李 歡，鄒 灝,， 李欣宇， 黃澎濤， 張 強(qiáng)， 殷棟法， 司馬獻(xiàn)章， 俞礽安

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.中煤地質(zhì)工程總公司，北京 100037；3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北 武漢 430074；4.中國地質(zhì)調(diào)查局 天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170)

引言

層序地層學(xué)理論自誕生至今，其在陸相盆地巖性油氣藏研究中已成為預(yù)測賦油氣層巖性儲層的有效手段和方法[1-5]。準(zhǔn)噶爾盆地是僅次于塔里木盆地的我國第二大盆地，形態(tài)大致呈三角形，面積約為13×104km2，是我國西北地區(qū)重要的含油氣盆地[6-8]。盆地東部是重要的油氣富集區(qū)及產(chǎn)區(qū)，其中侏羅紀(jì)發(fā)育的沉積巖地層是重要的儲集層，整個盆地已發(fā)現(xiàn)的油氣資源有近一半儲存在侏羅系地層之中，油氣資源量十分豐富，是目前準(zhǔn)噶爾盆地最主要的勘探目的層之一[9-11]。

高分辨率層序地層學(xué)由Cross教授在1988年提出[12]，大約在1995年開始引入中國[13-14]，是一種以鉆探巖心、三維露頭和測井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用精細(xì)層序劃分與對比的技術(shù)構(gòu)建三維地層關(guān)系，建立區(qū)域儲層的成因、評價和預(yù)測的一種新理論[13-17]，被廣泛應(yīng)用到國內(nèi)外陸相盆地石油的勘探與開發(fā)領(lǐng)域[14,18-19]。準(zhǔn)噶爾盆地中侏羅統(tǒng)頭屯河組地層單元平均厚度為350～400 m，受古地貌和物源的控制，地層厚度由北東向南西方向逐漸變薄，同時埋藏深度增加。前人對其沉積特征已經(jīng)開展了部分研究工作，認(rèn)為其屬于辮狀河三角洲沉積體系，有利儲層以三角洲前緣亞相的水下分支河道砂體為主[20-21]。目前對該地區(qū)的研究均在三級層序地層格架內(nèi)進(jìn)行，而對其高分辨層序地層及沉積充填過程的研究仍甚微[12-13,22]，因此，有必要進(jìn)一步展開其沉積特征的精細(xì)分析與研究。本文研究針對準(zhǔn)噶爾盆地東緣的中侏羅統(tǒng)頭屯河組地層，通過對錄井、測井資料分析，開展高分辨率層序地層劃分和對比，劃分沉積微相并分析沉積充填過程，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，建立研究區(qū)頭屯河組沉積演化模式，以期為下一步勘探部署提供地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地地處哈薩克斯坦古板塊、西伯利亞古板塊和塔里木古板塊的交匯處，屬哈薩克斯坦古板塊的一部分[23]。盆地從晚石炭世到第四紀(jì)，先后經(jīng)歷了前陸型海相-殘留海相盆地(晚石炭世—早二疊世)→前陸型陸相盆地(中二疊世—晚二疊世)→振蕩型陸相盆地(三疊紀(jì)—古近紀(jì))→類前陸型陸相盆地(新近紀(jì)—第四紀(jì))4個構(gòu)造-沉積演化階段[24]。準(zhǔn)噶爾盆地侏羅紀(jì)是典型的封閉型陸相坳陷盆地，氣候和構(gòu)造是控制相對湖平面升降的主要因素，中新生代準(zhǔn)噶爾盆地周邊的隆升常伴隨著盆地中心的構(gòu)造沉降[25-26]。

圖1 研究區(qū)位置及工程布置地質(zhì)簡圖(據(jù)金若時[22]修改)

Fig.1 Location，project layout and simplified geological map of the study area (modified from Jin Ruoshi et al., 2014)

研究區(qū)地處準(zhǔn)噶爾坳陷區(qū)東北緣，隸屬陸梁隆起帶內(nèi)的滴南凸起，坐落于克拉美利山脈腳下(圖1a)，區(qū)內(nèi)出露地層包括上古生界的泥盆系，中生界的侏羅系和晚古生界的泥盆系，以及新生界的新近系和第四系，其中第四系在區(qū)內(nèi)分布最為廣泛(圖1b)。侏羅紀(jì)地層自上而下劃分為喀拉扎組(J3k)、齊古組(J3q)、頭屯河組(J2t)、西山窯組(J2x)、三工河組口(J1s)和八道灣組(J1b)，其中西山窯組(J2x)和八道灣組(J1b)為該地區(qū)的含煤地層。

2 高分辨率層序地層特征

2.1 層序界面

高分辨率層序分析最基本的問題是識別層序界面和湖泛面，層序界面的類型、級別及展布特征決定了層序的性質(zhì)，明確不同級次界面的識別標(biāo)志與成因類型是準(zhǔn)確劃分層序地層的關(guān)鍵[27]。通過詳細(xì)分析露頭、錄井和測井資料，頭屯河組地層可區(qū)分出3種不同級別和成因類型的層序界面：大型沖刷面、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面和弱沖刷面與相關(guān)整合面。

2.1.1 大型沖刷面(Ⅲ級層序界面)

研究區(qū)內(nèi)存在兩個大型沖刷面，分別為西山窯組(J2x)與頭屯河組下段(J2t1)的界面、頭屯河組上段(J2t2)與齊古組(J3q)的界面。其中前者為不整合界面，與次級構(gòu)造活動強(qiáng)度的幕式變化有關(guān)，通常表現(xiàn)為大型河道中砂巖對下伏河道間泥巖進(jìn)行的沖刷現(xiàn)象(圖2)。后者也為不整合界面，表現(xiàn)為高能沖刷面，分流間灣粉砂巖和泥巖上覆為齊古組中砂巖。界面上下巖性、顏色及粒度等特征發(fā)生突變，測井剖面上主要表現(xiàn)為自然伽馬和自然電位曲線發(fā)生突變。此類界面與次級構(gòu)造活動強(qiáng)度的幕式變化有關(guān)。

2.2.2 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變界面(Ⅳ級層序界面)

此類界面大多發(fā)育于剖面結(jié)構(gòu)由粗到細(xì)再到粗的正向粒序結(jié)構(gòu)到逆向粒序結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)位置[27-28]，該界面在研究區(qū)中的表現(xiàn)形式主要為中或大幅度的沖刷面(圖2)。巖性變化在測井剖面上主要表現(xiàn)為自然伽馬和自然電位曲線發(fā)生小幅度突變。本界面在研究區(qū)各井中也較為常見。

2.1.3 弱沖刷面與相關(guān)整合面(Ⅴ級層序界面)

該界面附近砂質(zhì)沉積物活動較為活躍，表現(xiàn)為基準(zhǔn)面不穩(wěn)定，常具大幅度的波動變化，其上層與下層的地層存在較為明顯的巖性變化。該界面偶爾也會出現(xiàn)在水動力較弱的低能環(huán)境中(圖2)，界面兩側(cè)的地層無太大的巖性差異，巖心剖面上通常出現(xiàn)較為顯著的顏色與巖性變化、出現(xiàn)沖刷面等現(xiàn)象[28]。在測井剖面上自然伽馬和自然電位曲線的變化也不顯著，有時可見輕微突變。

2.2 湖泛面

湖泛面在研究區(qū)按成因可劃分為Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級3種湖泛面[27-29]。Ⅲ級湖泛面對應(yīng)區(qū)域性湖水進(jìn)退過程的最大湖泛期，Ⅳ級湖泛面對應(yīng)區(qū)域性湖水進(jìn)退過程的旋回湖泛期，Ⅴ級湖泛面對應(yīng)區(qū)域性湖水進(jìn)退過程的韻律湖泛期。3個界面在測井剖面上由“高伽馬、低電位”逐漸減小波動幅度至弱鋸齒型，在巖心中具有與之對應(yīng)的湖進(jìn)-湖退韻律旋回的巖性組合和變化規(guī)律。

2.3 高分辨率層序劃分及其特征

高分辨率層序的結(jié)構(gòu)類型較多，變化也比較復(fù)雜，根據(jù)鄭榮才[27-28]提出的理論模型可將其劃分為3種基本類型和7種亞類型。在研究區(qū)頭屯河組地層中，主要發(fā)育向上“變深”對稱型和非對稱型這兩種基本類型。

依據(jù)各級次層序界面的層序地層學(xué)意義及基準(zhǔn)面升降對于地層旋回特征和沉積作用的影響，結(jié)合鉆井巖心觀察描述、錄井以及測井曲線特征，可將研究區(qū)頭屯河組自下而上地劃分出1個Ⅲ級旋回層序(LSC1)、3個Ⅳ級旋回層序(MSC1～MSC3)和9個Ⅴ級旋回層序(SSC1～SSC9)。Ⅲ級旋回層序的轉(zhuǎn)換面是最大湖泛面，根據(jù)層序地層顯示其上升半旋回和下降半旋回的沉積具有鏡像對稱的特征(圖2)，表明其是在較穩(wěn)定的構(gòu)造沉降過程之中形成的。Ⅳ級旋回層序是最具有等時對比意義的層序[27]，具有較為完整的水進(jìn)-水退旋回性，在垂向上由一系列的Ⅴ級旋回層序按一定的結(jié)構(gòu)樣式相互疊加組合而成[30]。依據(jù)基準(zhǔn)面在抬升與下降過程中的沉積演化序列和地層旋回性特征，可知研究區(qū)頭屯河組發(fā)育向上變深再變淺的對稱型Ⅳ級旋回層序。按照上升和下降半旋回的厚度差異，又可詳細(xì)劃分出3種亞類型，即以上升半旋回為主的不完全對稱型、近完全對稱型和以下降半旋回為主的不完全對稱型(圖2)。Ⅴ級旋回層序韻律性明顯，沉積厚度為6～15m，反映湖水上侵到退去的沉積演化過程。由于層序界面Ⅴ級旋回的基準(zhǔn)面具有較強(qiáng)的波動性，造成其旋回結(jié)構(gòu)較為多樣化，旋回的基本結(jié)構(gòu)可劃分為向上“變深”對稱型和非對稱型兩種類型和多種亞類型。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地東緣中侏羅統(tǒng)頭屯河組沉積相和高分辨率層序地層綜合柱狀圖(14-9井)

LSC. Ⅲ級旋回層序；MSC. Ⅳ級旋回層序；SSC. Ⅴ級旋回層序；LSB. Ⅲ級層序界面；MSB. Ⅳ級層序界面；SSB.Ⅴ級層序界面；LMFS. Ⅲ級洪泛面；MMFS. Ⅳ級洪泛面；SMFS.Ⅴ級洪泛面

Fig.2 Column of sedimentary facies and high-resolution sequence stratigraphy of the Middle Jurassic Toutunhe Formation on the eastern margin of the Junggar Basin (14-9 well)

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地東部地區(qū)中侏羅統(tǒng)頭屯河組層序地層對比剖面

Fig.3 Sequence stratigraphic correlation of the Middle Jurassic Toutunhe Formation on the eastern margin of the Junggar Basin

2.4 層序?qū)Ρ?/h3>

高分辨率層序地層對比是同時代地層與地層或者地層與界面間的對比，并非巖性地層的對比[30]。在成因?qū)有驅(qū)Ρ戎?，基?zhǔn)面旋回的轉(zhuǎn)換點(diǎn)是指基準(zhǔn)面上升與下降之間的轉(zhuǎn)換位置，可作為年代地層對比的最佳位置[31]。因此把基準(zhǔn)面由上升變?yōu)橄陆档霓D(zhuǎn)換面作為地層對比的最佳位置和對比初始面，以中期基準(zhǔn)面旋回的底界面為地層對比的終止面，在研究區(qū)展開了以Ⅳ級旋回層序?yàn)閷ο蟮倪B井剖面對比研究，并建立了高分辨率等時地層對比格架(圖3)。

剖面方向選擇從南東至北西的順物源方向。整體來看，研究區(qū)頭屯河組由3個Ⅳ級基準(zhǔn)面旋回組成，且沿物源方向各個旋回層序的沉積厚度變化不大(圖3)。層序MSC1時期沉積厚度最大，約30～60m，沉積物以砂礫巖夾泥巖為主；層序MSC2時期沉積厚度最小，約15～25m，沉積物以細(xì)砂、粉砂巖為主，非常有利儲層的發(fā)育；層序MSC3時期的沉積厚度居中，約20～35m，沉積物以泥巖為主，含少量砂質(zhì)泥巖和砂巖。從MSC1～MSC3時期巖性逐漸變細(xì)，以含礫砂巖向泥巖過渡，表明這期間的沉積環(huán)境具有“辮狀河→辮狀河三角洲→湖泊”的演化過程，也揭示出在該時期發(fā)生過一次較為顯著的湖侵作用。

3 沉積相類型及特征

在上述建立的層序地層格架基礎(chǔ)上，結(jié)合巖石學(xué)特征及沉積韻律，將研究區(qū)近百口探井的資料進(jìn)行綜合分析，將頭屯河組發(fā)育的沉積相類型劃分為河流相、辮狀河三角洲相和湖泊相3種類型。

3.1 辮狀河流相

辮狀河流相沉積主要發(fā)育在頭屯河組下段，主要分布在研究區(qū)南東地區(qū)。根據(jù)其沉積物的巖性和構(gòu)造可劃分為河床亞相(圖4a)與河漫亞相(圖4b)，并可細(xì)分為河床滯留、心灘、河漫灘及河漫沼澤等沉積微相。

3.1.1 河床亞相

(1)心灘微相

心灘的上游與下游沉積特征存在明顯差異。從心灘上游至下游沉積物顆粒由粗變細(xì)，且逐漸由侵蝕作用過渡到沉積作用，呈條帶狀或透鏡狀順流分布?？梢姶笮筒蹱睢鍫罱诲e層理及波狀層理等反映河流動蕩沉積的構(gòu)造，砂層平均厚度為數(shù)十米至十幾米，偶爾可見薄層的暗色泥巖夾層和炭化植物碎屑。巖性多為灰色-灰綠色的中-粗粒砂巖(圖5a)，底部可見少量細(xì)礫巖。垂向上砂體的粒度自下而上由粗變細(xì)，說明心灘存在向下游遷移的特征。礫石直徑約6～15mm，成分以具有粒狀結(jié)構(gòu)與斑晶的巖漿巖和具有變余和變成結(jié)構(gòu)的變質(zhì)巖為主。砂巖的成分以煙灰色-無色石英和黑灰色巖屑為主(圖6a、b)，粒度較粗，粒徑在0.25～1 mm之間，結(jié)構(gòu)成熟度較低。心灘沉積物自然電位曲線幅度大，且較光滑，具體表現(xiàn)為箱形(圖4a)。

(2)河床滯留微相

河床滯留沉積是河流在洪水泛濫期發(fā)生沖刷和沉積作用而形成的呈不連續(xù)透鏡狀沉積體，是河道底部沉積的最粗的一套碎屑沉積物[28]，發(fā)育在該研究區(qū)沉積旋回的最底部，表現(xiàn)為明顯的沖刷構(gòu)造和間斷透鏡體。巖性多為灰白-灰色或雜色的礫巖，礫石粒徑約1～6cm，填隙物呈赤色且成分復(fù)雜(圖5b)；礫石層沉積厚度小于2m，礫石呈疊瓦狀排列，對當(dāng)時河流的流動方向具有一定的指示作用。

3.1.2 河漫亞相

(1)河漫灘微相

河漫灘微相沉積物粒度較小且均勻，巖性多為暗紅、灰褐色砂巖和粉砂巖(圖5c)。沉積構(gòu)造主要有水平層理、透鏡狀層理等，反映了水流作用小且持續(xù)的沉積環(huán)境。測井曲線多為齒化鐘形或指形，幅度差較大，自然電位曲線具有略微齒狀正異常的特點(diǎn)，電阻率曲線波動最大，呈明顯高值(圖4b)。

圖4 各沉積相典型沉積韻律及測井相特征

Fig.4 Representative sedimentary rhythms and well logs for individual sedimentary facies

(2)河漫沼澤微相

河漫沼澤主要發(fā)育在潮濕的氣候條件下，由河漫灘上低洼積水地帶植物生長繁茂并逐漸淤積而成，或是由潮濕氣候區(qū)河漫湖泊發(fā)展而來的[28]。沉積物以灰黑-黑色炭質(zhì)泥巖或煤層為主(圖5d)。

圖5 典型沉積相巖石學(xué)特征

a. 灰綠色中粗砂巖；b.灰褐色雜礫巖；c.灰褐色細(xì)砂巖；d.炭質(zhì)泥巖；e.灰白色細(xì)砂巖；f.綠色泥巖

Fig.5 Petrological characteristics of representative sedimentary facies

3.2 辮狀河三角洲

研究區(qū)內(nèi)辮狀河三角洲可識別出3個亞相單元，主要發(fā)育在中侏羅統(tǒng)頭屯河組上段，部分發(fā)育在頭屯河組下段。發(fā)育有平行層理、交錯層理等沉積構(gòu)造，常見疊覆沖刷構(gòu)造。底部主要為砂礫巖，中部主要為砂巖，上部為粉砂巖和少量泥巖并夾雜大量炭質(zhì)植物碎屑，發(fā)育波狀層理和局部的脈狀層理。

3.2.1 辮狀河三角洲平原亞相

辮狀河三角洲平原多表現(xiàn)為以含砂、礫為主的辮狀河沉積，巖性主要以大量的雜色礫巖、砂巖和兩者過渡的沉積巖為主，頂部可見薄層粉砂巖。辮狀河道底部可見厚度變化較大的礫巖層，常以透鏡體或夾層的形式出現(xiàn)在砂礫巖之中。整個辮狀河三角洲平原亞相發(fā)育較厚，可見較大規(guī)模的交錯層理和粒序?qū)永怼５[石大多呈棱角-次棱角狀，磨圓中等，粒徑一般在2～3cm之間，個別可達(dá)15cm，分選性較差，無明顯的定向排列。砂巖通常為富含巖屑和長石的雜砂巖為主，雜基含量較高，成分成熟度低，顯示物源區(qū)與沉積區(qū)距離較近且搬運(yùn)和沉積速度較快的特點(diǎn)。

該亞相中呈現(xiàn)有多層粒序?qū)永眄敳咳笔А永眄敳繘_刷面上繼續(xù)疊加新的粒序?qū)永淼默F(xiàn)象，反映了在三角洲平原河流中水流強(qiáng)弱的旋回特征。并且該亞相橫向上據(jù)鉆孔顯示存在多個辮狀河道砂體交錯疊加現(xiàn)象。自然電位曲線多表現(xiàn)為微齒化的箱形與鐘形的組合(圖4c)。

3.2.2 辮狀河三角洲前緣亞相

(1)水下分流河道微相

水下分流河道沉積物較粗，反映水流作用較強(qiáng)的沉積環(huán)境。沉積構(gòu)造較為豐富，可見沖刷充填構(gòu)造、平行層理、板狀交錯層理等，砂體中常見泥礫、滑動變形構(gòu)造。巖性較分流河道稍細(xì)，主要為淺灰色礫巖、砂礫巖、砂巖等，顆粒支撐(圖5e)。在垂向上，水下分流河道主體巖性為中-粗粒砂巖，砂體呈現(xiàn)明顯從含礫中-粗砂巖到細(xì)砂巖的正韻律，存在不同水下分流河道之間的疊置沉積，頂部存在沖刷現(xiàn)象，導(dǎo)致接連出現(xiàn)沉積間斷。可見海綠石等礦物，可能為機(jī)械搬運(yùn)的結(jié)果，海綠石等自生礦物反映出當(dāng)時物源區(qū)沉積環(huán)境的沉積速率較緩慢(圖6c、d)。測井曲線的形態(tài)均為箱型或鐘形，局部具微小鋸齒形態(tài)，其中自然電位呈負(fù)值，電阻率曲線呈正高值(圖4d)。

(2)分流間灣微相

分流間灣微相在研究區(qū)分布廣泛，主要巖性為灰色-灰綠色粉砂質(zhì)泥巖和泥巖。粉砂巖中具水平狀層理和透鏡狀層理，泥巖具水平層理或塊狀層理。在垂向上，總體呈“泥厚砂薄”的反旋回沉積序列，表明當(dāng)時沉積環(huán)境為水動力較弱的淺水環(huán)境，并且以泥質(zhì)沉積為主，大顆粒的砂較少。

(3)河口壩微相

河口壩為水流由快變緩區(qū)域，沉積物沉降速度最快，沉積物主要以砂巖為主?？梢姴蹱罱诲e層理、平行層理、滑動變形等沉積構(gòu)造。但河口壩沉積發(fā)育面積很小，可能是因?yàn)楫?dāng)時研究區(qū)水動力較強(qiáng)，河流改道頻繁所致。

3.2.3 前辮狀河三角洲亞相

研究區(qū)前辮狀河三角洲亞相僅發(fā)育前三角洲泥微相。前三角洲沉積以顏色較深且質(zhì)地均勻的厚層泥巖為主，位于辮狀河三角洲前緣向湖底的深水區(qū)，水平層理發(fā)育。測井曲線中伽馬曲線呈較高值，自然電位曲線為小幅度波動的齒形線，電阻率曲線呈小幅度波動的低值(圖4e)。

3.3 湖泊相

研究區(qū)內(nèi)的湖泊相可細(xì)分為濱淺湖和半深湖-深湖兩個亞相，主要發(fā)育在頭屯河組上段地層中。濱湖相帶水動力條件復(fù)雜，主要受強(qiáng)烈的波浪作用和湖水的進(jìn)退作用影響，其沉積物類型豐富，主要為青灰-灰色泥巖和粉砂巖(圖5f)，巖心部分段呈現(xiàn)赤紅色，可能存在層位局部氧化的現(xiàn)象。碎屑物質(zhì)分選性和磨圓度均較好，沉積物顆粒大小在平面上具有環(huán)狀特征，由外向內(nèi)碎屑物質(zhì)粒度變小，且入湖口附近見少量重礦物。自然電位曲線呈現(xiàn)為齒形，局部為平直型(圖4f)。

圖6 含海綠石、長石、石英雜砂巖顯微照片

a. 含海綠石細(xì)粒長石石英雜砂巖； b. 含海綠石細(xì)粒長石石英雜砂巖；c. 含海綠石細(xì)中粒長石石英雜砂巖；d. 含細(xì)礫粗中粒長石石英雜砂巖

Fig.6 Photomicrographs of greywacke containing glauconite, feldspar and quartz

4 沉積環(huán)境演化

4.1 沉積相展布特征

在上述對于研究區(qū)層序地層特征和沉積相研究的基礎(chǔ)上，本文以層段為編圖單元繪制了沉積相平面圖，揭示了該區(qū)頭屯河組上段和下段的沉積相平面展布特征，并闡明其沉積環(huán)境演化規(guī)律。

J2t1段沉積期，受燕山Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動的影響，盆地東部發(fā)生大幅度抬升，克拉美利山也隨之強(qiáng)烈隆升，加之氣候條件較為干旱，導(dǎo)致湖盆萎縮[32-33]。研究區(qū)整體上表現(xiàn)為沖積平原背景下的砂質(zhì)辮狀河沉積，自南東至北西方向依次表現(xiàn)為辮狀河、辮狀河三角洲和湖泊沉積(圖7a)。研究區(qū)J2t1沉積前地勢較平緩，南東方向的克拉美利山為研究區(qū)辮狀河三角洲的物源區(qū)，為其提供了大量的碎屑物質(zhì)，由地表水流作用向北西方向搬運(yùn)并發(fā)育大范圍的辮狀河沉積。河流在山谷中流動時受到了地形因素的控制，主要以下蝕作用為主，側(cè)蝕作用較弱，河道幾乎無大幅度改變；流至溝谷外側(cè)平原區(qū)后以側(cè)蝕作用為主，河流肆意改道，形成泛濫平原沉積。

J2t2段沉積期，該地區(qū)自北西向南東發(fā)生過一次大范圍的湖水上侵事件，導(dǎo)致整個研究區(qū)被湖泊淹沒，形成了較為廣泛的湖泊沉積，地形差異減小。陸源碎屑物質(zhì)向克拉美利山方向后退，盡管自南東至北西方向也依次發(fā)育了辮狀河、辮狀河三角洲沉積，但其沉積區(qū)的面積縮小，整個研究區(qū)仍以湖泊沉積為主(圖7b)。

圖7 J2t1段沉積期(a)和J2t2段沉積期(b)沉積相展布

Fig.7 Sedimentary facies distribution during the deposition of the first member (J2t1) (a) and second member (J2t2) (b) of the Middle Jurassic Toutunhe Formation

4.2 沉積演化模式

研究區(qū)中侏羅統(tǒng)頭屯河組具有辮狀河沉積、辮狀河三角洲沉積及湖泊沉積的沉積特征。對比前人[34]在鄰近相關(guān)地區(qū)的研究成果，研究區(qū)中侏羅統(tǒng)頭屯河組的沉積環(huán)境和沉積背景概況如下。

(1)準(zhǔn)噶爾盆地侏羅紀(jì)屬坳陷型湖盆，湖盆整體上連成一片，水域面積寬廣[35-36]，在中侏羅統(tǒng)頭屯河組中期發(fā)生過一次湖侵作用。該區(qū)湖泊相絕大部分為濱淺湖，只有局部地區(qū)為半深湖-深湖相。

(2)在準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系的各個沉積時期，河流廣泛發(fā)育[37-38]。沖積扇大多發(fā)育在離源區(qū)較近的湖盆山麓周圍，而向盆地內(nèi)部方向由于地勢變緩，形成大范圍的辮狀河沉積，導(dǎo)致沉積基底較為平緩。

(3)在盆地周緣山脈的控制下，侏羅紀(jì)時期可劃分為八大古水系，其控制著該時期準(zhǔn)噶爾盆地的沉積作用[39]?？死览禐樵撗芯繀^(qū)的主要物源區(qū)，大量碎屑物質(zhì)由河流地質(zhì)作用搬運(yùn)到盆地邊緣的緩坡地區(qū)，形成大范圍的辮狀河三角洲沉積。

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地東南緣中侏羅統(tǒng)頭屯河組巖相柱狀圖及沉積演化模式

Fig.8 Column of sedimentary facies and sedimentary model showing the braided delta-lake evolution of the Middle Jurassic Toutunhe Formation on the eastern margin of the Junggar Basin

綜合上述的研究成果，針對研究區(qū)中侏羅統(tǒng)頭屯河組的沉積特征，建立了辮狀河-辮狀河三角洲-湖泊相過渡的組合沉積演化模式(圖8)。研究區(qū)中侏羅統(tǒng)頭屯河組以燕山Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動為背景，氣候條件由西山窯組的溫潤濕熱轉(zhuǎn)變?yōu)楦珊?半干旱條件，受到克拉美利水系影響，在克拉美利山前形成了南東—北西向展布的沉積體系。頭屯河組經(jīng)歷了2個沉積演化階段：(1)下段沉積期(J2t1)，克拉美利山發(fā)生隆升，盆地基底相對下降，研究區(qū)沉積了一套辮狀河粗碎屑巖；(2)上段沉積期(J2t2)，盆地基底相對抬升，發(fā)生了一次湖侵作用，研究區(qū)沉積物主要為濱淺湖泥巖。由此說明，在中侏羅世期間，研究區(qū)沉積體系由辮狀河沉積轉(zhuǎn)變?yōu)楹闯练e，經(jīng)歷了由辮狀河到湖泊上侵的演變過程。

5 結(jié)論

(1)在準(zhǔn)噶爾盆地東緣中侏羅統(tǒng)頭屯河組識別出大型沖刷面、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換面及弱沖刷面與相關(guān)整合面3種界面類型，并進(jìn)一步劃分為1個Ⅲ級旋回、3個Ⅳ級旋回和9個Ⅴ級旋回。Ⅲ級和Ⅳ級旋回的層序結(jié)構(gòu)以向上“變深”復(fù)變淺的鏡像對稱型為主，Ⅴ級旋回的層序結(jié)構(gòu)主要發(fā)育向上“變深”的非對稱型結(jié)構(gòu)。

(2)準(zhǔn)噶爾盆地東緣中侏羅統(tǒng)頭屯河組以陸源碎屑沉積為主，沉積構(gòu)造豐富。巖性主要為砂礫巖、砂巖、粉砂巖和泥巖，發(fā)育辮狀河流相、辮狀河三角洲相及湖泊相。J2t1段沉積期，克拉美利山為碎屑物質(zhì)的物源區(qū)，經(jīng)河流作用向北西方向發(fā)育了大量砂礫質(zhì)的辮狀河沉積；J2t2段沉積期，湖泊由北西向南東方向上超，發(fā)育了廣泛的湖泊沉積。

(3)頭屯河組沉積時期湖泊深度較淺，沉積基底平緩，湖泊邊緣坡度小，具有辮狀河、辮狀河三角洲及湖泊3種沉積環(huán)境相結(jié)合的沉積演化模式。

致謝：中煤地質(zhì)工程總公司和天津地質(zhì)調(diào)查中心在本次研究過程中提供了很大幫助，在此致以誠摯的謝意！