内蒙古东乌旗狠麦温都尔花岗岩SHRIMPUPb年龄及其地质意义.docx

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内蒙古东乌旗狠麦温都尔花岗岩SHRIMPUPb年龄及其地质意义

主要是图上有问题（已经修改,并标红）

准噶尔盆地侏罗纪含铀岩系的层序划分与对比

金若时），程银行1,2），杨君1），奥琮1），李建国1），李艳锋1），周小希1）

1）天津地质矿产研究所，天津300170

2）中国地质大学（北京），北京100083

内容提要：

为对比分析准噶尔盆地侏罗纪含铀岩系的特征，在盆地北部、东部、南部筛选了3个钻透中下侏罗统西山窑组（J2x）和八道湾组（J1b）的钻孔，以岩性组合、沉积特征和测井曲线为基础，结合层序地层学原理和前人研究成果，对其含铀岩系进行了划分与对比。

选择12个铀矿化异常孔编制了层序沉积连井模式图，讨论了层序充填及演化特征。

结果表明：

盆地不同位置地层层序差异较大，北缘从侏罗系下统三工河组到侏罗系上统齐古组（J1s—J3q）发育了3个三级层序和7个体系域。

盆地东缘从侏罗系下统八道湾组到上统齐古组（J1b—J3q），发育了5个三级层序和12个体系域，整体经历了一个较为完整的湖侵过程，4个次级的湖侵湖退使湖平面达到最高位。

南缘从侏罗系中统西山窑组到上统齐古组（J2x—J3q）发育了3个三级层序和7个体系域，经历一次构造隆升作用造成了大规模湖退事件和一次完整的湖侵事件。

八道湾期至齐古期至少经历了两次完整的湖退、湖侵事件，整体上经历了一个先退积、后进积、再退积的过程。

头屯河期湖退过程中形成的扇三角洲、辫状河砂体是主要的铀储层，也标志着一次重要的构造隆升事件。

研究区岩相主要有辫状河、辫状河三角洲、湖泊、湖泊三角洲和扇三角洲5种沉积相类型和10种沉积亚相，含铀岩系亚相主要有辫状河道、扇三角洲平原、湖泊三角洲平原。

西山窑组（J2x）含煤建造上下发育2个区域性平行不整合面，界面之下发育大规模湖泊三角洲相的粘土层圈闭了上下两侧的砂体，是寻找砂岩型铀富集的有利区带。

这些认识，不仅提高了准噶尔盆地侏罗系层序地层的对比划分的精度，而且对盆地控铀要素和形成环境研究及全面开展铀矿找矿工作意义重大。

关键词：

侏罗系；含铀岩系；层序地层；地层对比；准噶尔盆地

中生代时期准噶尔盆地内沉积了大规模的陆相含铀碎屑岩系（主要为侏罗系中统西山窑组和头屯河组），并引起了一些学者的关注（ChenZhileetal.,2010;HeZhongboetal.,2013;JinRuoshietal.,2014;）。

近年来，一些地质学家在综合利用石油、煤田成果资料的基础上，开展了大量的科研工作，在层序地层、生物地层、同位素年代地层等方面取得了丰硕的科研成果（WangSienetal.,2012;WangZheetal.,2013；ChenBintaoetal.,2014;DengShenghuietal.,2015）。

虽然经过多年的工作，中生代地层研究成果较多，但一直以来侏罗系在三级层序（层序级别据Vailetal.,1977，以海平面变化的相对频率为基础）划分方案方面存在不同意见：

PengYongmin等（2007）划分出9个三级层序，27个体系域；PuRenhai等（1994）在准噶尔盆地东部地区把侏罗系划分为7个层序，并认为侏罗系只发育有低位体系域和高位体系域，湖侵体系域不发育；WangYilin（2001）把准噶尔盆地侏罗系划分为2个超层序和7个层序；QiuChunguang等（2006）、ZhangHaifeng等（2007）识别出7个层序界面，划分了6个层序；WangLongzhang（1995）将整个侏罗系划分为一个层序、2个亚层序和5个三级层序；LiMingtian等（2002）提出了侏罗系4个层序的划分方案；ChenBintao等（2014）在中下侏罗统划分出4个层序，等等。

造成这些划分方案多样性的客观原因，首先是陆相湖盆地层本身具有纵向标定困难和横向变化剧烈的特征，当盆地边缘出现多个不整合时，盆地中心划出的层序数量常低于盆地边缘等时序列的层序数量（Slossetal.,1949），但是盆地内部相对应整合的层序是可以追踪的（Mitchum,1977）。

其次是盆地后期构造剥蚀和不同地质工作者掌握资料的差异。

前人研究多集中在盆地边缘或腹部某一块区，而对于整个盆地（北缘、南缘、东缘）地层系统的分析与对比研究相对较少，尤其是含铀岩系特征的对比研究。

2014年以来，中国地质调查局在准噶尔盆地内针对铀矿开展了以往煤、油等勘查资料的“二次开发”工作，发现了多个可地浸式砂岩型铀矿点和矿产地，并圈定了一批找矿远景区。

前人在对煤、油勘查时，含铀岩系不是工作的目的层，而此次工作各勘查区分布在盆地的不同区域内，且工作承担单位大都不同，对该盆地内含铀岩系的划分存在较大的认识差异。

需要厘清盆地的地层层序，阐明含铀岩系的主要特征。

因此，本文在层序地层学、沉积学理论方法的指导下，在对准噶尔盆地117个煤田孔（约82481m）筛选的基础上，圈定了铀成矿远景区（图1），并实施了34个验证孔（16841m）。

本文选择了北缘、东缘、南缘12个代表性钻井（共计约9900m）、测井等资料进行了综合分析与对比，建立了盆地中生代主要含铀岩系层序地层格架，分析了各体系域的层序充填及沉积演化特征，对准噶尔盆地的铀成矿地质环境研究及全面开展铀矿找矿工作意义重大。

1区域地质背景

1.1构造位置及盆地发展史

研究区位于西伯利亚、哈萨克斯坦和塔里木大陆板块的交接处，为哈萨克斯坦板块的东延部分，是中亚造山带的重要组成部分（图1a）。

盆地周缘被古生代缝合线所分割（图1b）。

北缘以西准噶尔古生代弧盆系与哈萨克斯坦板块相接，北东以额尔齐斯断裂带与西伯利亚板块相接，南西以中天山南断裂带与塔里木板块相隔。

准噶尔盆地是一个大型多旋回叠合盆地，经历了3个大的演化阶段，一是前震旦纪大陆基底形成阶段，二是震旦纪—古生代的古亚洲洋演化阶段，三是中新生代的大陆陆内造山与成盆演化阶段。

准噶尔盆地是在前石炭系褶皱基底之上发育起来的大型沉积盆地，中二叠世以来盆地的演化经历了复杂的过程（LiPilongetal.,2010）：

中晚二叠世板内裂陷，盆地接受了稳定地层沉积，形成了原始的还原建造；三叠纪—侏罗纪为板内压陷阶段，弱挤压构造背景下，逆冲断层、褶皱隆升构造发育，使前期的含矿岩系形成铀预富集后，于早中侏罗世发育砂岩型铀矿化；白垩纪—古近纪为板内均衡阶段，再次发育铀矿化；新近纪时期，再次进入压陷阶段，导致了砂岩型铀矿晚期的叠加与破坏。

图1准噶尔盆地及周缘地质简图[据黄崇轲等（2002）❶修改；角图据ChenBinetal.,2002]

Fig.1GeologicalsketchmapoftheJunggarBasin（afterHuangChongkeetal.❶;Fig.amodifiedafterChenBinetal.,2002）

Q—Quaternary;E—Paleogene;J3—laterJurassic;J1-2—earlyJurassic;P—Permian;C—Carboniferous;D—Devonian;S—earlyPermainalkaligranite;O—earlyPermainquartzsyenite;∈—Cambrian;C-Pγ—Permian-Carboniferousgranite;W—welllocations;PA—prospectingarea;A—Uraniumdepositsurveyareas

1.2盆地内地层及岩石组合特征

准噶尔盆地基底是前石炭系褶皱岩系，沉积盖层主要为中生界和新生界，包括三叠系、侏罗系、白垩系和新生界，总沉积厚超过15000m。

盆地北缘、东缘和南缘地层划分见表1。

因为本文所研究的中生代含铀岩系主要为侏罗系，现就该时期地层进行叙述。

该套地层在盆地南缘发育较为齐全，主要有侏罗系下统八道湾组和三工河组，中统西山窑组和头屯河组，上统齐古组和喀拉扎组。

为了便于与本次工作形成对比，将各组主要特征简述如下：

八道湾组主要为一套河流—沼泽相沉积，以灰、灰绿色砾岩、砂岩夹泥岩和煤线（层）为主。

三工河组为一套湖泊相为主的杂色砂岩、粉砂岩、泥岩不均匀互层为特点，局部见有砾岩、煤线。

西山窑组以湖泊—沼泽相的灰色、灰绿色砂岩、泥岩、煤层互层为特征，局部夹有砾岩。

头屯河组以湖泊相杂色泥岩、砂岩互层为特征，顶部发育褐色、紫色泥岩、砂岩。

齐古组以湖泊相紫红色夹灰绿色砂岩、泥岩为特征。

喀拉扎组为河流相的灰褐色砾岩夹灰绿色泥岩及砂岩，粒度变化大，上被下白垩统清水河组不整合覆盖。

侏罗系上统齐古组干旱气候下形成的区域性红色建造和中统西山窑组含煤建造为盆地内区域性沉积标志，以其为标尺对盆地东缘、南缘、北缘的岩石组合进行了对比（表2）。

结果表明：

侏罗系沉积相显示一个湖侵过程，沉积相上表现为辫状河相→辫状河三角洲→湖泊三角洲→湖泊相变化的过程，盆地不同位置的岩性组合特征有差异。

表1准格尔盆地中新生代地层系统一览表（据JiaChengkai等，2009；HeDengfa等，2007,2012❸）

Table1DividingschemeofMesozoic-CenozoicinJunggarbasin（AfterJiaChengkaietal.;HeDengfa,2007,2012❸）

界

系

统

北缘

东缘

南缘

新生界

第四系

下更新统

西域组

新近系

上新统

独山子组

独山子组

独山子组

中新统

塔西河组

塔西河组

塔西河组

沙湾组

沙湾组

沙湾组

古近系

渐新统

乌伦古河组

乌伦古河组

安集海组

始新统

古新统

红砾山组

红砾山组

紫泥泉子组

中生界

白垩系

上统

艾里克湖组

红沙泉组

东沟组

下统

吐谷鲁群

吐谷鲁群

吐谷鲁群

连木沁组

胜金口组

呼图壁组

清水河组

侏罗系

上统

喀拉扎组

齐古组

石树沟群

石树沟组

齐古组

中统

头屯河组

五彩湾组

头屯河组

西山窑组

西山窑组

西山窑组

下统

三工河组

三工河组

三工河组

八道湾组

八道湾组

八道湾组

三叠系

上统

小泉沟群

郝家沟组

白碱滩组

小泉沟群

黄山街组

黄山街组

中统

克拉玛依组

克拉玛依组

克拉玛依组

下统

百口泉组

上仓房沟群

烧房沟组

上仓房沟群

烧房沟组

韭菜园子组

韭菜园子组

表2准格尔盆地不同地区侏罗系岩石组合特征一览表

Table2DividingschemeofJurassicinJunggarbasin

系

统

组

东缘

南缘

北缘

腹部昌吉凹陷（PengYongminet.al.,2007）

建组剖面❹

岩相

岩性组合

岩相

岩性组合

岩相

岩性组合

岩相

岩性组合

岩相

岩性组合

侏罗系

上统

齐古组

湖泊相

灰红色、紫红色、灰黄色泥质粉砂岩、细砂岩夹泥岩

湖泊相

上部灰红色、紫红色泥岩家砂岩；下部深红色、灰绿色泥岩夹灰绿色砂岩

湖泊三角洲

红褐色、棕褐色细砂岩夹灰绿色泥岩、粉砂质泥岩

湖泊相

红色砂岩、泥岩

湖泊相

紫红色夹灰绿色砂岩、泥岩

中统

头屯河组

湖泊相/湖泊三角洲

灰绿色泥质粉砂岩、浅灰色细砂岩夹深灰色泥岩。

泥岩、砂岩互层为特征；顶部发育褐色、紫色细砂岩

扇三角洲

浅灰色砂砾岩、粗砂岩夹灰绿色绿灰色泥岩、粉砂岩

湖泊、辫状河

上部灰绿色泥岩夹灰色、棕褐色砂岩；下部浅灰色砂岩、粗砂岩夹灰绿色泥岩、粉砂岩，底部发育含砾粗砂岩

湖泊、辫状河三角洲

下部灰色砂岩、泥岩

上部为红色沉积建造

湖泊相

下部杂色泥岩、砂岩互层为特征；顶部发育褐色、紫色泥岩、砂岩

西山窑组

湖泊三角洲

深灰色、灰绿色砂岩、煤层互层夹灰黑色泥岩

湖泊三角洲

灰色、灰绿色砂岩、（炭质）泥岩、煤层互层

湖泊三角洲

灰色、灰绿色砂岩、深灰色泥岩、煤层互层

湖泊相

泥岩、粉砂岩

湖泊、沼泽相

灰色、灰绿色砂岩、泥岩、煤层互层

下统

三工河组

湖泊相、辫状河

灰绿色、灰黄色细砂岩夹深灰色泥岩底部发育灰黄色砂岩和底砾岩

未揭露

未揭露

湖泊三角洲

灰色粉砂岩、深灰色泥岩不均匀互层夹煤线

湖泊、辫状河三角洲

砂岩、泥岩

湖泊相

杂色砂岩、粉砂岩、泥岩不均匀互层夹煤线

八道湾组

辫状河三角洲

灰、灰绿色砂砾岩、砂岩夹深灰色泥岩和煤线（层）

未揭露

未揭露

未揭露

未揭露

湖泊相、辫状河三角洲

滨浅湖-深湖泥岩和砂坝沉积、辫状河粗砂岩

河流、沼泽相

灰、灰绿色砾岩、砂岩夹泥岩和煤线

备注：

东缘、南缘、北缘岩石组合据ZK0503、ZK43-7、ZK0307

1.3本次主要工作和含铀岩系

在对煤田勘查资料进行综合研究的基础上，筛选出了盆地东缘、南缘、北缘3个铀矿远景区部署了6个铀矿调查项目（图1b），各工作区对含铀岩系的划分与含铀层位确定不尽相同（表3）。

盆地北缘地层沉积厚度与东缘相差不多，ZK0307孔850多米揭露到中侏罗统西山窑组（图2），含铀层位相对单一，砂岩型铀异常仅在中侏罗统头屯河组中出现。

盆地东缘沉积相对较薄，ZK0503孔920多米揭露到下侏罗统八道湾组（图3），未见底，齐古组未见顶，也是本次工作侏罗系揭露最全的钻孔。

盆地南缘地层沉积较厚，43-7孔1170多米仅揭露到中侏罗统西山窑组可采煤层（图4），西山窑组未见底，齐古组未见顶。

该区主要的含铀岩系为中侏罗统西山窑组和头屯河组。

另外，选择具有代表性12个钻孔资料编制了三个地区的层序沉积连井模式图（图5）。

表3准格尔盆地侏罗系含铀岩系一览表

Table3Uranium-bearingseriesofJurassicinJunggarBasin

位置

工作区

钻井号及

孔深（m）

含铀层位深度（m）

含铀地层

岩性

沉积环境

盆地

南缘

吉昌市硫磺沟地区

钻井号43-7；

孔深：

1130m

357-377

头屯河组（J2t）

砂砾岩

砂质泥岩

辫状河

497-498

细砂岩

扇三角洲前缘

553-554

砂质泥岩

585-586

砂质泥岩

716-717

西山窑组（J2x）

砂砾岩

扇三角洲平原

752-757

砂砾岩

770-771

砂砾岩

钻井号：

50-4；

孔深：

650m

171-172

西山窑组（J2x）

泥岩

扇三角洲平原

178-179

粉砂岩

钻井号：

36-2；

孔深：

960m

195-196

头屯河组（J2t）

粉砂岩

三角洲平原

438-440

砂砾岩

扇三角洲平原

471-507

砂砾岩

粉砂岩

600-602

西山窑组（J2x）

粉砂岩

滨浅湖

677-678

细砂岩

盆地东缘

富蕴喀斯特村

ZKU05/690m

627-629

头屯河组（J2t）

细砂岩

辫状河

ZKU04/480m

422-423

粗砂岩

细砾岩

辫状河

423-424

细砾岩

准东煤田一区

ZK0705/940m

704-705

三工河组（J1s）

粉砂岩

辫状河

713-718

粗砂岩

ZK1511/950m

727-730

粗砂岩

辫状河

ZK0503/930m

563-564

西山窑组（J2x）

泥岩

三角洲平原

688-692

三工河组（J1s）

细砂岩

辫状河

730-731

八道湾组（J1b）

粗砂岩

三角洲平原

富蕴县阿勒安道地区

ZKH-6

167-174

西山窑组（J2x）

砂岩

辫状河

223-224

泥岩

三角洲平原

盆地北缘

准西图拉沙吉海

ZK0601/560m

174-176

头屯河组（J2t）

泥质粉砂岩

辫状河

ZK0404/860m

275-278

泥岩

滨浅湖

ZK0307/865m

197-199

泥质粉砂岩

滨浅湖

ZK0102/930m

238-239

泥岩

滨浅湖

托里-和什托洛盖白杨河

ZK14-4001/302m

261-263

头屯河组（J2t）

泥岩

辫状河

273-275

粗砂岩

282-284

泥岩

295-296

粗砂岩

图2准噶尔盆地北缘侏罗系中上统层序沉积综合柱状图（ZK0307；HST、TST、LST据Vailetal.,1977）

Fig.2ThecolumnofstrataclassificationofMiddle-UpperJurassicstratainnorthofJunggarBasin（drillingNo.ZK0307;HST、TST、LSTafterVailetal.,1977）

1—Coal;2—Mudstone;3—Argillaceoussiltstone;4—Siltymudstone;5—Siltstone;6—Finesandstone;7—Sandstone;8—Gritstone;9—Pebbledsandstone;10—Conglomerate;11—Highstandsystemstract;12—Transgressivesystemstract;13—Lowstandsystemstract;14—Baselevelrise;15—Baseleveldecline

图3准噶尔盆地东缘侏罗系层序沉积综合柱状图（ZK0503，孢粉数据引自ZhangManlangetal.,2001；图例同图2）

Fig.3ThecolumnofstrataclassificationofJurassicstrataineastofJunggarBasin（drillingNo.ZK0503,spore-pollenassemblagesafterZhangManlangetal.,2001;forlegend,seeFig.2）

图4准噶尔盆地南缘侏罗系中上统层序沉积综合柱状图（43-7，孢粉数据引自NiuXiaoyanetal.,2014;DengShenghuietal.,2015;图例同图2）

Fig.4ThecolumnofstrataclassificationofMiddle-UpperJurassicstratainsouthofJunggarBasin（drillingNo.43-7,spore-pollenassemblagesafterNiuXiaoyanetal.,2014;DengShenghuietal.,2015;forlegend,seeFig.2）

图5准噶尔盆地侏罗系层序沉积连井模式图（图例同图2）

Fig.5EachsequencesedimentaryevolutionmodelofJurassicstarainJunggraBasin（forlegend,seeFig.2）

1—Shallow-shorelacustrine;2—Deltaicplain;3—Deltafront;;4—Braidedriver;5—Fandelta;6—Resistivity;7—Gamma-ray;8—Uraniumenriched

2沉积相、层序界面特征及层序划分

2.1沉积相类型及特征

准噶尔盆地北缘、东缘、南缘地区，从侏罗系下统八道湾组到上统齐古组（J1b—J3q），共识别出扇三角洲、辫状河、辫状河三角洲、湖泊和湖泊三角洲5种沉积相类型、10种沉积亚相类型（图2-4）。

扇三角洲：

在研究区南缘发育扇三角洲（图4SQ2）粗碎屑物沉积厚度达500m。

由于扇三角洲紧邻基岩物源区，流程短，沉积物受物源区母岩控制，多为砂砾混杂，分选性和磨圆度较差，沉积物成熟度较低。

主要有扇三角洲平原、前缘和前扇三角洲3个亚相。

扇三角洲平原以水流和沉积物重力流的粗粒沉积物为特征，主要岩性是粗砂和含砾砂互层，层理发育不明显。

扇三角洲前缘主要岩性为砂和粉砂岩，层理较为发育。

前扇三角洲以深灰色泥岩为主，发育水平纹层。

辫状河：

辫状河在研究区内非常发育，沉积包括河道、心滩和泛滥平原亚相（图3中SQ2）。

在垂向上表现为辫状河特有的砂泥“二元结构”，底部粒度粗，以砂砾岩发育为主，厚度较大。

顶层沉积的粒度细，主要为灰色泥岩沉积，厚度较小。

河道沉积常位于辫状河道底部，为河床滞留沉积，标志着很强的水动力条件，由浅灰色中砾岩组成，厚度较小，在水道底部常发育冲刷面。

常发育正粒序层理和大型槽状、板状交错层理。

泛滥平原亚相在研究区内主要为湿地沉积微相，岩性以灰色粉砂质泥岩和泥岩为主发育水平层理。

辫状河三角洲：

垂向上辫状河三角洲沉积序列自下而上依次出现三角洲前缘、三角洲平原和三角洲前缘（图3中SQ1）。

三角洲平原主要有分流河道和湿地2个沉积微相。

分流河道由浅灰色含砾砂岩和砂岩组成，多发育板状或槽状交错层理，砂体底部发育冲刷面，上覆地层可见到碳屑碎屑物。

湿地以灰黑色煤线或煤系碎屑物为主，为洪水期水体漫过河道，低洼地形成的沉积，测井曲线以低幅线形为主。

研究区辫状河三角洲前缘包括水下分流河道、支流间湾和远砂坝3个沉积微相。

水下分流河道岩性主要为浅灰色含砾砂岩和中细砂岩，具有正粒序沉积特征，常发育交错层理和冲刷充填构造。

支流间湾岩性以深灰色粉砂岩、泥岩为主，发育有水平层理。

远砂坝主要由粉砂岩和细砂岩组成，纵向上相带窄，沉积构造以水平纹理为特征。

湖泊：

湖泊沉积主要为滨浅湖亚相，以滨浅湖泥和砂坝沉积微相为主（图3SQ3-5）。

滨浅湖泥由灰色、灰绿色、灰红色泥岩和粉砂岩组成，常发育水平层理。

测井曲线以中低幅的齿形为主。

湖泊三角洲：

主要有湖泊三角洲前缘、三角洲平原和前三角洲3个亚相（图3中SQ2）。

该湖泊三角洲由3-4个细一粗一细的复合小旋回构成，由于在湖泊三角洲形成时，河流动力总是大于湖泊动力，所以三角洲的水下部分，都有一个明显的加积前展过程，构成由细到粗的垂直层序。

加积改变地表坡降，致使定向水流作用由强变弱，因而又形成由粗到细的沉积层迭复于其上。

前三角洲沉积主要岩性为深灰粉砂质泥岩，发育具均匀层理及水平纹理，与下伏湖相泥岩呈过渡关系。

三角洲前缘沉积主要岩性是灰色、浅灰色中细粒砂岩、粉砂岩构成。

三角洲平原主要发育沼泽沉积和分支间湾沉积2个亚相。

前者为一个周期性被水淹没的低洼地区，植物繁茂，为一停滞的弱还原或还原环境。

其岩性主要为暗色有机质泥岩、泥炭或煤沉积，发育水平层理。

后者岩性主要为泥岩，夹少量透镜状的粉砂岩和细砂岩，发育水平层理。

二者均为分布广、厚度大的泥炭层堆积场所。

2.2标志性界面类型及测井曲线特征

本文根据12个钻孔的岩性岩相及其沉积侵蚀特征，结合本次完成的测井曲线特征和对前人的二维地震资料的解译（图6），共识别出西山窑组（J2x）含煤建造和齐古组（J3q）红色建造2个标志层和4个关键性标志性界面或层序界面，自下而上命名为B1、B2、B3和B4（图5）。

现就每个标志层和关键性界面主要特征叙述如下：

西山窑组（J2x）含煤建造：

横向上变化较大，自南东向北西单层煤厚度逐渐变薄，煤