新疆北塔山地区埃姆斯期地层沉积相分析

冯江鹏，张建东，宋倩倩

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，新疆 乌鲁木齐 830013）

新疆北塔山地区埃姆斯期地层沉积相分析

冯江鹏，张建东，宋倩倩

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，新疆 乌鲁木齐 830013）

对新疆北塔山地区下泥盆统埃姆斯阶实测剖面综合研究，结合地层中岩石组合、结构、构造、生物面貌等因素，将区内埃姆斯期地层沉积相进行划分。卓木巴斯套组下部发育海退系列滨浅海沉积相，中上部发育障壁岛向陆地迁移的海进序列，将其划分出浅海陆棚斜坡亚相、远滨亚相、临滨亚相、前滨亚相、风暴海滩亚相、泻湖亚相等沉积亚相，并描述各亚相特征。结合古生物特征分析研究区古地理环境演化机制，并与邻区同时期沉积环境进行对比，认为研究区在布拉格末期—早埃姆斯期发生了一次规模小、速度慢的海退，晚埃姆斯期—早埃菲尔期发生了大规模海进。

北塔山；埃姆斯期；沉积相

研究区地层区划上属北塔山地层小区，北与二台小区乌伦古河中游为界，南与卡拉麦里小区卡拉麦里大断裂为界［1-2］。区内下泥盆统出露良好，总体呈NW向带状展布，多发育小型断层，化石丰富，交通便利，是开展地层沉积相研究的理想区域（图1）［3］。早泥盆世晚期沉积的卓木巴斯套组，岩性以浅海相陆源碎屑岩、灰岩为主，夹火山质碎屑岩及火山碎屑岩。

图1 早泥盆世晚期地层分区及剖面分布图Fig.1 Subregion and profile distribution map of stratigraphic in the late stage of the Early Devonian

前人对准噶尔地区泥盆纪沉积相进行了研究，刘本培等首次报道了新疆北部早泥盆世中晚期火山碎屑风暴岩，认为泥盆纪东、西准噶尔地区位于北半球赤道低纬度带海域的西部边缘，沉积环境及构造古地理轮廓可能类似于现今的西太平洋边缘地带［4］；王庆明在新疆泥盆纪古地理一文中将准噶尔区划分为浅海相，分为北准浅海相区、玛依勒山和卡拉麦里次深海相区、南准浅海相区［5］；侯鸿飞在中国泥盆纪古地理一文中提出准噶尔-兴安地区为EW向展布的海域，中、晚泥盆世自西向东逐渐海退［6］；李锦轶等研究新疆北部大地构造演化时认为早中泥盆世是新疆北部一次重要的地壳拉张期［7］；龚一鸣报道了本地区泥盆纪火山碎屑浊积岩层序结构特征，详细分析了其地质意义［8］。本次研究认为，东准噶尔北塔山小区真正海退时间由早泥盆世中期开始，至埃姆斯期早期海退结束，随即开始大规模海进，中泥盆世持续海进，该区海域达泥盆纪的最大范围。

1 东准地区早泥盆世沉积相特征

卓木巴斯套组中浅海底栖动物化石丰富，岩石层理构造清晰，沉积环境为滨海-浅海环境。1～39层组成无障壁岛滨浅海相海退序列，相变连续，代表早埃姆斯期缓慢海退；39～42层风暴海滩亚相沉积物形成后期海侵时的障壁岛；43～61层的泻湖相沉积反映了障壁岛向陆迁移的序列；62～80层浅海陆棚斜坡亚相构成障壁岛滨浅海相的海侵序列（图2）。

图2 卓木巴斯套组岩相柱状图Fig.2 Petrographic histogram of Zhuomubasitao formation

1.1 浅海陆棚斜坡亚相

陆棚斜坡亚相发育在第1～10层及62～80层。沉积岩石为钙质细砂岩、粗砂岩、含砾砂岩和砂砾岩，呈灰色、深灰色。砾岩中砾石成分为粉砂岩及凝灰岩，粒径为3～20 mm，磨圆、次圆状，分选差，分布杂乱。基质为大量次棱角状岩屑质粗砂岩，胶结物为钙泥质，胶结类型混乱，以基底式胶结为主，局部为孔隙式胶结。该亚相特征表现为厚层块状粗碎屑流和细碎屑流的混乱堆积，及在粗碎屑流堆积间发育薄纹层状钙质细砂岩，细砂岩中发育小型斜层理。该亚相沉积厚度巨大，一般可达数百米，含腕足、珊瑚化石碎屑，偶见保存较好的角石、菊石等。腕足和珊瑚化石发育在砂砾岩和含砾砂岩中，具异地埋藏特征。

1.2 远滨亚相

远滨亚相发育在11～14层。与陆棚斜坡相紧密相连，沉积岩石主要为细砂岩、粉砂质细砂岩及凝灰质砂岩，呈浅绿灰色、深灰色。岩石颗粒呈磨圆状、分选较好。基质为微晶方解石、火山灰等，基质支撑。该相发育由中细粒长石石英砂岩渐变为钙质粉砂岩及凝灰质粉砂岩的缓慢变细序列，底部单层厚30 cm，顶部粉砂岩和凝灰质粉砂岩中发育纹层状水平层理。

1.3 临滨亚相

临滨亚相发育在15～23层。该亚相发育在海滩面潮下部分，是远滨亚相与前滨亚相间的一个过渡亚相，沉积岩石主要为砂砾岩、中砂岩、细砂岩及凝灰岩，呈灰色、浅绿灰色，含火山灰质为青灰色。该亚相沉积序列为：底部砂砾岩（15层底部），发育平行层理的细砂岩（15层上部），纹层状粉砂岩和凝灰岩（16～19层），顶部发育生物遗迹化石及生物扰动的纹层状粉砂岩（20～23层）。底部砂砾岩中砾石成分为硅质粉砂岩、硅质岩等，磨圆状、分选较差，颗粒为5～15 mm。其上粉砂岩、细砂岩中颗粒成分多为石英及长石，磨圆、分选均较好。该相粉砂岩中发育遗迹化石。

1.4 前滨亚相

前滨亚相发育在24～38层。该相为海滩面的潮间地区，沉积岩石主要为细砂岩和中砂岩。发育砂砾岩夹层（25层），为灰绿色、灰色、深灰色及黄灰色。岩石颗粒为长石及岩屑，颗粒支撑，磨圆次圆，分选极好。胶结物含量极少，多为次生石英。该亚相沉积序列为底部较粗的薄层状含砾砂岩层，发育平缓的底冲刷构造。向上变为薄层状细粒-中粒长石岩屑砂岩，受波浪冲蚀作用形成羽状交错层理。该亚相中保存有较好的腕足类化石，偶见珊瑚碎屑。

1.5 风暴海滩亚相

风暴海滩亚相发育在39～42层。砾岩、砂砾岩及中砂岩多呈厚层块状，单层厚50～70 cm。砾石成分多为砂岩、凝灰岩及砾岩（部分砾岩质砾石中含下部层位的腕足和珊瑚化石），为该层之下的沉积物。砾石呈磨圆次棱角状，分选差，颗粒为40～60 cm，最大2 m。该相底部发育大型底冲刷构造，中部细砂岩中发育包卷层理、灰泥质砾石（图3-a）和介壳滩沉积（图3-b），构成风暴海滩相序列。

1.6 泻湖亚相

泻湖亚相发育在43～60层。泻湖是极其多变的浅水环境，位于障壁岛之后。泻湖亚相发育在温暖湿润环境中，为多风暴中潮差泻湖类型。阻挡该泻湖与开阔海水的障壁岛多被溢扇沟切割，成为连接该泻湖与开阔海水的通道。泻湖中发育大量暖水型腕足类生物化石，说明泻湖水盐度无大的改变，基本与正常海水一致，这是由于泻湖水与开阔海水间通过进潮口不断发生交换所致。据此，将该泻湖亚相细分为冲溢扇、涨潮三角洲两个微相。

1.6.1 冲溢扇微相

冲溢扇微相发育在43～46层。沉积物为中砂岩和凝灰质细砂岩，是障壁岛遭海水侵蚀形成的沉积物在风暴时期被搬运至泻湖中形成的。岩石颗粒为长石及岩屑，磨圆次棱状，分选较差，基质支撑，基质成分为粉砂质，胶结物为钙泥质，含量5%～10%。该微相底部中砂岩发育薄的平行层理，该层理产状与下部层理产状形成小角度相交，类似角度不整合（底部发育平缓的底冲刷构造证明其不是）；顶部凝灰质细砂岩、粉砂岩中发育纹层状斜层理及前积纹层。该相化石主要为腕足和珊瑚碎屑，保存较差，中砂岩中腕足化石产状与岩层产状呈高角度相交（图3-c）。

图3 卓木巴斯套组沉积相特征Fig.3 The sedimentary facies feature of Zhuomubasitao formation

1.6.2 涨潮三角洲微相

涨潮三角洲微相发育在47～61层。沉积物以粉细砂和凝灰岩为主，夹中层状中粒砂岩，为潮水持续上涨将障壁岛之前的沉积物携带到障壁岛之后形成。该相由总体向上变细的粒序组成，构成4个旋回，中部发育脉状层理（图3-d）和生物潜穴构造（图3-e），顶部发育向陆方向的前积纹层，中砂岩夹层（50、54层）为风暴作用形成的冲溢扇沉积。生物以刺无洞贝类为主（图3-f），细砂岩中保存较好，数量较多。该微相与冲溢扇相相似，前者粒度较细，分选、磨圆较好，沉积物中钙泥质胶结物较多。前者单层厚15～25 cm，厚度大于后者，代表涨潮速度较快，携带的沉积物较多，沉积速率加快。

2 小结

北塔山地区早泥盆世埃姆斯期沉积类型丰富，总体上为滨海-浅海环境。早埃姆斯期（1～39层）为海退系列沉积旋回，发育浅海陆棚→远滨→前滨→临滨亚相沉积序列，该沉积旋回继承了中泥盆世海退沉积背景，相对稳定；晚埃姆斯期（39～80层）沉积环境动荡，发育风暴海滩→泻湖→浅海陆棚亚相海侵系列的沉积旋回，研究区自晚埃姆斯期开始沉降，盆地接受沉积物速率显著增大。

笔者参与西准1∶5万区调时，在准噶尔盆地西缘马拉苏组自底至顶划分出三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相、前三角洲亚相及浅海陆棚亚相等，沉积与本区大致处于同一海平面。今东准与西准的古生物面貌也反映二者大致处于相同纬度带。侯鸿飞认为准噶尔-兴安地区泥盆纪呈EW向展布的海域，我们推断北准地区与兴蒙地区连接构成该海域的北界，该海域在准噶尔地区被前人命名为北天山-准噶尔洋。另外，曾亚参、肖世禄等人在论述本地区中泥盆世岩相古地理时提出，由于中泥盆世海进，该区（北天山-准噶尔区）海域达到了泥盆纪最大范围。据此，我们认为整个北准地区在早泥盆世早期继承晚志留世海域的基础上，经历了一次规模较小的海退，早埃姆斯期该海域范围达到最小；晚埃姆斯期发育一次规模较大的海侵，中泥盆世持续海侵，该海域达到泥盆纪海侵最大程度。埃姆斯期为该洋盆在北准地区发展的优势期，洋盆面积迅速扩大。

［1］新疆地质矿产局地质矿产研究所，第一区调大队.新疆古生界（新疆地层总结之二）下［M］.乌鲁木齐：新疆人民出版社，1991，135-140.

［2］曾亚参，肖世禄.新疆的泥盆系.新疆区调（地层专辑）［M］.新疆地质局区域地质调查队.1979，（2）：147-152.

［3］肖世禄，侯鸿飞.新疆北部泥盆系研究［M］.乌鲁木齐：新疆科技卫生出版社，1992，189-211.

［4］刘本培，龚一鸣.新疆北部泥盆纪火山碎屑质风暴岩及其古地理意义［J］.1991，34-36.

［5］王庆明.新疆泥盆纪古地理［J］.新疆地质，2000（4）：319-323.

［6］侯鸿飞，王士涛.中国泥盆纪古地理［J］.古生物学报，1985（2）：186-197.

［7］李锦轶，肖序常，汤耀庆.新疆东准噶尔卡拉麦里地区晚古生代板块构造的基本特征［J］.地质评论，1990（4）：305-316.

［8］龚一鸣.新疆北部泥盆纪火山沉积岩系作用相类型、序列及其与板块构造的关系［J］.地质学报，1993（1）：37-52.

［9］陈建强，周洪瑞，王训练.沉积学及古地理学教程［M］.北京：地质出版社，2008，118-165.

Sedimentary Facies of Emsian in Beitashan Area，Xinjiang

Feng Jiangpeng，Zhang Jiandong，Song Qianqian
（No.1 regional geological survey team，Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development，Urumqi，Xinjiang，830013，China）

The late stage of Early Devonian lithological characteristics are discussed，on the basis of analysis on outcrop sedimentary facies，in combination with regional stratigraphic，palaeogeologic and lithologic data from Beitashan area in eastern margin of the Junggar basin：The sedimentary facies of the lower Zhuomubasitao formation is regressive facies of neritic sedimentary facies；while the middle and upper are transgressive sequence of barrier island which migrated to the land.Compared sedimentary environment with adjacent area at the same period.，all the data illustrated that regression hanppened from late Pragian to early Emsian，and transgression happened from the late Emsian to early Eifelian.

Beitashan area；Emsian；Sedimentary facies

1000-8845（2015）02-195-04

P512.2

A

项目资助：中国地质调查局新疆东准噶尔地区1∶5万L46E019004等6幅区域地质调查项目（1212011120514）资助

2014-07-30；

2014-12-24；作者E-mail：dapengvip@126.com

冯江鹏（1986-），男，山西运城人，硕士，2012年毕业于中国地质大学（武汉）地质学专业，主要从事古生物地层学研究