3.1.1 分布范围

利用遥感技术, 对塔西南坳陷蒸发岩地层(石盐岩、石膏岩地层)进行遥感地质解译, 得出塔西南坳陷蒸发岩地层出露范围(图2)。从图2可以看出:蒸发岩地层主要分布于西昆仑山前构造带及南天山山前构造带, 大致沿乌恰— 阿克陶— 英吉沙— 莎车一线以西至西昆仑山前分布。蒸发岩地层中出露6个石盐岩地层露头, 分别是:乌恰县喀拉塔勒盐点, 疏附县塔什米里克盐点、苏阿克提里阿盐点和乌帕盐点, 阿克陶县库罗嘎尔盐点和沙曼盐点, 主要沿乌恰康苏— 乌帕— 塔什米里克— 艾古斯一线分布(图 2)。

图2

Fig.2

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	图2 塔西南坳陷石盐岩露头分布Fig.2 Distribution of halite outcrops in southwestern Tarim Depression

3.1.2 出露层位

塔西南坳陷蒸发岩沉积主要赋存于上白垩统吐依洛克组和古新统阿尔塔什组。另外, 上白垩统库克拜组、乌依塔克组及古近系齐姆根组、乌拉根组、巴什布拉克组均有石膏岩沉积。

库克拜组中段以深灰色、灰绿色泥岩、灰黑色泥岩为主, 夹石膏或介壳灰岩薄层。乌依塔克组在阿克彻依以膏泥岩为主, 在依格孜牙剖面, 主要为粉砂质泥岩、膏泥质粉砂岩夹石膏薄层。吐依洛克组为区内主要的含盐地层, 下部以薄层状棕红色泥岩、紫红色膏泥岩、粉砂岩为主, 夹中层状石膏岩, 上部为含泥砾、石膏的石盐岩。阿尔塔什组中下部以厚层— 块状石膏岩、硬石膏岩发育为特征, 夹浅灰色白云岩、泥岩、膏泥岩薄层, 顶部普遍发育一套中— 厚层状微晶灰岩、生物碎屑灰岩。地表调查显示, 在昆仑山山前以阿尔塔什地区石膏岩厚度最大(370余米), 自阿尔塔什向西和向东石膏岩厚度均逐渐减小; 在南天山山前该组石膏岩厚度在乌恰库孜贡苏地区达到最大(250余米), 向西至斯木哈纳石膏岩厚度减小。齐姆根组下段以深灰色、灰绿色泥岩、泥灰岩为主, 夹薄层泥灰岩, 见石膏沿节理面充填; 上段以紫红色泥质粉砂岩、泥岩夹薄层石膏为主。在阿尔塔什、喀拉塔勒等地, 乌拉根组顶部发育不同厚度的石膏岩。巴什布拉克组以棕红色、暗紫色泥岩、粉砂质泥岩、砂岩为主, 夹薄层石膏岩、膏泥岩、泥灰岩, 其中乌恰康苏以西的巴什布拉克组中可见3层厚1.0~1.5 m的含盐石膏岩。上白垩统— 古近系蒸发岩赋存部分层位及岩性特征见图3。

图3

Fig.3

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	图3 塔西南坳陷蒸发岩出露层位Fig.3 Outcrop strata of evaporites in southwestern Tarim Depression

塔西南坳陷石盐岩层地表出露较少, 基本沿西昆仑山前一带出露(图 2), 出露范围均不大, 如塔什米里克盐点, 位于塔什米里克乡南约2 km处, 面积约0.4 km²(图 4-a, 4-c); 喀拉塔勒盐点, 位于乌恰康苏— 乌鲁克恰提公路旁边, 距离康苏镇约40 km, 山坡仅见白色盐霜、结晶盐壳, 无石盐岩出露, 但在深约50 m的人工探洞中, 可见灰白色含膏石盐岩、青灰色石盐岩(图 4-b)。石盐岩层基本呈透镜体分布, 如沙曼盐点, 盐体呈透镜层状, 共出露2层, 下层厚15~23 m、长约200 m, 上层厚5~10 m、长约250 m; 在库罗嘎尔盐点, 盐体呈南北向透镜体产出, 厚约8 m、长约150 m, 中部夹1层厚层石膏岩。石盐岩层有时不整合于阿尔塔什组厚层石膏岩之下, 如在苏阿克提里阿盐点, 透镜状盐体呈南北向展布, 产于古新统阿尔塔什组石膏层之下, 并向上刺入石膏层。石盐岩岩性主要为青灰色、褐红色石盐岩、含膏石盐岩、含泥砾石盐岩, 其中泥砾为褐红色、灰绿色泥岩(图 4-b, 4-c; 表1)。另外, 乌泊1井见到厚约264 m的石盐岩, 岩性为青灰色石盐岩、含泥砾石盐岩(图 4-d)。盐点分布及特征见表1。

图4

Fig.4

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	图4 塔西南坳陷蒸发岩岩性特征Fig.4 Lithological characteristics of evaporites in southwestern Tarim Depression

表1

Table1

表1(Table1)

表1 塔西南坳陷石盐岩盐点分布及特征 Table1 Distribution and characteristics of halite spots in southwestern Tarim Depression

表1 塔西南坳陷石盐岩盐点分布及特征 Table1 Distribution and characteristics of halite spots in southwestern Tarim Depression

对塔西南野外采集的石膏岩样品进行薄片分析, 发现除石膏外, 还有大量次生杂卤石, 杂卤石基本赋存于石膏表面(图 5-a, 5-b), 可能为后期富钾卤水交代原生石膏形成。

图5

Fig.5

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	图5 塔西南坳陷石膏岩中杂卤石及石盐岩中的次生钙芒硝Fig.5 Polyhalite in gypsum and epigenetic glauberite in halite in southwestern Tarim Depression

对乌泊1钻井岩屑中的石盐岩和石膏岩(钻井地质设计中层位为阿尔塔什组)进行扫描电镜分析, 发现除了石盐和石膏外, 在石盐表面发育大量次生钙芒硝(图 5-c, 5-d, 5-e), 而地表石盐岩露头中, 扫描电镜分析未发现次生钙芒硝。一般认为, 和石盐共生成因的钙芒硝, 其形成条件相对苛刻, 要求盐湖卤水Ca²⁺/2Na⁺的摩尔比为 1︰243~1︰1346 之间, 即要求盐湖卤水富Na⁺, 但Ca含量不能太高(朱井泉和胡文瑄, 1989; 杨清堂等, 1989); 否则, 在盐湖演化后期, 遭受富Ca水补充, 卤水中Ca含量过高时, 易形成石膏。满足这一条件的不可能是盐湖周围水体补充, 那样水量大而时间短, 只有地下水才能满足“ 缓慢而持续” 的条件。因此, 乌泊1井石盐表面次生钙芒硝可能为盐湖后期石盐析出阶段, 含Ca地下水缓慢持续补给盐湖生成。

因此, 根据上述分析认为, 塔西有坳陷蒸发盐矿物主要为石膏、石盐、杂卤石和钙芒硝等。

塔西南坳陷吐依洛克组沉积物为褐红色、灰绿色泥岩、含膏泥岩夹石膏层、薄层灰岩, 含少量砾岩、砂砾岩(雍天寿, 1984; 周志毅等, 2001)。泥岩、含膏泥岩主要分布于西昆仑山前一带, 分布范围较小, 至和田及乌孜别里山口(位于塔西南坳陷西北部, 中国与塔吉克斯坦交界处)一带, 则相变为砾岩、砂砾岩沉积(王福同等, 2006)。可见, 吐依洛克组沉积后期为干旱气候下海退沉积环境(雍天寿和单金榜, 1986), 和田及乌孜别里山口一带砂砾岩沉积应受昆仑山及南天山周围山区冲洪积物的影响, 乌孜别里山口位于塔西南坳陷西北部, 亦说明当时海退至少退至乌孜别里山口以西地带。

阿尔塔什组主要为灰白色、白色硬石膏岩、石膏岩(图 4-e), 有时夹灰岩薄层, 顶部常见中— 厚层灰岩(图 4-f), 在塔西南坳陷其层位及厚度变化稳定, 分布范围广。一般认为, 晚白垩世— 古近纪早期的塔里木古海湾为半封闭、水深20~50 m的陆表海, 气候干燥炎热(雍天寿和单金榜, 1986), 阿尔塔什组为潟湖相、极浅水蒸发台地相沉积(王福同等, 2006), 海水从塔西南坳陷西北部侵入, 西部及西南部为西昆仑低山区隔挡, 形成塔西南潟湖区。另外, 阿尔塔什组石膏岩夹灰岩薄层说明, 在阿尔塔什组石膏岩沉积期, 发生过几次海侵, 阿尔塔什组沉积后期, 海水进一步加深, 海侵范围扩大, 在阿尔塔什组沉积末期形成中厚层灰岩沉积。

从表1可以看出, 地表盐点沉积全部呈透镜体产出(塔西南搜集到的石油钻孔资料中, 仅乌帕地区的乌泊1井见到石盐岩, 因此无法判定地下石盐岩层是否亦呈透镜体产出), 岩性主要为青灰色石盐岩、褐红色含泥砾石盐岩, 泥砾岩性为褐红色、灰绿色泥岩, 同吐依洛克组下段岩性一致。特别是苏阿克提里阿盐点, 石盐岩透镜体产于古新统阿尔塔什组石膏层之下, 并刺入石膏层, 盐体局部含吐依洛克组紫红色夹灰绿色泥岩条带。

由于石盐岩沉积一般形成于封闭、半封闭的湖盆环境中, 因此基本上为海退期成盐(袁见齐等, 1983; 郑绵平, 1989; 钱自强等, 1994; 刘群等, 1997; 刘成林等, 2006), 有时大的盆地内部发育多个次级盐湖凹地, 往往形成串珠状盐湖链。塔西南坳陷盐层发育特征表明, 透镜状石盐岩层在横向上的不连续, 可能与当时坳陷内部具多个小型次级盐湖凹地有关, 这与雍天寿和单金榜(1986)认为的“ 塔里木古海湾在吐依洛克期海水完全退出了塔里木区, 变成了一些互相孤立的小面积残留潟湖” 相一致。

根据上述分析认为, 吐依洛克组沉积后期(海退期), 研究区开始发育盐岩沉积, 并混染了该组沉积前期的泥岩、含膏泥岩, 形成褐红色、青灰色含泥砾石盐岩(图 4-d; 表1)。阿尔塔什组沉积时期为稳定持续的海侵期, 若成盐, 则石盐岩层应和石膏岩层一样, 在横向上层位稳定并大范围分布于塔西南坳陷, 不应出现横向上的断续沉积。因此, 塔西南坳陷的石盐岩可能是归属于吐依洛克组沉积晚期的产物。

综合考虑塔西南坳陷透镜体石盐岩层在横向上断续分布的特征、海退期成盐特征、吐依洛克组及阿尔塔什组沉积特征及沉积环境, 提出塔西南坳陷海退成盐模式(图 6): 吐依洛克组沉积晚期, 海水完全退出了塔里木地区, 塔西南变成了一些互相孤立的小面积残留潟湖(雍天寿和单金榜, 1986), 即塔西南坳陷内部分布多个次级古盐湖凹地, 在干旱气候条件下蒸发沉积了含膏石盐岩、石盐岩。阿尔塔什组沉积时期, 海水自塔西南坳陷西北部侵入, 西面及西南部受西昆仑低山区隔挡(王福同等, 2006), 形成塔西南咸化潟湖区, 水体深度应在20~50 m之间, 最大深度不超过70 m, 气候干燥(雍天寿和单金榜, 1986), 利于蒸发岩沉积, 在干旱气候条件下形成厚层石膏岩沉积, 覆盖在吐依洛克组石盐岩透镜体之上。

图6

Fig.6

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	图6 塔西南坳陷海退成盐模式Fig.6 Salt deposition model in regression in southwestern Tarim Depression