新疆准噶尔盆地矿床地质概况及矿层沉积相特征

张 芮，黄志发

（1.四川省核工业地质局二八二大队，四川 德阳 618099；2.成都理工大学， 四川 成都 610059）

准噶尔盆地是我国第二大内陆盆地，随着勘探的深入，在盆地西北缘中生界侏罗统八道湾组地层中发现了大规模具有良好的可地浸砂岩型金属矿富集条件的一套暗色含矿碎屑岩建造。砂体展布是影响金属矿勘探的重要因素之一，而砂体发育受控于沉积相展布特征。由于研究区早期的构造改造与后期剥蚀作用强烈，前人对于八道湾组沉积相认识众说纷纭，本文以盆地周缘露头剖面和盆内钻井中心、测井、录井等资料为基础，运用沉积地质研究方法，系统地对下侏罗统八道湾组进行矿物学、沉积构造和沉积相研究，以期揭示准噶尔盆地矿区地质概况、矿床沉积相类型及展布规律，为以后资源勘探提供理论信息。

1 金属矿区地质概况

准噶尔盆地是在前石炭系褶皱基底之上发育起来的大型多旋回叠合盆地，大致经历了3个构造演化阶段：前石炭世盆地基底形成阶段，震旦纪到古生代受古亚洲洋演化阶段及中新生代以来盆内造山及盆地形成阶段（金若时，2016）。根据基底形态特征，盆地内部总体为凹隆相间、南北分带、东西分块的格局（吴孔友，2005）。金属矿区主要位于准噶尔盆地西北缘西部隆起带上（图1），西北为达尔布特断裂，西为准噶尔盆地西界扎伊尔山，东以克白-乌夏断裂带与玛湖凹陷相邻。野外露头及岩心资料揭示研究区广泛分布八道湾组地层，其上段岩性以灰色中细砂岩、粉砂岩为主，粉砂岩中夹深灰色粉砂质泥岩及矿层，中段为浅灰色细砂岩和粉砂质泥岩互层，下段为以深灰色粉砂岩、泥岩、夹浅灰色中细砂岩，从中可识别出4套矿层。

图1 准噶尔盆地西北缘构造划分及矿区范围图

2 沉积相类型

本次研究主要从矿物特性、沉积构造和古生物等相标志着手，充分利用野外剖面资料，开展对矿区地质概况及沉积相研究工作，并进一步划分出亚相和微相。

2.1 辫状河河流相

通过对矿区野外剖面观察，研究矿区沉积主要发育在八道湾组下段的地层中。辫状河道及河间沉积的组合在辫状河河流相普遍发育，其矿物以砾岩、含砾砂岩和砂岩为主。在横向展布上，河道沉积不稳定，河道相互切割，以中粗砂岩为主的砂体通常呈透镜状分布；在垂向上，矿物特性表现为中粗砂岩向上的逐渐减少减薄、细砂岩、粉砂岩逐渐增多，共同组成向上变薄变细的层序。辫状河河流相以多河道的辫状河沉积为主，可进一步识别出河漫和河床两种亚相。

2.1.1 矿床亚相

根据研究区矿床特性及矿物组合特征，在矿床亚相中可识别出心滩沉积微相和矿床滞留沉积微相。

（1）心滩微相

心滩微相主要发育在河床的中部，大多呈条带状或透镜状顺水流方向展布，偶见碳化植物碎屑等。心滩微相整体呈下粗上细的正粒序特征，底部见少量砾岩，下部以灰色或灰绿色的中—粗粒砂岩为主，上部为细砂岩、粉砂岩夹少量泥岩。砂岩岩屑含量较高，大型的槽状、板状交错层理发育其中。

（2）滞留沉积微相

该沉积相主要发育于河床沉积最底部，矿物特性多为灰色或杂色块状砾岩，少见砂岩和粉砂岩。野外露头可见砾岩呈不连续的透镜状，叠瓦状的定向排列，其底部常可见冲刷面构造。

2.2 三角洲相

矿区的三角洲体系是辫状河流推进到相对开阔和坡度较缓的湖泊水体中形成的（崔永平，2002），在准噶尔盆地西北缘侏罗系八道湾组上段尤其发育。

2.2.1 三角洲平原亚相

（1） 河道微相

在准噶尔盆地西北缘侏罗系八道湾组的辫状河道微相中，矿物粒度较粗，主要为砾石、含砾砂矿石及中粗粒砂矿石。砾石成分以岩浆岩和变质岩为主，砂岩杂基含量高，成分成熟度低；粉砂矿物主要发育波状层理，含砂质团块。垂向上，沉积物表现为由下至上表现为由粗（砾石、含砾粗砂矿石）到细（粗砂岩/中砂矿石）的正粒序变化。河道底部可见透镜体状砾岩层，砾岩层底部通常表现为冲刷面或岩性突变面，并对其下伏地层造成不同程度的切割。

（2）分流河道间微相

分流河道间沉积微相常发育与河道间洼地，水下分流河道间的沉积物往往受河道的频繁迁移侵蚀、破坏，保存下来的沉积物的厚度较小（龚清，2015）。矿物特性主要为黄色和灰绿色的粉砂质泥岩和泥岩，可见水平层理和生物扰动作用遗迹。

（3）沼泽微相

下侏罗统八道湾组发育4套矿层，同时含有植物碎屑化石，前人对相应的测井分析，显示出典型的沼泽相特征，即低自然伽马、高电阻的“双峰”特征（朱筱敏等，2008）。

2.2.2 辫状河三角洲前缘亚相

（1）水下分流河道微相

研究矿区地下河道沉积物与典型分流河道的矿物组构相比，粒度较粗，主要为灰-灰绿色砾岩、灰白色砾岩、以及砂砾岩、含砾砂岩以及中粗粒砂岩、细砂岩。在垂向上，现为明显的单一的水下分流河道正韵律，一即从含砾中-粗砂岩到细砂岩，中-粗粒砂岩为沉积物主要成分。砾岩及砂砾岩中杂基含量少，主要为颗粒支撑。底部可见冲刷充填构造。矿体中可见具有滑动变形构造的泥砾，发育板状交错层理。

（2）水下分流河道间微相

水下分流河道间微相在研究区八道湾组分布广，主要由细粒沉积物组成，泥岩和粉砂岩发育水平层理，可见保存完好的植物碎片化石和生物潜穴。垂向上，微相中的岩石主要以“泥厚砂薄”反旋回沉积序列为特征，反映了水体浅、水流弱的相对安静的沉积环境。

（3）河口坝微相

河口砂坝与水下分流河道为辫状三角洲亚相中的两个主要微相，河口砂坝位于水下分流河道于沉积中心方向的河口处。湖泊水力作用的变化，使得泥质沉积物被带走，砂质物质被保存下来，矿物特性组合上下细上粗的反旋回偶见小型冲刷面。

2.2.3 金属矿床沉积环境为三角洲亚相

前辫状河三角洲泥为在该区唯一能对三角洲亚相进一步有效识别的微相。前辫状河三角洲泥以色暗、质纯的厚层的块状泥岩和薄层浊积砂岩为主，一般位于水动力条件弱的深湖-半深湖环境，常水平纹层发育于湖相泥岩中。

2.3 湖泊相

由于浅湖和滨湖亚相的鉴别缺乏明显标志统称为滨浅湖亚相，常表现为向上变细的正旋回沉积。

（1）浅湖泥微相

研究区浅湖泥微相沉积的岩性以浅灰色的粉砂岩与灰绿色的泥岩互层为主，夹少量薄层砂岩透镜体，偶见棕色或浅黄色泥岩和粉砂岩。沉积物颗粒的磨圆、分选良好，以水平层理为主，层面可见生物扰动现象。

（2）浅湖砂坝微相

研究区浅湖砂坝沉积浅灰、灰绿色粉砂质泥岩和粉－细砂岩薄层互层，发育水平层理、波状层理及中－小型交错层理，在砂、泥岩交互沉积时可发育透镜状层理。

研究区半深湖-深湖相主要分布在八道湾组中段。主要的沉积微相可见半深湖-深湖泥。由于水动力条件不足，其以发育水平层理为主要特征，部分页理化，并可见油页岩。

3 沉积相平面展布特征及演化

八道湾下段地层广泛分布除研究区西缘之外的地区。研究矿区在该时期沉积环境主要为冲积平原，大致以H96井-JW26井-B75井-BQ3井-X23井一线以西区域，盆地西缘扎伊尔山山-西北院哈拉阿拉特山遭受风化剥蚀而形成碎屑物质通过山前河流向盆内输送，且在冲积平原前沿发育局部分布的三角洲沉积，以M井区与Q井区主要发育三角洲发育较好，而在K81井区以湖泊沉积为主（图2）。

图2 八道湾下段沉积相展布图

八道湾组中段时期，伊尔山和哈拉阿拉特山进一步遭受构造抬升作用，研究区沉积环境较上段变化较大，主要表现为辫状河流相的萎缩，三角洲环境及湖盆面积的扩大，两大山系结合部普遍发育是三角洲沉积，以百口泉地区和M字井井区为主要发育区域。

图3 八道湾组上段沉积相展布图

该时期冲积平原为主要沉积环境，湖盆向东为萎缩，三角洲沉积体系发育，主要研究区东部-东南部地区。该时期构造运动减弱，物源供给减少，三角洲沉积区域与上两个时期相比进一步缩小。受研究区西部造山带构造运动影响，八道湾组下段至八道湾组上段研究区沉积相继承性较差。（图3）。

4 结论

明确了侏罗系八道湾组沉积相类型及典型综合标志特征，共识别出7个亚相，14个微相。

系统揭示了金属矿区八道湾组沉积相空间展布特征。垂向上，研究区八道湾组下段总体以辫状河沉积和辫状河三角洲平原沉积为主；到八道湾组中段开始快速水进，形成了以浅湖-半深湖泥岩和浅湖砂坝沉积为主，辫状河三角洲前缘和前辫状河三角洲孤立分布的沉积格局；八道湾组上段水体逐渐变浅，研究区总体以三角洲平原沉积为主。