陳 剛 王 東 張中欣 楊 晨

(中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟南 250013))

0 引言

研究區(qū)位于塔里木盆地和昆侖山過渡部位，北跨阿爾金地塊，南跨北昆侖巖漿弧帶。行政區(qū)劃隸屬新疆且末縣管轄，主要分布于阿羌鄉(xiāng)和庫拉木勒克鄉(xiāng)，地理坐標為東85°15′～86°00′，北緯37°10′～37°30′。下石炭統(tǒng)托庫孜達坂組在研究區(qū)位于阿爾金南緣大斷裂以南，主要出露于研究區(qū)中部，依據(jù)其巖性組合可分為兩個巖性段，下段巖性主要為呈厚層出現(xiàn)的凝灰質(zhì)細粒長石砂巖、凝灰質(zhì)中細粒巖屑長石砂巖、凝灰?guī)r，未見底；上段巖性主要為安山巖、片理化安山巖、安山玢巖、英安巖、英安玢巖、細粒巖屑長石雜砂巖、長石砂巖，有大量花崗閃長巖、二長花崗巖侵入，與巖體接觸部位見有烘烤現(xiàn)象；該組巖性段之間界線清楚。該組在區(qū)內(nèi)總體為一倒轉(zhuǎn)向斜產(chǎn)出，上覆地層被剝蝕后未見及上覆地層，局部被第四系沖洪積物覆蓋[1-5]。

由于交通極為困難，研究區(qū)成果資料非常有限，原25萬礦調(diào)只劃分到組。通過研究剖面特征、基本層序、粒度參數(shù)、薩胡環(huán)境等對粒度特征及成因環(huán)境分析，以期為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查提供參考依據(jù)。

1 地質(zhì)特征

1.1 剖面描述

托庫孜達坂組出露于研究區(qū)中部(見圖1)，走向為北東向，依據(jù)其巖性組合可分為兩個巖性段，下段巖性主要為呈厚層出現(xiàn)的凝灰質(zhì)細粒長石砂巖、凝灰質(zhì)中細粒巖屑長石砂巖、凝灰?guī)r，未見底；上段巖性主要為安山巖、片理化安山巖、安山玢巖、英安巖、英安玢巖、細粒巖屑長石雜砂巖、長石砂巖，有大量花崗閃長巖、二長花崗巖侵入，與巖體接觸部位見有烘烤現(xiàn)象(見圖2、3)，該組巖性段之間界線清楚。該組在區(qū)內(nèi)總體為一倒轉(zhuǎn)向斜產(chǎn)出，上覆地層被剝蝕，局部被第四系沖洪積物覆蓋。區(qū)域上該組與上覆早石炭世哈拉米蘭河組整合接觸，與下伏中泥盆世布拉克巴什組為角度不整合接觸[2]。

1—Ⅰ級大地構(gòu)造單元的界線；2—Ⅰ級大地構(gòu)造單元的界線；3—Ⅰ級大地構(gòu)造單元的界線；塔里木南緣隆起區(qū)；阿中地塊；東昆侖弧盆系；7—全新世風(fēng)積堆積；8—更新世沖洪積物；9—二疊系葉桑崗組；10—石炭系托庫孜達坂組；11—中三疊世石英閃長巖；12—中三疊世二長花崗巖；13—早石炭世二長花崗巖；14—早石炭世花崗閃長巖；15—早石炭世英云閃長巖；16—早石炭世石英閃長巖；17—葉桑崗構(gòu)造蛇綠混雜巖；18—構(gòu)造破碎帶；19—地層界線；20—斷裂；21—褶皺構(gòu)造

圖2 砂巖被早石炭世花崗閃長巖侵入

圖3 砂巖被巖體烘烤蝕變現(xiàn)象

1.2 巖石學(xué)特征

1)灰色細粒巖屑長石雜砂巖(PM30-b-20)，見圖4。石英表面干凈無色，個別石英呈波狀消光；長石主要為斜長石和鉀長石，斜長石表面多數(shù)發(fā)生絹云母化，部分斜長石可見發(fā)育聚片雙晶，鉀長石表面發(fā)生輕微粘土化。

圖4 細粒巖屑長石雜砂巖鏡下特征(PM30-b-20、正交偏光鏡)

2)褐黃色變質(zhì)長石砂巖(PM30-b-40)，見圖5。巖石風(fēng)化面呈淺褐黃色，新鮮面褐黃色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石原巖可能是砂巖，發(fā)生強烈變質(zhì)作用，主要由斜長石、鉀長石、石英、綠泥石、碳酸鹽礦物和脈體組成。

圖5 變質(zhì)長石砂巖鏡下特征(PM30-b-40、正交偏光鏡)

3)灰綠色細粒長石雜砂巖(PM17-b04)，圖6。巖石呈灰綠色，細粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要由碎屑顆粒和填隙物組成；碎屑顆粒： 石英 25%～30%，長石10%～15%，巖屑1%～2%，填隙物：泥質(zhì)25%～30%，絹云母8%～10%，黑云母1%～2%，白云母1%～2%，綠泥石2%～3%，碳酸鹽礦物1%～2%，不透明礦物2%～3%。

圖6 細粒長石雜砂巖鏡下特征(PM17-b04、正交偏光鏡)

4)紫色泥質(zhì)含砂粉砂巖(PM17-b10)，圖7。巖石呈紫色，細粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要由碎屑顆粒和填隙物組成；碎屑顆粒：長英質(zhì)45%～50%，巖屑2%～3%，填隙物：

圖7 泥質(zhì)含砂粉砂巖鏡下特征(PM17-b10、正交偏光鏡)

黑云母3%～5%，白云母2%～3%，泥質(zhì)8%～10%，絹云母15%～20%，不透明礦物8%～10%，裂隙：1%～2%。

1.3 沉積學(xué)特征

從該套地層的顏色來看，整體呈灰綠色、灰色、淺褐色，表明沉積時沉積介質(zhì)為正常-弱氧化環(huán)境，同時也說明沉積時水深在氧化-還原界線附近；從該組碎屑巖的主要特征來看，分選中等、磨圓中等、結(jié)構(gòu)成熟度次成熟，成分成熟度低，顯示物源區(qū)相對較近，為地殼緩慢隆升轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定構(gòu)造環(huán)境下沉積的產(chǎn)物，見表1。從該組碎屑巖在QFL圖解中的投圖結(jié)果來看，物源區(qū)來自多旋回造山帶；從該套粉砂巖中可見平行層理，顯示整體為水深流緩的環(huán)境，從該套地層下段底部為變凝灰質(zhì)細粒長石巖屑砂巖、上部為變凝灰質(zhì)細砂巖的巖石組合特征來看，顯示區(qū)域上影響調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)的島弧帶火山活動由無-弱-漸強的變化特征；從該套地層中發(fā)育快速堆積無分選成因的均勻?qū)永韥砜?，說明為一套水深流緩濁流牽引力作用下快速堆積的產(chǎn)物；從該套巖石的粒度及發(fā)育均勻?qū)永韥砜?，可能為一套淺海-過渡相環(huán)境濁流沉積的產(chǎn)物[6，7]。

表1 托庫孜達坂組下段碎屑巖主要特征及其變化規(guī)律表

2 基本層序及成因環(huán)境分析

2.1 基本層序特征

研究區(qū)該組下段為凝灰質(zhì)碎屑巖夾少量火山巖組合，巖性組合以正常沉積、沉積-火山碎屑巖夾少量火山巖為特征，研究區(qū)中部PM30、PM31號剖面所控制的下段中發(fā)育有兩種基本層序，見圖8、9。

圖8 托庫孜達坂組下段A基本層序

圖9 托庫孜達坂組下段B基本層序

基本層序A：為本段剖面下部發(fā)育的一種基本層序，由三個單元組成，下部為含礫粗粒砂巖，發(fā)育透鏡狀層理，中部為細粒巖屑砂巖，中薄層狀，上部為粉砂巖，由下至上粒度由粗變細，分層界線截然，細粒巖屑砂巖中發(fā)育平行層理，該組基層層序成分成熟度較低，巖屑含量較高，代表物源較近，水動力較強，應(yīng)為淺海沉積環(huán)境。

基本層序B：為本段剖面上部發(fā)育的一種基本層序，由兩個單元組成，下部為細粒長石巖屑砂巖，上部為粉砂質(zhì)泥巖，由下至上粒度由粗變細，分層界線截然，細粒長石巖屑砂巖中發(fā)育平行層理，該組基層層序成分成熟度較低，巖屑含量較高，代表物源較近，水動力較強，應(yīng)為淺海-半深海沉積環(huán)境。

2.2 鮑馬層序特征

該套地層下段中發(fā)育不完整鮑馬層序a、b、c、d段，見圖10。其中a段為砂礫巖，發(fā)育有粒序?qū)永?，為高流態(tài)快速沉積；b段為細粒巖屑砂巖，發(fā)育平行層理，為高流態(tài)平底，與a段多呈漸變過渡；c段為粉砂巖，發(fā)育平行層理，常見b層與d層韻律產(chǎn)出，在細粒巖屑砂巖中局部見有重核膜構(gòu)造，為低流態(tài)平底，與b段為突變接觸；e段為泥質(zhì)巖，發(fā)育有水平層理，多為懸浮沉積，與d段多呈漸變過渡，沉積環(huán)境應(yīng)為半深海-斜坡相[8,9]。

圖10 托庫孜達坂組下段鮑馬序列層序圖

3 碎屑巖的粒度特征及沉積環(huán)境分析

3.1 粒度概率曲線特征

此次在研究區(qū)托庫孜達坂組下段中采集了三件粒度分析樣，其粒度概率曲線見圖11。粒度曲線形態(tài)呈三段，主要由推移組分、跳躍組分和懸浮組分組成，其中跳躍組分為主體，各段間曲線斜率較陡。

頻率直方圖 Ⅱ：頻率曲線圖

Ⅲ：累積頻率曲線圖 Ⅳ：概率累積曲線圖

根據(jù)托庫孜達坂組下段粒度樣品薩胡環(huán)境判別公式值各參數(shù)計算公式，見公式1；圖解法粒度參數(shù)分析，見表2。

表2 托庫孜達坂組下段砂巖粒度參數(shù)特征表

(1)

當海灘沙丘Y<65.365 0時，Y海灘=51.953 6；當淺海沙丘Y>65.365 0時，Y淺海=104.753 6。

均值(ME)：主要粒度集中在1.058～2.145Φ之間，從粒度上來說屬細砂巖，且粒徑變化在各砂體變化幅度較小。

標準偏差(σ)：砂巖粒度分布的標準偏差，根據(jù)弗里德曼根據(jù)分選程度的差別將碎屑巖分為7個等級，托庫孜達坂組下段的標準偏差為0.659～0.735，分選性中等-較好，與海(湖)灘沉積環(huán)境相近。

偏度(SK)：主要用來判別對稱程度、粒度正態(tài)分布特征，從而表明均值與中位數(shù)的相對位置。用?？思拔值碌钠葎澐謽藴剩仍?0.207～0.083之間，為近對稱或負偏，說明沉積物粒度以細砂為主，分選性較差，具海灘沉積特點。

峰態(tài)(KG)：判斷粒度分布曲線的陡峭程度(分散程度)。本組碎屑巖峰值在2.612～3.130之間，根據(jù)?？思拔值聦ζ鹊膭澐?，為中等(近正態(tài))峰態(tài)的形態(tài)為正常曲線，說明該沉積物以細粒為主，粉、粗兩端組份較少，峰態(tài)特征顯示淺海環(huán)境。

由薩胡環(huán)境判別公式得出結(jié)論：Y1值在-2.644 5～-5.809 3，均小于-2.741 1，成因為風(fēng)成；Y2值在85.305 1～114.001 2，均大于65.365，成因為淺海環(huán)境；Y3值在-1.805 2～-5.962 9，均大于-7.419 0，成因為淺海；Y4值在6.406 4～7.542 1，均小于9.843 3，成因為濁流，為半深海。

綜上所述，托庫孜達坂組下段砂巖粒度參數(shù)顯示該組具有海灘環(huán)境沉積的特征；薩胡環(huán)境判別公式顯示托庫孜達坂組下段砂巖粒度特征具有淺海環(huán)境的沉積特征；結(jié)合該段地層的空間展布特征、粒度特征、沉積構(gòu)造特征，確定該組下段應(yīng)為淺海-半深海相環(huán)境沉積的碎屑巖。用以上碎屑巖的粒度曲線與標準正常沉積碎屑巖的同類曲線相比較，托庫孜達坂組下段砂巖粒度曲線與淺海-半深海相沉積環(huán)境砂巖曲線較接近。

3.2 沉積環(huán)境

托庫孜達坂組下段為灰黑色細粒鈣質(zhì)巖屑砂巖、炭質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)巖、石英細砂巖、凝灰質(zhì)細砂巖；砂巖以中厚層狀為主，顏色較淺，粉砂巖中水平紋層發(fā)育；含粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖中碎屑粒徑較小，一般小于0.02 mm，形成環(huán)境為大陸邊緣淺海-半深海沉積環(huán)境，因此，其沉積環(huán)境應(yīng)為半深海-深海沉積環(huán)境。

托庫孜達坂組下段的沉積環(huán)境由淺海相向半深海斜坡相轉(zhuǎn)化，說明海水深度由淺到深，海平面上升，顯示海進沉積序列特征。

縱向上，下段巖性組合主要為：灰黑色巖屑長石砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)巖，巖層以薄層為主，單層厚2～8 cm，粉砂巖中水平紋層發(fā)育，巖層中有大量花崗閃長巖侵入，細粒巖屑砂巖以中厚層狀為主，單層厚15～40 cm。

橫向上，該組巖性變化不大，下段在調(diào)查區(qū)東部碎屑巖增多，向西以火山巖夾碎屑巖為主；上段向西次火山巖有增多趨勢；整體厚度變化較大，向東有變厚趨勢，顯示盆地西部窄、東部寬，海水西淺東深的特點。由北向南則顯示海水由淺變深，由次半深海向淺海斜坡相相過渡的特點。

4 結(jié)語

1)基本層序A推斷為應(yīng)為淺海沉積環(huán)境；基本層序B推斷為淺海-半深海沉積環(huán)境。

2)托庫孜達坂組下段砂巖粒度參數(shù)顯示該組具有海灘環(huán)境沉積的特征；薩胡環(huán)境判別公式顯示托庫孜達坂組下段砂巖粒度特征具有淺海環(huán)境的沉積特征；結(jié)合該段地層的空間展布特征、粒度特征、沉積構(gòu)造特征，確定該組下段應(yīng)為淺海-半深海相環(huán)境沉積的碎屑巖。

3)托庫孜達坂組下段的沉積環(huán)境由淺海相向半深海斜坡相轉(zhuǎn)化，說明海水深度由淺到深，海平面上升，顯示海進沉積序列特征。