塔里木盆地東部地區(qū)早-中侏羅世物源區(qū)劃分

塔里木盆地東部地區(qū)早-中侏羅世物源區(qū)劃分

庫車山坍塌位于塔里木盆地和天山運(yùn)山帶的交匯處，自三疊紀(jì)初以來已成為一個(gè)獨(dú)立的沉積構(gòu)造單元。自新世以來，kqm山脈具有明顯的前陸盆地性質(zhì)。侏羅系是庫車坳陷東部重要的油氣勘探目的層。1958年,在依奇克里克的中侏羅統(tǒng)克孜勒努爾組砂巖中發(fā)現(xiàn)了依奇克里克油田;1998年,在依南2井發(fā)現(xiàn)了依南2氣藏。侏羅紀(jì)時(shí)期,庫車坳陷趨于準(zhǔn)平原化,處于構(gòu)造的相對(duì)平靜期,前人已經(jīng)做了大量有關(guān)其沉積物源的研究工作[9,14,16,17,18,19,20,21,22,23],總體上認(rèn)為庫車坳陷侏羅系物源屬于“再旋回造山帶”類型,南天山是其主要的碎屑物源區(qū),但是對(duì)南天山物源區(qū)在東西方向上的非均一性和具體的特點(diǎn)則研究的相對(duì)薄弱,這在一定程度上制約了庫車坳陷東部侏羅系油氣儲(chǔ)集巖空間分布規(guī)律的認(rèn)識(shí),從而影響了該地區(qū)針對(duì)侏羅系的油氣勘探。為此,本文在野外工作的基礎(chǔ)上,通過巖心觀察、重礦物組合、單井巖性剖面及相關(guān)指數(shù)的綜合研究,探討庫車坳陷東部早—中侏羅世時(shí)期,物源區(qū)的特點(diǎn)及其東西向差異,進(jìn)一步揭示庫車坳陷東部侏羅紀(jì)沉積體系特征及盆地發(fā)育的區(qū)域構(gòu)造背景。1中下侏羅統(tǒng)巖相特征庫車坳陷位于塔里木盆地北部,呈東西向展布,盆地基底總體呈北低南高,是經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加在古生代被動(dòng)大陸邊緣之上的中新生代疊合前陸盆地。在構(gòu)造特征上,庫車坳陷是在南天山多次向南逆沖形成的擠壓應(yīng)力作用下發(fā)育的,總體為一不對(duì)稱的箕狀坳陷。在地層特征上,中新生代盆地以中上元古界的變質(zhì)巖和震旦系—二疊系的沉積巖層為基底,其上充填了厚達(dá)萬余米的中新生代陸相碎屑巖,以砂泥巖沉積序列為主。侏羅系在庫車河以東的庫車坳陷東部發(fā)育良好,中-下侏羅統(tǒng)以河湖相和辮狀河三角洲相煤系地層為特征,從下向上依次被劃分為阿合組(J1a)、陽霞組(J1y),克孜勒努爾組(J2k)和恰克馬克組(J2q)。阿合組主要為辮狀河三角洲相淺灰色、灰白色厚層塊狀粗碎屑巖,灰黑色泥巖及煤線,厚420～480m。陽霞組為辮狀河三角洲相灰色、灰白色砂巖、礫巖、泥質(zhì)粉砂巖,深灰與灰黑色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層、煤線組成多個(gè)正向韻律層,厚300～480m,頂部有30～60m厚的黑色碳質(zhì)泥巖標(biāo)志層?？俗卫张瑺柦M為一套濱淺湖-湖相灰色/灰綠色含煤韻律層,巖性主要為灰白色/灰綠色細(xì)礫巖、含礫砂巖與綠灰、灰黑色粉砂巖、泥頁巖及煤層、煤線組成多個(gè)正向韻律層,厚600～880m。恰克馬克組以湖相灰綠色細(xì)碎屑巖為主。本文對(duì)物源區(qū)的分析主要針對(duì)阿合組、陽霞組和克孜勒努爾組。恰克馬克組由于粒度太細(xì),本文不討論其物源。2盆地巖對(duì)成巖作用影響沉積盆地內(nèi)沉積物成分的因素很多,如物源、氣候、風(fēng)化作用以及沉積物搬運(yùn)到盆地的過程中所經(jīng)歷的水動(dòng)力作用等。物源區(qū)的原巖類型對(duì)盆地沉積物的控制作用十分明顯,因此物源分析是確定盆地演化的首要條件之一。碎屑沉積物的骨架礦物成分,尤其是砂巖的骨架礦物成分對(duì)物源區(qū)的性質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境有著敏感的反應(yīng),對(duì)其定量分析可以用來追溯物源區(qū)的性質(zhì),進(jìn)一步判別板塊構(gòu)造背景所決定的物源類型和確定盆地的性質(zhì)[17,27,28,29,30,31,32,33]。2.1物源區(qū)及特征庫車坳陷東部鉆井揭示的阿合組中的重礦物組成比較復(fù)雜,在東西方向上存在顯著區(qū)別。根據(jù)重礦物組合綜合分析,阿合組沉積時(shí)期南天山物源區(qū)可以劃分出4個(gè)亞類的物源補(bǔ)給區(qū)(圖1)?？俗?井、依西1井區(qū)阿合組中的重礦物以鋯石-磁鐵礦(或黃鐵礦)-榍石(或石榴石)組合為特征。巖屑、長石組成比例比較相似?？俗?井薄片鑒定統(tǒng)計(jì)表明,變質(zhì)巖巖屑占64.9%(以石英巖、硅質(zhì)巖巖屑為主),巖漿巖巖屑占25.4%(以中酸性噴出巖、花崗巖巖屑為主),沉積巖巖屑比較低,僅9.7%。依西1井阿合組的巖屑組成與克孜1井類似。在ZTR指數(shù)(鋯石+電氣石+金紅石占透明重礦物的百分比)平面分布圖上(圖2),克孜1和依西1井都是處于等值線向南突出區(qū)域,反映出處于物源供給的主要通道上。兩口井的長石均以鉀長石為主,斜長石含量比較低。根據(jù)Dickinson物源三角圖,大地構(gòu)造性質(zhì)不同的物源區(qū),提供給盆地的沉積物也不同。在該三角判別圖上,克孜1井、依西1井物源主要屬于過渡再旋回型(圖3)。綜上所述,推測克孜1、依西1井阿合組物源區(qū)的母巖以富含中酸性巖漿巖和石英巖類為特征。依南4井、依南2井區(qū)阿合組的重礦物以白鈦石-鋯石(或鋯石-板鈦礦)-(綠泥石)-磁鐵礦組合為特征,重礦物明顯為富鈦型。巖屑組成以變質(zhì)巖為主。長石以鉀長石為主,斜長石含量較低。依南4井變質(zhì)巖巖屑占53.2%,巖漿巖巖屑占28.7%,沉積巖巖屑為18.1%。依南2井阿合組的巖屑組成與依南4井類似。在ZTR指數(shù)平面分布圖上(圖2)顯示該區(qū)域?yàn)榈戎稻€向北突出區(qū)。在Dickinson物源判別三角圖上,物源主要屬于石英質(zhì)再旋回+過渡再旋回型(圖3)。綜上所述,推測依南地區(qū)阿合組物源的母巖以富含變質(zhì)巖、沉積巖和少量基性巖為特征。依南5井、吐孜2井、吐西1井區(qū)阿合組重礦物以云母-鋯石(白鈦石)-綠泥石型組合為特征,其較高比例的云母和綠泥石含量在其它井中罕見。巖屑組成以變質(zhì)巖、巖漿巖主。長石以鉀長石為主,斜長石含量低,其中吐西1井未見斜長石。依南5井變質(zhì)巖巖屑占52.5%,巖漿巖巖屑占22.8%,沉積巖巖屑24.7%。吐孜2井與依南5井類似。吐西1井巖漿巖巖屑比例偏高,占49.8%,變質(zhì)巖巖屑占36.6%,沉積巖巖屑只有13.6%。在ZTR指數(shù)分布上(圖2),這一區(qū)域基本是以吐孜2井為中心、以依南5井、吐西1為肩的等值線向南突出區(qū),是物源供給的另一個(gè)主要通道。物源判別三角圖上顯示物源特征屬于混合型到過渡再旋回型(圖3)。綜上所述,將依南5井、吐孜2井、吐西1井區(qū)阿合組的物源性質(zhì)歸為一個(gè)亞類型,母巖以富含低級(jí)變質(zhì)巖、酸性巖漿巖為特征。明南1井區(qū)和吐格爾明露頭區(qū)阿合組中的重礦物以石榴石-鋯石-白鈦石型組合為特征。在明南1井區(qū),巖屑組成以變質(zhì)巖、巖漿巖主。變質(zhì)巖巖屑占48.5%,巖漿巖巖屑占32.7%,沉積巖巖屑18.8%。長石以鉀長石為主,斜長石含量比較低。根據(jù)明南1井、吐格爾明背斜阿合組厚度以及地震剖面特征判定,其主要物源區(qū)應(yīng)該更加偏北。從ZTR指數(shù)(圖2)推測物源供給主要通道在明南1井北東方向。物源三角圖判別這一物源區(qū)性質(zhì)屬于石英再旋回型(圖3),可能類似于現(xiàn)今吐格爾明背斜核部出露的元古界變質(zhì)巖和花崗巖。綜上所述,推測吐格爾明地區(qū)阿合組物源的母巖以富含高級(jí)變質(zhì)巖、酸性巖漿巖、沉積巖為特征。2.2陽化學(xué)特征結(jié)果分析庫車坳陷東部鉆井揭示的陽霞組中的重礦物組合及分布特征如圖4所示,其原生重礦物組合比較復(fù)雜,但含量比較高的主要是鋯石、磁鐵礦、石榴石、黃鐵礦、綠泥石、云母、白鈦石等。研究區(qū)內(nèi)從西向東,鋯石相對(duì)含量呈減少的趨勢(shì),而白鈦石的含量呈增高的趨勢(shì),綠泥石相對(duì)含量具有從低到高再降低的變化趨勢(shì)等。根據(jù)現(xiàn)有資料,將陽霞組沉積時(shí)期南天山物源區(qū)可以劃分為5個(gè)亞類(圖4)。克孜1井、依西1井、依南4井區(qū)陽霞組中的重礦物以鋯石-磁鐵礦-石榴石型組合為特征。巖屑組成比較相似,以變質(zhì)巖、巖漿巖為主:克孜1井變質(zhì)巖巖屑占35.2%,巖漿巖巖屑占46.6%,沉積巖巖屑占18.3%;依西1井和依南4井與克孜1井類似。長石主要為鉀長石,很少見斜長石。在ZTR指數(shù)分布圖上(圖5)均反映出克孜1井區(qū)等值線為向南突出區(qū),是物源供給的一個(gè)主要通道。ZTR指數(shù)還反映依南4井區(qū)西也可能是一個(gè)物源補(bǔ)給通道。物源判別三角圖上顯示物源特征屬于石英再旋回到過渡再旋回型(圖3)。綜上所述,將克孜1井、依西1井、依南4井區(qū)陽霞組的物源性質(zhì)歸為一個(gè)亞類型,母巖以富中酸性巖漿巖、變質(zhì)巖為特征。依南2井、依南5井、吐孜2井區(qū)陽霞組重礦物以鋯石-黃鐵礦-綠泥石-磁鐵礦-石榴石型組合為特征。巖屑以變質(zhì)巖、沉積巖為主:依南2井變質(zhì)巖巖屑占61.1%,沉積巖巖屑占36.7%,巖漿巖巖屑僅占2.3%;依南5井缺乏資料未統(tǒng)計(jì);吐孜2井變質(zhì)巖巖屑占56.5%,沉積巖巖屑占26.0%,巖漿巖巖屑占17.4%。在ZTR指數(shù)分布圖上,一致反映出以吐孜2井區(qū)附近為中軸線,存在一個(gè)等值線向南突出區(qū)(圖5),指示了物源供給主要通道的位置。物源判別三角圖上反映出物源區(qū)母巖主要具有過渡再旋回型特征(圖3)。綜上所述,將依南2井、依南5井、吐孜2井區(qū)陽霞組的物源性質(zhì)歸為一個(gè)亞類型,母巖以富中酸性變質(zhì)巖、沉積巖為特征。吐西1井區(qū)陽霞組重礦物組合比較特殊,以云母-白鈦石-綠泥石-石榴石-鋯石-磁鐵礦-磷灰石組合為特征。巖屑以變質(zhì)巖和巖漿巖為主:變質(zhì)巖巖屑占57.2%,巖漿巖巖屑占31.6%,沉積巖巖屑占11.2%。長石僅見鉀長石。ZTR指數(shù)分布圖表明本井區(qū)處于等值線向北突出區(qū)(圖5)。物源判別三角圖上反映出物源區(qū)母巖主要具有過渡再旋回型-巖屑質(zhì)再旋回型特征(圖3)。鑒于上述特征,單獨(dú)將吐西1井區(qū)陽霞組的物源性質(zhì)列為一個(gè)亞類型,母巖以富低級(jí)變質(zhì)巖、中酸性巖漿巖為特征。明南1井區(qū)陽霞組重礦物組合也比較特殊,以石榴石-鋯石-電氣石-磁鐵礦組合為特征。巖屑以變質(zhì)巖和巖漿巖為主:變質(zhì)巖巖屑占47.1%,巖漿巖巖屑占35.7%,沉積巖巖屑占17.2%。長石以鉀長石為主,斜長石含量比較低。根據(jù)ZTR指數(shù)分布圖,推測明南1井區(qū)東等值線為向南突出區(qū),可能存在一個(gè)物源供給主要通道(圖5)。物源判別三角圖上反映了物源區(qū)母巖具有石英質(zhì)再旋回型特征(圖3)。綜上所述特征,明南1井區(qū)陽霞組的母巖以富高級(jí)變質(zhì)巖中酸性巖漿巖為特征。吐孜洛克剖面、陽霞河剖面陽霞組的原生重礦物組合為白鈦石-石榴石-鋯石-磁鐵礦型,具有富鈦的特征,推測原巖區(qū)可能富變質(zhì)巖和酸性巖漿巖。2.3物源區(qū)母巖的過渡再旋回型特征根據(jù)對(duì)研究區(qū)鉆揭中侏羅統(tǒng)克孜勒努爾組巖心樣品重礦物的分析,其原生重礦物組合及平面分布特征如圖6。各井原生重礦物組合特征相對(duì)比較簡單,總體上含量比較高的主要是云母、黃鐵礦、石榴石、鋯石、白鈦石、綠泥石、磁鐵礦、電氣石等。根據(jù)現(xiàn)有資料,研究區(qū)中侏羅統(tǒng)克孜勒努爾組沉積時(shí)期南天山物源區(qū)可以劃分為4個(gè)亞類(圖6),塔北隆起補(bǔ)給區(qū)可以單獨(dú)劃分一類?？俗?井區(qū)克孜勒努爾組中的重礦物以黑云母-石榴石-鋯石-磁鐵礦-電氣石-榍石型組合為特征。石英波狀消光,巖屑以巖漿巖(47.8%)為主,變質(zhì)巖(30.4%)、沉積巖(21.7%)次之。長石以鉀長石為主,斜長石少見。在ZTR指數(shù)分布圖上,克孜1井-依西1井區(qū)等值線向南突出(圖7),可能指示了物源供給主要通道的位置。物源判別三角圖上反映出該井物源區(qū)母巖主要具有過渡再旋回型特征(圖3)。綜合推測克孜1井區(qū)克孜勒努爾組物源性質(zhì)的母巖以富片麻巖、中酸性巖漿巖、石英巖為特征。依西1井、依南4井、吐孜2井區(qū)克孜勒努爾組中的重礦物以黃鐵礦-石榴石-云母-鋯石型組合為特征。巖屑以變質(zhì)巖為主:依西1井變質(zhì)巖巖屑占56.3%,沉積巖巖屑占27.0%,巖漿巖巖屑占16.7%;依南4與依西1類似;吐孜2井缺乏資料未統(tǒng)計(jì)。鉀長石、斜長石均常見,但鉀長石含量更高。在ZTR指數(shù)、礦物成熟度指數(shù)分布圖上,吐孜2井區(qū)附近存在一個(gè)等值線向南突出區(qū)(圖7),指示物源供給主要通道的位置。物源判別三角圖上反映出物源區(qū)母巖主要在過渡再旋回-混合的-石英質(zhì)再旋回交混區(qū)(圖3)。綜上所述,將依西1井、依南4井、吐孜2井區(qū)陽霞組的物源性質(zhì)歸為一個(gè)亞類型,母巖以富變質(zhì)巖、酸性巖漿巖為特征。明南1井區(qū)克孜勒努爾組中的重礦物以石榴石-鋯石-電氣石-磁鐵礦-榍石型組合為特征。變質(zhì)巖巖屑為43.8%,巖漿巖巖屑為33.8%,沉積巖巖屑為22.4%。在ZTR指數(shù)分布圖上,明南1井區(qū)東為等值線向南突出區(qū)(圖7),指示了物源供給主要通道的位置。物源判別三角圖上反映出該井物源區(qū)母巖主要具有巖屑質(zhì)再旋回型特征(圖3)。綜合推測明南1井區(qū)克孜勒努爾組物源性質(zhì)的母巖以高級(jí)變質(zhì)巖、酸性巖漿巖、沉積巖為主。吐孜洛克、衛(wèi)東煤礦、陽霞河露頭克孜勒努爾組重礦物組合以白鈦石-石榴石-鋯石-電氣石型為特征,推測母巖為變質(zhì)巖和沉積巖為特征。南部的陽霞1井克孜勒努爾組原生重礦物組合為白鈦石-云母-綠泥石-石榴石-磷灰石型,巖屑以變質(zhì)巖為主:變質(zhì)巖巖屑69.2%,沉積巖巖屑20.5%,巖漿巖巖屑僅10.3%。鉀長石、斜長石常見。物源判別三角圖上反映出物源區(qū)母巖具有過渡再旋回型特征(圖4)。結(jié)合古地貌特征推斷,陽霞1井區(qū)的物源主要來自于輪臺(tái)凸起,母巖以富低級(jí)變質(zhì)巖、酸性巖漿巖為特征。3物源補(bǔ)給亞區(qū)的劃分(1)根據(jù)巖心觀察、重礦物特征、單井巖性剖面及相關(guān)指數(shù)的綜合研究,認(rèn)為早-中侏羅世期間庫車坳陷東部主要接受北部天山物源區(qū)提供的碎屑物;而塔北隆起主要為研究區(qū)南緣侏羅系底部砂巖-地層尖滅帶提供物源。由于南天山物源區(qū)東西方向上巖石組成不同,提供給盆地的沉積物亦有所區(qū)別,據(jù)此,可將南天山物源區(qū)進(jìn)一步劃分為4個(gè)亞物源補(bǔ)給區(qū)。(2)各物源補(bǔ)給亞區(qū)從阿合期到克