新疆庫木庫盆地漸新統(tǒng)新疆庫木庫里盆地演化

新疆庫木庫盆地漸新統(tǒng)新疆庫木庫里盆地演化

新疆庫木吉盆地位于青藏高原北緣，是青藏高原高度形成的山間塌陷盆地。它位于東昆侖斷裂（齊曼塔格南緣斷裂）和東昆侖平均斷裂（阿爾卡山斷裂）之間，長約250公里，寬約70公里，東西兩側(cè)約17500公里。它是一個類似于東西的菱形盆地（圖1）。盆地周邊均為斷層圍繞,北以祁漫塔格南緣斷裂為界,南以阿爾喀山斷裂為界,西以庫木布彥山斷裂為界,東以土房子斷裂為界。盆地周圍均為4500m以上的高山,北為祁漫塔格山—庫木布彥山古生代弧盆系、東為布侖臺隆起,南為阿爾喀山晚古生代—三疊紀(jì)溝弧盆系及邊緣建。盆地海拔3800～5221m,地勢西高東低,東部最低海拔3800m,西部庫木布彥山最高海拔達(dá)5221m,新生界沉積厚度達(dá)7000m。研究區(qū)位于青藏高原腹地,受交通、自然等條件的制約,地質(zhì)工作程度甚低,筆者等在2001年進(jìn)行新疆阿牙克庫木湖幅一比二十五萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中,在盆地中下部層位發(fā)現(xiàn)了長度達(dá)70km多層位的砂礫巖型銅礦化帶,因此研究該盆地的演化,將對該區(qū)的礦產(chǎn)資源評價及青藏高原隆升的山盆耦合作用研究提供重要的基礎(chǔ)資料。1克林波特盆地的材料組成庫木庫里盆地古-新近系出露地層為古近系漸新統(tǒng)石馬溝組(E3S)、新近系中新統(tǒng)石壁梁組(N1S)和上新統(tǒng)紅石梁組(N2h)。1.1下段盆地3gsa地層漸新統(tǒng)石馬溝組,分為上、下兩段。石馬溝組下段(E3Sa):淺灰色、淺褐色復(fù)成份鈣質(zhì)中—細(xì)砂巖、中層狀鈣質(zhì)含礫粗砂巖、褐紅色鈣質(zhì)粉砂巖不等厚互層夾褐紅色鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖,地層厚度大于878m。該組在盆地中南部巖性主要為厚層狀、塊狀層復(fù)成份中—粗礫巖夾含礫粗砂巖、粉砂質(zhì)泥巖透鏡體,中—粗砂巖中可見到大量漂礫,向上逐漸變?yōu)閺?fù)成份砂礫巖、含礫砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)礫巖不等厚互層,該處地層厚度大于1779.6m;在盆地東部石馬溝組下段(E3Sa)地層由下部為灰綠色中—粗礫巖、含礫粗砂巖、細(xì)砂巖與褐紅色薄—中層狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層,向上變?yōu)橹小駥訝罴?xì)礫巖、含礫粗砂巖、細(xì)砂巖與褐紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層,該區(qū)石馬溝組下段(E3Sa)地層厚度782.12m。測區(qū)石馬溝組下段(E3Sa)未見底,與上覆石溝組上段為整合接觸。石馬溝組上段(E3Sb):巖性為褐紅色中層狀鈣質(zhì)巖屑砂巖、褐紅色薄層狀鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層、夾雜色含礫粗砂巖、砂礫巖透鏡體,上部含介形類化石Eucyprisparaserrata,E.mutilis等,石馬溝組上段頂部有砂礫巖型銅礦化,地層厚2293.0m。與上覆石壁梁組為整合接觸。石馬溝組含介形類化石Eucyprisparaserrata(近鋸形真星介),E.mutilis(多邊真星介)等化石,通過區(qū)域?qū)Ρ绕鋾r代確定為漸新世。1.2上段地層厚度中新統(tǒng)石壁梁組,分為上、下兩段。石壁梁組下段(N1sa)主要巖性為褐紅色、灰綠色中層狀粉砂巖、鈣質(zhì)長石粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)礫巖,含植物莖根、葉等化石或植物碎片及水鳥足跡印模化石,含Candoniellasuzini(蘇氏小玻璃介)、C.folicaceus(葉小玻璃介)、Eucyprisflexilis(安寧玻璃介)等介形類化石,地層厚度1793.16m。石壁梁組上段(N1sb)主要巖性為紫紅色中層狀鈣質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖互層夾厚層塊狀中—細(xì)砂巖,紅石梁地層厚度2328m,大黑山厚度為1578m,條石山厚度為913.95m,總體上從西向東地層厚度變小。石壁梁組與上覆紅石梁組為整合接觸。石壁梁組含Candoniellasuzini(蘇氏小玻璃介)、C.folicaceus(葉小玻璃介)、Eucyprisflexilis(安寧玻璃介)等介形類化石,其時代可確定為中新世。1.3盆地紅石梁組盆地西部紅石梁組為磚紅色中—薄層狀鈣質(zhì)長石細(xì)砂巖、砂巖與磚紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖不等厚互層,上部約1200m為雜色中—厚層狀砂礫巖、礫巖等磨拉石建造,地層總厚度3021.95m;在盆地中下部主要巖性為土黃色中—厚層狀粉砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)細(xì)砂巖,以粉砂質(zhì)泥巖為主,下部含灰白色塊狀層石膏層,含Candoniellaaucta(秀麗小玻璃介)、Ilyocypriskitons(奇臺土星介)介形蟲、Corbiculalargillieri(湖蘭蜆)、Gyrauluscoretus(肥大小旋螺)腹足類化石。在盆地東部紅石梁組頂部為礫巖、砂礫巖的磨拉石建造,紅石梁組與下伏石壁梁組為整合接觸,與上覆第四系呈角度不整合接觸。紅石梁組含Candoniellaaucta(秀麗小玻璃介)、Ilyocypriskitons(奇臺土星介)介形蟲、Corbiculalargillieri(湖蘭蜆)、Gyrauluscoretus(肥大小旋螺)腹足類等化石,通過區(qū)域?qū)Ρ绕鋾r代確定為上新世。2沉積相2.1統(tǒng)紅石梁組及第四系沖積、洪沖積、湖積、教新疆庫木庫里盆地出露地層包括古近系漸新統(tǒng)石馬溝組、新近系中新統(tǒng)石壁梁組與上新統(tǒng)紅石梁組及第四系沖積、洪沖積、湖積、沼澤堆積、化學(xué)沉積等。根據(jù)巖石組合、生物面貌、相標(biāo)志、剖面結(jié)構(gòu)類型、碎屑物結(jié)構(gòu)等標(biāo)志,以及地層內(nèi)部結(jié)構(gòu)、空間配置關(guān)系,識別出沖積扇、河流、湖泊三角洲、湖泊四種沉積相、六種亞相、十種微相(如表1)。2.2盆地沉積特征沉積相的變化表現(xiàn)為在縱向上和平面上的變化,它們均具有一定的變化規(guī)律。古-新近紀(jì)沉積相在縱向上的變化如圖2。石馬溝組在剖面上明顯表現(xiàn)為由下部的沖積扇相和上部的湖泊三角洲相組成。相剖面上自下而上分為扇緣、扇上水道、河流、湖泊三角洲平原亞相和湖泊三角洲前緣亞相,在靠近沉積中心的牙魯古祖布拉克一帶出現(xiàn)了有限的淺湖粉砂質(zhì)泥巖沉積,總體反映了水體從早至晚由淺變深的特點(diǎn),反映盆地開始發(fā)育。石壁梁組則顯示了兩個由半深湖、淺湖向湖泊三角洲相演化的特點(diǎn)。和石馬溝組相比,該組沉積相所反映的粒度變細(xì)、層理規(guī)模變小,出現(xiàn)碳酸鹽巖、膏鹽沉積,表明盆地演化趨于成熟、穩(wěn)定的特點(diǎn)。紅石梁組僅在盆地中心出現(xiàn)湖相沉積,以石膏、碳酸鹽巖等化學(xué)巖類和細(xì)碎屑巖為特色,并出現(xiàn)淺湖相至湖泊三角洲前緣亞相的頻繁交替(圖2);而在盆地邊緣均為三角洲到?jīng)_積相沉積,且以扇中亞相的扇上水道、扇上堤等粗碎屑為主,反映為盆地逐漸萎縮消亡的過程。石馬溝組沉積相在平面上展布如圖3。石馬溝組分布于紅石口—盟布拉格以南,大溝岔一阿其格庫勒以北地區(qū),其它地區(qū)未出露。拐子梁—大黑山以南為大規(guī)模的沖積扇體,內(nèi)部可見扇上水道、扇上決口扇等微相組合,碎屑物成分以盆地南緣的上古生界碳酸鹽巖為主。槽狀交錯層理的槽軸方向近南北向,同時在石馬溝組未發(fā)現(xiàn)向南、向東的古流向標(biāo)志,可能是沒有出露地表所致。石壁梁組沉積相在平面上的展布特征如圖4。由于石壁梁組北部向北傾伏,其北部地區(qū)未出露地表,相平面展布在平面上呈不完整形態(tài),總體上呈半同心環(huán)狀,沉積相為三角洲、淺湖、半深湖相,未發(fā)現(xiàn)沖積扇相。淺至半深湖相分布于梯子梁—大黑山北側(cè)的皮提勒克河以西。據(jù)南北向的剖面測量及古流相標(biāo)志分析,紅石梁以南也存在面積不大的淺湖相沉積。紅石梁組沉積相在平面上的展布特征如圖5。僅見于紅石梁、梯子梁—大黑山以北地區(qū),紅石梁以北的亂石溝一帶和堿土梁以東地區(qū)主要表現(xiàn)為沖積扇、湖泊三角洲相組合,在梯子梁以北、堿土梁以南由淺湖相、瀉湖相構(gòu)成。從古流向、物源和西側(cè)的湖泊三角洲相形態(tài)指示庫木布彥山為重要的碎屑物源供給區(qū)。3盆地的發(fā)育3.1陸源碎屑的特征研究區(qū)的陸源碎屑巖類包括礫巖、砂巖、粉砂巖。(1)碎屑巖主要分布于黑山、白土灘和花條山一帶的石馬溝組及庫木布彥山風(fēng)塵口—亂石溝、阿牙克庫木湖南的長沙梁等地的紅石梁組中,其特征如表2。(2)近地層巖屑特征主要有長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖、巖屑雜砂巖和長石石英砂巖。它們往往作為一個基本層序或施回的開始,可構(gòu)成河道、近岸沙壩、遠(yuǎn)岸沙壩、天然堤等多種微相,是古—新近紀(jì)沉積的主要類型。研究區(qū)砂巖特征列于表3。鏡下統(tǒng)計顯示,區(qū)內(nèi)砂巖碎屑含量明顯偏低,巖屑含量介于(20～56)×10-2,且多含(2～3)×10-2的灰泥鐵塵雜基,成分成熟度低。巖屑成分主要有泥巖、千枚巖、板巖和火山巖,但各地層單位所含巖屑成分又有差異,紅石梁組為含鐵泥巖、板巖、千枚巖和安山巖,石壁梁組出現(xiàn)了花崗巖,石馬溝組大量出現(xiàn)灰?guī)r、白云巖巖屑而有別于其它地層單位。砂巖特征表明物源區(qū)以物理風(fēng)化作用占主導(dǎo)地位,搬運(yùn)距離不大,具重力流和牽引流搬運(yùn)的特點(diǎn)。(3)碎屑成型巖石學(xué)特征為新生界的主要巖石類型,一般呈灰綠色、黃褐色韻律層狀產(chǎn)出,常見有鈣質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和巖屑粉砂巖。粉砂成分可分為單礦物石英、長石、云母和復(fù)成分有泥巖、千枚巖、板巖、火山巖、碳酸鹽巖,膠結(jié)物多為方解石、其次為綠泥石、石膏、硅質(zhì)等。成分成熟度為不成熟至準(zhǔn)成熟,反映了搬運(yùn)距離不太遠(yuǎn)和風(fēng)化作用不徹底的特點(diǎn)。綜上所述,石馬溝組碎屑成份主要為碳酸鹽巖,其次為砂礫巖、砂巖、泥巖、板巖、石英巖,顯示物源主要來自于沉積巖,而且主要是碳酸鹽巖,與南部晚古生代沉積建造一致。石壁梁組碎屑成份主要為砂礫巖、砂巖、泥巖,其次為碳酸鹽巖、板巖、石英巖,顯示物源主要來自于碎屑巖;而紅石梁組碎屑成份中花崗巖所占比例有較大增加,結(jié)合古流向分析其物源來自于盆地西部。石壁梁組成份成熟度最高,石馬溝組成份成熟度次之,紅石梁組成份成熟度最低。3.2結(jié)構(gòu)成熟度及膠結(jié)類型一般將磨圓度、分選性、填隙物性質(zhì)及含量作為巖石結(jié)構(gòu)成熟度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)薄片觀察,庫木里盆地古—新近系碎屑巖結(jié)構(gòu)類型統(tǒng)計結(jié)果列于表4。從表4可以看出,碎屑巖分選性較好,圓度以次棱角狀為主,膠結(jié)類型以孔隙式占優(yōu)勢,少量基底式膠結(jié),結(jié)構(gòu)成熟度中等至較好。其中石馬溝組結(jié)構(gòu)成熟度中等,分選性好者占50×10-2,次棱角至次圓狀可達(dá)80×10-2,膠結(jié)類型以孔隙式占優(yōu)勢;石壁梁組結(jié)構(gòu)成熟度高,分選好者占56×10-2,較好者占33×10-2,次棱角狀達(dá)70×10-2,全為孔隙式膠結(jié);紅石梁組結(jié)構(gòu)成熟度低,分選差者占43×10-2,棱角狀占50×10-2,基底式膠結(jié)占27×10-2,顯示近源高密度流產(chǎn)物。綜上所述,石壁梁組結(jié)構(gòu)成熟度最高,石馬溝組結(jié)構(gòu)成熟度其次,紅石梁組結(jié)構(gòu)成熟度最低并顯示近源高密度流特征,總體表現(xiàn)為盆地演化早晚期碎屑巖成熟度較低,盆地演化中期碎屑巖成熟度較高的特征。3.3盆地早期物源和晚期物源石馬溝組碎屑成份以碳酸鹽巖為主,而紅石梁組碎屑成份中花崗巖所占比例有較大增加,結(jié)合古流向分析,盆地早期物源來自于盆地南部的阿爾喀山地區(qū),盆地晚期物源來自于盆地西部的庫木布彥山。我們對石馬溝組、石壁梁組、紅石梁組砂巖的碎屑成份在Q—F—L圖解上進(jìn)行投影,結(jié)果均投入再旋回造山帶物源區(qū)(圖6),表明盆地物源區(qū)構(gòu)造背景以再旋回造山帶為顯著特征。3.4古流沿邊盆地邊緣生長變化古流向是研究盆地古地理和結(jié)構(gòu)的重要方法,它有助于確定沉積走向、古坡向和物源區(qū)。根據(jù)剖面和路線地質(zhì)填圖所測定的水流波痕陡傾面、大型槽狀層理的槽軸及交錯層理前積紋層傾等指向構(gòu)造的統(tǒng)計分析,不同時期有不同的古流向體制。石馬溝組古流向以單向?yàn)橹?變化范圍從345～30°,總體表現(xiàn)為由南向北(圖3);石壁梁組古流向與石馬溝組古流向相似,變化范圍從305～150°,基本表現(xiàn)為由南向北(圖4);紅石梁組古流向體制發(fā)生了顯著變化,古流向分為70～110°和350～40兩組,反映該時期具雙向水流特征,并以東南方向水流為主(圖5);更新世、全新世古流向變化較大,總體表現(xiàn)為向盆地邊緣發(fā)散。從古流向體制分析可以得出:漸新世—中新世(石馬溝組—石壁梁組)古地勢表現(xiàn)為南高北低,而北部地區(qū)地形與盆地高差可能較小;上新世(紅石梁組)盆地周圍的古地理格局發(fā)生了較大變化,盆地古流向由原來的南北向轉(zhuǎn)為南北向和東西向兩組,表明盆地地勢變?yōu)槲髂细邧|北低,西部出現(xiàn)沖積相、湖泊三角洲相沉積,東部地區(qū)主要表現(xiàn)為湖相沉積也說明古地勢亦是西高東低的。3.5庫木農(nóng)村盆地演化過程通過盆地充填地層、沉積相、古流向體制與古地理格局和物源區(qū)構(gòu)造背景分析,庫木庫里盆地從漸新世形成,大致經(jīng)歷了漸新世—早中新世盆地萌芽階段、中中新世—晚中新世盆地的生長發(fā)育階段,上新世盆地萎縮階段三個演化過程(圖7)。(1)盆地沉積環(huán)境為盆地初始充填階段,由于青藏高原的快速隆升,導(dǎo)致高原內(nèi)部產(chǎn)生扇形開裂,發(fā)生差異升降,使庫木庫里地區(qū)周緣控盆斷裂下降,庫木庫里盆地開始萌芽。首先在盆地南部花條山—大黑山接受了石馬溝組下段沖積扇、河流相沉積,隨著盆地的穩(wěn)定沉降,陸源碎屑物源源不斷地由南向北輸送,在沖積相之上沉積了石馬溝組上段三角洲相沉積和石壁梁組下段下部湖相沉積,盆地范圍不斷擴(kuò)大,盆地水體由南向北依次加深,沉積環(huán)境逐漸由強(qiáng)氧化環(huán)境轉(zhuǎn)化為還原環(huán)境,氣候逐漸由寒冷干燥轉(zhuǎn)變?yōu)闇嘏睗?。?jīng)過比較長時間的風(fēng)化剝蝕作用,在石馬溝組上段沉積了3～5層砂礫巖型銅礦化層,形成本區(qū)重要的含銅層位。(2)湖—中新世—晚中新世盆地的生長階段隨著盆地早期沉積物的逐漸充填淤平,盆地逐漸趨于成熟,在盆地邊緣接受了三角洲相沉積,向盆地中心為淺湖、半深湖相沉積,沉積中心在梯子梁—大黑山之北,總體上反映為粒度較細(xì)、成熟度較高的穩(wěn)定型沉積建造。由于