新疆北部中二叠统烃源岩地球化学特征与沉积环境研究分析

■杨森 李斌

（新疆地质矿产勘查开发局第九地质大队新疆乌鲁木齐830009）

新疆北部中二叠统烃源岩地球化学特征与沉积环境研究分析

■杨森 李斌

（新疆地质矿产勘查开发局第九地质大队新疆乌鲁木齐830009）

根据一定的烃源岩地球化学分析资料对新疆北部的准噶尔、吐哈以及伊犁盆地地区的中二叠统烃源岩的地球化学特征进行了系统的介绍。烃源岩的轻稀土元素富集程度较高，重稀土元素相对较低，具有较明显的差异，沉积水体的元素地球化学特征及古盐度等环境条件与烃源岩有机相关系密切。研究结果表明这些盆地烃源岩沉积时具有一定的盐度条件。

烃源岩地球化学中二叠统新疆

由于海西运动，引发了新疆北部的地质情况发生明显的变动，在新疆北部的准噶尔地带以及天山之间形成了巨大的盆地地带，也就是当前的颇具规模的准噶尔、吐哈以及伊犁等盆地，中二叠统经过大程度的发育，形成了一套厚度较大而且沉积分布较为稳定的岩石组合，也就是暗色泥岩结合薄层碳酸盐岩的一种组合，这种岩石组合逐步发展成我国新疆北部地区准噶尔、吐哈以及伊犁等盆地主要的烃源岩层系。目前涉及到暗色泥岩以及碳酸盐岩的地球化学特征与沉积环境的相互关系受到人们的关注，这一方面的研究比较多，但是目前对于烃源岩一般都是借助有机地球化学的思路进行分析，而涉及岩石地球化学的分析比较少。所以本文主要介绍了我国新疆北部地区中二叠统烃源岩地球化学特征以及沉积环境等内容。

1 新疆北部二叠系烃源岩地球化学特征

如图1所示是新疆北部大地构造图略。新疆北部的盆地地带大多数的烃源岩发育层系属于二叠系。例如，下二叠统风城组以及中二叠统下乌尔禾组属于是新疆北部的盆地的西区主要发育的烃源岩，另外还有下二叠统佳木河组，一般也属于是典型的烃源岩发育；在新疆北部的盆地东区，该地区的烃源岩主要发育于中二叠统平地泉组；而对于南部地区，则烃源岩主要发育于中二叠统芦草沟组以及红雁池组。

对于风城组烃源岩来说，其岩性一般都是黑灰色泥岩、白云质泥岩、凝灰质泥岩、凝灰质碳酸盐岩以及沉凝灰岩，主要形成过程是由于海陆过渡环境的残留沉积，一般主要是分布在玛湖凹陷、沙湾凹陷以及阜康凹陷，其中在沙湾凹陷以及阜康凹陷两处的烃源岩具有较大的厚度，可以看作是两个烃源中心，在该地带的风城组烃源岩的最大厚度甚至可达200m，而对于阜康凹陷的风城组烃源岩的最大厚度已经超出300m；另外，阜康凹陷周边的一些凸起也分布有一定的规模的风城组烃源岩。除此之外，也有一部分的风城组主要分布在东道海子凹陷。

图1 新疆北部大地构造图略

中二叠统烃源岩主要包括中二叠统平地泉组，主要分布在克拉美丽山前的五彩湾凹陷等地区，其岩性为黑色白云质泥岩夹深灰色泥岩；另外还有中二叠统芦草沟组，主要分布在博格达山前凹陷，其岩性基本属于油页岩，最大厚度可达600m，可以说是新疆北部的盆地内有机质最丰富的湖相沉积地层；此外还有红雁池组。中二叠统烃源岩相对于风城组烃源岩来说，其分布范围有一定的扩大，新疆北部的中央凹陷地带基本有一定的分布。

2 新疆北部二叠系烃源岩的沉积环境

2.1 主元素

一般来说，不同盆地或者不同岩类的烃源岩的主元素在组分含量等方面明显具有差别，一般都表现在烃源岩的沉积物源以及沉积环境这两个方面。根据相关的数据，我们可以得出碳酸盐岩类烃源岩中的主元素含有较高的锰元素以及钙元素；而泥岩类烃源岩中含有较高的硅元素、铝元素，铁元素以及钾元素；另外不同地带也有明显差别，吐哈盆地中二叠统烃源岩主元素的锰元素和硅元素要多于伊犁盆地，而伊犁盆地二叠系烃源岩元素中钙元素含量却大于吐哈盆地，这就充分的说明了不同的烃源岩的主元素在组分方面具有明显的差别。结合目前的研究成果，新疆北部地区的早二叠世岩浆活动比较频繁，因而导致了具有分布较为广泛的火山岩，北部地区的准噶尔地区的火山岩属于钾质粗面玄武岩-橄安粗岩-粗面岩以及安山岩-英安岩-流纹岩组合，呈现偏碱性的特点；而吐哈盆地的火山岩缺乏中性岩类，而以酸性发育模式为主要特点；伊犁盆地的火山岩则大多属于碱性玄武岩系列。

2.2 稀土元素

在新疆北部中，烃源岩的LREE富集程度较高，HREE相对较低，LREE平均值是6.24，明显高于球粒陨石的1.79，这说明沉积物中REE的绝对含量一般高于球粒陨石，且相对富集LREE。从不同盆地的岩石样品中的REE的含量来看，不同岩类的烃源岩的REE含量明显不同，且不同盆地的同一类岩性的岩石样品的REE含量也有一定的差别。这说明沉积环境能够较好的控制烃源岩REE的含量。

2.3 古盐度特征

准噶尔盆地的不同地区的古盐度明显不同，例如西北部的乌尔禾组的古盐度较低，而南部芦草沟组烃源岩的古盐度较高，溴/钡平均值超过1，部分地区的盐度甚至更高。一般来说古盐度低的二叠统具明显的陆相特征，一般都属于淡水环境。另外在平地泉组中，我们发现其沉积水体的古盐度呈现一定的波动性，古生物一般呈现喜盐类与淡水类型交替出现。

另外在吐哈盆地中，不同凹陷的泥岩类烃源岩的古盐度也有一定的差别，南部地区的凹陷，其溴/钡值平均是0.02，而托克逊凹陷的溴/钡值则平均为0.04，而对于台北凹陷，其溴/钡值平均达到2.11，这说明了不同凹陷的水介质的特征并不完全一致。

3 沉积环境对有机质丰度和类型的控制

烃源岩所具有的有机质的丰度受到其沉积环境的影响，一般来说有机质沉积有明显的不均一性，湖相沉积中有机质一般是来源于浮游生物，例如准噶尔盆地西北的乌尔禾组烃源岩沉积时水体较浅，因而其有机碳含量一般且有机质类型较差。实际上沉积于不同环境的烃源岩的有机质含量与干酪根显微组分有一定的关系。结合沉积有机相对比，泥岩类烃源岩沉积于半深湖-深湖相的，其颜色一般是深灰-黑色，干酪根显微组分一般是Ⅰ-Ⅱ1型。泥岩类烃源岩沉积于浅湖-水下三角洲相的，其颜色一般是灰色—深灰色，干酪根显微组分一般是Ⅱ2型。泥岩类烃源岩沉积于浅湖相的，其一般是灰黑色、黑灰色泥岩及黑灰色碳酸盐岩，岩石干酪根显微组分中腐泥组含量较低，壳质组含量高，镜质组含量变化较大，惰质组含量少，干酪根类型多为Ⅱ2型—Ⅲ型。可以看出烃源岩所具有的有机质的丰度受沉积环境控制。

图2 新疆北部盆地不同环境烃源岩干酪根显微组成对比

4 结束语

目前对于烃源岩的地球化学特征与沉积环境的相互关系是研究的热点，研究新疆北部地区中二叠统烃源岩地球化学特征以及沉积环境等内容具有重要的研究价值，符合目前借助岩石有机质含量和类型来分析烃源岩有机相的特征以及分析沉积环境的主流研究角度。

[1]邓宏文，钱凯.深湖相泥岩的成因类型和组合演化.沉积学报，1990.8

[2]刘英俊，曹励明.元素地球化学导论.北京:地质出版社，1987.57~80.

[3]于炳松，陈建强，李兴武，林畅松.塔里木盆地下寒武统底部黑色页岩地球化学及其岩石圈演化意义.中国科学，2002.32(5):374~382.

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-6-468-2

杨森（），男，毕业于长安大学资源勘查工程，地质工程师。