塔里木盆地北缘库车盆地白垩系风成砂岩研究_以库车河剖面为例_梅冥相
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统的岩矿分析和粒度分析 ! 取得了一些较为初步的 认 识 ! 希 望能引起同行的关注并给予指教 #
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库车盆地库车河剖面白垩纪风成砂岩 的总体特征
库车河剖面是库车盆地北缘发育较为典型的剖面 $ 图 6%!
只 发 育 下 白 垩 统 ! 自 下 而 上 分 为 亚 格 列 木 组 &舒 善 河 组 &巴 西盖组和巴什基奇克组
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’ 该剖面的下白垩统构成 6 个ห้องสมุดไป่ตู้级
构造层序 ! 二级层序的顶和底界面均为间断时间较 长 的 区 域 平行不整合面 " 在沉积相研究的基础上 ! 又可以进一步 把 该 二级构造层序划分为A个三级沉积层序 $图2中的HI6至HIA% "
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这些三级沉积层序的基本特征是 ( 下部以冲积体系 粗 碎 屑 沉 积 等 水 流 沉 积 为 主 !上 部 以 湖 泊 沉 积 体 系 为 特 征 !在 冲 积 体
新疆库车前陆盆地的下白垩统以一套干旱红层为特 征 ! 由 于 是 库 车 盆 地 克 拉 >3 大 型 天 然 气 田 的 主 要 产 层 ! 因 此 对其沉积学和地层学的研究程度极高! 并且取得了丰富的 成果
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系 向 湖 泊 体 系 转 换 的 过 渡 时 期 和 湖 泊 萎 缩 期 形 成 的 滨湖相 环境中堆积风成砂岩 ) 在 沙 漠 沉 积 体 系 中 !砂 的 搬 运 营 力 主 要 是 风 !其 结 果 是 形成具有大型交错层理的风成砂岩 " 与水流沉 积 相 比 较 ! 风 成砂岩具有良好的分选性 ! 普遍为化学胶结而 且 泥 质 杂 基 含 量较低 ! 常成为良好的储集层 " 而库车坳陷白 垩 系 中 的 厚 层 块状粉砂岩和细砂 岩 普 遍 发 育 高 角 度 $ 可 以 大 于 0GJ % 大 型 交 错 层 理 ! 粒 度 多 集 中 在 0 ! $6 K E LL% 至 5 ! $M K 1C LL % 之 间 ! 这种高能粉砂岩和细砂岩成为识别风成砂岩的主要标志之 一 " 库车河剖面风成砂岩的岩石类型主要是岩屑长石石英砂 岩 & 长石岩屑石英砂岩 ! 石 英 颗 粒 含 量 一 般 54NFC4N ! 岩 屑 和 长石颗粒含量为 1ANF/AN ! 主 要 胶 结 类 型 为 孔 隙 式 胶 结 ! 胶 结物以方解石为主 ! 其次为白云石 " 在埋藏成岩作用过程中 ! 由 于 成 岩 环 境 的 改 变 !方 解 石 多 被 溶 解 而 发 育 次 生 硅 !形 成 普遍具次生加大的石英晶体 " 长石颗粒主要是 微 斜 长 石 & 条 纹长石 & 正长石 ! 斜长石较少 * 岩屑颗粒主要是变 质 岩 中 的 石 英岩 + 石英片岩 & 千枚岩等 " 因此 ! 成分成熟度较低 ! 较高的长 石颗粒 含 量 更 是 表 明 了 这 一 特 点 ! 同 时 也 表 明 风 成 砂 岩 形 成 于 干 旱 气 候 条 件 下 " 更 为 特 殊 的 是 !如 图 版"所 示 !尽 管 这 些 风 成 砂 岩 的 粒 度 较 细 !多 为 极 细 砂 岩 和 粉 砂 岩 !但 其 中 普遍发育大型板状和槽状交错层理" 这一特点难以用水流 沉 积 作 用 原 理 进 行 解 释 (第 一 !在 常 规 的 水 流 沉 积 作 用 背 景
中 !AB# ! 的 颗 粒 属 于 悬 浮 总 体 而 应 该 是 低 能 水 流 环 境 下 的 产 物 !但 是 砂 岩 中 的 大 型 板 状 "槽 状 交 错 层 理 及 大 型 平 行 层 理 等 的 发 育 又 表 明 它 们 属 于 高 能 环 境 下 的 沉 积 #第 二 !不 稳 定颗粒 $ 如长石和岩屑 % 的含量较高 ! 难以沉积在高能冲洗的 水 流 环 境 中 !况 且 在 这 些 厚 层 块 状 &高 能 粉 砂 岩 ’ 和 ( 高 能 细 砂 岩 )内 部 基 本 上 见 不 到 冲 刷 面 而 普 遍 发 育 不 同 级 别 的 (再 作用面 )* 粒度分析的结果也支持把这些 ( 高能细砂岩 ) 和 ( 高 能粉砂岩 ) 归为风成砂岩 * 砂岩代表三级层序沉积基底面开始沉积初期或基准面开始 上 升 期 的 滨 湖 环 境 的 产 物 !! 套 风 成 砂 岩 相 对 集 中 的 地 层 则 成为划分和识别三级层序的主要标志 * 对舒善河组中部风成 砂岩进行粒度分析的结果如图 AF* 和表 $ 所示 * 粒度分布较集 中且多呈近似的正态分布 ! 概率累积曲线几乎是一角度较大 的 直 线 !显 示 了 沉 积 和 搬 运 介 质 能 量 较 高 的 特 点 #平 均 粒 度 在 A(AGBA(HI ! 之 间 ! 属 于 粉 砂 岩 和 极 细 砂 岩 的 范 畴 # 标 准 偏 差 在 G(AGBG(AI 之 间 ! 表 明 较 好 的 分 选 性 # 近 对 称 至 对 称 的 偏 态 和 极 窄 的 峰 态 !均 表 明 该 砂 岩 粒 度 虽 然 很 细 !但 具 有 良 好 的分选性 * 镜下分析表明 ! 尽管该砂岩的粒度较细 ! 但颗粒之 间杂基较少 ! 具有较高的孔隙度 ! 特别是其中的风成细砂岩 * 如果把库车河剖面中部这种高能粉砂岩和极细砂岩归为水 流沉积的话 ! 在库车白垩纪这种陆相环境中应该属于三角洲 前 缘 席 状 砂 坝 中 的 高 能 砂 岩 !具 有 良 好 的 分 选 性 ,大 型 交 错 层 理 发 育 和 空 间 上 分 布 较 为 稳 定 的 特 点 !"#! 应 该 粒 度 较 粗 而 且会发育较多的冲刷面 ! 而不是成分成熟度较低的粉砂岩和 极细砂岩 * 经过舒善河组成湖期之后 ! 库车河剖面巴西盖组中 的 风
" 白垩纪的大气环流强度与现今大致相似 ! 在中 国 广
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泛 发 育 沙 漠 沉 积 !加 上 天 然 地 质 事 实 ! 笔 者 将 库 车 盆 地 的 下白垩统归为沙漠沉积体系! 并对其进行初步的层序地层 研 究 " 风成砂岩与水流沉积的砂岩在组分和结构上常存在
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相似性而难以区分 ?EF1GB! 因此本文在沉积相分析和层序地层划 分 的 基 础 上 !对 库 车 盆 地 库 车 河 剖 面 的 风 成 砂 岩 进 行 较 系
收稿日期 (2GG0>66>2E * 修订日期 (2GG5>GQ>G2
基金项目 ( 国家重点基础研究发展规划项目 $2GG6&R/4Q144 % 专题研究成果之一 ) 作者简介 ( 梅冥相 $1QCA> %! 男 ! 博士 ! 教授 ! 从事沉积学和地层学的教学和研究 ) ">LST9 (L<TLTUVWTSUVX3CY:U<Z
第 !" 卷 第 #! 期
梅冥相等 F 塔里木盆地北缘库车盆地白垩系风成砂岩研究
!""#
成 砂 岩 更 加 发 育 ! 图 !"# 这 是 干 旱 湖 泊 水 体 在 逐渐萎缩的过程中有利于风成砂堆积的滨湖 相环境分布面积较大的结果 $ 巴西盖组底部典 型风成砂岩样品的粒度分析结果 ! 图 "=># 表 ! " 表 明 #粒 度 分 布 多 呈 近 似 的 正 态 分 布 #概 率 累 积曲线 为 角 度 较 大 的 斜 线 # 粒 度 分 布 较 集 中 # 反映了 其 良 好 的 分 选 性 和 搬 运 % 沉 积 介 质 能 量 较 高 的 特 点 #与 发 育 大 型 交 错 层 理 相 匹 配 !图 版 !=!=# %!=!%"=#%"=!"$ 表 ! 所示的粒 度 分 析 结 果 显 示 # 平 均 粒 度 在 "’?#@"’AB " 之 间 # 属 于 极 细 砂 岩 & 标 准 偏 差 在 ?’""@?’"C 之 间 # 分 选 性极好 & 多 为 近 对 称 的 偏 态 和 极 窄 的 峰 态 # 也 说明了 该 砂 岩 较 好 的 分 选 性 $ 这 些 特 征 # 加 上 砂 岩 中 较 少 的 杂 基 %化 学 胶 结 %发 育 大 型 交 错 层理等 特 征 # 表 明 该 砂 岩 属 于 高 能 极 细 砂 岩 # 从而较为充分地显示了风成沉积作用的基本 特点 # 即 较 细 的 粒 度 与 沉 积 环 境 能 量 较 高 之 间 的不协调关系 $ 随 着 沉 积 基 底 面 的 快 速 抬 升 #在 巴 西 盖 组 与上覆的巴什基奇克组之间形成一个明显的 平行不整合面 $ 该次构造抬升结束了自舒善河 组沉积期以来湖泊水体较为发育的库车盆地 古 地 理 面 貌 #形 成 了 高 差 较 大 的 古 地 形 #因 而 在巴什 基 奇 克 组 沉 积 期 初 期 # 水 流 沉 积 作 用 强 烈 #发 育 了 厚 度 相 对 较 大 %分 布 比 较 稳 定 的 洪 积扇砾 岩 % 间 歇 性 河 流 相 砂 砾 岩 等 粗 碎 屑 物 沉 积 $ 随 着 基 准 面 的 继 续 下 降 #库 车 盆 地 在 巴 什 基奇克 组 沉 积 期 的 晚 期 又 进 入 成 湖 期 # 因 而 在 滨 湖 环 境 中 局 部 又 发 育 风 成 砂 岩 ! 图 !"$ 对 巴 什基奇克组上部较为典型的风成砂岩的取样 分析 # 同 样 显 示 了 该 砂 岩 风 成 沉 积 的 基 本 特 点 ! 图 "=2 # 表 "# 图 版 ! =C=# %C=! "’ 较 为 对 称 的 粒度分 布 并 且 颗 粒 粒 度 分 布 较 为 集 中 # 显 示 出 良 好 的 分 选 性 $ 唯 一 的 例 外 是 样 品 ;#!" ="?C # 具有少 量 粗 砂 和 细 砾 # 显 示 出 风 成 砂 岩 沉 积 的 同时也受到过水流改造的特征 $ 粒度分析的结 果表明 # 平均粒度在 !’B!@"’DE" 之间 # 以极细砂 岩 为 主 & 标 准 偏 差 在 ?’!B @?’CA 之 间 # 很 窄 到 极 窄的峰态 # 分选性较好 $ 但是 # 样品 ;#!"="?C 的 偏态为 极 正 偏 # 表 明 其 中 包 含 有 水 流 沉 积 的 粗 砂 $ 基 本 上 在 同 一 层 中 的 砂 岩 #粒 度 分 析 结 果 存在一 些 偏 差 # 表 明 巴 什 基 奇 克 组 上 部 的 风 成 砂岩在 沉 积 时 受 到 过 水 流 的 改 造 # 在 库 车 河 剖 面风成砂岩的分布和发育均不如下伏的巴西盖组 $ 库车河剖面白垩系风成砂岩的基本特征可以归纳如下 $ !# " 风成砂岩主要为极细砂岩和粉砂岩 # 良 好 的 分 选 性 % 较大的单层厚度 ! 厚层至块状 "% 大型交错层理的发 育 等 特 征 图! 库车河剖面白垩系沉积相特征及层序地层划分
2: 岩石圈构造 & 深部过程及探测技术教育部重点实验室 ! 北京 6GGGE0 %
摘要 ( 库车盆地的早白垩世地层为一套干旱气候条件下的红层沉积 ! 包括洪积扇砾岩 & 间歇性河流砂砾岩 & 风成细砂 岩和粉砂岩 & 沙漠湖相紫红色泥岩等类型的沉积 ! 组成一个较为典型的沙漠沉积体系 ) 在库车河剖面 ! 下白垩统红层 中发育一些厚层至块状的 - 高能细砂岩和高能粉砂岩 .! 多为岩屑长石石英砂岩和长石岩屑石英砂岩 ) 它们以良好的 分选性和较高的结构成熟度 + 较细的粒度 + 较低的成分成熟度和大型交错层理的发育为特征 ! 显示出较为明 显 的 风 成沉积特点 ) 关键词 ( 风成砂岩 * 白垩系 * 库车河剖面 * 库车盆地 * 塔里木盆地北缘 中图分类号 (PA05:A0 文献标识码 (. 文章编号 (6CD6>2AA2 $2GG5%62>6226>GD
!
风成砂岩的产出特征和粒度分析结果
图!和 图A表 示 了 库 车 河 剖 面 风 成 砂 岩 的 产 出 特 征 和 相
应的粒度分析结果 * 最先确定为风成砂岩的砂岩是发育在舒 善 河 组 中 部 的 一 套 厚 度 为 C D左 右 的 大 型 交 错 层 理 砂 岩 !以 细 砂 岩 为 主 夹 粉 砂 岩 + 图 版 " E$F$ %! 这 是 夹 在 大 套 干 旱 湖 泊相泥岩为主的地层中的特殊砂岩层 ! 以较大的单层厚度和 大型交错层理 + 图 版 "F$F! % 的 发 育 而 引 人 注 目 * 相 似 的 砂 岩层也发育在舒善河组的底部 ! 只是在库车河剖面以中部的 砂岩层最为典型 * 如图 ! 所示 ! 库车河剖面舒善河组中部风成
第 /0 卷第 12 期
地
质
通
报
789:30!+8:13 ;<=: !3445
3445 年 62 月
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塔里木盆地北缘库车盆地白垩系风成砂岩研究
, ,,以库车河剖面为例
梅冥相 1O2! 于炳松6O2! 靳卫广6
$6: 中国地质大学地球科学与资源学院 ! 北京 6GGGE0*
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地 质 通 报
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库车盆地早白垩世古地理图及库车河剖面的位置
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统的岩矿分析和粒度分析 ! 取得了一些较为初步的 认 识 ! 希 望能引起同行的关注并给予指教 #
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库车盆地库车河剖面白垩纪风成砂岩 的总体特征
库车河剖面是库车盆地北缘发育较为典型的剖面 $ 图 6%!
只 发 育 下 白 垩 统 ! 自 下 而 上 分 为 亚 格 列 木 组 &舒 善 河 组 &巴 西盖组和巴什基奇克组
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’ 该剖面的下白垩统构成 6 个ห้องสมุดไป่ตู้级
构造层序 ! 二级层序的顶和底界面均为间断时间较 长 的 区 域 平行不整合面 " 在沉积相研究的基础上 ! 又可以进一步 把 该 二级构造层序划分为A个三级沉积层序 $图2中的HI6至HIA% "
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这些三级沉积层序的基本特征是 ( 下部以冲积体系 粗 碎 屑 沉 积 等 水 流 沉 积 为 主 !上 部 以 湖 泊 沉 积 体 系 为 特 征 !在 冲 积 体
新疆库车前陆盆地的下白垩统以一套干旱红层为特 征 ! 由 于 是 库 车 盆 地 克 拉 >3 大 型 天 然 气 田 的 主 要 产 层 ! 因 此 对其沉积学和地层学的研究程度极高! 并且取得了丰富的 成果
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系 向 湖 泊 体 系 转 换 的 过 渡 时 期 和 湖 泊 萎 缩 期 形 成 的 滨湖相 环境中堆积风成砂岩 ) 在 沙 漠 沉 积 体 系 中 !砂 的 搬 运 营 力 主 要 是 风 !其 结 果 是 形成具有大型交错层理的风成砂岩 " 与水流沉 积 相 比 较 ! 风 成砂岩具有良好的分选性 ! 普遍为化学胶结而 且 泥 质 杂 基 含 量较低 ! 常成为良好的储集层 " 而库车坳陷白 垩 系 中 的 厚 层 块状粉砂岩和细砂 岩 普 遍 发 育 高 角 度 $ 可 以 大 于 0GJ % 大 型 交 错 层 理 ! 粒 度 多 集 中 在 0 ! $6 K E LL% 至 5 ! $M K 1C LL % 之 间 ! 这种高能粉砂岩和细砂岩成为识别风成砂岩的主要标志之 一 " 库车河剖面风成砂岩的岩石类型主要是岩屑长石石英砂 岩 & 长石岩屑石英砂岩 ! 石 英 颗 粒 含 量 一 般 54NFC4N ! 岩 屑 和 长石颗粒含量为 1ANF/AN ! 主 要 胶 结 类 型 为 孔 隙 式 胶 结 ! 胶 结物以方解石为主 ! 其次为白云石 " 在埋藏成岩作用过程中 ! 由 于 成 岩 环 境 的 改 变 !方 解 石 多 被 溶 解 而 发 育 次 生 硅 !形 成 普遍具次生加大的石英晶体 " 长石颗粒主要是 微 斜 长 石 & 条 纹长石 & 正长石 ! 斜长石较少 * 岩屑颗粒主要是变 质 岩 中 的 石 英岩 + 石英片岩 & 千枚岩等 " 因此 ! 成分成熟度较低 ! 较高的长 石颗粒 含 量 更 是 表 明 了 这 一 特 点 ! 同 时 也 表 明 风 成 砂 岩 形 成 于 干 旱 气 候 条 件 下 " 更 为 特 殊 的 是 !如 图 版"所 示 !尽 管 这 些 风 成 砂 岩 的 粒 度 较 细 !多 为 极 细 砂 岩 和 粉 砂 岩 !但 其 中 普遍发育大型板状和槽状交错层理" 这一特点难以用水流 沉 积 作 用 原 理 进 行 解 释 (第 一 !在 常 规 的 水 流 沉 积 作 用 背 景
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泛 发 育 沙 漠 沉 积 !加 上 天 然 地 质 事 实 ! 笔 者 将 库 车 盆 地 的 下白垩统归为沙漠沉积体系! 并对其进行初步的层序地层 研 究 " 风成砂岩与水流沉积的砂岩在组分和结构上常存在
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2: 岩石圈构造 & 深部过程及探测技术教育部重点实验室 ! 北京 6GGGE0 %
摘要 ( 库车盆地的早白垩世地层为一套干旱气候条件下的红层沉积 ! 包括洪积扇砾岩 & 间歇性河流砂砾岩 & 风成细砂 岩和粉砂岩 & 沙漠湖相紫红色泥岩等类型的沉积 ! 组成一个较为典型的沙漠沉积体系 ) 在库车河剖面 ! 下白垩统红层 中发育一些厚层至块状的 - 高能细砂岩和高能粉砂岩 .! 多为岩屑长石石英砂岩和长石岩屑石英砂岩 ) 它们以良好的 分选性和较高的结构成熟度 + 较细的粒度 + 较低的成分成熟度和大型交错层理的发育为特征 ! 显示出较为明 显 的 风 成沉积特点 ) 关键词 ( 风成砂岩 * 白垩系 * 库车河剖面 * 库车盆地 * 塔里木盆地北缘 中图分类号 (PA05:A0 文献标识码 (. 文章编号 (6CD6>2AA2 $2GG5%62>6226>GD
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风成砂岩的产出特征和粒度分析结果
图!和 图A表 示 了 库 车 河 剖 面 风 成 砂 岩 的 产 出 特 征 和 相
应的粒度分析结果 * 最先确定为风成砂岩的砂岩是发育在舒 善 河 组 中 部 的 一 套 厚 度 为 C D左 右 的 大 型 交 错 层 理 砂 岩 !以 细 砂 岩 为 主 夹 粉 砂 岩 + 图 版 " E$F$ %! 这 是 夹 在 大 套 干 旱 湖 泊相泥岩为主的地层中的特殊砂岩层 ! 以较大的单层厚度和 大型交错层理 + 图 版 "F$F! % 的 发 育 而 引 人 注 目 * 相 似 的 砂 岩层也发育在舒善河组的底部 ! 只是在库车河剖面以中部的 砂岩层最为典型 * 如图 ! 所示 ! 库车河剖面舒善河组中部风成
第 /0 卷第 12 期
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789:30!+8:13 ;<=: !3445
3445 年 62 月
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塔里木盆地北缘库车盆地白垩系风成砂岩研究
, ,,以库车河剖面为例
梅冥相 1O2! 于炳松6O2! 靳卫广6
$6: 中国地质大学地球科学与资源学院 ! 北京 6GGGE0*
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库车盆地早白垩世古地理图及库车河剖面的位置
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