伊犁盆地侏罗系水西沟群层序地层学研究.pdf

第22卷 2006年 第1期 1月 铀 矿 地 质 Uranium Geology Vol. 22 Jan. No. 1 2006 伊犁盆地侏罗系水西沟群层序地层学研究 李盛富1,王 果1,魏安心1,齐军让2,张中旺3 1 1 核工业216大队,新疆 乌鲁木齐 830011 ; 21 陕西水利勘查设计院,陕西 西安 710000 ; 31 中国地质大学武汉 , 湖北 武汉 430074 [摘要]伊犁盆地侏罗系水西沟群是一套在基本一致的构造应力和沉积环境下形成的含煤碎屑岩 建造,但在这套地层的中部三工河组出现了岩性、颜色的突变,并且对应的测井曲线也出现明显 的突坎现象。笔者运用层序地层学的观点,从年代地层、岩性、体系域、沉积韵律以及测井曲线解释 等5方面对这一现象进行了分析,认为该群中部存在一不整合面或层序界面 , 并尝试对水西沟群 层序地层进行重新划分。 [关键词]水西沟群;层序地层;伊犁盆地 [文章编号] 10002065820060120023206 [中图分类号] P53912 [文献标识码] A [收稿日期] 2004210215 [改回日期] 2005206228 [作者简介]李盛富1973 ,男,工程师, 2005年毕业于中国地质大学武汉 , 获硕士学位。 层序地层学是研究由不整合面和相应整 合面所限定的、重复出现并有成因联系的年 代地层格架内岩层间相互关系的一门科学。 其研究目的是重塑一个旋回式的年代地层格 架及沉积体系和沉积矿产在其中的时空展布。 它产生于油气研究并在油气勘探中发挥出巨 大作用[1～3]。它研究沉积地层的科学性、综合 性、定量性和预测性,也必将对砂岩型铀矿 找矿工作产生深远的影响。尽管砂岩型铀矿 找矿理论在伊犁盆地率先成功实践,李胜祥 2001 [4] 、田景春等2002 [2] 对此进行了有 益地探索,但有关层序地层方面的研究还是 刚刚起步,仅以此指导找矿还有一定距离。 针对这种情况。笔者对伊犁盆地中下侏罗统 水西沟群层序地层的划分进行了探讨。 1 盆地概况 伊犁盆地为塔里木板块和哈萨克斯坦板 块南北对冲挤压作用下形成的内陆山间坳陷 盆地,其形成和发展受盆缘断裂控制。盆地 的直接基底为石炭纪和二叠纪的海相、陆相 中 酸性火山岩、凝灰岩、灰岩及碎屑岩。这 些基底岩石,特别是中 酸性火山岩及海西中 晚期的酸性侵入岩有较高的铀含量,为盆地 砂岩型铀矿床的形成提供了丰富的铀源。盆 地盖层为中新生界陆相沉积岩,超覆于下伏 地层之上,从三叠系到第四系发育比较齐全, 自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、古近 系和第四系,地层沉积序列总体上较为连续。 由于盆地形成后反复被拉张下陷和挤压抬升, 该套地层在伊犁盆地有一定的沉积厚度,并 在盆地南缘有不同程度的出露,地层之间基 本上呈平行或角度不整合接触。 中下侏罗统水西沟群是本文研究的对象, 其广泛分布于伊犁盆地,沉积厚度较大,是 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 24 铀 矿 地 质第22卷 一套在潮湿气候条件下形成的含煤碎屑沉积, 在盆地南北缘均有出露,但南缘较厚、盆地 中心沉积最厚,是盆地内铀和煤等矿产资源 的主要赋存层位。该群在盆内又进一步划分 为八道湾组、三工河组和西山窑组。八道湾 组为一套河湖相为主夹沼泽相的暗色含煤碎 屑建造,以平行不整合或微角度不整合于中 上三叠统小泉沟群之上,主要为灰黄色、灰 绿色、灰色砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩、 泥岩夹煤层,基本上呈正韵律分布。三工河 组以冲积扇前缘河流相碎屑岩建造为主,湖 沼相沉积次之,主要岩性为深灰色、灰色砂 岩、粉砂岩、泥岩和煤层,氧化色呈褐黄色、 黄色、黄绿色及粉红色,多呈下粗上细的正 韵律产出。该组与下伏八道湾组整合接触。 西山窑组为一套粗碎屑岩增多的河湖 沼泽相 含煤碎屑岩建造,主要为灰色泥岩、粉砂岩、 砂岩夹煤层和菱铁矿层。该群由盆边向盆内 厚度逐渐增大,盆边遭受后期剥蚀,上部地 层保存不完整。 2 层序地层单元特征及判别标志 211 层序 Vail 1977认为,层序是指一套相对整 一的、成因上有联系的、顶底以不整合面或 与之相当的整合面为界的地层单元。层序是 层序地层格架中最基本的单元,其内部相对 整合的地层形成于同一个湖平面升降旋回中。 层序界面以不整合面与相对的整合面为特征, 它是横向上连续的、广泛分布的界面,至少 在整个盆地分布。所以,确定层序界面,即 不整合面和相对的整合面是划分层序的关键。 不整合面的地层判别标志主要看上下地层之 间是否存在重大沉积间断,即存在超覆尖灭、 削截、底部超覆、上超、下超和顶超等现象。 只要存在六者之一便认为存在重大沉积间断, 即存在不整合面[5]。因此,大多数学者认为中 下侏罗统水西沟群是一套以灰色为主的含煤 碎屑沉积建造,基本上是在印支晚期构造应 力拉张伸展作用下盆地快速断陷沉积形 成的,其顶部与上侏罗统齐古组以红色为主 的杂色碎屑岩建造呈整合接触,底部为砾岩, 平行不整合或微角度不整合于下伏地层小泉 沟群之上,或超覆于石炭 二叠纪火山岩之上 表1 ,厘定为一个层序李胜祥, 2001。 212 体系域 体系域是同时期形成的沉积体系组合。 按照经典层序地层学,一个完整的层序应包 括3个体系域低水位体系域、水进体系域、 高水位体系域 。 在湖相地层中,体系域通常 表1 伊犁盆地中新生代沉积地层与盆地演化关系 Table 1 Relation between Mesozoic and Cenozoic sedimentary stratigraphy 水进体系域之 下为首次主湖泛面,之上为最大湖泛面;高 水位体系域之下为最大湖泛面,之上为层序 界面。体系域一般有如下特征1在叠加 方式上,一般低水位体系域为小型加积式或 小型进积式;水进体系域为退积式;高水位 体系域为加积式和进积式。2在岩性组合 上,一般水进体系域总体粒度向上变细,低 水位体系域的粒度变化不大,高水位体系域 的粒度向上变粗。3在测井剖面上,一般 水进体系域的自然电位曲线总体幅值向上变 小,低水位体系域则向上变化不大,高水位 体系域的自然电位曲线总体幅值向上变大。 4在岩相组合上,各个体系域的相型组合 也有一定的规律。一般低水位体系域纵向相 型变化不大或沉积相水体略有变浅,水进体 系域沉积相水体自下而上明显变深,高水位 体系域纵向相型变化不大到明显变浅[5]。 3 水西沟群层序地层研究 基于水西沟群上下存在不整合面,李胜 祥等2001将其厘定为一个层序,并划分 出3个体系域,即低水位体系域、水进体系域 和高水位体系域。冯建辉2002从石油地 质的角度综合研究了该地层的岩石、地震和 电测井等资料,认为水西沟群为一个层序, 且时间跨度为30～35 Ma。田景春等2002 从高分辨率层序地层的角度将水西沟群划分4 个长期基准面旋回和8个中期基准面旋回[2]。 据经典层序地层的观点和层序地层的划 分原则,笔者针对水西沟群层序地层划分问 题进行以下几个方面的探讨 1从地层年龄上看,如果将水西沟群 划分为一个层序,其时间跨度明显地超过了 经典层序地层学所限定的时间长度 1 ～10 Ma 王鸿桢等, 2000。据该盆地北部钻孔 岩芯的孢粉分析结果张泓等, 1998 ,认为 水西沟群不同层段的孢粉组合颇具特色八 道湾组的孢粉组合以蕨类植物孢子和裸子植 物花粉为主52 ～92 ,大体相当于Cya2 thidites2Dictyophyllidites2Cycadopites CDC组 合带。考虑到苏阿苏河组与三叠系为连续沉 积,下部的三叠纪孑遗分子多于上部,将其 地质时代厘定为赫唐 普林斯巴赫期,相当于 早侏罗世早期。三工河组孢粉组合以蕨类植 物孢子占主导地位73 ～92 ,相当于 Cyathidites2Cycadopites2Quadraeculina CCQ 组合带,时代为托阿尔期,相当于早侏罗世 晚期。西山窑组孢粉组合以蕨类植物孢子占 主导地位 55 15 ～99 ,相当于Cyathid2 ites minor2Neoraistrickia2Piceaepollenites MNP 组合带,并无三叠纪孑遗分子,将其厘定为 阿连 巴柔期,相当于中侏罗世。用早中侏罗 世这么长时间的沉积作为一个层序,显然时 间跨度太小了。冯建辉2002认为,水西 沟群的时间跨度为30～35 Ma[6～8]。 图1 伊犁盆地南缘扎吉斯坦地区三工河组冲刷 构造素描图 Fig11 Sketch showing the scouring structure in sediments of Sangonghe ation in Zhajistan area , southern Yili basin 1 含砾砂岩; 2 中粗粒砂岩; 3 泥岩; 4 冲刷面。 2从体系域上看,凝缩层代表饥饿时 期的细粒沉积,其底界面为最大湖泛面,是 区分高水位体系域和水进体系域的物理界面。 在湖相环境中,凝缩层没有一明显的细粒沉 积标志。Frazier 1974认为区域范围的煤 层,可作为最大水侵时期缺乏碎屑沉积供给 的稳定缓慢沉积物,也常常与凝缩层形成期 相对应[9]。我们知道,煤层是水西沟群这套含 煤地层的重要特征,从下到上共发育12层煤, 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 26 铀 矿 地 质第22卷 图2 伊犁盆地南缘库捷尔太地区水西沟群岩石和层序地层特征综合图 Fig12 Comprchensive column showing lithostratigraphy and sequence2stratigraphy of Shuixigou Group in Kujieertai area , southern Yili basin 1 砂砾岩; 2 含砾砂岩; 3 粗砂岩; 4 中砂岩; 5 细砂岩; 6 粉砂岩; 7 泥岩; 8 煤层及其 标号; 9 低水位体系域; 10 水进体系域; 11 高水位体系域; 12 层序界面; 13 层序编号。 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第1期李盛富,等伊犁盆地侏罗系水西沟群层序地层学研究27 在区域上较为稳定的有3层煤 M 5、M8和 M10 , 在岩石地层中将它们作为伊犁盆地内 的区域标志层,用以划分组和沉积旋回。因 此,煤层在层序地层中理应与凝缩层相对应。 按照这种观点,水西沟群存在两个凝缩层 M 8和M10处在同一水进体系域之中 , 即存 在两个水进体系域和高水位体系域,则有两 个层序。 3从岩芯柱取自钻孔ZK03212号 12112 m处图 1 和苏阿苏地区野外露头 上看,水西沟群砂体的底界存在多个底冲刷 面,冲刷程度差异较大。但在第6煤层顶部的 冲刷面最为明显,不但上、下岩性和颜色差 异较大,一般上部为灰白色含砾砂岩或砂砾 岩,下部为灰黑色泥岩或煤层,而且在盆地 南缘普遍存在冲刷面。另外,笔者还注意到, 这一位置与自然电位测井曲线相对应,即存 在一个明显的突坎。因此,可以认为这里存 在一个沉积间断,尽管无法估算出沉积间断 时间的长短,但是可以肯定,这个沉积间断 在伊犁盆地南缘水西沟群中具有普遍性。虽 然在水西沟群中存在许多冲刷构造,但大部 分冲刷构造在测井曲线上没有明显反映,区 域上不具代表性。 4从沉积韵律上看,水西沟群从下到 上大体上为正韵律、全韵律和倒韵律,即存 在多个湖进和湖退的过程,而且田景春等 2002将其划分为4个长期基准面旋回。因 此,水西沟群很可能是由多个超长期基准面 旋回组成的,即至少存在两个层序,而不是 一个层序。 由以上分析可知,如果将水西沟群第6煤 层顶部的冲刷面厘定为不整合面的话,这一 物理界面可以将水西沟群分成两个部分,即 存在两个层序 S 1、S2 , 每个层序包含3个 体系域,依次为低水位体系域、水进体系域 和高水位体系域图 2 。在此需要补充说明 的是,如果水西沟群被划分为两个层序的话, 铀矿赋矿层位在高水位体系域第V和第 Ⅶ 旋回 , 但低水位体系域也有矿化显示第 Ⅱ 旋回 , 而水进体系域因砂体规模小,目前尚 未发现工业铀矿化。 4 结论 综上所述,中下侏罗统水西沟群中下部 存在的冲刷面或不整合面,可以作为两个层 序的界面,并且每个层序都有完整的体系域。 但是,层序地层学在伊犁盆地水西沟群的研 究还不够深入,存在许多问题,诸如盆地演 化与构造层序的关系,层序及体系域的识别, 以及与铀矿的关系等问题还有待于进一步的 探讨。 [参考文献] [1]沈守文,彭大钧,颜其彬,等1 吐哈盆地侏罗系 层序地层研究[J ]1 沉积学报, 2001119 2 263～2701 [2]田景春,刘家铎,孟万斌,等1 伊犁盆地南缘侏 罗系高分辨率层序地层学研究[J ]1 成都理工学 院学报, 2002129 5 599～6061 [3]覃建洪,陈洪德,田景春,等1 层序地层作为沉 积盆地识别标志的研究[J ]1 古地理学报, 200113 2 72～811 [4]李胜祥,陈肇博,陈祖伊,等1 层序地层学在陆 相沉积盆地内砂岩型铀矿找矿中的应用前景 [J ].铀矿地质, 2001117 4 204～215. [5]刘招君,董清水,王嗣敏,等1 陆相层序地层学 导论与应用[ M ]1 北京石油工业出版社, 2002171 [6]新疆维吾尔自治区地质矿产局1 新疆维吾尔自治 区岩石地层[M]1 武汉中国地质大学出版社, 19991121 [7]张 泓,等1 中国西北侏罗纪含煤地层与聚煤规 律[M]1 北京地质出版社, 19981121 [8]樊太亮,刘金辉,等1 新疆塔里木盆地北部应用 层序地层学[M]1 北京地质出版社, 1997171 [9]赵澄林,朱筱敏,等 1 沉积岩石学第三版 [M]1 北京石油工业出版社, 2001181 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 28 铀 矿 地 质第22卷 Research on sequence stratigraphy of Shuixigou Group, Jurassic in Yili Basin LI Sheng2fu1, WANG Guo1, WEI An2xin1, QI Jun2rang2, ZHANG Zhong2wang3 11Geologic Party No1216, CN N C, Urumqi ,Xinjiang830011, China;21Shaanxi Design Institute of Water Survey , Xiπan, Shaanxi710000, China;31China University of Geosciences , Wuhan ,Hubei430074, China Abstract The Shuixigou Group , Jurassic in Yili basin is a set of coal2bearing clastic ation ed under basically consistent tectonic stress and sedimentary environment1In the middle of the Group Sangonghe ation abrupt changes appear in the lithology and the colour of rocks , and an abrupt turning in logging curve appears correspondingly.Using the point view of sequence stratigraphy , au2 thors analyse the above phenomenon in aspects of the chrono2stratigraphy , the lithology , the sedimenta2 ry system tract , the sedimentary rhythum , as well as the interpretation of logging curves , and suggest that a unconity surface or a sequence boundary exists in the middle of the Group , and try make a re2division of sequence straigraphy for the Shuixigou Group. Key words Shuixigou Group ; sequence stratigraphy; Yili basin 上接9页, Continued from page 9 Features of uranium exploration in Canada and Australia and its successful experiences CHEN Zu2yi , DU Le2tian Beijing Research Institute of Uranium Geology , Beijing10029, China Abstract Since the middle of 1980πs the world uranim market has been being reduced greatly effecting the uranium exploration investment and the achievements1However , Canada and Australia being the most important U2resources , and U2producing countries in the would have made significant progresses in uranium exploration during this period1The main reasons for this are the two countries insist on concen2 trating the exploration work in known metallogenic units provinces , belts , zones and preliminarily determined perspective areas , on regarding the matural deposit type as the prospecting target , and on unremitting investment for uranium exploration in these areas1The uranium exploration is under the new development in China and it seems to be necessary and benefical to use their successful experiences for reference1 Key words uranium exploration; expansion of known deposit ; open up a new ore2district ; geologic lo2 calization factor 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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