新疆北部中二疊統(tǒng)烴源巖地球化學(xué)特征與沉積環(huán)境研究分析

■楊森 李斌

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì)新疆烏魯木齊830009）

新疆北部中二疊統(tǒng)烴源巖地球化學(xué)特征與沉積環(huán)境研究分析

■楊森 李斌

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì)新疆烏魯木齊830009）

根據(jù)一定的烴源巖地球化學(xué)分析資料對(duì)新疆北部的準(zhǔn)噶爾、吐哈以及伊犁盆地地區(qū)的中二疊統(tǒng)烴源巖的地球化學(xué)特征進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹。烴源巖的輕稀土元素富集程度較高，重稀土元素相對(duì)較低，具有較明顯的差異，沉積水體的元素地球化學(xué)特征及古鹽度等環(huán)境條件與烴源巖有機(jī)相關(guān)系密切。研究結(jié)果表明這些盆地?zé)N源巖沉積時(shí)具有一定的鹽度條件。

烴源巖地球化學(xué)中二疊統(tǒng)新疆

由于海西運(yùn)動(dòng)，引發(fā)了新疆北部的地質(zhì)情況發(fā)生明顯的變動(dòng)，在新疆北部的準(zhǔn)噶爾地帶以及天山之間形成了巨大的盆地地帶，也就是當(dāng)前的頗具規(guī)模的準(zhǔn)噶爾、吐哈以及伊犁等盆地，中二疊統(tǒng)經(jīng)過(guò)大程度的發(fā)育，形成了一套厚度較大而且沉積分布較為穩(wěn)定的巖石組合，也就是暗色泥巖結(jié)合薄層碳酸鹽巖的一種組合，這種巖石組合逐步發(fā)展成我國(guó)新疆北部地區(qū)準(zhǔn)噶爾、吐哈以及伊犁等盆地主要的烴源巖層系。目前涉及到暗色泥巖以及碳酸鹽巖的地球化學(xué)特征與沉積環(huán)境的相互關(guān)系受到人們的關(guān)注，這一方面的研究比較多，但是目前對(duì)于烴源巖一般都是借助有機(jī)地球化學(xué)的思路進(jìn)行分析，而涉及巖石地球化學(xué)的分析比較少。所以本文主要介紹了我國(guó)新疆北部地區(qū)中二疊統(tǒng)烴源巖地球化學(xué)特征以及沉積環(huán)境等內(nèi)容。

1 新疆北部二疊系烴源巖地球化學(xué)特征

如圖1所示是新疆北部大地構(gòu)造圖略。新疆北部的盆地地帶大多數(shù)的烴源巖發(fā)育層系屬于二疊系。例如，下二疊統(tǒng)風(fēng)城組以及中二疊統(tǒng)下烏爾禾組屬于是新疆北部的盆地的西區(qū)主要發(fā)育的烴源巖，另外還有下二疊統(tǒng)佳木河組，一般也屬于是典型的烴源巖發(fā)育；在新疆北部的盆地東區(qū)，該地區(qū)的烴源巖主要發(fā)育于中二疊統(tǒng)平地泉組；而對(duì)于南部地區(qū)，則烴源巖主要發(fā)育于中二疊統(tǒng)蘆草溝組以及紅雁池組。

對(duì)于風(fēng)城組烴源巖來(lái)說(shuō)，其巖性一般都是黑灰色泥巖、白云質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)碳酸鹽巖以及沉凝灰?guī)r，主要形成過(guò)程是由于海陸過(guò)渡環(huán)境的殘留沉積，一般主要是分布在瑪湖凹陷、沙灣凹陷以及阜康凹陷，其中在沙灣凹陷以及阜康凹陷兩處的烴源巖具有較大的厚度，可以看作是兩個(gè)烴源中心，在該地帶的風(fēng)城組烴源巖的最大厚度甚至可達(dá)200m，而對(duì)于阜康凹陷的風(fēng)城組烴源巖的最大厚度已經(jīng)超出300m；另外，阜康凹陷周邊的一些凸起也分布有一定的規(guī)模的風(fēng)城組烴源巖。除此之外，也有一部分的風(fēng)城組主要分布在東道海子凹陷。

圖1 新疆北部大地構(gòu)造圖略

中二疊統(tǒng)烴源巖主要包括中二疊統(tǒng)平地泉組，主要分布在克拉美麗山前的五彩灣凹陷等地區(qū)，其巖性為黑色白云質(zhì)泥巖夾深灰色泥巖；另外還有中二疊統(tǒng)蘆草溝組，主要分布在博格達(dá)山前凹陷，其巖性基本屬于油頁(yè)巖，最大厚度可達(dá)600m，可以說(shuō)是新疆北部的盆地內(nèi)有機(jī)質(zhì)最豐富的湖相沉積地層；此外還有紅雁池組。中二疊統(tǒng)烴源巖相對(duì)于風(fēng)城組烴源巖來(lái)說(shuō)，其分布范圍有一定的擴(kuò)大，新疆北部的中央凹陷地帶基本有一定的分布。

2 新疆北部二疊系烴源巖的沉積環(huán)境

2.1 主元素

一般來(lái)說(shuō)，不同盆地或者不同巖類(lèi)的烴源巖的主元素在組分含量等方面明顯具有差別，一般都表現(xiàn)在烴源巖的沉積物源以及沉積環(huán)境這兩個(gè)方面。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，我們可以得出碳酸鹽巖類(lèi)烴源巖中的主元素含有較高的錳元素以及鈣元素；而泥巖類(lèi)烴源巖中含有較高的硅元素、鋁元素，鐵元素以及鉀元素；另外不同地帶也有明顯差別，吐哈盆地中二疊統(tǒng)烴源巖主元素的錳元素和硅元素要多于伊犁盆地，而伊犁盆地二疊系烴源巖元素中鈣元素含量卻大于吐哈盆地，這就充分的說(shuō)明了不同的烴源巖的主元素在組分方面具有明顯的差別。結(jié)合目前的研究成果，新疆北部地區(qū)的早二疊世巖漿活動(dòng)比較頻繁，因而導(dǎo)致了具有分布較為廣泛的火山巖，北部地區(qū)的準(zhǔn)噶爾地區(qū)的火山巖屬于鉀質(zhì)粗面玄武巖-橄安粗巖-粗面巖以及安山巖-英安巖-流紋巖組合，呈現(xiàn)偏堿性的特點(diǎn)；而吐哈盆地的火山巖缺乏中性巖類(lèi)，而以酸性發(fā)育模式為主要特點(diǎn)；伊犁盆地的火山巖則大多屬于堿性玄武巖系列。

2.2 稀土元素

在新疆北部中，烴源巖的LREE富集程度較高，HREE相對(duì)較低，LREE平均值是6.24，明顯高于球粒隕石的1.79，這說(shuō)明沉積物中REE的絕對(duì)含量一般高于球粒隕石，且相對(duì)富集LREE。從不同盆地的巖石樣品中的REE的含量來(lái)看，不同巖類(lèi)的烴源巖的REE含量明顯不同，且不同盆地的同一類(lèi)巖性的巖石樣品的REE含量也有一定的差別。這說(shuō)明沉積環(huán)境能夠較好的控制烴源巖REE的含量。

2.3 古鹽度特征

準(zhǔn)噶爾盆地的不同地區(qū)的古鹽度明顯不同，例如西北部的烏爾禾組的古鹽度較低，而南部蘆草溝組烴源巖的古鹽度較高，溴/鋇平均值超過(guò)1，部分地區(qū)的鹽度甚至更高。一般來(lái)說(shuō)古鹽度低的二疊統(tǒng)具明顯的陸相特征，一般都屬于淡水環(huán)境。另外在平地泉組中，我們發(fā)現(xiàn)其沉積水體的古鹽度呈現(xiàn)一定的波動(dòng)性，古生物一般呈現(xiàn)喜鹽類(lèi)與淡水類(lèi)型交替出現(xiàn)。

另外在吐哈盆地中，不同凹陷的泥巖類(lèi)烴源巖的古鹽度也有一定的差別，南部地區(qū)的凹陷，其溴/鋇值平均是0.02，而托克遜凹陷的溴/鋇值則平均為0.04，而對(duì)于臺(tái)北凹陷，其溴/鋇值平均達(dá)到2.11，這說(shuō)明了不同凹陷的水介質(zhì)的特征并不完全一致。

3 沉積環(huán)境對(duì)有機(jī)質(zhì)豐度和類(lèi)型的控制

烴源巖所具有的有機(jī)質(zhì)的豐度受到其沉積環(huán)境的影響，一般來(lái)說(shuō)有機(jī)質(zhì)沉積有明顯的不均一性，湖相沉積中有機(jī)質(zhì)一般是來(lái)源于浮游生物，例如準(zhǔn)噶爾盆地西北的烏爾禾組烴源巖沉積時(shí)水體較淺，因而其有機(jī)碳含量一般且有機(jī)質(zhì)類(lèi)型較差。實(shí)際上沉積于不同環(huán)境的烴源巖的有機(jī)質(zhì)含量與干酪根顯微組分有一定的關(guān)系。結(jié)合沉積有機(jī)相對(duì)比，泥巖類(lèi)烴源巖沉積于半深湖-深湖相的，其顏色一般是深灰-黑色，干酪根顯微組分一般是Ⅰ-Ⅱ1型。泥巖類(lèi)烴源巖沉積于淺湖-水下三角洲相的，其顏色一般是灰色—深灰色，干酪根顯微組分一般是Ⅱ2型。泥巖類(lèi)烴源巖沉積于淺湖相的，其一般是灰黑色、黑灰色泥巖及黑灰色碳酸鹽巖，巖石干酪根顯微組分中腐泥組含量較低，殼質(zhì)組含量高，鏡質(zhì)組含量變化較大，惰質(zhì)組含量少，干酪根類(lèi)型多為Ⅱ2型—Ⅲ型。可以看出烴源巖所具有的有機(jī)質(zhì)的豐度受沉積環(huán)境控制。

圖2 新疆北部盆地不同環(huán)境烴源巖干酪根顯微組成對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

目前對(duì)于烴源巖的地球化學(xué)特征與沉積環(huán)境的相互關(guān)系是研究的熱點(diǎn)，研究新疆北部地區(qū)中二疊統(tǒng)烴源巖地球化學(xué)特征以及沉積環(huán)境等內(nèi)容具有重要的研究?jī)r(jià)值，符合目前借助巖石有機(jī)質(zhì)含量和類(lèi)型來(lái)分析烴源巖有機(jī)相的特征以及分析沉積環(huán)境的主流研究角度。

[1]鄧宏文，錢(qián)凱.深湖相泥巖的成因類(lèi)型和組合演化.沉積學(xué)報(bào)，1990.8

[2]劉英俊，曹勵(lì)明.元素地球化學(xué)導(dǎo)論.北京:地質(zhì)出版社，1987.57~80.

[3]于炳松，陳建強(qiáng)，李興武，林暢松.塔里木盆地下寒武統(tǒng)底部黑色頁(yè)巖地球化學(xué)及其巖石圈演化意義.中國(guó)科學(xué)，2002.32(5):374~382.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-468-2

楊森（），男，畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué)資源勘查工程，地質(zhì)工程師。