].中国石油勘探, 2010, 13(5):11-16. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KTSY201005004.htm Hui Z, Li J, Xu Q, et al. Miocene vegetation and climatic changes reconstructed from a sporopollen record of the Tianshui Basin, NE Tibetan Plateau[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecol-ogy, 2011, 308(3/4):373-382. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018211002999
Yao J, Xiao X, Gao L, et al. Discovery of Permian sporopollen from Daftar, Taxkorgan, Xinjiang and their geological implications[J]. Pa-laeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2007, 252(1):66-71. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018207001083
Xiao X, Jiang Q, Liu X, et al. High resolution sporopollen record and environmental change since Holocene in the Wulungu Lake, Xinjiang[J]. Acta Micropalaeontologica Sinica, 2005, 23(1):77-86. https://www.researchgate.net/publication/284504434_High_resolution_sporopollen_record_and_environmental_change_since_Holocene_in_the_Wulungu_Lake_Xinjiang
Lu Y, Deng S. Triassic-Jurassic sporopollen assemblages on the sourthern margin of the junggar basin, Xinjiang and the TJ bound-ary[J]. Acta Geologica Sinica, 2004, 79(1):15-27. https://www.researchgate.net/publication/225477361_Triassic_and_Jurassic_palaeoclimate_development_in_the_Junggar_Basin_Xinjiang_Northwest_China_-_A_review_and_additional_lithological_data
刘兆生.新疆吐哈盆地北缘黄山街组孢粉组合[J].微体古生物学报, 2001, 18(2):163-172. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WSGT200102005.htm 高联达.石炭纪、二叠纪孢子花粉[M].北京:地质出版社, 1984. 姚建新, 肖序常, 侯静鹏, 等.新疆阿图什市木吉地区木吉群孢粉化石的发现[J].地质通报, 2007, 26(1):77-80. http://dzhtb.cgs.cn/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20070112&journal_id=gbc 江德昕, 王永栋, 魏江.陕西铜川晚三叠世孢粉植物群及其环境意义[J].古地理学报, 2006, 8(1):23-33. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GDLX200601004.htm 曲立范, 杨基端, 白云洪, 等.中国三叠纪孢粉组合特征及其分区的初步探讨[J].中国地质科学院院报, 1983, 5(1):81-94. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB198301006.htm 刘兆生.吐哈盆地北缘二叠系与三叠系界线[J].地层学杂志, 2000, (4):310-314. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DCXZ200004011.htm 杨捷, 曾佐勋, 蔡雄飞, 等.贺兰山地区震旦系碳酸盐岩碳氧同位素分析[J].科学通报, 2014, 59(4/5):355-368. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXTB2014Z1008.htm 吴俊, 汪远征, 高志前.利用碳氧同位素识别碳酸盐岩层序界面[J].科学技术与工程, 2013, 13(19):5579-5585. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2013.19.029 林畅松, 杨海军, 蔡振中, 等.塔里木盆地奥陶纪碳酸盐岩台地的层序结构演化及其对盆地过程的响应[J].沉积学报, 2013, 31(5):907-919. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CJXB201305016.htm Keith M L, Weber J N. Carbon and Oxygen Isotopic Composition of Selected Limestones and Fossils[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1964, 28:1787-1816. doi: 10.1016/0016-7037(64)90022-5
Xiao W, Han C, Yuan C, et al. Middle Cambrian to Permian sub-duction-related accretionary orogenesis of Northern Xinjiang, NW China:Implications for the tectonic evolution of central Asia[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2008, 32(2/4):102-117.
徐新, 周可法, 王煜.西准噶尔晚古生代残余洋盆消亡时间与构造背景研究[J].岩石学报, 2010, (11):3206-3214. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB201011005.htm 新疆维吾尔自治区地质矿产局. 新疆维吾尔自治区区域地质志[M]. 北京: 地质出版社, 1993: 196-205, 753-754.