准葛尔盆地盆地研究.docx
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准葛尔盆地盆地研究
准葛尔盆地盆地研究
一、概括
地理位置
准噶尔盆地位于西北为准噶尔界山,东北为阿尔泰山,南部为北天山,是一个略呈三角形的封闭式内陆盆地,大约位于45°N,85°E。
东北为阿尔泰山,西部为准噶尔西部山地,南为天山山脉。
盆地呈三角形,面积约380,000平方公里。
地质特征
准噶尔盆地是晚古生代至中、新生代多旋回叠合盆地,其上沉积石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、第三纪和第四纪地层。
下部为前寒武纪结晶基底,上部为晚海西期(泥盆~早中石炭世)的褶皱基底。
地形特征
盆地西部有高达2000米的山岭,多缺口,西北风吹入盆地,冬季气候寒冷,雨雪丰富。
盆地边缘为山麓绿洲,日平均气温大于10℃的温暖期约140~170天,栽培作物多一年一熟,盛产棉花、小麦。
盆地中部为广阔草原和沙漠(库尔班通古特沙漠),部分为灌木及草本植物覆盖,主要为南北走向的垄岗式固定、半固定沙丘,南缘为蜂窝状沙丘。
盆地南缘冲积扇平原广阔,是新垦农业区。
发源于山地的河流,受冰川和融雪水补给,水量变化稳定,农业用水保证率高。
盆地类型
准噶尔盆地是新疆北部自二叠纪以来形成的大型陆内叠合盆地,盆地构造演化划分为4个阶段,即早二叠世断陷,晚二叠世拗陷,三叠纪—第三纪断拗和第四纪上升阶段。
二、盆地研究
1、盆地的结构
基底
准噶尔盆地具有双基底结构:
下部为前寒武纪结晶基底,上部为晚海西期(泥盆~早中石炭世)的褶皱基底。
根据航磁资料,盆地地壳有两个磁性界面,上面一个界面在盆地边缘地区的平均厚度为5~8km,下面一个界面平均深度为16km,两者之间的地层厚达10km。
从现有资料看,上面的界面相当于上古生界中磁性地层的顶面,在盆地南缘的北天山凹陷区,钻井资料与地面露头已证实为晚海西期褶皱基底,下面那个界面所反映的地层当然要比上古生界老得多。
从准噶尔盆地及其周边岩石的磁性来看,泥盆系以下的古生界及上元古界磁性都比较弱,难以形成磁性界面,只有比它们更老的太古界及下元古界磁性比较强,可以形成磁性界面。
所以将深达16km的那一个磁性界面作为太古界及下元古界(即前寒武纪)结晶基底的顶面。
盆地的这种双基底结构反映了前盆地阶段准噶尔地区在古生代极为复杂的构造演化过程和稳定体制向活性体制的转化。
经历了加里东和早中海西两个时期,准噶尔由稳定路块完全变成了岛弧区。
纳缪尔期以后准噶尔岛弧开始回返(一些地区回返可延迟到早二叠纪末),在褶皱回返的复向斜中,出现了一些断坳结合的小盆地,于是准噶尔开始形成。
盆地多数部位中新生代的沉积盖层厚度并未达到18.5公里。
因此,推测在古老结晶基底之上存在海西早期的地层是合乎逻辑的。
这些地层中火山活动产物少,而且未经强烈的褶皱变动。
基底界限
西部界线大体位于乌尔禾---克拉玛依---乌苏,北界由德仑山向东南直抵东准噶尔,南部界线大致位于乌苏---玛纳斯---阜康---线,唯东部界线尚有待于进一步确定,可能是在沙丘河断裂---阜康附近
盖层
全盆地分布的区域性盖层有上三叠统和下侏罗统。
三叠系上统白碱滩组的大套泥岩厚度在IO0到400m,大部分地区下侏罗统三工河组上部泥岩厚7O~110m。
盖层综合评价表明,其在盆地绝大部分地区为中等以上的有效区域盖层。
南缘吐谷鲁群、安集海河组泥岩也是重要的区域性盖层2大类和背斜、断层、岩性及不整合4个亚类层。
同时,盆地各层系不乏局部盖层。
周边
2、盆地的构造
1、构造层的划分
1、新生界构造层
形成于喜马拉雅构造期,准噶尔盆地北侧为相对隆升区,沉积厚度较小,南缘昌吉凹陷为巨厚沉积区,沉积了前陆磨拉石建造。
整个盆地呈北高南低的掀斜状,南缘昌吉凹陷中乌鲁木齐和奎屯两个沉降中心沉积厚度大,帐北隆起带和西缘隆起带具有南北向沉降梯度带,乌伦古凹陷有部分沉积(图1)
2、上侏罗统-白垩系构造层
全盆地为向南倾斜的沉积区,沉降中心在南缘昌吉凹陷。
晚白垩世中央(陆梁)隆起带、红车断裂带附近为斜坡沉积,呼图壁-莫索湾沉积较薄,厚度为600~800m,昌吉凹陷沉积厚度最大,约1100m,帐北斜坡带呈南北向明显沉积梯度带,沉降中心分别在乌伦古凹陷、南缘昌吉凹陷、四棵树凹陷和帐北斜坡带及前缘凹陷(图2)。
早白垩世全盆地呈向南倾的斜坡,南缘凹陷为统一的深沉降中心,昌吉凹陷有明显南北向凹陷分异特征,次级沉积中心已经消失,标志着盆地进入全新的演化阶段。
侏罗系与白垩系间存在区域性角度不整合,上侏罗统在部分区域缺失。
晚侏罗世西北缘-奎屯为相对隆起区,昌吉凹陷沉积最厚约2000m,南缘凹陷区被莫索湾南北向浅凹陷区分开,陆梁为较窄的隆起带,乌伦古凹陷发育,沉积厚度最大约1000m。
(图2)
3、上三叠统-中侏罗统构造层
侏罗纪和晚三叠世时期陆梁隆起幅度明显增大,四棵树凹陷逐渐消失,帐北隆起和红车断裂带前缘凹陷明显,南部凹陷增大早、中侏罗世时期,滴水泉-三个泉北西向隆起部位沉积厚度小,乌伦古凹陷、南缘昌吉凹陷、四棵树凹
陷、帐北隆起带西侧和盆地西缘的南北向凹陷沉积厚度大,最大沉积厚度约1200m,沉降中心明显分异、扩大和加深,四棵树凹陷发育(图4)。
晚三叠世时期,陆梁隆起、马桥凸起、白家海凸起等地沉积厚度小,乌伦古凹陷、玛湖-盆1井西凹陷、南缘昌吉凹陷、东道海子凹陷、帐北隆起带西侧的南北向凹陷中心沉积厚度大,四棵树凹陷不发育(图5)
4、下三叠统构造层
早三叠世时期,盆地发育多沉降中心,南缘昌吉附近为南北向隆起,其西侧在呼图壁发育南北向沉降梯度带,该梯度带可延至德仑山附近;其东侧七道湾-米泉-三个泉也发育南北向沉降梯度带,由陆梁隆起向南总体构成斜坡带;陆梁隆起分异为几个隆起带,石英滩隆起带、三个泉隆起带和滴水泉隆起带,由马桥-中拐凸起、白家海凸起等组成的中央隆起带出现;乌伦古凹陷、玛湖-盆1井西凹陷、南缘昌吉凹陷、东道海子凹陷等沉降中心沉积较厚(图6)
5、中-上二叠统构造层
晚二叠世盆地以沉积幅度小和宽阔盆地为特点,莫索湾以西南北向玛湖-石河子凹陷发育,昌吉附近存在近南北向隆起带,博格达及其前缘的帐北隆起带西侧发育近南北向沉降带,沉积厚达几千米,陆梁为东西向弱沉积梯度带,乌伦古沉降中心定向性较差。
中二叠世,中拐凸起活动性减弱,红车断裂带及其前缘活动性很强烈,沉积厚度达800~1200m;玛湖凹陷区最大沉积厚度仅为1000m,玛湖凹陷区和昌吉凹陷区构成盆地的沉降中心(图7)
6、下二叠统构造层
早二叠世晚期准噶尔盆地大部为剥蚀区,玛湖-盆1井西凹陷、东道海子凹陷和南缘昌吉凹陷发育,沉降中心近于盆地西缘,沉积厚度2000m,盆地呈“L”形。
中拐隆起已成为剥蚀区,玛湖凹陷呈南北向展布,而昌吉凹陷呈东西向。
陆梁-石英滩-乌伦古地区与卡拉麦里相连,为剥蚀隆起区;马桥-中拐凸起、白家海凸起等为隆起区(图8)。
早二叠世早期陆梁隆起带为剥失区,中拐-莫索湾北西西向低隆起带分割了玛湖凹陷和昌吉凹陷,沉积分布表明两凹陷沉降中心位于红车断裂带-加依尔山系之下,呼图壁和乌鲁木齐分别发育近南北向的沉降梯度带(图9)。
7、石炭系构造层
陆梁-中央隆起带、帐北-卡拉麦里为剥蚀区;玛湖凹陷、盆1井西凹陷为孤立的沉积盆地,发育东道海子-昌吉东西向凹陷,盆地整体呈“L”形(图10)
2、构造单元分类
准噶尔盆地的构造单元划分为6个一级构造单元和44个二级构造单元。
西部隆起:
包括乌夏断裂带、克百断裂带、红车断裂带、车排子凸起、中拐凸起5个二级构造单元,北东向展布,长300km、宽20~30km,总面积13500km2,主体由三个断裂带组成,该断裂带表现出了一个典型的冲断前锋构造带的推覆、分段、同生长、周期性活动的特征。
推覆活动时间始于二叠纪,到燕山晚期休止,推覆距离自北向南逐渐减小,最大可达16km。
陆梁隆起:
走向北西,是盆地中的一个大型隆起单元,面积19400km2。
二叠纪至三叠纪早中期一直处于隆升状态,除了与玛湖凹陷和盆1井西凹陷相邻的地方沉积有厚度不大的二叠系外,陆梁隆起大部分地区缺失二叠系沉积。
在这种隆升背景下,由于基底断裂的活动差异,形成了英西凹陷、石英滩凸起、三个泉凸起、滴南凸起、滴北凸起、三南凹陷等。
三叠纪中晚期至侏罗纪,陆梁隆起逐渐下沉,接受了上三叠统、侏罗系沉积,但厚度相对南北两个坳陷都要薄。
盖层厚度一般2000~5000m。
东部隆起:
为盆地东部呈北西向的隆起区,由五彩湾凹陷、沙帐断褶带、沙奇凸起、北三台凸起、石树沟凹陷、黄草湖凸起、石钱滩凹陷、黑山凸起、梧桐窝子凹陷、木垒凹陷、吉木萨尔凹陷、古城凹陷、古东凸起、古西凸起等14个次级组成,总面积26400km2。
二叠纪时期,因克拉美丽山褶皱成山并向南逆冲推覆以及博格达山的隆升、向北挤压,使东部形成了“两坳一隆”的构造格局,即五彩湾—大井坳陷、博格达山前坳陷、沙奇隆起,坳陷内二叠系厚度可达3000~6000m。
印支、燕山期运动强烈,将晚海西晚期形成的北西向隆坳相间的构造格局切块改造为北东向的棋盘格子式叠加。
北天山山前冲断带:
自西向东由四棵树凹陷、齐古断褶带、霍玛吐背斜带、阜康断裂带组成,总面积约24000km2,是一个以晚海西期前陆坳陷为基础长期发育、多期叠合的继承性坳陷带。
晚古生代中晚期该区发育大型山前前陆坳陷,沉积巨厚的海相、残留海相和陆相地层。
中生代一直到老第三纪,该区为陆相统一振荡型沉积盆地的坳陷中心地区,沉积厚度在5000m以上。
新第三纪至第四纪为再生前陆盆地阶段,该区再次大幅下降。
北天山山前冲断带作为盆地内受喜马拉雅构造运动影响最强烈的地区,在构造上与盆地其他地区明显不同,具有东西分带、南北分排的特点,形成以第三系为主体的背斜构造带及滑脱推覆体。
中央坳陷:
位于陆梁隆起以南,北天山山前冲断带以北,是准噶尔盆地相对稳定的地区,沉积地层全且厚度大,最厚可达15000m,主要由大型凹陷如玛湖凹陷、盆1井西凹陷、沙湾凹陷、阜康凹陷等持续性凹陷群组成,在坳陷中部有一二叠纪形成的弧形低凸带(莫索湾凸起、莫北凸起、白家海凸起),坳陷总面积38200km2。
目前准噶尔盆地发现的油气几乎都是围绕这个大坳陷。
乌伦古坳陷:
乌伦古坳陷位于盆地最北部,由红岩断阶带、索索泉凹陷组成,面积为14700km2,和陆梁隆起一样在晚西期—早中三叠世也处于隆升状态,但在晚三叠—侏罗纪形成了相对独立的箕状沉积凹陷,盖层厚一般4000~6000m。
3、盆地的地层层序
一级层序界面
沉积盖层与基底间的不整合面;②中、下二叠统间的界面;③三叠系与二叠系间的界面;④白垩系与第三系间的界面;⑤第四系顶界面。
二级层序界面
它将准噶尔盆地的4个一级层序分为9个二级层序的二级层序界面。
5个不整合面分别是:
二叠系的底界面,侏罗系的底界面,侏罗系中统头屯河组的底界面,白垩系的底界面和上第三系的底界面。
三级层序界面
三级层序界面主要由湖(海)平面变化以及与之伴生的沉积物供应速率变化造成的,地震剖面上表现为上超或顶超,在盆地内可地行对比,但削截等不整合现象在地震剖面上的范围与一级或二级层序界面相比要小得多.
4、盆地的演化史
二叠纪裂陷盆地阶段
可进一步划分为早二叠世裂谷(或称伸展断陷)和晚二叠世伸展坳陷。
(1)早二叠世裂谷:
该时期伸展断陷大多呈南断北超分隔性较强的不对称箕状凹陷。
但东部则为北断南超的反向断陷。
南北断陷充填沉积体系不同,南部断陷以一套滨海浅海相陆源碎屑碳酸盐沉积体系为主,裂谷扩展期还发育有海底浊积扇体系。
东部断陷由一套滨岸沉积体系和河流体系组成,已具有向内部断陷过渡性质,至北部断陷内已完全变为陆相冲积体系和湖泊体系。
早二叠世末,盆地抬升、剥蚀,南部海水退出,形成区域性不整合,在玛湖坳陷、昌吉坳陷均可见P2/P1不整合育。
(2)晚二叠世伸展拗陷:
该时期南北基底沉降上的不同是构造性质具南拗北断特点。
陆梁以南,早二叠世断陷的分隔性局面消失,转化为统一的拗陷湖盆。
北部乌伦古拗陷则发生断陷,断陷走向与早二叠
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