莎车坳陷重力异常特征及钾盐成矿条件分析

赵玉海韦 钊 黄俭合 王 健

中化地质矿山总局地质研究院，河北 涿州072754

地质·矿产

莎车坳陷重力异常特征及钾盐成矿条件分析

赵玉海*韦 钊 黄俭合 王 健

中化地质矿山总局地质研究院，河北 涿州072754

通过莎车坳陷重力异常分析解释以及成盐地质特征分析，表明喀什凹陷有5处明显的低值异常，叶城凹陷有3处明显的低值异常，推断这些异常为低密度盐岩体沉积中心，应是找盐的有利靶区。通过成钾条件分析表明莎车坳陷有很好的成钾盐远景，根据预测划分原则圈定出乌恰-阿克陶和泽普-叶城二个预测区。

莎车坳陷 重力异常 盐岩体 成钾预测

1 成盐地质特征

莎车坳陷（塔西南坳陷）位于塔里木盆地的西部，是塔里木盆地西南部重要的构造单元，其南北长500km，东西宽100～260km，面积约7.66万km2。因坳陷内构造分异，可划分为喀什凹陷（2万km2）、叶城凹陷（2.3万km2）等次级构造单元。

区内主要含盐系地层为白垩系和古近系，出露广泛。从侏罗纪开始，该区转变为濒临特提斯海北侧的北陆缘海的低洼地带，侏罗纪发育濒临陆相含煤沉积，早白垩世为濒海的河湖三角洲沉积。在晚白垩世和古近纪，遭受了2次海浸，使之成为浅海盆地或泻湖海湾，沉积了一套砂质泥岩、碳酸盐间夹硫酸岩盐地层，总厚达1500m左右，这是该区一套较为独特的白垩纪、古近纪海相地层（表1）。这些地层中蒸发盐普遍发育，岩性的主要特征是厚层的白色石膏、硬石膏、膏泥岩发育，其次为薄层状的石膏、白云岩，局部有少量的石盐矿产。

莎车坳陷为大型的断陷盆地，盆地拗陷幅度大，上白垩统沉积厚600m，古近系厚度达1000余米，成盐期多，有晚白垩世乌依塔格期、吐依洛克期和古近纪的阿尔塔什期、巴什布拉克期。成盐盆地面积大，盐类物质雄厚，海侵时间持续时间长，构造分割剧烈，发育有喀什、叶城等次级成盐凹陷，有利于钾盐的聚集。目前已发现阿尔塔什组沉积了340m厚的石膏层夹岩盐层，在乌恰群中沉积了薄层石盐层（2m）。

莎车坳陷的岩盐主要分布于喀什凹陷内，地表可见较少的岩盐出露，多呈透镜状产于泥质岩及砂质泥岩与膏泥岩层中，如阿克陶—乌恰一带的乌恰、乌克沙鲁等，疏附县塔什米里克、阿克陶县沙曼等盐矿点则为盐丘状或似层状岩盐。出露岩盐或含盐系地层以晚白垩世吐依洛克组(K2t)、古新统阿尔塔什组(E1a)及渐新统巴什布拉克组(E2-3b)为主。

乌恰县玛尔坎苏盐矿，盐体出露长度约20m，厚 2m，主要由含石膏及泥砾的石盐岩组成。阿克陶县沙曼村附近罕铁列克盐矿，呈透镜状出露，长度约 250m，最厚处达 50m，以暗紫红色石膏质石盐岩及含泥质含膏石盐岩为主。乌鲁克恰提盐矿，呈透镜状产出，分上、下两层，出露长度50～200m，厚2～3m，盐类矿石以褐红色含石膏的泥质石盐岩为主。

表1 白垩系—古近系地层简表Table1 The Cretaceous-Paleogene strata table

2 莎车坳陷重力异常分析

2.1 布格重力异常特征

喀什凹陷区布格重力异常的特征为（图 1）：总体表现为西低东高，西南部最低，往东北方向逐渐升高。从喀什凹陷剩余重力异常图（图 2）中可以看出，本区有5处明显的低值异常，编号分别为GK-1～GK-5。

GK-1位于测区的西北部，走向北西，向北西方向仍未圈闭，异常最低 -16×10-8m/s2，异常沿走向长约23km，宽约10km，范围约200km2。

GK-2位于测区的中部，走向北西，异常最低 -16×10-8m/s2，异常沿走向长约55km，宽约17km，范围约800km2。

GK-3位于测区的东北部，走向北东，异常沿走向长约26km，宽约8km，范围约200km2。

GK-4位于测区的西南部，走向NWW，呈长轴状，异常沿走向长约17km，宽约7km，范围约137 km2。

GK-5位于测区的南部，走向近东西，异常未圈闭。

初步认为这5处低值异常均为次级凹陷引起。

图1 喀什凹陷重力布格异常图Fig.1 The bouguer gravity anomaly map of the Kashi Sag

叶城凹陷布格重力异常的特征（图3）：总体表现为南低北高。

从叶城凹陷剩余重力异常图（图 4）中可以明显看出本区有 3处明显的低值异常(编号分别为GY-1～GY-3)。

图2 喀什凹陷剩余重力异常图Fig.2 The residual gravity anomaly mapof the Kashi Sag

图3 叶城凹陷布格重力异常图Fig.3 The bouguer gravity anomaly map of the Yecheng Sag

图4 叶城凹陷剩余重力异常图Fig.4 The residual gravity anomaly map of the Yecheng Sag

GY-1异常位于测区的西北部，走向北北东，异常最低-6×10-8m/s2，异常沿走向长约28km，宽约16km，范围约380km2。

GY-2异常位于测区的西北部，走向近南北，异常最低-20×10-8m/s2，异常沿走向长约45Km，宽约35Km，范围约1240 Km2。

GY-3异常位于测区的东南部，近圆形，无明显走向，向东南方向异常未圈闭，异常最低值为-12×10-8m/s2，异常范围约500 Km2。

初步认为这3处低值异常均为次级凹陷引起。

2.2 布格重力异常解释

喀什凹陷区布格重力异常（图 1）整体呈西南负东北正的趋势，由东北部最大值36 mGal逐步过渡到西南部的最低值 -45 mGal，由正值区过渡到负值区变化较缓，等值线较稀疏，这可能是由于深部凹陷边部的过渡区域较缓造成的。整个负值区主要是由喀什凹陷造成的，呈北西走向，区内形态较复杂，变化剧烈，中部的低值区夹杂有明显的高值区块，推测是由于凹陷内部的隆起造成的。高值区呈弧形均匀分布在负值区周边，等值线较分布较均匀、稀疏，应该是重力背景场的反映，也说明喀什凹陷东北部的地层较稳定。

喀什凹陷区布格重力异常的另一个特征是异常走向北西向展布，反映了本区的构造线走向为北西向。盆地内部北西向的重力梯度带较发育，表明盆地内北西向的断裂构造较发育。

叶城凹陷区布格重力异常（图 3）变化范围较大，由北部最大值为48mGal逐步过渡到南部的最小值 -111mGal，变化范围达 169mGal。从整体上看，叶城凹陷区异常形态较简单，布格异常向北呈逐渐加大及向南呈逐步变小的趋势。推测叶城凹陷区布格异常主要反映了北高南低的背景场，应该是基底界面起伏和深部密度变化的综合反映。南部的负值区主要是反映凹陷内应该沉积有巨厚的低密度物质。不论是高值区还是低值区内，等值线较稀疏，呈近乎平行分布，这说明叶城凹陷区的构造相对较简单。

2.3 剩余重力异常特征与解释

剩余重力异常的提取方法较多，比如平均场法、高次导数法、解析延拓法、趋势分析法、频率域滤波法等。但精度最高的还是先利用已知的先验信息，构建目标体以上至地表含有准确密度和构造分布的地质模型，再从实测布格异常中减去模型正演得到的重力异常，剩下的即为目标体产生的重力异常。本次勘探目标体埋藏较深，达5km左右，构造情况复杂，在构建正演模型的时候，稍微一点偏差，就能在获得的结果里产生较大的误差。因此，经过几种方法的对比试验发现，采用向上延拓与滑动平均相结合的手段获取的剩余重力异常能与已知的地质、钻井资料吻合的较好。本次剩余重力异常的提取便采取向上延拓与滑动平均相结合的手段。

喀什地区剩余重力异常（图2）：本区剩余重力负异常主要分为3块，最大的一块位于北部，呈倒置的“7”字型，剩余异常最长的轴呈 WN向条带状延伸，短轴呈 NNE向延伸，这应该反映了深部低密度体沉积的走向。该块异常等值线圈闭性较好，异常较大的沉积中心较明显，等值线同形扭曲的部位较多，说明该区构造活动较强烈。该异常南部的异常规模较小，形态较简单，呈椭圆形NW-SE向展布，该区南部有小块幅值较大的异常，由于测线在该区没将异常覆盖，因此，该异常的规模、形态不很完整，但对后期盐岩沉积位置的判断有指示作用。

从整体分析，本区梯度带主要存在于负异常区域，而本区负异常又是喀什凹陷的反映，说明喀什凹陷内部断裂构造比较发育。

叶城凹陷区剩余重力异常（图4）：本区剩余重力异常整体上以负异常为主。工区中间有两块圈闭性较好、形态较简单的负异常，最大的一块呈扁圆形分布，规模、幅值较大，长轴近SN向展布，较小的一块呈豆芽形分布，规模、幅值较小，长轴近NW向展布。本区东南部也有明显的负异常出露，但圈闭性较差，异常形态、展布方式不明显。本区的高值区位于低值区四周，高值区等值线分布较均匀，反映了深部高密度体分布较均匀。

整体上看，本区的梯度带主要存在于高值区与低值区过渡区域，梯度带走向较简单，以NW-SE向为主，规模不很大。

2.4 盐岩体沉积中心的推断解释

由于该区盆地基底不均衡的升降，造成次级凹陷、凸起，促进卤水的分异和富集。在相对低洼的，持续坳陷的，或后期坳陷强烈的地方，常常是盐类沉积最有利的环境。本次盐岩体沉积中心的推断利用剩余重力异常图（图2、4）、重力垂向2阶导（图5、6）等异常图综合研判，圈出了低密度盐岩体沉积中心异常，这些地区应是找盐的有利靶区。

图5 喀什地区重力垂向2阶导数图Fig.5 The map of the vertical second derivative of gravity in the Kashi Sag

图6 叶城地区重力垂向2阶导数图Fig.6 The map of the vertical second derivative of gravity in theYecheng Sag

3 沉积环境与膏盐岩分布

莎车坳陷内沉积岩类型比较丰富，既发育以中、细砂岩等岩相，又发育白云岩、生物碎屑灰岩及鲕粒灰岩等碳酸盐岩岩相，还发育石膏、膏泥岩等岩相(表2)。

膏盐岩：主要发育在古近系阿尔塔什组，为白色巨厚层石膏，从同由路克至普司格地区都有发育，厚度不等，由100～200m减至30余米，主要形成于海湾泻湖环境。

膏泥岩：主要发育在古近系齐姆根组、巴什布拉克组，石膏呈薄层状、团块或脉状分布于厚层棕红色泥岩中，全区厚度巨大，数百至数千余米，主要形成于潮坪等环境。

表2 莎车坳陷的主要岩相类型Table 2 Main facies typesof the ShacheDepression

从沉积环境来看，从上白垩统－古近系，莎车地区为一个海湾型沉积古地理，主要营造了一个泻湖－障壁岛－潮坪沉积的古沉积场所，其中与膏盐岩有关的沉积环境有陆上盐坪－萨布哈亚相、海湾泻湖、潮上带等。

陆上盐坪－萨布哈亚相：位于吐依洛克组，为一套具蒸发潮坪特征暗紫红色薄层泥岩、膏泥岩、局部夹石膏薄层组所组成，具有蒸发岩与潮坪泥质岩共生的特征。而那种只有红色膏泥岩与石膏薄层混生的沉积具有萨布哈的特征。

海湾泻湖：位于阿尔塔什组及巴什布拉克组上、下部，巨厚石膏层、紫红色泥岩夹薄层粉砂岩及薄层石膏，具湖水作用的浪成波痕，大量生物活动遗迹化石。

潮上带：潮上带岩性组合为褐红色泥岩、砂质泥岩、泥晶细晶白云岩、膏泥岩和薄层石膏。

综上所述，莎车地区白垩系－古近系沉积演化综合模式包括扇三角洲相－冲积扇相－河流相－潮汐作用为主的陆棚带－泻湖－局限台地－开阔台地－台地边缘－潮汐陆棚－潮汐三角洲在内的一个复杂环境，是一个陆相沉积至海陆过渡相沉积－海相沉积－海陆过渡性沉积旋回。

4 成钾条件分析

莎车坳陷地质资料显示，含盐系地层厚度达1000m以上。通过工作发现多处盐矿点和盐泉，盐层厚达100m，最厚200余m。目前已发现阿尔塔什组沉积了340m厚的石膏层夹岩盐层(石油钻井-乌西1井和阿克2井中发现阿尔塔什组底部有中厚层状盐岩3～5m)，在乌恰群中沉积了薄层石盐层（2m）。综合分析研究表明本区成盐成钾有利。

（1）具有充足的盐类物源，喀什凹陷大规模出露盐岩以晚白垩世吐依洛克组地层产出为主,仅凹陷东部英吉沙、西部乌鲁克恰提发现小规模不规则透镜体状古近纪岩盐，一般出露于泥岩构造断裂带中，而吐依洛克组地层产出岩盐基本与石膏互层或上覆、下伏于石膏层中，延伸规模一般较大，地表普遍见盐霜分布。

（2）在边缘大断裂和平移断裂的控制下,区内的小型断裂也非常发育, 从而控制切割出一系列次级小构造单元，也正是因为这些断裂与褶皱构造，才使深部隐伏盐岩被挤压在褶皱脊部出露或沿断裂上冲出露地表，形成盐丘构造或盐层与其他地层的极不协调接触关系，从而具有理想的大地构造条件。

（3）钾盐矿床的形成与古地理环境关系密切,钾盐沉积通常发育于蒸发岩盆地演化的晚期阶段。结合区域构造背景和沉积相剖面特征研究,莎车坳陷在晚白垩世到古近纪时期，总体上发育与外海有密切联系的海湾-泻湖相沉积，晚白垩世上统克里阳期以盆地下降、海水侵入为主;依格孜牙-吐依洛克期以漫长的干燥炎热气候条件为主,退缩的海水不断浓缩,阿尔塔什期以发育巨厚石膏岩相沉积为主，开始向淡化泻湖相沉积转变。这与超大型古钾盐盆地往往与广海贯通，然后形成次级盐凹陷，岩相古地理环境基本都为海水补给的海相环境的成矿条件不谋而合，说明莎车坳陷具有有利于钾盐成矿的较适宜岩相古地理环境和持续干旱的古气候条件。

（4）根据实测地质剖面，古近系地层分布广泛，岩性为含盐泥岩、盐质泥岩、含盐粉砂质泥岩、含膏泥石盐岩等，含盐系地层厚约1000m，含盐层呈层状，较稳定，厚2～10m，以盐质胶结泥岩、含膏石盐岩为主，与含盐泥质粉砂岩呈互层产出；晚白垩世含盐地层厚近千米，岩性主要石膏、盐质泥岩、含盐砂质泥岩等，单层厚30～100 m，称互层产出。

从岩相古地理特征看,该坳陷在晚白垩世-古近纪总的为一半封闭的海湾泻湖景观。海水由中亚通过阿莱海峡进入，且时有进退，于古近纪达到最高潮，浅海相碳酸盐沉积物遍及全区，到古近纪末期海水全部退出。莎车坳陷与西部邻国的费尔干纳盆地、塔吉克盆地呈串珠状分布。在K2-E时，气候持续干燥，全期均有不等数量的膏盐沉积，加上坳陷面积大, 坳陷内部构造分异明显，具备了成盐成钾的基本条件。根据岩性岩相及所处相对位置，以晚白垩世末期成钾最为有利。而古近纪海水进退频繁，蒸发作用不强。莎车坳陷出露盐体大都在喀什凹陷。

根据找矿标志，含盐地层、岩盐赋存状态及其埋深情况，成钾和找矿条件以喀什坳陷为最好,其中以疏附县塔什米里克—阿克陶一带盐矿点更集中。因此，从地层和岩相古地理特征分析，莎车坳陷在地史发展过程中经历的海侵作用时间长，且海侵具多期性,曾带来过丰富的盐类物质成分，且晚白垩纪-新近纪以来也有过相对稳定，利于成钾的海湾泻湖或蒸发潮坪环境，可与邻区塔吉克、费尔干纳等成钾盆地对比。

综上所述，莎车坳陷岩盐沉积更趋向于海相沉积，具备钾盐沉积的物源；各类指标对比分析岩盐沉积阶段较晚，推测局部地带达到卤水演化分异析出钾盐矿物的蒸发浓缩条件；岩性-岩相标志、水化学标志显示较好，但保存条件一般。总体上莎车坳陷具有钾盐成矿条件。

5 莎车坳陷成钾预测

莎车坳陷在晚白垩世—古近纪总体上为一半封闭的海湾—泻湖景观。海水由中亚通过阿莱海峡进入本区，其间海水时有进退，而以古近纪达到最高潮，浅海相碳酸盐沉积物遍及全区，到古近纪末期海水全部退出。在平面上，莎车坳陷与费尔干纳盆地、塔吉克盆地呈串珠状分布，地层岩性和生物化石可以与费尔干纳盆地、塔吉克盆地进行很好的对比。费尔干纳盆地、塔吉克盆地都已发现大型钾盐矿床,三个盆地地理位置上相邻,为古地中海自西向东海侵的三个海盆，区域构造相似，所以，莎车坳陷有很好的成钾盐远景。

根据预测划分原则，在莎车坳陷圈定出二个预测区，即乌恰-阿克陶预测区和泽普－叶城预测区。

乌恰-阿克陶地区为莎车盆地西北侧的沉积中心，封闭条件好，沉积厚层石膏，并有多处盐点出露。结合重力布格异常和剩余重力异常图分析（见图2），GK-1、GK-3二个低值异常区推断均为次级凹陷引起。因此，乌恰-阿克陶地区是有利的成盐成钾地区。

泽普-叶城地区古近纪为一与外海连通的泻湖盆地，盐类物质来源充足，沉积了巨厚的石膏层，并有多处岩盐透镜体；结合重力布格异常和剩余重力异常图分析（见图 4），GY-1、GY-2二个低值异常区推断均为次级凹陷引起。因此，泽普-叶城地区也是有利的成盐成钾地区。

1 新疆维吾尔自治区地质矿产局，新疆维吾尔自治区区域地质志[M].北京地质出版社，1993

2谭红兵，马海州等. 塔里木盆地西部古盐岩同位素地球化学与成钾预测研究[J]. 地球学报，2005年9月，26卷增刊：174～179

THE GRAVITY ANOMALY CHARACTERISTICS AND POTASH METALLOGENIC CONDITIONS OF THE Shache Depression

Zhao Yuhai Wei Zhao Huang Jianhe Wang Jian
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau , Zhuozhou072754, China

The analysis of gravity anomaly and potash minerogenetic characteristics of the ShacheDepression, indicate thatthere are five obvious low value anomalies inKashi Sag and three obvious low value anomalies inYechengSag.We infer that these anomaliesshould bethe sedimentary center of low densitysalt rock, and also the favorable target areas for potash.In this article, study of potassium condition shows that Shache Depression has good vision for potassium. Besides that, we marking out Wuqia-Aketao and Zepu-Yechengthese two forecasting areasaccording to the prediction principles.

Shache Depression, gravity anomaly, salt rock, potassium prediction

P631.1；P619.211

A

1006–5296（2016）04–0193–08

* 第一作者简介：赵玉海（1963～），男，地质勘查专业，高级工程师

2016-10-20；改回日期：2016-11-11