准噶尔盆地东南缘井井子沟组物源分析及构造-沉积学意义

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2025.011

摘要/Abstract

摘要： 准噶尔盆地东南缘下二叠统井井子沟组作为重要的油气储层,其沉积特征和复杂的物源体系一直是该地区研究的重点与难点。本文以准噶尔盆地东南缘四工河、井井子沟、红雁池剖面及艾维尔沟剖面出露的井井子沟组为研究对象,野外露头剖面的精细描述、沉积相解释,综合运用重矿物组合、ZTR指数、重矿物Q型聚类分析、锆石U-Pb年代学数据等物源示踪技术,对研究区井井子沟组物源体系和沉积特征展开研究。结果表明:准噶尔盆地博格达峰以东地区井井子沟组沉积时期以东博格达山为主要物源,以北三台凸起为次要物源,在低幅度宽缓的古地貌背景下发育远源辫状河缓坡沉积;博格达峰地区存在局部凸起,为主要物源,发育近源辫状河沉积及浊流沉积;艾维尔沟剖面以依林黑比尔根山为主要物源,在构造抬升影响下发育近源扇三角洲。通过将物源体系与沉积体系研究相结合,明确了准噶尔盆地东南缘井井子沟组存在东西双向物源体系特征,细化了该地区沉积展布规律,建立了准噶尔盆地东南缘早二叠世构造-沉积模式,为该地区油气勘探提供理论依据。

关键词: 准噶尔盆地东南缘, 井井子沟组, 物源分析, 沉积特征, 沉积相

Abstract:

The Lower Permian Jingjingzigou Formation, a significant oil and gas reservoir in the southeastern margin of the Junggar Basin, has been a key research focus due to its complex sedimentary characteristics and provenance system. This study investigates the Jingjingzigou Formation exposed in the Sigonghe, Jingjingzigou, Hongyanchi, and Aiweiergou sections of the southeastern Junggar Basin. Detailed field descriptions and sedimentary facies interpretations, combined with provenance tracing techniques including heavy mineral associations, the ZTR index, Q-type cluster analysis of heavy minerals, and zircon U-Pb dating, were employed to investigate the provenance system and sedimentary characteristics of the formation in the study area. The results indicate that during the sedimentary period of the Jingjingzigou Formation in the eastern Bogda Peak area, East Bogda Mountain served as the primary provenance, with the Beisantai Uplift as the secondary source. In this region, low-relief, broad paleogeomorphic settings favored the development of distal braided river slope deposits. The Bogda Peak area, characterized by local uplifts, exhibited a primary provenance and developed proximal braided river and turbidite deposits. The Aiweiergou section was primarily sourced from Yilinheibiergen Mountain and was marked by the development of a proximal fan delta under the influence of tectonic uplift. By integrating the provenance and sedimentary system studies, this research clarifies the presence of a bidirectional (east-west) provenance system in the Jingjingzigou Formation along the southeastern margin of the Junggar Basin. This study refines the understanding of the sedimentary distribution patterns and successfully established a comprehensive tectonic-sedimentary model for this region during the Early Permian, providing a theoretical basis for oil and gas exploration in the region.

Key words: southeastern margin of Junggar Basin, Jingjingzigou Formation, provenance analysis, sedimentary characteristics, sedimentary facies

中图分类号:

魏超凡, 张志杰, 万力, 成大伟, 李顺利, 孙洪伟. 准噶尔盆地东南缘井井子沟组物源分析及构造-沉积学意义[J]. 现代地质, 2025, 39(02): 327-350.

WEI Chaofan, ZHANG Zhijie, WAN Li, CHENG Dawei, LI Shunli, SUN Hongwei. Provenance Analysis and Sedimentary Facies Distribution of Jingjingzigou Formation in the Southeastern Margin of the Junggar Basin[J]. Geoscience, 2025, 39(02): 327-350.

图/表 15

参考文献 37

[1]	陈建平, 王绪龙, 邓春萍, 等. 准噶尔盆地油气源、油气分布与油气系统[J]. 地质学报, 2016, 90(3): 421-450.
[2]	王新桐. 博格达山周缘二叠系—侏罗系地层格架及沉积演化[D]. 东营: 中国石油大学(华东), 2017.
[3]	唐小飞, 马静辉, 张博文, 等. 准噶尔盆地柴窝堡凹陷中二叠统地层格架与沉积体系特征[J]. 地质科学, 2023, 58(3): 986-1007.
[4]	张志杰, 周川闽, 袁选俊, 等. 准噶尔盆地二叠系源-汇系统与古地理重建[J]. 地质学报, 2023, 97(9): 3006-3023.
[5]	张驰, 于兴河, 李顺利, 等. 准噶尔盆地南缘井井子沟组露头沉积特征及模式[J]. 新疆石油地质, 2017, 38(5): 544-552, 624.
[6]	王越, 张奎华, 张关龙, 等. 新疆博格达山北缘石炭纪—二叠纪地层与沉积相特征:以乌鲁木齐地区井井子沟剖面为例[J]. 地质通报, 2022, 41(9): 1550-1562.
[7]	张关龙, 王越. 准噶尔盆地早二叠世构造-沉积格局及石油地质意义[J]. 油气地质与采收率, 2023, 30(1): 35-48.
[8]	岳婷. 准东地区二叠纪以来构造格局演化及其对源岩的控制[D]. 东营: 中国石油大学(华东), 2016.
[9]	吴孔友, 查明, 王绪龙, 等. 准噶尔盆地构造演化与动力学背景再认识[J]. 地球学报, 2005, 26(3): 217-222.
[10]	金霄, 冯艳芳, 罗晓玲, 等. 准噶尔盆地南缘环博格达山中二叠统黑色泥页岩生烃动力学研究:对周边探区油气勘探启示[J]. 现代地质, 2023, 37(5):1321-1335.
[11]	商琳. 准东南部地区构造沉积体系研究[D]. 东营: 中国石油大学(华东), 2011.
[12]	李玮, 胡健民, 黎敦朋, 等. 新疆博格达山北缘晚古生代—中生代古水流样式转折及其构造意义[J]. 沉积学报, 2007, 25(2): 283-292.
[13]	徐琦松. 阜康凹陷东部二叠系“源-汇”系统与沉积充填过程[D]. 东营: 中国石油大学(华东), 2019.
[14]	ZHAO R, ZHANG J Y, ZHOU C M, et al. Tectonic evolution of Tianshan-Bogda-Kelameili mountains, clastic wedge basin infill and chronostratigraphic divisions in the source-to-sink systems of Permian-Jurassic, southern Junggar Basin[J]. Marine and Petroleum Geology, 2020, 114: 104200.
[15]	郑孟林, 田爱军, 杨彤远, 等. 准噶尔盆地东部地区构造演化与油气聚集[J]. 石油与天然气地质, 2018, 39(5): 907-917.
[16]	蔡土赐主编, 新疆维吾尔自治区地质矿产局编著. 新疆维吾尔自治区岩石地层[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1999: 98-103.
[17]	唐勇, 侯章帅, 王霞田, 等. 准噶尔盆地石炭纪—二叠纪地层对比框架新进展[J]. 地质论评, 2022, 68(2): 385-407.
[18]	鲁智帅, 谢庆宾, 张津宁, 等. 新疆博格达山北缘二叠纪中—晚期构造运动的沉积响应[J]. 地质论评, 2024, 70(1): 102-122.
[19]	王银喜, 顾连兴, 张遵忠, 等. 博格达裂谷双峰式火山岩地质年代学与Nd-Sr-Pb同位素地球化学特征[J]. 岩石学报, 2006, 22(5): 1215-1224.
[20]	李涤. 准噶尔盆地及邻区石炭纪构造格架与沉积充填演化[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2016.
[21]	WALI G, WANG B, CLUZEL D, et al. Carboniferous-early Permian magmatic evolution of the bogda range (Xinjiang, NW China): Implications for the Late Paleozoic accretionary tectonics of the SW Central Asian Orogenic Belt[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2018, 153: 238-251.
[22]	XIE W, XU Y G, LUO Z Y, et al. Petrogenesis and geodynamic implications of the Late Carboniferous felsic volcanics in the Bogda belt, Chinese Northern Tianshan[J]. Gondwana Research, 2016, 39: 165-179.
[23]	张美, 宋健. 准噶尔盆地A区上侏罗统齐古组物源体系和沉积特征[J]. 复杂油气藏, 2024, 17(1): 22-28.
[24]	冯陶然. 准噶尔盆地二叠系构造—地层层序与盆地演化[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2017.
[25]	任迎新, 朱宝华. 重砂矿物分选及鉴定[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1987: 145-149.
[26]	王瑞廷, 李青锋, 秦西社, 等. 南秦岭太白河地区石英二长闪长岩锆石U-Pb同位素年代学、地球化学及其地质意义[J]. 现代地质, 2023, 37(3):562-572.
[27]	赵汉卿, 李超, 郭诚, 等. 渤海湾盆地莱州湾凹陷沙三上段近源砂质辫状河三角洲沉积特征[J]. 世界地质, 2024, 43(1): 37-46.
[28]	WARTES M A, CARROLL A R, GREENE T J. Permian sedimentary record of the Turpan-Hami basin and adjacent regions, northwest China: Constraints on postamalgamation tectonic evolution[J]. Geological Society of America Bulletin, 114(2):131-152.
[29]	张文彪, 段太忠, 刘彦锋, 等. 深水浊积水道构型要素特征及三维分布模拟[J]. 石油与天然气地质, 2018, 39(4): 801-810.
[30]	MACDONALD H A, PEAKALL J, WIGNALL P B, et al. Sedimentation in deep-sea lobe-elements: Implications for the origin of thickening-upward sequences[J]. Journal of the Geological Society, 2011, 168(2): 319-332.
[31]	薄尚尚, 田继先, 李曜良, 等. 川东北地区上三叠统须家河组物源分析[J]. 岩性油气藏, 2024, 36(2): 99-112. DOI
[32]	LIU Q H, ZHU H T, SHU Y, et al. Provenance identification and sedimentary analysis of the beach and bar systems in the Palaeogene of the Enping Sag, Pearl River Mouth Basin, South China Sea[J]. Marine and Petroleum Geology, 2016, 70: 251-272.
[33]	单祥, 邹志文, 孟祥超, 等. 准噶尔盆地环玛湖地区三叠系百口泉组物源分析[J]. 沉积学报, 2016, 34(5): 930-939.
[34]	陈雪, 陈岳龙, 包创, 等. 澜沧江河流沉积物碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义[J]. 现代地质, 2014, 28(6): 1170-1182.
[35]	支东明, 李建忠, 张伟, 等. 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷双吉构造带井井子沟组勘探突破及意义[J]. 石油学报, 2022, 43(10): 1383-1394. DOI
[36]	史燕青, 王剑, 张国一, 等. 新疆博格达地区中二叠世—早三叠世构造-气候-沉积演化及耦合机制[J]. 古地理学报, 2021, 23(2): 389-404. DOI
[37]	杨有星, 张君峰, 张金虎, 等. 新疆博格达山周缘中上二叠统与中上三叠统沉积特征及其主控因素[J]. 石油勘探与开发, 2022, 49(4): 670-682. DOI

剖面	重矿物分析	锆石U-Pb定年
四工河剖面	22#、26#
井井子沟剖面	28#、30#、31#	26#
红雁池剖面	45#、46#、47#、48#、49#	45#、46#
艾维尔沟剖面	40#、42#	39#、42#

剖面	重矿物分析	锆石U-Pb定年
四工河剖面	22#、26#
井井子沟剖面	28#、30#、31#	26#
红雁池剖面	45#、46#、47#、48#、49#	45#、46#
艾维尔沟剖面	40#、42#	39#、42#

样品	主要重矿物(>10%)	次要重矿物(1%~10%)	微量重矿物(<1%)	ZTR
22#	白钛石、锆石、磷灰石、铬尖晶石	锐钛矿、电气石、金红石、石榴子石、赤褐铁矿	黄铁矿	0.49
26#	角闪石、锆石、铬尖晶石	黄铁矿、磷灰石、辉锑矿	赤褐铁矿	0.32
28#	锆石	磷灰石、金红石、白钛石、黄铁矿	锐钛矿	0.93
30#	锆石	黄铁矿、白钛石	金红石、磷灰石、锐钛矿	0.99
31#	角闪石、锆石	铬尖晶石、绿帘石	钛铁矿、重晶石、黄铁矿	0.42
40#	白钛石、磷灰石、石榴子石	锆石、赤褐铁矿、重晶石	黄铁矿	0.07
42#	锆石、石榴子石	白钛石、重晶石、锐钛矿、磷灰石、铬尖晶石、黄铁矿	钛铁矿	0.47
45#	锆石、磷灰石	黄铁矿、锡石、金红石	白钛石、锐钛矿	0.63
46#	铬尖晶石、赤褐铁矿、锆石	磷灰石、钛铁矿、角闪石	白钛石、金红石、黄铁矿、石榴子石	0.18
47#	角闪石、铬尖晶石、钛铁矿	锆石、磷灰石、赤褐铁矿	锐钛矿、金红石、白钛石、黄铁矿	0.09
48#	角闪石、黄铁矿、锆石、磷灰石、铬尖晶石	赤褐铁矿、锐钛矿	方铅矿、金红石	0.19
49#	铬尖晶石、磷灰石、角闪石	锆石、黄铁矿、锐钛矿	金红石	0.09

样品	主要重矿物(>10%)	次要重矿物(1%~10%)	微量重矿物(<1%)	ZTR
22#	白钛石、锆石、磷灰石、铬尖晶石	锐钛矿、电气石、金红石、石榴子石、赤褐铁矿	黄铁矿	0.49
26#	角闪石、锆石、铬尖晶石	黄铁矿、磷灰石、辉锑矿	赤褐铁矿	0.32
28#	锆石	磷灰石、金红石、白钛石、黄铁矿	锐钛矿	0.93
30#	锆石	黄铁矿、白钛石	金红石、磷灰石、锐钛矿	0.99
31#	角闪石、锆石	铬尖晶石、绿帘石	钛铁矿、重晶石、黄铁矿	0.42
40#	白钛石、磷灰石、石榴子石	锆石、赤褐铁矿、重晶石	黄铁矿	0.07
42#	锆石、石榴子石	白钛石、重晶石、锐钛矿、磷灰石、铬尖晶石、黄铁矿	钛铁矿	0.47
45#	锆石、磷灰石	黄铁矿、锡石、金红石	白钛石、锐钛矿	0.63
46#	铬尖晶石、赤褐铁矿、锆石	磷灰石、钛铁矿、角闪石	白钛石、金红石、黄铁矿、石榴子石	0.18
47#	角闪石、铬尖晶石、钛铁矿	锆石、磷灰石、赤褐铁矿	锐钛矿、金红石、白钛石、黄铁矿	0.09
48#	角闪石、黄铁矿、锆石、磷灰石、铬尖晶石	赤褐铁矿、锐钛矿	方铅矿、金红石	0.19
49#	铬尖晶石、磷灰石、角闪石	锆石、黄铁矿、锐钛矿	金红石	0.09