新疆阿克蘇地區(qū)新元古代沉積特征對(duì)裂谷發(fā)育過程的指示*

劉若涵 何碧竹 焦存禮 蔡志慧 贠曉瑞 彭守濤 郝光明 郭憲璞

1. 自然資源部深地動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037 2. 中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083 3. 南方海洋科學(xué)與工程廣東實(shí)驗(yàn)室，廣州 511458 4. 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083

塔里木盆地四周被天山-北山造山帶、昆侖造山帶以及阿爾金造山帶所環(huán)繞，地表被廣袤的塔克拉瑪干沙漠所覆蓋，面積超56×104km2，是中國三大克拉通之一。較好的前寒武系露頭主要分布于塔里木克拉通邊緣隆起區(qū)，包括塔里木克拉通東北緣的庫魯克塔格地區(qū)、西北緣的阿克蘇地區(qū)、西南緣的鐵克里克地區(qū)以及東南緣的阿爾金地區(qū)，但基底與初始沉積地層接觸關(guān)系、沉積地層厚度和沉積類型、構(gòu)造類型和改造程度等也都存在顯著差異。其中，關(guān)于塔里木盆地北部新元古代的盆地性質(zhì)、結(jié)構(gòu)長期以來爭(zhēng)議較大，先后有弧后裂谷盆地(Geetal., 2012；Xuetal., 2013；Zhangetal., 2013a；Wenetal.，2017，2018；管樹巍等，2017；吳林等，2017)、陸內(nèi)裂谷盆地(Xuetal.，2005，2009; Zhangetal., 2009, 2016；王宇等，2010；何碧竹等，2019)等不同觀點(diǎn)。雖然，盆地內(nèi)存在新元古代裂陷目前已受到廣泛認(rèn)可，但對(duì)其分布及發(fā)育特征尚存爭(zhēng)議。吳林等(2016)認(rèn)為塔里木盆地新元古代沉積地層僅位于滿加爾和阿瓦提兩大拗拉槽；何碧竹等(2019)通過對(duì)全盆地震資料的精細(xì)解釋認(rèn)為新元古代裂陷不僅存在于現(xiàn)今的坳陷區(qū)，也存在于隆起區(qū)，而且裂陷的主要斷裂不僅對(duì)新元古代地層發(fā)育及展布具有重要的控制作用，同時(shí)對(duì)下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組的發(fā)育也具有重要的控制作用。因此，對(duì)塔里木盆地新元古代裂陷內(nèi)的沉積充填分析日益迫切。

當(dāng)今古老地層及深層、超深層油氣勘探在全國、乃至全球都是需要攻克的重點(diǎn)。在塔里木北緣露頭區(qū)南華-震旦系發(fā)育好-極好的烴源巖及震旦系碳酸鹽巖臺(tái)地相白云巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層(梁狄剛等，2000；何金有等，2010；Zhuetal., 2017)，阿克蘇地區(qū)及塔北隆起均發(fā)現(xiàn)了下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組極好的優(yōu)質(zhì)烴源巖(賈承造，2004；朱光有等，2016)。新近在柯坪斷隆邊緣及塔北隆起上完鉆的探井在寒武系均獲得重大突破，均表明塔里木盆地新元古界-寒武系具有較大的油氣資源潛力，將是重要的深層油氣勘探新領(lǐng)域。但塔里木盆地新元古代構(gòu)造格架、樣式及發(fā)育的研究，目前主要集中在盆地內(nèi)部(任榮等，2017；吳林等，2017；何碧竹等，2019)，由于上覆巨厚顯生宙沉積蓋層，缺乏深鉆井揭示，解剖其精細(xì)結(jié)構(gòu)及沉積充填，存在很大困難。而在塔里木盆地周緣不同程度出露的新元古代地層，為揭示新元古代發(fā)育特征及古環(huán)境提供了良好的研究場(chǎng)所。

阿克蘇地區(qū)處于現(xiàn)今塔里木盆地西北緣盆山結(jié)合部位——柯坪斷隆之上，其第一套沉積蓋層為新元古界，發(fā)育較為齊全，上、下界限清楚(高振家等，1986)。前人研究揭示該地區(qū)新元古代的地層發(fā)育(鄭碧海等，2008；Turner, 2010；王宇等，2010；康建威等，2016；Yangetal., 2017；Wuetal., 2019；鄧浩博等，2019)并有一系列巖漿、構(gòu)造事件發(fā)生(Xuetal., 2005;王飛等，2010；Zhuetal., 2011；張健等，2014；Heetal., 2014, 2019；蔡志慧等，2019)，但以上研究對(duì)象主要側(cè)重單一野外剖面，而且研究層位側(cè)重于震旦系。然則對(duì)阿克蘇地區(qū)新元古代早中期的地層發(fā)育情況及其形成環(huán)境的研究較為薄弱，特別是對(duì)于阿克蘇地區(qū)新元古代地層的構(gòu)造-沉積發(fā)育演化的序列更是缺乏系統(tǒng)的研究。

本文通過野外地質(zhì)考察，對(duì)阿克蘇地區(qū)不同位置(尤爾美那克、蘇蓋特布拉克、磷礦溝及東二溝剖面)新元古代地層的沉積特征及垂向發(fā)育規(guī)律進(jìn)行了研究，并結(jié)合前人野外實(shí)測(cè)剖面(烏什、尤爾美那克剖面)以及鉆井等資料，系統(tǒng)構(gòu)建了阿克蘇地區(qū)新元古代地層沉積序列及其空間格架，并揭示了該地區(qū)不同時(shí)期的構(gòu)造-沉積演化過程，以期為塔里木北部新元古界-寒武系的油氣勘探提供亟需的科學(xué)依據(jù)和重要線索。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

塔里木克拉通是我國三大克拉通之一，具有前寒武系基底且發(fā)育了良好的南華紀(jì)-寒武紀(jì)沉積蓋層(高振家等，1986；張健等，2014)。塔里木克拉通的前寒武紀(jì)基底由新太古界以TTG為主的巖漿雜巖(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993；Luetal.，2008；Longetal.， 2010)、古元古界變質(zhì)巖(Longetal., 2011； Zhangetal.， 2013b)、中元古界及新元古界下部以綠片巖相為主的變質(zhì)巖(Zhangetal., 2005；Xuetal., 2013)組成，基底之上發(fā)育了厚度(0～4100m)差異巨大的新元古代沉積蓋層(高振家和朱誠順，1984; Xuetal., 2005, 2009；高林志等，2010；何碧竹等，2019)，保存了Rodinia超大陸裂解較為完整的地質(zhì)記錄。目前，除庫魯克塔格地區(qū)，塔里木周緣其他地區(qū)前寒武紀(jì)的研究程度仍然較低。

阿克蘇地區(qū)地處天山山脈南麓、塔里木盆地西北緣，東以溫宿一帶為界，西至阿圖什以北，南以柯坪縣為界，北以皮羌-蘇巴什一線以北與阿合奇小區(qū)相接(圖1)(張志勇等，2008；丁海峰等，2014)。阿克蘇地區(qū)出露的前寒武紀(jì)主要有三種類型，依次為強(qiáng)烈變質(zhì)變形的阿克蘇群、未變質(zhì)的南華紀(jì)-震旦紀(jì)沉積地層以及基性巖漿巖組合(包括侵入阿克蘇群的未變質(zhì)基性巖墻群以及發(fā)育于蘇蓋特布拉克組中的數(shù)層不等的順層基性巖)(高振家等，1993；Turner，2010；Xuetal., 2013；陸遠(yuǎn)志，2018)。阿克蘇群為一完整的藍(lán)片巖-綠片巖變質(zhì)巖系列，經(jīng)歷了高壓超高壓的深俯沖變質(zhì)作用，是迄今為止世界上發(fā)現(xiàn)的最典型的前寒武紀(jì)藍(lán)片巖(Liouetal., 1989；肖序常等，1990)。阿克蘇地區(qū)新元古代沉積地層主要包括南華系和震旦系；其中，南華系自下而上發(fā)育巧恩布拉克組(Nh1q)和尤爾美那克組(Nh2y)，震旦系自下而上發(fā)育蘇蓋特布拉克組(Z1s)以及奇格布拉克組(Z2q)(圖2)。

圖1 阿克蘇地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993修編)Fig.1 The sketch map of regional geology in Aksu area (modified after BGMRX, 1993)

2 地層發(fā)育特征

本次研究，基于阿克蘇地區(qū)多處野外地質(zhì)剖面，包括尤爾美那克剖面(HYE-2～HYE-5、HYE-8)、蘇蓋特布拉克剖面(HSG-5和HSG-6)、東二溝剖面(HDEG-1～HDEG-8)及磷礦溝剖面。根據(jù)阿克蘇地區(qū)新元古代存在的區(qū)域性不整合(圖2)，將研究區(qū)的新元古代地層劃分為兩大構(gòu)造層：南華紀(jì)構(gòu)造層和震旦紀(jì)構(gòu)造層。其中，南華紀(jì)構(gòu)造層發(fā)育巧恩布拉克組和尤爾美那克組，震旦紀(jì)構(gòu)造層發(fā)育蘇蓋特布拉克組和奇格布拉克組。

2.1 巧恩布拉克組(Nh1q)

巧恩布拉克組主要分布于尤爾美那克、蘇蓋特布拉克等地(圖1)，總厚度近2000m，未見底。自下而上可劃分為四個(gè)巖性段：砂巖段、冰磧巖段、鈣質(zhì)砂巖段和砂礫巖段(圖2a)，分別相當(dāng)于高振家等(1993)劃分方案里的西方山組、東巧恩布拉克組、牧羊?yàn)┙M及冬屋組。

砂巖段 在尤爾美那克地區(qū)局部出露，厚度約1600m。下部巖性以灰綠色、灰褐色中-厚層狀粉砂巖、細(xì)砂巖或中粗砂巖為主(圖3a，b)，中部含一套灰綠色冰磧巖，在尤爾美那克剖面5(HYE-5)中，可見灰綠色冰磧巖以透鏡狀分布于紋層狀粉-細(xì)砂巖中(圖3c)，厚度大于100m。中、上部巖性以灰綠色、灰褐色薄層粉-細(xì)砂巖為主，或夾薄層泥巖(圖3d)，局部可見砂巖段頂部與巧恩布拉克組冰磧巖段角度不整合接觸(圖3e)，未見底。

冰磧巖段 發(fā)育阿克蘇地區(qū)新元古代第二套冰磧巖(圖2a)，該段在尤爾美那克地區(qū)的不同剖面均有出露，巖性以灰綠色冰磧礫巖為主，夾紋層狀粉-細(xì)砂巖(圖3e)。在尤爾美那克剖面2(HYE-2)中，可見灰綠色冰磧巖，厚約2～3m，頂部被剝蝕(圖3e)。

鈣質(zhì)砂巖段 巖性主要為褐灰色、灰綠色石英細(xì)砂巖，層理構(gòu)造不發(fā)育(圖3f)。地層厚度不大(約100m)，頂部直接與尤爾美那克組不整合接觸(圖2c)，在尤爾美那克地區(qū)局部出露。

砂礫巖段 下部以褐灰色厚層塊狀不等粒巖屑長石砂巖夾灰綠色中-細(xì)砂巖為主，底部含少量礫石，其外貌與下伏巖石差異較大。上部由厚層含礫粗砂巖組成，中部夾少量灰綠色細(xì)砂巖、粉砂巖(高振家等，1986)。

本次研究在尤爾美那克地區(qū)可見砂巖段、冰磧巖段及鈣質(zhì)砂巖段不同程度出露。其中砂巖段被剝蝕殆盡，鈣質(zhì)砂巖段直接與尤爾美那克組角度不整合接觸(圖2c)。

2.2 尤爾美那克組(Nh2y)

尤爾美那克組主要分布在尤爾美那克一帶，烏什、東二溝等地區(qū)無該組分布(圖1)。其下部巖性為一套褐紅色的冰磧巖，中上部為一套褐紅色紋層狀細(xì)砂巖和砂礫巖(圖2a，3g)。厚度不大且分布不均(0～80m)，角度不整合覆于巧恩布拉克組之上(圖2c)。

2.3 蘇蓋特布拉克組(Z1s)

蘇蓋特布拉克組在阿克蘇烏什地區(qū)、尤爾美那克地區(qū)以及東二溝等地均有出露(圖1)，地層厚度約400～450m。其中在尤爾美那克地區(qū)蘇蓋特布拉克組角度不整合在尤爾美那克組之上，其他地區(qū)直接與阿克蘇群角度不整合接觸(圖2b)。蘇蓋特布拉克組可以分為上、下兩段：下段在東二溝、磷礦溝剖面為一套紫紅色、褐紅色碎屑巖沉積，夾有玄武巖、輝綠巖層(圖3h)，在蘇蓋特布拉克剖面為一套灰色細(xì)砂巖、粉砂巖夾深灰色、黑灰色薄層泥巖，有順層侵入的輝綠巖(圖3i)；上段為碳酸鹽巖-細(xì)碎屑巖的混積沉積巖。各出露區(qū)蘇蓋特布拉克組的巖性組合基本一致。

2.4 奇格布拉克組(Z2q)

奇格布拉克組厚度約200m，角度不整合覆蓋于蘇蓋特布拉克組之上(圖2d)，頂部與下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組呈低角度不整合接觸。巖性為一套淺灰色中-厚層白云巖(圖3j)，下部夾薄層砂巖和泥巖，柱狀疊層石發(fā)育(圖3j)。

圖2 阿克蘇地區(qū)新元古界綜合柱狀圖(據(jù)高振家等，1986, 1993；新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993；王宇等，2010；何景文，2015；康建威等，2016；鄧浩博等，2019；以及本次研究實(shí)測(cè)剖面修編)Fig.2 Stratigraphic column of the Neoproterozoic in the Aksu area (modified after Gao et al., 1986, 1993; BGMRX, 1993; Wang et al., 2010; He, 2015; Kang et al., 2016; Deng et al., 2019; this study)

3 沉積相特征

在沉積特征分析的基礎(chǔ)上，選取阿克蘇地區(qū)不同位置的實(shí)測(cè)剖面(位置見圖1)/鉆井(新柯地1井)進(jìn)行沉積相分析。阿克蘇地區(qū)新元古代地層共識(shí)別出6種沉積相類型：深水陸棚相、冰川相、淺水陸棚相、沖積扇-辮狀河三角洲、潮坪相和碳酸鹽巖臺(tái)地相，其中冰川相發(fā)育水下-冰川亞相和陸上-冰川亞相，潮坪相發(fā)育碎屑潮坪和混積潮坪。

3.1 沉積相類型

3.1.1 深水陸棚相

該沉積相類型發(fā)育于巧恩布拉克組砂巖段，其巖性特征以灰色、灰綠色、灰褐色厚-薄層細(xì)砂巖和粉砂巖互層為主(圖3a)。碎屑礦物主要為石英、巖屑，礦物顆粒呈棱角-次棱角狀，分選-磨圓差(圖4a)。野外剖面可見砂巖單層厚度薄而累積厚度大，呈頻繁互層、側(cè)向穩(wěn)定的復(fù)理石韻律(圖4b)。

圖3 阿克蘇地區(qū)新元古界巖性特征(a)細(xì)砂巖，巧恩布拉克組，HYE-8剖面；(b)粗砂巖(+)，巧恩布拉克組，HYE-8剖面；(c)透鏡狀灰綠色冰磧巖，巧恩布拉克組，HYE-5剖面；(d)灰褐色細(xì)砂巖夾薄層泥巖，巧恩布拉克組，HYE-4剖面；(e)灰綠色冰磧巖段角度不整合在砂巖段之上，巧恩布拉克組，HYE-2剖面；(f)褐灰色細(xì)砂巖，巧恩布拉克組，HYE-3剖面；(g)尤爾美那克組巖性序列(自下而上：紅褐色冰磧礫巖-紅褐色細(xì)砂巖-紅褐色砂礫巖)，HYE-3剖面；(h)褐紅色碎屑、輝綠巖順層侵入，蘇蓋特布拉克組，東二溝剖面；(i)砂泥巖互層、頂部為輝綠巖順層侵入，蘇蓋特布拉克組，HSG-5剖面；(j)中-厚層白云巖，下部為疊層石，奇格布拉克組，東二溝剖面Fig.3 Lithologic characteristics of Neoproterozoic strata in the Aksu area

尤爾美那克地區(qū)野外剖面及前人實(shí)測(cè)剖面均發(fā)育不完整的鮑瑪序列(圖4b，c)，主要有A段和B段，偶見C段(圖4c)。

圖4 阿克蘇地區(qū)新元古代深水陸棚相沉積特征(a)巖屑石英細(xì)砂巖 (+)，巧恩布拉克組，HYE8-2-2剖面點(diǎn) ；(b)巧恩布拉克組細(xì)砂巖中的不完整鮑瑪序列，HYE-8剖面；(c)巧恩布拉克組砂巖段中不完整的鮑瑪序列(據(jù)高振家等，1986修編)其中①、②序列來自尤爾美那克南東4km Ⅲ號(hào)實(shí)測(cè)剖面；③序列來自尤爾美那克東3kmⅠ號(hào)實(shí)測(cè)剖面；(d)褐灰色細(xì)砂巖上部的灰綠色粉砂巖、發(fā)育波紋層理，HYE-8剖面；(e)HYE8-3，灰色塊狀含礫粗砂巖 遞變層序，向上粒度變細(xì)；(f)褐灰色薄層狀細(xì)砂巖、層理不發(fā)育，HYE-8剖面Fig.4 Deep water shelf sedimentary characteristics of Neoproterozoic strata in Aksu area

A段是具有遞變層(圖4d)的砂巖，底部可含礫石(圖4e)；B段是具水平層的細(xì)砂巖或粉砂巖(圖4f)，可含泥巖；C段以粉砂巖為主，或含細(xì)砂巖或泥巖，具有波紋層理、交錯(cuò)紋層等。

3.1.2 冰川相

3.1.2.1 水下-冰川亞相

該沉積亞相發(fā)育于巧恩布拉克組砂巖段中部以及冰磧巖段。垂向上，下部巖性以灰綠色冰磧礫巖(圖5a)為主，冰磧巖中礫石成分復(fù)雜，包括花崗巖礫(圖5b)、片巖礫(圖5c)、石英礫(圖5d)等不同類型的礫石。礫石分選差，粒徑0.2～15cm不等。磨圓度亦較差，多呈次棱角狀(圖5a)。野外觀察礫石多呈褐紅色(圖5a)，表面可見明顯的冰川擦痕；上部巖性以薄層、紋層狀粉砂巖為主(圖5e)，粉砂巖中碎屑礦物以石英為主，其次為巖屑，含片巖礫石(圖5f)。分選-磨圓較差，碎屑礦物多呈棱角狀、次棱角狀(圖5f)。

該沉積相類型主要發(fā)育在尤爾美那克地區(qū)的不同剖面(HYE-2剖面和HYE-5剖面)，在垂向上表現(xiàn)出旋回性(圖5g)，即每一旋回下部為灰綠色冰成雜礫巖，屬于冰川固體搬運(yùn)的結(jié)果；灰綠色冰成雜礫巖之上一般會(huì)伴隨薄層、紋層狀粉砂巖沉積，且粉砂巖表現(xiàn)出向上逐漸變細(xì)的正粒序(圖5g)。粉砂巖中常含礫級(jí)墜石，墜石周圍可見粉砂巖紋層的變形(圖5e)，為粉砂巖地層尚未完全固結(jié)時(shí)冰磧礫墜落其中所造成，屬間冰期的產(chǎn)物。冰磧巖垂向上表現(xiàn)出的旋回性也說明冰川搬運(yùn)具有周期性，即一次大規(guī)模的固體搬運(yùn)之后會(huì)伴隨相對(duì)短暫的穩(wěn)定期，一期冰磧巖的形成是冰川多次搬運(yùn)疊置的結(jié)果。

圖5 阿克蘇地區(qū)新元古代冰川相和淺水陸棚相沉積特性(a)灰綠色冰磧巖，巧恩布拉克組，HYE-2剖面；(b)冰磧礫巖中的花崗巖礫 (+)，HYE-2-4-1剖面點(diǎn) ；(c)片巖礫 (+)，HYE-2-3-2剖面點(diǎn)；(d)石英砂巖礫 (+)，HYE-2-3-3剖面點(diǎn)；(e)紋層狀粉砂巖，含冰磧巖墜石，巧恩布拉克組，HYE-2剖面；(f)正粒序的粉砂巖，含片巖礫， 巧恩布拉克組，HYE-2剖面；(g)灰綠色冰磧礫巖，巧恩布拉克組，HYE-5剖面；(h)褐紅色冰磧礫巖，尤爾美那克組，HYE-3剖面；(i)片巖礫，尤爾美那克組，HYE-3剖面；(j)灰綠色冰磧巖礫石，尤爾美那克組，HYE-3剖面；(k)冰川擦痕，尤爾美那克組，HYE-3剖面；(l)褐紅色薄層狀細(xì)砂巖，尤爾美那克組，HYE-3剖面；(m)巖屑石英細(xì)砂巖 (+)，尤爾美那克組，HYE-3-3 剖面點(diǎn)；(n)褐灰色塊狀細(xì)砂巖，巧恩布拉克組，HYE-3剖面；(o)長石石英細(xì)粉砂巖夾方解石條帶 (-)，巧恩布拉克組，HYE-3-1-4剖面點(diǎn)；(p)褐紅色鈣質(zhì)細(xì)砂巖，蘇蓋特布拉克組，東二溝剖面；(q)斜層理，蘇蓋特布拉克組，東二溝剖面；(r)中粒石英砂巖 (+)，HDEG 5-2剖面點(diǎn)Fig.5 Sedimentary characteristics of the glacial and shallow water shelf facies in the Neoproterozoic strata, Aksu area

3.1.2.2 陸上-冰川亞相

該沉積亞相類型主要發(fā)育于尤爾美那克組的中下部。下部巖性為褐紅色冰磧礫巖(圖5h)，底部礫石粒徑較大(最大可達(dá)1～2m)且成分復(fù)雜(含綠片巖礫,圖5i;和灰綠色冰磧巖礫,圖5j)，礫石表面可見明顯的冰川擦痕(圖5k)；上部巖性為褐紅色薄層狀粉砂巖、細(xì)砂巖(圖5l)，碎屑礦物以巖屑、石英為主，分選中等、磨圓較差，礦物顆粒之間多呈鑲嵌式膠結(jié)(圖5m)。

垂向上，尤爾美那克組冰磧巖也表現(xiàn)出由冰磧礫巖至粉-細(xì)砂巖向上變細(xì)的沉積旋回(圖5l)。薄層狀粉-細(xì)砂巖屬于間冰期產(chǎn)物，紋層中可見冰磧巖墜石，反映出冰川搬運(yùn)周期性的特點(diǎn)。與巧恩布拉克組冰磧巖相比，尤爾美那克組褐紅色冰磧巖礫石成分更加復(fù)雜，所攜帶的礫石粒徑也較大?？芍?，尤爾美那克組冰磧巖更近物源區(qū)。

3.1.3 淺水陸棚相

主要發(fā)育在巧恩布拉克組鈣質(zhì)砂巖段和蘇蓋特布拉克組中上部。

巧恩布拉克組鈣質(zhì)砂巖段，巖性以紅褐色、灰褐色粉砂巖、細(xì)砂巖(圖5n)沉積為主，分選較好、磨圓中等。碎屑礦物以石英為主，顆粒間呈鑲嵌式膠結(jié)，夾方解石條帶(圖5o)?；虺饰訝罘凵皫r與薄層狀細(xì)砂巖互層沉積，底部夾褐色中粒巖屑長石砂巖，常夾鈣質(zhì)砂巖(圖5p)薄層和透鏡體(高振家等，1986)。

蘇蓋特布拉克組則以褐紅色薄層狀細(xì)砂巖沉積為主，在烏什、尤爾美那克以及東二溝等地均有沉積。巖性以褐紅色具有斜層理的層狀細(xì)砂巖(圖5q)為主，分選-磨圓較好(圖5r)，反映出相對(duì)較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境。

3.1.4 沖積扇-辮狀河三角洲

該類型主要發(fā)育于蘇蓋特布拉克組中下部，尤爾美那克地區(qū)HYE-3剖面頂部(圖6a)、東二溝剖面均以辮狀河道充填沉積為主。

圖6 阿克蘇地區(qū)新元古代沖積扇-辮狀河三角洲沉積特性(a)砂礫巖、礫石定向排列，尤爾美那克組，HYE-3剖面；(b)辮狀河道充填沉積，HDEG-2剖面；(c)阿克蘇群綠片巖中的石英脈，HDEG-1剖面；(d)平行層理，蘇蓋特布拉克組，HDEG-2剖面；(e)斜層理，蘇蓋特布拉克組，HDEG-3剖面；(f)槽狀交錯(cuò)層理，蘇蓋特布拉克組，HDEG-3剖面Fig.6 Sedimentary characteristics of Neoproterozoic alluvial fan-braided river delta in the Aksu area

主要巖性特征：底部為褐紅色砂礫巖沉積，礫石含量高、成熟度低、結(jié)構(gòu)混雜(圖6b)。礫石底部有侵蝕面(圖6b)，蘇蓋特布拉克組底部砂礫巖中的礫石多來自于下伏阿克蘇群中的石英脈(圖6c)，屬近源堆積；砂礫巖之上為褐紅色的中-細(xì)砂巖，平行層理(圖6d)、斜層理(圖6e)及槽狀交錯(cuò)層理(圖6f)發(fā)育。

垂向上表現(xiàn)為下粗上細(xì)的正旋回，且垂向上發(fā)育多個(gè)沉積旋回，但上部的旋回礫石含量逐漸變少，砂巖層厚度減薄，砂、礫巖含量逐漸降低，泥巖含量逐漸增加。反映出水體逐漸加深的趨勢(shì)。

3.1.5 潮坪相

3.1.5.1 碎屑潮坪

隨著水體的不斷加深，砂巖層逐漸減薄，泥巖層逐漸增加，巖性組合特征也由下粗上細(xì)的正旋回沉積轉(zhuǎn)變?yōu)樯澳鄮r的薄互層沉積。在東二溝剖面，辮狀河道沉積之上，為褐紅色粉砂巖、細(xì)砂巖與紅褐色泥頁巖薄互層(圖7a)。羽狀交錯(cuò)層理(圖7b，c)、斜層理(圖7c，d)、波痕發(fā)育(圖7e)，屬典型的潮坪相沉積。

圖7 阿克蘇地區(qū)新元古代潮坪相和碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積特性(a)褐紅色砂泥巖薄互層，HDEG-4剖面；(b)羽狀交錯(cuò)層理，蘇蓋特布拉克組，HDEG-4剖面；(c)斜層理、羽狀交錯(cuò)層理，蘇蓋特布拉克組，HDEG-5剖面；(d)斜層理、羽狀交錯(cuò)層理，蘇蓋特布拉克組，HDEG-5剖面；(e)波痕，蘇蓋特布拉克組，HDEG-5剖面；(f)碳酸鹽巖和碎屑巖混積沉積，蘇蓋特布拉克組，HDEG-6剖面；(g)灰褐紅色碎屑灰?guī)r，蘇蓋特布拉克組，HDEG-6剖面；(h)竹葉狀灰?guī)r，蘇蓋特布拉克組，HDEG-6剖面；(i)鈣質(zhì)砂巖和灰?guī)r互層，蘇蓋特布拉克組，HDEG-6剖面；(j)大型軟沉積變形，蘇蓋特布拉克組，HDEG-7剖面；(k)砂屑云巖，奇格布拉克組，HDEG-8剖面；(l) HDEG 8-6-1，砂屑云巖 (+)；(m)泥晶-疊層云巖，奇格布拉克組，HDEG-8剖面；(n) HDEG 8-7-1，含陸屑疊層石白云巖 (-)；(o) HDEG 8-7-3，疊層石(+)；(p)白云質(zhì)泥巖與泥巖薄互層，奇格布拉克組，HDEG-8剖面；(q)白云質(zhì)泥巖與泥巖薄互層，奇格布拉克組，HDEG-8剖面；(r)白云質(zhì)泥巖夾薄層膏巖，奇格布拉克組，HDEG-8剖面Fig.7 Sedimentary characteristics of Neoproterozoic tidal flat and carbonate platform facies in the Aksu area

3.1.5.2 混積潮坪

蘇蓋特布拉克組上段，為一套碳酸鹽巖-碎屑巖混積沉積(圖7f)。沉積特征主要為灰褐紅色碎屑灰?guī)r(圖7g)、竹葉狀灰?guī)r(圖7h)夾薄層狀鈣質(zhì)砂巖及灰色灰?guī)r(圖7i)。整體垂向上呈頻繁的薄互層，屬混積潮坪沉積?；旆e潮坪之上，即蘇蓋特布拉克組上部，可見大型軟沉積變形(圖7j)，指示該區(qū)的同(準(zhǔn))沉積期的古構(gòu)造活動(dòng)。

3.1.6 碳酸鹽巖臺(tái)地相

奇格布拉克組主要以碳酸鹽巖為主，中下部有少量碎屑巖出現(xiàn)。底部以砂屑灰?guī)r(圖7k，l)、泥晶云巖為主(圖7m，n)，夾薄層砂巖和泥巖，發(fā)育柱狀疊層石云巖(圖7o)。下部為中厚層的白云質(zhì)泥巖夾薄層泥巖(圖7p，q)、薄紋層狀泥巖白云質(zhì)(夾薄層紋層狀膏巖)(圖7r)，為局限-蒸發(fā)臺(tái)地相沉積。上部為中厚層灰色白云巖，發(fā)育鮞粒白云巖、藻粘結(jié)白云巖和泥晶白云巖。

3.2 沉積相展布

基于上述沉積相分析，根據(jù)不同時(shí)期典型的野外露頭實(shí)測(cè)剖面/鉆井資料，建立阿克蘇地區(qū)新元古代的沉積相剖面，對(duì)阿克蘇地區(qū)新元古代各個(gè)不同時(shí)期的沉積相展布及其垂向演化規(guī)律進(jìn)行了分析(圖8、圖9、圖10)。

圖10 阿克蘇地區(qū)新元古代沉積相平面示意圖(a)南華紀(jì)初期;(b)震旦紀(jì)初期Fig.10 Sedimentary facies maps of Neoproterozoic in the Aksu area

南華系巧恩布拉克組沉積早中期，阿克蘇地區(qū)裂谷發(fā)育。該時(shí)期的地層以深水陸棚相為主，沉積了一套厚度較大的深水復(fù)理石，尤爾美那克位于裂陷的中心位置，沉積地層厚度較大(近2000m)。地層向?yàn)跏病|二溝方向逐漸減薄，水體逐漸變淺，推測(cè)扇三角洲較發(fā)育。期間沉積了阿克蘇地區(qū)第一套冰磧礫巖；巧恩布拉克組沉積晚期，研究區(qū)處于冰川-海洋環(huán)境，沉積了研究區(qū)的第二套冰磧礫巖，冰磧巖分選-磨圓差，是冰川多次搬運(yùn)的結(jié)果，每一周期均表現(xiàn)為下粗上細(xì)的正旋回；巧恩布拉克組沉積末期，受構(gòu)造活動(dòng)的影響，研究區(qū)水體變淺，尤爾美那克地區(qū)沉積了一套淺海-三角洲相地層。

南華系尤爾美那克組沉積早期，尤爾美那克地區(qū)以陸上-冰川沉積為主，沉積了一套褐紅色的冰磧礫巖。冰磧礫巖分選-磨圓差，呈下粗上細(xì)的正旋回；尤爾美那克組沉積晚期，尤爾美那克地區(qū)處于炎熱干旱的環(huán)境，沉積了一套褐紅色的砂礫巖地層，屬?zèng)_積扇沉積。

震旦系蘇蓋特布拉克組沉積時(shí)期，由于南華系的填平補(bǔ)齊作用以及裂谷發(fā)育進(jìn)入坳陷期，阿克蘇地區(qū)的地勢(shì)趨于平緩，水體較淺。阿克蘇地區(qū)沉積了一套沖積扇-辮狀河三角洲相地層，以辮狀河道充填為主。該地層在全區(qū)均有分布，且由于烏什、磷礦溝更靠近物源方向，沖積扇沉積地層厚度較大而淺海相沉積地層較薄。而尤爾美那克地區(qū)由于沉積水體相對(duì)較深，沖積扇沉積地層厚度較薄而淺水陸棚相沉積地層較厚；至蘇蓋特布拉克組沉積末期，阿克蘇地區(qū)沉積了一套潮坪相地層，早期以碎屑潮坪沉積為主，晚期以碳酸鹽巖潮坪沉積為主。

震旦系奇格布拉克組沉積時(shí)期，阿克蘇地區(qū)沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，水體較淺，研究區(qū)沉積了一套中厚層的白云巖地層。早期白云巖中夾薄層狀膏巖、含大量疊層石，為蒸發(fā)-局限臺(tái)地沉積。

4 構(gòu)造-沉積演化

根據(jù)上述沉積相、沉積相組合及相帶空間展布情況分析，本區(qū)新元古代裂谷的沉積構(gòu)造演化經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。

(1)南華紀(jì)：局限深裂谷發(fā)育，發(fā)育兩期不同環(huán)境的冰川沉積

南華紀(jì)，阿克蘇地區(qū)受兩側(cè)深大斷裂控制，裂陷呈狹窄長條形展布，面積不大，局限深裂谷發(fā)育(圖8-圖10a)。該時(shí)期，阿克蘇地區(qū)處于海洋-冰川環(huán)境，沉積了一套近2000m厚的灰色、灰綠色、灰褐色細(xì)砂巖、中砂巖，為巧恩布拉克組砂巖段，發(fā)育深水陸棚沉積(圖8-圖10a)。鏡下觀察可見細(xì)砂巖、粗砂巖的分選-磨圓較差(圖4a)，厚度巨大，層理不發(fā)育，垂向表現(xiàn)出復(fù)理石韻律(圖4b)，屬于深水復(fù)理石沉積。巧恩布拉克組砂巖段沉積之后，研究區(qū)開始進(jìn)入冰期，沉積了一套灰綠色的水下-冰川相冰磧礫巖(圖8、圖9、圖11a)。深水復(fù)理石的沉積以及冰川堆積充填，填平補(bǔ)齊了原來的地形；至巧恩布拉克組鈣質(zhì)砂巖段，該區(qū)已進(jìn)入淺水陸棚相沉積環(huán)境；巧恩布拉克沉積末期經(jīng)歷了抬升暴露。尤爾美那克組沉積時(shí)期，水體較淺，研究區(qū)處于陸相氧化環(huán)境中，沉積了一套以褐紅色冰磧巖為代表的的陸上-冰川沉積(圖8、圖9、圖11a)?？赡苡捎诮?jīng)歷了長期的剝蝕夷平或剝蝕時(shí)間長于沉積時(shí)間，尤爾美那克冰磧礫巖的厚度不大。烏什、磷礦溝、東二溝以及新柯地1井等地仍不發(fā)育南華紀(jì)沉積地層。

圖11 阿克蘇地區(qū)新元古代構(gòu)造-沉積演化模式示意圖(a)尤爾美那克組沉積末期；(b)蘇蓋特布拉克組沉積末期；(c)奇格布拉克組沉積末期；各斷層平面位置詳見圖10，剖面C-C′位置見圖1Fig.11 Tectonic-sedimentary evolution model of Neoproterozoic in Aksu area

(2)震旦紀(jì)早期(埃迪卡拉紀(jì)早期)：裂谷擴(kuò)張期，火山活動(dòng)強(qiáng)烈，廣泛發(fā)育了沖積扇-淺水陸棚相沉積

早震旦世初期-中期，阿克蘇地區(qū)地勢(shì)已趨于平緩，研究區(qū)氣候干旱炎熱，處于陸相氧化的沉積環(huán)境。在底部沖積扇之上，沉積了一套褐紅色辮狀河道砂巖(圖8-圖10b)。但此時(shí)構(gòu)造環(huán)境并不平靜，在蘇蓋特布拉克組可見玄武巖、輝綠巖夾層。有學(xué)者對(duì)其中的玄武巖夾層進(jìn)行定年，得出其時(shí)代為614.4±9.1Ma和615.2±4.8Ma(Xuetal., 2005)，對(duì)蘇蓋特布拉克組的年齡起到約束作用；也有研究表明，玄武巖年齡為780～745Ma，認(rèn)為是Rodinia超大陸裂解的響應(yīng)(Zhangetal., 2012)；因此，該時(shí)期的地層空間展布及形成時(shí)代環(huán)境仍存在疑問。早震旦世中晚期，隨著冰川融化，阿克蘇開始了廣泛的新海侵，沖積扇-辮狀河三角洲相沉積逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闇\水陸棚相、潮坪相沉積(圖8、圖9、圖11b)。并在蘇蓋特布拉克組沉積末期構(gòu)造活動(dòng)逐漸增強(qiáng)，發(fā)生了局部掀斜，形成不整合。

(3)震旦紀(jì)晚期(埃迪卡拉紀(jì)晚期)：坳陷發(fā)育期，廣盆淺海相發(fā)育

經(jīng)過短暫區(qū)域隆升后，再次沉降。奇格布拉克組沉積時(shí)期，阿克蘇地區(qū)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闇嘏臏\海環(huán)境。阿克蘇地區(qū)陸表海發(fā)育，碳酸鹽巖臺(tái)地相(圖8、圖9、圖11c)遍布全區(qū)，也在塔里木盆地大部廣泛發(fā)育，該地層比較穩(wěn)定。

5 結(jié)論

(1)阿克蘇地區(qū)新元古代發(fā)育南華紀(jì)和震旦紀(jì)兩大構(gòu)造層，其中南華紀(jì)構(gòu)造層發(fā)育巧恩布拉克組和尤爾美那克組，震旦紀(jì)構(gòu)造層發(fā)育蘇蓋特布拉克組和奇格布拉克組。本次研究，構(gòu)建了阿克蘇地區(qū)新元古代地層發(fā)育序列及空間對(duì)比格架。尤爾美那克地區(qū)地層發(fā)育齊全(含南華系和震旦系)，烏什和東二溝地區(qū)南華系缺失，蘇蓋特布拉克組直接和阿克蘇群角度不整合接觸。

(2)阿克蘇地區(qū)在南華紀(jì)早期處于裂陷期，尤爾美那克地區(qū)受構(gòu)造活動(dòng)影響，水體較深，沉積一套巨厚的深水復(fù)理石，期間發(fā)育阿克蘇地區(qū)新元古代第一套冰磧礫巖；南華紀(jì)晚期，地勢(shì)趨于平緩，沉積了厚度不大的水下-冰川亞相(第二套冰磧巖)和淺水陸棚相地層；海平面繼續(xù)下降，巧恩布拉克組頂部為三角洲相地層；至尤爾美那克組，早期以陸上-冰川沉積(第三套冰磧巖)為主，晚期以沖積扇沉積為主。

(3)阿克蘇地區(qū)在震旦紀(jì)早期處于裂陷擴(kuò)張期，仍受控于主要正斷層，地勢(shì)平緩、水體較淺，由早到晚，海平面上升，由沖積扇-辮狀河三角洲過渡到潮坪相和淺水陸棚相沉積環(huán)境；之后經(jīng)歷了短暫暴露，震旦紀(jì)晚期海侵繼續(xù)擴(kuò)大(奇格布拉克組)，構(gòu)造逐漸趨于穩(wěn)定，水體安靜且淺，以碳酸鹽巖臺(tái)地沉積為主，全區(qū)廣布。

(4)阿克蘇地區(qū)新元古代經(jīng)歷了3個(gè)構(gòu)造演化階段：深裂谷發(fā)育階段(南華紀(jì))，發(fā)育兩種不同環(huán)境的冰川沉積；裂谷擴(kuò)張期(震旦紀(jì)早期)，火山活動(dòng)強(qiáng)烈，發(fā)育沖積扇-辮狀河-淺海相沉積；坳陷發(fā)育期(震旦紀(jì)晚期)，廣盆淺海環(huán)境，發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地。

致謝感謝何登發(fā)教授、鄭孟林教授級(jí)高級(jí)工程師對(duì)本文的建設(shè)性意見。工程師張淼、研究生陳威威、王天宇、余卓穎、王天一、鄔鐵等參加了野外地質(zhì)考察。