克拉玛依地区野外地质实习基地建设研究

孙新铭,李 莉,于景维,徐媛媛,柳 妮,王 满,井春丽

（1.克拉玛依职业技术学院，新疆克拉玛依 834000；2.中国石油大学(北京)克拉玛依校区，新疆克拉玛依 834000）

0 前言

克拉玛依坐落于新疆准噶尔盆地的西北缘,是国家重要的石油石化基地、新疆重点新型工业化城市、丝绸之路经济带上的重要节点城市。石油与天然气的勘探开发,使克拉玛依因油而立、因油而兴,成为世界上唯一以石油命名的城市。

野外地质实习基地是实践教学得以实施的根本前提和基础,在整个地学实践教学中具有“以弹丸之地造就地学奇兵”的重要地位,是构建地质专业教学体系的关键环节。因此,开展野外实习基地的建设研究具有重要意义。

1 野外地质实习基地的选择

野外实习基地的选择和定位,取决于实习的目的和要求（宋丙剑,2015）。根据国内外高校野外地质实习基地的建设经验,并结合学校所在地的实际情况以及地质类专业教学内容和特点,实习基地的选择应遵循实习区域集中、教学内容齐全和交通便利、经济实用等原则。由此,我们经过多次的实地调研、比较确定了准噶尔盆地西北缘作为野外地质实习基地。实习基地位于西准噶尔褶皱带与准噶尔盆地西北缘的交接带,地跨东经84°00′～86°00′,北纬45°20′～46°20′之间。行政区划隶属于新疆塔城地区托里县、克拉玛依市管辖。构造上位于哈萨克斯坦板块、塔里木板块与西伯利亚板块之间(图1(a)),为晚古生代哈萨克斯坦板块与准噶尔地块的碰撞造山带,属中亚晚古生代造山带的一部分（唐功建等，2009；李理等，2015）。实习区受复杂的构造背景、多方向挤压应力作用、多期构造运动的影响,区内的构造样式、地表情况都很复杂,断裂也十分发育（胡杨等，2013）。同时,晚古生代以来西北缘地区强烈的构造运动造就了区内富集的内生矿产、古生代的(蛇绿)混杂带的就位(图1b)和准噶尔盆地西北缘的油气富集（何登发等，2010）。

2 野外地质实习基地的教学资源

图1 克拉玛依地区野外地质实习基地区域地质特征Fig.1 Regional geological characteristics of fi eld geological practice base in Karamay

2.1 地层特征

通过大量的野外地质调查,我们确立了沿准噶尔盆地西北缘加伊尔山、哈拉阿拉特山及其盆山结合部的吐孜阿克内沟、黑油山沟、深底沟、大侏罗沟、白杨河及柳树沟等剖面作为主要实习区,实习剖面位置如图1(b)所示。这些剖面位置交通便利,从克拉玛依出发当天均可到达。实习区的晚古生代－中生代地层出露完整，层序稳定，沉积构造特征显著，沉积环境标志明显，古生物化石丰富(表1),有利于教师野外实践教学的开展，而且便于学生观察。

表1 准噶尔盆地西北缘地层出露及其特征简表Tab.1 The exposure strata and geological characteristics in the northwestern margin of the Junggar basin

2.2 地质构造特征

实习区发育有扎伊尔山与哈拉阿拉特山海西褶皱山系,褶皱构造在石炭纪地层内较为发育,特别是在下石炭统包古图组以强烈紧闭的尖棱褶皱为特征,褶皱多为不对称褶皱,类型有直立水平褶皱、倾竖褶皱、平卧褶皱等(图2a,b,c),褶皱枢纽走向多以近南北向或北东向为主,两翼产状较为陡倾。在上石炭统希贝库拉斯组、太勒古拉组内以宽缓褶皱为主,多为对称褶皱,褶皱枢纽走向也多以近南北向或北东向为主,两翼产状较为平缓。二叠纪和侏罗纪地层为整体表现为向南东倾斜的单斜构造(图2d)。

图2 西准噶尔地区典型地质构造照片Fig.2 Typical geotectonic photos of the Western Junggar region

实习区的断裂构造发育,主要发育NE向和NW向两组近垂直的断裂体系。NE向断裂构造由北向南依次有哈图、安齐、达尔布特、一家人、克－乌等断裂(图1)。其中,达尔布特断裂为区内最为重要的控制性区域走滑深大断裂构造,沿扎伊尔山-哈拉阿拉特山西侧出露,断裂带内可见明显的负地形,断层崖,断层陡坎,构造破碎带,发育众多次生小型断层(图2c),断层面的镜面、擦痕、阶步特征显著。达尔布特断裂对区内的沉积作用、火山活动、蛇绿混杂岩就位具有强烈的约束作用,对区内地层及岩体分布有主要的控制作用。沿达尔布特断裂两侧出露大量晚古生代呈面状分布花岗岩侵入岩体，断裂以北有庙尔沟、阿克巴斯陶、哈图和铁厂沟等岩体,断裂以南为夏尔莆、克拉玛依（加甫萨尔苏）、红山等岩体(图1)。NW向断裂构造从褶皱山系向盆地自然延伸,这组断裂构造与NE断裂构造近垂直,主要有红山嘴、克拉玛依、大侏罗沟和黄羊泉等断裂 (图1),这组横向走滑断层将北东向西北缘逆冲推覆构造带分割成统一的北西向断块（吴孔友等,2014）。

2.3 外动力地质作用

（1）湖泊的地质作用

实习区内的湖泊主要有艾里克湖。据《新疆图志》记载,艾里克湖至少存在1300年以上,是由白杨河河水形成的克拉玛依境内唯一的天然淡水湖泊,是白杨河的归宿地,也是生物多样性的重要湿地。湖泊的地质作用主要表现为侵蚀、搬运和沉积作用。但因湖水的运动比较弱,所以湖泊的侵蚀、搬运能力都很弱,其地质作用主要表现在沉积作用上。通过考察艾里克湖,我们可以观察到典型的湖泊沉积类型、沉积过程及其沉积物的特征；从艾里克湖的变迁史,我们能够了解到当地的气候变化、克拉玛依“引额济克”对当地环境的影响,以及因克拉玛依油田开发生产用水需求变化对艾里克湖及其周边环境的影响。

（2）河流的地质作用及地貌景观

实习区内的河流主要有达尔布特河和白杨河等。达尔布特河从克拉玛依市北38km处流过,是离克拉玛依市最近的一条河流,它发源于扎伊尔山东坡的阿金勒山,为季节性河流,河水流至百口泉附近时逐渐渗入地下,形成的百口泉水源地曾是克拉玛依20世纪60年代主要工业生产和生活的主要水源之一。白杨河属于内陆河流,发源于塔城地区额敏县境内乌克拉嘎山东南坡,流域海拔最高为2651m,由西北流向东南,流经哈拉阿拉特山口,最后注入乌尔禾以南的艾里克湖。河流的地质作用有侵蚀、搬运和沉积作用。通过考察白杨河流域,我们可以观察到白杨河出山口后形成的现积冲积扇特征；河流侧向侵蚀、底蚀作用形成的白杨河深切河谷、河流阶地地貌；白杨河流入艾里克湖形成湖成三角洲特征。

（3）风的地质作用及地貌景观

3 实习区的矿产资源

准噶尔盆地西北缘拥有丰富的石油、天然气、油砂矿、煤层气、油页岩、盐、煤、金丝玉、紫砂矿等自然矿产资源。这些资源或深埋于地下,或出露于地表。在克拉玛依地区地表最为典型、最具特色是油砂矿、金丝玉和紫砂矿等。这些矿产资源的开发利用使克拉玛依从传统的、单一的油气工业生产向综合型、服务型、消费型城市转型发展具有重要的意义。

3.1 西北缘油砂矿

油砂是一种重要的能源矿产，是原油形成后向近地表或浅地表的砂体运移，在砂体中轻组份挥发,重组份残留下来形成的沥青等重油资源。准噶尔盆地西北缘地面油砂资源分布广泛，主要分布在红山嘴(K1tg)、黑油山(T2k2)、白碱滩(K1tg)、乌尔禾(K1tg、J3q)等地区，储量非常丰富、含油率高，具有重要的工业开采价值。油砂分布与地层不整合紧密相关，红山嘴地区、白碱滩地区和乌尔禾地区油砂主要分布在吐谷鲁组底部不整合面附近向老山超覆尖灭上，黑油山、克拉玛依三区的油砂集中分布在克拉玛依组顶底不整合面附近向老山超覆尖灭位置上。油砂矿的成因：准噶尔盆地西北缘玛湖生油凹陷下二叠统佳木禾组(P1jm)、风城组(P1f)及中二叠统下乌尔禾组(P2w)烃源岩生成的深层油气沿燕山运动早、中期的构造运动和燕山-喜马拉雅运动造成的断裂和不整合面运移到地表较浅的部位，甚至部分出露于地表。油气在运移过程中在运移过程中不断挥发、氧化、降解，并最终稠化形成油砂（臧春艳等，2006；方朝合等，2008）。

3.2 金丝玉

金丝玉专指中国新疆克拉玛依、雅丹地区及其周边山峦、田野、沙漠上所开采、挖掘的可供玩赏、雕刻的一种新的玉石（田帅等，2014）。晚石炭世至早二叠世时期，西准噶尔地区火山活动强烈,地壳深处的高温、高压下含大量气体挥发份的岩浆以热力熔化和机械挤入方式向上部压力相对较小的薄弱地带和裂隙流动，侵入地壳，甚至喷溢出地表。岩浆在上升过程中溶解在其中的挥发份逐渐溶出，形成大小不一、形态各异的气泡随着岩浆流动。随着火山活动减弱，温度下降、压力减小，岩浆凝聚成坚固的岩石，气泡则成了带壳的空洞，岩浆中含有二氧化硅胶体的硅酸热液浸入其中，充填了岩石的空隙。随着水分的蒸发，二氧化硅浓缩富集，并与四周岩石中的 Al2O3、Fe2O3、SnO2、Mn、K2O 等发生一定的化学反应，由于温度下降，二氧化硅在空洞中沉淀结晶，在经过长期的地质变迁、风沙磨砺等自然作用，从而形成了质地坚硬、结构致密的金丝玉。金丝玉的主要矿物成分为石英、黄铁矿、云母，其色彩丰富、晶莹剔透、表面光滑圆润、莫氏硬度达到6.5～7，因而极具观赏和收藏价值。

3.3 紫砂矿

克拉玛依紫砂矿于2013年4月在克拉玛依金龙湖建设工程中发现。矿层产自中上侏罗统的西山窑组(J2x)、齐古组(J3q)，经燕山早、中期强烈的构造运动抬升至地表，在戈壁大漠经历亿万年地质变迁而成。勘查表明在克拉玛依的不整合沟、吐孜阿克内沟等地均有大量出露，储量丰富，仅克拉玛依区范围内紫砂原矿的储量便达30亿吨，可持续开采一百至两百年。紫砂矿的主要矿物成分是石英、高岭土、水云母和赤铁矿，富含铁、锌、硒等18种对人体有益的微量元素，颜色分为红泥、绿泥、紫泥、青泥及段泥5种，俗称“金丝泥”。克拉玛依紫砂矿性能优良、可塑性好、泥质细腻、色泽艳丽，利用其制作出的紫砂器具光线柔美，成色自然黯淡，具有很好的收藏和实用价值。金丝玉、紫砂矿成为克拉玛依除了石油之处的又一张新名片，为全市的经济、科技、社会、旅游等方面注入了新的活力。

4 实习效果与推广价值

4.1 实习效果

野外地质实习基地建立后，我们带领克拉玛依职业技术学院和中国石油大学(北京)克拉玛依校区2016级学生进行了野外地质实习，取得了预期的效果。主要收获有以下几方面∶ 第一，考察内容丰富，学生获取信息量大。经过两周的实习，学生们观察了石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和岩性特征，考察了吐孜阿克内沟石炭系与三叠系之间的地层角度不整合接触关系；不整合沟侏罗系齐古组(J3q)与西山窑组(J2x)之间的地层角度不整合接触关系以及该露头白垩系的吐谷鲁群(K1tg)与侏罗系之间的平行不整合接触关系。考察了吐孜阿克内沟地区的宽缓向斜和背斜构造、达尔布特断裂构造及断裂面等地质地貌，丰富了地质专业知识，加深了对三大类岩石和各种地质地貌现象的认识，收到了较好的实习效果。第二，学生野外地质考察技能得到训练，实践能力普遍提高。通过野外地质实习，学生观察、鉴定矿物和岩石，阅读和分析地质图，使用地质罗盘仪等技能都得到了很好的训练，学生们的野外地质考察能力普遍提高。

4.2 推广价值

野外地质实习基地中6条露头剖面、36个观察点的选择目的明确，有效地控制了实习区内的各种地层界线和地质要素的空间展布，密度合理。实习区的地质研究历史悠久、研究程度高并取得了丰硕的科研成果，区内地层、地质构造齐全且典型，古生物丰富，具有一定的代表性，区内除了储量丰富的石油、天然气、油砂、油页岩外，还有煤、铬铁矿、金矿、铀矿、斑岩型铜钼矿等多种矿产资源。因此，本实习基地具有一定的利用和推广价值。可以预见，随着克拉玛依“632”战略的深入推进，特别是克拉玛依工程教育基地各院校在地学专业建设和地质类课程的建设过程中，本实习基地将会发挥越来越大的作用。但是，由于前期考察时间紧迫，实习区及其周边地区的更多地层和微观构造还有待于进一步的勘察和确定。相信随着对实习区考察的不断深入，会有更多更好的实习教学路线、观察点及典型地质现象的发现，实习基地的实习和推广价值也将大大提高。

参考文献