柴達(dá)木盆地多種能源礦產(chǎn)同盆共存及其地質(zhì)意義

1、柴達(dá)木盆地多種能源礦產(chǎn)同盆共存及其地質(zhì)意義0 引言柴達(dá)木盆地位于青藏高原北緣青海省境內(nèi)，面積 12.1 X 104 km2, 是 中國(guó)西部一個(gè)重要的中新生代大型陸相沉積盆地，資源 儲(chǔ)量極為豐富，目前 發(fā)現(xiàn)的能源礦產(chǎn)主要有石油、天然氣、煤和 砂巖型鈾礦。柴達(dá)木盆地石油勘探潛力巨大，截至 2006 年，石油探明率 僅為15.3%1 。王永卓等在前人研究的基礎(chǔ)上明確了柴達(dá)木盆 地含油氣系統(tǒng)及 其分布范圍， 認(rèn)為侏羅系含油氣系統(tǒng)分布在柴達(dá) 木盆地北緣（簡(jiǎn)稱“柴北 緣”）塊斷帶 EW 向展布的條帶，第三 系含油氣系統(tǒng)以茫崖坳陷為主， 第 四系含油氣系統(tǒng)以三湖坳陷為 主；并對(duì)柴北緣侏羅系煤系烴源巖演化歷史

2、進(jìn) 行了模擬和油氣源 對(duì)比 23 。徐鳳銀等認(rèn)為柴達(dá)木盆地?zé)N源巖的分布演化，圈閉的形成以及油氣運(yùn)移、 成藏和保存都受構(gòu)造演化的影響，構(gòu)造演化 控制了油氣的分布 46 。曾春林等對(duì)柴北緣侏羅系烴源巖的微量元素進(jìn)行了分析測(cè)試，認(rèn)為柴北緣侏羅系烴源巖中Mo 、Sc、Ti 、Cs 、 Ni 等元素含量明顯高于其克拉克值 7天然氣在柴達(dá)木盆地西北部、北緣和三湖地區(qū)均富集成藏 811 。張 曉寶等認(rèn)為柴達(dá)木盆地西北地區(qū)具備深層氣藏形成的 條件，因?yàn)樵搮^(qū)有 4 套 有機(jī)質(zhì)豐度中等到好的氣源巖且氣源巖均 達(dá)到高過(guò)熟階段， 氣源充足等， 并 且其源巖主要為下侏羅統(tǒng)地層， 儲(chǔ)層為古近紀(jì)新近紀(jì) 12 。田光榮等提

3、出柴北緣煤成氣具有晚 期成藏的特征 13 ；馬峰等分析了柴北緣煤成氣的 成藏條件和勘 探領(lǐng)域 14柴達(dá)木盆地可開采的煤炭資源主要分布于柴北緣地區(qū)。 曹代 勇等分析 了煤田構(gòu)造特點(diǎn)， 并結(jié)合煤系基底構(gòu)造特征、 主干斷裂 構(gòu)造特征及煤系賦 存特征，確定了柴北緣煤系展布具有南北分 帶、東西分區(qū)的基本規(guī)律， 有 利的成煤環(huán)境主要有湖侵過(guò)程中古 隆起、斷陷臺(tái)地和廢棄的辮狀河沖積平原 等 15 。占文鋒等運(yùn)用 構(gòu)造控煤分析方法， 探討了柴北緣煤系賦存的基本 規(guī)律， 并圈定 柴北緣東西分區(qū)的中、 東段為勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)段 16 。 鄧文詩(shī) 等對(duì)柴北緣中下侏羅統(tǒng)含煤巖系沉積特征、 聚煤作用以及含煤性 等 進(jìn)行

4、了分析， 指出中下侏羅統(tǒng)大煤溝組、 小煤溝組為主要含煤 段 1718 。路耀祖對(duì)柴北緣冷湖地區(qū)古近系新近系的可地浸砂巖型 鈾礦進(jìn)行了 研究， 分析了成礦的有利因素， 包括來(lái)源于周邊高山 蝕源區(qū)的鈾以及泥砂 泥互層產(chǎn)出鈾的遷移富集等 19 。劉林等指 出柴北緣層間氧化帶主要發(fā)育 在魚卡、 北大灘等地區(qū)的中侏羅統(tǒng) 大煤溝組和石門溝組，厚度較大，比較 穩(wěn)定，具明顯的氧化帶、 過(guò)渡帶、還原帶特點(diǎn)，鈾礦化主要分布在層間氧化 帶的上、下翼 及前鋒線附近，呈板狀或薄層狀產(chǎn)出 2022 ；在此基礎(chǔ)上， 劉林 等明確了鈾礦化層位主要是中侏羅統(tǒng)的大煤溝組、 石門溝組， 另 外 還有下侏羅統(tǒng)湖西山組和漸新統(tǒng)下干柴溝

5、組， 并預(yù)測(cè)柴北緣?mèng)~ 卡、北大灘 地區(qū)是砂巖鈾礦的有利遠(yuǎn)景區(qū) 23 。杜善青等指出柴 達(dá)木盆地西北緣鈾礦 化發(fā)育在油氣藏頂部的漸新統(tǒng)下干柴溝組 巖層中， 鈾礦化與油氣還原作用有 著密切的聯(lián)系 24 。柴達(dá)木盆地石油、 天然氣、 煤和砂巖型鈾礦等單種能源礦產(chǎn) 的研究已日趨成熟， 但各能源礦產(chǎn)之間的相互關(guān)系和作用、 鈾礦 與油氣煤的關(guān)系是該區(qū)能源礦產(chǎn)研究的一個(gè)弱點(diǎn)。 前人對(duì)于盆地 有機(jī)無(wú)機(jī)能源礦產(chǎn)共存的 研究也取得了一些成果。 杜樂(lè)天等認(rèn)為 美國(guó)、中亞和中國(guó)北方的砂巖型鈾 礦產(chǎn)區(qū)是和油氣盆地上下疊合 的 25 。陳廣坡等指出油氣藏和沉積金屬礦產(chǎn) 有相同的物源， 一 些金屬的存在對(duì)有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為烴類有

6、催化作用， 同時(shí)烴 類有機(jī)酸 有利于金屬元素隨烴類和成礦流體析出， 二者之間有著密切的聯(lián) 系 26 。近年來(lái)，隨著大規(guī)模砂巖型鈾礦的勘探開發(fā)，砂巖型鈾礦常常與石油、天然氣、煤產(chǎn)在同一盆地中 27 。劉池洋等首次 提出多種能源礦產(chǎn)成 藏成礦系統(tǒng)的理論， 并研究了鄂爾多斯盆地 多種能源礦產(chǎn)同盆共存及相互 作用 2829 。王毅等以鄂爾多斯盆 地為例，研究了多種能源礦產(chǎn)之間的相 互聯(lián)系及協(xié)同勘探 30 。 這些研究成果均表明多種能源礦產(chǎn)有著密切的聯(lián) 系， 因此，本文 從柴達(dá)木盆地多種能源礦產(chǎn)的相互作用出發(fā)， 根據(jù)盆地內(nèi) 單種能 源礦產(chǎn)的時(shí)空分布特征、賦存規(guī)律和成藏（礦）機(jī)理，結(jié)合其勘 探 實(shí)踐總結(jié)了

7、柴達(dá)木盆地多種能源礦產(chǎn)同盆共存特征和有機(jī)無(wú) 機(jī)能源礦產(chǎn)之 間的相互作用， 并闡述了多種能源礦產(chǎn)同盆共存的 地質(zhì)意義。圖 1 柴達(dá)木盆地多種能源礦產(chǎn)平面分布Fig.1Plane Distribution of Multiple Energy Minerals in QaidamBasin1 沉積構(gòu)造背景 柴達(dá)木盆地位于歐亞大陸腹地，隸屬于塔里木一中朝板塊， 可能是由 塔里木中朝古板塊分離出來(lái)的微型古陸， 夾持在秦 祁昆古生代地槽 褶皺帶之間 31 ，是在前古生代基底上發(fā)育起 來(lái)的中新生代內(nèi)陸山間盆地其被昆侖山、 阿爾金山和祁連山所 環(huán)繞，盆地內(nèi)主要發(fā)育 NW 向和 NE 向 深大斷裂。這些斷裂控

8、制盆 地構(gòu)造的分區(qū)性和分帶性， 使得盆地在構(gòu)造上 具有東西分區(qū)與南 北分帶的特征。柴達(dá)木盆地可劃分出北部塊斷帶、茫崖坳 陷、德 令哈坳陷和三湖坳陷 4 個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。 北部塊斷帶位于盆地北 部， 傾向 NE 的逆斷層起主要構(gòu)造作用，地層完整；主要發(fā)育有 中下侏羅統(tǒng)和 新生界的烴源巖。 茫崖坳陷位于盆地西南部， 發(fā) 育有巨厚的古近系新近 系地層， 為石油的生儲(chǔ)蓋層。 三湖坳陷 位于盆地東南部， 是第四系的沉 積中心和沉降中心， 也是盆地生 物氣的主要生烴坳陷。 柴達(dá)木盆地主要 發(fā)育有古生界、 中生界和新生界三套地層，其中中、新生界地層厚6? 10 km ,最厚達(dá) 17 km ；發(fā)育有下侏羅統(tǒng)，

9、中侏羅統(tǒng)，上侏羅統(tǒng)一白堊系，古近系的路樂(lè)河組、 下干柴溝組，新近系的上干柴溝組、 下油砂 山組、上油砂山組、 獅子溝組和第四系地層（圖 1）。下侏羅統(tǒng) 分布于柴北緣西段、祁連山和 阿爾金山交匯處，發(fā)育牛東、昆特 依、伊北和冷湖 4 個(gè)局部沉降中心，是 柴北緣的主力生油凹陷； 中侏羅統(tǒng)在下侏羅統(tǒng)之上沉積， 并向東擴(kuò)展至整 個(gè)祁連山前， 西 部地區(qū)遭剝蝕，因此，中侏羅統(tǒng)主要沿賽什騰一魚卡一線 分布； 上侏羅統(tǒng)白堊系在柴達(dá)木盆地東部 （簡(jiǎn)稱“柴東”） 的沉積范 圍 與中侏羅統(tǒng)相近， 而在柴北緣西段范圍有所收縮， 主要分布于 魚卡地區(qū)； 經(jīng)燕山晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的剝蝕夷平作用后， 路樂(lè)河組大 面積超覆于中生

10、界或 更老的地層之上， 柴達(dá)木盆地南部及東部開 始接受沉積，路樂(lè)河組主要分 布于柴達(dá)木盆地西部（簡(jiǎn)稱“柴 西”）和柴北緣西段，沿烏圖美仁一大柴旦 一線向東超覆尖滅， 發(fā)育有一里坪凹陷、 昆特依凹陷和茫崖坳陷 3 個(gè)沉降主要沉降中中心； 下干 柴溝組下段基本繼承路樂(lè)河組沉積時(shí)的基本格局， 心 為茫崖坳陷和一里坪凹陷， 是柴西古近系主力生油凹陷； 上干柴 溝組 的沉積分布基本與下干柴溝組相同； 下油砂山組在分布上繼 承上干柴溝組， 凹陷形態(tài)也相似， 在柴達(dá)木盆地邊緣隆起更加明 顯；受下油砂山組沉積后 晚喜山運(yùn)動(dòng)影響， 上油砂山組時(shí)期柴達(dá) 木盆地周緣遭受剝蝕， 柴達(dá)木盆地 西部和柴北緣西段殘余厚度較

11、 小，在三湖以東地區(qū)發(fā)育數(shù)個(gè)串珠狀小型沉降 中心； 獅子溝組時(shí) 期，三湖坳陷形成；獅子溝組沉積后晚喜山及新構(gòu)造運(yùn) 動(dòng)期間， 柴達(dá)木盆地構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈， 基本未見第四系， 在柴西和柴北緣的 阿拉爾、小梁山、賽什騰等次凹有相對(duì)較厚的第四系。2 多種能源礦產(chǎn)時(shí)空分布特征在平面上（圖 1 ），石油、天然氣、煤、鈾礦主要分布在柴達(dá)木盆地周緣和柴東。 石油主要分布在柴北緣和柴西； 第四系生 物氣分布在柴東三 湖地區(qū)， 侏羅系煤成氣則在柴北緣的伊北凹陷 和魚卡凹陷存在數(shù)個(gè)氣田， 第 三系油型氣在柴西茫崖坳陷也有富 集；目前已開采的煤炭資源分布在柴北緣， 主要有木里煤田（祁 連山中部）、尕斯煤田、賽什騰煤田、魚

12、卡煤田、全吉 煤田、德 令哈煤田等； 已發(fā)現(xiàn)的砂巖型鈾礦異?？缀偷V化孔分布在柴達(dá)木 盆 地北部的冷湖、魚卡、北大灘、德令哈等地區(qū)。在賦存層位（表 1）上，石油賦存層位在柴北緣主要為古近 系、新近 系以及侏羅系中下統(tǒng)層位， 烴源巖主要為中下侏羅統(tǒng) 煤巖；在柴西地區(qū)， 主力烴源巖層為N11,儲(chǔ)層主要是N12-N22另外還有E31、E32、E3。柴東 三湖地區(qū)生物氣儲(chǔ)層和氣源巖層 均為第四系； 柴北緣煤成氣主要在中下侏 羅統(tǒng)。 煤主要賦存在中 侏羅統(tǒng)大煤溝組， 部分在下侏羅統(tǒng)小煤溝組。 砂 巖型鈾礦主要分 布于中下侏羅統(tǒng)煤系地層的砂巖中， 此外在冷湖地區(qū)的油 氣藏頂 部新近系砂巖層中也有發(fā)現(xiàn)。 對(duì)比

13、這些能源礦產(chǎn)的賦存層位， 石 油、 天然氣在層位上大部分重疊，煤和砂巖型鈾礦層位相近，且 含煤層位同時(shí)也 是油氣的源巖層，共存特征明顯（圖 2、 3）。J3h 為上侏羅統(tǒng)紅水溝組； J3c 為上侏羅統(tǒng)采石嶺組； J3s 為上侏羅統(tǒng) 石門溝組圖 2 德令哈地區(qū)多種能源礦產(chǎn)賦存層位剖面對(duì)比Fig.2Comparison of Occurrence Layer Profiles ofMultiple Energy Minerals in Delingha Area石油柴達(dá)木盆地有柴北緣、柴西以及柴東三湖 3 個(gè)主要含油氣 區(qū)，其中柴 北緣油氣區(qū)根據(jù)烴源巖層位又可分為昆特依凹陷含油 氣區(qū)和賽什騰魚卡

14、凹陷含油氣區(qū)。昆特依凹陷含油氣區(qū)主要位于柴北緣西南部， 以下侏羅統(tǒng)煤 系地層為 源巖， 以侏羅系和古近系新近系為儲(chǔ)層， 蓋層以路樂(lè) 河組和上干柴溝組 上段泥巖為主。該生烴凹陷在 E3 末期形成了 系列圈閉和原生油氣藏，在 N12 末期可能有較大規(guī)模的油氣運(yùn) 聚，在 N32 末期一 Q 期高成熟干氣藏形 成，同時(shí)破壞了部分原生 油氣藏，形成許多次生油氣藏。柴西地區(qū)由于地層 抬升、剝蝕及 斷裂多斷至地表，油氣逸散程度高，保存條件差。賽什騰魚卡凹陷含油氣區(qū)位于柴北緣西北部， 以中侏羅統(tǒng) 為烴源巖。 鉆井揭示該油氣系統(tǒng)魚卡地區(qū)儲(chǔ)層為上侏羅統(tǒng)采石嶺組（ J13 ） , 潛西地區(qū)主要是 E3, 其次是 J

15、2、E1+2, 個(gè)別井在 N1 也有油氣顯示；蓋層為儲(chǔ)層之上 的泥質(zhì)巖類。賽什騰凹陷熱 演化程度具有由西向東逐漸增高的趨勢(shì)， 生烴 門限時(shí)間早， 有機(jī) 質(zhì)成熟度高，在 E3 末期進(jìn)入生烴門限，在 N2 中期進(jìn) 入生烴高峰， 現(xiàn)今達(dá)到高成熟過(guò)成熟階段； 魚卡凹陷和近山前帶生烴門 限時(shí) 間晚，由于喜山中晚期的構(gòu)造抬升，現(xiàn)今基本處于低成熟階段。 斷裂 是該區(qū)油氣主要的垂向運(yùn)移通道， 砂體和不整合面作為疏導(dǎo) 層使油氣發(fā)生 較短距離的橫向運(yùn)移。 喜山晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)該區(qū)油 氣的聚集保存具有重要 影響， 在為油氣運(yùn)移提供動(dòng)力導(dǎo)致油氣藏 形成的同時(shí)， 地層抬升遭受剝蝕， 致使油藏受到破壞和改造，發(fā) 生油氣逸散

16、， 在圓頂山、 馬海尕秀構(gòu)造地面 均發(fā)現(xiàn)有地表瀝青和 油氣苗。柴西含油氣區(qū)夾持于祁漫塔格山和阿爾金山之間， 構(gòu)造上位 于茫崖坳 陷， 油氣主要分布于古鼻隆傾沒(méi)端及凹陷內(nèi)。 上干柴溝 組、下油砂山組是 本區(qū)主要烴源巖層，儲(chǔ)層為E13 、E23 N1 和N21, 有深部 E23-N1 和淺部 N22-Q 兩套區(qū)域性蓋層，油氣總體 上以低成 熟油為主。 由于埋藏史及古地溫梯度不同， 柴西不同地 區(qū)烴源巖的熱演化 進(jìn)程差異明顯，一般在N12 、N22 、N32- Q 層位不同地區(qū)相繼進(jìn)入生油門限，圈閉一般形成于N12、N22。N12末期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)提供的動(dòng)力使油氣發(fā)生運(yùn)移、 聚集并首次成藏； N32 末期

17、 - 喜山晚期和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期間形成了大量的圈閉， 同時(shí)油氣 發(fā)生大規(guī)模的運(yùn) 移、聚集；該區(qū)發(fā)生第 2 次成藏事件， 也是柴西 地區(qū)最重要的成藏期 23 。 該區(qū)油氣成藏具有 2 個(gè)顯著特點(diǎn)： 一 是油氣以垂向運(yùn)移為主； 其二是經(jīng) 歷了兩期成藏并以晚期成藏為 主。天然氣柴達(dá)木盆地天然氣主要有生物氣、 煤成氣、 油型氣三類 32 （表 2）。 生物氣分布于柴東三湖地區(qū)，以第四系七個(gè)泉組和新 近系獅子溝組（ N32 ） 為氣源層、儲(chǔ)層和蓋層，與盆地其他能源 礦產(chǎn)沒(méi)有明顯的相關(guān)性。 煤成 氣主要分布在柴達(dá)木盆地 西北緣冷湖 - 南八仙構(gòu)造帶上， 生烴凹陷有伊北凹 陷和賽什騰凹 陷，氣源巖為中下侏羅統(tǒng)含

18、煤巖系，儲(chǔ)層為古近系一新近系。 侏 羅系源巖于古近系晚期進(jìn)入生排烴高峰期， 通過(guò)斷裂運(yùn)移至上部 地層， 并于下干柴溝組末期聚集形成古近系原生油氣藏；同時(shí)， 古近紀(jì)末期柴北緣 發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)， 使原有油氣藏遭到破壞 和調(diào)整 33 并形成新的 斷裂， 生成的油氣再次沿?cái)嗔严蛏喜康貙?運(yùn)移，于古近系一新近系末期部 分油氣再次聚集形成新近系次生 油氣藏。注：表中數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn) 11和32、34和35 ; 5 （ ?） 為同位素組成。油型氣分布于柴西的北區(qū)， 構(gòu)造上位于茫崖坳陷和大風(fēng)山鼻 隆，主要 富集在油泉子構(gòu)造、南翼山構(gòu)造、油墩子構(gòu)造和開特米 里克構(gòu)造。本區(qū)有 E1+2、E13 E23 和 N41

19、 等 4 套烴源巖，儲(chǔ)層 有 E13、E23、N1、N12、 N22 : 35:,氣源巖于 N12初期（距今23.5 Ma進(jìn)入生氣階段，于 N32 時(shí)期（距今7 Ma）進(jìn)入生氣高峰期。從成藏時(shí)期來(lái)看，柴西地區(qū)石油兩次成藏均與油型氣生烴時(shí)間相 近；從富集層位來(lái)看， 該區(qū)氣源巖層和儲(chǔ)層 均與石油的生儲(chǔ)層基 本相同，二者有明顯的成生關(guān)系。煤柴北緣煤層出露， 柴達(dá)木盆地中南部煤層埋藏較深，尚 未開采。柴北緣基本特征為南北分帶、東西分區(qū)、西部收斂、東 部撒開的構(gòu)造格局。 依據(jù)基 底構(gòu)造特征及含煤巖系展布特征， 以 斜向走滑斷裂為界，將柴北緣自西向東劃分為西、中、東 3 個(gè)構(gòu) 造分區(qū) 15 : 柴北緣東部

20、構(gòu)造分區(qū)呈現(xiàn)三隆夾兩凹的構(gòu)造格局，3 條隆起帶南麓受逆沖推覆構(gòu)造作用，煤系抬升變淺，但多 遭受斷裂破壞，德令哈、烏蘭凹 陷帶內(nèi)煤系大面積沉積，但埋藏 較深；柴北緣中部構(gòu)造分區(qū)呈現(xiàn)兩隆兩凹 的構(gòu)造格局，隆起帶南麓遭受斷裂破壞，煤系支離破碎，分布零星，而魚卡一紅山凹陷帶內(nèi)煤系埋深較淺， 是柴北緣含煤區(qū)保存最豐富的區(qū)段； 柴 北緣西部構(gòu)造分區(qū)呈 現(xiàn)出一隆一凹的構(gòu)造格局， 煤礦床主要沿賽 什騰山及其山前分布，賽南凹 陷帶內(nèi)煤系埋深過(guò)大，不宜開發(fā)。 受基底和深部斷裂控制， 柴北緣以賽什 騰山達(dá)肯達(dá)坂山大煤 山中吾農(nóng)山和綠梁山歐龍布魯克山布赫特 山為界劃分為 3 條含煤帶，在南北方向上形成三隆三凹的構(gòu)造格

21、局 :3 條隆起帶 南麓受逆沖推覆構(gòu)造作用， 含煤地層抬升變淺， 但多遭受斷裂破 壞，煤系 支離破碎，分布零星； 3 條凹陷帶內(nèi)含煤地層大范圍沉 積，一般埋藏較深， 但其淺部可形成較大面積的勘探開發(fā)區(qū)， 尤 其是魚卡烏蘭凹陷一線為勘探 開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域 15 。柴北緣主要聚煤沉積體系包括辮狀河及辮狀河三角洲體系、 曲流河三 角洲體系和湖泊沉積體系，沉積體系聚煤特征表現(xiàn)為 : 辮狀河及辮狀河三角洲體系主要發(fā)育于構(gòu)造活動(dòng)期，沉枳環(huán)境 不穩(wěn)定，一般不利于成煤； 曲流河三角洲體系中，河流三角洲 平原以河流作用為主， 河道邊緣沼澤是 最重要的聚煤場(chǎng)所， 成煤 環(huán)境可分為岸后沼澤和泛濫盆地沼澤。 早中侏羅

22、世最有利的成煤 環(huán)境為湖侵過(guò)程中的古隆起、 斷陷臺(tái)地和廢棄的辮狀河沖積 平 原，大煤溝組是該區(qū)最大成煤地層；聚煤環(huán)境有廣闊山間盆地、 小型山 間盆地和山前坳陷等 17 。晚侏羅世至白堊紀(jì)， 柴北緣西 段發(fā)生構(gòu)造熱事 件， 促進(jìn)煤轉(zhuǎn)化為最高級(jí)煤， 為生成煤成氣做準(zhǔn) 備。砂巖型鈾礦 柴達(dá)木盆地鈾礦化主要分布在冷湖、魚卡、北大灘、 德令哈 以北等地區(qū)， 區(qū)域構(gòu)造上位于北部斷塊帶的賽什騰山前構(gòu)造斜坡 帶、 魚卡凹陷東部以及德令哈坳陷的烏蘭構(gòu)造帶等接近物源的地 區(qū)。鈾源為元古 界變質(zhì)巖、 古生代火山巖及蝕源區(qū)廣泛分布的中 酸性侵入巖 23 ，具有多 期性。目前所勘探的礦化孔含礦層位主 要為中侏羅統(tǒng)大煤溝

23、組和石門溝組， 少量在漸新統(tǒng)， 受層間氧化 帶控制。魚卡、北大灘地區(qū)鈾礦化產(chǎn)于中侏羅統(tǒng)石門溝組淺灰色粗砂 巖中，位 于古層間氧化帶上翼及前鋒線附近， 具有較好的找礦前 景；冷湖地區(qū)鈾礦 化賦存于下侏羅統(tǒng)湖西山組淺灰黑色泥質(zhì)粉砂 巖、砂巖中， 鈾礦化主要層 位為漸新統(tǒng)下干柴溝組底部及中侏羅 統(tǒng)頂部礫巖中， 區(qū)內(nèi)含礦砂體中含大 量碳屑， 鈾礦化的形成與有 機(jī)碳含量關(guān)系密切。 早中侏羅世， 柴北緣形 成了一套有利于層間 氧化帶發(fā)育及砂巖型鈾礦形成的目的層； 晚侏羅世 白堊世是古 層間氧化帶發(fā)育時(shí)期，在魚卡、德令哈、北大灘地區(qū)均發(fā)現(xiàn)古層 間氧化帶；古近紀(jì)一中新世早期形成次要附礦層E23, 古近紀(jì)的 超

24、覆作用使得中下侏羅統(tǒng)被掩埋， 目的層中發(fā)育的層間氧化作用 停止，目的層 被掩蓋 21 , 23; 中新世晚期一第四紀(jì)是含礦目的 層發(fā)生層間氧化的階段，3 多種能源礦產(chǎn)同盆共存及其相互作用多種能源礦產(chǎn)同盆共存或運(yùn)移逸散（ 1 ）石油和油型氣的同盆共存：柴西地區(qū)石油和天然氣在 構(gòu)造上都 位于茫崖坳陷和古鼻隆起， 不管是成藏時(shí)期還是富集層 位，二者都有密切 聯(lián)系，有明顯的同盆共存關(guān)系。（ 2 ） 侏羅系煤和煤成氣的同盆共存：柴北緣烴源巖為中下侏羅統(tǒng)地層，干酪根類型為 H、山型，以生氣為主，以生油為輔，因此，該區(qū)主要富集煤成氣。（3） 砂巖型鈾礦與油氣逸散：柴北緣為油氣發(fā)育區(qū)，形成一個(gè)較為閉合的還原環(huán)

25、境 24 ，喜山晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得該區(qū)地層 抬升造成剝蝕， 致 使油藏受到破壞和改造， 發(fā)生油氣滲漏或散失， 在地表可見到地表瀝青和 油氣苗， 同時(shí)在多個(gè)鉆孔中見到黑色的 油浸砂巖和鮮綠色泥巖。 在含油氣 的地下水沿?cái)嗔延缮畈肯蛏线\(yùn) 移過(guò)程中， 遇到從地表向下運(yùn)移的含鈾含氧水 發(fā)生氧化還原反 應(yīng)，形成氧化還原過(guò)渡帶， 也就是可地浸砂巖型鈾礦的富 存部位 ; 在鈾礦鉆孔中所見鈾礦石為黃綠色粗砂巖和細(xì)砂巖，就是油氣還 原所致。這些現(xiàn)象都表明砂巖型鈾成礦與該區(qū)油氣逸散有著一定 的內(nèi)在聯(lián)系。4）砂巖型鈾礦與煤成氣運(yùn)移逸散：柴北緣存在煤成氣向 北運(yùn)移逸 散（圖 4）的標(biāo)志以及柴北緣侏羅系中厚層白色砂巖的

26、形成等， 因 此，可以推斷柴北緣為侏羅系煤成氣或頁(yè)巖氣向北逸 散的指向區(qū)。 這 一特點(diǎn)有利于砂巖型鈾礦的形成， 油氣再向北逸 散還有利于柴北緣 北側(cè)凍土帶中天然氣水合物的形成。 底圖引自文獻(xiàn) 13圖 4 柴北緣西段生烴凹陷分布與油氣運(yùn)移方向Fig.4Direction of Hydrocarbon Migration and theDistribution of Hydrocarbongenerating Sag in the WesternPart ofNorth Margin of Qaidam Basin （ 5）砂巖型鈾礦與煤的弱相關(guān)關(guān)系： 柴達(dá)木盆地鈾礦化發(fā) 育在煤系地層及其上部（圖

27、 2、 3），中下侏羅統(tǒng)煤 系地層生成 的煤成氣在向上運(yùn)移成藏過(guò)程中，使地層中鈾元素被還原成礦， 因此，煤與砂巖型鈾礦有著弱相關(guān)關(guān)系和共存關(guān)系。（ 6）天然氣水合物與煤成氣運(yùn)移逸散：柴北緣北部尤其是魚卡德令哈以北一帶， 是長(zhǎng)年凍土帶， 而柴北緣西段又具有較 好的煤成氣條件，一 部分氣體大規(guī)模向北運(yùn)移（圖4），因而有可能在柴北緣北部地區(qū)尋找到天然氣水合物， 尤其是德令哈以北 地區(qū)有望 成為遠(yuǎn)景地帶。有機(jī)與無(wú)機(jī)礦產(chǎn)之間的相互作用 有機(jī)與無(wú)機(jī)礦產(chǎn)之間沒(méi)有親緣關(guān)系，但 Vorlicek 等認(rèn)為無(wú)機(jī)元素對(duì)有機(jī)能源 （油氣等） 的形成和演化存在一定的地質(zhì)催化 作用 3839 ，在沉積盆地中它們相互依存并且

28、相互作用， 從而構(gòu) 成了多種能源 礦產(chǎn)同盆共存的局面 40 。從柴北緣侏羅系烴源巖 樣品中鈾及其伴生元素 的平均含量 （表 3）來(lái)看，元素 U 以及 Mn、 Mo 、 V 、 Cs 等伴生元 素的平均含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)應(yīng)的克拉克值， 因此，選取柴北緣侏羅系烴源巖 （煤、 碳質(zhì)泥巖和油頁(yè)巖）進(jìn)行 有機(jī)質(zhì)模擬催化生烴試驗(yàn)。向烴源巖樣品中加入元素 Mn 、Mo、 V、 Cs、U 等進(jìn)行加熱生 烴試 驗(yàn)，測(cè)試侏羅系烴源巖在不同溫度點(diǎn)烴類氣體CH4、 C2H6 、C3H8 和 C4H10 以及還原性氣體（ H2 、H2S 等）的產(chǎn)氣率。試驗(yàn)結(jié) 果表 明，元素 U 及其伴生元素（ Mn Mo V Cs 等）均

29、在不同程 度上影響了有機(jī) 質(zhì)的生烴率，對(duì)其有明顯的催化作用。表 3 柴北緣侏羅系烴源巖元素 U Mn Mo V 和 Cs 含量 Tab.3Contents of Elements U ，Mn， Mo， V and Cs of Jurassic Source Rocks in North Margin of Qaidam Basin元素采樣數(shù)樣品層位含量平均值 /10-6 克拉克值 /10-6U8J1 、 J24.852.2Mn9J1 、 J2930.40840.0Mo8J24.621.1V8J2161.37120.0Cs8J29.441.6注：元素 Mn 數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn) 7 ；其余元素?cái)?shù)據(jù)源自西

30、北大學(xué) 大陸動(dòng)力 學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。從圖 5 (a) 可以看出：在加熱時(shí)加入元素 U 與未加元素相 比其總生烴 量(CH4 C2H6 C3H8和C4H10明顯增加，尤其是 溫度在500 C以內(nèi)，這 一規(guī)律十分明顯；在 400 C 時(shí)，生烴量 的增加達(dá)到高峰， 之后累計(jì)生烴 量趨于平緩。 這一現(xiàn)象在煤和油 頁(yè)巖樣品的試驗(yàn)中也很明顯。從圖 5 ( b) 可以看出：試驗(yàn)中加 入元素 Cs 和 V 對(duì)于碳質(zhì)泥巖氣體 CH4 的生成有促進(jìn) 作用，生氣 量明顯增加，未加元素時(shí)進(jìn)入生氣高峰期的溫度為800 C,而加入元素Cs和V后提前到600 C。從圖5 (c)可以看出：加入元素Mn后， 碳質(zhì)泥巖樣品 CH

31、4 產(chǎn)氣量增加，相比未加元素其也 提前進(jìn)入生烴高峰。從 圖5 (d)可以看出：加入元素 V和Mo后，碳質(zhì)泥巖總生烴量增加，同時(shí)元 素 V 的促進(jìn)作用要強(qiáng)于元素 MQ 從圖 5 (e) 可以看出：加入元素 Cs 不僅可 以影響烴源巖烴類氣 體的產(chǎn)氣率，對(duì)無(wú)機(jī)的還原性氣體 H2S 同樣有促進(jìn)作 用，生氣高 峰與未加元素時(shí)相同，但生成量增加幅度較大。從圖 5(f )以 看 出：煤中加入元素 Mo 對(duì) C2H6 和 C3H8 的產(chǎn)氣率都有不同程度 的促進(jìn)作 用，且促進(jìn)作用在溫度為 200 C? 400 C 區(qū)間內(nèi)最為 顯著，增加量最大。從圖 5 還可以看出，通過(guò)加入金屬元素 M n、 M o、V、 C

32、s、 U 等， 元素 U 及其伴生元素的富集能使烴源巖的烴類氣體和非烴類 還原性氣體的 生成量增加， 同時(shí)還使烴源巖生烴高峰提前。 由此 可以推斷，柴北緣侏羅 系地層中元素 U 及其伴生重金屬元素的富 集可以促使該區(qū)油氣烴源巖生烴 量增加并提早進(jìn)入生烴階段， 而 伴生生成的還原性氣體又反過(guò)來(lái)作用于含 U 物質(zhì)使其還原成礦。多種能源礦產(chǎn)同盆共存的地質(zhì)意義石油、天然氣、 煤和砂巖型鈾礦在同一盆地的沉積演化改造 過(guò)程中形 成、富集和成藏(礦)，其成因、分布、賦存層位相互 聯(lián)系和影響 41 。 柴達(dá)木盆地單種能源礦產(chǎn)的研究已日漸完善， 各能源礦產(chǎn)之間的相互作用是 該盆地能源礦產(chǎn)研究的弱點(diǎn)和難 點(diǎn)。從能

33、源礦產(chǎn)的平面和賦存特征可以看出， 石油、天然氣、煤 和砂巖型鈾礦之間有著明顯的同盆共存現(xiàn)象， 其中柴西 地區(qū)油氣 同盆共存， 柴北緣煤和煤成氣、 石油和天然氣、 煤成氣和砂巖型 鈾 礦等均有不同程度的共存和成生關(guān)系。 這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于協(xié)同找礦 和勘探具有 一定的理論和實(shí)踐意義。 除此之外， 一種能源礦產(chǎn)的 發(fā)現(xiàn)可能隱含有其他 能源礦產(chǎn)存在與否的重要信息 41 。柴北緣 北部尤其是魚卡德令哈以北一帶， 是長(zhǎng)年凍土帶 42 ，而柴北 緣西段具有較好的煤成氣成藏條件， 煤 成氣源來(lái)自柴達(dá)木盆地西 南部的伊北凹陷下侏羅統(tǒng)和魚卡賽什騰凹陷中 侏羅統(tǒng)烴源巖， 一部分氣體大規(guī)模向北運(yùn)移（圖 4），因而可能在柴北緣 北部尋 找到天然氣水合物， 尤其是在德令哈以北地區(qū)有望成為天然氣水 合 物勘探的遠(yuǎn)景地帶。 另外， 柴西地區(qū)和柴北緣有可觀的油砂資 源，柴北緣 也發(fā)現(xiàn)了大量的頁(yè)巖氣和數(shù)個(gè)砂巖型鈾礦化點(diǎn)和異常點(diǎn)43 。油頁(yè)巖、 煤、碳質(zhì)泥巖為生烴試驗(yàn)樣品； 油頁(yè)巖 +10%UO2CO3 表 示油頁(yè)巖中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10% 的碳酸鈾酰（