柴北缘大煤沟侏罗纪层序地层与沉积演化研究

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【摘 要】柴达木盆地北缘大煤沟地区侏罗系地层广泛分布，出露良好。根据岩性、岩相、地层叠置型式、生物组合、冲刷侵蚀面及沉积体系转换面等典型层序界面的识别标志，大煤沟地区的侏罗系可以划分出7个三级层序

【关键词】层序；沉积演化；侏罗纪；大煤沟；柴达木盆地

0 引言

柴达木盆地位于青藏高原北部，被阿尔金山、祁连山和昆仑山环抱，是青藏高原的重要组成部分，同时也是我国西北地区重要的含油气盆地之一。盆地北部地区侏罗系发育良好，分布广泛，平均厚度为1000-2000m，最大厚度可达3000m，柴达木盆地北缘是柴达木盆地三大油气区之一， 是目前重要的煤层和油气资源勘探目的层。

大煤沟剖面位于柴达木盆地大柴旦镇东南的大煤沟煤矿，侏罗系地层发育齐全，层序清晰，构造简单，在柴达木盆地，大煤沟剖面的侏罗系地层出露最为完整。总厚大于1100m，由分选、磨圆度较差的冲积扇，山区河流相砾岩、角砾岩和含砾砂岩开始，以含叶肢介、昆虫和鱼等深水湖泊相油页岩或黑色页岩结束[1]。

1 层序划分

根据岩性、岩相、地层叠置型式、生物组合、冲刷侵蚀面及沉积体系转换面等典型层序界面的识别标志，大煤沟地区的侏罗系可以划分出7个三级层序[2]。

层序1

底界面为不整合面，界面之下为元古生界顶部达肯大坂群古风化壳，顶界面为原小煤沟组（J1x）顶。此层下部以主要为砾岩，夹有泥质粉砂岩和碳质泥岩，见透镜状层理、交错层理；中部以砾岩、碳质泥岩和碳质页岩为主，夹薄层细砂岩、泥质粉砂岩，见透镜状层理、板状交错层理及冲刷充填构造；上部为砂岩、煤层及砾状砂岩。

层序2

底界为原大煤沟组第一段J21底部的冲积扇辫状河道沉积，顶界为原大煤沟组第二段J22底部的冲积扇辫状河道沉积。上升半旋回由冲积扇的扇缘沉积、湖漫沼泽以及浅湖砂泥沉积构成，下降半旋回向上分别为浅湖砂泥沉积，扇三角洲的分流河道沉积和滨湖的砂坪、泥坪沉积。岩性下部为中、细砂岩，斜层理发育；中部以碳质页岩为主，夹粉砂岩、油页岩、煤层以及菱铁矿层，发育透镜状层理和水平层理；上部为细砂岩及页岩和泥岩。

层序3

由大煤沟组第2段构成（J2d2），底界面为沉积体系转换面，顶界面为冲刷侵蚀面。上升半旋回由冲积扇的辫状河道和辫状河间沉积向上相变为滨湖相和浅湖相沉积，下降半旋回由浅湖相相变为滨湖沉积。下部岩性主要为以细砾岩、砾状砂岩，夹砂质泥岩、碳质页岩，交错层理发育。

层序4

由大煤沟组第3段构成（J2d3），发育低水位和湖侵体系域。底面为下中侏罗统的构造层序界面、沉积间断面和古生物组合突变面，顶界为大煤沟组第四段J24底部的沉积体系转换面，包括上升和下降两个半旋回，上升半旋回由扇三角洲的分支河道沉积向上相变为滨湖相沉积，下降半旋回主要为滨湖相沉积。岩性底部为砾岩、含砾砂岩、粉砂岩和含砂泥岩；中部为粉砂岩、粉砂质泥岩及碳质泥岩；上部为细砂岩，粉砂岩和泥岩。

层序5

包括大煤沟组第4段和第5段（J2d4-J2d5），底界面为大煤沟组第四段J24底部的为沉积体系转换面，顶至大煤沟组第六段J26底部的冲刷侵蚀面，包括1个中期旋回和1-2个短期旋回。上升半旋回由大套巨厚冲积扇相-辫状河道相砂砾岩、砂岩组成，具加积式沉积特征，下降半旋回由浅湖沉积向上变为沼泽化湖相。岩性底部和中部以中、细砾岩，含砾砂岩为主，夹少量砂质泥岩、页岩，冲刷面发育，具斜层理和交错层理；上部以厚层煤、页岩和碳质泥岩为主，夹泥质砂岩和少量含砾砂岩。该旋回低位体系域为冲积体系。

层序6

包括大煤沟组第6段和第7段（J2d6-J2d7）， 顶、底界面均为冲刷侵蚀面，底界为大煤沟组第六段J26底部的冲积体系，顶面为一构造层序界面。上升半旋回冲积扇的扇缘沉积向上相变为滨湖、浅湖和较深湖相沉积。下降半旋回由较深湖相和浅湖相沉积构成，顶部部分缺失。

岩性下部为含砾粗砂岩、砂岩夹碳质泥岩；中部为砂质泥岩夹粗砂岩、粉砂岩和薄煤层；上部为油页岩、泥岩、碳质泥岩互层，夹菱铁矿层，见细水平层理。该旋回低位体系域为冲积体系。湖进体系域为滨浅湖至较深湖沉积。高位体系域为较深湖和浅湖沉积，顶部缺失。

层序7

底部为采石岭组的扇三角洲辫状河道沉积，顶部为红水沟组大套红色含砂泥岩不整合面。岩性自下而上为中、细砾岩，砂质泥岩及含砂泥岩，夹少量泥岩和少量泥质粉砂岩和粉砂岩。低水位体系域以辫状河道相砂砾岩、砂岩及浅湖相砂泥岩为主，其顶部被下第三系路乐和组底部砂砾岩所截切。高位体系域主要为滨湖相沉积，上部缺失。

2 沉积演化

从大煤沟地区缘侏罗纪的层序地层、沉积相、岩性可以看出，柴达木盆地北缘经历了早侏罗世断陷湖盆沉积-中侏罗世坳陷湖盆沉积-晚侏罗世以挤压为特征的构造运动下的辫状河流沉积的3大阶段转变，盆地性质也由早侏罗世末-中侏罗世初，受塔里木地块相对柴达木地块大规模向东迁移影响，柴北缘西部受挤压、抬升。柴北缘由区域拉张应力场向区域挤压应盆地性质也由早侏罗世断陷盆地向中侏罗世坳陷盆地演化，在大煤沟地区形成了以大煤沟矿区为沉积中心，向达肯大坂山、绿梁山等四周超覆的沉积特征。大煤沟矿区侏罗纪煤系主要发育一套河流-三角洲-湖泊沉积体系。

早侏罗世

早侏罗世大部分地区发育温暖潮湿气候下的砂质辫状河三角洲）湖泊沉积体系，其沉积以暗色泥岩、粉砂岩为主，粗碎屑岩含量在10%以下。早侏罗世早期柴北缘以发育砂岩、页岩和煤线的山间盆地为特征。见早侏罗世动、植物化石，指示河流-湖沼沉积环境.沉积了巨厚的暗色泥岩，是柴北缘的主要生油岩系。

中侏罗世

与早侏罗世相比，中侏罗世沉积范围较大， 岩相变化的特征是厚层砂砾岩较发育且多与细粒砂、泥岩快速或直接过渡，与现代青海湖南岸黑马河扇三角洲砂体直接入湖的沉积特征类似，由此可知其沉积环境以扇三角洲-滨浅湖体系为主。

大煤沟组四段为一套黄灰色冲积相砂砾岩，发育具粒序层理的砂砾岩透镜体；见冲刷面、斜层理及小型交错层理，属冲积扇）辫状河沉积体系。出现炭质泥页岩夹层，是古气候变湿的证据。

大煤沟组五段为炭质泥岩与煤层、砂砾岩组成的滨浅湖）沼泽相含煤沉积，气候变湿，到六段底部水退为河流）三角洲相，之后水进为滨浅湖。侏罗世晚期古气候干热，湖水变浅，生物减少，红灰相间的砂泥岩韵律层代表了此时的滨浅湖相沉积组合。

演化到晚期的湖泊相，湖侵范围增大，盆地规模增大。湖泊主要是浅湖和半深湖，特征与早侏罗世相似。其沉积以暗色泥岩、粉砂岩为主，粗碎屑岩含量在10%以下。

晚侏罗世

晚侏罗世的古地理面貌较早、中侏罗世发生了较大变化，湖泊和辫状河三角洲消失，代之以砂质辫状河和干湖沉积。砂质辫状河沉积主要为红色砂岩和泥岩，根据粗碎屑岩含量30%这条等值线，区分出了砂质辫状河上游和下游，前者粗碎屑岩含量在30%以上，后者在30%以下。

由于辫状河三角洲的消失和气候由温暖潮湿转化为炎热干旱，氧化作用相对增强，沉积物以红色为主要色调，沉积体系以河流为主，沼泽环境消失。

3 结论

柴达木盆地北缘大煤沟地区侏罗系根据岩性、岩相、地层叠置型式、冲刷侵蚀面及沉积体系转换面等典型层序界面的识别标志，可以划分出7个三级层序。沉积演化经历了早侏罗世断陷湖盆沉积-中侏罗世坳陷湖盆沉积-晚侏罗世以挤压为特征的构造运动下的辫状河流沉积的3大阶段。

【参考文献】

[1]杨明慧，夏文臣.非海相前陆盆地含煤沉积层序地层分析以柴达木盆地大煤沟侏罗系剖面为例[J].煤田地质与勘探，1998，26（3）：1-4.

[2]彭立才，杨慧珠.柴达木盆地大煤沟侏罗系剖面高分辨率含煤层序分析[J].西安石油学院学报：自然科学版，2002，17（1）：6-10.