張 磊，何登發(fā),李 滌,鄭孟林，吳松濤，梁宇生，楊思迪

[1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083； 2. 中國石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000]

準(zhǔn)噶爾盆地石炭系火山機構(gòu)發(fā)育，火山巖相變化劇烈，導(dǎo)致深部地震資料品質(zhì)普遍較差，地震波組特征普遍很不清楚，很難識別地震反射波的振幅、頻率、連續(xù)性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)等信息，因此一直以來石炭系地震波組特征研究較為欠缺。地震反射波組特征是地層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的客觀反映，與巖層的成分、粒度、密度、巖層面結(jié)構(gòu)與產(chǎn)狀等因素密切相關(guān)，通過對地震波組特征的研究，能夠從地球物理的角度反映出石炭系地質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息[1]。目前準(zhǔn)噶爾盆地石炭系地層劃分方案存在諸多爭議[2-3]，如何利用波組特征來開展構(gòu)造-地層層序的劃分，也是準(zhǔn)噶爾盆地石炭系研究的重點和難點之一?？碧窖芯勘砻?，石炭系自身發(fā)育大量烴源巖[4-6]，石炭系氣藏可能為自生自儲型，加強對石炭系地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，特別是烴源巖展布的刻畫，對于石炭系油氣勘探具有重要意義。石炭紀是準(zhǔn)噶爾盆地海陸過渡的關(guān)鍵構(gòu)造變革期，而陸梁隆起發(fā)育和保存了盆地內(nèi)相對完整的石炭紀地層[7-9]，是揭示石炭紀地質(zhì)結(jié)構(gòu)的窗口。加強對研究區(qū)構(gòu)造-地層層序特征的研究不僅對準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀原型盆地的恢復(fù)意義重大，而且對于探索中亞造山帶[10-12]俯沖-增生-造山過程也具有重要啟示意義[13-14]。

隨著近年來對深部勘探的投入逐步增大，準(zhǔn)噶爾盆地石炭系的研究迎來了新機遇：①新部署了多批高精度2D地震測線，能較清晰地顯示石炭系波組特征及其內(nèi)幕結(jié)構(gòu)；②大量鉆遇石炭系的新鉆井和大量取心，為搭建石炭系地層格架和年代學(xué)約束打下了基礎(chǔ)。本文利用最新地震與鉆井等資料，從關(guān)鍵井的合成地震記錄制作入手，標(biāo)定過關(guān)鍵井的高精度2D地震測線，精細追蹤石炭系內(nèi)部主要不整合面，總結(jié)、對比石炭系的地震波組特征。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合年代學(xué)數(shù)據(jù)、古生物資料和野外露頭等，綜合劃分了陸東地區(qū)構(gòu)造-地層層序，并分析了影響其發(fā)育的主要因素。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域構(gòu)造特征

準(zhǔn)噶爾盆地處于西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊的交匯部位，是中亞造山帶(CAOB)的重要組成部分。在地理位置上，盆地處于亞洲大陸的中心地帶，四周被褶皺山系環(huán)繞，西側(cè)為北東-北北東走向的扎伊爾山、謝米斯臺山，東北側(cè)為北西走向的阿爾泰山和克拉美麗山，南側(cè)為近東西走向的天山和博格達山，整體呈周緣高中心低、北高南低的近似三角形態(tài)展布[15-17](圖1)。

準(zhǔn)噶爾盆地為晚古生代以來的大型疊合前陸盆地[18-22]，自形成以來主要經(jīng)歷了海西、印支、燕山及喜馬拉雅期構(gòu)造運動[23-25]。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地腹部地區(qū)構(gòu)造綱要圖[16](修改)Fig.1 Tectonic outline of the central Junggar Basin[16](modified)

多期構(gòu)造運動的疊加導(dǎo)致研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造特征復(fù)雜，特別是海西期與燕山期的構(gòu)造運動對陸梁隆起的構(gòu)造變形起到了決定性作用[26-28]。前人研究表明，石炭紀不同方向板塊的俯沖導(dǎo)致準(zhǔn)噶爾地區(qū)的洋盆收縮，形成了多個與俯沖背景相關(guān)的島弧地體[16,29]。準(zhǔn)噶爾盆地在早、晚石炭世都經(jīng)歷了拉張-擠壓的演化階段[2]，形成了多個石炭紀斷陷。晚二疊世的海西構(gòu)造運動使盆地發(fā)育的石炭紀斷陷發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，海西期是形成盆地現(xiàn)今隆-坳格局的關(guān)鍵時期[2]。盆地在三疊紀進入統(tǒng)一的坳陷發(fā)育階段，陸梁隆起由南向北發(fā)育一系列超覆。侏羅紀末期，受盆地邊界斷層壓扭作用的影響，陸梁隆起再次隆升，造成東段在滴南凸起、滴北凸起和石東凸起缺失上侏羅統(tǒng)[23]。喜馬拉雅期受北天山隆升與向北逆掩沖斷的影響，深部斷裂再次活動，但陸梁隆起形態(tài)仍得到保持。

1.2 地層系統(tǒng)

石炭系廣泛分布在準(zhǔn)噶爾地區(qū)，約占整個上古生界出露總面積的50%以上，主要發(fā)育一套火山-沉積巖建造，具有巖相復(fù)雜、厚度變化大的特點[30]。不同地區(qū)石炭系巖相差異很大，且后期遭受了強烈的改造和破壞，使準(zhǔn)噶爾地區(qū)石炭系的劃分與對比較為困難，存在較大的爭議。

自20世紀50年代以來，已有多個研究機構(gòu)在準(zhǔn)噶爾盆地周緣露頭開展了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，為盆緣露頭區(qū)地層的研究提供了重要依據(jù)。在全國地層劃分對比研究《新疆維吾爾自治區(qū)巖石地層》劃分方案中，準(zhǔn)噶爾地區(qū)屬于北疆地層區(qū)，與研究區(qū)相鄰的是卡拉麥里地層小區(qū)。新疆地礦局在該區(qū)露頭的1 ∶200 000地質(zhì)填圖中，將石炭系由下至上分為下石炭統(tǒng)松喀爾蘇組下亞組(C1sa)、松喀爾蘇組上亞組(C1sb)、上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C2b)(以下簡稱巴山組)和石錢灘組(C2s)(圖2)。松喀爾蘇組下亞組不整合覆蓋于中泥盆統(tǒng)卡拉麥里組之上，為一套火山碎屑巖建造，厚達2 345 m，巖性以中酸性熔巖火山角礫巖、流紋巖、流紋質(zhì)英安斑巖為主；松喀爾蘇組上亞組巖性主要為凝灰質(zhì)礫巖和凝灰質(zhì)砂巖，厚743 m，其中化石植物較多，屬蕨類、種子蕨類植物葉子，如SpiriferattenuatesSowerby.等，大多為石炭紀產(chǎn)物。巴山組主要為中-酸性熔巖夾碳質(zhì)頁巖、煤線和凝灰質(zhì)砂巖，自西向東，總體趨勢由中酸性過渡為中-基性，炭質(zhì)頁巖尖滅極快；石錢灘組主要為砂礫巖、炭質(zhì)頁巖及泥灰?guī)r，厚度為69 m，上覆與三疊系上倉房溝組不整合接觸。

對于盆地內(nèi)石炭系的層位劃分，前人提出來多種方案。Yang[3](2012)將準(zhǔn)東地區(qū)石炭系劃分為4套構(gòu)造層，分別是VSS Ca(杜內(nèi)階)、VSS Cb(維憲階)、VSS Cc(巴什基爾階)和VSS Cd(莫斯科階-格舍爾階)；Li[2](2015)將準(zhǔn)東地區(qū)石炭系劃分為下火山巖段(下石炭統(tǒng))、沉積巖段(上石炭統(tǒng))和上火山巖段(上石炭統(tǒng))3套構(gòu)造層；新疆油田分公司的劃分方案為C1d(滴水泉組)、C1sa(松喀爾蘇組下亞組)、C1sb(松喀爾蘇組上亞組)和C2b(巴塔瑪依內(nèi)山組)4套構(gòu)造層(圖2)。由于地震品質(zhì)不高，在地震剖面上較難清晰識別出各構(gòu)造層之間的不整合面，且深部構(gòu)造層缺乏年代學(xué)約束，因此在諸多構(gòu)造地層劃分方案中均存在證據(jù)不夠充分的問題。從目前的鉆探成果來看，盆地內(nèi)石炭系的巖性與露頭區(qū)有一定的相似性，主要以一套火山-沉積建造為主。下石炭統(tǒng)主要發(fā)育中酸性火山巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r；上石炭統(tǒng)下部發(fā)育一套火山巖、火山碎屑巖和碎屑沉積巖，上部主要發(fā)育中基性火山巖。

由于火山巖相橫向變化迅速，如何合理地開展盆地內(nèi)石炭系與相鄰露頭對比，是北疆地區(qū)石炭系研究的重點，而充分利用地震波組特征和現(xiàn)有可靠的年代學(xué)資料是建立研究區(qū)石炭系等時年代-地層格架的關(guān)鍵。

2 合成地震記錄與波組特征

2.1 合成地震記錄

應(yīng)用合成地震記錄標(biāo)定地層是連接地質(zhì)、測井和地震資料的有效方法[1]，合成記錄的質(zhì)量直接影響到后續(xù)地震層序的建立。為了精細刻畫石炭系的波組特征，本次研究共選取了30口井進行標(biāo)定，其中約有20口井的井震匹配度較高(表1)，本文選取了其中兩口典型井進行展示(圖3，圖4)。

滴中1井為滴水泉凹陷代表井，完鉆深度為4 800 m，彩58井為五彩灣凹陷的代表井，完鉆深度為4 000 m，兩口井均完整鉆遇了沉積巖段。滴中1井石炭系頂部為一套灰色玄武巖，夾紅褐色安山巖，波速Vp≈4 141～4 495 m/s，其上覆地層為三疊系克拉瑪依組，巖性為褐色泥巖夾灰色細砂巖，波速Vp≈3 351～3 631 m/s，二者界面(T0)上、下存在明顯的波阻抗差異(圖3)；彩58井石炭系頂部為厚套火山角礫巖夾安山巖，上覆二疊系將軍廟組底部為灰白色鈣質(zhì)細砂巖與褐色泥巖，二者界面(T0)上下的巖性差異明顯(圖4)。整體上，石炭系與上覆二疊系之間的界面(T0)反射特征清晰，反射波組振幅強、連續(xù)性好，波形穩(wěn)定，并且此界面也為本區(qū)主要的區(qū)域性不整合界面，可作為標(biāo)志層。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地陸東地區(qū)地層系統(tǒng)與盆地演化階段Fig.2 Stratigraphic system and basin evolutionary stages of the eastern Luliang uplift,Junggar Basin.

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地滴水泉凹陷滴中1井石炭系合成記錄(井位見圖1)Fig.3 Synthetic seismograms of the Carboniferous sequences in Well Dizhong-1,Dishuiquan Sag,Junggar Basin.(see Fig.1 for well location)

從這兩口井的測井曲線特征分析，石炭系內(nèi)部存在多個巖性突變界面，其中最顯著的是T1和T2反射界面，此外，在彩深1井和彩55井上還能識別出T3反射界面。T1反射界面之上為深灰色玄武巖(滴中1井)、火山角礫巖(彩58井)，之下為黑色碳質(zhì)泥巖，波阻抗差異明顯。T2反射界面之上為黑色沉凝灰?guī)r(滴中1井)、灰黑色碳質(zhì)泥巖(彩58井)，之下為深灰色凝灰?guī)r(滴中1井)、灰色火山角礫巖(彩58井)，可形成較強的反射波。T3反射界面(表1)上、下對應(yīng)安山巖與灰色泥巖，波阻抗差異顯著。石炭系內(nèi)部的這3個反射界面T1，T2，T3都是碎屑巖與火山巖的巖性界面，沉積巖往往對應(yīng)低速層，火山巖對應(yīng)高速層，二者存在較大的波阻抗差，能夠產(chǎn)生明顯的地震反射。

2.2 地震波組特征對比

在研究區(qū)30口井地震合成記錄對比分析的基礎(chǔ)上，本文總結(jié)了T0，T1，T2，T3反射界面之間的地震波組特征，并對其進行綜合對比(表1)。

T0/T1之間波組特征：整體上反射波振幅強，中低頻、高能、連續(xù)性好，波形穩(wěn)定，內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)呈平行-亞平行結(jié)構(gòu)。在陸東地區(qū)(主要為滴南凸起、地水泉凹陷)該構(gòu)造層反射波由3～4個波峰谷組成，振幅強，頻率較低，連續(xù)性好，并能在地震剖面上識別出斜交前積結(jié)構(gòu)(圖5)。主要是因為本區(qū)巖性為玄武巖等基性熔巖，其粘度小、易于流動，從火山口向四周流動，形成這種席狀外形。在五彩灣地區(qū)該構(gòu)造層上部分波組表現(xiàn)為中-弱振幅、中-低頻、中-差連續(xù)特征，斷續(xù)-雜亂反射特征。這是因為在此處發(fā)育大套火山角礫巖所致，反應(yīng)此處可能靠近火山機構(gòu)，火山爆發(fā)時粒級較大的火山碎屑物質(zhì)快速堆積。下部分為強振幅、中等頻率、中-高連續(xù)，其巖性主要為安山巖。該套地震波組頂部遭受了強烈剝蝕，在石西凸起、滴北凸起和滴南凸起高部位均能觀察到明顯的削蝕特征。

T1/T2之間波組特征：巖性為火山巖與碎屑巖互層，為火山噴發(fā)間歇期的沉積產(chǎn)物，反射波整體上振幅弱，中-低頻和中-差連續(xù)，反射外形呈楔狀。該層在滴水泉凹陷保存相對較為完整，其上、下界面T1和T2均為強反射波組，連續(xù)性非常好，而構(gòu)造層內(nèi)部的反射波組多為弱振幅、低頻、中-差連續(xù)。這是由于越靠近凹陷中心，沉積厚度越大，在滴水泉凹陷中心，可達900 ms，而厚套的沉凝灰?guī)r、泥巖等(火山)碎屑巖使得其內(nèi)部的波阻抗差異減小，難以產(chǎn)生較好的地震反射波，這種特征在B—B′剖面上最為顯著(圖6)，可作為本區(qū)的對比標(biāo)志層。

表1準(zhǔn)噶爾盆地腹部石炭系地震波組特征對比
Table1ComparisonofseismicwavegroupsoftheCarboniferousinthecentralJunggarBasin

在凸起高部位，同相軸逐漸減薄至尖滅，滴南凸起上沉積層厚度變小，火山巖比例增加，反射波組呈中-強振幅、低頻、中等連續(xù)。五彩灣凹陷的波組特征為中-強振幅、中等頻率、中等連續(xù)，雖然此處層厚度大(彩深1井)，但火山巖(主要為安山巖與凝灰?guī)r)的比例高，所以也能產(chǎn)生較好的地震反射波。

T2/T3之間波組特征：整體上反射波振幅強、中等頻率、中等連續(xù)。在滴水泉凹陷內(nèi)，波組為中等振幅、中-低頻和中等連續(xù)，而在兩側(cè)的滴南凸起、滴北凸起及斜坡帶上，波組特征為中-弱振幅、中-低頻、中-差連續(xù)。這是因為該構(gòu)造層發(fā)育時期，滴南凸起和滴北凸起上發(fā)育火山機構(gòu)，火山爆發(fā)時火山碎屑物質(zhì)快速堆積，形成厚套的火山角礫巖和凝灰?guī)r，反射特征不清楚；凹陷內(nèi)遠離物源，火山溢流相與碎屑巖沉積增多，反射特征增強。五彩灣地區(qū)該層上段主要發(fā)育大套安山巖，波組表現(xiàn)為中等振幅、中等頻率和中等連續(xù)；下段主要發(fā)育火山角礫巖，波組表現(xiàn)為弱振幅、中-低頻率和差連續(xù)。

T3之下波組特征：只在五彩灣凹陷有鉆遇，波組特征為強振幅、中等頻率、中-高連續(xù)。該套波組頂部T3界面由泥巖與上覆安山巖產(chǎn)生，波阻抗差異大，反射特征清晰，其底界暫未鉆穿。

通過對T0，T1，T2，T3反射界面的波組特征分析，及對這4個界面之間的地震波組特征進行總結(jié)與對比，可以將研究區(qū)石炭系初步劃分為4套地震地層，即：T0/T1之間地震地層、T1/T2之間地震地層、T2/T3之間地震地層和T3之下地震地層。

3 構(gòu)造-地層特征

3.1 構(gòu)造-地層劃分的方法

本文構(gòu)造層劃分以關(guān)鍵井的井震標(biāo)定為基礎(chǔ)，在地震剖面上識別出主要不整合面，結(jié)合地震波組特征劃分出地震地層。通過時-深關(guān)系將地震剖面上的不整合面標(biāo)定在井上，并依據(jù)不整合面的追蹤結(jié)果，開展相應(yīng)的連井對比。對于不同構(gòu)造帶上的不整合面，用古生物和年代學(xué)數(shù)據(jù)進行約束，限定其時限，開展對比，最后用相同的方法開展盆內(nèi)與相鄰露頭之間的對比，最終確定出研究區(qū)石炭系的劃分方案。

3.2 不整合特征

在地震地層研究中，不整合面上、下地層的接觸關(guān)系通?？梢苑譃?種類型：削蝕-超覆型、削蝕-整一型、整一-超覆型和整一-整一型[31]。盆地內(nèi)，不整合類型通常由凹陷內(nèi)的整一-整一型向隆起斜坡的削蝕-超覆型向隆起頂部的削蝕-整一型逐漸變化[32]。

準(zhǔn)噶爾盆地石炭紀經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，形成了與之相應(yīng)的多個不整合。在30口鉆井標(biāo)定的基礎(chǔ)上，研究區(qū)石炭系可識別出4套區(qū)域性不整合面。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地滴水泉凹陷A—A′地震剖面及解釋方案(剖面位置見圖1b)Fig.5 Seismic profile A-A′ of Dishuiquan Sag in Junggar Basin,and its geological interpretation(see Fig.1b for profile location)a.地震剖面；b.地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面

T3不整合：界面之上構(gòu)造層與下伏構(gòu)造層呈高角度不整合接觸，如圖8、圖9中T3之下構(gòu)造層頂部遭受一定削蝕。

T2不整合：為上、下石炭統(tǒng)之間的區(qū)域不整合界面，這也是石炭系內(nèi)部最主要的不整合面；界面之上構(gòu)造層超覆于下伏構(gòu)造層之上，超覆特征明顯，不整合面之下構(gòu)造層被削蝕(圖5、圖7a、7b)。

T1不整合：界面之上構(gòu)造層與下伏構(gòu)造層之間呈削蝕不整合接觸，削蝕特征明顯；不整合面之下波組特征為弱振幅、低頻、差連續(xù)，之上為中-強振幅、中高頻、中-高連續(xù)，波組特征差異顯著(圖7c)。

石炭系頂部不整合(T0)：上石炭統(tǒng)、中-下二疊統(tǒng)遭受剝蝕，石炭系與上覆上二疊統(tǒng)梧桐溝組甚至三疊系呈不整合接觸，該不整合面可全區(qū)對比(圖5，圖6)。

需要說明的是，石炭系與下伏泥盆系在野外露頭上呈明顯角度不整合接觸關(guān)系，但由于研究區(qū)內(nèi)泥盆系地震反射雜亂、品質(zhì)較差，石炭系底界不整合面的識別追蹤尚存在一定困難。

3.3 構(gòu)造層特征

本文以不整合面追蹤為基礎(chǔ)，總結(jié)了不同構(gòu)造帶上石炭系的波組特征，結(jié)合露頭、古生物資料與年代學(xué)資料等，綜合分析后將研究區(qū)石炭系劃分為4套構(gòu)造層。分別是：下沉積巖段C1-s(滴水泉組)、下火山巖段C1-v(松喀爾蘇組下亞組)和上沉積巖段C2-s(松喀爾蘇組上亞組)和上火山巖段C2-v(巴塔瑪依內(nèi)山組)。

1) C1-s構(gòu)造層(杜內(nèi)階)：由于C1-s構(gòu)造層目前尚未被鉆穿，其底界尚不確定，本次研究暫選定了一套不整合面作為其底界。從地震剖面上可看出，基底多為雜亂反射特征，C1-s構(gòu)造層的厚度變化相對較小，表明構(gòu)造環(huán)境整體較穩(wěn)定(圖5，圖6)。研究區(qū)內(nèi)鉆遇該構(gòu)造層的井較少，主要分布在五彩灣凹陷內(nèi)。彩深1井鉆遇了471 m，巖性主要為深灰色泥巖、灰色凝灰?guī)r、火山角礫巖等；彩55井揭示140 m，巖性主要為黑灰色炭質(zhì)泥巖，夾薄層灰色火山角礫巖、凝灰質(zhì)細砂巖等。從巖石組合特征來看，C1-s構(gòu)造層為一套火山活動相關(guān)的海相沉積巖序列。彩深1井,4 700～4 850 m井段中多產(chǎn)蕨類植物孢子，其中Cristatisporitessaarensi見于準(zhǔn)東露頭區(qū)的滴水泉組，表明此段屬于早石炭世。

2) C1-v構(gòu)造層(維憲階-謝爾普霍夫階)：該構(gòu)造層在剖面上表現(xiàn)出明顯的斷陷特征，在滴水泉凹陷靠近斷層的一側(cè)厚度大，在滴南凸起、滴北凸起等遠離斷層處的厚度迅速減小，并且在南北向剖面中呈現(xiàn)明顯的反轉(zhuǎn)特征(圖8)。研究區(qū)完整鉆遇C1-v構(gòu)造層的井有彩深1井(774 m),彩55井(373 m)，部分鉆遇的井有滴中1井(772 m),滴西17井(75 m),滴西14井(240 m)美8井(346 m)與莫深1井(694 m)等(圖6-7)。C1-v構(gòu)造層的巖石組合主要包括灰色火山角礫巖、凝灰質(zhì)角礫巖、凝灰?guī)r、灰色玄武巖、安山巖和凝灰質(zhì)砂巖等，巖石組合表現(xiàn)出海相火山巖夾少量火山碎屑巖建造的特征。莫深1井,7 114～7 500 m所見孢粉化石全為黑色，化石結(jié)構(gòu)已被破壞，但在所鉆石炭系頂部6 903～7 106 m井段中發(fā)現(xiàn)Schopfites,Crassispora,Cristatisporites,Cymbosporites,Spelaeotriletes,Spinozonotriletes和Vallatisporites等蕨類植物孢子，其時代為石炭紀。莫深1井，6 997.7 m的凝灰?guī)r樣品206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為(331.7±3.8) Ma[33]，對應(yīng)早石炭世維憲期；滴西14井，3 839.5 m處采集的石炭系凝灰?guī)r206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為(337.2±4.1) Ma[2]，屬于早石炭世維憲期；彩58井，3 803.8 m采集的凝灰?guī)r樣品年齡為(325±4.7) Ma，屬于謝爾普霍夫期；在白堿溝露頭區(qū)，C1-v火山巖的年齡為(336.6±3.7～338.3±5.2) Ma[34]，表明上述盆內(nèi)火山巖的年代學(xué)結(jié)果與白堿溝露頭的測試結(jié)果一致，均屬于維憲期-謝爾普霍夫期。

3) C2-s構(gòu)造層(巴什基爾階)：從連井對比剖面上看，C2-s構(gòu)造層主要發(fā)育在滴中凹陷和五彩灣凹陷內(nèi)(圖8,圖9)，由凹陷中心向兩側(cè)凸起帶迅速減薄至尖滅，在五彩灣凹陷與滴南凸起之間呈斷層接觸關(guān)系(圖5,圖6)。相比于C1-v構(gòu)造層，C2-s構(gòu)造層分布范圍更大，在一定區(qū)域內(nèi)可進行橫向?qū)Ρ取?/p>

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地上、下石炭統(tǒng)之間的不整合特征(剖面位置見圖1b)Fig.7 Unconformity features between the Upper and Lower Carboniferous of Junggar Basin(see Fig.1b for profile location)a-c.原始地震剖面；a′-c′.地震解釋剖面

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地夏鹽1—石南3—石南1—滴泉1井—滴中1井—滴西17井—彩55井—白堿溝露頭連井地層對比剖面(剖面位置見圖1b)Fig.8 Well-tie profile crossing Well Xiayan-1,Shinan-3,Shinan-1,Diquan-1,Well Dizhong-1,Well Dixi-17,Well Cai-55,and Baijiangou outcrop in Junggar Basin(see Fig.1b for profile location)

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地莫深1井—美8井—滴西14井—滴西17井—滴中1井—三參1井—倫參1井連井地層對比剖面(剖面位置見圖1b)Fig.9 Well-tie profile crossing Well Moshen-1,Mei-8,Dixi-14,Dixi-17,Dizhong-1,Sancan-1,and Luncan-1(see Fig.1b for profile location)

研究區(qū)內(nèi)滴中1井、滴西17井和彩深1井完整鉆遇該構(gòu)造層，厚度分別為387,345和830 m，巖性主要為碎屑巖沉積段(黑色碳質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖)與火山巖段(深灰色凝灰?guī)r、灰色玄武巖、安山巖)互層，巖性組合整體上為一套火山巖、火山碎屑巖建造。滴西17井沉積段在3 870～4 000 m產(chǎn)大量單囊花粉Remysporites，表明其可能為晚石炭世。在白堿溝露頭的巴山組碳質(zhì)頁巖中發(fā)育大量石炭紀植物化石，主要為Cyclopterissp.,Angaropteridiumcf.cardiopteroids等，其時代一部分為晚石炭世；滴中1井，3 998.2 m處采集的凝灰質(zhì)砂巖樣品，測定其同位素206Pb/238U年齡為(314.6±1.2) Ma，表明這套火山碎屑巖的沉積時代為晚石炭世[2]。

4) C2-v構(gòu)造層(莫斯科階)：該構(gòu)造層在研究區(qū)都有發(fā)育，整體呈現(xiàn)出斷陷特征，在滴中凹陷的厚度最大，并在石南1井附近可識別出火山機構(gòu)特征。C2-v構(gòu)造層在滴南凸起和滴北凸起的厚度明顯減薄，并且存在明顯的削蝕特征。研究區(qū)內(nèi)大部分井均有鉆遇C2-v構(gòu)造層，如滴中1井(317.4 m)、美8井(191 m)和滴泉1井(1 546 m)等，巖性主要為褐色火山角礫巖、灰色凝灰?guī)r、綠灰色、深灰色玄武巖和安山巖等中基性火山巖。C2-v構(gòu)造層的火山巖多呈墨綠色或褐色，表明晚石炭世的火山噴發(fā)可能包括水下和水上兩種環(huán)境，但整體表現(xiàn)出偏氧化環(huán)境噴發(fā)的特征。已有年代學(xué)數(shù)據(jù)顯示，石南1井3 502.5 m玄武巖樣品同位素206Pb/238U年齡加權(quán)平均年齡值為(308.6±4.7) Ma[35]；石西4井4 592.8 m和4 608.0 m處的英安巖和流紋巖樣品同位素206Pb/238U年齡加權(quán)平均年齡值為(297.3±4.4) Ma和(307.2±7.9) Ma[3]；三參1井2 406.5 m處的玄武巖樣品同位素年齡為(300.4±1.3) Ma[36]，以上數(shù)據(jù)表明C2-v構(gòu)造層屬于晚石炭世莫斯科期。白堿溝露頭上部的火山巖年齡為(306.5±1.5) Ma和(314.3±1.9) Ma[37]，可以與盆內(nèi)進行對比，同屬于C2-v構(gòu)造層(圖8，圖9)。

4 石炭系構(gòu)造-地層層序發(fā)育的影響因素

4.1 基底

盆地基底的特征對石炭系構(gòu)造層的分布具有重要控制作用，特別是對于C1-s構(gòu)造層。準(zhǔn)噶爾盆地是否存在前寒武基底一直存在爭議，近年來越來越多證據(jù)顯示準(zhǔn)噶爾盆地基底屬于新生地殼[2,37]。Long[38]根據(jù)石炭系火山巖同位素地球化學(xué)研究，認為石炭系火山巖可能形成于洋內(nèi)島弧相關(guān)環(huán)境；Xu[39]認為盆地周緣造山帶中的大量蛇綠巖可作為洋殼基底的證據(jù)；李滌等[2-3，8]將巴山組下火山巖厘定為早石炭世島弧巖漿產(chǎn)物，并且未發(fā)現(xiàn)大量古老的繼承性鋯石，表明可能不存在前寒武基底。前人最新的研究成果和關(guān)鍵證據(jù)，均表明準(zhǔn)噶爾盆地在早石炭世可能為多島弧格局，島弧的相互拼貼增生構(gòu)成盆地基底主體。由于早石炭世早期的構(gòu)造活動相對較弱[2]，C1-s構(gòu)造層發(fā)育時，在島弧的部位厚度會相對較薄，在島弧之間的位置發(fā)育厚度會較大。

4.2 構(gòu)造環(huán)境

C1-v構(gòu)造層、C2-s構(gòu)造層和C2-v構(gòu)造層發(fā)育的厚度，與所在的構(gòu)造演化背景和構(gòu)造位置關(guān)系密切。石炭紀準(zhǔn)噶爾洋向北部的陸梁島弧俯沖，在俯沖帶前緣部位可能形成弧前盆地；早石炭世中-晚期(維憲期)俯沖板片后撤，導(dǎo)致陸梁島弧開始伸展，并在島弧軸部形成弧內(nèi)斷陷盆地[2]。C1-v構(gòu)造層主要對應(yīng)弧內(nèi)斷陷發(fā)育期(圖5)，因此在滴水泉凹陷內(nèi)靠近斷層的位置發(fā)育的厚度最大。由于這一期發(fā)育的斷層角度陡傾，斷陷發(fā)育的范圍相對較小，C1-v構(gòu)造層的范圍也相對較小(圖10)。在滴南凸起南側(cè)可能發(fā)育弧前盆地(圖5)，C1-v構(gòu)造層在此處的厚度也較大。而對于島弧高部位如滴南凸起和滴北凸起，C1-v構(gòu)造層基本不發(fā)育或厚度非常薄。C2-s構(gòu)造發(fā)育時期盆地進入坳陷沉積階段，因此C2-s構(gòu)造層發(fā)育的范圍要遠大于C1-v斷陷，但分布的范圍主要還是在弧內(nèi)斷陷和弧前盆地的位置。晚石炭世中期，俯沖板片又一次后撤，斷層再次活動，在弧內(nèi)斷陷發(fā)育厚套C2-v構(gòu)造層，在島弧凸起部位厚度較小(圖5)。

4.3 后期改造作用

上、下石炭統(tǒng)之間和石炭系頂部均發(fā)育大規(guī)模區(qū)域性不整合(圖7,圖10)，分別代表了兩期構(gòu)造擠壓運動。C2-s構(gòu)造層底部普遍發(fā)育“下削上超”特征，與下伏C1-v構(gòu)造層呈高角度不整合接觸，表明C2-s構(gòu)造層發(fā)育前存在一次構(gòu)造擠壓活動，地層被抬升，并導(dǎo)致部分C1-v頂部被削蝕。在盆山連井大剖面上可看出，白堿溝露頭松喀爾蘇組上亞組頂部發(fā)育一套碎屑巖沉積，與上石炭統(tǒng)底部的火山角礫巖不整合接觸(圖8)，但在研究區(qū)內(nèi)并未觀察到這部分碎屑巖，盆內(nèi)的C1-v構(gòu)造層直接與上覆C2-s構(gòu)造層削蝕不整合接觸，且二者之間的不整合規(guī)模較大，因此推測在C1-v與C2-s構(gòu)造層之間可能還存在一期剝蝕作用。準(zhǔn)噶爾洋盆在晚石炭世末閉合，盆地進入前陸盆地演化階段[18]，先期斷陷邊界斷層在晚石炭世末—早中二疊世期間發(fā)生反轉(zhuǎn)，靠近斷的位置上拱特征明顯(圖5,圖6,圖10)。這兩期構(gòu)造擠壓活動造成隆起區(qū)的構(gòu)造層遭受剝蝕、改造，特別是陸梁隆起東段，隆起區(qū)普遍缺失中下二疊統(tǒng)，甚至部分上石炭統(tǒng)遭受剝蝕，隆起高部位還缺失中、下三疊統(tǒng)[40]。

5 結(jié)論

1) 在30口井合成地震記錄的基礎(chǔ)上，在石炭系頂部及內(nèi)部識別出4個主要反射界面，T0，T1，T2和T3，分別對應(yīng)4套不整合，其中T0和T2界面反射波振幅強、連續(xù)性好，波形穩(wěn)定，為本區(qū)主要的區(qū)域性不整合界面，也是關(guān)鍵的可對比標(biāo)志層。該4套不整合，將石炭系劃分為T0/T1,T1/T2,T2/T3之間和T3之下4套地震地層。

2) 總結(jié)了本區(qū)石炭系4套地震地層的波組特征：T0/T1之間整體反射波振幅強，中低頻、高能、連續(xù)性好，波形穩(wěn)定，內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)呈平行-亞平行結(jié)構(gòu)；T1/T2之間整體反射波振幅弱，中-低頻和中-差連續(xù)，反射外形呈楔狀；T2/T3之間整體上反射波振幅強、中等頻率、中等連續(xù)；T3之下地層只在五彩灣凹陷有鉆遇，波組特征為強振幅、中等頻率、中-高連續(xù)。

3) 以不整合面追蹤為基礎(chǔ)，結(jié)合露頭、古生物資料與年代學(xué)資料等，綜合將研究區(qū)石炭系劃分為4套構(gòu)造層，分別是：下沉積巖段C1-s(滴水泉組)、下火山巖段C1-v(松喀爾蘇組下亞組)、上沉積巖段C2-s(松喀爾蘇組上亞組)和上火山巖段C2-v(巴山組)。

4) 石炭系構(gòu)造層的分布受多種因素控制：①盆地基底對C1-s構(gòu)造層的影響最顯著，在島弧基底部位的厚度會相對較小，島弧之間厚度較大；②構(gòu)造背景和位置對C1-v、C2-s和C2-v構(gòu)造層的發(fā)育關(guān)系密切，在弧內(nèi)斷陷、弧前盆地的厚度相對較大，島弧凸起部位厚度較?。虎墼?、晚石炭世末發(fā)育了兩期構(gòu)造擠壓運動，分別導(dǎo)致C1-v與C2-s之間的構(gòu)造層和C2-v構(gòu)造層頂部遭受剝蝕，并使石炭紀斷陷發(fā)生反轉(zhuǎn)。

致謝：本文地震、鉆井與測井等資料均由新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院提供，在此表示感謝！