且末縣米特河地區托庫孜達坂組下段粒度特征及成因環境分析

陳 剛 王 東 張中欣 楊 晨

(中化地質礦山總局山東地質勘查院，山東 濟南 250013))

0 引言

研究區位于塔里木盆地和昆侖山過渡部位，北跨阿爾金地塊，南跨北昆侖巖漿弧帶。行政區劃隸屬新疆且末縣管轄，主要分布于阿羌鄉和庫拉木勒克鄉，地理坐標為東85°15′～86°00′，北緯37°10′～37°30′。下石炭統托庫孜達坂組在研究區位于阿爾金南緣大斷裂以南，主要出露于研究區中部，依據其巖性組合可分為兩個巖性段，下段巖性主要為呈厚層出現的凝灰質細粒長石砂巖、凝灰質中細粒巖屑長石砂巖、凝灰巖，未見底；上段巖性主要為安山巖、片理化安山巖、安山玢巖、英安巖、英安玢巖、細粒巖屑長石雜砂巖、長石砂巖，有大量花崗閃長巖、二長花崗巖侵入，與巖體接觸部位見有烘烤現象；該組巖性段之間界線清楚。該組在區內總體為一倒轉向斜產出，上覆地層被剝蝕后未見及上覆地層，局部被第四系沖洪積物覆蓋[1-5]。

由于交通極為困難，研究區成果資料非常有限，原25萬礦調只劃分到組。通過研究剖面特征、基本層序、粒度參數、薩胡環境等對粒度特征及成因環境分析，以期為區域地質調查提供參考依據。

1 地質特征

1.1 剖面描述

托庫孜達坂組出露于研究區中部(見圖1)，走向為北東向，依據其巖性組合可分為兩個巖性段，下段巖性主要為呈厚層出現的凝灰質細粒長石砂巖、凝灰質中細粒巖屑長石砂巖、凝灰巖，未見底；上段巖性主要為安山巖、片理化安山巖、安山玢巖、英安巖、英安玢巖、細粒巖屑長石雜砂巖、長石砂巖，有大量花崗閃長巖、二長花崗巖侵入，與巖體接觸部位見有烘烤現象(見圖2、3)，該組巖性段之間界線清楚。該組在區內總體為一倒轉向斜產出，上覆地層被剝蝕，局部被第四系沖洪積物覆蓋。區域上該組與上覆早石炭世哈拉米蘭河組整合接觸，與下伏中泥盆世布拉克巴什組為角度不整合接觸[2]。

1—Ⅰ級大地構造單元的界線；2—Ⅰ級大地構造單元的界線；3—Ⅰ級大地構造單元的界線；塔里木南緣隆起區；阿中地塊；東昆侖弧盆系；7—全新世風積堆積；8—更新世沖洪積物；9—二疊系葉桑崗組；10—石炭系托庫孜達坂組；11—中三疊世石英閃長巖；12—中三疊世二長花崗巖；13—早石炭世二長花崗巖；14—早石炭世花崗閃長巖；15—早石炭世英云閃長巖；16—早石炭世石英閃長巖；17—葉桑崗構造蛇綠混雜巖；18—構造破碎帶；19—地層界線；20—斷裂；21—褶皺構造

圖2 砂巖被早石炭世花崗閃長巖侵入

圖3 砂巖被巖體烘烤蝕變現象

1.2 巖石學特征

1)灰色細粒巖屑長石雜砂巖(PM30-b-20)，見圖4。石英表面干凈無色，個別石英呈波狀消光；長石主要為斜長石和鉀長石，斜長石表面多數發生絹云母化，部分斜長石可見發育聚片雙晶，鉀長石表面發生輕微粘土化。

圖4 細粒巖屑長石雜砂巖鏡下特征(PM30-b-20、正交偏光鏡)

2)褐黃色變質長石砂巖(PM30-b-40)，見圖5。巖石風化面呈淺褐黃色，新鮮面褐黃色，粒狀變晶結構，塊狀構造。巖石原巖可能是砂巖，發生強烈變質作用，主要由斜長石、鉀長石、石英、綠泥石、碳酸鹽礦物和脈體組成。

圖5 變質長石砂巖鏡下特征(PM30-b-40、正交偏光鏡)

3)灰綠色細粒長石雜砂巖(PM17-b04)，圖6。巖石呈灰綠色，細粒砂狀結構，塊狀構造，巖石主要由碎屑顆粒和填隙物組成；碎屑顆粒： 石英 25%～30%，長石10%～15%，巖屑1%～2%，填隙物：泥質25%～30%，絹云母8%～10%，黑云母1%～2%，白云母1%～2%，綠泥石2%～3%，碳酸鹽礦物1%～2%，不透明礦物2%～3%。

圖6 細粒長石雜砂巖鏡下特征(PM17-b04、正交偏光鏡)

4)紫色泥質含砂粉砂巖(PM17-b10)，圖7。巖石呈紫色，細粒砂狀結構，塊狀構造，巖石主要由碎屑顆粒和填隙物組成；碎屑顆粒：長英質45%～50%，巖屑2%～3%，填隙物：

圖7 泥質含砂粉砂巖鏡下特征(PM17-b10、正交偏光鏡)

黑云母3%～5%，白云母2%～3%，泥質8%～10%，絹云母15%～20%，不透明礦物8%～10%，裂隙：1%～2%。

1.3 沉積學特征

從該套地層的顏色來看，整體呈灰綠色、灰色、淺褐色，表明沉積時沉積介質為正常-弱氧化環境，同時也說明沉積時水深在氧化-還原界線附近；從該組碎屑巖的主要特征來看，分選中等、磨圓中等、結構成熟度次成熟，成分成熟度低，顯示物源區相對較近，為地殼緩慢隆升轉變為穩定構造環境下沉積的產物，見表1。從該組碎屑巖在QFL圖解中的投圖結果來看，物源區來自多旋回造山帶；從該套粉砂巖中可見平行層理，顯示整體為水深流緩的環境，從該套地層下段底部為變凝灰質細粒長石巖屑砂巖、上部為變凝灰質細砂巖的巖石組合特征來看，顯示區域上影響調查區范圍內的島弧帶火山活動由無-弱-漸強的變化特征；從該套地層中發育快速堆積無分選成因的均勻層理來看，說明為一套水深流緩濁流牽引力作用下快速堆積的產物；從該套巖石的粒度及發育均勻層理來看，可能為一套淺海-過渡相環境濁流沉積的產物[6，7]。

表1 托庫孜達坂組下段碎屑巖主要特征及其變化規律表

2 基本層序及成因環境分析

2.1 基本層序特征

研究區該組下段為凝灰質碎屑巖夾少量火山巖組合，巖性組合以正常沉積、沉積-火山碎屑巖夾少量火山巖為特征，研究區中部PM30、PM31號剖面所控制的下段中發育有兩種基本層序，見圖8、9。

圖8 托庫孜達坂組下段A基本層序

圖9 托庫孜達坂組下段B基本層序

基本層序A：為本段剖面下部發育的一種基本層序，由三個單元組成，下部為含礫粗粒砂巖，發育透鏡狀層理，中部為細粒巖屑砂巖，中薄層狀，上部為粉砂巖，由下至上粒度由粗變細，分層界線截然，細粒巖屑砂巖中發育平行層理，該組基層層序成分成熟度較低，巖屑含量較高，代表物源較近，水動力較強，應為淺海沉積環境。

基本層序B：為本段剖面上部發育的一種基本層序，由兩個單元組成，下部為細粒長石巖屑砂巖，上部為粉砂質泥巖，由下至上粒度由粗變細，分層界線截然，細粒長石巖屑砂巖中發育平行層理，該組基層層序成分成熟度較低，巖屑含量較高，代表物源較近，水動力較強，應為淺海-半深海沉積環境。

2.2 鮑馬層序特征

該套地層下段中發育不完整鮑馬層序a、b、c、d段，見圖10。其中a段為砂礫巖，發育有粒序層理，為高流態快速沉積；b段為細粒巖屑砂巖，發育平行層理，為高流態平底，與a段多呈漸變過渡；c段為粉砂巖，發育平行層理，常見b層與d層韻律產出，在細粒巖屑砂巖中局部見有重核膜構造，為低流態平底，與b段為突變接觸；e段為泥質巖，發育有水平層理，多為懸浮沉積，與d段多呈漸變過渡，沉積環境應為半深海-斜坡相[8,9]。

圖10 托庫孜達坂組下段鮑馬序列層序圖

3 碎屑巖的粒度特征及沉積環境分析

3.1 粒度概率曲線特征

此次在研究區托庫孜達坂組下段中采集了三件粒度分析樣，其粒度概率曲線見圖11。粒度曲線形態呈三段，主要由推移組分、跳躍組分和懸浮組分組成，其中跳躍組分為主體，各段間曲線斜率較陡。

頻率直方圖 Ⅱ：頻率曲線圖

Ⅲ：累積頻率曲線圖 Ⅳ：概率累積曲線圖

根據托庫孜達坂組下段粒度樣品薩胡環境判別公式值各參數計算公式，見公式1；圖解法粒度參數分析，見表2。

表2 托庫孜達坂組下段砂巖粒度參數特征表

(1)

當海灘沙丘Y<65.365 0時，Y海灘=51.953 6；當淺海沙丘Y>65.365 0時，Y淺海=104.753 6。

均值(ME)：主要粒度集中在1.058～2.145Φ之間，從粒度上來說屬細砂巖，且粒徑變化在各砂體變化幅度較小。

標準偏差(σ)：砂巖粒度分布的標準偏差，根據弗里德曼根據分選程度的差別將碎屑巖分為7個等級，托庫孜達坂組下段的標準偏差為0.659～0.735，分選性中等-較好，與海(湖)灘沉積環境相近。

偏度(SK)：主要用來判別對稱程度、粒度正態分布特征，從而表明均值與中位數的相對位置。用?？思拔值碌钠葎澐謽藴?，偏度在-0.207～0.083之間，為近對稱或負偏，說明沉積物粒度以細砂為主，分選性較差，具海灘沉積特點。

峰態(KG)：判斷粒度分布曲線的陡峭程度(分散程度)。本組碎屑巖峰值在2.612～3.130之間，根據福克及沃德對偏度的劃分，為中等(近正態)峰態的形態為正常曲線，說明該沉積物以細粒為主，粉、粗兩端組份較少，峰態特征顯示淺海環境。

由薩胡環境判別公式得出結論：Y1值在-2.644 5～-5.809 3，均小于-2.741 1，成因為風成；Y2值在85.305 1～114.001 2，均大于65.365，成因為淺海環境；Y3值在-1.805 2～-5.962 9，均大于-7.419 0，成因為淺海；Y4值在6.406 4～7.542 1，均小于9.843 3，成因為濁流，為半深海。

綜上所述，托庫孜達坂組下段砂巖粒度參數顯示該組具有海灘環境沉積的特征；薩胡環境判別公式顯示托庫孜達坂組下段砂巖粒度特征具有淺海環境的沉積特征；結合該段地層的空間展布特征、粒度特征、沉積構造特征，確定該組下段應為淺海-半深海相環境沉積的碎屑巖。用以上碎屑巖的粒度曲線與標準正常沉積碎屑巖的同類曲線相比較，托庫孜達坂組下段砂巖粒度曲線與淺海-半深海相沉積環境砂巖曲線較接近。

3.2 沉積環境

托庫孜達坂組下段為灰黑色細粒鈣質巖屑砂巖、炭質粉砂巖、泥質巖、石英細砂巖、凝灰質細砂巖；砂巖以中厚層狀為主，顏色較淺，粉砂巖中水平紋層發育；含粉砂質泥巖及泥質粉砂巖中碎屑粒徑較小，一般小于0.02 mm，形成環境為大陸邊緣淺海-半深海沉積環境，因此，其沉積環境應為半深海-深海沉積環境。

托庫孜達坂組下段的沉積環境由淺海相向半深海斜坡相轉化，說明海水深度由淺到深，海平面上升，顯示海進沉積序列特征。

縱向上，下段巖性組合主要為：灰黑色巖屑長石砂巖、泥質粉砂巖、泥質巖，巖層以薄層為主，單層厚2～8 cm，粉砂巖中水平紋層發育，巖層中有大量花崗閃長巖侵入，細粒巖屑砂巖以中厚層狀為主，單層厚15～40 cm。

橫向上，該組巖性變化不大，下段在調查區東部碎屑巖增多，向西以火山巖夾碎屑巖為主；上段向西次火山巖有增多趨勢；整體厚度變化較大，向東有變厚趨勢，顯示盆地西部窄、東部寬，海水西淺東深的特點。由北向南則顯示海水由淺變深，由次半深海向淺海斜坡相相過渡的特點。

4 結語

1)基本層序A推斷為應為淺海沉積環境；基本層序B推斷為淺海-半深海沉積環境。

2)托庫孜達坂組下段砂巖粒度參數顯示該組具有海灘環境沉積的特征；薩胡環境判別公式顯示托庫孜達坂組下段砂巖粒度特征具有淺海環境的沉積特征；結合該段地層的空間展布特征、粒度特征、沉積構造特征，確定該組下段應為淺海-半深海相環境沉積的碎屑巖。

3)托庫孜達坂組下段的沉積環境由淺海相向半深海斜坡相轉化，說明海水深度由淺到深，海平面上升，顯示海進沉積序列特征。