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)城組烴源巖來說，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，主要形成過程是由于海陸過渡環(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巖，最大厚度可達(dá)600m，可以說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)城組烴源巖來說，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

一般來說，不同盆地或者不同巖類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，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的含量來看，不同巖類的烴源巖的REE含量明顯不同，且不同盆地的同一類巖性的巖石樣品的REE含量也有一定的差別。這說明沉積環(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1，部分地區(qū)的鹽度甚至更高。一般來說古鹽度低的二疊統(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)喜鹽類與淡水類型交替出現(xiàn)。

另外在吐哈盆地中，不同凹陷的泥巖類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，一般來說有機(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，干酪根類型多為Ⅱ2型—Ⅲ型?？梢钥闯鰺N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

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)容具有重要的研究價(jià)值，符合目前借助巖石有機(jī)質(zhì)含量和類型來分析烴源巖有機(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，錢凱.深湖相泥巖的成因類型和組合演化.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)底部黑色頁巖地球化學(xué)及其巖石圈演化意義.中國科學(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)于長安大學(xué)資源勘查工程，地質(zhì)工程師。