唐勇，侯章帥，王霞田，王韜，吳瓊，申博恒，王文倩，張華，曹劍，張水昌，張斌，王向東，沈樹忠 中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依，834000；內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室，關(guān)鍵地球物質(zhì)循環(huán)前沿科學(xué)中心，南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京，210023；現(xiàn)代古生物學(xué)和地層學(xué)國家重點實驗室，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所，南京，210008；中國石油勘探開發(fā)研究院，北京，100083

內(nèi)容提要: 準(zhǔn)噶爾盆地的石炭系—二疊系記錄了古亞洲洋演化的關(guān)鍵階段，是重要的烴源巖層位，但其時代劃分及地層對比存在極大的不確定性，限制了對地質(zhì)事件和烴源巖成因及分布規(guī)律的認識。筆者等系統(tǒng)總結(jié)了目前已經(jīng)發(fā)表的年代地層和生物地層工作，以碎屑鋯石年齡和生物地層數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合沉積演化特征，厘定并提出了準(zhǔn)噶爾盆地石炭系—二疊系劃分和對比的新方案。蘆草溝組、平地泉組和下烏爾禾組烴源巖均形成于烏拉爾世(Cisuralian，早二疊世)薩克馬爾期(Sakmarian)—亞丁斯克期(Artinskian)；風(fēng)城組時代跨越石炭系—二疊系界線；石人子溝組、塔什庫拉組和烏拉泊組下部形成于晚石炭世；盆地內(nèi)很可能缺失空谷階(Kungurian)至瓜達魯普統(tǒng)(Guadalupian)大部分沉積。新的地層對比框架極大地改變了以往對準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層時代歸屬的認識，為建立統(tǒng)一的全盆地沉積演化模式提供了新的依據(jù)和方案。

新疆北部的準(zhǔn)噶爾盆地是我國的一個大型含油氣盆地，呈東西長、南北窄的三角形展布，面積約1.3×105km2(Bian Weihua et al., 2010；Gao Yuan et al., 2020)。盆地四周由一系列山脈圍限，包括西北緣的哈拉阿拉特山和扎伊爾山，東北緣的克拉美麗山、青格里底山和阿爾泰山，南緣的博格達山和依林黑比爾根山(Bian Weihua et al., 2010)(圖1)。準(zhǔn)噶爾盆地的石炭系以廣泛分布的火山巖和海相沉積地層為特征，是研究古亞洲洋西段構(gòu)造演化和盆地構(gòu)造轉(zhuǎn)換的一個關(guān)鍵記錄(Carroll et al., 1995；Han Baofu et al., 2010；Wali et al., 2018；Liu Yin et al., 2019)。相比而言，二疊系主體發(fā)育陸相沉積地層，其中盆地南緣的蘆草溝組(Hu Tao et al., 2017；Liu Chang et al., 2019)和西北緣的風(fēng)城組(Yu Kuanhong et al., 2018；Cao Jian et al., 2020；Wang Tingting et al., 2021a，b)是主力烴源巖層和頁巖油產(chǎn)層。因此，明確準(zhǔn)噶爾盆地石炭系—二疊系的地層對比格架是開展相關(guān)地質(zhì)事件與油氣地質(zhì)研究的基礎(chǔ)。此外，盆地南緣的吉木薩爾大龍口剖面是全球陸相二疊系—三疊系界線研究程度最高的剖面之一，曾被推薦為國際陸相二疊系—三疊系界線層型候選剖面(程政武等，1997；周統(tǒng)順等，1997；Cao Changqun et al., 2008；Chu Daoliang et al., 2015)。因此，開展地層對比研究具有重要意義。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造特征與二疊系沉積分區(qū)概況Fig. 1 Tectonic elements of the Junggar Basin and spatial subdivision of the Permian stratigraphic and depositional units

然而，在陸相地層中建立高精度的年代地層格架目前尚難以實現(xiàn)。例如，由于準(zhǔn)噶爾盆地在二疊紀(jì)時期發(fā)育湖相沉積(張義杰等，2007)，二疊系缺乏標(biāo)志性海相化石，且分屬西北部、東部和南部地層小區(qū)(圖1)，巖石地層單位名稱在地層小區(qū)結(jié)合部混用現(xiàn)象普遍，這大大阻礙了準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)地層尤其是二疊紀(jì)主力烴源巖的精確時代劃分和高精度對比。以往準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)地層對比主要依據(jù)植物化石和孢粉化石組合帶，但它們的界線往往與巖石地層單位界線一致(歐陽舒等，2004)，且時間控制和分辨率低，還可能受到區(qū)域性沉積環(huán)境和氣候變化的影響存在穿時性。目前的植物和孢粉化石數(shù)據(jù)多集中于盆地南緣，盆地西北部二疊紀(jì)地層古生物資料貧乏，難以實現(xiàn)盆地內(nèi)二疊紀(jì)地層的精確對比。雖然盆地內(nèi)二疊系還含有少量介形、雙殼、脊椎動物等化石，但這些化石延限較長，生物地層分辨率較低，且缺乏可靠的同位素年齡約束，難以實現(xiàn)二疊紀(jì)地層的大范圍跨盆地對比。

總之，露頭剖面與井下地層的對比、各地層小區(qū)之間巖石地層單元名稱存在混用問題。盆地內(nèi)常用的二疊紀(jì)地層對比手段，如孢粉化石、四足動物和植物化石帶等(彭希齡和吳紹祖，1983；竇亞偉和孫喆華，1984；盧輝楠和羅其鑫，1984；余靜賢等，1986；黃本宏和丁秋紅，1998；歐陽舒等，2004；龐其清和金小赤，2004；羅正江等，2014，2016；劉俊，2018)，在時間分辨率上較為粗略，不能勝任高精度的地層對比。有意義的是，近年來，隨著同位素年代學(xué)的發(fā)展，火山灰絕對年齡的測定可以很大程度地提高陸相地層對比的可靠性(Yang Wan et al., 2010；劉俊，2018；Wu Qiong et al., 2021)，這為開展準(zhǔn)噶爾盆地石炭系—二疊系的地層對比提供了可能。

有鑒于此，為建立可靠的準(zhǔn)噶爾盆地石炭系—二疊系對比格架，為相關(guān)重大地質(zhì)事件和烴源巖成因及分布規(guī)律研究提供參考依據(jù)，筆者等系統(tǒng)總結(jié)了準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀(jì)—二疊紀(jì)巖石地層、生物地層和年代地層的研究進展，以大量前人已報道的碎屑鋯石U-Pb年齡時間約束為基礎(chǔ)，對研究區(qū)內(nèi)石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層對比和時間框架做了厘定和更新。本文旨在給出目前最新的準(zhǔn)噶爾盆地石炭系—二疊系對比格架，后續(xù)仍需開展大量的高精度火山灰年代學(xué)研究以解決該區(qū)的石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層精確對比問題。

1 盆地演化及地層劃分沿革

1.1 盆地演化過程

準(zhǔn)噶爾盆地是古亞洲洋演化的重要組成部分，其形成具有多階段的演化歷史，大體經(jīng)歷了洋殼俯沖、洋盆關(guān)閉、地體拼接和陸內(nèi)坳陷等階段(Fang Yanan et al., 2019)。前人開展了大量的地球物理、構(gòu)造重建、盆地分析和地球動力學(xué)研究，提出了多種不同的構(gòu)造階段劃分方案(趙白，1992；賴世新等，1999；陳新等，2002；吳孔友等，2005)。根據(jù)古地磁資料恢復(fù)的板塊古緯度位置信息(李永安等，1995)以及安加拉植物群的繁盛(黃本宏和丁秋紅，1998)，晚石炭世(賓夕法尼亞亞紀(jì))準(zhǔn)噶爾板塊已與勞亞大陸開始拼接，至風(fēng)城組沉積期，海水已經(jīng)大范圍退出準(zhǔn)噶爾盆地。陸陸碰撞始于盆地西北緣，早石炭世末期形成西北緣界山的初始輪廓；晚石炭世中晚期盆地東北緣開始碰撞，形成東北緣界山雛形；塔什庫拉組沉積期，盆地南緣博格達海道最終關(guān)閉，至此盆地周緣褶皺山系完全形成，內(nèi)側(cè)形成多個大型前陸盆地(賴世新等，1999；陳新等，2002)，準(zhǔn)噶爾盆地開始進入陸內(nèi)發(fā)展階段(吳孔友等，2005)。二疊紀(jì)以來，盆地整體進入震蕩發(fā)展階段，多期次的抬升剝蝕—坳陷沉降過程使得盆地進入平緩的“泛盆地發(fā)育階段”(趙白，1992)。新生代以來，新特提斯構(gòu)造域?qū)ε璧啬暇壥┘恿藦姶蟮臄D壓應(yīng)力，北天山劇烈隆升，該區(qū)域撓曲下沉，再次形成前陸盆地(陳新等，2002；吳孔友等，2005)。

1.2 盆地內(nèi)石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層研究簡史

準(zhǔn)噶爾盆地的石炭系—二疊系具有悠久的研究歷史，袁復(fù)禮于1928年就系統(tǒng)地采集了新疆北部的脊椎動物化石(袁復(fù)禮，1956)；1934年，斯行健研究了“芨芨槽系”的植物化石(Sze, 1934)；1980年開始，新疆石油管理局和中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所合作開展了一些孢粉化石的研究(余靜賢等，1986)，同時，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所在吉木薩爾地區(qū)開展了二疊—三疊系多門類化石的研究工作(盧輝楠和羅其鑫，1984；余汶和朱祥根，1990；劉陸軍和姚兆奇，1996；廖卓庭等，1999)，為準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)陸相地層對比研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

20世紀(jì)末以來，對吉木薩爾大龍口剖面的二疊—三疊系界線剖面開展了多門類、多學(xué)科的綜合研究。孢粉(余靜賢等，1986；歐陽舒等，2004)、植物(竇亞偉和孫喆華，1984；萬明禮，2014)、四足動物(彭希齡和吳紹祖，1983；劉俊，2018)、葉肢介(Liu Shuwen，1994；Kozur，1998)、腹足類(余汶和朱祥根，1990)、介形蟲(龐其清和金小赤，2004；Chu Daoliang et al., 2015)和輪藻(盧輝楠和羅其鑫，1984)等生物地層、磁性地層(李永安等，1995，2003)以及化學(xué)地層(Cao Changqun et al., 2008；Metcalfe et al., 2009；Cai Yaofeng et al., 2019，2021)等方面的詳細工作推動了中國陸相二疊—三疊系界線的研究，同時也為國內(nèi)外非海相二疊紀(jì)地層對比提供了重要參考(Schneider et al., 2020)。

2 巖石地層及沉積特征

準(zhǔn)噶爾盆地的石炭系—二疊系是古亞洲洋關(guān)閉過程中盆地形成初期的一套沉積蓋層，受所處構(gòu)造運動階段和沉積環(huán)境的影響，不同區(qū)域的地層發(fā)育特征具有明顯的差異。盆地內(nèi)石炭紀(jì)以火山巖和海相沉積物為主，但二疊紀(jì)的沉積巖相變化顯著，受同期大規(guī)模造山作用的影響，使得二疊紀(jì)地層格外復(fù)雜，造成劃分和對比的困難。目前，準(zhǔn)噶爾盆地的石炭系—二疊系主要包括南部、西北部和東部3套巖石地層序列，它們之間的巖石地層單元如何對比是一個亟待解決的問題。本文重點論述石炭紀(jì)火山巖層之上至二疊紀(jì)末地層的沉積特征和年代歸屬。

2.1 南部

準(zhǔn)噶爾盆地南緣的石炭系—二疊系自下而上可分為柳樹溝組、祁家溝組、奧爾吐組、石人子溝組、塔什庫拉組、烏拉泊組、井井子溝組、蘆草溝組、紅雁池組、泉子街組、梧桐溝組和鍋底坑組(圖2)。該地區(qū)的石炭系—二疊系在盆地內(nèi)研究程度相對最高。

柳樹溝組巖性主要為綠色安山質(zhì)火山角礫巖、凝灰?guī)r、層凝灰?guī)r，夾玄武巖、流紋巖、石英角斑巖等，發(fā)育雙峰式火山巖建造，指示其形成于碰撞后拉張構(gòu)造環(huán)境(Wang Jialin et al., 2020)。結(jié)合已報道的柳樹溝組火山巖鋯石U-Pb年齡(314.9 ± 1.2 Ma)(高景剛等，2014)和海相夾層中的生物化石(Alexeiev et al., 2019)，確定其時代為晚石炭世巴什基爾期(Bashkirian)—莫斯科期(Moscovian)。

祁家溝組與下伏柳樹溝組為局部不整合接觸，主要由生物灰?guī)r、陸源碎屑巖、火山碎屑巖和凝灰質(zhì)碎屑巖組成，為淺海相沉積。祁家溝組灰?guī)r中產(chǎn)豐富的腕足、珊瑚、苔蘚蟲、腹足、海百合等化石，指示其為莫斯科期(Alexeiev et al., 2019；Zhou Xiaohu et al., 2021)。

奧爾吐組與下伏祁家溝組為整合接觸，以灰黑—灰綠色粉砂巖、細砂巖為主，夾少量薄層砂質(zhì)灰?guī)r、透鏡狀灰?guī)r，該組發(fā)育典型的濁流鮑馬序列(龐志超等，2020)。粉砂巖層內(nèi)產(chǎn)有孔蟲、腕足和腹足類化石，其中原位保存的腹足和海百合化石指示其形成于相對較淺的水體環(huán)境中(Carroll et al., 1995；Alexeiev et al., 2019)，海相化石指示奧爾吐組形成于石炭紀(jì)晚期卡西莫夫期(Kasimovian)(Alexeiev et al., 2019)。

石人子溝組與下伏奧爾吐組為整合接觸，底部發(fā)育厚層凝灰?guī)r和含凝灰質(zhì)的火山細礫巖，向上過渡為灰黑色粉砂巖、砂巖和角礫巖(火山角礫巖)的韻律層，其灰?guī)r礫石中發(fā)現(xiàn)祁家溝組的單體珊瑚和腕足類化石；中、上部為厚層砂巖和中薄層細砂巖、粉砂巖，其中細砂巖層中夾硅質(zhì)條帶(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?)。本組整體為一套濱、淺海相的碎屑沉積(王家林等，2016)，自下而上海水逐漸變深，屬于海侵沉積序列產(chǎn)物(程政武等，1997；龐志超等，2020)。

塔什庫拉組與下伏石人子溝組為連續(xù)沉積，底部為黑色頁巖夾硅質(zhì)巖，可見微層理；下部以粉砂巖、細砂巖和泥巖為主，產(chǎn)豐富的植物和孢粉化石；中部為砂巖、細砂巖夾大量的疊層石灰?guī)r層和鮞狀灰?guī)r層；上部以中—粗粒砂巖為主，偶夾砂質(zhì)灰?guī)r和鈣質(zhì)砂巖，波痕較多。塔什庫拉組自下而上海水整體變淺(龐志超等，2020)，中下部為潮坪沉積，而上部可能為三角洲沉積(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?)，標(biāo)志著該地區(qū)海水的最終退去(Carroll et al., 1995)。

烏拉泊組與下伏塔什庫拉組為整合接觸，下部為綠色、灰色厚層狀中粒長石砂巖與中層狀泥巖互層，含植物化石莖干；上部為黃綠、灰綠色中薄層狀砂巖、粉砂巖和泥巖互層，發(fā)育交錯層理、波痕和泥裂(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?)，屬濱湖三角洲沉積，海平面變化頻繁，可劃分出13個三級層序(龐志超等，2020)。

井井子溝組與下伏烏拉泊組為連續(xù)沉積，中下部為藍灰、灰綠色凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖與黃灰、青灰色細砂巖、泥巖不均勻互層，其凝灰?guī)r的發(fā)育程度各地不同；上部為深灰色泥巖、粉砂質(zhì)頁巖、粉砂巖和細砂巖(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?)。井井子溝組主要為辮狀河、三角洲沉積環(huán)境，早期有強烈的火山活動(張弛等，2017)。

蘆草溝組與下伏井井子溝組為整合接觸，下部為灰黑、黑褐色中細粒砂巖、砂質(zhì)頁巖與油頁巖互層，夾白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖；上部為灰黑、黑色油頁巖與頁巖互層，夾灰黑色薄層瀝青質(zhì)頁巖、白云質(zhì)灰?guī)r(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?)。程政武等(1997)認為蘆草溝組沉積物粒度較細，油頁巖發(fā)育，屬深湖相沉積環(huán)境；而邱振等(2017)認為其中泥頁巖段對應(yīng)深水湖盆期，而砂巖儲層段對應(yīng)于水位較低的淺湖相，整個蘆草溝組沉積期發(fā)生了多次湖平面變化，控制了烴源巖的發(fā)育階段(Zhang Mingming et al., 2014；Li Yuanji et al., 2019)。

紅雁池組與下伏蘆草溝組為整合接觸，主要為灰綠色細砂巖、粉砂巖、頁巖，夾灰黑色薄層泥頁巖、泥灰?guī)r及灰?guī)r(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?；Yang Wan et al., 2010)。紅雁池組與蘆草溝組具有相似的湖相沉積特征(程政武等，1997)。在吐哈盆地，與本組相當(dāng)?shù)貙拥捻敳炕鹕交忆喪疷-Pb年齡為281.42 Ma，指示其沉積時代為烏拉爾世亞丁斯克期(Yang Wan et al., 2010)。

泉子街組與紅雁池組為不整合接觸，可能存在一個較長的沉積間斷(趙喜進，1980；Yang Wan et al., 2010；Shen Shuzhong et al., 2019)，主要為暗紅色礫巖與灰綠色、紅棕色泥巖、細砂巖不規(guī)則互層，夾有鈣質(zhì)團塊、劣質(zhì)煤團塊(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?)。該組底部以一套灰綠色底礫巖與紅雁池組區(qū)分，向上變?yōu)榧t色礫巖與紫紅色泥巖互層，上部為灰色細砂巖夾薄層灰黑色泥巖。泉子街組中下部屬于山前洪流堆積物，上部粒度變細，包括了河床、河漫灘及岸后沼澤的沉積(程政武等，1997)。

梧桐溝組與下伏泉子街組整合接觸，其用法在盆地的不同地區(qū)也不一致，有研究將泉子街組與三疊系下部的韭菜園組之間的一套地層統(tǒng)稱為梧桐溝組，由下而上為灰綠色厚層塊狀礫巖，棕紅、灰綠色中厚層狀細砂巖、泥巖夾黑色炭質(zhì)泥巖、團塊狀泥灰?guī)r，在頂部出現(xiàn)紅色細砂巖、泥巖夾層(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?)。該組在烏魯木齊附近粒度較粗，以礫巖為主；而在吉木薩爾大龍口地區(qū)粒度較細，以砂巖為主，礫巖含量降低(王新桐，2017)。程政武等(1997)認為梧桐溝組為典型的河流相沉積，其中可識別出完整的河流沉積序列。

也有研究將廣義的梧桐溝組上部紅綠相間的一套地層進一步分為下部狹義的梧桐溝組和上部的鍋底坑組，兩者為整合接觸(Metcalfe et al., 2009)，下部為黃綠、灰褐、灰黑色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、灰褐色泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖及紫色條帶粉砂巖、巖屑砂巖，其砂巖和粉砂巖中常見姜狀結(jié)核；上部為紫紅色粉砂質(zhì)泥巖。鍋底坑組中泥巖、粉砂巖含量高，常見微細水平層理，表現(xiàn)出淡水湖泊沉積的特點(程政武等，1997)。相對于下伏地層，鍋底坑組中基本未發(fā)現(xiàn)粗粒碎屑巖沉積。

2.2 西北部

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層序列由鉆井獲得的巖芯及野外露頭共同建立，自下而上分為佳木河組、風(fēng)城組、夏子街組、下烏爾禾組和上烏爾禾組(路玉，2018)(圖3)。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣石炭紀(jì)—二疊紀(jì)巖石地層框架(圖例同圖2)Fig. 3 Carboniferous—Permian lithostratigraphic framework in the northwestern margin of the Junggar Basin(the legend is the same as Fig. 2)

佳木河組整體以火山巖為主，大致可分為3段，下部為中基性火山巖與灰綠色凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖和泥巖；中部為雜色凝灰質(zhì)礫巖、砂巖和泥巖互層；上部為流紋巖、安山巖夾凝灰質(zhì)細礫巖、砂巖和泥巖(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?)。該組底部的火山灰層鋯石U-Pb年齡為316.3 ± 2.2 Ma，指示底部火山巖形成于巴什基爾期(Shi Tianming et al., 2021)。

風(fēng)城組與下伏佳木河組假整合接觸，為一套灰黑色、灰綠色泥質(zhì)、凝灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥灰?guī)r夾砂巖、粉砂巖和灰?guī)r薄層(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?)，是瑪湖凹陷最重要的烴源巖層位。曹劍等(2015)將風(fēng)城組劃為3段，下部主要為云質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)頁巖，部分地區(qū)發(fā)育火山碎屑巖；中部主要為白云質(zhì)頁巖和云質(zhì)泥巖，夾云質(zhì)粉砂巖，層狀含堿礦物層與暗色凝灰質(zhì)碎屑巖互層；上部主要為白云質(zhì)頁巖、粉砂巖為主，夾白云質(zhì)泥巖，該段底部為含砂礫巖。風(fēng)城組中報道的鋯石U-Pb年齡指示其形成于305～295 Ma，時代跨越石炭系—二疊系界線(Wang Tingting et al., 2021a)。大量研究表明，風(fēng)城組優(yōu)質(zhì)烴源巖形成于堿化湖盆環(huán)境中(Cao Jian et al., 2020)，與海水具有一定的溝通性(張義杰等，2007)。

夏子街組與下伏風(fēng)城組為假整合接觸，為一套巨厚的砂礫巖夾泥巖沉積，其下部為棕褐色泥巖夾灰色砂巖、含細礫砂巖，上部為灰褐色細礫巖夾褐灰色粉砂巖。礫石成分主要為凝灰?guī)r、安山巖、硅質(zhì)巖和硅質(zhì)泥巖，分選差，膠結(jié)疏松(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所?)。路玉(2018)總結(jié)了不同區(qū)域該組的沉積特征，認為夏子街組屬于扇三角洲或三角洲前緣沉積體系。

下烏爾禾組與下伏夏子街組假整合接觸，主要為灰、灰綠色礫巖與黑色泥巖互層，夾灰、褐灰色砂質(zhì)泥巖及暗灰色不等粒砂巖。其中下部為泥質(zhì)粉砂巖與砂礫巖及含礫砂巖互層，中上部為灰綠色、褐色砂礫巖，頂部為厚層褐色泥巖。礫石成分以硅質(zhì)泥巖、泥巖和粉砂巖為主，圓度較好，泥質(zhì)膠結(jié)(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所，1985)。

上烏爾禾組與下伏下烏爾禾組假整合接觸，底部為灰、棕褐、灰褐色砂礫巖夾灰色泥巖，上部為紅褐色、褐色泥巖、砂質(zhì)泥巖(中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所，1985)。該組與上覆下三疊統(tǒng)百口泉組為不整合接觸。

2.3 東部

準(zhǔn)噶爾盆地東部的石炭系—二疊系自下而上可劃分為巴塔瑪依內(nèi)山組、石錢灘組、金溝組、將軍廟組、平地泉組和梧桐溝組(廣義)(馮陶然，2017)(圖4)。

巴塔瑪依內(nèi)山組主要由上、下兩套火山巖中間夾一套碎屑巖組成。下部以中酸性火山熔巖、凝灰質(zhì)火山碎屑巖為主；中部碎屑巖段為火山活動間歇期沉積，局部地區(qū)夾煤層或煤線，含豐富的植物和孢粉化石，植物為典型的安加拉植物群；上部以中基性火山熔巖夾凝灰質(zhì)火山碎屑巖為主(呂煥通等，2013)。該組頂、底層位的火山巖年齡分別為318.7 ± 4.2 Ma和348.7 ± 2.9 Ma(楊凱凱等，2018)，指示噴發(fā)時限較長，大致結(jié)束于巴什基爾期—莫斯科期。

石錢灘組與下伏巴塔瑪依內(nèi)山組一般認為是局部不整合接觸，主要為淺海相碳酸鹽巖、碎屑巖及凝灰質(zhì)碎屑巖，自下而上可劃分為弧形梁碎屑巖段、雙井子灰?guī)r段、平梁綠色泥巖段和雜色凝灰碎屑巖段(趙治信等，1986；呂煥通等，2013)。該組產(chǎn)四射珊瑚及腕足類等海相化石，其中腕足類、牙形類、類和菊石類化石綜合指示其時代為莫斯科期(王成文和楊式溥，1998)。

金溝組與下伏石錢灘組為整合接觸，主要是一套雜色細碎屑巖沉積，其下部為灰色、褐色泥巖、含礫粉砂巖與細砂巖不等厚互層，中部主要為白云質(zhì)泥巖夾薄層灰質(zhì)粉砂巖，上部以灰色泥巖為主，夾薄層灰色灰質(zhì)粉砂巖和白云質(zhì)泥巖(羅正江等，2014；馮陶然，2017)，下部含大量腕足類、海相雙殼類和單體珊瑚化石。其中金溝組底部的灰?guī)r夾層中發(fā)現(xiàn)了牙形類化石Swadelinaconcinna，指示其底部仍屬于莫斯科期。金溝組報道的孢粉組合與南緣塔什庫拉組上部相似，也是經(jīng)歷了一個從海相到陸相的沉積過程，兩者大致可進行對比(羅正江等，2014)。

將軍廟組與下伏金溝組平行不整合接觸(馮陶然，2017)，巖性變粗，主要為紫紅、褐紅色礫巖、砂礫巖、砂質(zhì)泥巖夾灰綠色砂礫巖條帶。橫向巖性變化大，帳篷溝地區(qū)老山溝一帶巖性較粗，以砂礫巖為主；石錢灘背斜北翼巖性較細，泥巖發(fā)育，還見數(shù)層鮞?；?guī)r和泥灰?guī)r。鄧云山等(1996)認為該組代表了干旱炎熱氣候條件下的山間盆地沉積，而劉男卿等(2016)認為將軍廟組下段具有明顯的河流二元結(jié)構(gòu)，以河流相沉積為主，上段則是三角洲或濱淺湖沉積。將軍廟組氣候干旱化的過程可能在整個古亞洲洋西段都同時有反映。

平地泉組與下伏將軍廟組有人認為為低角度不整合接觸(鄧云山等，1996；馮陶然，2017)，但古亞洲洋關(guān)閉過程中由于板塊碰撞造成地形差異明顯，發(fā)育了大量大型沖刷界面，與低角度不整合相類似。該組以湖相沉積為主，巖性較細，主要為灰、灰綠色砂巖、細粉砂巖、深灰、灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾灰黑色油頁巖、薄—中厚層狀泥灰?guī)r及少量白云巖，頂部砂巖增多并出現(xiàn)炭質(zhì)泥巖和煤線。平地泉組產(chǎn)植物、雙殼類、葉肢介、介形類、輪藻和孢粉等化石。

梧桐溝組(廣義)或者泉子街組與下伏平地泉組為平行不整合接觸(鄧云山等，1996；馮陶然，2017)，在克拉美麗山前零星出露。主要為一套灰綠、黃綠、暗紅色砂礫巖夾砂質(zhì)泥巖及少量炭質(zhì)泥巖，含植物化石。

3 同位素地質(zhì)年代學(xué)

3.1 石炭紀(jì)火山巖年代學(xué)

準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀(jì)處于洋—陸構(gòu)造轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵階段，古亞洲洋西緣閉合發(fā)育大規(guī)模的碰撞后伸展環(huán)境下的火山活動，以雙峰式火山巖建造為特征(Chen Xijie et al., 2011；Yin Jiyuan et al., 2013；Zhang Yuanyuan et al., 2013；Luo Ting et al., 2017；Zhang Yunying et al., 2017；Han Sijie et al., 2019；Wang Jialin et al., 2020)。碰撞后雙峰式火山巖的形成時代對于理解古亞洲洋西緣的閉合過程和準(zhǔn)噶爾盆地的構(gòu)造—沉積演化具有重要意義。近年來，大量的火山巖年齡的測定結(jié)果(表1)指示了這套各區(qū)域發(fā)育的火山巖系大致形成于賓夕法尼亞亞紀(jì)早期(晚石炭世早期)。

在盆地東南緣，碰撞后火山巖主要發(fā)現(xiàn)于柳樹溝組，發(fā)育大量的雙峰式火山巖建造(Wang Jialin et al., 2020)。柳樹溝組中流紋巖和安山巖的U-Pb年代學(xué)結(jié)果指示其大致形成于322～308 Ma(巴什基爾期—莫斯科期)(表1)，而其內(nèi)的輝綠巖侵入體的年代為308 ± 6 Ma(Memtimin et al., 2020)，指示柳樹溝組火山巖噴發(fā)不晚于莫斯科期。柳樹溝組上覆地層祁家溝組內(nèi)的海相生物化石指示莫斯科期(王成文和楊式溥，1998；Alexeiev et al., 2019；Zhou Xiaohu et al., 2021)。因此，可以認為柳樹溝組雙峰式火山巖的噴發(fā)時代限于賓夕法尼亞亞紀(jì)巴什基爾期—莫斯科期。

在盆地西北緣，碰撞后火山巖主要出現(xiàn)在佳木河組(Tang Wenbin et al., 2021)，其安山巖和玄武巖U-Pb定年結(jié)果大致為310～306 Ma，而火山灰的定年結(jié)果大致為316～312 Ma(表1)。過去曾長期認為佳木河組形成于烏拉爾世，但最近的一些高精度定年結(jié)果(Liu Yin et al., 2019；Shi Tianming et al., 2021)均指示其噴發(fā)于晚石炭世。特別是Shi Tianming等(2021)對Ke85井佳木河組火山巖頂、底的火山灰層的定年結(jié)果分別是316.3 ± 2.2 Ma和316.5 ± 2.8 Ma，結(jié)合孢粉組合特征，認為佳木河組形成于晚石炭世巴什基爾期。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀(jì)雙峰式火山巖建造同位素年齡Table 1 Isotopic ages of the Carboniferous bimodal volcanic rocks in the Junggar Basin

在盆地東北緣，碰撞后火山巖主要出現(xiàn)在巴塔瑪依內(nèi)山組(Du Qingxiang et al., 2018)，其火山巖的U-Pb定年結(jié)果差異很大，從348 Ma到276 Ma(表1)，這可能與巖石類型、測年方法、樣品層位等有關(guān)。楊凱凱等(2018)報道了巴塔瑪依內(nèi)山組頂部玄武巖的年齡為318.7 ± 4.2 Ma，而Han Sijie等(2019)則報道了一個更年輕的火山灰年齡為305.5 ± 4.4 Ma。上覆地層石錢灘組內(nèi)的海相生物化石指示莫斯科期(趙治信等，1986；王成文和楊式溥，1998)。因此，可以認為巴塔瑪依內(nèi)山組內(nèi)火山巖的噴發(fā)時代應(yīng)不晚于晚石炭世莫斯科期。

綜上所述，準(zhǔn)噶爾盆地3個區(qū)域的雙峰式火山巖建造(柳樹溝組、佳木河組和巴塔瑪依內(nèi)山組)具有相似的年代歸屬，大致都噴發(fā)于巴什基爾期—莫斯科期，這可能反映了準(zhǔn)噶爾盆地的洋—陸構(gòu)造轉(zhuǎn)換過程具有同步性，指示古亞洲洋西段的閉合時間早于巴什基爾期。

3.2 石炭紀(jì)—二疊紀(jì)沉積巖年代學(xué)

高精度的同位素年齡成為解決陸相地層精確時代劃分和對比的關(guān)鍵(Yang Wan et al., 2010；劉俊等，2018；Wu Qiong et al., 2021)。近年來隨著鋯石U-Pb同位素測年技術(shù)的不斷發(fā)展，鋯石U-Pb年代學(xué)方法已經(jīng)成為限定沉積地層時代應(yīng)用最廣泛的方法，包括微區(qū)原位方法和同位素稀釋熱電離質(zhì)譜法(ID-TIMS)兩大類，前者又包括激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法(LA-ICPMS)和二次離子質(zhì)譜法(SIMS/SHRIMP)兩種方法。微區(qū)原位測試方法可能受取樣量較小、元素質(zhì)量分餾和標(biāo)樣校正等因素的影響，測試誤差較大。SIMS或SHRIMP方法的單顆粒鋯石(單測試點)內(nèi)部分析誤差約為1% ～ 2%(2σ)，而LA-ICPMS方法的單測試點內(nèi)部分析誤差約為3% ～ 5%(2σ)。當(dāng)測試點較多時，這兩種方法所獲得的樣品年齡加權(quán)平均內(nèi)部誤差均可達到約1%。其中LA-ICPMS分析方法的準(zhǔn)確度較低，外部誤差可達約4%(Li Xianhua et al., 2015)，SIMS或SHRIMP分析方法的外部誤差約0.5% ～ 1.5%(楊亞楠等，2014)。CA-ID-TIMS鋯石U-Pb定年方法是目前精確度和準(zhǔn)確度最高的定年方法，其單顆粒鋯石年齡分析內(nèi)部誤差約為0.1%(2σ)，加權(quán)平均年齡內(nèi)部誤差約為0.03%，外部誤差也約為0.03%(Bowring et al., 2006；Schmitz and Kuiper，2013)。鋯石中的放射性U和Th等元素會對鋯石晶格產(chǎn)生放射性損傷，使鋯石發(fā)生蛻晶化而丟失部分放射性成因鉛，導(dǎo)致測試年齡偏年輕(Crowley et al., 2014；Watts et al., 2016；Wu Qiong et al., 2017)。ID-TIMS鋯石U-Pb定年方法對鋯石進行化學(xué)剝蝕前處理，去除晶格損傷部分，大大降低了由于鋯石鉛丟失而導(dǎo)致年齡偏年輕的可能(Mattinson，2005)。上述U-Pb定年方法中，微區(qū)原位定年方法由于實驗室建設(shè)成熟、樣品前處理步驟簡單、分析速度快、便于對數(shù)據(jù)量要求較大的碎屑鋯石進行定年等原因，成為目前應(yīng)用最普遍的U-Pb定年方法。

在石炭紀(jì)—二疊紀(jì)之交，準(zhǔn)噶爾盆地及其周邊地區(qū)由于活躍的構(gòu)造運動，火山活動頻繁，地層中保存了大量的火山物質(zhì)沉積和巖漿巖體等(晏文博等，2015)，為利用鋯石U-Pb同位素年齡限定該時期地層沉積時代提供了重要研究材料。前人對準(zhǔn)噶爾盆地東南緣以及博格達山兩側(cè)石炭紀(jì)末期至二疊紀(jì)地層進行了大量的火山灰鋯石U-Pb年代學(xué)工作。近年來隨著在準(zhǔn)噶爾盆地西部風(fēng)城組取得頁巖油重要勘探進展，關(guān)于準(zhǔn)噶爾盆地西部石炭紀(jì)末期至二疊紀(jì)地層的鋯石U-Pb年齡，尤其是碎屑鋯石年代學(xué)的報道也顯著增多。然而，由于目前已報到的年齡以微區(qū)原位鋯石U-Pb測試方法為主，該方法缺乏鋯石的化學(xué)剝蝕前處理步驟，所以通常會導(dǎo)致測得的年齡偏年輕。尤其在碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)的研究中，由于碎屑鋯石經(jīng)歷了風(fēng)化搬運等復(fù)雜的地質(zhì)過程，因風(fēng)化和蛻晶化而產(chǎn)生鉛丟失導(dǎo)致年齡偏年輕的可能性大大增加，樣品中單顆粒甚至多顆粒最年輕的碎屑鋯石年齡甚至比實際沉積年齡更年輕(Coutts et al., 2019)，這也為地層最大沉積年齡的解釋帶來了爭議。因此在實際解釋中，一定要結(jié)合地質(zhì)背景作細致的，留有余地的謹(jǐn)慎分析。

在吐哈盆地西緣，Yang Wan等(2010)利用CA-ID-TIMS和SHRIMP鋯石U-Pb定年方法，以及40Ar/39Ar定年方法報道了較系統(tǒng)的二疊紀(jì)高精度的年齡，改變了以往對博格達山地區(qū)二疊紀(jì)地層的時代劃分和對比的認識。該研究在大河沿組下段報道的年齡將其劃分至賓夕法尼亞亞系最頂部至烏拉爾統(tǒng)阿瑟爾階(Asselian)中下部；在紅雁池組靠近頂界層位的火山灰CA-ID-TIMS鋯石U-Pb年齡為281.39 ± 0.10 Ma，將紅雁池組和蘆草溝組劃歸到烏拉爾統(tǒng)，大大早于前人認為的瓜德魯普統(tǒng)(中二疊統(tǒng))，并揭示在紅雁池組和泉子街組之間存在從約280 Ma至265 Ma的顯著的地層缺失；在梧桐溝組中部報道的CA-ID-TIMS鋯石U-Pb年齡將該組沉積時間限定至樂平世吳家坪期至長興期早期。

在準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，前人利用LA-ICPMS鋯石U-Pb定年方法進行了大量的火山巖鋯石和沉積地層的碎屑鋯石年代學(xué)研究。來自柳樹溝組流紋巖和石英角斑巖的鋯石U-Pb年齡為314.0 ± 1.1 Ma和314.9 ± 1.2 Ma，表明柳樹溝組屬于賓夕法尼亞亞系莫斯科階(高景剛等，2013，2014)，這也與柳樹溝組中的侵入巖年齡298.4 ± 0.76 Ma吻合(顧連興等，2000)。本文廣泛統(tǒng)計了前人在準(zhǔn)噶爾盆地東南緣已發(fā)表的鋯石U-Pb年齡，為了盡可能降低鋯石鉛丟失而導(dǎo)致的年齡偏年輕，剔除了上述數(shù)據(jù)中離群的最年輕單顆粒碎屑鋯石年齡，并且不采用最年輕的單顆粒或多顆粒鋯石加權(quán)平均年齡，而以更為保守的數(shù)據(jù)計算方法——碎屑鋯石的最年輕峰值年齡來約束盆地東南緣二疊紀(jì)地層的最大沉積時代(圖5)。結(jié)果表明，祁家溝組、石人溝組、塔什庫拉組、烏拉泊組、井井子溝組、蘆草溝組、紅雁池組、泉子街組、梧桐溝組的碎屑鋯石最年輕峰值年齡分別約為308 Ma、306 Ma、305 Ma、306 Ma、298 Ma、290 Ma、285 Ma、306 Ma、274 ± 13 Ma。上述數(shù)據(jù)表明祁家溝組至烏拉泊組的沉積時間不早于賓夕法尼亞亞紀(jì)莫斯科期至卡西莫夫期，井井子溝組的沉積時間不早于烏拉爾世阿瑟爾期，蘆草溝組不早于薩克馬爾期至亞丁斯克期，紅雁池組不早于亞丁斯克期至空谷期。這一地層沉積時代劃分結(jié)果與Yang Wan等(2010)在吐哈盆地西緣報道的方案基本可以對比。需要注意的是，泉子街組(306 Ma)和梧桐溝組(274 ± 13 Ma)的碎屑鋯石最年輕峰值年齡顯著老于其下伏地層，可能是由于該時期火山活動不活躍，沒有大量鋯石結(jié)晶，在鋯石U-Pb年齡測試中沒有獲得較年輕的鋯石年齡等。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地東南緣石炭系—二疊系LA-ICPMS碎屑鋯石U-Pb年齡統(tǒng)計圖(數(shù)據(jù)來自Yang Wei et al., 2013；Tang Wenhao et al., 2014；Liu Dongdong et al., 2017, 2018；Wang Jialin et al., 2018, 2019；Zhao Rui et al., 2020)Fig. 5 Statistic U-Pb ages of detrital zircons from the Carboniferous—Permian in the southeastern margin of Junggar Basin (Data from Yang Wei et al., 2013；Tang Wenhao et al., 2014；Liu Dongdong et al., 2017, 2018；Wang Jialin et al., 2018, 2019；Zhao Rui et al., 2020)

準(zhǔn)噶爾盆地西部風(fēng)城組上段報道了兩個碎屑鋯石樣品的最年輕峰值年齡，約為278 Ma(路玉，2018)。而Wang Tingting等(2021a)在風(fēng)城組凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖中報道的LA-ICPMS方法測得的最年輕鋯石U-Pb年齡約305 Ma至296 Ma，較前者報道的年齡老了約20 Ma，反映了風(fēng)城組巨厚的沉積導(dǎo)致其較長的沉積時間跨度，也可能由于LA-ICPMS的分析誤差較大且存在鋯石普通鉛丟失而導(dǎo)致前者年齡偏年輕，還可能是由于準(zhǔn)噶爾盆地西部二疊紀(jì)地層存在顯著穿時，上述假設(shè)還有待進一步研究(圖6)。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地石炭系—二疊系年代地層對比Fig. 6 Chronostratigraphic correlation of the Carboniferous and Permian systems in the Junggar Basin

4 討論

4.1 準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀(jì)—二疊紀(jì)生物地層對比框架

如前所述，準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀(jì)—二疊紀(jì)生物地層難以實現(xiàn)高精度的跨區(qū)域地層對比。石炭系主要以海相碎屑巖、灰?guī)r以及過渡相碎屑巖為主，二疊系則以陸地湖泊、河流或三角洲相的碎屑巖為主。

盆地南緣的祁家溝組和東緣的石錢灘組發(fā)育較完整的海相沉積，產(chǎn)腕足類、牙形類、腹足類、四射珊瑚、苔蘚蟲、有孔蟲、海百合等海相化石。祁家溝組和石錢灘組的腕足類屬于Muirwoodiaquadrata組合帶，并可進一步劃分為Tangshanellakaipingensis—Praehorridoniaqitaiensis下亞帶和Rhipidomellamichelinilonga上亞帶，屬于莫斯科期(王成文和楊式溥，1998)。石錢灘組內(nèi)的有孔蟲化石有兩個組合：Monotaxinoides—Plectogyra組合和Tetrataxia—Plectogyra組合(朱榮，1986)。祁家溝組的四射珊瑚為Amplexusqijiagouensis—Cystilophophyllumminor組合(王增吉和俞學(xué)光，1989)。

陸相二疊系的研究傳統(tǒng)上采用孢粉、脊椎動物、植物、葉肢介、輪藻和介形蟲等化石門類進行生物地層對比。準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)生物地層的系統(tǒng)性研究主要集中在盆地南緣，該區(qū)域建立了較為完善的孢粉化石組合帶；而脊椎動物化石的發(fā)現(xiàn)則主要在樂平統(tǒng)內(nèi)部；植物化石的保存受巖性和沉積環(huán)境的制約，在少數(shù)層位比較豐富；輪藻僅在鍋底坑組中報道了一個生物群。筆者等根據(jù)前文基于已發(fā)表碎屑鋯石U-Pb同位素年齡的重新評估，并結(jié)合傳統(tǒng)的生物地層劃分重新厘定并更新了研究區(qū)二疊系的劃分和對比框架。

4.1.1孢粉

孢粉化石是陸相地層劃分和對比的常用工具，根據(jù)地層中孢粉組合類型的變化，也可以反映當(dāng)時植被的構(gòu)成情況。自20世紀(jì)80年代以來，準(zhǔn)噶爾盆地二疊系的孢粉化石已經(jīng)開展了大量工作(余靜賢等，1986；周統(tǒng)順等，1997；劉兆生，2000；張璐瑾，2003；侯靜鵬，2004；歐陽舒等，2004；Metcalfe et al., 2009；羅正江等，2014，2016；牛曉燕和張奎華，2014)。歐陽舒等(2004)系統(tǒng)總結(jié)了該地區(qū)二疊系孢粉化石組合帶，從老到新劃分了9個孢粉組合帶。

Striatoabieitesrugosus—Hamiapollenitestractiferinus(SM)組合，主要產(chǎn)自石人子溝組，歐陽舒等(2004)將其歸為烏拉爾世早期(阿瑟爾期—薩克馬爾期)。結(jié)合石人子溝組碎屑鋯石最年輕峰值年齡約為306 Ma，筆者等認為SM孢粉組合帶可能對應(yīng)的是石炭紀(jì)晚期(莫斯科期—卡西莫夫期)。

Calamosporaliquida—Striatoabieitesrugosus(LR)組合，產(chǎn)于塔什庫拉組中、下部，盆地西北緣的佳木河組中的孢粉化石與本組合具有一定的相似性(馮陶然，2017；路玉，2018)。歐陽舒等(2004)認為其時代可能跨烏拉爾世薩克馬爾—亞丁斯克期，但根據(jù)塔什庫拉組下部碎屑鋯石最年輕峰值年齡(305 ± 2 Ma)，筆者等認為該組合帶時代可能仍屬于賓夕法尼亞亞紀(jì)(卡西莫夫期—格舍爾期)。

Crustaesporitesspeciosus—Hamiapollenitesopimus(SO)組合，產(chǎn)于塔什庫拉組上部至烏拉泊組。羅正江等(2014)在東北緣的金溝組中也報道了相似的孢粉組合，盆地西北緣風(fēng)城組中產(chǎn)出類似的孢粉化石(周春梅等，2009；路玉，2018)，這3個組的沉積時間可能差異不大。歐陽舒等(2004)認為該組合時代為烏拉爾世空谷早期(Kungurian)，結(jié)合上、下地層的年代歸屬，筆者等認為該組合帶可能對應(yīng)于石炭紀(jì)最晚期(Gzhelian，格舍爾期)。

Cordaitinauralensis—Hamiapollenitesparviextensisaccus(UP)組合，產(chǎn)于井井子溝組。歐陽舒等(2004)認為其時代為烏拉爾世空谷期，而井井子溝組碎屑鋯石最年輕峰值年齡約為298 Ma，指示其可能對應(yīng)于石炭系—二疊系界線附近。

Cordaitinauralensis—Hamiapollenitesmutabilis(LM)組合，產(chǎn)于蘆草溝組，夏子街組中產(chǎn)出類似的孢粉化石(路玉，2018)。歐陽舒等(2004)認為該組合時代為瓜德魯普世(中二疊世)早期(Ufimian，在俄羅斯烏拉爾地區(qū)相當(dāng)于空谷期晚期)，而根據(jù)蘆草溝組碎屑鋯石最年輕峰值年齡(約290 Ma)和上覆紅雁池組頂部的高精度火山灰年齡(281.39 ± 0.10 Ma)(Yang Wan et al., 2010)，筆者等認為該組合帶可能對應(yīng)于烏拉爾世薩克馬爾期。

Acanthotriletesacinaeciformis—Cordaitinaangustelimbata—Urmitesincrassatus(AAI)組合，產(chǎn)于紅雁池組。歐陽舒等(2004)認為該組合的時代為瓜德魯普世中期(Kazanian，相當(dāng)于Roadian晚期和Wordian早期)。紅雁池組頂部的火山灰中測得了高精度的CA-ID-TIMS鋯石U-Pb年齡(281.39 ± 0.10 Ma)(Yang Wan et al., 2010)，筆者等認為該組合可能對應(yīng)于烏拉爾世薩克馬爾—亞丁斯克期。

Cordaitinauralensis—Striatoabieitesminor(UM)組合，產(chǎn)于泉子街組，西北緣下烏爾禾組中產(chǎn)出類似的孢粉(路玉，2018)。歐陽舒等(2004)認為該組合時代為瓜德魯普世末期，而根據(jù)Yang Wan等(2010)的分析，泉子街組的時代大致相當(dāng)于卡匹敦期(Capitanian)，甚至更晚，該組合帶可能對應(yīng)于瓜德魯普世最晚期或吳家坪期。

Kraeuselisporitesspinulosus—Potonieisporitesturpanensis(ST)組合，產(chǎn)于梧桐溝組，盆地西北緣的上烏爾禾組中產(chǎn)出類似的孢粉(路玉，2018)。梧桐溝組中部報道的CA-ID-TIMS鋯石U-Pb年齡(Yang Wan et al., 2010)指示該組沉積時間約為吳家坪期至長興期早期。

Lueckisporitesvirkkiae—Klausipollenitesschaubergeri(VS)組合，產(chǎn)于鍋底坑組中下部(劉兆生，2000；侯靜鵬，2004)。鍋底坑組時代爭議較少，普遍認為該組合帶大致對應(yīng)于樂平世長興期晚期。

4.1.2脊椎動物

脊椎動物的研究工作集中在準(zhǔn)噶爾盆地南緣大龍口剖面以及吐哈盆地北緣，總體包括兩個大的類群：魚類大化石組合和四足動物化石組合。古鱈魚類化石廣泛分布于蘆草溝組及相關(guān)的富有機質(zhì)湖相沉積物中，四足動物中水龍獸的首現(xiàn)被視為陸相三疊紀(jì)的開始。

彭希齡和吳紹祖(1983)識別出了魚類大化石Turfania—Tienshaniscus組合。該組合分布于新疆準(zhǔn)噶爾和吐哈盆地的蘆草溝組、紅雁池組、平地泉組和塔爾郎組的油頁巖、泥巖中，延限較長。這一組合的化石豐富，但全為古鱈魚類化石。

準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)四足動物化石主要發(fā)現(xiàn)于蘆草溝組、泉子街組、梧桐溝組和鍋底坑組。樂平世到早三疊世，四足動物從二齒獸類吉木薩爾獸(Jimusaria)組合演變?yōu)樗埆F(Lystrosaurus)組合，其中水龍獸的首現(xiàn)曾長期被視作陸相三疊系的開始(劉俊，2018)，但這一動物群在許多地區(qū)的二疊系頂部都已經(jīng)出現(xiàn)(Botha and Smith, 2020; Gastaldo et al., 2020)。蘆草溝組中發(fā)現(xiàn)的Urumqialiudaowanensis(六道灣烏魯木齊鯢)是該區(qū)域最古老的二疊紀(jì)四足動物化石(劉俊，2018；Liu Jun et al., 2020)。在泉子街組上部—鍋底坑組上部發(fā)育吉木薩爾動物群(Jimusaria組合)(彭希齡和吳紹祖，1983)，該組合主要包括豐度較大的Jimusaria和少量的Turfanodon(Lucas，2005，2018；Metcalfe et al., 2009；Kammerer et al., 2011)，其中泉子街組中發(fā)現(xiàn)二齒獸化石Kunpaniascopulusa(陡壁弓板獸)，但是其系統(tǒng)分類位置仍存在較大爭議，難以用于地層對比(劉俊，2018)。鍋底坑組上部和韭菜園組中產(chǎn)水龍獸動物群(Lystrosaurus—Chasmatosaurus組合)，鍋底坑組中僅發(fā)現(xiàn)Lystrosaurus，韭菜園組中兩者均有出現(xiàn)。在鍋底坑組上部，二齒獸類吉木薩爾獸動物群和水龍獸動物群混生，構(gòu)成“二疊—三疊紀(jì)生物與沉積過渡層”(程政武等，1997)，因此，通常把二疊—三疊系界線置于這一化石帶內(nèi)，也就是鍋底坑組上部或者頂部。

4.1.3植物大化石

準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)植物化石在多個層位中都有發(fā)現(xiàn)，自老到新可劃分為4個組合，但由于植物化石的延限較長，且長期缺失同位素絕對年齡的約束，每個組合帶的具體沉積時代尚難以確定。

Crassinervia—Neuropsis—Zamiopteris組合主要見于下芨芨槽群。該組合開始出現(xiàn)瓦契杉Walchia，鱗杉Ullmannia等松柏綱植物分子，還包括匙葉Noeggerathiopsis和擬腎葉Nephropsis(竇亞偉和孫喆華，1985；黃本宏和丁秋紅，1998)。

Callipteris—Supaia—Viatschelvia組合主要見于上芨芨槽群。該組合以真蕨和種子蕨類美羊齒Callipteris，異脈羊齒Comia，Viatcheslavia，Xinganphyllum，鱗片葉Lepeophyllum，科姆斯羊齒Comsopteris，Supaia，鱗葉Lepidophyllum，楔羊齒Sphenopteris等為主，蕨類植物繁盛，科達目的匙葉Noeggerathiopsis雖然還存在，但不如前期豐富。該組合不同程度地出現(xiàn)了一些華夏型的分子，如帶羊齒Taeniopteris，蕉羽葉Nilssonia，Pterophyllum等(黃本宏和丁秋紅，1998)。該組合中安加拉植物群與華夏植物群開始混生，其中安加拉植物類型有23屬43種，華夏植物類型有5屬15種(劉陸軍等，2019)。

Callipteris—Comia—Inopteris組合與前期的Callipteris—Supain—Viatschelvia組合是漸變過渡的，比較難以明確區(qū)分。不過，該組合中真蕨和種子蕨類美羊齒Callipteris和異脈羊齒Comia比前期組合更加豐富多彩，種的分異度非常高，有的層位可以出現(xiàn)成層的葉(黃本宏和丁秋紅，1998)。另外，在該組合里可見蕉羽葉Nilssonia，Schizomeura等中生代類型植物。

4.1.4其他門類

除上述孢粉、脊椎動物和植物三大門類外，準(zhǔn)噶爾陸相二疊紀(jì)生物地層研究工作還包括葉肢介(Liu Shuwen，1994)、輪藻(盧輝楠和羅其鑫，1984)、腹足類(余汶和朱祥根，1990)和介形蟲(龐其清和金小赤，2004)等，這些門類的研究目前僅限于盆地南緣的樂平世地層中，因此，在此節(jié)一并討論。

梧桐溝組(狹義)和鍋底坑組中發(fā)育豐富的葉肢介化石，特別是鍋底坑組下部可見明顯的“芝麻餅層”(程政武等，1997)，含大量葉肢介化石。Liu Shuwen(1994)在大龍口剖面晚二疊—早三疊地層中識別出了三個葉肢介化石組合：Polygrapta組合(梧桐溝組上部)、Falsisca—Cornia—Cyclotunguzites組合(鍋底坑組中部)和Falsisca—Cyclotunguzites組合(韭菜園組下部)。Liu Shuwen(1994)曾將二疊—三疊系界線置于第二個組合帶底部，即鍋底坑組下部；而后Kozur(1998)認為其第二組合帶中的Cornia屬其實是典型的二疊紀(jì)屬種Megasitum和Bipemphigus。此外，Kozur(1998)在同一個層位還報道了另一個二疊紀(jì)屬Tripemphigus，因此，他認為二疊—三疊系界線仍應(yīng)該放在水龍獸首現(xiàn)的層位。然而，根據(jù)南非Karoo盆地的精細研究，水龍獸首現(xiàn)的層位實際上低于二疊—三疊系界線(Gastaldo et al., 2020)。

輪藻化石僅在大龍口溝小龍口組(相當(dāng)于梧桐溝組上部)中有一個報道(盧輝楠和羅其鑫，1984)。該輪藻化石群產(chǎn)自該組的泥灰?guī)r薄層中，僅由一個孔輪藻屬Paracuneatochara組成，是我國樂平世輪藻化石的重要類群之一。主要分子包括Paracuneatocharabellatula，P.bellatulalonga，P.jimsarensis，P.elliptica，P.xinjiangensis，P.sp.等。

腹足類化石與上述輪藻化石產(chǎn)自同一層位，余汶和朱祥根(1990)報道了共2屬、3種非海相腹足類化石，包括Xinjiangospirarotundata，X.cf.gondwanica和Bernicia?jimsarensis。該腹足類化石組合可與南非卡魯盆地Madumabisa Shale層進行對比，時代為樂平世。

介形類化石可分為四個組合：Darwinuloidespuris—Tomiellaincondita組合分布在上芨芨槽群，包括烏拉泊組、井井子溝組、蘆草溝組和紅雁池組等地層中；Panxianiareticulata—Darwinulataoshuyuanensis組合發(fā)育于梧桐溝組和泉子街組等層位(蔣顯庭等，1995)；Panxianiareticulata—Darwinuloidescirculata—Darwinulaparallela組合分布在鍋底坑組中下部；Darwinularotundata—D.gloria—D.pseudooblonga組合分布在鍋底坑組上部的紫紅色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖中(龐其清和金小赤，2004)。

4.2 準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層對比新格架

綜上所述，在絕對年齡約束下對準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層對比框架重新厘定，在修正的地層時間綜合框架下可識別一致的全盆地沉積演化模式(圖6)。賓夕法尼亞亞紀(jì)巴什基爾期—莫斯科期，盆地三大地層分區(qū)均發(fā)育一套碰撞后伸展環(huán)境下的雙峰式火山巖建造(柳樹溝組、佳木河組和巴塔瑪依內(nèi)山組)；莫斯科期—格舍爾期早期則均表現(xiàn)為海相沉積特征，產(chǎn)較為豐富的海相生物化石(祁家溝組、奧爾吐組、石錢灘組、金溝組)，盆地西北緣則可能缺失這一階段的沉積物；格舍爾期—阿瑟爾期，盆地南緣由海相碎屑巖(石人子溝組和塔什庫拉組)過渡為陸相碎屑巖(烏拉泊組和井井子溝組)，東北緣則表現(xiàn)為金溝組到將軍廟組的過渡，西北緣風(fēng)城組形成于受海水影響的堿湖環(huán)境中，但并沒有典型的海相腕足類、珊瑚類、雙殼類等化石，與石人子溝組、金溝組下部等含海相層位有明顯區(qū)別，因此時代可能稍晚；薩克馬爾期—亞丁斯克期是盆地內(nèi)最主要的烴源巖發(fā)育期，三大地層分區(qū)內(nèi)的暗色富有機質(zhì)泥頁巖(蘆草溝組、紅雁池組、平地泉組和下烏爾禾組)均形成于這一階段；空谷期—卡匹敦期，盆地各區(qū)域均有長時間的沉積缺失；吳家坪期—長興期，盆地三大地層區(qū)均發(fā)育陸相粗碎屑巖沉積(泉子街組、梧桐溝組、上烏爾禾組)，有機質(zhì)含量降低；二疊紀(jì)最晚期，盆地南緣發(fā)育湖泊相細碎屑巖沉積(鍋底坑組)，東北緣的梧桐溝組(廣義)頂部可能與其相當(dāng)，而西北緣則可能缺失該階段沉積。

需要說明的是，精確的地層界線尚難以確定。賓夕法尼亞亞紀(jì)的雙峰式火山巖建造大多形成于巴什基爾期—莫斯科期，結(jié)合上覆地層的海相化石的時代約束，筆者等暫將巴什基爾階—莫斯科階界線置于柳樹溝組、佳木河組和巴塔瑪依內(nèi)山組頂部。石炭系—二疊系界線大致位于風(fēng)城組、烏拉泊組和金溝組之內(nèi)，具體層位還需要進一步的工作。由于盆地內(nèi)缺失空谷階—卡匹敦階，三大地層分區(qū)均出現(xiàn)可對比的沉積不整合面(分別位于紅雁池組—泉子街組、平地泉組—梧桐溝組和下烏爾禾組—上烏爾禾組之間)。瓜德魯普統(tǒng)—樂平統(tǒng)界線大致位于泉子街組下部和上、下烏爾禾組之間。二疊系—三疊系界線則位于南緣的鍋底坑組下部和東北緣的梧桐溝組(廣義)頂部(圖6)。

準(zhǔn)噶爾盆地與鄰區(qū)的石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層也可進行大致的對比。吐哈盆地北部的博格達山南緣地層區(qū)與準(zhǔn)噶爾盆地南緣基本可以對比，在本文研究時間段，博格達山尚未隆起，吐魯番盆地與準(zhǔn)噶爾盆地為連通的沉積區(qū)(Carroll et al., 1995；Yang Wan et al., 2010；Wang Jialin et al., 2018)。中哈邊境的吉木乃—齋桑盆地也可與準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地層序列進行大致對比。吉木乃地區(qū)的哈爾加烏組發(fā)育典型的雙峰式火山巖建造，與柳樹溝組、佳木河組和巴塔瑪依內(nèi)山組相似；卡拉崗組發(fā)育淺湖相暗色泥巖，從時間上考慮可能與風(fēng)城組時代相近，但卡拉崗組形成于淡水湖泊環(huán)境，微缺氧(馮楊偉等，2021)，與風(fēng)城組環(huán)境背景不同，需要開展后續(xù)工作。齋桑盆地發(fā)育兩套烴源巖，分別是阿欽賽組暗色泥巖和麥恰特組黑色油頁巖，但是這兩套烴源巖的年代歸屬缺乏直接有效的證據(jù)(朱祥峰等，2017；馮楊偉等，2021)。值得注意的是，齋桑盆地的麥恰特組和阿考爾康組之上也發(fā)育一個大不整合面，這很可能與準(zhǔn)噶爾盆地紅雁池組、平地泉組和下烏爾禾組之上的不整合面進行對比。從區(qū)域地質(zhì)演化和沉積環(huán)境變遷的角度可以將麥恰特組和阿考爾康組大致與平地泉組、蘆草溝組和紅雁池組、下烏爾禾組進行對比，而阿欽賽組則很可能是與風(fēng)城組同時期形成的烴源巖(圖6)。

5 總結(jié)、存在問題和展望

準(zhǔn)噶爾盆地的石炭紀(jì)—二疊紀(jì)是古亞洲洋西緣演化的關(guān)鍵階段，記錄了盆地海—陸轉(zhuǎn)換的完整過程。二疊系是重要的烴源巖和儲集層，各區(qū)域的湖相沉積層位中都獲得了油氣勘探突破，其中南緣吉木薩爾凹陷和西北緣瑪湖—沙灣凹陷已經(jīng)成為新疆油田的主力產(chǎn)油區(qū)。然而不同區(qū)域的地層對比一直是油田勘探開發(fā)面臨的一大難題，特別是西北緣的風(fēng)城組和南緣的蘆草溝組烴源巖的對比關(guān)系始終懸而未決。

本文以鋯石U-Pb年齡為約束，結(jié)合生物地層劃分，重新厘定并更新了準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層框架及其對比關(guān)系。盆地內(nèi)三大地層分區(qū)均發(fā)育一套碰撞后拉張背景下的雙峰式火山巖建造，時代為賓夕法尼亞亞紀(jì)巴什基爾期—莫斯科期。盆地西北緣的風(fēng)城組可能跨石炭系—二疊系界線，上、下烏爾禾組之間存在較大的沉積間斷，其中下烏爾禾組屬于烏拉爾統(tǒng)，而上烏爾禾組則為樂平統(tǒng)。需要注意的是，西北緣的風(fēng)城組是盆地內(nèi)該時期唯一的一套烴源巖層系，其他區(qū)域均未發(fā)育相似的沉積物，這可能指示風(fēng)城組形成于局限的湖盆環(huán)境，也可能是地層對比中存在問題，需要著重開展后續(xù)工作來解決這一問題。東北緣的金溝組可能跨石炭系—二疊系界線，將軍廟組、平地泉組為烏拉爾世沉積，泉子街組很可能是樂平世早期沉積，梧桐溝組屬于樂平統(tǒng)。盆地南緣的石人子溝組、塔什庫拉組、烏拉泊組下部可能都屬于賓夕法尼亞亞系頂部沉積，紅雁池組和蘆草溝組屬于烏拉爾統(tǒng)，紅雁池組與泉子街組之間有大約15 Ma的沉積間斷有待于及進一步驗證，梧桐溝組沉積時代為樂平世吳家坪期—長興期，鍋底坑組跨二疊—三疊系界線或者全部屬于二疊系。

陸相地層的年代地層對比存在諸多限制，常用的生物地層劃分，如孢粉、脊椎動物和植物化石等門類延限較長。此外，化石保存條件的限制和不同區(qū)域、不同門類研究工作的深入程度都為建立可靠的地層對比框架構(gòu)成障礙。鋯石U-Pb年代學(xué)可以限制地層沉積物的絕對年齡，但不同的分析方法、不同的樣品會產(chǎn)生程度各異的誤差。沉積物中成層的火山灰是最優(yōu)的定年材料，碎屑鋯石則往往會經(jīng)歷復(fù)雜的地質(zhì)過程，由于鉛丟失產(chǎn)生虛假的偏年輕的年齡。LA-ICPMS分析方法可能會產(chǎn)生高達5%(內(nèi)部加權(quán)平均誤差為1%，外部誤差可達4%)的誤差；SIMS/SHRIMP方法則可具有1.5%～3.5%的誤差；ID-TIMS是目前最為精確的定年方法，其定年誤差可限制在0.06 ‰。

準(zhǔn)噶爾盆地的二疊紀(jì)地層，特別是風(fēng)城組、蘆草溝組和平地泉組烴源巖中發(fā)育大量的凝灰質(zhì)沉積和火山灰薄層，這些沉積物有希望通過CA-ID-TIMS分析獲得高精度的同位素年齡，為正確理解準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)烴源巖形成、演化和分布規(guī)律提供支撐，并建立更為可靠的準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層劃分和時間對比框架，加深對古亞洲洋海—陸轉(zhuǎn)換地質(zhì)事件及油氣地質(zhì)意義的理解。

致謝：感謝兩位審稿專家和劉志強編輯提出的寶貴意見。

注 釋/Note

? 中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所. 1985. 準(zhǔn)噶爾盆地的晚古生代和中、新生代地層. 內(nèi)部報告: 1～87.

(The literature whose publishing year followed by a “&” is in Chinese with English abstract; The literature whose publishing year followed by a “#” is in Chinese without English abstract)

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