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银额盆地厚层粗碎屑岩沉积特征与地层沉积年代的厘定

陈治军 刘舵 刘护创 任来义 韩伟 高怡文 赵春晨 李科社

陈治军, 刘舵, 刘护创, 任来义, 韩伟, 高怡文, 赵春晨, 李科社. 银额盆地厚层粗碎屑岩沉积特征与地层沉积年代的厘定[J]. 沉积学报, 2018, 36(3): 468-482. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.058
引用本文: 陈治军, 刘舵, 刘护创, 任来义, 韩伟, 高怡文, 赵春晨, 李科社. 银额盆地厚层粗碎屑岩沉积特征与地层沉积年代的厘定[J]. 沉积学报, 2018, 36(3): 468-482. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.058
CHEN ZhiJun, LIU Duo, LIU HuChuang, REN LaiYi, HAN Wei, GAO YiWen, ZHAO ChunChen, LI KeShe. Sedimentary Characteristics and Stratigraphic Age of the Thick-Bedded Coarse Clastic Rocks in the Yingen-Ejin Banner Basin, Northern China[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(3): 468-482. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.058
Citation: CHEN ZhiJun, LIU Duo, LIU HuChuang, REN LaiYi, HAN Wei, GAO YiWen, ZHAO ChunChen, LI KeShe. Sedimentary Characteristics and Stratigraphic Age of the Thick-Bedded Coarse Clastic Rocks in the Yingen-Ejin Banner Basin, Northern China[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(3): 468-482. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.058

银额盆地厚层粗碎屑岩沉积特征与地层沉积年代的厘定

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.058
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41202104

国家自然科学基金项目 41072159

陕西延长石油(集团)有限责任公司科技攻关项目 ycsy2016ky-A-09

详细信息
    作者简介:

    陈治军, 男, 1980年出生, 硕士研究生, 高级工程师, 石油地质, E-mail:chenzhijun2203@aliyun.com

    通讯作者:

    刘护创, 男, 高级工程师, E-mail:lhcyjy@163.com

  • 中图分类号: TE121.1

Sedimentary Characteristics and Stratigraphic Age of the Thick-Bedded Coarse Clastic Rocks in the Yingen-Ejin Banner Basin, Northern China

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 41202104

National Natural Science Foundation of China 41072159

Science and Technology Project of Shaanxi Yangchang Petroleum (Grounp) Co., Ltd ycsy2016ky-A-09

  • 摘要: 银根-额济纳旗盆地(简称银额盆地)中生界中下部广泛发育一套厚层粗碎屑岩,结合沉积特征,利用U-Pb定年、孢粉和介形虫资料对其沉积年代进行的厘定结果显示,这些粗碎屑岩可能是凹陷形成初期扇三角洲、水下扇等环境接收的沉积,相对稳定的湖盆沉降和沉积速率形成了银额盆地沉积地层"广泛发育、局部巨厚"的分布特征。锆石U-Pb测年厘定的粗碎屑岩沉积时间为115.6~137.0 Ma,对应年代为早白垩世。粗碎屑岩段的孢粉以Classopollis-Protoconiferus-Perinopollenites组合为特征,介形虫化石主要有单肋女星介、圆星介、狼星介等。这些古生物特征与前人建立的银额盆地及其周缘盆地早白垩世化石特征相似。因此,该粗碎屑岩的地层年代应该为早白垩世,其底界应该是下白垩统底界,可以作为区域性标志层。这样一来,不仅解决了银额盆地中生界下白垩统底界划分依据不明确、划分方案不统一的问题,也能为中生界断陷湖盆形成时期的确定、该区地层普遍缺失的三叠纪-侏罗纪时段的构造演化特征研究等提供依据。
  • 图  1  银额盆地构造单元划分图

    Figure  1.  Tectonic unit of Yingen-Ejin Banner Basin

    图  2  银额盆地粗碎屑岩对比图

    Figure  2.  Contrast figure of coarse clastic rocks in Yingen-Ejin Banner Basin

    图  3  哈日凹陷粗碎屑岩对比图

    Figure  3.  Contrast figure of coarse clastic rocks in Hari sag

    图  4  粗碎屑岩岩石学特征

    a. H 4井,2 938.54 m,砂砾岩岩芯照片,分选差,砾石颗粒呈次棱状,见石英岩砾、泥岩砾等砾石颗粒;b. HC1井,3 333.84 m,中砾岩岩芯照片,分选差,砾石颗粒呈次棱状,见变质岩砾、砂岩砾等砾石颗粒;c. HC1井,3 391.32~3 391.40 m,含砾砂岩岩芯照片,分选差,砾石颗粒呈次棱状,见长石砾、泥砾等砾石颗粒;d. HC1井,3 394.20 m,中砾岩,镜下为一颗砾石,成分为中性喷出岩,玻基交织结构,由微晶状斜长石、钠长石、玻璃质组成,玻璃质具脱玻化呈雏晶状。气孔发育,形态不规则,被白云石等充填(岩石薄片,正交光);e. HC1井,3 073.68~3 073.81 m,含砾砂岩,见砂岩砾(岩石薄片,正交光);f. HC1井,3 073.68~3 073.81 m,含砾砂岩,见石英岩砾(岩石薄片,正交光);g. H2井,1 465.75~1 465.91 m,砂砾岩岩芯照片,分选中等,砾石颗粒呈次圆状,砾石主要为石英岩砾、泥岩砾为主,砾径最大约62 mm,最小约为0.5 mm,一般2~6 mm;h. BC1井,2 422.75~2 422.94 m,粗砾岩岩芯照片,分选中等,砾石颗粒呈圆状—次圆状;i. BC1井,2 552.33~2 552.46 m,砂质砾岩岩芯照片,分选中等,砾石颗粒呈次圆状;j. H2井,1 465.75~1 465.91 m,砂砾岩,见石英岩砾(岩石薄片,正交光);k. BC1井,2 545.22~2 545.35 m,细砾岩,分选差,砾间填充细碎屑颗粒(岩石薄片,正交光);l. BC1井,2 552.33~2 552.46 m,砂质砾岩,见砂岩砾石和泥岩砾石(岩石薄片,正交光)

    Figure  4.  Lithological characteristics of the coarse clastic rocks

    图  5  粗碎屑岩岩性组合类型

    Figure  5.  Lithologic assemblage types of coarse clastic rocks

    图  6  陡坡带和缓坡带粗碎屑岩分布及地震反射特征

    注:剖面为哈日凹陷过H3井、HC1井YG—199地震剖面

    Figure  6.  Distribution and seismic reflection characteristics of coarse clastic rocks in steep slope zone and gentle slope zone

    图  7  粗碎屑岩沉积序列

    Figure  7.  Sedimentary sequences of coarse clastic rocks

    图  8  粗碎屑岩沉积模式图

    Figure  8.  Sedimentary model of coarse clastic rocks

    图  9  HC1井粗碎屑岩段火山岩锆石U-Pb年龄谐和图(a)、年龄频率图(b)

    Figure  9.  Concordia diagram and frequency diagram of zircons U-Pb age of coarse clastic rocks in Well HC1

    图  10  HC1井孢粉化石图版

    1.Perotrilites-周壁孢,3 359 m;2. Perinopollenites-周壁粉,3 175 m;3. Densoisporites-层环孢,3 359 m;4. Paleoconiferus-古松柏粉,3 175 m;5. Abietineaepollenites-单束松粉,3 175 m;6. Perinopollenites-周壁粉,3 359 m;7. Classopollis-克拉梭粉,3 175 m;8. Pinuspollenites-双束松粉,3 175 m;9. Abiespollenites-冷杉粉,3 175 m;10. Cycadopites-苏铁粉,3 175 m;11. Klausipollenites-克氏粉,3 359 m;12. Cycadopites-苏铁粉,3 359 m;13. Classopollis-克拉梭粉,3 359 m;14. Cordaitina-科达粉,3 359 m;15. Gardenasporites-假二肋粉,3 359 m;16. Taxodiaceaepollenites-杉科粉,3 175 m;17. Protopinus-原始松粉,3 175 m;18. Piceites-拟云杉粉,3 359 m;19. Protoconiferus-原始松柏粉,3 175 m

    Figure  10.  Pollen fossil plate of Well HC1

    表  1  凹陷不同构造部位粗碎屑岩岩石学特征对比

    Table  1.   Petrological characteristics of coarse clastic rocks in different tectonic sites of sag

    构造位置 岩石类型 碎屑特征 填隙物 胶结类型 结构 代表井
    成分 分选性 磨圆度
    陡坡带 砂砾岩 石英岩砾、泥岩砾、长石岩砾等 次棱角状—次圆状 杂基为主 基底胶结 砾状结构 H4井、H5井等
    砾岩 变质岩砾、火山岩砾、长石岩砾、石英岩砾、泥岩砾等 次棱角状 杂基为主 接触胶结 砾状结构 HC1井H4井等
    含砾砂岩 砂岩砾、火山岩砾、石英岩砾等 次棱角状 胶结物为主 基底胶结 砂状结构 HC1井等
    缓坡带 砂砾岩 变质岩砾、火山岩砾、石英岩砾、泥岩砾等 差—中等 次棱角状—次圆状 杂基为主 孔隙胶结 砾状结构 H2井、H3井、BC1井等
    砾岩 砂岩砾、泥岩砾、变质岩砾、火山岩砾、石英岩砾等 差—中等 次圆状 杂基为主 接触胶结 砾状结构 H2井、BC1井等
    砂质砾岩 变质岩砾、火山岩砾、石英岩砾等 中等 次圆状 胶结物为主 接触胶结 砾状结构 BC1井等
    粗砂岩 变质岩砾、火山岩砾、石英岩砾等 中等 次圆状 杂基为主 接触胶结 砂状结构 H3井、BC1井等
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  • [1] 王成善, 丁学林.喜马拉雅的隆升及其沉积反应研究新进展[J].地质科技情报, 1998, 17(1):1-7. http://www.cqvip.com/QK/93477A/199801/3012822.html

    Wang Chengshan, Ding Xuelin. New progress of the study on Himalaya uplift and its sedimentary response[J]. Geological Science and Technology Information, 1998, 17(1):1-7. http://www.cqvip.com/QK/93477A/199801/3012822.html
    [2] 吴驰华. 青藏高原北部可可西里地区新生代构造隆升的沉积记录[D]. 成都: 成都理工大学, 2014.

    Wu Chihua. The Cenozoic tectonic uplift sedimentary record of orogenic belt in Hoh Xil area, the north part of the Tibetan Plateau[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2014.
    [3] 周江羽, 王江海, Yin A, 等.青藏高原东缘古近纪粗碎屑岩沉积学及其构造意义[J].地质学报, 2003, 77(2):262-271, 296. http://www.oalib.com/paper/4876596

    Zhou Jiangyu, Wang Jianghai, Yin A, et al. Sedimentology and tectonic significance of Paleogene coarse clastic rocks in eastern Tibet[J]. Acta Geologica Sinica, 2003, 77(2):262-271, 296. http://www.oalib.com/paper/4876596
    [4] 樊拥军, 王福生.沉积岩和沉积相[M].北京:石油工业出版社, 2009:45-48.

    Fan Yongjun, Wang Fusheng. Sedimentary rocks and sedimentary facies[M]. Beijing:Petroleum Industry Press, 2009:45-48.
    [5] 蔚远江, 何登发, 雷振宇, 等.准噶尔盆地西北缘前陆冲断带二叠纪逆冲断裂活动的沉积响应[J].地质学报, 2004, 78(5):612-625. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dizhixb200405005

    Yu Yuanjiang, He Dengfa, Lei Zhenyu, et al. Sedimentary response to the activity of the Permian thrusting fault in the foreland thrust belt of the northwestern Junggar Basin[J]. Acta Geologica Sinica, 2004, 78(5):612-625. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dizhixb200405005
    [6] 张代生, 李光云, 罗肇, 等.银根-额济纳旗盆地油气地质条件[J].新疆石油地质, 2003, 24(2):130-133. http://mall.cnki.net/magazine/Article/THYQ200201002.htm

    Zhang Daisheng, Li Guangyun, Luo Zhao, et al. Characteristics of petroleum geology in Yingen-Ejinaqi Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2003, 24(2):130-133. http://mall.cnki.net/magazine/Article/THYQ200201002.htm
    [7] 卢进才, 陈高潮, 魏仙样, 等.内蒙古西部额济纳旗及邻区石炭系-二叠系沉积建造与生烃条件:石炭系-二叠系油气地质条件研究之一[J].地质通报, 2011, 30(6):811-826. https://www.wenkuxiazai.com/doc/107956f1770bf78a65295462.html

    Lu Jincai, Chen Gaochao, Wei Xianyang, et al. Carboniferous-Permian sedimentary formation and hydrocarbon generation conditions in Ejin Banner and its vicinities, western Inner Mongolia:A study of Carboniferous-Permian petroleum geological conditions (part 1)[J]. Geological Bulletin of China, 2011, 30(6):811-826. https://www.wenkuxiazai.com/doc/107956f1770bf78a65295462.html
    [8] 卢进才, 陈高潮, 魏仙样, 等.内蒙古西部额济纳旗及邻区石炭系-二叠系的储集条件-石炭系-二叠系油气地质条件研究之二[J].地质通报, 2011, 30(6):827-837. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgqydz201106003

    Lu Jincai, Chen Gaochao, Wei Xianyang, et al. Reservoir conditions of Carboniferous-Permian strata in Ejin Banner and its vicinities, western Inner Mongolia:A study of Carboniferous-Permian petroleum geological conditions (part 2)[J]. Geological Bulletin of China, 2011, 30(6):827-837. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgqydz201106003
    [9] 卢进才, 陈高潮, 魏仙样, 等.内蒙古西部额济纳旗及邻区石炭系-二叠系沉积后的构造演化、盖层条件与油气信息:石炭系-二叠系油气地质条件研究之三[J].地质通报, 2011, 30(6):838-849. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgqydz201106004

    Lu Jincai, Chen Gaochao, Wei Xianyang, et al. Post-sedimentary tectonic evolution, cap rock condition and hydrocarbon information of Carboniferous-Permian in Ejin Banner and its vicinities, western Inner Mongolia:A study of Carboniferous-Permian petroleum geological conditions (part 3)[J]. Geological Bulletin of China, 2011, 30(6):838-849. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgqydz201106004
    [10] 黄航. 银额盆地上古生界构造格架及区域演化特征分析: 以居延海坳陷为例[D]. 武汉: 长江大学, 2013.

    Huang Hang. Tectonic framework and regional evolution characteristics of the upper Palaeozoic in Yin-E Basin: A case study in Ju Yanhai depression[D]. Wuhan: Yangtze University, 2013.
    [11] 刘春燕, 林畅松, 吴茂炳, 等.银根-额济纳旗中生代盆地构造演化及油气勘探前景[J].中国地质, 2006, 33(6):1328-1335. http://industry.wanfangdata.com.cn/dl/Detail/Periodical?id=Periodical_zgdizhi200606016

    Liu Chunyan, Lin Changsong, Wu Maobing, et al. Tectonic evolution and petroleum prospects of the Mesozoic Inggen-Ejin Qi Basin, Inner Mongolia[J]. Geology in China, 2006, 33(6):1328-1335. http://industry.wanfangdata.com.cn/dl/Detail/Periodical?id=Periodical_zgdizhi200606016
    [12] 张代生.银根-额济纳旗盆地油气地质条件与勘探方向[J].吐哈油气, 2002, 7(1):5-10. http://mall.cnki.net/magazine/Article/THYQ200201002.htm

    Zhang Daisheng. The oil and gas geologic conditions and exploration potential of Yingen-Ejinaqi Basin[J]. Tuha Oil & Gas, 2002, 7(1):5-10. http://mall.cnki.net/magazine/Article/THYQ200201002.htm
    [13] 钟福平, 钟建华, 王毅, 等.银根-额济纳旗盆地苏红图坳陷早白垩世火山岩地球化学特征与成因[J].矿物学报, 2014, 34(1):107-116. http://mall.cnki.net/magazine/Article/KWXB201401017.htm

    Zhong Fuping, Zhong Jianhua, Wang Yi, et al. Geochemistry characteristics and origin of early Cretaceous volcanic rocks in Suhongtu depression, Inner Mongolia, China[J]. Acta Mieralogica Sinica, 2014, 34(1):107-116. http://mall.cnki.net/magazine/Article/KWXB201401017.htm
    [14] 郝银全, 林卫东, 董伟宏, 等.银额盆地与二连盆地成藏条件对比及有利勘探区带[J].新疆石油地质, 2006, 27(6):664-666. doi:  10.3969/j.issn.1001-3873.2006.06.004

    Hao Yinquan, Lin Weidong, Dong Weihong, et al. Correlation of hydrocarbon accumulation conditions in Yin'e Basin and Erlian Basin and selection of favorable prospecting zones[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2006, 27(6):664-666. doi:  10.3969/j.issn.1001-3873.2006.06.004
    [15] 荆国强. 银根-额济纳旗地区晚古生代盆地形成与演化研究[D]. 西安: 长安大学, 2010.

    Jing Guoqiang. Study on the formation and evolution of the basin in Neopaleozoic in area of Yin'gen-Eji'naqi[D]. Xi'an: Chang'an University, 2010.
    [16] Horton B K, Yin A, Spurlin M S, et al. Paleocene-Eocene syncontractional sedimentation in narrow, lacustrine-dominated basins of east-central Tibet[J]. GSA Bulletin, 2002, 114(7):771-786. doi:  10.1130/0016-7606(2002)114<0771:PESSIN>2.0.CO;2
    [17] 范迎风. 查干凹陷沉积与储层特征研究[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2006.

    Fan Yingfeng. The study of sedimentology and reservoir characteristics in Chagan depression[D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2006.
    [18] 刘招君.湖泊水下扇沉积特征及影响因素:以伊通盆地莫里青断陷双阳组为例[J].沉积学报, 2003, 21(1):148-154. http://www.cjxb.ac.cn/CN/abstract/abstract2477.shtml

    Liu Zhaojun. Subaqueous fan sedimentary characteristics and influence factors:A case study of Shuangyang Formation in Moliqing fault subsidence of Yitong Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2003, 21(1):148-154. http://www.cjxb.ac.cn/CN/abstract/abstract2477.shtml
    [19] 刘家铎, 田景春, 何建军, 等.近岸水下扇沉积微相及储层的控制因素研究:以沾化凹陷罗家鼻状构造沙四段为例[J].成都理工学院学报, 1999, 26(4):365-369. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=cdlgxyxb199904008

    Liu Jiaduo, Tian Jingchun, He Jianjun, et al. A Study of sedimentary microfacies and controlling factors of the reservoirs of the nearshore subaqueous fan:Taking the Fourth Member of the Shahejie Formation in the Luojia Nose, Zhanhua depression for an example[J]. Journal of Chengdu University of Technology, 1999, 26(4):365-369. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=cdlgxyxb199904008
    [20] 吴元保, 郑永飞.锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J].科学通报, 2004, 49(16):1589-1604. doi:  10.3321/j.issn:0023-074X.2004.16.002

    Wu Yuanbao, Zheng Yongfei. Research on genetic mineralogy of zircon and its restriction to the interpretation of U-Pb age[J]. Chinese Science Bulletin, 2004, 49(16):1589-1604. doi:  10.3321/j.issn:0023-074X.2004.16.002
    [21] 王磊, 杨建国, 王小红, 等.甘肃北山大山头南基性-超基性杂岩体SHRIMP锆石U-Pb定年及其地质意义[J].岩石矿物学杂志, 2015, 34(5):697-709. https://www.wenkuxiazai.com/doc/48edbe94804d2b160a4ec095.html

    Wang Lei, Yang Jianguo, Wang Xiaohong, et al. Zircon SHRIMP U-Pb age of Dashantounan basic-ultrabasic intrusion complex in the Beishan Mountain, Gansu province[J]. Acta Petrologica et Mineralogica, 2015, 34(5):697-709. https://www.wenkuxiazai.com/doc/48edbe94804d2b160a4ec095.html
    [22] 冯乔, 秦宇, 付锁堂, 等.柴达木盆地北缘乌兰县牦牛山组碎屑锆石U-Pb定年及其地质意义[J].沉积学报, 2015, 33(3):486-499. http://www.cjxb.ac.cn/CN/abstract/abstract3533.shtml

    Feng Qiao, Qin Yu, Fu Suotang, et al. U-P age of detrital zircons and its geological significance from Maoniushan Formation in the Wulan county, northern margin of Qaidam Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2015, 33(3):486-499. http://www.cjxb.ac.cn/CN/abstract/abstract3533.shtml
    [23] Dhuime B, Delphine B, Bruguier O, et al. Age, provenance and post-deposition metamorphic overprint of detrital zircons from the Nathorst Land group (NE Greenland):A LA-ICP-MS and SIMS study[J]. Precambrian Research, 2007, 155(1/2):24-46.
    [24] Zhou Z H, Li B Y, Wang A S, et al. Zircon SHRIMP U-Pb Dating and Geochemical Characteristics of Late Variscan Granites of the Daitongshan Copper Deposit and Lamahanshan Polymetallic-Silver Deposit, Southern Daxing'anling, China[J]. Journal of Earth Science, 2013, 24(5):772-795. doi:  10.1007/s12583-013-0374-6
    [25] 王廷印, 高军平, 王金荣, 等.内蒙古阿拉善北部地区碰撞期和后造山期岩浆作用[J].地质学报, 1998, 72(2):126-137. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXE199802003.htm

    Wang Tingyin, Gao Junping, Wang Jinrong, et al. Magmatism of collisional and post-orogenic period in northern Alaxa region in Inner Mongolia[J]. Acta Geologica Sinica, 1998, 72(2):126-137. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXE199802003.htm
    [26] 王香增, 陈治军, 任来义, 等.银根-额济纳旗盆地苏红图坳陷H井锆石LA-ICP-MSU-Pb定年及其地质意义[J].沉积学报, 2016, 34(5):853-867. http://www.cjxb.ac.cn/CN/abstract/abstract3693.shtml

    Wang Xiangzeng, Chen Zhijun, Ren Laiyi, et al. U-Pb age of zircon and its geological significance in Suhongtu depression, Yingen-Ejinaqi Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2016, 34(5):853-867. http://www.cjxb.ac.cn/CN/abstract/abstract3693.shtml
    [27] 卫平生, 张虎权, 陈启林.银根-额济纳旗盆地油气地质特征及勘探前景[M].北京:石油工业出版社, 2006:37-42.

    Wei Pingsheng, Zhang Huquan, Chen Qilin. Oil and gas geological characteristics and exploration prospect of Yingen-Ejinaqi Basin[M]. Beijing:Petroleum Industry Press, 2006:37-42.
    [28] 卫平生, 姚清洲, 吴时国.银根-额济纳旗盆地白垩纪地层、古生物群和古环境研究[J].西安石油大学学报(自然科学版), 2005, 20(2):17-21. http://industry.wanfangdata.com.cn/dl/Detail/Periodical?id=Periodical_xasyxyxb200502004

    Wei Pingsheng, Yao Qingzhou, Wu Shiguo. Study on Cretaceous stratum, palaeobiota and palaeoclimate of Yin'gen-Ejinaqi Basin[J]. Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition), 2005, 20(2):17-21. http://industry.wanfangdata.com.cn/dl/Detail/Periodical?id=Periodical_xasyxyxb200502004
    [29] 旷红伟, 柳永清, 刘燕学, 等.兴蒙造山区及邻区早白垩世盆地岩石地层格架与沉积古地理演化[J].地质通报, 2013, 32(7):1063-1084. http://industry.wanfangdata.com.cn/yj/Detail/Periodical?id=Periodical_zgqydz201307011

    Kuang Hongwei, Liu Yongqing, Liu Yanxue, et al. Stratigraphy and depositional palaeogeography of the early Cretaceous basins in Da Hinggan Mountains-Mongolia orogenic belt and its neighboring areas[J]. Geological Bulletin of China, 2013, 32(7):1063-1084. http://industry.wanfangdata.com.cn/yj/Detail/Periodical?id=Periodical_zgqydz201307011
    [30] 王思恩, 庞其清, 王大宁.新疆准噶尔盆地侏罗系-白垩系生物地层和同位素年龄研究的新进展[J].地质通报, 2012, 31(4):493-502. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZQYD201204000.htm

    Wang Sien, Pang Qiqing, Wang Daning. New advances in the study of Jurassic-Cretaceous biostratigraphy and isotopic ages of the Junggar Basin in Xinjiang and their significance[J]. Geological Bulletin of China, 2012, 31(4):493-502. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZQYD201204000.htm
    [31] 李友桂, 赵治信.新疆吐谷鲁群早白垩世介形虫动物群[J].地质学报, 1984, 58(3):185-195, 273-274. http://www.oalib.com/paper/4877047

    Li Yougui, Zhao Zhixin. Early Cretaceous ostracods from the Tugulu Group in Xinjiang Autonomous Region[J]. Acta Geologica Sinica, 1984, 58(3):185-195, 273-274. http://www.oalib.com/paper/4877047
    [32] 胡艳霞, 徐东来.甘肃玉门下沟地区早白垩世下沟组介形类[J].微体古生物学报, 2005, 22(2):173-184. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=wtgswxb200502007

    Hu Yanxia, Xu Donglai. Early Cretaceous ostracods from the Xiagou Formation in Xiagou, Gansu province[J]. Acta Micropalaeontologica Sinica, 2005, 22(2):173-184. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=wtgswxb200502007
    [33] 魏魁生, 徐怀大.二连盆地白垩系非海相沉积层序地层特征[J].地球科学-中国地质大学学报, 1994, 19(2):181-193. http://www.cqvip.com/qk/94035X/19941902/1308916.html

    Wei Kuisheng, Xu Huaida. Sequence stratigraphic features of Cretaceous nonmarine sediments in Erlian Basin[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 1994, 19(2):181-193. http://www.cqvip.com/qk/94035X/19941902/1308916.html
  • [1] 顾志翔, 何幼斌, 彭勇民, 罗进雄, 刘小帆, 张锦, 聂鸿宇.  四川盆地下寒武统膏盐岩“多潟湖”沉积模式 . 沉积学报, 2019, 37(4): 834-846. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.188
    [2] 龚大兴, 郭佳, 罗俊峰, 岳相元, 周雄, 周家云.  川西马尔康—金川地区晚三叠世松潘甘孜残留洋盆复理石建造沉积特征与沉积模式 . 沉积学报, 2019, 37(6): 1210-1223. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2019.031
    [3] 章朋, 旷红伟, 柳永清, 彭楠, 许欢, 汪明伟, 安伟, 王能盛.  胶莱盆地白垩系林寺山组砾岩沉积特征及盆地演化意义 . 沉积学报, 2016, 34(1): 15-32. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2016.01.002
    [4] 孙福宁, 杨仁超, 李冬月.  异重流沉积研究进展 . 沉积学报, 2016, 34(3): 452-462. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2016.03.003
    [5] 谭梦琪, 刘自亮, 沈芳, 谢润成, 刘成川, 邓昆, 徐浩.  四川盆地回龙地区下侏罗统自流井组大安寨段混积岩特征及模式 . 沉积学报, 2016, 34(3): 571-581. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2016.03.015
    [6] 孙雨, 向尧, 马世忠, 李伟瑞, 贺子恩, 齐殿军.  辽河盆地西部凹陷曙二区大凌河油层湖底扇沉积特征与沉积模式探讨 . 沉积学报, 2016, 34(4): 725-734. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2016.04.013
    [7] 宋璠, 杨少春, 苏妮娜, 向奎, 赵永福, 曹海防.  准噶尔盆地北缘山前带沉积物源及相模式研究——以哈拉阿拉特山前缘春晖探区为例 . 沉积学报, 2015, 33(1): 49-59. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2015.01.005
    [8] 孙雨, 赵丹, 于利民, 王继平, 闫百泉, 马世忠.  浅水湖盆河控三角洲前缘砂体分布特征与沉积模式探讨——以松辽盆地北部永乐地区葡萄花油层为例 . 沉积学报, 2015, 33(3): 439-447. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2015.03.002
    [9] 邹妞妞, 史基安, 张大权, 马崇尧, 张顺存, 鲁新川.  准噶尔盆地西北缘玛北地区百口泉组扇三角洲沉积模式 . 沉积学报, 2015, 33(3): 607-615. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2015.03.019
    [10] 北部湾盆地涠西南凹陷湖底扇的沉积特征 . 沉积学报, 2014, 32(2): 218-227.
    [11] 陈贤良, 纪友亮, 杨克明, 刘君龙, 黄富祥, 赵春妮, 杨永, 李龙迪.  川西坳陷上侏罗统遂宁组洪水—漫湖沉积特征 . 沉积学报, 2014, 32(5): 912-920.
    [12] 碳酸盐岩沉积相及相模式 . 沉积学报, 2013, 31(6): 965-979.
    [13] 王 锋.  阿曼Daleel油田下白垩统Shuaiba组上段碳酸盐岩沉积相模式 . 沉积学报, 2007, 25(2): 192-200. doi: 
    [14] 张 翔.  塔里木盆地下志留统塔塔埃尔塔格组沉积体系及沉积模式 . 沉积学报, 2006, 24(3): 370-377. doi: 
    [15] 袁 静.  山东惠民凹陷古近系风暴岩沉积特征及沉积模式 . 沉积学报, 2006, 24(1): 43-49. doi: 
    [16] 董冬.  断陷湖盆陡坡带碎屑流沉积单元的沉积序列和储集特征——以东营凹陷永安地区为例 . 沉积学报, 1999, 17(4): 566-571.
    [17] 李琳, 任作伟, 侯振文.  辽河盆地西部凹陷深层沉积特征及有利相带预测 . 沉积学报, 1997, 15(S1): 120-126.
    [18] 谢泰俊.  海相生烃碎屑岩的沉积环境及有机质的分布 . 沉积学报, 1997, 15(2): 14-18.
    [19] 朱筱敏, 王贵文, 谢庆宾.  塔里木盆地东河塘石炭系障壁岛后冲溢扇研究 . 沉积学报, 1997, 15(1): 43-47.
    [20] 朱筱敏, 信荃麟, 张晋仁.  断陷湖盆滩坝储集体沉积特征及沉积模式 . 沉积学报, 1994, 12(2): 20-28.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-24
  • 修回日期:  2017-09-19
  • 刊出日期:  2018-06-10

目录

    银额盆地厚层粗碎屑岩沉积特征与地层沉积年代的厘定

    doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.058
      基金项目:

      国家自然科学基金项目 41202104

      国家自然科学基金项目 41072159

      陕西延长石油(集团)有限责任公司科技攻关项目 ycsy2016ky-A-09

      作者简介:

      陈治军, 男, 1980年出生, 硕士研究生, 高级工程师, 石油地质, E-mail:chenzhijun2203@aliyun.com

      通讯作者: 刘护创, 男, 高级工程师, E-mail:lhcyjy@163.com
    • 中图分类号: TE121.1

    摘要: 银根-额济纳旗盆地(简称银额盆地)中生界中下部广泛发育一套厚层粗碎屑岩,结合沉积特征,利用U-Pb定年、孢粉和介形虫资料对其沉积年代进行的厘定结果显示,这些粗碎屑岩可能是凹陷形成初期扇三角洲、水下扇等环境接收的沉积,相对稳定的湖盆沉降和沉积速率形成了银额盆地沉积地层"广泛发育、局部巨厚"的分布特征。锆石U-Pb测年厘定的粗碎屑岩沉积时间为115.6~137.0 Ma,对应年代为早白垩世。粗碎屑岩段的孢粉以Classopollis-Protoconiferus-Perinopollenites组合为特征,介形虫化石主要有单肋女星介、圆星介、狼星介等。这些古生物特征与前人建立的银额盆地及其周缘盆地早白垩世化石特征相似。因此,该粗碎屑岩的地层年代应该为早白垩世,其底界应该是下白垩统底界,可以作为区域性标志层。这样一来,不仅解决了银额盆地中生界下白垩统底界划分依据不明确、划分方案不统一的问题,也能为中生界断陷湖盆形成时期的确定、该区地层普遍缺失的三叠纪-侏罗纪时段的构造演化特征研究等提供依据。

    English Abstract

    陈治军, 刘舵, 刘护创, 任来义, 韩伟, 高怡文, 赵春晨, 李科社. 银额盆地厚层粗碎屑岩沉积特征与地层沉积年代的厘定[J]. 沉积学报, 2018, 36(3): 468-482. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.058
    引用本文: 陈治军, 刘舵, 刘护创, 任来义, 韩伟, 高怡文, 赵春晨, 李科社. 银额盆地厚层粗碎屑岩沉积特征与地层沉积年代的厘定[J]. 沉积学报, 2018, 36(3): 468-482. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.058
    CHEN ZhiJun, LIU Duo, LIU HuChuang, REN LaiYi, HAN Wei, GAO YiWen, ZHAO ChunChen, LI KeShe. Sedimentary Characteristics and Stratigraphic Age of the Thick-Bedded Coarse Clastic Rocks in the Yingen-Ejin Banner Basin, Northern China[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(3): 468-482. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.058
    Citation: CHEN ZhiJun, LIU Duo, LIU HuChuang, REN LaiYi, HAN Wei, GAO YiWen, ZHAO ChunChen, LI KeShe. Sedimentary Characteristics and Stratigraphic Age of the Thick-Bedded Coarse Clastic Rocks in the Yingen-Ejin Banner Basin, Northern China[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2018, 36(3): 468-482. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.058
    • 由于盆地内充填沉积物的沉积响应记录了与盆地构造活动有关的许多重要信息,很多学者认识到盆中充填沉积物研究的重要性,在充填沉积物沉积学、年代学等方面开展了大量的研究。王成善等[1]认为沉积反应作为造山带构造演化最直接、最具体的地质记录,能够为我们提供最真实、最直观的信息和线索,通过对喜马拉雅造山带沉积反应的研究,分析了喜马拉雅造山带的隆升机制和隆升历史。吴驰华[2]通过对可可西里盆地新生代地层岩石学、沉积学和磷灰石裂变径迹年代学的研究,对青藏高原可可西里盆地和周缘造山带新生代隆升特征进行了探讨。砾岩等粗碎屑岩常形成于构造运动期后或湖盆形成初起,常与侵蚀面相伴生而大面积出现,在构造上常作为地层隆升或快速沉降的证据[3],在地层研究方面常作为地层对比的依据[4]。蔚远江等[5]通过对准噶尔盆地二叠纪各时期扇体时空演化的研究,探讨了准噶尔盆地西北缘前陆冲断带二叠纪同沉积断裂发育和冲断活动特征。周江羽等[3]通过对青藏高原东缘古近纪粗碎屑岩沉积学和年代学研究,指出青藏高原在晚始新世—早渐新世期间曾发生过整体的快速构造隆升。

      银根—额济纳旗盆地(以下简称银额盆地)勘探程度很低[6],前人对盆地开展了许多研究工作,但大多都是基于露头资料对晚古生代地层的研究,如卢进才等[7-9]对露头区晚古生代地层格架进行了搭建,认为石炭—二叠系具有良好的油气成藏条件。对于凹陷内部,由于钻井少、且大多集中于盆地东部的查干凹陷,凹陷区的研究程度相对较低,地层格架尚不明确。特别是盆内钻井揭示,“盆山”地层不能建立很好的对比关系,露头区上古生界发育的厚层碳酸盐岩、碎屑岩等在凹陷内并不存在,这就使得中生界底界(即下白垩统底界,少数有侏罗系残余地层的凹陷除外)的划分依据不明确,且不同的学者或研究机构有不同的划分方案[6, 10-11]。对于盆地的构造演化,尤其是中生界凹陷形成的具体时期、地层普遍缺失的三叠纪—侏罗纪的构造演化特征等问题,前人的认识不尽相同。张代生等[12]认为早古生代早期到晚古生代末期,银额盆地一直处于被动陆缘和缝合带上,中生代以来盆地经历了三叠纪—早侏罗世的扭张拉分断陷、晚侏罗世的挤压抬升剥蚀、早白垩世的伸展裂谷和晚白垩世—第三纪沉降拗陷四个演化阶段。刘春燕等[11]认为银额盆地在中生代主要经历了晚三叠世—侏罗纪的断陷盆地初始阶段、早白垩世断陷盆地鼎盛阶段、晚白垩世盆地坳陷阶段3个演化阶段,新生代为挤压抬升的构造背景。

      钻井揭示,银额盆地各个凹陷中生界中—底部广泛发育厚层—巨厚层粗碎屑岩,这种普遍发育的盆内特殊充填沉积物对于盆地的原型恢复、构造演化特征研究、地层格架搭建等的研究意义重大。论文对银额盆地路井等6个凹陷、15口探井的粗碎屑岩开展对比研究,分析其沉积特征。结合古生物地层和锆石U-Pb年代学研究,对粗碎屑岩的沉积年代进行厘定。在此基础上,对粗碎屑岩研究的地质意义进行了探讨。

      • 银额盆地是在前寒武纪结晶地块和古生代褶皱基底基础上发育起来的中新生代沉积盆地[11],位于塔里木、哈萨克斯坦—准噶尔、西伯利亚和华北4个板块的结合部位[13](图 1)。盆地是由许多具有相似构造发育史、分散的、彼此相对独立的小型湖盆组成的盆地群[14]。一级构造单元有北部坳陷带、南部坳陷带和中央隆起带3个,亚一级构造单元又可划分为7个坳陷和5个隆起,二级构造单元共有31个凹陷和25个凸起[12]

        图  1  银额盆地构造单元划分图

        Figure 1.  Tectonic unit of Yingen-Ejin Banner Basin

        银额盆地沉积地层主要有石炭系、二叠系、三叠系(零星分布)、侏罗系(少数凹陷发育)、白垩系和新生界。地层出露程度差异很大,地层中岩石类型齐全、沉积类型和火山喷发类型多样,反映了银额盆地具有大地构造背景复杂、古地理环境多变、构造与火山作用强烈等特点[15]。石炭系和二叠系以海相/海陆交亙相火山岩、碎屑岩夹碳酸盐岩建造为特征[10, 15]。三叠系只在北山、额济纳旗东部的洪果尔山等零星出露,盆内为一套半干旱气候条件下的山间盆地沉积,岩性主要为红色、紫红色等粗碎屑岩沉积[6, 15]。侏罗系分布局限,主要分布盆地西部的居延海坳陷和盆地东部的尚丹坳陷,为一套陆相碎屑岩沉积,下部岩性主要为砂岩、砾岩,夹暗色泥岩、煤层、煤线等,上部为较干燥的河湖相红色碎屑岩建造[6, 10, 15]。白垩系分布广泛,自下而上可划分为巴音戈壁组、苏红图组、银根组和乌兰苏海组,沉积类型以扇三角洲、水下扇、湖泊相为主,在盆地中、东部局部夹有中基性火山喷发岩[10, 15]。第三系发育不全,出露于盆地周缘地区,属陆内盆地红色碎屑岩建造[10, 15]。第四系分布较广,但厚度不大,为风成砂、冲积砂砾层、洪积砂砾层等[15]

      • 粗碎屑岩为厚层状—巨厚层状的砂砾岩、砾岩、砂质砾岩、泥质砂砾岩、凝灰质砾岩等,厚层粗碎屑岩之间通常有砂岩、泥岩、火山岩等夹层。岩石颜色以灰色、深灰色为主,其次是褐色、灰绿色、杂色等(图 2)。粗碎屑岩单层厚度一般为几米到一百多米,最大单层厚度可达295 m(如WC1井)。砂岩/泥岩呈薄层状—中层状,单层厚度为几米到几十米,最厚不超过30 m。

        粗碎屑岩在盆地内分布广泛,凹陷内已实施的钻井均有钻遇,但粗碎屑岩累计厚度(包含砂岩、泥岩等夹层)差异较大(图 2表 1)。盆地东部粗碎屑岩累计厚度一般为200~350 m,如查干坳陷查干凹陷的CC1井为257 m,尚丹坳陷乌力吉凹陷的J1井为347 m。盆地中部粗碎屑岩累计厚度变化最大,如达古坳陷拐子湖凹陷的GC1井最薄,累计厚度仅为35 m;但苏红图坳陷哈日凹陷的HC1井累计厚度可达383 m。盆地西部粗碎屑岩累计厚度变化相对较小,一般为300~450 m,如务桃亥坳陷哨马营凹陷的WC1井为327 m,居延海坳陷路井凹陷的E1井为450 m。

        图  2  银额盆地粗碎屑岩对比图

        Figure 2.  Contrast figure of coarse clastic rocks in Yingen-Ejin Banner Basin

        表 1  凹陷不同构造部位粗碎屑岩岩石学特征对比

        Table 1.  Petrological characteristics of coarse clastic rocks in different tectonic sites of sag

        构造位置 岩石类型 碎屑特征 填隙物 胶结类型 结构 代表井
        成分 分选性 磨圆度
        陡坡带 砂砾岩 石英岩砾、泥岩砾、长石岩砾等 次棱角状—次圆状 杂基为主 基底胶结 砾状结构 H4井、H5井等
        砾岩 变质岩砾、火山岩砾、长石岩砾、石英岩砾、泥岩砾等 次棱角状 杂基为主 接触胶结 砾状结构 HC1井H4井等
        含砾砂岩 砂岩砾、火山岩砾、石英岩砾等 次棱角状 胶结物为主 基底胶结 砂状结构 HC1井等
        缓坡带 砂砾岩 变质岩砾、火山岩砾、石英岩砾、泥岩砾等 差—中等 次棱角状—次圆状 杂基为主 孔隙胶结 砾状结构 H2井、H3井、BC1井等
        砾岩 砂岩砾、泥岩砾、变质岩砾、火山岩砾、石英岩砾等 差—中等 次圆状 杂基为主 接触胶结 砾状结构 H2井、BC1井等
        砂质砾岩 变质岩砾、火山岩砾、石英岩砾等 中等 次圆状 胶结物为主 接触胶结 砾状结构 BC1井等
        粗砂岩 变质岩砾、火山岩砾、石英岩砾等 中等 次圆状 杂基为主 接触胶结 砂状结构 H3井、BC1井等

        粗碎屑岩在同一凹陷的不同构造部位也广泛发育,如苏红图坳陷的哈日凹陷,凹陷中心(陡坡带)的HC1井厚度为383 m,斜坡带(缓坡带)H3井和H2井的厚度分别为365 m和396 m,凹陷边缘的S1井厚度为672 m(图 3)。

        图  3  哈日凹陷粗碎屑岩对比图

        Figure 3.  Contrast figure of coarse clastic rocks in Hari sag

      • 为研究粗碎屑岩岩石学特征,本次对大量的粗碎屑岩岩芯资料进了系统的分析,对具有代表性的粗碎屑岩样品开展岩石薄片鉴定、扫描电镜、X射线衍射等岩石学测试分析,测试样品来自盆地中部巴北凹陷BC1、哈日凹陷的HC1等井。粗碎屑岩石类型较多,凹陷陡坡带、缓坡带的粗碎屑岩的岩石学特征有所差异(表 1)。

      • 由于银额盆地各个凹陷规模普遍较小[12],陡坡带靠近控凹(或控坳)大断裂,近源沉积的特点导致沉积物搬运距离小,碎屑颗粒快速、混杂堆积特征明显。陡坡带粗碎屑岩典型的代表井有HC1井、H4井、H5井等,岩石类型主要有砂砾岩、砾岩、含砾砂岩等(表 1图 4abc)。

        图  4  粗碎屑岩岩石学特征

        Figure 4.  Lithological characteristics of the coarse clastic rocks

        砂砾岩:岩石为砾状结构,块状构造。分选差,成分成熟度和结构成熟度均较低(图 4a)。碎屑含量一般为75%~80%,其中砾含量为60%左右,砂含量为25 %左右(数据来自HC1井和H5井)。砾石颗粒主要为石英岩砾、泥岩砾、长石岩砾等,其次为砂岩岩屑和凝灰岩岩屑。砾石颗粒呈次棱角状—次圆状,磨圆度差。粒径一般为1.0~6.0 mm,最大为7.2 mm(数据来自HC1井和H5井)。填隙物以泥质杂基为主,胶结物含量为较少,胶结物以钙质胶结物为主。支撑类型主要为杂基支撑,颗粒接触关系主要为点接触,胶结类型主要为基底胶结。

        砾岩:岩石为砾状结构,块状构造。以中—粗砾岩为主,粒径一般为1.0~53.0 mm,最大为80.0 mm。砾石含量一般为50%~75%(数据来自HC1井和H4井)。岩石分选差,成分成熟度和结构成熟度均较低(图 4b)。砾石颗粒主要为来自母源区的变质岩砾、火山岩砾、长石岩砾、石英岩砾、泥岩砾等。变质岩砾主要有千枚岩、片麻岩、板岩等;火山岩砾多为中性喷出岩,岩石呈玻基交织结构,常见气孔发育,气孔形态不规则,且被多期充填(图 4d)。砾石颗粒呈次棱角状,磨圆度差(图 4b)。填隙物以泥质杂基为主,胶结物含量为较少,胶结物主要为伊利石和方解石。支撑类型主要为颗粒支撑,颗粒接触关系为点接触和线接触,胶结类型主要为接触胶结。

        含砾砂岩:岩石为砂状结构,块状构造。分选差,成分成熟度和结构成熟度均较低(图 4c)。碎屑含量一般为80%~92%,其中砾含量为20%左右,砂含量为65%左右。砾石颗粒主要为砂岩砾、火山岩砾、石英岩砾等(图 4ef)。砾石颗粒呈次棱角状,磨圆度差。粒径一般为5.0~10.0 mm,最大为25.0 mm(数据来自HC1井)。填隙物以胶结物为主,胶结物有凝灰质、泥质等。支撑类型主要为杂基支撑,颗粒接触关系主要为点接触,胶结类型主要为基底胶结。

      • 缓坡带远离控凹(或控坳)大断裂,沉积物有一定的搬运距离,粗碎屑岩在颗粒分选性、磨圆度方面均好于陡坡带。缓坡带粗碎屑岩沉积典型的代表井有BC1井、H2井、H3井等,岩石类型主要有砂砾岩、砾岩、砂质砾岩、粗砂岩等(表 1图 4ghi)。

        砂砾岩:岩石为砾状结构,块状构造。分选差—中等,成分成熟度和结构成熟度均较低,但好于陡坡带砂砾岩(图 4ag)。碎屑含量一般为80%~85%,其中砾含量为55%左右,砂含量为35左右%(数据来自BC1井、H2井和H3井)。砾石颗粒主要为来自母源区的变质岩砾、火山岩砾、石英岩砾、泥岩砾等,其次为砂岩岩屑和凝灰岩岩屑(图 4j)。砾石颗粒呈次棱角状—次圆状,磨圆度差—中等(图 4g)。粒径一般为0.3~20.0 mm,最大为80.0 mm(数据来自BC1井、H2井和H3井)。填隙物以泥质杂基为主,胶结物含量为较少,胶结物主要为黏土矿物,偶见黄铁矿。支撑类型主要为颗粒支撑,颗粒接触关系为点接触和线接触,胶结类型主要为孔隙胶结。

        砾岩:砾岩以细—中砾岩为主,偶见粗砾岩,砾含量一般为68%~92%。粒径一般为0.5~30.0 mm,最大为120.0 mm(数据来自H2井和BC1井)。岩石为砾状结构,分选差—中等,成分成熟度和结构成熟度均好于陡坡带砾岩(图 4bh)。砾石颗粒主要为来自母源区的砂岩岩屑和泥岩岩屑,其次为变质岩(千枚岩、片麻岩、板岩等)岩石碎屑和火山岩岩屑,偶见石英、长石等陆源矿物碎屑(图 4k)。砾石颗粒以次圆状为主,磨圆度中等(图 4h)。填隙物以泥质杂基为主,胶结物含量少,主要为方解石和伊利石。支撑类型主要为颗粒支撑,颗粒接触关系为点接触和线接触,胶结类型主要为接触胶结。

        砂质砾岩:岩石为砾状结构,块状构造。分选中等,成分成熟度和结构成熟度一般(图 4i)。碎屑含量一般为74%~86%,其中砾含量为55%左右,砂含量为25%左右。砾石颗粒主要为变质岩砾、火山岩砾、石英岩砾等(图 4l)。砾石颗粒呈次圆状,磨圆度中等。粒径一般为1.0~7.0 mm,最大为40.0 mm(数据来自BC1井)。填隙物以胶结物为主,胶结物主要为钙质。支撑类型主要为颗粒支撑,颗粒接触关系主要为点接触,胶结类型主要为接触胶结。

        无论是陡坡带粗碎屑岩,还是缓坡带粗碎屑岩,它们的颗粒磨圆度和分选性均较差,岩石的成分成熟度和结构成熟度均较低,这些岩石学特征均反映粗碎屑岩均有近源快速堆积的沉积特点[3, 16]。但缓坡带粗碎屑岩的磨圆度、分选性均好于陡坡带粗碎屑岩,表明缓坡带较陡坡带粗碎屑岩有更长的搬运运移距离。

      • 通过对银额盆地6个凹陷、15口钻井的粗碎屑岩开展深入分析,按照粗碎屑岩与上覆和下伏地层的岩性组合特征,将粗碎屑岩的岩性组合分为3类:

        第一类岩性组合为“火山岩+粗碎屑岩+细碎屑岩”,代表性凹陷有哨马营凹陷、哈日凹陷等(图 2图 5a)。粗碎屑岩为扇三角洲、水下扇等环境沉积的巨厚砂砾岩、砾岩、砂质砾岩、凝灰质砾岩、含砾砂岩等,厚层粗碎屑岩之间夹杂薄层泥岩和粉砂岩,部分凹陷还夹杂火山岩(如哈日凹陷)。粗碎屑岩下伏地层为以英安岩、玄武岩、安山岩为主的喷发相火山岩,火山岩厚度大,可达数百米,多数石油钻井把钻遇这套火山岩作为完钻的依据,仅有哈日凹陷的HC1井揭穿了火山岩,火山岩下伏地层为变质岩。粗碎屑岩上覆地层为滨浅湖相—半深湖相沉积的细碎屑岩,岩性以泥岩为主,夹杂薄层—中层的粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩等。

        图  5  粗碎屑岩岩性组合类型

        Figure 5.  Lithologic assemblage types of coarse clastic rocks

        第二类岩性组合为“变质岩+粗碎屑岩+细碎屑岩”,代表性凹陷有拐子湖凹陷、查干凹陷等(图 2图 5b)。粗碎屑岩为扇三角洲、水下扇等环境下沉积的厚层砂砾岩、砾岩等,厚层粗碎屑岩之间夹杂薄层—中层泥岩、含砾泥岩、粉砂岩等。粗碎屑岩下伏地层的岩性主要为片岩、板岩等变质岩,具有区域变质的特点。粗碎屑岩上覆地层为滨浅湖相—半深湖相沉积的细碎屑岩,岩性为泥岩、页岩、细砂岩等。

        第三类岩性组合为“细碎屑岩+粗碎屑岩+细碎屑岩”,代表性凹陷有路井凹陷、乌力吉凹陷等(图 2图 5c)。粗碎屑岩为扇三角洲、水下扇等环境下沉积的厚层砂砾岩、砾岩等,厚层状粗碎屑岩之间夹杂中—厚层泥岩、细砂岩等。粗碎屑岩上覆地层为湖相沉积的泥岩、砂岩等细碎屑岩。粗碎屑岩下伏地层为以细砂岩、粉砂岩、泥岩等为主的细碎屑岩,部分凹陷有大套砂砾岩发育,但是下伏地层中的砂砾岩明显以灰绿色、棕红色、杂色等氧化色为主,反应出不同的沉积环境,与本研究中的粗碎屑岩有明显的区别(图 2)。更为巧合的是,具有这种岩性组合的凹陷均为有侏罗纪残余地层的凹陷[6, 10, 15],推测粗碎屑岩下伏地层为侏罗系。

      • 粗碎屑岩主要形成于水下扇、扇三角洲等沉积体系(图 2),水下扇和扇三角洲的分布与构造位置、古地形坡度、古水深、古气候等均有密切的关系。受构造运动等的影响,粗碎屑岩表现出一定的沉积序列。

        (1) 水下扇体系

        水下扇主要发育于湖盆形成早期控凹/坳断层下盘的陡坡带,为断陷湖盆发育的一套近源陆源碎屑物直接进入湖盆形成的扇体沉积[17-18](图 6图 7a)。水下扇的沉积具有重力流与牵引力双重水动力特征,它的形成受断层活动,需要一定的坡度和足够的水深。由于坡度大,冲积平原不发育,冲积扇前端直接进入深水区,为水下扇发育提供物源,向凹陷方向扇体前端及两侧均为深湖或者半深湖包围。水下扇形沉积的岩性为灰色—深灰色砾岩、灰色—深灰色砂砾岩、灰色砂岩、深灰色泥岩,呈现不等厚互层的特征。

        图  6  陡坡带和缓坡带粗碎屑岩分布及地震反射特征

        Figure 6.  Distribution and seismic reflection characteristics of coarse clastic rocks in steep slope zone and gentle slope zone

        图  7  粗碎屑岩沉积序列

        Figure 7.  Sedimentary sequences of coarse clastic rocks

        参照前人的划分方案[19],研究区水下扇可分为扇根、扇中和扇端三个亚相。扇根亚相位于水下扇的根部,沉积物主要由粗粒的砂砾岩、砾岩等组成,可划分出主水道和水道间两个微相。扇中亚相为水下扇的主体部分,岩性组合表现为一套由砂砾岩、砂岩和泥岩的互层,沉积微相包括辫状水道、辫状水道间和扇中前缘。扇端亚相位于水下扇最前缘,该亚相以具有水平层理构造的泥岩沉积为主,局部地区有细砂岩、粉砂岩发育,沉积微相主要有扇端泥微相。

        研究区水下扇沉积体系的地震反射特征为杂乱或空白楔状结构(图 6),水下扇各沉积微相在纵向上多次叠加,反映水下扇沉积时候发生多期次构造运动、古水深多变、古气候周期性变化等特征,沉积过程持续时间长,多期水下扇叠加进而形成了厚层的粗碎屑岩沉积地层(图 26图 7a)。

        (2) 扇三角洲体系

        扇三角洲沉积体系是沉积物经过近距离搬运在断陷湖盆缓坡带沉积而形成的一种沉积体系,由扇三角洲相构成,是银额盆地中生界最常见、最重要的沉积体系,也是银额盆地最有利的储集砂岩提供者之一(图 6图 7b)。扇三角洲沉积地层的岩性多为浅灰色—杂色砂砾岩、砾岩与浅灰色泥岩的不等厚互层,由于有一定的搬运距离,相对于水下扇沉积体系,粗碎屑岩在磨圆度、分选性、成分成熟度和结构成熟度等方面均好于水下扇。

        平面上,研究区扇三角洲可分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲三个亚相。扇三角洲平原为扇三角洲的陆上部分,以水流和重力流的粗粒沉积物为特征,砂砾层具不明显的平行层理或交错层理,分选差,具砂质基质,沉积微相有分流河道和漫滩沼泽。扇三角洲前缘属于水上、水下分流河道的混合沉积,以较陡的前积相为特征,牵引流为主,常见大、中型交错层理,沉积微相有水下分流河道、水下分流河道间、河口坝和前缘席状砂。前扇三角洲位于扇三角洲前缘外侧,大部分形成于波及面以下,部分为浅湖成因,岩性以暗色泥岩和粉砂岩为主,具水平纹层和透镜状层理,沉积微相为前三角洲微相。

        银额盆地扇三角洲沉积体系在地震反射特征上表现为杂乱或空白结构(图 6),扇三角洲的个体小而数量多,常形成于湖盆短轴缓坡带区域、成群出现,纵剖面上多期扇三角洲叠加进而形成了分布广泛、厚度较大的粗碎屑岩沉积地层(图 26图 7b)。

      • 粗碎屑岩沉积时期,银额盆地众多湖盆快速沉降,自成独立沉积单元的凹陷大多呈现狭长状,且规模较小,沉积空间有限,而两侧物源供给丰富,沉积物近岸快速堆积而形成粗碎屑岩(图 8)。粗碎屑岩的沉积相类型与构造位置关系密切(图 68):缓坡带沉积时,由于坡度较小,沉积物有一定的搬运距离,沉积相类型主要为扇三角洲;陡坡带由于靠近控凹(坳)大断裂,坡度较大,沉积物搬运距离小,沉积相类型主要为水下扇。水下扇粗碎屑岩相对于扇三角洲粗碎屑岩粒度更大,磨圆度和分选性更差,成分成熟度和结构成熟度更低。粗碎屑岩的地震反射特征多为杂乱反射和空白反射,退积特征明显。粗碎屑岩为凹陷形成初期的各种扇体沉积响应,伴随湖盆持续扩张,水下扇和扇三角洲呈现“持续退积”的沉积特点,稳定的湖盆沉降和地层沉积速率形成了银额盆地“广泛发育、局部巨厚”的粗碎屑岩地层(图 236)。纵向上,由于多个扇体的垂向叠置,部分凹陷可形成巨厚的粗碎屑岩层(如哈日凹陷、路井凹陷等);平面上,尽管厚度不一,但银额盆地各个凹陷、凹陷各个构造部位均有粗碎屑岩发育。

        图  8  粗碎屑岩沉积模式图

        Figure 8.  Sedimentary model of coarse clastic rocks

      • 虽然粗碎屑岩的直接定年一直是同位素年代学研究的难题,但可以根据盆地的充填序列、粗碎屑岩层序、动植物化石和盆内岩浆岩定年等证据对粗碎屑岩形成时代进行约束[3]

        锆石U-Pb定年成为同位素年代学研究中最常用和最有效的方法之一,锆石年代学研究成为确定各种高级变质作用峰期年龄和岩浆岩结晶年龄的理想方法,能为地层沉积时限提供强有力的证据[20-24]。银额盆地古生代和中生代岩浆活动频繁,岩浆岩发育,前人在研究区开展了许多锆石U-Pb年代学方面的研究,将其应用于区域沉积构造演化、地层沉积时限、火山岩幔源特征等研究中[13, 25-26]。哈日凹陷HC1井粗碎屑岩段发育火山岩夹层,岩石呈灰褐色,隐晶质结构,块状构造,局部发育气孔构造,主量元素中SiO2质量分数为56.11%,K2O的质量分数为3.00%,Na2O的质量分数为3.24%,确定其岩性为玄武安山岩。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年表明,最年轻的一组岩浆成因锆石的206Pb/238U加权平均年龄为132.6±0.7 Ma(MSWD=0.67)(图 9a)。锆石年龄分布频率图显示,该组锆石年龄主要为130.5~137.0 Ma,主峰值为132.5 Ma(图 9b)。年龄对应的年代为早白垩世,代表了火山岩形成年代为早白垩世[26],指示HC1井粗碎屑岩的沉积时间应不早于130.5~137.0 Ma。卫平生等[27]通过对银额盆地东部查干凹陷的CC1井火山岩样品开展K-Ar同位素测年,得到的年龄为115.6~116.7 Ma,该样品位于粗碎屑岩的上部地层,表明粗碎屑岩的沉积时间应不晚于115.6~116.7 Ma。由此推测的粗碎屑岩的沉积时间为115.6~137.0 Ma,即早白垩世。

        图  9  HC1井粗碎屑岩段火山岩锆石U-Pb年龄谐和图(a)、年龄频率图(b)

        Figure 9.  Concordia diagram and frequency diagram of zircons U-Pb age of coarse clastic rocks in Well HC1

        粗碎屑岩具有多旋回的沉积特征,岩性为大套砂砾岩/砾岩夹杂薄层—中层细碎屑岩,细碎屑岩段发现的大量的孢粉、介形虫等化石。本研究对哈日凹陷HC1井粗碎屑岩段2个泥岩样品进行孢粉化石鉴定测试分析,样品测试分析由吉林大学古生物学与地层学研究中心孢粉实验室完成,方法为每个样品取过筛的干样120 g,进行盐酸→氢氟酸→盐酸处理,重液浮选后醋酸稀释,洗至中性,用筛选法将孢粉集中在试管中,制片在显微镜下鉴定。测试结果表明,孢粉化石以裸子类花粉占优势(78.95%~90.91%),蕨类孢子含量较低(9.09%~21.05%),未见被子类花粉,孢粉组合特征为克拉梭粉(Classopollis)-原始松柏粉(Protoconiferus)-周壁粉(Perinopollenites)组合(图 10)。卫平生等[24]通过对银额盆地下白垩统孢粉组合特征开展研究,自下而上建立了8个孢粉组合,本研究中的2个样品的孢粉化石组合特征与最下部的孢粉组合特征完全一致。与HC1井处于同一凹陷的H1井粗碎屑岩段也发现了大量孢粉化石,组合特征为克拉梭粉(Classopollis)-苏铁粉(Cycadopites)-周壁粉(Perinopollenites),与前人建立的银额盆地、准噶尔盆地、二连盆地等的下白垩统孢粉组合特征相似[28-30]。盆地西部哨马营凹陷WC1井粗碎屑岩顶部的泥岩段发现少量的介形虫化石,主要类型为单肋女星介、圆星介、狼星介,女星介在我国早白垩世地层中广泛出现[31-33],该泥岩段轮藻化石也较为丰富,地层时代大致相当于早白垩世贝里阿斯—巴列姆期。

        图  10  HC1井孢粉化石图版

        Figure 10.  Pollen fossil plate of Well HC1

        粗碎屑岩段的古生物化石特征与银额盆地周缘的甘肃玉门地区、新疆准噶尔盆地、二连盆地等的下白垩统具有相似性,能够建立对比关系。同位素测年资料也表明粗碎屑岩的沉积时间为115.6~137.0 Ma,对应时代为早白垩世。综合古生物、锆石测年等资料,厘定的粗碎屑岩的沉积年代为早白垩世。

      • 前人研究表明,银额盆地只有少数凹陷有侏罗系残余地层,如盆地西部的路井凹陷、盆地东南部的乌力吉凹陷等[10, 15]。路井凹陷侏罗系岩性为灰色泥岩、细砂岩、粉砂岩、含砾砂岩等的不等厚互层,指示为扇三角洲、辫状河三角洲等环境的沉积产物,岩性与上覆的下白垩统粗碎屑岩易于区分。乌力吉凹陷侏罗系岩性主要为灰绿色砂砾岩、灰色粗砂岩等粗粒碎屑岩,粗碎屑岩与褐色泥岩不等厚互层,侏罗系粗碎屑岩与上覆的下白垩统粗碎屑岩不整合接触,且与下白垩统粗碎屑岩在沉积环境、发育规模等方面有巨大的差别。在沉积环境方面,侏罗系粗碎屑岩颜色普遍为灰绿色、棕红色、褐色等,反映出氧化性沉积环境,沉积相为冲积扇或三角洲;而下白垩统粗碎屑岩以灰色、深灰色为主,反映出还原性沉积环境,粗碎屑岩为水下扇、扇三角洲等的沉积产物。在厚度方面,侏罗系粗碎屑岩累计厚度小,且以薄层形式出现;而下白垩统粗碎屑岩累计厚度和单层厚度均较大,甚至为巨厚层。对于这些有侏罗系残余地层的凹陷,下白垩统粗碎屑岩不整合接触于下伏的侏罗系以砂砾岩为主粗碎屑岩或以泥岩为主的粗细混层碎屑岩,这套粗碎屑岩与侏罗系界面明显、易于识别,粗碎屑岩的底界为中生界侏罗系和白垩系的地层划分界面。

        除了少数有侏罗系地层残余的其他绝大部分凹陷,粗碎屑岩均不整合接触于下伏的火山岩和变质岩地层。火山岩是火山作用时喷出地表的岩浆经冷凝、成岩、压实等作用形成的岩石,火山岩上覆的下白垩统粗碎屑岩与火山岩下伏地层在沉积年代上应存在巨大的间隔,粗碎屑岩底界代表了一个较大的沉积间断和较为重要的地层界面。对于下白垩统粗碎屑岩不整合接触于变质岩地层的区域,岩性的突变预示着粗碎屑岩底界亦代表了一个较大的沉积间断和较为重要的地层界面。区域构造演化特征表明,上古生界(石炭系、二叠系等)沉积后,银额盆地经历了侏罗纪—三叠纪强烈的构造运动,三叠纪和侏罗纪地层局限沉积、零星分布,上古生界岩石发生了较强的变形作用和变质作用[10]。对于这些凹陷,粗碎屑岩下伏的火山岩和变质岩地层为上古生界,粗碎屑岩的底界为白垩系与上古生界的地层划分界面。

        综上所述,无论是有侏罗系残余地层的凹陷,还是无侏罗系残余地层的凹陷,粗碎屑岩的底界均可作为白垩系与其他地层划分的重要地层界面。

      • 银额盆地研究程度低,虽然前人搭建了盆地的地层格架,但对于地层的具体划分方案存在很大的争议。特别是对于下白垩统的底界,不同的学者有不同的认识,且存在巨大的差异。有学者或研究机构认为银额盆地是在古生代褶皱基底基础上发育起来的中新生代沉积盆地,中生代沉积盆地形成于早白垩世,固将变质岩层顶作为白垩系底界的划分依据[11]。这种划分方案对于部分凹陷合理可行,但对于一些确实存在着未变质上古生代地层的凹陷来说,这种划分方案又似乎存在着不合理性。卫平生等认为下白垩统在盆地东部不整合于上石炭统阿木山组和华力西期、印支期花岗岩体之上,在盆地西部不整合于中、下侏罗统或三叠系之上沉积岩[28]。这种分区域的划分方案在一定程度上解决了具有复杂地层接触关系的白垩系底界的划分难题,但银额盆地地质情况极其复杂,这种划分方案也存在一些问题。首先,上古生代侵入岩并非区域性分布,单个侵入岩体分布局限,且在盆地东部和西部均有分布;其次,不仅仅盆地西部有侏罗系或三叠系残余地层,盆地东部的乌力吉凹陷亦有侏罗系残余地层展布。

        相似的沉积构造特征使得银额盆地各个凹陷下白垩统粗碎屑岩广泛发育,且与下伏地层易于区分,广泛发育的粗碎屑岩能够作为地层划分与对比的区域性标志层,粗碎屑岩底界为中生界下白垩统的底界。粗碎屑岩作为区域性地层划分与对比标志层的确定为银额盆地地层划分提供了可靠的依据,解决了银额盆地中生界下白垩统底界划分依据不明确、划分方案不统一等难题,对于银额盆地的地层研究有重要的意义。

      • 银额盆地三叠系和侏罗系普遍缺失,前人对这套地层的研究较少。对于地层的缺失原因有两种推测,一种是沉积缺失,三叠系和侏罗系只是在盆地局部区域沉积;另一种是前期接收沉积、后期遭受剥蚀。这两种推测代表着两种截然不同的沉积构造演化模式,地层缺失原因的不确定性势必导致前人对于三叠纪—侏罗纪构造演化特征认识不尽相同[11-12]。寻找相关的证据是开展三叠纪—侏罗纪构造演化特征研究的关键,而本研究或多或少能为这方面的研究提供依据。

        粗碎屑岩为凹陷形成初期的各种扇体沉积响应,指示银额盆地绝大多数凹陷形成于早白垩世,这与张代生等[12]等认为银额盆地早白垩世为伸展裂谷发育阶段的观点一致。结合地层分布情况,银额盆地凸起带出露的地层主要为石炭系和二叠系海相/海陆交亙相地层[10, 15],三叠系在露头区和盆内均零星发育[6, 15],侏罗系仅在居延海坳陷、尚丹坳陷等局限分布[6, 10, 15]。推测银额盆地三叠纪—侏罗纪经历了强烈挤压的构造应力环境,三叠纪盆地整体抬升、沉积地层零星发育;侏罗纪盆地在整体挤压隆升的环境下局部沉降,以居延海坳陷、尚丹坳陷等为代表的少数凹陷沉积了侏罗纪沉积地层。这种构造演化模式能从卢进才等[9]建立的银额盆地燕山期“张扭拉分—隆升(局部沉降)—强烈挤压抬升—张扭拉分—挤压推覆”的构造应力作用过程得以验证。粗碎屑岩的研究能为确定中生界凹陷的具体形成时期、研究地层普遍缺失的三叠纪—侏罗纪这一时段的盆地构造演化特征等提供依据,对于银额盆地原型盆地恢复的研究意义重大。

      • (1) 粗碎屑岩不仅广泛分布于银额盆地各个凹陷,在同一凹陷的不同构造部位也广泛发育。粗碎屑岩以砂砾岩和砾岩为主,分选差、成分成熟度和结构成熟度均较低、砾石颗粒磨圆度中等,反映粗碎屑岩为近源快速堆积的沉积特点。

        (2) 粗碎屑岩沉积建造模式可分为3类:火山岩+粗碎屑岩+细碎屑、变质岩+粗碎屑岩+细碎屑岩和细碎屑岩+粗碎屑岩+细碎屑岩。粗碎屑岩为凹陷形成初期各种扇体的沉积相应,缓坡带以扇三角洲沉积为主,陡坡带以水下扇沉积为主,扇体呈现“持续退积”的沉积特点,稳定的湖盆沉降和地层沉积速率形成了银额盆地“广泛发育、局部巨厚”的粗碎屑岩地层。

        (3) 同位素测年厘定的粗碎屑岩的沉积时间为115.6~137.0 Ma,对应的时代为早白垩世。粗碎屑岩段的孢粉组合特征为Classopollis-Protoconiferus-Perinopollenites,介形虫化石主要有单肋女星介、圆星介、狼星介等,古生物化石特征与前人建立的银额盆地及其周缘地区早白垩世化石特征相似,粗碎屑岩沉积年代应为早白垩世。

        (4) 粗碎屑岩作为下白垩统底界划分的区域性标志层的确定,解决了银额盆地中生界下白垩统底界划分依据不明确、划分方案不统一等难题,对于银额盆地的地层研究有重要的意义。粗碎屑岩的研究能为确定中生界凹陷的具体形成时期、研究地层普遍缺失的三叠纪—侏罗纪这一时段的盆地构造演化特征等提供依据,对于银额盆地原型盆地恢复的研究意义重大。

    参考文献 (33)

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