新疆库车盆地古近系—新近系蒸发岩沉积旋回识别及对比*
曹养同1, 刘成林1, 杨海军2, 顾乔元2, 焦鹏程1, 卢玉红2
1 中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037
2 中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒 841000

第一作者简介:曹养同,男, 1975年生,现为中国地质科学院矿物学、岩石学、矿床学博士研究生。通讯地址:北京西城区百万庄大街 26号中国地质科学院矿产资源研究所; E-mail:cyt1941@yahoo.com.cn。电话: 13581621129

摘要

库车盆地古近纪—新近纪发育巨厚的蒸发岩沉积,根据蒸发岩沉积旋回的变化,即由于盐湖水体由淡—咸—盐—咸—淡的旋回变化,相应地沉积物发生由碎屑岩—膏岩—盐岩—膏岩—碎屑岩的变化。考虑钻井的分布位置及其剖面在时代上的完整性,选取盆地中 13口井的钻井剖面进行沉积旋回识别和对比,共识别出 5个蒸发岩沉积旋回,其中库姆格列木群两个,苏维依组一个,吉迪克组两个。通过对比,确立了以东秋 8井剖面为库车盆地蒸发岩沉积旋回对比的标准剖面。初步分析认为,盆地蒸发岩沉积旋回的沉积区迁移特征,应受盆地基底控制和南北向构造挤压应力变化的影响。古近系蒸发岩主要分布在盆地西部,新近系吉迪克组沉积时期,盆地西北部转为陆源碎屑岩沉积(西南部发育少量蒸发岩),而东部发育巨厚的蒸发岩,显示出东西分带的特点。在始新世末印度板块和欧亚板块碰撞的远距离效应影响下,库车盆地自苏维依组沉积时期蒸发岩沉积中心就已经开始迁移,迁移中心一分为二,自盆地北西分别向南、向东移动,形成两个沉积区,吉迪克组沉积时期在上述两个沉积区继续发育盐岩、膏岩沉积。

关键词: 蒸发岩; 沉积旋回; 识别及对比; 库车盆地
中图分类号:P588.24+7 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2010)01-0031-11
Identification and correlation of the Paleogene and Neogene evaporites sedimentary cycles in Kuqa Basin, Xinjiang
Cao Yangtong1, Liu Chenglin1, Yang Haijun2, Gu Qiaoyuan2, Jiao Pengcheng1, Lu Yuhong2
1 Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037
2 Tarim Oilfield Company,PetroChina, Korla 841000, Xinjiang

About the first author:Cao Yangtong, born in 1975, is a Ph.D. candidate of Chinese Academy of Geological Sciences. E-mail:cyt1941@yahoo.com.cn.

Abstract

Very thick evaporites were developed in the Kuqa Basin from the Paleogene to Neogene period. Based on variation of sedimentary cycles, which means that when the water of saline lake changes from fresh water, saline water, to brine, and then to saline water, fresh water, accordingly, the sediments change from clastics, gypsum, to halite, and then to gypsum, clastics correspondingly. Considering the distribution of drilling holes and the integrity of sections selected, 13 drilling holes were chosen to be identified and correlated on sedimentary cycles of evaporites, and five sedimentary cycles were founded, 2 belonging to the Kumugeliemu Group, 1 belonging to the Suweiyi Formation, and the others belonging to the Jidike Formation. By comparing and contrasting, the stratigraphic section of Dongqiu 8 drilling hole was constructed as a standard section, and the shifting characteristics of sedimentary areas of 5 cycles were given approximately in the Kuqa Basin. With the action of north-south compressional force and influence of the basement in the Kuqa Basin, the evaporites were developed in the western Kuqa Basin during the Paleogene, and during the deposition of the Jidike Formation, the sediments turned into clastic rocks(a small amount of evaporites in the southwestern area), but in the eastern Kuqa Basin,very thick evaporite sediments were developed during the Neogene. A distinct belt came into being between the eastern and western areas of the basin. Because of the influence of two kinds of remote structural effects resulting from the India and Qinghai-Tibet Collision,depositional centres of evaporites began to move from the depositional period of the Suweiyi Formation and the centre shifted from northwest to south and east, and thus 2 sedimentary areas came into being, accordingly,very thick halite and gypsum were developed in the 2 areas continuously during the depositional period of the Jidike Formation.

Key words: evaporite; sedimentary cycle; identification; correlation; Kuqa Basin; Xinjiang
1 引言

新疆库车盆地位于南天山构造带和塔里木盆地之间, 是一个再生前陆盆地(贾承造, 1992; Graham et al., 1993; 曹守连等, 1994; Lu et al., 1994; 卢华复等, 1996), 自北向南依次发育北部单斜带、克拉苏和依奇克里克构造带、拜城凹陷、秋立塔克背斜带和阳霞凹陷及前缘隆起带(图 1)。盆地的演化始于晚二叠世(卢华复等, 1996), 三叠纪是盆地演化的全盛期(刘志宏等, 2000), 至侏罗纪初库车前陆盆地的发育已经完成(何国琦等, 1994)。始新世末, 印度板块和欧亚板块碰撞产生的远距离效应(郭令智等, 1992), 至渐新世晚期使得塔里木板块向天山构造带再次俯冲, 库车前陆盆地再次复活并接受沉积, 形成了库车再生前陆盆地。

盆地在古近纪— 新近纪主要为一套河湖相、山麓相沉积, 发育扇三角洲、湖泊和正常三角洲沉积(谭秀成等, 2006; Yan et al., 2006)。自下而上依次划分为古近系库姆格列木群、苏维依组以及新近系吉迪克组、康村组和库车组。古近系主要为河湖相沉积(张丽娟等, 2006), 其下部库姆格列木群主要为巨厚的蒸发岩(周兴熙, 2000; Tang et al., 2004)沉积, 上部为少量盐岩、膏岩、细砂岩、粉砂岩和泥岩沉积, 新近系下部为河湖相沉积, 上部为山麓相洪积, 洪积物为砾岩、含砾砂岩、粉砂岩夹泥岩。整个古近纪— 新近纪发育大量的盐岩和膏岩沉积(表 1), 并具有东西分带的特征, 这种特征反映了盆地古近纪— 新近纪蒸发岩沉积的迁移趋势。

表1 库车盆地古近纪— 新近纪主要出露地层及岩性 Table 1 Main outcrops and lithology from the Paleogene to Neogene in Kuqa Basin

前人对库车盆地蒸发岩做了大量的研究工作。地矿部矿床地质研究所(1980)根据部分浅部地层钻孔的岩性及化学分析资料, 按成盐成膏期次的不同划分出两个成盐期:第一成盐期(古近纪)和第二成盐期(新近纪), 其中第一成盐期又划分出4个成盐亚期(古新世:第一成盐亚期, 始新世:第二、第三成盐亚期, 渐新世:第四成盐亚期)。谭红兵等(2004)利用库车盆地卤水的化学特征研究了蒸发岩成钾的有利条件, 邬光辉等(2004, 2006)、许建新等(2006)研究了盆地蒸发岩与构造的关系, 其他的学者则研究了蒸发岩作为沉积盖层(储集层)与油气的关系(张朝军和田在艺, 1998; 汤良杰等, 2003; 胡剑风等, 2004; 付晓飞等, 2006)。上述研究分别从库车盆地蒸发岩的沉积环境、成盐期次、水化学特征与构造运动及油气的关系等方面对蒸发岩进行了详细的论述, 在上述研究的基础上, 作者通过对盆地古近系— 新近系蒸发岩沉积旋回的识别和对比, 确定了蒸发岩沉积旋回的期次, 建立了一个完整的可以对比的蒸发岩沉积旋回标准剖面, 为研究库车盆地古近系— 新近系蒸发岩沉积特征提供了依据。

图1 库车盆地构造简图(据汤良杰等, 2003, 有修改)Fig.1 Sketch map of tectonics of the Kuqa Basin(modified from Tang et al., 2003)

2 研究方法
2.1 研究方法分析

虽然盆地中发育众多的东西向延伸、自北向南推覆的逆冲断层, 可能使钻井剖面所在的地层受断裂影响而发生地层叠置现象, 从而影响蒸发岩沉积旋回的识别和对比, 但作者结合钻井具体的地理位置和盆地断裂构造的分布及地层层位关系, 考虑每口钻井中蒸发岩旋回所处的地层仅位于库姆格列木群至吉迪克组之间, 对于选取的13口钻井来说, 旋回划分范围均没有受到断裂构造大的影响而发生地层叠置现象。另外, 虽然微小的影响可能存在, 以至于对于沉积韵律(特别是四级韵律的划分)有可能产生影响, 但不影响大的蒸发岩沉积旋回的识别。

2.2 沉积旋回识别及垂向沉积序列

根据现有的钻孔资料, 分析钻孔岩性剖面中碎屑岩— 膏岩— 盐岩— 膏岩— 碎屑岩沉积韵律的变化, 对每口钻井剖面逐步划出四级、三级、二级、一级沉积韵律, 其方法为先划出小的沉积韵律, 比如碎屑岩— 膏岩的变化, 定为四级韵律, 然后相同的四级韵律合并成三级韵律, 逐级向上合并, 最后划分出一级韵律(沉积旋回) (表 2)。

表2 钻井剖面沉积韵律划分数量统计 Table2 Statistics of sedimentary rhythms on columns of drilling holes

通过划分和识别沉积旋回期次, 进行沉积旋回对比, 从而对古近系— 新近系蒸发岩沉积规律(主要是库姆格列木群、苏维依组和吉迪克组)进行探讨。在此基础上初步确定当时盆地蒸发岩的沉积中心, 估计大致的沉积区域, 分析沉积中心的迁移方向和变化规律。通过沉积旋回识别和对比, 在盆地古近系和新近系的吉迪克组中共识别出5个蒸发岩沉积旋回, 其中库姆格列木群2个(自下而上为Ⅰ 1、Ⅰ 2沉积旋回), 苏维依组1个(Ⅰ 3沉积旋回), 吉迪克组2个(自下而上为Ⅰ 4、Ⅰ 5沉积旋回)。综合5个沉积旋回, 钻井剖面上基本的垂向沉积序列为:碎屑岩(主要是粉砂岩、泥岩)序列— 灰岩或白云岩序列(灰岩或白云岩与泥岩、粉砂岩交互沉积)— 膏岩序列(泥岩、膏质泥岩、膏岩交互沉积)— 盐岩序列(泥岩、膏岩、泥质盐岩、盐岩交互沉积)— 膏岩序列(泥岩、膏质泥岩、膏岩交互沉积)— 碎屑岩(主要是粉砂岩、泥岩交互沉积)序列。根据旋回建立了以东秋8井岩性剖面为古近系至新近系吉迪克组沉积时期蒸发岩旋回对比的标准剖面。

图2 对比线及钻井位置图(盆地范围据汤良杰等, 2003)Fig.2 Location of correlating lines and drilling holes(area of basin after Tang et al., 2003)

2.2 钻井选取及其剖面对比

库车盆地分布有许多钻井(孔), 可利用的钻井(孔)资料超过70多个(已利用其资料绘制成古近纪— 新近纪岩相古地理图), 考虑钻井(孔)的分布位置、断裂影响因素及其剖面在时代上的完整性, 更能有效地反映盆地中蒸发岩的沉积规律, 选取13口钻井剖面中的古近系— 新近系进行沉积旋回识别和对比, 设置了4条钻井对比剖面, 分别为东西向对比线(No.1):秋参1井— 西秋2井— 东秋8井— 东秋5井— 迪那201井— 迪那102井; 西部的南北向对比线(No.2):却勒1井— 秋参1井— 大北2井— 吐北1井; 西部的南北向对比线(No.3):羊塔2井— 西秋2井— 克拉4井; 东部的南北向对比线(No.4):牙哈1井— 东秋5井— 康村2井, 分别进行蒸发岩沉积旋回识别和对比(图 2)。

3 钻井剖面沉积旋回识别及对比

依据沉积物从碎屑岩— 膏岩— 盐岩— 膏岩— 碎屑岩的变化, 对13口钻井剖面进行了详细的沉积韵律划分和对比, 识别蒸发岩沉积旋回, 由此对古近系— 新近系蒸发岩沉积进行旋回期次识别。由于钻井剖面一般几千米长, 在论文中不可能详细地列出, 因此采用简化后的对比剖面来直观地反映蒸发岩沉积变化规律。

3.1 盆地西部沉积旋回识别及对比

西部对比线No.2依次选取却勒1井— 秋参1 井— 大北2井— 吐北1井, 其钻井剖面对比及旋回识别见图3-A; 对比线No.3依次选取羊塔2井— 西秋2 井— 克拉4井, 其钻井剖面对比见图3-B。从图3可以看出, 整个盆地西部在古新纪共发育4个蒸发岩沉积旋回, 分别为库姆格列木群(E1-2k)沉积早期的Ⅰ 1蒸发岩沉积旋回、库姆格列木群(E1-2k)沉积晚期的Ⅰ 2蒸发岩沉积旋回、苏维依组(E2-3s)沉积时期的Ⅰ 3蒸发岩沉积旋回和吉迪克组(N1j)沉积早期的Ⅰ 4蒸发岩沉积旋回。

图3 库车盆地西部钻井剖面对比Fig.3 Correlation of drilling holes in the western Kuqa Basin

E1-2k早期的Ⅰ 1蒸发岩沉积旋回见于吐北1、西秋2、羊塔2、克拉4井, Ⅰ 1旋回沉积厚度不大。其中吐北1、西秋2井Ⅰ 1旋回发育较好, 吐北1井为少量薄层盐岩、膏岩、含膏泥岩、泥岩沉积; 西秋2井为厚层盐岩、薄层膏岩、含膏泥岩沉积; 克拉4、羊塔2井Ⅰ 1旋回发育稍差, 克拉4井以巨厚的膏岩、薄层含膏泥岩及少量的薄层盐岩为特征, 羊塔2井主要为少量的膏岩和白云岩沉积(表 3)。

表3 库车盆地西部古近纪蒸发岩沉积特征 Table 3 Sedimentary characteristics of evaporates in western Kuqa Basin during the Paleogene

E1-2k晚期的Ⅰ 2蒸发岩沉积旋回见于西部两条对比线上的所有7口钻井, 即除了发育Ⅰ 1旋回的吐北1、西秋2、羊塔2、克拉4井外, 还包括却勒1、秋参1、大北2井。从图3可以看出, 盆地西部的Ⅰ 2旋回主要为巨厚的盐岩、膏岩沉积(羊塔2井、秋参1井除外), 羊塔2井为少量的厚层盐岩和薄层膏岩沉积, 秋参1井由于资料不全, 只能在剖面下部见到少量的薄层盐岩和膏岩沉积。

E2-3s时期的Ⅰ 3蒸发岩沉积旋回主要见于却勒1、西秋2井, 却勒1井发育较好, 为少量薄层盐岩、膏岩, 西秋2井只发育少量的薄层膏岩, 二者均有巨厚的含膏泥岩和泥岩沉积。西部其余5口井在E2-3s时期未见蒸发岩沉积, 主要为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩沉积, 部分夹薄层含膏泥岩或膏质泥岩。

N1j早期的Ⅰ 4蒸发岩沉积旋回见于盆地西部南边的羊塔2、却勒1井, 此时期盆地西部中间及北边的5口井已经转变为碎屑岩沉积。N1j早期羊塔2井为少量盐岩、膏岩沉积, 却勒1井只发育薄层膏岩沉积; 二者均发育厚层泥岩、含膏泥岩、膏质泥岩沉积。反映出盆地西部蒸发岩沉积自古近纪至新近纪早期, 沉积中心向南迁移。

另外从图3可以看出, 吐北1、西秋2井Ⅰ 1旋回发育较好, 为盐岩、膏岩沉积, 应为Ⅰ 1旋回蒸发岩沉积中心; 羊塔2井发育少量膏岩和白云岩沉积, 根据盐湖蒸发岩沉积序次, 即碳酸盐岩— 膏岩— 盐岩的先后沉积序次, 羊塔2井应为盆地西部蒸发岩沉积第1个旋回的南部边界点, 克拉4井在Ⅰ 1旋回主要发育巨厚膏岩沉积, 所以其位置应靠近盆地西部蒸发岩沉积第1个旋回的北部边界点。库姆格列木群晚期沉积范围在早期的基础上继续扩大, 因此在Ⅰ 2旋回中, 大北2、却勒1、吐北1、西秋2井均为巨厚的蒸发岩沉积, 应为Ⅰ 2旋回蒸发岩沉积中心, 所以, Ⅰ 2旋回时期西部蒸发岩沉积中心有两个:一个是以北部的吐北1井和大北2井为中心, 另一个是以南部的却勒1井为中心, 而秋参1井在Ⅰ 2旋回中沉积的盐岩、膏岩相对较少, 主要是含膏泥岩, 应该位于湖盆的边缘, 所以推测秋参1井是两个沉积中心的分界点。

综上所述, E1-2k 早期盆地西部Ⅰ 1沉积旋回时期, 沉积范围主要以近东西向的吐北1、西秋2井为中心, 大致以西部的秋参1井、南部羊塔2井、北部的克拉4井稍偏北为边界; Ⅰ 2沉积旋回时期, 沉积范围在原来的基础上向南、北方向扩展, 吐北1、西秋2、大北2井所在的沉积中心发育了巨厚的盐岩、膏岩沉积, 南部的羊塔2、却勒1井及北部的克拉4井同样沉积了巨厚的盐岩和膏岩。E2-3s时期, Ⅰ 3沉积旋回只见于西秋2和却勒1井, 羊塔2井变为碎屑岩沉积, 克拉4井为泥岩、膏质泥岩沉积, 所以Ⅰ 3沉积旋回的范围比Ⅰ 2大大缩小, 至少不会超过羊塔2、克拉4井所在边界位置。 N1j时期, 却勒1井主要发育膏岩沉积, 羊塔2井继续发育盐岩、膏岩沉积, 其他钻井所在位置转为碎屑岩沉积, 说明蒸发岩沉积中心到新近纪已经由北向南迁移。

3.2 盆地东部沉积旋回识别及对比

东部对比线No.4自南向北依次选取的钻井有牙哈1 井— 东秋5 井— 康村2井, 其钻井剖面对比见图4。可以看出, 选取钻井中共发育两个沉积旋回:苏维依组(E2-3s)沉积时期的Ⅰ 3蒸发岩沉积旋回和吉迪克组组(N1j)沉积早期的Ⅰ 4蒸发岩沉积旋回。

图4 库车盆地东部钻井剖面对比Fig.4 Correlation of drilling holes in the eastern Kuqa Basin

E2-3s时期的Ⅰ 3蒸发岩沉积旋回仅见于牙哈1、东秋5井, 蒸发岩为少量的薄层膏岩, 康村2井为灰质泥岩, 应该代表当时蒸发岩沉积的北部边界点, 另外迪那201、迪那102井主要发育泥岩和粉砂岩, 所以Ⅰ 3蒸发岩沉积旋回的东部边界点向东不会超过迪那201井所在位置(表 4)。

表4 库车盆地东部古近系— 新近系蒸发岩沉积特征 Table 4 Sedimentary characteristics of evaporates in the eastern Kuqa Basin during the Paleogene— Neogene
3.3 盆地东西部对比

东西向对比线No.1自西向东选取的钻井有秋参1井— 西秋2井— 东秋8井— 东秋5井— 迪那201井— 迪那102井(图 5)。从图上看出, 盆地西部的蒸发岩沉积时期主要为古近纪库姆格列木群(E1-2k)沉积时期, 东部主要为新近纪吉迪克组(N1j)沉积时期, 二者均表现为巨厚的盐岩、石膏沉积, 以东秋8井为界, 反映了蒸发岩沉积在古近纪— 新近纪具有明显的东西分带性。中部的东秋8井在整个古近纪及N1j时期发育5个蒸发岩沉积旋回, 其中Ⅰ 3旋回少量膏岩沉积代表了苏维依组(E2-3s)沉积时期沉积中心由西部向东部的过渡, N1j早期Ⅰ 4蒸发岩沉积旋回见于东部所有的5口井, 均发育盐岩、膏岩沉积(牙哈1井资料不全)。特别是东秋5、迪那201、迪那102井均发育大量的盐岩和膏岩, 代表了当时的沉积中心。整个东西向剖面反映出蒸发岩沉积中心在古近纪至新近纪吉迪克组沉积时期由西向东的迁移。

图5 库车盆地东西向钻井剖面岩性对比Fig.5 West to east correlation section of lithology of drilling holes in Kuqa Basin

3.4 东秋8井旋回划分及意义

东秋8井位于盆地中部, 介于西部对比线N0.3和东部对比线NO.4之间, 其旋回划分见 图5, 共发育5个沉积旋回。古近纪有3个沉积旋回, 自下而上第1个以少量石膏和大量含泥灰岩为主, 第2个为巨厚的盐岩、膏岩沉积, 第3个为大量的碎屑岩夹少量的膏岩沉积; 新近纪N1j时期发育两个沉积旋回, 自下而上第1个为巨厚的石膏、盐岩沉积, 第2个为厚度较小的石膏、盐岩沉积。对比其他钻井沉积旋回特征, 第1、第2旋回应为E1-2k时期产物, 分别对应Ⅰ 1、Ⅰ 2沉积旋回, 第1沉积旋回以灰岩为主, 代表当时盆地西部Ⅰ 1沉积旋回的东部边界。第3旋回为E2-3s时期的产物, 对应Ⅰ 3沉积旋回, 第4、第5旋回为N1j时期的产物, 其中, 第4沉积旋回发育大量的盐岩、膏岩沉积, 应与迪那102、迪那201井的Ⅰ 4蒸发岩沉积旋回相对应, 第5旋回定名为Ⅰ 5沉积旋回。

可以看出, 自E1-2k时期至N1j时期, 东秋8井至少可以识别出5个蒸发岩沉积旋回, 分别为Ⅰ 1、Ⅰ 2、Ⅰ 3、Ⅰ 4和Ⅰ 5, 其中Ⅰ 1、Ⅰ 2旋回分别为E1-2k 早期和晚期的产物, Ⅰ 3旋回为E2-3s 时期的产物, Ⅰ 4、Ⅰ 5沉积旋回分别为N1j 早期和晚期的产物。可见, 东秋8井从E1-2k 时期至N1j 时期, 发育比较完整的蒸发岩沉积旋回, 剖面上蒸发岩和碎屑岩交替出现, 所以可以把东秋8井作为库车盆地古近系— 新近系下部蒸发岩地层对比的标准剖面。

4 蒸发岩沉积区的迁移特征

综合上述分析, 结合西部钻井、东秋8井和东部钻井剖面古近系— 新近系蒸发岩沉积特征(表 3表4), 可以初步看出库车盆地在古近纪— 新近纪蒸发岩沉积区域的迁移特征。

E1-2k早期的Ⅰ 1沉积旋回, 吐北1、西秋2井发育盐岩、膏岩沉积, 应为沉积中心, 南部的秋参1井缺失Ⅰ 1沉积旋回、羊塔2井为白云岩沉积, 北部的克拉4井为膏岩沉积、东部的东秋8井为含泥灰岩夹石膏沉积, 所以羊塔2、东秋8井分别为Ⅰ 1沉积旋回南部和东部边界, 西部边界应位于秋参1井以东, 北部边界位于克拉4井稍偏北。E1-2k晚期的Ⅰ 2旋回期较长, 沉积区域在原来的基础上向南北方向、向东扩展, 吐北1、西秋2、大北2、东秋8井所在的沉积中心发育了巨厚的盐岩、膏岩沉积, 南部的羊塔2、却勒1及北部的克拉4井同样沉积了巨厚的盐岩和膏岩, 西部的秋参1井发育少量的盐岩、膏岩沉积。可见, E1-2k时期蒸发岩沉积区包括了东秋8井在内的大半个库车盆地。

图6 库车盆地古近系— 新近系蒸发岩沉积区域迁移特征Fig.6 Transmition characteristic of sedimentary areas of evaporates in Kuqa Basin during the Paleogene— Neogene

E2-3s 时期, 沉积区域开始缩小, 并形成两个沉积区。一个位于盆地西南部, 主要在西秋2、却勒1井见少量的膏岩沉积, 而羊塔2、克拉4、吐北1、大北2井缺失蒸发岩沉积(秋参1井资料不全), 为碎屑岩沉积; 另一个位于盆地的中东部, 以东秋8、东秋5、牙哈1井发育少量膏岩沉积, 康村2井发育灰质泥岩为特征, 形成一个沉积区域, 其中康村2井发育的灰质泥岩应该代表当时蒸发岩沉积的北部边界点。两个沉积区的位置反映了蒸发岩沉积中心在E2-3s 时期向南、向东迁移, 其中东部沉积区是沉积中心自西向东迁移过程中的过渡区域, 是N1j时期大范围蒸发岩沉积的开端。

N1j时期, 盆地南部的却勒1、羊塔2井开始发育蒸发岩沉积, 形成一个沉积区域, 中部的东秋8、东部的东秋5、东南部的牙哈1、康村2、迪那102、迪那201井形成另一个沉积区, 发育巨厚的蒸发岩沉积。所以在古近纪— 新近纪, 整个库车盆地的蒸发岩沉积区域发生由北西向南东方向的迁移, 迁移时间为E2-3s至N1j时期(图6)。

5 沉积旋回特征及迁移因素分析

盐湖蒸发岩沉积一般与古气候及构造活动密切相关(Hay and kyser, 2001), 库车盆地古近系— 新近系蒸发岩沉积旋回特征与盆地基底、海侵范围、干旱气候有关, 沉积中心迁移及沉积范围的变化与中新生带构造运动密切相关。盆地蒸发岩沉积具有东西分带的特征, 西部的Ⅰ 2沉积旋回比东部的Ⅰ 4沉积旋回发育好, 蒸发岩沉积范围和厚度均比东部大, 应与盆地基底的东高西低格局(贾承造, 1997)有关。

古新世至始新世, 海侵由古地中海沿天山南部深入到库车盆地, 海侵时断时续, 在库车盆地发育了高咸度潟湖区和咸化潟湖区, 气候干旱。古近纪中晚期, 盆地处于伸展扩张的构造环境之中(何光玉等, 2003), 由于构造环境稳定, 在干燥炎热的气候条件下, 高咸度的潟湖发育了Ⅰ 1、Ⅰ 2蒸发岩沉积旋回(Tang et al., 2004), 另外受近山前带间歇性淡水影响, 在每个旋回发育过程中都夹杂碎屑岩沉积, 而Ⅰ 2沉积旋回在Ⅰ 1旋回基础上范围的扩大反映了二者之间有一个海侵范围稍微扩大的时期, 应该与“ 始新世早期塔里木盆地内的海侵范围在局部扩展” 及盆地松弛伸展的构造环境有关。

始新世末, 受印度板块和欧亚板块碰撞的远距离效应影响, 至渐新世塔里木板块向北俯冲, 南天山构造带向南逆冲, 库车前陆盆地再次活动, 盆地再次处于南北向的构造挤压应力作用之下(Zhang and Wang, 2004), 盆地西北部基底抬升(白垩纪至中新世盆地碎屑岩沉积中心向南迁移(Zhong et al., 2004), 自中新世开始, 库车盆地与南天山构造带的边界向南迁移(He and Chen, 2004), 古应力分析显示新近纪库车盆地与南天山构造带的边界构造耦合关系为滑动上升模式(Wang et al., 2004)), 海水退却, 高咸度潟湖转变为高度咸化的内陆湖, 湖水(卤水)向东、向南迁移, 迁移过程中可能不断受到淡水的补给, 在盆地西南部和东部形成两个内陆咸湖区, 但范围较小, 在干旱气候条件下, 发育E2-3s时期的Ⅰ 3沉积旋回, 形成少量的膏岩沉积。所以E2-3s初期远距离碰撞效应所产生的应力应该已经传到塔里木盆地北缘, 而不是开始于N1j时期。

N1j时期西南部沉积区受构造运动影响继续南移, 东部沉积区有东移趋势, 但沉积范围扩大, 由于天山强烈隆起, 对古气候带起到阻隔作用, 在天山南部形成干燥炎热的气候, 两个内陆咸湖区分别发育了Ⅰ 4沉积旋回, 东部Ⅰ 4旋回发育的蒸发岩沉积比西部Ⅰ 2旋回规模稍差, 一方面与盆地基底的东高西低格局有关, 另一方面可能反映了N1j时期与E1-2k时期构造挤压作用强弱的差异性。

6 结论

通过对库车盆地古近纪— 新近纪蒸发岩沉积旋回的识别和对比, 得出以下结论:

1)库车盆地古近系— 新近系蒸发岩沉积共识别出5个沉积旋回, 分别为Ⅰ 1、Ⅰ 2、Ⅰ 3、Ⅰ 4、Ⅰ 5沉积旋回, 其中Ⅰ 1、Ⅰ 2沉积旋回期发生在E1-2k时期, Ⅰ 3旋回发生在E2-3s时期, Ⅰ 4、Ⅰ 5旋回期发生在N1j时期。

2)东秋8井剖面的古近系和新近系吉迪克组可识别出5个沉积旋回, 分别对应于Ⅰ 1、Ⅰ 2、Ⅰ 3、Ⅰ 4、Ⅰ 5沉积旋回, 建立了以东秋8井剖面为对比标志的标准蒸发岩沉积旋回剖面。

3)分析了盆地古近纪— 新近纪蒸发岩沉积区域的迁移变化特征。库姆格列木群沉积时期, 盆地西部的Ⅰ 2旋回在Ⅰ 1旋回基础上向南、北方向扩展; 苏维依组沉积时期, 盆地西北部基底抬升, 卤水迁移导致沉积区一分为二, 分别向盆地南部、东部迁移; 吉迪克组沉积时期, 盆地南部、东部的两个沉积区继续发育巨厚的蒸发岩沉积。

4)古近纪— 新近纪, 干燥炎热的气候从古新世一直持续到中新世; 库姆格列木群沉积时期可能间断地受天山山前淡水补给, 苏维依组至吉迪克组沉积时期卤水迁移过程中伴随淡水补给, 相应地蒸发岩与碎屑岩交互沉积, 发育蒸发岩沉积旋回。

致谢 感谢塔里木油田分公司提供资料支持, 硕士研究生唐敏、胡妍娜在论文的写作中给予积极的帮助, 在此表示衷心的感谢!

作者声明没有竞争性利益冲突.

作者声明没有竞争性利益冲突.

参考文献
[1] 曹守连, 陈发景, 罗传容. 1994. 塔北中、新生代前陆盆地沉降机制的数值模拟[J]. 石油与天然气地质, 15(2): 113-120. [文内引用:1]
[2] 付晓飞, 宋岩, 吕延防, . 2006. 塔里木盆地库车坳陷膏盐质盖层特征与天然气保存[J]. 石油实验地质, 28(1): 25-29. [文内引用:1]
[3] 郭令智, 施央申, 卢华复, . 1992. 印藏碰撞的两种远距离效应. 见: 李清波等主编. 现代地质学研究文集(上)[M]. 江苏南京: 南京大学出版社, 1-7. [文内引用:1]
[4] 何光玉, 卢华复, 王良书, . 2003. 塔里木盆地库车地区早第三纪伸展盆地的证据[J]. 南京大学学报(自然科学), 39(1): 40-45. [文内引用:1]
[5] 何国琦, 李茂松, 刘德权, . 1994. 中国新疆古生代地壳演化及成矿[M]. 乌鲁木齐: 新疆人民出版社, 香港: 香港文化教育出版社, 1-245. [文内引用:1]
[6] 胡剑风, 刘玉魁, 杨明慧, . 2004. 塔里木盆地库车坳陷盐构造特征及其与油气的关系[J]. 地质科学, 39(4): 580-588. [文内引用:1]
[7] 贾承造. 1992. 塔里木板块构造演化. 见: 李清波等主编. 现代地质学研究文集(上)[M]. 江苏南京: 南京大学出版社, 22-31. [文内引用:1]
[8] 贾承造. 1997. 中国塔里木盆地构造特征与油气[M]. 北京: 石油工业出版社, 348-357. [文内引用:1]
[9] 刘志宏, 卢华复, 李西建, . 2000. 库车再生前陆盆地的构造演化[J]. 地质科学, 35(4): 482-492. [文内引用:1]
[10] 卢华复, 贾东, 蔡东升, . 1996. 塔里木和西天山古生代板块构造演化. 见: 童晓光等. 塔里木盆地石油地质研究新进展[M]. 北京: 科学出版社, 235-245. [文内引用:2]
[11] 谭红兵, 马万栋, 马海州, . 2004. 塔里木盆地西部古盐矿点卤水水化学特征与找钾研究[J]. 地球化学, 33(2): 152-158. [文内引用:1]
[12] 谭秀成, 王振宇, 李凌, . 2006. 库车前陆盆地第三系沉积相配置及演化研究[J]. 沉积学报, 24(6): 790-797. [文内引用:1]
[13] 汤良杰, 贾承造, 金之钧, . 2003. 塔里木盆地库车前陆褶皱带中段盐相关构造特征与油气聚集[J]. 地质论评, 49(5): 182-186. [文内引用:1]
[14] 邬光辉, 王招明, 刘玉魁, . 2004. 塔里木盆地库车坳陷盐构造运动学特征[J]. 地质论评, 50(5): 476-483. [文内引用:1]
[15] 邬光辉, 蔡振中, 赵宽志, . 2006. 塔里木盆地库车坳陷盐构造成因机制探讨[J]. 新疆地质, 24(2): 182-186. [文内引用:1]
[16] 许建新, 马海州, 杨来生, . 2006. 库车盆地古近纪和新近纪构造环境与蒸发岩沉积[J]. 地质学报, 80(2): 227-235. [文内引用:1]
[17] 张朝军, 田在艺. 1998. 塔里木盆地库车坳陷第三系盐构造与油气[J]. 石油学报, 19(1): 6-10. [文内引用:1]
[18] 张丽娟, 李多丽, 孙玉善, . 2006. 库车坳陷西部古近系—白垩系沉积储集层特征分析[J]. 天然气地球科学, 17(3): 355-360. [文内引用:1]
[19] 周兴熙. 2000. 库车坳陷第三系盐膏质盖层特征及其对油气成藏的控制作用[J]. 古地理学报, 2(4): 51-57. [文内引用:1]
[20] Graham S A, Hendrix M S, Wang L B, et al. 1993. Collision success or basin of western China: Impact of tectonic in heritance on sand composition[J]. Geological Society of America Bulletin, 105: 323-324. [文内引用:1]
[21] Jerry Gill, David Cameron. 2002. 3-D revive sanold play: Result an aptian subsalt discovery, Etame Field, Off shore Gabon, west Africa[A]. AAPG Annual Convention[C]. Marc 10-13, Houston, Texas, Official Program, V11. [文内引用:1]
[22] Lu H, Howell D G, Jia D, et al. 1994. Rejuvenation of the Kuqa foreland basin, northern flank of the Tarim Basin, Northern China[J]. International Geology Review, 36: 1151-1158. [文内引用:1]
[23] Michael R Hudec, Martin P A Jackson. 2007. Terra infirm: Understand ing salt tectonics[J]. Earth-Science Reviews, 82: 1-28. [文内引用:1]
[24] Hay, Kyser. 2001. Chemical sedimentology and paleoenvironmental history of Lake Olduvai, a Pliocene lake in northern Tanzania[J]. Geological Society of America Bulletin, 113(12): 1505-1521. [文内引用:1]
[25] Wang Qingchen, Zhang Zhongpei, Lin Wei. 2004. Late Tertiary faults and their paleostress along the boundary between the Kuqa Basin and the Tianshan Mountains. Chinese Science Bulletin, 49(4): 374-381. [文内引用:1]
[26] Yan Detian, Wang Hua, Wang Jiahao, et al. 2006. Sedimentary characteristics and reservoir prediction of Paleogene in the east part of Kuqa Foreland Basin. Journal of China University of Geosciences, 17(2): 138-145. [文内引用:1]
[27] Zhong Li, Wenjie Song, Shoutao Peng, et al. 2004. Mesozoic-Cenozoic tectonic relationships between the Kuqa subbasin and Tian Shan, northwest China: Constraints from depositional records[J]. Sedimentary Geology, 172: 223-249. [文内引用:1]
[28] Zhang Zhongpei, Wang Qingchen. 2004. Development of joints and shear fractures in the Kuqa depression and its implication to regional stress field switching. Science in China(Ser. D)47: (Suppl. )II 74-85. [文内引用:1]