准噶尔盆地南缘（共6篇）
准噶尔盆地南缘 篇1
1 含煤地层
含煤地层区划以辽河南北向断裂为界, 两侧岩性、岩相差异明显, 东部为松辽分区绥化———农安小区, 含煤地层为上侏罗统沙河子组 (晓明组) , 西部为松辽分区开鲁小区, 含煤地层为上侏罗统协尔苏组 (三台子组) 和李影匠组、下白垩统沙力好来。它们均与下伏上侏罗统火山岩、古生界和前震旦系变质岩呈不整合接触。上覆地层为白垩系红层呈不整合超覆。
含煤岩系沉积在呈北北东、北东方向展布、雁行排列或列式排列的断陷盆地中, 一般为中小型, 面积由几十到几百平方公里。每个盆地明显受两组断裂控制, 一组为北北东 (或北东) , 一组为东西 (或北西) , 主要断裂常构成盆地的边界, 且常在其一侧, 具同生断裂性质。
2 构造
本区位于天山———兴安地槽褶皱区吉黑褶皱系的西南部, 西与内蒙大兴安岭褶皱系相连, 附近有嫩江深断裂呈北北东向穿过, 南部与中朝准地台以内蒙地轴北缘深断裂为界, 北界在西拉木伦河深断裂附近。由于地处两大构造单元交界, 构造较为复杂, 火山活动也较为强烈, 对含煤盆地的形成与改造均有较大影响。
2.1 含煤盆地的一般构造特征
2.1.1 盆地的几何形态和排列方式
从盆地的空间分布与几何形态显示与构造规律有着密切关系 (图1) 。大多数盆地形状为长椭圆或斜方形, 一般为中小型盆地, 较大者面积可达800多平方公里;小的仅数十平方公里。沉积厚度数百米至千余米, 埋藏深度500———1500米, 大多呈北北东向和北东向排列, 部分呈北北西向或近南北展布, 彼此呈雁行和行列式, 可谓复“多”字形构造, 为一系列断陷盆地和断隆成有规律的相间组合排列。在地貌上呈锯齿状, 向北倾没, 被白垩系超覆掩盖。
2.1.2 盆地的断裂特征
断陷盆地是在断裂的边界条件下, 下陷部分接受沉积, 周边隆起断块则是沉积物的供给区。盆地周边断裂 (盆缘断裂) 一般由两组构成:北北东向与东西向组合而成, 一般为张性断裂。盆地内次级断裂也较发育, 其方向与主断裂基本一致, 东西向断裂常切割北北东向断裂。盆地两侧的北北东向断裂是盆地的主干断裂, 控制着盆地的次级构造、沉积作用及盆地形态。
2.2 区域构造格架及与断陷盆地形成的控制关系
2.2.1 区域构造格架 (图1)
本区南部中朝准地台和吉黑褶皱系交界处为内蒙地轴北缘深断裂带, 位置在赤峰、开源一带, 由一系列东西向断裂组成;北部为西拉木伦河深断裂带, 呈东西向横贯本区北部, 西段沿西拉木伦河发育, 东段沿西辽河向东逐渐不发育, 可能受南北向辽河断裂的影响, 两侧差别极大, 它 (辽河断裂) 控制了两侧的沉积、构造岩浆活动及变质作用, 并有继承性。对本区含煤盆地的行列式分布起控制作用。本区西部为嫩江深断裂带的南段, 沿清河和老哈河发育, 呈北北东———南南西方向展布, 宽约10公里的断陷带, 是兴安岭和松辽盆地最早的界限, 现在的界限在其西的乌尔吉木伦河附近落差1000———2000米。该断裂以西即为大兴安岭东坡隆起带。嫩江锻裂带对本区西部的地层、火山活动均有控制作用。本区东部边界的北北东向断裂带, 是郯庐深断裂带的北延部分, 它控制东侧长期隆起剥蚀作用和西侧中新生代巨厚沉积。
2.2.2 构造对沉积环境和煤田沉积类型的控制关系
盆地形成初期, 在构造应力的作用下, 断块运动相对强烈, 当时地形高差较大, 水动力条件较强, 具有较强的侵蚀和搬运作用, 在盆地底部和沿盆地边缘主干断裂附近堆积了较厚的粗碎屑沉积物, 大部分为洪水形成的冲积扇沉积。之后, 辽河断裂带起明显的控制作用。断裂带以西, 断块相对运动明显减弱, 大面积总体下降, 地形平缓, 水动力条件减弱, 水系搬运能力减小, 沉积补偿不足, 盆地逐渐变为湖区, 形成湖泊———沼泽环境堆积。而湖区又受次级东西向断裂作用, 南北沉积分异, 断裂北侧的一些盆地断块活动相对稳定, 冲积扇带较窄, 且无明显的湖滨带沼泽环境, 只是到盆地发展后期, 由于断块相对整体上升, 湖盆淤浅形成大面积沼泽环境因而煤层发育在湖泊相泥岩之上, 煤层稳定, 分布面积广, 即是扇前浅湖沉积类型的构造背景。
南部长城窝堡等盆地构造条件较复杂, 在盆地形成初期, 就有湖泊存在, 在其湖滨带和浅湖区及其三角洲平原上发育沼泽, 此后总体下沉和趋于稳定的湖泊环境, 形成很厚的泥岩沉积, 这就是深湖边缘带沉积类型的构造条件。以上湖盆发展后期, 断块运动加强, 湖泊沉积逐渐结束, 而冲洪积扇或扇三角洲发育起来, 淤浅充填了湖盆, 演化了李影匠组的沉积阶段, 局部在扇三角洲平原和河流沉积的泛滥平原上沉积了煤层。在辽河断裂以东, 形成盆地底部的粗碎屑沉积之后, 虽然断块运动也有所减弱, 但水动力条件仍较强, 具有较强的搬运作用, 盆地中发育了河流, 长期迂回曲折, 形成冲积平原沉积, 局部由于沉积物补偿不足, 存在有短暂的小的湖泊环境及不典型的三角洲沉积, 这是扇前冲积平原沉积类型形成比较强烈的断块运动的构造背景。由于地壳不断活动和河流的迂回, 形成多个沉积旋回及其相应泛滥平原上多层煤层的聚集。
3 沉积环境及聚煤作用
含煤岩系和煤层发育除了与构造控制有关外, 沉积环境是更主要的因素。本区以南北向的辽河断裂为界, 分东西两个不同的沉积区, 东部以河流沉积为主, 西部以湖泊沉积为主。西部又以辽阳窝堡东西向断裂为界, 分成南北不同的两个沉积小区。分别代表了三种不同的煤田沉积类型。
3.1 沉积环境
3.1.1 岩相特征和煤田沉积类型
东部沉积区以铁法和宝力盆地为代表, 底部和西侧盆地边缘以粗碎屑沉积为主, 由砾岩和砂岩组成, 分选极差, 砾石磨圆度不好, 属冲洪积相的山麓相堆积, 上部则多中粗砂岩, 具大的斜交层理, 含炭化植物碎屑, 为河道相沉积, 局部为粉砂岩和泥岩, 具斜波状层理, 含动植物化石, 煤层大多发育在粉砂岩上下, 为泛滥平原及其发育的沼泽沉积 (图1) 。西区的沉积环境可分别以协尔苏 (北分区) 和长城窝堡 (南分区) 为代表。底部具有山麓相沉积, 上部具有典型的灰色、褐色湖相泥岩、油页岩沉积, 并有泥灰岩薄层, 具水平层理, 其泥岩上下常具有湖滨相砂岩、粉砂岩沉积。从煤层发育情况看, 反映南北两分区煤田沉积环境是不同的。北分区协尔苏盆地煤层发育在湖相泥岩之上, 是由于湖泊淤浅而大面积沼泽化堆积而成 (即湖后沉积) , 属山前浅水湖泊沉积类型 (图3-2) 。南分区长城窝堡盆地煤层发育在湖相泥岩之下, 是湖滨沼泽或湖滨三角洲沼泽的产物 (湖前沉积) , 是湖泊开始发生阶段和发展阶段, 深湖边缘———滨湖的沉积环境, 属深水湖盆边缘沉积类型 (图3-3) 。
3.1.2 垂直层序和沼泽发育 (图3-4)
上述冲击平原类型是以冲击扇和曲流河为主的垂直层序。
冲积扇的垂直层序具有明显的泥石流的混杂粗碎屑沉积和携水沉积的泥岩、粉砂岩, 无明显的层理, 有时也夹有薄煤层和炭质泥岩。
曲流河的垂直层序是下部为粗粒的河道相沉积, 常具斜交层理, 底部有冲刷作用, 向上变细为泛滥平原沉积, 一般多为粉砂岩和泥岩, 含煤层和炭质碎屑, 为下粗上细的垂直层序, 煤层发育在泛滥平原上, 位于河道的两侧。由于河道往复迁移, 河道附近煤层发育不好, 远离河道煤层逐渐变好。湖泊类型的垂直层序一般为自下而上由细变粗, 即由深湖浅湖滨岸沉积, 淤浅环境并形成沼泽, 由泥岩、粉砂岩、少量细砂岩组成的程序, 具水平层理, 煤层分布面积较广, 且在上部。河口三角洲的垂直层序是自下而上由细变粗, 再由粗变细的层序。一般底部由前三角洲的泥岩和粉砂岩组成, 具水平层理, 其上为三角洲前缘沉积, 为河流带入湖中的沉积, 一般较粗, 为中细砂岩和粉砂岩, 有时具小型交错层理, 最上为三角洲平原沉积, 是河道在三角洲上延伸的分流河道沉积物, 与河道沉积物一样, 岩性较粗, 具斜交层理, 但其上的分流河道间常形成沼泽, 发育成煤层。
3.2 聚煤作用与构造、环境的关系
3.2.1 聚煤作用的方向性:
由于构造由于构造运动的结果, 形成具有一定方向的断陷盆地或断坳型盆地, 煤层发育一般与盆地延伸方向一致。如辽河断裂以东煤层的展布方向呈北北东向, 断裂以西煤层呈北西西方向展布, 局部由于东西向断裂的影响, 煤层的展布方向为近东西向, 如长城窝堡盆地。
3.2.2 煤层发育的分带性:
由于盆缘主干同生断裂的控制, 使岩相岩性沿断裂方向分带明显, 煤层在结构上、厚度上、分布上发生分带现象, 富煤带一般在盆地中部。
3.2.3 煤层发育与盆地沉降的一致性:
除盆缘同沉积断裂一侧外, 煤层厚度与含煤段厚度具正相关关系, 即含煤段厚度大, 煤层厚度也变厚, 尤其在盆地具有次一级盆地或同沉积向斜, 煤层发育更好, 这是盆地中泥炭堆积速度与盆地沉降速度大致一致的结果。
3.2.4 煤层发育与环境的密切性:
煤层发育与环境密切相关。一般环境复杂, 煤层变化也大;环境简单稳定, 煤层也相对稳定。
4 结论
4.1 辽河断裂以东以河流沉积为主, 辽河断裂以西以湖泊沉积为主;
4.2 辽河断裂的西部沉积区又以东西向断裂分为南北不同的两个沉积小区;
4.3 构造控制着含煤盆地的形成和发展, 形成不同的煤田沉积类型;
4.4 构造控制含煤盆地的行列式分布。
参考文献
[1]任纪舜等.中国的深断裂, 中国及其邻区大地构造论文集[M].北京:地质出版社, 1981.
[2]刘宝.沉积岩石学[M].北京:地质出版社, 1980.
[3]李思田等.霍林河煤盆地晚中生代沉积构造史和聚煤特征[J].地质学报, 1982, 3.
[4]李思田等.中国东北部晚中生代断陷型煤盆地的沉积作用和构造演化[J].地球科学-武汉地质学院学报, 1982, 3.
准噶尔盆地南缘 篇2
H-101井位于准噶尔盆地南缘冲断带霍玛吐背斜带霍尔果斯背斜,实际井深为3 250 m。该井属于典型的山前构造井,上、中部地层倾角大(40°~50°),局部(60°~80°)各向异性强,可钻性差,且在该区块独山子组、塔西河组、沙湾组二开钻进过程中极易发生井斜情况。为了防止井斜,先后在霍尔果斯背斜H-001、H-002井采用塔式钻具组合、钟摆钻具组合和双稳定器钟摆钻具组合进行低压(25~45k N)吊打钻进,井斜有了一定的控制,但钻速较低(H-001井机械钻速为2.56 m/h;H-002井机械钻速为2.49 m/h),后期将钻压值加至65 k N,钻速明显提高(H-001井钻速为3.6 m/h,H-002井钻速为3.2 m/h),但井斜增斜率达到3.68°/30 m,为了探索该区域防斜提速的可能性,以及该区域浅、中深层岩石的可钻性,引进MWD+微弯螺杆复合钻井技术[1]对H-003井二开段进行防斜打快,整体机械钻速同比H-001、H-002分别提高99.22%、104.8%,但整体井斜控制仍不大理想,达到1.36°,为此,急需寻找另一种主动防斜技术,既能防斜打直,又能增加钻压,提高机械钻速的钻井技术。贝克休斯最新ATK-V垂直钻井系统能够很好解决南缘霍尔果斯背斜山前高陡构造防斜打快的矛盾,该系统是在新疆油田南缘霍尔果斯背斜区块的首次应用。现场试用效果表明,该系统稳定性高,质量可靠,井斜控制性能优异,能有效解决钻井提速施工中井斜与钻压的矛盾,可在南缘霍尔果斯背斜进一步推广使用。
1 ATK-V垂直钻井系统组成及工作原理
1.1 组成部分及基本原理
AKT-V为旋转导向垂直钻井系统(图1),它主要由旋转导向机构、MWD单元和新一代Ultra马达组成。(1)MWD单元由双向通讯短接、涡轮发电模块、脉冲发生器模块组成,涡轮发电模块给整个系统供电,并同时启动脉冲发生器模块;整个MWD单元通过重力加速计监测井眼的偏斜,MWD传输的数据反映井斜、温度、液压力、交流电压以及肋板的工作状态;(2)泥浆马达是新型高性能大功率Ultra XT系列马达,输出功率比上一代X-TREME系列马达高15%;(3)旋转导向机构中有3个独立的内部液压驱动肋板导向,液压模块通过控制阀将液压传递到合适的肋板上,并在井壁上产生合适的反作用力,使井眼回到垂直方向,肋板伸缩由内部液压控制,与钻头压降无关,实钻中可随时调整优化水力参数[2,3,4,5,6,7,8]。
ATK-V垂直钻井系统属于静止推靠式旋转导向钻井系统[9,10,11,12,13],主要有2种工作模式:(1)导向模式。可提供7 500个矢量选择,工具按给定的工具面和给定的导向力进行导向,随时调控井眼轨迹;(2)稳斜模式。自动按照井斜目标指令进行平滑导向,在新指令到达之前,将保持在目标井斜角±0.1°之内,可随时调整目标井斜或同步转弯的曲率。
1.2 ATK-V垂直钻井工具的主要技术特点
(1)可以根据井斜和地层具体情况随时下发指令,调整降斜率,使井眼轨迹更光滑,减小后续完井作业的风险和费用。
(2)实现全旋转钻进,更有利于井眼清洁及井身质量。避免马达纠斜摆工具面带来的时间浪费。能开动转盘转速60~400 r/min,工具在转盘旋转钻进同时能自动降斜。
(3)系统动态监控近钻头井斜,并能进行高效率井下信息的处理和向地面传输,实现了井下信息的闭环控制。
(4)高倾角地层作业中,能解放钻压,并能够以高转速旋转钻进,避免了常规作业吊打速度慢和纠斜效果差,大大提高钻速,有效缩短钻井工期。
(5)运用更灵活。根据所钻地层和完井要求,改变工具降斜快慢,ATK-V最大降斜能力已超过6°/30 m,可以充分满足各种不同情况需要。
1.3 性能参数
ATK-V垂直钻井工具的性能参数见表1。
2 现场应用
2.1 钻具组合及参数
H-101井采用优化的四开井深结构,二开设计井眼直径445 mm。由于地层倾角大,岩性各向异性,极易产生井斜。二开井段187~1 792 m采用Auto-Track V(ATK-V)垂直钻井系统控制井斜钻进,以提高机械钻速。
(2)钻井参数。由于井下钻具钻速较快,钻进时钻压需考虑地层需要,以及ATK-V垂钻工具与PDC钻头配合的最佳状态,经现场反复调试,转速控制在50~113 r/min,钻压为20~364 k N时钻头达到最佳工作状态(表2)。
(3)钻头使用情况。为降低综合作业成本,使用钻头均为国产钻头:BEST T1955SSCR、江汉SKG124、DBS MS1953SSC和STS916型钻头。综合现场应用情况表明:BEST T1955SSCR钻头机械破岩效率最高,抗冲击和抗研磨性更强,更适合该区块二开段钻进。
2.2 应用结果分析
H-101井前后共下入ATK-V垂钻工具7次,累计进尺1 605 m,平均井斜角0.37°,与邻井相比同井段井斜同比降低79.67%~87.87%,井斜变化对比如图2所示;平均机械钻速6.46 m/h,应用井段机械钻速相比邻井同井段提高26.67%~159.43%,综合对比如图3所示,由使用ATK-V垂直钻井系统之前的45~250 k N释放到50~364 k N,最大钻压达到364 k N,远远超出常规纠斜钻具组合,相比MWD+微弯螺杆复合钻井也有较大提升。
2.3 霍尔果斯背斜ATK-V垂直钻井技术要点
(1)沙湾组地层间断含砾岩,钻遇砾岩需降低钻压、转速,防止PDC钻头损坏。
(2)塔西河组以大段泥岩为主,局部含石膏质泥岩、石膏质粉砂岩,及时拉划井壁防止小井眼卡钻。沙湾组砂层发育,使用大排量(50~55 L/s)钻进及适当的低粘低切冲刷井壁,起下钻(短起下)遇阻卡及时开泵循环,避免虚厚泥饼堆积导致钻头、扶正器泥包及小井眼卡钻。
(3)每钻完一个立柱划眼一次,井下复杂时每钻完一根单根划眼一次,钻完一个立柱再划眼一次,至井眼畅通方能接立柱。
(4)每钻进150~200 m短起一次,控制短起间隔时间不大于24 h,遇井下复杂应加密短起,及时修整井壁,确保井眼畅通。坚持“两短一长”原则,及时稳固上部井段井眼畅通性及井壁稳定性。
3 结论
(1)南缘霍尔果斯背斜为山前高都构造,中、上部地层倾角大,易产生井斜,常规钻具组合方式以及MWD+微弯螺杆复合钻井技术均达不到区块勘探开发要求。ATK-V垂直钻井系统在H-101井的应用,极大释放了钻压,提高了机械钻速,井斜控制也达到了预期效果。
(2)目前ATK-V垂直钻井系统尚属首次于南缘霍尔果斯背斜应用,综合现场应用情况,BEST T1955SSCR钻头机械破岩效率最高,抗冲击和抗研磨性更强,更适合该区块二开段钻进。
准噶尔盆地南缘 篇3
伊犁盆地是一个位于中、北天山之间的楔形盆地,东起我国新疆伊犁地区新源县西侧,向西敞开延伸至哈萨克斯坦共和国内。整个盆地面积超过4×104km2,在我国境内为1. 6×104km2。
伊犁盆地为中新生代山间坳( 断) 陷盆地,呈西宽东窄的楔形展布[1]。剖面上为北深南浅、北陡南缓的不对称箕状向斜盆地。盆地南缘扎基斯坦以西为向北缓倾的单斜构造,倾角2° ~ 11°,为构造运动相对稳定区; 蒙其古尔以东为构造强烈活动区,表现为地层倾角陡立,坳陷幅度大; 而盆地北缘褶皱发育,地层产状变化大,后期改造作用强烈。总体上反映了构造活动强度南弱北强、西弱东强的特点。目前已发现的层间氧化带砂岩型铀矿床均定位在南缘构造活动相对稳定的斜坡带上。
盆地基底主要由中上元古界和古生界构成,盖层则由三叠系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系组成。盆地在建造类型上具有3层结构,即下部由石炭—二叠纪海相沉积岩系夹富铀的中酸性火山岩构成盆地的基底; 中部大部分为侏罗系水西沟群陆相暗色含煤碎屑岩建造; 上部为白垩系、第三系、第四系红色类磨拉石建造。
2伊南砂岩型铀矿分布情况
铀矿分布在盆地南北缘,南缘铀成矿带在我国境内由一系列矿床及众多矿点、矿化点组成,铀矿化赋存于中下侏罗统水西沟群中,矿化类型主要为砂岩型和含铀煤型[2]。
北缘铀成矿带由几个矿点组成,铀矿化赋存在水西沟群上部。南北两缘铀矿化产出部位距古生界露头一般在10 km之内。盆地边缘的铀矿分布,伊犁盆地及邻区铀矿地质略图( 图1) 。
3伊犁盆地水文地质条件特征
伊犁盆地南缘区域可化分为两个水文地质区,即察布察尔水文地质区( Ⅰ) 和山前垄岗状准平原潜水及承压水水文地质区( Ⅱ) ,按次级地貌、各类岩性的含水层特征及地下水类型可划分为六个水文地质亚区,铀矿床处于( Ⅱ1) 亚区内,为低山丘陵三叠系、侏罗系褶皱带层间承压水水文地质亚区,伊犁盆地南缘区域水文地质分区图( 图2)
伊犁盆地地属寒温偏湿的半干旱气候区。盆地南部山区气温相对较低,降水量丰富,蒸发作用弱,地形切割强烈,为盆地地下水的主要补给区; 南缘斜坡带地势平缓,水交替缓慢,为地下水的径流区; 伊犁河南岸平原地区北东向隐伏断裂是深部地下水的区域排泄源、该区沼泽盐碱地较发育,蒸发作用强烈,是盆地浅层地下水的主要排泄区。由南至北,构成了完整的补给—径流—排泄的水动力体系。
第四系地下水的形成具有典型的的山前冲、洪积倾斜平原地下水的形成特点,主要接受来自山区常年及季节性地表水的补给,其次接受大气降水的直接补给。山前冲积扇属地下水深埋带,不但是第四系地下水的补给、径流区,而且是下伏第三系,白垩系、侏罗系地下水的补给区。
1 为第四系; 2 为第三系; 3 为侏罗系; 4 为三叠系; 5 为晚古生界; 6 为早古生界; 7 为晚元古界; 8 为海西期花岗岩;9 为海西期闪长岩; 10 为逆断裂; 11 为性质不明断裂; 12 为隐伏断裂; 13 为铀矿床; 14 为铀矿点
1 为断裂; 2 为水文地质分区界线; 3 为造山带水文地质区; 4 为北部断隆带水文地质亚区;5 为南部斜坡带水文地质亚区; 6 为中央洼陷带水文地质亚区; 7 为水质类型
1 为第四系; 2 为侏罗系水西沟群; 3 为石炭—二叠系; 4 为隐伏断裂; 5 为断裂; 6 为泥岩; 7 为砂岩; 8 为煤层;9 为大气降水; 10 为地下水流向; 11 为层间氧化带; 12 为工业铀矿体
侏罗系地下水的形成主要接受第四系冲、洪积孔隙潜水的顺层渗透补给,在露头或沟谷出露地段接受大气降水和地表水的直接补给。侏罗系含水砂体厚度大,多为泥质胶结,疏松,含水、透水性较强。区域上含水砂体与泥岩、粉砂质泥岩、煤层呈多旋回沉积,形成了泥—砂—泥沉积结构的多层孔隙、裂隙承压含水体系。补给条件的差异,直接控制和影响着地下水的交替程度和铀矿后生改造过程。
海西期花岗岩及古生代中酸性火山岩、沉积变质岩等构成察布察尔中低山区,山区断裂、褶皱发育强烈,岩石破碎,节理、裂隙发育,并与风化裂隙相结合,在基岩表层形成了网状或网脉状的裂隙体系,成为地下水赋存、运移的空间和通道,接受大气降水垂直渗透补给形成裂隙潜水含水层。山区积雪厚、降雨多,裂隙潜水补给量丰富。
伊犁盆地的水文地质特征,为伊南砂岩型铀矿的形成提供了基本的水文条件。
4砂岩型铀矿成矿与水文地质条件的关系
4. 1砂岩型铀矿形成的古气候及层间结构条件
含矿建造形成于盆地早期潮湿下拗阶段,富含煤及植物碎屑,在表生作用之前一直处于还原环境。含矿建造形成后,盆地抬升并转向干旱,含矿建造抬升至近地表接受表生作用改造,并在含矿建造顶部形成区域不整合面,因剥蚀形成构造窗,为含氧含铀水的入渗提供了条件。
伊犁盆地南缘地层整体上稳定产出,砂体具有较稳定的泥—砂—泥互层结构,地层向盆地中间倾斜,侏罗系砂体厚度适中,粒度粗,渗透性较好,构成了稳定的补径排体系。砂体内有丰富的有机碳,黄铁矿等还原物质,为铀矿的形成提供了有利条件( 图3)[3]。
含矿建造水西沟群为盆地早期稳定下沉,并伴随温暖潮湿古气候这一特定时期的产物,使水西沟群具有“还原砂体”和后期改造条件。含矿建造沉积成岩之后,即到晚侏罗世时,盆地南缘相继发生了地壳的抬升,古气候随之而转向干旱,含矿建造被抬升至近地表,并造成山前地带含矿建造砂体开启,含氧含铀水渗入砂体,进行层间氧化淋滤,形成层间氧化带[4]。
矿床是在表生作用下通过层间氧化作用形成的,古气候和构造的演化为成矿创造了先决条件。氧化带砂体中的部分铀也活化进入层间地下水,向过渡带迁移。由于砂体内还原剂的作用,沿含氧含铀水运移方向氧化作用不断减弱,并在氧化带前缘形成氧化还原过渡带地球化学障,使铀发生沉淀和富集。
4. 2砂岩型铀矿形成的铀源条件
对于层间氧化带型铀矿床形成的铀源问题有三种观点: 铀来自于盆地内前中生代建造及周边蚀源区; 铀由含矿层本身提供,铀是由深源热液带入的( 深源成矿论) 。结合多位前人的研究结论认为伊犁南缘的铀源来自于南部山区的出露的石炭、二叠时期的火山岩。
伊犁盆地基底为石炭系海底火山喷发岩、海相火山碎屑岩、碳酸盐岩、陆源碎屑岩及返回期的火山岩、火山碎屑岩组成的一套完整的火山沉积旋回; 二叠系由陆上火山喷发岩、陆相火山碎屑岩、湖泊相沉积和河流、湖泊相粗碎屑岩组成。在察布查尔山分水岭北侧广泛出露盆地的直接基底石炭系和二叠系( 图4) 。侵入岩广泛分布,主要为花岗岩体及中酸性岩脉。这些中酸性火山岩类的铀含量为 ( 3 ~12. 9) ×10- 6,花岗岩类铀含量为( 5. 4 ~ 20. 9) ×10- 6,它们形成时的初始含量高达( 10 ~ 52. 8) ×10- 6。这些富铀地质体随着山区的隆起被不断的抬升剥蚀,其中所含的铀进而被淋滤随水从山区流向盆地为盆地盖层及铀矿床的形成提供了丰富的物质基础[5]。
1 为新近系; 2 为古近系; 3 为白垩系; 4 为侏罗系; 5 为三叠系; 6 为二叠系; 7 为石炭系; 8 为志留系; 9 为断裂
4. 3砂岩型铀矿形成的水文地球化学作用
在一个大的倾斜地层,铀矿化的形成需完整的补给-径流-排泄条件。铀在水中的富集和迁移,大体上可分为两个阶段。第一阶段,在溶解,淋滤、扩散,反冲等作用下,铀自岩石进入天然水中。这时地下水水质类型以HCO3·SO4-Na·Ca型、SO4·HCO3-Na·Ca型为主,这是铀在天然水中富集的过程。第二阶段,铀被重力水携带,在地壳中随天然水迁移。在这个阶段铀迁移的强度取决于在天然水中的稳定性和天然水的运移方向和速度。当铀在天然水中的浓度没有达到饱和状态时,可以进行水迁移。当环境变化使水的Eh临介于 - 60. 6 ~ + 73. 6 m V之间时铀达到过饱和状态,水迁移的过程结束,铀将脱离水介质而返回岩石中。
有机物和硫化物是盆地南缘含矿岩系中最常见的两类还原性物质,还原性物质在层间氧化带的分布均具有一定的变化( 图5)[6]。有机炭在氧化带含量最低,在过渡带最高。伊犁盆地南缘过渡带有机炭平均含量为原生带的2倍,氧化带的3 ~ 5倍,过渡带硫化物由氧化带向原生带不断增高,原生带最高。
图 5 伊犁盆地南缘含矿岩系中有机炭、全硫、价态铁含量变化特征图Fig. 5 The content variation characteristic of organiccarbon,total sulfur,valence iron in Ore-bearing rock bodyat the south of Yili basin
铀矿化严格受层间氧化带控制,矿体在平面上位于层间氧化带前锋线前方和后方,在剖面上,矿化位于层间氧化带顶、底界及前锋过渡带。富矿地段都有氧化—还原过渡带的叠加现象。基本原理是:在具有泥—砂—泥结构的沉积岩层中,含氧含铀水渗入砂岩消耗其中的还原物质。随着地下水向深部还原环境流动,水中六价铀将还原成四价铀而沉淀形成矿卷前锋。在氧化带前锋沿倾向缓慢移动过程中,原先被还原的铀又被后续的含氧水氧化,再次从前锋上游向下游迁移,并在新的过渡带中再次沉淀。氧化环境为铀的运移提供通道,源源不断的含铀水能够在氧化带里向前运移,这种循环过程不断地重复导致铀的聚集,形成铀矿床( 图6)[7]。
由已知铀矿床可知,铀矿化主要产于现代继承性水系的两侧,该水系为常年性水系( 图7) 。因为只有沿构造破碎带、节理、风化裂隙进入岩体内部的水,才能经过复杂的水岩作用淋滤出花岗岩中的铀。含氧含铀水在重力的作用下汇入山间沟谷,形成溪流流出山谷进入盆地。在盆地的边缘因构造窗或者透水断层的存在,含氧含铀水得以大量渗入各旋回还原砂体中形成层间氧化。随时间推移,氧化带锋线不断迁移,而进入氧化带中的铀也越来越多,进而形成铀矿化。小的溪流不能形成持续的补给能力,因此难以形成大的层间氧化带和铀矿化。
1 为花岗岩; 2 为火山岩; 3 为砾岩; 4 为砂岩; 5 为泥岩; 6 为断层;7 为层间氧化带前锋线; 8 为层间氧化带; 9 为工业铀矿体
大气降水形成的地表径流也可直接由构造窗渗入层间。因大气降水不含铀,故只能形成氧化带,而无铀矿化。
不同层位层间氧化带的成矿能力和规模不同,同一层间氧化带在不同构造单元和地区的成矿能力和规模也有所不同。影响氧化带规模的主要因素为进入层间的含氧水的量成正比与层间砂体中还原物质成反比。由此在构造窗同样开启的情况下,铀矿化多产出有常年性水流的继承性河流两侧。
5结论
在分析伊犁盆地区域地质条件、水文地质条件、层间氧化带砂岩型铀矿床成矿地质规律等已知资料的基础上,总结得出伊南砂岩型铀矿成矿的主要影响因素:
( 1) 铀源条件: 富铀地质体。伊犁盆地侵入岩广泛分布,主要为花岗岩体及中酸性岩脉。这些中酸性火山岩类的铀含量为( 3 ~ 12. 9) ×10- 6,花岗岩类铀含量为( 5. 4 ~ 20. 9) ×10- 6,它们形成时的初始含量高达( 10 ~ 52. 8) ×10- 6。这些富铀地质体随着山区的隆起被不断的抬升剥蚀,其中所含的铀进而被淋滤随水从山区流向盆地为盆地盖层及铀矿床的形成提供了丰富的物质基础;
( 2) 地层结构: 伊犁盆地南缘地层整体上稳定产出,砂体具有较稳定的泥—砂—泥互层结构,地层向盆地中间倾斜,侏罗系砂体厚度适中,粒度粗,渗透性较好,构成了稳定的补径排体系;
( 3) 水化学作用: 氧化带砂体中的部分铀活化进入层间地下水,向过渡带迁移。由于砂体内还原剂的作用,沿含氧含铀水运移方向氧化作用不断减弱,并在氧化带前缘形成氧化还原过渡带地球化学障,使铀发生沉淀和富集;
( 4) 铀矿的形成与地下水的关系: 随着地下水向深部还原环境流动,水中六价铀将还原成四价铀而沉淀形成矿卷前锋。在氧化带前锋沿倾向缓慢移动过程中,原先被还原的铀又被后续的含氧水氧化,再次从前锋上游向下游迁移,并在新的过渡带中再次沉淀。氧化环境为铀的运移提供通道,源源不断的含铀水能够在氧化带里向前运移,这种循环过程不断地重复导致铀的聚集,形成铀矿床。
综上得出伊南砂岩型铀矿形成与该区域的水文地质条件关系。由于伊犁盆地周边存在长期稳定的蚀源区,源区内存在富铀地质体,源区形成的溪流在流出山区之前汇入较大的沟谷,并沿规模较大的沟谷流出山区,流经出露有深部倾斜砂岩地层的盆缘。同时,由于砂岩的渗透性大,地下水交替强烈,还原容量大,这些水文地质条件共同成为伊南砂岩型铀矿形成的决定性因素。
摘要：在分析伊犁盆地区域地质及水文地质条件及铀矿形成物质来源的基础上,结合盆地地形、沉积环境、水系的补给、径流、排泄条件、层间氧化带砂岩型铀矿床成矿地质规律,分析总结出伊犁盆地南缘砂岩型铀矿成矿与水文地质条件关系。伊犁盆地周边存在长期稳定的蚀源区,源区内存在富铀地质体,源区形成的溪流在流出山区之前汇入较大的沟谷;并沿规模较大的沟谷流出山区,流经出露有深部倾斜砂岩地层的盆缘。同时,由于砂岩的渗透性大,地下水交替强烈,还原容量大,这些水文地质条件共同成为伊南砂岩型铀矿形成的决定性因素。
关键词：砂岩型铀矿,水文地质条件,层间氧化带,铀成矿
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准噶尔盆地南缘 篇4
1 地质概况
伊犁盆地位于天山山脉南北两条支脉之间, 北、东、南三面环山, 盆地西部与哈萨克斯坦共和国接壤, 在我国境内的总面积约1. 6 × 104km2。伊犁盆地是一个中生代的山间凹陷盆地, 呈西宽东窄、向西开口的楔形地貌。沉积基地为上古生界二叠系、石炭系、泥盆系地层[1]。侏罗系和三叠系地层出露于盆地边缘的低山—丘陵地带。煤田内地质构造简单, 整体上呈现“东部复杂, 西部平缓”, 由东向西依次分为相对活动区、过渡区和相对稳定区3 个构造单元。西部相对稳定区整体上为构造活动较弱的单斜构造, 从东向西发育一系列的背斜和向斜[2,3,4], 即乌库尔其背斜、群布格列向斜、库捷尔太舒缓背斜、洪海沟以西向斜[3] ( 图1) 。
2 伊犁盆地南缘水文地质条件
伊犁盆地南缘区域地势南高北低, 自南向北依地势分为5 个地貌单元, 即高山、丘陵、倾斜平原、阶地平原及伊犁河河漫滩。煤田位于丘陵和倾斜平原的过渡带, 基本为一完整的单斜水文地质单元。依据地质构造、地貌类型及水文地质特征, 可将区域内划分3 个水文地质区[5]。再按次级地貌、含水岩组的含水特征, 共划分出6 个水文地质亚区。
伊犁盆地南缘地表水自北向南主要有伊犁河水系、泉水系和南山水系。煤田内主要受南山水系影响, 泉水水系和伊犁河水系位于该井田北部外围, 是区域地下水的排泄区。伊犁盆地南缘属大陆性北温带半干旱气候, 四季昼夜温差大, 降水地域分布不均。正常年份降水量在200 ~ 462 mm, 呈南多北少、东多西少之势; 南部山区为300 ~ 400 mm, 煤田主要受南部山区降水影响[6]。
3 水文地质特征
3. 1 含 ( 隔) 水层划分
煤田含水层根据岩性特点、水力性质和埋藏条件, 可分为新生代的第四系、新近系的孔隙潜水含水层和中生代侏罗系的层间裂隙孔隙承压水含水层两大类; 根据含水层层位又分别分为2 个和7 个亚类[2]。隔水层与含水层互层的厚度受地形控制, 岩性主要有泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和煤组成。隔水层从上到下共分为9 层, 其中第1 层、第4 层、第5 层和第9 层隔水性强, 并且分布稳定[2] ( 图2) 。
3. 2 主要含水层水文地质特征
( 1) 第四系孔隙含水层 ( Ⅰ1) 。区域内广泛分布第四系地层, 由南西向北东方向逐渐增厚; 在岩性上沉积物粒度由粗变细; 地下水受降水和地表水补给, 河间地块含水性弱, 透水性较差, 河谷及北部低洼处汛期含水性相对较好, 是矿坑的间接充水水源。
( 2) 新近系孔隙含水层 ( Ⅰ2) 。隐伏于煤田北西部第四系之下, 煤田内南部被剥蚀[2], 其厚度受地形控制, 平均厚度138. 08 m, 含水岩性为粗砂、砾石层。该含水层不同地段的富水性不同, 局部地段表现为透水不含水, 整体表现为弱富水性。
( 3) 侏罗系裂隙—孔隙承压含水层 ( Ⅱ) 。不同地区不同地段由于水文地质条件的差异, 其水文地质特也有一定的差异[7,8], 区域内自西向东各地段水文地质特征根据沉积规律自上而下以1、3、5、8、10号煤层为标志层, 可划分为7 ~ 8 个大含水层 ( 图3) 。①Ⅱ1含水层。该含水层位于1 号煤层以上, 岩性以含砾粗砂岩、粗砂岩为主, 透水性较好, 富水性较弱。该含水层厚度变化较大, 砂体层不稳定, 可分为Ⅱ1-1、Ⅱ1-2两个亚层。Ⅱ1-1含水层位于头屯河组底部, 厚2 ~ 42 m, 沿走向呈长透镜体分布; Ⅱ1-2含水层厚0. 80 ~ 10. 50 m, 大部地段缺失, 沿走向和倾向皆不稳定。Ⅱ1-1和Ⅱ1-2两含水层之间的隔水层厚度变化较大, 在南部变薄尖灭, 存在一定的水力联系, 为开采3 号煤层和5 号煤层顶板间接充水水源。②Ⅱ2含水层。该含水层位于1 号煤层和3 号煤层之间, 煤田西部大都直接盖于3 号煤层之上。岩性以粗砂岩、含砾粗砂岩为主, 局部相变为细砂岩, 透水性较好; 埋深73 ~ 636 m, 厚度变化大, 分布不稳定, 在部分地段可分为Ⅱ2-1和Ⅱ2-2两个亚层。Ⅱ2-1含水层位于1 号煤层和2 号煤层之间, 局部呈透镜体出现, 厚度较薄, 多随2 号煤层伴生出现, 分布极不稳定。Ⅱ2-2含水层为3 号煤层的直接或间接顶板, 厚度变化较大, 较Ⅱ2-1含水层分布稳定, 沿走向和倾向上由于相变常呈尖灭再现的透镜状分布。该含水层是开采3 号煤层和5 号煤层顶板直接或间接充水水源。③Ⅱ3含水层。该含水层位于3 号煤层和5号煤层之间, 东部地段一般直接盖于5 号煤层之上, 区内分布不广泛, 主要在煤田中南部出现。埋深78~ 386 m, 岩性以含砾粗砂岩为主, 在煤田中部多相变为细砂岩或粉砂岩, 透水性较好。该含水层厚度变化较大, 主要在南部出现, 一般从南部边缘向北由厚变薄至尖灭; 含水层透水性从南向北、由浅到深逐渐变差, 富水性中等—弱, 是开采3 号煤层底板充水因素和开采5 号煤层顶板充水因素。④Ⅱ4含水层。该含水层位于5 号煤层与8 号煤层之间, 距离5 号煤层一般为5 ~ 15 m, 为5 号煤层底板含水层。岩性以含砾粗砂岩为主, 其次夹有细砂岩, 透水性和富水性较好。厚度沿走向变化较大, 沿倾向相对稳定, 一般与上下含水层之间无水力联系。该含水层在隐伏露头区接受地表水及潜水的补给, 具有较高的承压水头, 是开采5 号煤层主要底板充水因素。⑤Ⅱ5—Ⅱ6含水层。该含水层位于8 号煤层和10号煤层之间, 在区内分布广泛, 且较稳定, 埋深80 ~560 m。岩性以粗砂岩、含砾粗砂岩为主, 其次为砾岩和少量细砂岩, 透水性较好; 两含水厚度变化大, 在两含水层之间常有3 ~ 23 m的粉、细砂岩隔水层, 一般与上部含水层无水力联系, 具弱富水性和透水性。⑥Ⅱ7含水层。该含水层位于10 号煤层以下。埋深一般200 ~ 800 m, 岩性为砂砾岩、砾岩, 可分为Ⅱ7-1和Ⅱ7-2两个亚层。由于隔水泥岩类和11 号煤层极不稳定, 两含水层水力联系密切, 大部分地区合为一个含水层。该含水层顶板隔水层 ( G7) 隔水性较差, 常与Ⅱ5 和Ⅱ6 含水层间有一定水力联系。
3. 3 充水因素分析
依据煤田地层特征、水文地质特征, 煤田矿井充水水源大体可以分为新近系及侏罗系含煤地层地下水、地表水、大气降水等几种类型。
( 1) 大气降水。侏罗系含煤地层的露头部分出露于南部山区, 大量的雨水和冰雪消融水通过露头入渗补给地下水, 此外冰雪消融水汇入地表水系, 易形成较强的地表径流。因此在开采时应合理布设坑口和井口的位置。
( 2) 地表河水。煤田内自西向东主要有5 条大小不等的河流。开采状态下若沟谷及边缘产生塌陷, 将成为直接充水水源, 是矿坑充水的最大威胁, 必须采取防范措施, 防止沟谷及边缘产生塌陷。
( 3) 新近系及侏罗系含煤地层地下水。新近系含水层水量充沛, 但该含水层区内可采煤层相距较远, 且该含水层有较厚的隔水层底板, 因此新近系含水层地下水对煤田开采的影响较小。就煤田充水源而言, 随着煤田开采深度和范围的加大, 侏罗系含煤地层地下水是煤田最直接的充水水源。
3. 4 主采煤层顶板砂岩厚度分布
砂岩厚度的分布对研究地下砂岩富水性具有重要意义。煤田内主采煤层为3 煤层和5 煤层, 对煤田首采区内20 多个钻孔的3 煤层和5 煤层间 ( 即5煤顶) 的砂岩厚度进行统计 ( 表1) , 发现砂岩厚度在0 ~ 27. 4 m, 平均厚度为13. 7 m。
然后再利用Surfer的插值功能绘制5 煤顶板砂岩厚度等值线 ( 图4) , 进而分析主采煤层砂岩的富水性。通过等值线图可以更加直观地看出砂岩厚度最大点和最小点均出现在煤田东部, 砂岩厚度从西向东呈现由薄变厚再变薄的趋势, 由此可以认为煤田中部和西南部砂岩的富水性比东部好。
4 结论
( 1) 伊南煤田水文地质条件复杂, 含水层分为新生代的第四系、新近系的孔隙潜水含水层和中生代侏罗系的层间裂隙孔隙承压水含水层两大类, 根据含水层层位又分别分为2 个和7 个亚类。隔水层从上到下共分为9 层, 其中第1 层、第4 层、第5 层和第9 层隔水性强。
( 2) 对矿床充水因素研究指出大气降水、地表水及地下水是矿井的主要充水水源, 充水因素包括煤层顶底板层间承压水的直接充水因素和地表水、第四系水的间接充水因素。
( 3) 通过分析3 煤层与5 煤层之间砂岩厚度等值线图, 发现砂岩厚度由西向东呈“薄—厚—薄”的趋势, 砂岩富水性中部最好, 西部次之。
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准噶尔盆地南缘 篇5
中奥陶统平凉组发育于鄂尔多斯盆地西南缘, 前人曾做过深入研究。根据我校上世纪九十年代研究资料[1], 西南缘的平凉、陇县、岐山一带的平凉组为深水斜坡沉积, 发育大规模重力流和等深流沉积, 这已经为同行研究者所公认;鄂尔多斯盆地南缘东段的富平、蒲城一带, 平凉组也是以发育碳酸盐碎屑流沉积为特征的深水斜坡沉积, 对此也无异议。2003年高振中、彭德堂等曾对泾阳铁瓦殿平凉组剖面进行过深入研究, 指出该剖面主要为深水斜坡碳酸盐碎屑流沉积[2], 这一结论也得到同行的认同。而对耀县、永寿平凉组剖面本身的沉积相类型, 不同学者却有不同的认识。如果该两处平凉组为深水沉积, 那么鄂尔多斯盆地西南缘及南缘的铁瓦殿、富平和耀县的就是一个统一的斜坡沉积整体, 研究工区位置如图1。
鄂尔多斯盆地南缘的碳酸盐台边缘相所处地理位置应在耀县以北;而若耀县为浅水沉积, 则泾阳铁瓦殿和南缘东段富平一带的深水斜坡则不相连接, 它们各自怎样展布呢?所以说, 耀县剖面平凉组的沉积面貌如何, 对于鄂尔多斯盆地南缘中奥陶世岩相古地理研究中具有非常重要的意义。
2 关于平凉组
耀县、永寿平凉组剖面中奥陶统平凉组以浅灰色块状砾屑灰岩为主, 夹纹层状泥晶灰岩或层凝灰岩[3], 这两处平凉组的研究程度相当高。早在20世纪70年代以来, 长庆油田研究院、西北大学、西南石油大学、杭州石油地质研究所等许多单位和学者先后对其进行了多次研究, 对其沉积相先后提出多种认识, 归纳起来主要有以下三种观点:
(1) 认为耀县、永寿剖面平凉组为碳酸盐台地浅滩相沉积;
(2) 中奥陶世耀县一带在潮滩基础上发育了生物礁相沉积, 骨架岩、粘结岩、障积岩均有发育, 砾屑灰岩仅为礁前塌积;
(3) 认为属于岛弧沉积, 在岛弧周边发育礁、滩相沉积。
在前人研究的基础上, 着重剖析了两种不同性质沉积的构成和特征。这两类沉积是: (1) 巨厚层-块状碳酸盐岩; (2) 纹层状泥晶灰岩。结果发现块状碳酸盐岩均由粗细不等的砾屑构成, 砾屑粒径以数厘米至数十厘米最常见, 大者可超过2m;而薄层细粒沉积则主要由含栅笔石的层凝灰岩、纹层状泥晶灰岩构成, 属于较深水沉积。对于这样一套沉积组合, 自然会认识到它属于深水重力流与原地沉积的典型组合, 属斜坡相沉积。
确定耀县和永寿剖面平凉组主要为深水斜坡沉积的主要依据如下:
1) 、砾屑灰岩的粒径一般为数厘米至数十厘米, 大者可达2m以上的漂砾, 对其搬运需要巨大的能量, 浅水区的波浪潮汐难以对其进行搬运, 而沿斜坡的重力搬运可以轻而易举地完成。如图2、图3。
2) 、平凉组中上部为巨厚-块状层砾屑灰岩与层凝灰岩 (永寿剖面) 、纹层状泥晶灰岩 (耀县剖面) 共生, 与这种深水原地细粒沉积共生的砾屑灰岩, 显然系重力作用由浅水搬运至深水沉积的产物。如图4。
3) 、砾屑的成分以泥粉晶灰岩、亮晶砂屑灰岩、生物屑灰岩、叠层灰岩 (白云岩) 、珊瑚灰岩、球粒灰岩等浅水灰岩 (白云岩) 碎屑为主, 但也见有暗色纹层状泥晶灰岩、深灰色页岩等深水原地沉积的岩石, 这种深、浅水沉积物的混合只可能出现在深水环境中。如图5。
4) 、厚-巨厚层砾屑灰岩的砾屑大小悬殊、粗细混杂、毫无分选、呈块状、无层理、无构造, 砾间充填以灰泥和砂级碎屑, 这些特征为深水碎屑流沉积的典型特征。如图6。
5) 、与砾屑灰岩互层的薄板状灰岩以暗色泥晶灰岩为主, 多显细纹层, 而其中常夹砂屑灰岩或粉屑灰岩薄层, 可见典型的粒序层理, 为低密度浊流沉积, 这也可作为深水重力流沉积的旁证。如图7。
6) 、平凉组的这种沉积组合特征, 特别是碎屑流砾屑灰岩的极为发育, 表明它非浅海风暴沉积, 而为较陡斜坡的坡脚沉积。如图8耀县剖面碎屑流砾屑灰岩可占剖面总厚度的70%以上。
综上所述, 耀县剖面平凉组为一套碳酸盐碎屑流沉积极为发育的深水斜坡相。中上部深水原地沉积的纹层状泥晶灰岩则作为巨厚~厚~块状砾屑灰岩的夹层出现, 且横向常尖灭。这些碎屑流砾屑灰岩的砾屑, 大多来自台地边缘浅滩沉积, 也可来自礁相沉积, 它们都不是原地滩、礁沉积, 而是台地边缘的滩、礁沉积物经一定程度固结后, 由于滑移、崩塌、块体搬运而来到深水斜坡带, 作为砾屑而产出的。
3 关于背锅山组
鄂尔多斯盆地背锅山组分布局限, 仅在淳化 (井下) 和泾阳、礼泉县 (露头) 有分布。在泾阳徐家山, 上奥陶统背锅山组剖面与著名的泾阳铁瓦殿中奥陶统平凉组剖面相接, 它在鄂尔多斯盆地奥陶纪岩相古地理研究中占有非常重要的地位, 对上奥陶统来讲更是如此。这不仅因为徐家山一带上奥陶统发育良好, 厚度巨大, 厚度逾千米, 为全区之最, 且发育齐全, 更重要的是该剖面所在地交通方便、地层出露良好、沉积特征明显, 是研究晚奥陶世古地理格局及沉积相展布的理想场所。铁瓦殿-徐家山剖面的研究程度相当高, 早上世纪70年代, 张吉森、费安琦、蔡友贤等就对其进行了详细测量, 并采集了大量样品, 取得了丰富资料, 至今被广泛引用。其后, 许多学者对其进行了多次研究, 对于上奥陶统背锅山组沉积相类型, 多数认为属于碳酸盐浅水台地沉积, 发育礁滩相。也有的认为属于碳酸盐缓坡沉积。
4 结论
在徐家山沿新开出的公路详细观察了背锅山组剖面, 认为上奥陶统背锅山组为深水斜坡碳酸盐碎屑流沉积。其理由除具有上述耀县、永寿平凉组的判别依据外, 在徐家山背锅山组剖面中夹的深灰色页岩, 在砾屑灰岩中还含有巨大的页岩漂砾。这些深灰色页岩应属于氧化界面以下、深水环境沉积产物, 而这些共生的砾屑灰岩显然同样属于深水沉积, 即深水碳酸盐碎屑流沉积。
参考文献
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准噶尔盆地南缘 篇6
沙产业的概念是1984 年由我国著名科学家钱学森首次提出来的。他指出,沙产业是在“不毛之地”的戈壁沙漠上,充分利用戈壁沙漠上的日照和温差等有利条件,推广使用节水技术,搞知识密集的现代化农业型产业。中国治沙暨沙产业学会副理事长朱俊凤认为,沙产业是在沙区利用生物机能,采用高新技术,提高太阳能的转化率,经过人工培育和科学管理,使其不断发展和再生,通过资源合理利用,形成以产品生产、加工和经销为主要内容,具有一定规模效益和持续发展的产业体系,为人类提供生活产品。中国治沙学会名誉理事长、著名的沙产业学者刘恕在《沙产业概述》一书中论述:这一理论是现代人类对沙漠的全新认识,它强调充分利用太阳能,全面依靠各种高科技,加强有效管理,实行贸工农一体化产业发展模式和注重实践等。根据以上论述,沙产业是在沙漠、荒漠土地上从事预防、治理和开发利用活动,形成一定规模的经济产业。因此,沙产业就是以生态、经济、社会可持续发展为基础,在沙区培育“多采光、少用水、新技术、高效益”的新型产业。
塔里木盆地南缘的和田地区位于新疆维吾尔自治区南部,塔克拉玛干大沙漠南缘,光热资源丰富、生物资源种类多、未利用土地和沙漠面积广大,为沙产业发展提供了充足的环境条件和空间。充分利用沙区的有利条件,大规模发展多采光、少用水、高效益、新技术为特点的阳光农业,具有巨大的潜力。
二、塔里木盆地南缘沙产业发展现状和存在的问题
1、沙产业发展现状。近年来,和田地区牢固树立“环保优先、生态立区”的理念,按照“再造一个和田绿洲”的发展思路,充分利用广大沙区丰富的光热水土资源,突出以促进农民增收为重点,把防沙治沙生态建设与沙产业有机结合,已初步形成了以特色林果业、维吾尔药材、沙漠旅游、设施农业为重点的沙区特色产业,并带动了种植、加工、贮藏、运输、销售等相关产业的发展。沙产业的发展为促进沙区农牧民增收,加快区域经济发展发挥了积极作用。
(1)荒漠特色林果业。林果业是和田生态环境和绿色产业中的重要组成部分,该区丰富的光、热、土资源及其优化组合,为喜光、喜温、耐旱优质温带落叶果树提供了适宜的生长条件,孕育了质优、丰富的林果资源,以核桃、石榴、红枣、葡萄、杏等为代表的特色果树资源和果品蜚声中外。同时许多果树还是该区治理荒漠、抗风沙抗干旱的重要树种,随着西部大开发和退耕还林的深入发展,林果业成为和田地区的高效产业。林果种植面积由2006 年的168 万亩增加到2010 年的215 万亩,林果产值由5.6 亿元增加到18.05 亿元。全地区人均林果纯收入由2006 年的186 元递增到2010 年900 元,目前林果业收入占农民人均收入的28.6%。每年有数十万吨的林果产品在这里生产加工,品质均为上乘的绿色有机食品,已逐步在全国范围赢得了市场的认可。
(2)沙漠药材开发。塔里木盆地南缘地区由于常年干旱少雨,沙源丰富,风力强劲,是典型的土地沙漠化强烈发展区。植被以旱生、超旱生的灌木、半灌木及耐旱的沙生草本植物为主。在这样严酷而特殊的自然环境里,生长着珍贵的肉苁蓉、锁阳、甘草、苦豆子、麻黄、沙棘等多种沙生药材植物,其中多数已形成规范化生产链,成为沙区主要的产业类型。和田地区以管花肉苁蓉、甘草、党参、麻黄、大黄、红柳、沙拐枣等荒漠植被为主体的产业正在兴起。和田地区是红柳大芸(肉苁蓉)的主产地和原产地,现有天然红柳面积近32.7 万亩,寄生大芸的面积20 万亩,年产大芸约4000 吨,年创产值6500 多万元;甘草分布面积有22.4 万亩;罗布麻分布较广,面积有1334 公顷。和田阳光沙漠玫瑰公司在洛浦县、于田县建立了近5 万亩的沙漠玫瑰种植基地,年加工新鲜玫瑰花400 多吨,干花80 多吨。生产的产品包括玫瑰精油、玫瑰露、玫瑰花茶、玫瑰花酱等。产品销售到北京、上海等国内主要城市,远销日本、韩国,年产值近亿元。这些具有很高药材价值的荒漠植被对于防风固沙、改善生态环境和增加农民经济收益发挥了重要作用,具有极大的经济效益、社会效益和生态效益。
(3)沙漠旅游业。塔里木盆地南沙区的旅游资源非常丰富,具有发展沙漠旅游业的优势。更何况沙漠本身就有感动人心的吸引力,在沙漠边缘有辽阔的自然景观,在神奇的丝绸之路沙漠古道上还有散布着的众多人文资源。随着新疆大开发步伐的加快,沙区基础设施建设的不断完善,沙漠旅游业的开发必将成为沙区的一个新的经济增长点。近年来,一些沙区在开发沙产业的过程中都在规划着沙漠旅游业的开发。众多旅游公司也积极参与特色沙区旅游业开发,不断推出新的旅游路线,使沙漠旅游不断向规模化、产业化方向发展。沙漠旅游业的发展为沙产业提供了资金,带动了沙产业的发展。
2、沙产业发展存在的问题。一是沙产业的发展体系不健全,存在着无序开发现象;个别单位不顾沙区的生态环境和客观实际,盲目开发破坏沙区的珍贵植被,造成生态环境退化等。二是沙产业发展处于起步阶段,生产技术相对落后,尚未形成规模生产效益,抗击风险和参与市场竞争的能力仍然较弱。三是初级产品多,精深加工产品少,以原材料初级产品为主导的格局未改变。四是开发力度不够,扶持政策落实不到位,社会各界参与沙产业开发的积极性尚未得到充分调动,龙头企业的带动作用还未得到发挥。五是沙产业开发过程中缺乏统一规划、管理和科学引导,资源的无序开发,必定会阻碍沙产业的健康发展,因此需要进行科学合理的规划。
三、塔里木盆地南缘沙产业发展模式
1、特色林果业布局和产业化模式。根据林果业发展实际,按照“南核、杏,北枣、葡”的整体发展布局,结合各县自然生态条件、生产基础和区位优势,对林果生产进行区域布局。按照适地适树、突出重点、规模发展的原则,重点发展核桃、红枣、葡萄、杏、石榴等干鲜食、耐储运的林果树种。在具体区域布局上,核桃以和田、墨玉、洛浦及皮山县为主,重点布局在315 国道以南的各乡镇,其他适宜种植的区域优先发展核桃;红枣重点布局在315 国道以北各县市靠绿洲边缘地带的乡镇及农业园区;葡萄以历史上已经形成的传统葡萄主产区为主,主要集中布局在绿洲内部和315 国道以北地区;杏主要布局在南部浅山区和已经建成的精品杏园;石榴以皮山县皮亚曼片区和策勒县策勒乡托帕片区为主。在具体发展模式上,采取间作套种发展模式,兼顾各个产业发展,最大限度发挥土地资源和水肥投入的综合效益。
产业化发展流程(见图1):利用沙区光照强、温差大的特点,发展核桃、石榴、红枣、葡萄、杏等优质瓜果业,利用高科技手段精深加工成各类营养保健品、生物药品、化工产品等。
2、维吾尔医药材开发与精深加工产业化模式。维吾尔医药材种植重点布局在315 国道以北各县市的乡镇,根据沙区特殊药材特点和市场需求,稳步发展人工种植,提高品种选育技术,提高种植产量和质量的技术,同时注重加工工艺的不断提升,培育低碳、环保、节能和创新型的加工企业,为特殊药材的种植和产业链延伸的健康发展,提供政策和科学技术的支持,提倡科研单位和农户、企业合作开发的模式。
产业化发展流程(见图2):围绕沙漠天然野生药材红柳大芸、甘草、锁阳、麻黄、苦豆子等资源的开发,在人工栽培技术成功实践的基础上,向精深加工和产业化方向迈进。引进国内外先进技术,加大科技成果转化,努力建成国家级研发基地。注重开发维吾尔医药保健品、食品、饮料、化妆品、日用品、食品添加剂,提高维吾尔医药产业效益。例如,红柳大芸的产业化发展流程主要包括红柳种植、大芸接种,大芸生产、种子的采收、晾晒与贮存,大芸精深加工及销售。
3、沙漠生态旅游开发和线路布局模式。合理开发和利用沙漠旅游资源,有计划地开发独具特色的沙漠生态旅游资源。以沙漠生态、沙漠文化为主题,挖掘历史文化潜力,发展沙海探险与生态体验、沙漠景观、治沙工程、沙漠公园、沙生植物园等特色旅游。挖掘历史文化价值,开展沙漠生态文化和沙产业文化的旅游项目,通过历史模型再现古丝绸之路的繁荣景象。
产业化发展流程(见图3):沙漠旅游产业化的重点是生态环境保护,其次是通过开发沙漠地区的旅游产品,以满足游客的观光、探险、健身等需求,而获得的景区门票、游乐和餐饮等收入,再用于环境保护和沙漠旅游开发的循环发展过程。
为重点突出丝绸之路南道众多的历史文化遗产,以独特的自然风光为依托,以和田市和民丰县城为集散地,确定和田地区沙漠旅游线路(见图4)为“三横三纵线”的开发规划。
4、太阳能开发利用和光伏能源产业化模式。近年来在西部大开发的影响下和田地区经济社会发展迅速,基地设施建设力度不断加大,和田地区用电量也逐年增加。太阳能作为一种清洁、环保、可再生资源,它的利用价值也被人们所认可,符合国家鼓励发展产业标准。和田拥有良好的光照时间,年有效光照时间超过2500 小时,非常适宜开发光伏太阳能新能源电站。但是,目前光能利用率不足1%,开发利用潜力巨大。2012 年7 月,江苏聚能硅业有限公司与所在和田的新疆生产建设兵团农十四师签订投资建设200MW太阳能光伏发电站合作项目。由此可见,塔里木盆地南缘地区的沙区将成为拥有广阔市场前景的新能源基地。该区土地、光能、地貌等条件为发展荒漠电站提供了良好的基础,且有大面积的荒漠区,地势平坦广阔,电站不需占用耕地,投资成本低,便于将来建设中、大型太阳能发电站。
5、沙漠砂料建材产业模式。沙漠风积沙被世人公认为废沙、灾沙、祸沙,很少有人对其进行研究利用。中材地质工程勘查研究院对风积沙进行认真分析研究之后,利用多种方法、多项工艺,于2008 年3 月提交了《沙漠风积沙选矿试验报告》,首次向世界揭示了沙漠风积沙选矿和提纯后的真面目。根据选矿成果揭示的质量技术指标,被选矿后的硅砂与长石精矿可广泛用于玻璃、陶瓷、冶金、电子、医药和化工等工业作为生产原料。特别是精选后的硅砂作为5000 多种有机硅产品和2000 多种无机硅产品的工业原料,拓宽了沙漠风积沙的工业化利用,并展示出了广阔的应用与发展前景。新疆青松建材集团股份有限公司库车水泥厂利用广泛分布于西北沙漠中的含氧化钙可达24%左右的沙子部分代替石灰石应用于1000t/d预分解窑生产线生产优质水泥已经获得成功,取得了明显的节能、降低生产成本的好效果。
由于风积沙储量巨大、开采简单、利用方便、矿多廉价、生产成本低,因此,应用现代工业科学技术,大面积开发风积沙资源,对于生态、社会、经济等方面都具有重要的价值,是工业化治沙的新亮点。
砂料建材业产业化发展流程:主要包括风积沙的工业化选矿及硅砂的精选与提纯工艺,最终生产出用于玻璃、陶瓷、冶金、电子、医药、化工等制造业的有机硅产品及无机硅产品。
四、发展对策
1、制定沙产业综合发展规划。目前我国还没有一套完整的沙产业发展规划,虽然2011 年自治区林业厅印发了《新疆沙产业规划纲要(2011—2020 年)》,但还没有提出具体的发展规划和安排布局,既无法从全局上布局整个沙区的产业设计和行业安排,也使下属区域的沙产业设计无章可循,造成沙产业至今仍然停留在学术界研究和行业部门自发经营的层面。因此,亟需制定一部全区性沙产业发展规划,必须由统管全局的沙产业综合发展规划来规范各沙产业行业的行为。制定指导全区的生态环境规划,对保持沙产业的可持续发展是十分必要的。
2、搞好节水的农业循环经济。塔里木盆地南缘的荒漠地区大多受到水资源短缺的限制,应充分考虑当地缺水现状,把科学用水和节水作为一项长期的战略措施来抓。注重适度开发沙区的水资源,采取和推广滴灌、喷灌等先进的节水措施,充分利用沙区有限的肥力,发展节水型的沙产业。
3、设立塔里木盆地南缘国家级沙产业生态农业特区。塔里木盆地南缘地处全疆荒漠化监控和防治的前沿地带,生态脆弱,恢复难度大,由于土地沙漠化、经济落后,仅仅依靠自身的力量无法走出困境。如果没有国家特殊政策支持和扶持,其生态会持续恶化下去,贫穷也难以消除,更严重的会危及南疆地区的生态安全,甚至整个自治区和国家的长远战略发展。因此,在塔里木盆地南缘地区建立国家级沙产业生态农业特区,对塔里木盆地、乃至西北内陆河流域具有显著的示范作用。设立国家级沙产业生态农业特区,出台相关政策,实施区域生态与经济综合发展的区域生态农业战略,实现有限资源的优化组合,形成我国生态建设的示范基地及地区环境建设与经济发展的长效机制,提高资金使用效能,促进区域可持续发展,有利于发挥生态经济特区的窗口辐射作用,全面带动全疆和西部地区的生态治理和产业发展。
4、以龙头企业为突破,拓展沙产业发展链条。首先应扶持优势农产品基地建设,在此基础上逐步发展加工、储藏、销售等龙头骨干企业。条件成熟的,可积极支持其向集团化生产、一体化经营发展,但要防止不顾客观条件一哄而起,造成不应有的损失。高起点引入高技术、新知识、新工艺、新材料,实施现代高效精准的沙区农牧业。通过合理的区域布局和产业格局,大力培育名牌产品和知名龙头企业,提高市场竞争力,积极引导相关企业建设沙产业基地。推广龙头带基地,基地连农户的经营方式,促进沙产业规模扩张,推动沙产业优化升级。沙产业各个模式在实践中要通过龙头企业带动,应用科技成果,形成产、加、销一条龙,农、工、贸一体化,“企业+ 基地+ 农户”的经营模式,实现资源优势向经济优势的转变。
摘要：本文从沙产业理论和实践进展出发,分析了塔里木盆地南缘沙产业开发的现状和存在的问题,提出了沙产业发展的五种模式和对策。