新疆北塔山地區埃姆斯期地層沉積相分析

馮江鵬，張建東，宋倩倩

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第一區域地質調查大隊，新疆 烏魯木齊 830013）

新疆北塔山地區埃姆斯期地層沉積相分析

馮江鵬，張建東，宋倩倩

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第一區域地質調查大隊，新疆 烏魯木齊 830013）

對新疆北塔山地區下泥盆統埃姆斯階實測剖面綜合研究，結合地層中巖石組合、結構、構造、生物面貌等因素，將區內埃姆斯期地層沉積相進行劃分。卓木巴斯套組下部發育海退系列濱淺海沉積相，中上部發育障壁島向陸地遷移的海進序列，將其劃分出淺海陸棚斜坡亞相、遠濱亞相、臨濱亞相、前濱亞相、風暴海灘亞相、瀉湖亞相等沉積亞相，并描述各亞相特征。結合古生物特征分析研究區古地理環境演化機制，并與鄰區同時期沉積環境進行對比，認為研究區在布拉格末期—早埃姆斯期發生了一次規模小、速度慢的海退，晚埃姆斯期—早埃菲爾期發生了大規模海進。

北塔山；埃姆斯期；沉積相

研究區地層區劃上屬北塔山地層小區，北與二臺小區烏倫古河中游為界，南與卡拉麥里小區卡拉麥里大斷裂為界［1-2］。區內下泥盆統出露良好，總體呈NW向帶狀展布，多發育小型斷層，化石豐富，交通便利，是開展地層沉積相研究的理想區域（圖1）［3］。早泥盆世晚期沉積的卓木巴斯套組，巖性以淺海相陸源碎屑巖、灰巖為主，夾火山質碎屑巖及火山碎屑巖。

圖1 早泥盆世晚期地層分區及剖面分布圖Fig.1 Subregion and profile distribution map of stratigraphic in the late stage of the Early Devonian

前人對準噶爾地區泥盆紀沉積相進行了研究，劉本培等首次報道了新疆北部早泥盆世中晚期火山碎屑風暴巖，認為泥盆紀東、西準噶爾地區位于北半球赤道低緯度帶海域的西部邊緣，沉積環境及構造古地理輪廓可能類似于現今的西太平洋邊緣地帶［4］；王慶明在新疆泥盆紀古地理一文中將準噶爾區劃分為淺海相，分為北準淺海相區、瑪依勒山和卡拉麥里次深海相區、南準淺海相區［5］；侯鴻飛在中國泥盆紀古地理一文中提出準噶爾-興安地區為EW向展布的海域，中、晚泥盆世自西向東逐漸海退［6］；李錦軼等研究新疆北部大地構造演化時認為早中泥盆世是新疆北部一次重要的地殼拉張期［7］；龔一鳴報道了本地區泥盆紀火山碎屑濁積巖層序結構特征，詳細分析了其地質意義［8］。本次研究認為，東準噶爾北塔山小區真正海退時間由早泥盆世中期開始，至埃姆斯期早期海退結束，隨即開始大規模海進，中泥盆世持續海進，該區海域達泥盆紀的最大范圍。

1 東準地區早泥盆世沉積相特征

卓木巴斯套組中淺海底棲動物化石豐富，巖石層理構造清晰，沉積環境為濱海-淺海環境。1～39層組成無障壁島濱淺海相海退序列，相變連續，代表早埃姆斯期緩慢海退；39～42層風暴海灘亞相沉積物形成后期海侵時的障壁島；43～61層的瀉湖相沉積反映了障壁島向陸遷移的序列；62～80層淺海陸棚斜坡亞相構成障壁島濱淺海相的海侵序列（圖2）。

圖2 卓木巴斯套組巖相柱狀圖Fig.2 Petrographic histogram of Zhuomubasitao formation

1.1 淺海陸棚斜坡亞相

陸棚斜坡亞相發育在第1～10層及62～80層。沉積巖石為鈣質細砂巖、粗砂巖、含礫砂巖和砂礫巖，呈灰色、深灰色。礫巖中礫石成分為粉砂巖及凝灰巖，粒徑為3～20 mm，磨圓、次圓狀，分選差，分布雜亂。基質為大量次棱角狀巖屑質粗砂巖，膠結物為鈣泥質，膠結類型混亂，以基底式膠結為主，局部為孔隙式膠結。該亞相特征表現為厚層塊狀粗碎屑流和細碎屑流的混亂堆積，及在粗碎屑流堆積間發育薄紋層狀鈣質細砂巖，細砂巖中發育小型斜層理。該亞相沉積厚度巨大，一般可達數百米，含腕足、珊瑚化石碎屑，偶見保存較好的角石、菊石等。腕足和珊瑚化石發育在砂礫巖和含礫砂巖中，具異地埋藏特征。

1.2 遠濱亞相

遠濱亞相發育在11～14層。與陸棚斜坡相緊密相連，沉積巖石主要為細砂巖、粉砂質細砂巖及凝灰質砂巖，呈淺綠灰色、深灰色。巖石顆粒呈磨圓狀、分選較好。基質為微晶方解石、火山灰等，基質支撐。該相發育由中細粒長石石英砂巖漸變為鈣質粉砂巖及凝灰質粉砂巖的緩慢變細序列，底部單層厚30 cm，頂部粉砂巖和凝灰質粉砂巖中發育紋層狀水平層理。

1.3 臨濱亞相

臨濱亞相發育在15～23層。該亞相發育在海灘面潮下部分，是遠濱亞相與前濱亞相間的一個過渡亞相，沉積巖石主要為砂礫巖、中砂巖、細砂巖及凝灰巖，呈灰色、淺綠灰色，含火山灰質為青灰色。該亞相沉積序列為：底部砂礫巖（15層底部），發育平行層理的細砂巖（15層上部），紋層狀粉砂巖和凝灰巖（16～19層），頂部發育生物遺跡化石及生物擾動的紋層狀粉砂巖（20～23層）。底部砂礫巖中礫石成分為硅質粉砂巖、硅質巖等，磨圓狀、分選較差，顆粒為5～15 mm。其上粉砂巖、細砂巖中顆粒成分多為石英及長石，磨圓、分選均較好。該相粉砂巖中發育遺跡化石。

1.4 前濱亞相

前濱亞相發育在24～38層。該相為海灘面的潮間地區，沉積巖石主要為細砂巖和中砂巖。發育砂礫巖夾層（25層），為灰綠色、灰色、深灰色及黃灰色。巖石顆粒為長石及巖屑，顆粒支撐，磨圓次圓，分選極好。膠結物含量極少，多為次生石英。該亞相沉積序列為底部較粗的薄層狀含礫砂巖層，發育平緩的底沖刷構造。向上變為薄層狀細粒-中粒長石巖屑砂巖，受波浪沖蝕作用形成羽狀交錯層理。該亞相中保存有較好的腕足類化石，偶見珊瑚碎屑。

1.5 風暴海灘亞相

風暴海灘亞相發育在39～42層。礫巖、砂礫巖及中砂巖多呈厚層塊狀，單層厚50～70 cm。礫石成分多為砂巖、凝灰巖及礫巖（部分礫巖質礫石中含下部層位的腕足和珊瑚化石），為該層之下的沉積物。礫石呈磨圓次棱角狀，分選差，顆粒為40～60 cm，最大2 m。該相底部發育大型底沖刷構造，中部細砂巖中發育包卷層理、灰泥質礫石（圖3-a）和介殼灘沉積（圖3-b），構成風暴海灘相序列。

1.6 瀉湖亞相

瀉湖亞相發育在43～60層。瀉湖是極其多變的淺水環境，位于障壁島之后。瀉湖亞相發育在溫暖濕潤環境中，為多風暴中潮差瀉湖類型。阻擋該瀉湖與開闊海水的障壁島多被溢扇溝切割，成為連接該瀉湖與開闊海水的通道。瀉湖中發育大量暖水型腕足類生物化石，說明瀉湖水鹽度無大的改變，基本與正常海水一致，這是由于瀉湖水與開闊海水間通過進潮口不斷發生交換所致。據此，將該瀉湖亞相細分為沖溢扇、漲潮三角洲兩個微相。

1.6.1 沖溢扇微相

沖溢扇微相發育在43～46層。沉積物為中砂巖和凝灰質細砂巖，是障壁島遭海水侵蝕形成的沉積物在風暴時期被搬運至瀉湖中形成的。巖石顆粒為長石及巖屑，磨圓次棱狀，分選較差，基質支撐，基質成分為粉砂質，膠結物為鈣泥質，含量5%～10%。該微相底部中砂巖發育薄的平行層理，該層理產狀與下部層理產狀形成小角度相交，類似角度不整合（底部發育平緩的底沖刷構造證明其不是）；頂部凝灰質細砂巖、粉砂巖中發育紋層狀斜層理及前積紋層。該相化石主要為腕足和珊瑚碎屑，保存較差，中砂巖中腕足化石產狀與巖層產狀呈高角度相交（圖3-c）。

圖3 卓木巴斯套組沉積相特征Fig.3 The sedimentary facies feature of Zhuomubasitao formation

1.6.2 漲潮三角洲微相

漲潮三角洲微相發育在47～61層。沉積物以粉細砂和凝灰巖為主，夾中層狀中粒砂巖，為潮水持續上漲將障壁島之前的沉積物攜帶到障壁島之后形成。該相由總體向上變細的粒序組成，構成4個旋回，中部發育脈狀層理（圖3-d）和生物潛穴構造（圖3-e），頂部發育向陸方向的前積紋層，中砂巖夾層（50、54層）為風暴作用形成的沖溢扇沉積。生物以刺無洞貝類為主（圖3-f），細砂巖中保存較好，數量較多。該微相與沖溢扇相相似，前者粒度較細，分選、磨圓較好，沉積物中鈣泥質膠結物較多。前者單層厚15～25 cm，厚度大于后者，代表漲潮速度較快，攜帶的沉積物較多，沉積速率加快。

2 小結

北塔山地區早泥盆世埃姆斯期沉積類型豐富，總體上為濱海-淺海環境。早埃姆斯期（1～39層）為海退系列沉積旋回，發育淺海陸棚→遠濱→前濱→臨濱亞相沉積序列，該沉積旋回繼承了中泥盆世海退沉積背景，相對穩定；晚埃姆斯期（39～80層）沉積環境動蕩，發育風暴海灘→瀉湖→淺海陸棚亞相海侵系列的沉積旋回，研究區自晚埃姆斯期開始沉降，盆地接受沉積物速率顯著增大。

筆者參與西準1∶5萬區調時，在準噶爾盆地西緣馬拉蘇組自底至頂劃分出三角洲平原亞相、三角洲前緣亞相、前三角洲亞相及淺海陸棚亞相等，沉積與本區大致處于同一海平面。今東準與西準的古生物面貌也反映二者大致處于相同緯度帶。侯鴻飛認為準噶爾-興安地區泥盆紀呈EW向展布的海域，我們推斷北準地區與興蒙地區連接構成該海域的北界，該海域在準噶爾地區被前人命名為北天山-準噶爾洋。另外，曾亞參、肖世祿等人在論述本地區中泥盆世巖相古地理時提出，由于中泥盆世海進，該區（北天山-準噶爾區）海域達到了泥盆紀最大范圍。據此，我們認為整個北準地區在早泥盆世早期繼承晚志留世海域的基礎上，經歷了一次規模較小的海退，早埃姆斯期該海域范圍達到最小；晚埃姆斯期發育一次規模較大的海侵，中泥盆世持續海侵，該海域達到泥盆紀海侵最大程度。埃姆斯期為該洋盆在北準地區發展的優勢期，洋盆面積迅速擴大。

［1］新疆地質礦產局地質礦產研究所，第一區調大隊.新疆古生界（新疆地層總結之二）下［M］.烏魯木齊：新疆人民出版社，1991，135-140.

［2］曾亞參，肖世祿.新疆的泥盆系.新疆區調（地層專輯）［M］.新疆地質局區域地質調查隊.1979，（2）：147-152.

［3］肖世祿，侯鴻飛.新疆北部泥盆系研究［M］.烏魯木齊：新疆科技衛生出版社，1992，189-211.

［4］劉本培，龔一鳴.新疆北部泥盆紀火山碎屑質風暴巖及其古地理意義［J］.1991，34-36.

［5］王慶明.新疆泥盆紀古地理［J］.新疆地質，2000（4）：319-323.

［6］侯鴻飛，王士濤.中國泥盆紀古地理［J］.古生物學報，1985（2）：186-197.

［7］李錦軼，肖序常，湯耀慶.新疆東準噶爾卡拉麥里地區晚古生代板塊構造的基本特征［J］.地質評論，1990（4）：305-316.

［8］龔一鳴.新疆北部泥盆紀火山沉積巖系作用相類型、序列及其與板塊構造的關系［J］.地質學報，1993（1）：37-52.

［9］陳建強，周洪瑞，王訓練.沉積學及古地理學教程［M］.北京：地質出版社，2008，118-165.

Sedimentary Facies of Emsian in Beitashan Area，Xinjiang

Feng Jiangpeng，Zhang Jiandong，Song Qianqian
（No.1 regional geological survey team，Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development，Urumqi，Xinjiang，830013，China）

The late stage of Early Devonian lithological characteristics are discussed，on the basis of analysis on outcrop sedimentary facies，in combination with regional stratigraphic，palaeogeologic and lithologic data from Beitashan area in eastern margin of the Junggar basin：The sedimentary facies of the lower Zhuomubasitao formation is regressive facies of neritic sedimentary facies；while the middle and upper are transgressive sequence of barrier island which migrated to the land.Compared sedimentary environment with adjacent area at the same period.，all the data illustrated that regression hanppened from late Pragian to early Emsian，and transgression happened from the late Emsian to early Eifelian.

Beitashan area；Emsian；Sedimentary facies

1000-8845（2015）02-195-04

P512.2

A

項目資助：中國地質調查局新疆東準噶爾地區1∶5萬L46E019004等6幅區域地質調查項目（1212011120514）資助

2014-07-30；

2014-12-24；作者E-mail：dapengvip@126.com

馮江鵬（1986-），男，山西運城人，碩士，2012年畢業于中國地質大學（武漢）地質學專業，主要從事古生物地層學研究