柴达木盆地

第十九章柴达木盆地

第一节地质概况

柴达木盆地位于青海省两北部，东北为祁连山脉，南边为昆仑山脉，西北为阿尔金山脉与塔里木盆地分界。盆地总面积121000平方公里，中、新生代沉积岩分布面积96000平方公里，最大沉积厚度16000米，沉积岩总体积60万立方公里。

一．基底岩性与时代

柴达木盆地周边三大山系主要出露一套元古代中深——浅变质碎屑岩、碳酸盐岩和古生代花岗岩及花岗闪长岩类。根据边缘露头、重力以及45 口钻达基岩井的资料综合解释结果，盆地东部基岩以元古代花岗片麻岩结晶基地为主，西部主要为下古生代变质岩系组成，北部为结晶岩系，古生代变质岩以及火成岩相间组成(图-)。这一特点对盆地断坳形成、沉积及演化均有控制作用。

图柴达木盆地基岩性质分布图（具范连颐，1984）

1-古生界花岗岩；2-下古生界变质岩；3-元古界花岗片麻岩；4-古生界杂岩；

5-上古生界变质岩；6-古生界绿色片岩

二．边界条件及断裂

盆地周边与老山边界地质体呈断层接触。边界断裂有2 1条，它们分属于三组组断裂体系，即昆仑山北缘的昆北断裂体系，祁连山南缘的祁连断裂体系和阿尔金山东南缘的阿尔金断裂体系。三组断裂的主要特点是：

（1）断裂的走向与褶皱山系基本平行，大体圈定了盆地形态；

（2）多为长期发育的逆断层，断层面倾向老山，断裂规模较大，断达层位较老，均断达岩基，上盘为岩基拾出的老山或有很薄的沉积，下盘为沉积数千米的沉积盆地；

（3）三组边枢断裂不是中生代沉积边界，主要是控制第三纪沉积。以赛南——绿南等为主的祁连山前断裂体系，其上、下盘均有中生代地层；阿尔金山前断裂体系上、下盘均有白垩系和侏罗系。说明这两组断裂不是中生代的边界断裂。三组断裂的下盘沉积有巨厚的中、新

生代地层，而上盘仅有中生代及很薄的晚第三纪至第四纪的沉积。

盆地内部沉积岩中断裂虽然较多，其中断距大于1000米的断层达41条，而且多数断到基岩，但除个别断裂外，所发现的沉积岩内部断层多属第三纪末期至第四纪褶皱运动形成，对第三纪沉积没有明显的控制作用。

三．形成机制及演化

前面谈到，盆地属元古代至古生代变质岩及结晶基地. 加里东运动使其回返上升，盆地内大面积缺失上古生代沉积。

由于印支运动的影响，促使祁连、昆仑、阿尔金山地断裂复活。在盆地北缘的祁连山前及西北缘的阿尔金南坡地带出现—系列相互分割的中生代断陷。从东到西主要有徳令哈断陷、红山断陷、赛昆断陷、红水沟——采石岭断陷等（图19-2），在这些断陷内填充有中、下侏罗统的洪积相、河湖相、沼泽相建造。有些断陷已证实为生油断陷，如赛什腾断陷，红山断陷等。侏罗纪晚期至白罜纪在断陷的基础上开始填平补齐，其沉积范围进一步扩大，但主要为一套山麓——河流相沉积。中生代末期的燕山运动，主要体现盆地褚皱上升，使中生代沉积遭受剥蚀。

图柴达木盆地中生界分布图

1-中、下侏罗体系分布区；2-上侏罗-白垩系分布图

古、始新世早期的喜山运动，使柴达木盆地在边缘断陷的基础上产生边框断裂。在边框断裂内发生不均一的整体下沉，边框断裂以外盆地周缘的山系开始隆升，北缘的祁连山系相对上升幅度较大，南缘的昆仑山系及西边的阿尔金山系上升幅度较小。这一阶段的显著特点是类似现今的盆地构造轮廓基本形成，在整个盆地范围内，除了盆地西部狮子沟至英雄岭一带形成湖泊相外，其它广大地区在古、始新世时沉积了一套岩性、厚度变化较大的红色地层，主要娃一套河流相为主的洪积或冲积扇、河流泛滥平原沉积。

始新世末期由于喜山运动的进一步影响，盆地边框断裂强烈活动，周围山系急剧上升;盆地内部整体陷落，开始大面积全面沉降，从而形成统一而封闭的内陆山间大型盆地，并进入盆地发育的全盛时期。渐新世以后，随着边框断裂活动的减弱，盆地进入稳定沉降时期。第二纪至第四纪沉积了上万米的河湖相地层。到目前盆地的发展并未结束，仍然是一个四周被山系包围的封闭的盆地，继续接受着沉积。只不过由于周围山系进一步上升，气候更趋于干旱，水系的补给远小蒸发量的消耗，由统一的湖盆演变成为残留若干盐湖的盆地。四．地层发育情况

柴达木盆地为印支运动后形成的内陆盆地，沉积了巨厚的中、新生代地层。其中第三系厚度最大，分布最广，也是盆地主要生油岩系。自上而下划分为狮子沟组、上油砂山组、下

油砂山组、上干柴沟组、下干柴沟组和路乐河组。如图19-3及表19-1.

图柴达木盆地第三级地层综合柱状图

1-灰色、深灰色；2-浅灰、绿灰及蓝灰色；3-黄色；4-棕色、红色、紫色及褐色

表柴达木盆地第三纪地层表

第二节沉积环境

柴达木盆地属于构造类型的中、新生代山间盆地。按湖盆所处的自然地理位置以及从未发现过与海相有关的生物化石和矿物，均说明柴达木盆地为一个与海洋没有直接联系的内陆盆地，其中的湖泊属内陆湖泊，具下列特点。

一．干燥气候下的内陆湖盆

拫据中国第三纪古地理及气候分带，柴达木盆地为远离海洋而处于干燥的气候带内，盆地第三系沉积特征及孢粉组合也反映了较干燥的气候环境。

1.第三纪地层中膏盐沉积发育

柴达木盆地第二纪地层中膏盐分布比较普遍，如西部南区下干柴沟组下段砂岩中石膏平均含量达9.37%，南乌斯参2 井夹五层石膏层。中北区的狮子沟、小梁山、尖顶山、尖北、黑梁子、不整合等地区下干柴沟组下段至上干柴沟组下段中常夹石膏、盐六层及芒硝晶体或闭块。北区的上油砂山组及狮子沟组普遍夹有石膏、盐岩层，而且层位越新，夹盐类沉积越多。

2.盆地周边洪积锥发育

沿盆地周缘第二纪地层中洪积排屡见不鲜，尤以西部沿阿尔金山边缘洪积锥体横向相联构成洪积裙带。同时在第三纪沉积中红色地层发育广泛，并夹有泥灰岩、蒸发灰岩、含铜灰岩，另外如龟裂、雨痕等沉积构造较普遍。

3.孢粉组合表明气候干旱

根据孢粉研究，柴达木地区第三纪属于亚热带气候，同时具备干旱的气候特征，见表19-2。干旱地区最有代表性的植物花孢是麻黄粉属、拟自刺粉属和藜粉属等，一般将它们的花粉组合贪暈超过15.6%定为干早环境。柴达木盆地内各层段代表干旱植物的花粉组合含量分別为：路乐河组34.1%，下干柴沟组下段26.45%,下干柴沟组上段至上干柴沟组下段45.0%，上干柴沟组上段至下油砂山组36.43%，上油砂山组至狮子沟组49.0%。

二．扩张收缩不断变化的湖盆水域

第三纪柴达木为温暖干燥气候条件下的内陆盆地，蒸发量大，降水量不均，湖盆水域范围受降水暈的影响而明显变化。降水量大的洪水期，湖盆水域猛然扩大，分布很广；降水量小的干旱期，湖盆水域迅速收缩，范围显著变小。这样受降水量或补给量大小而影响的湖盆

水域扩张，收缩的变化在第三纪地层中有清晰的反应，曾有人提出稳定湖盆与扩张湖盆的概

念（石惠城1982）。再有像冷湖五号、鄂博梁一号等地区下干柴沟组至上干柴沟组河流冲积相的砂砾岩与泥质岩中常夹有分布稳定的湖相泥灰岩及杂色泥岩层（图19-4。在红三旱一号三高点洪积砾岩中有湖泊相杂色泥岩夹层；狮子沟、油砂山等地区的上、下油砂山组河流冲积相的碎屑沉积中也夹有分布稳定的湖相泥灰岩沉积；在大风山、碱山、鄂博梁二号等地区的上、下干柴沟组都为红、灰间互的砂泥岩剖如夹泥灰岩和杂色泥岩，并具龟裂构造。这种较大范围的大段地层内红灰间互的变化，河湖交替频繁的层序，并非构造运动所形成的沉积韵律，而是在沉积过程中湖盆水域忽大忽小不断变化，致使沉积环境时而水上，时而水下的客观反映。

表柴达木盆地第三系孢粉组合特征表

三．盐度较高的湖水性质

气候不仅影响着湖盆水域的变化，同时也影响着湖水的盐度。根据测定的硼及粘上矿物成分含量所计算的湖水古盐度资料（表19- 3）反应第三纪湖水盐度较高，而且随着时间的进程不断变化。

表第三系古盐度统计表

图鄂博梁一号南翼上干柴沟组岩性变化素描图（据杨少华、杨念端，1957）1-河道砂岩；2-河流泛滥砂质泥岩；3-扩张湖泊或泛湖相杂色泥岩；4-湖泊相泥灰岩

第三节沉积相展布和演化

一．沉积相平面展布

渐新世开始，在区域构造运动的控制下，盆地转入统一的大型湖盆沉积，沉积了厚度达4000～10000米的地层。从渐新世初期至上新世末期盆地经历了初断发生期、强烈断陷期、稳定沉降期及咸化衰亡期四个发展阶段。

E）的沉积相

1.湖盆初断发生期（1

3

初断发生期即渐新世早期在区域构造运动的影响下，由原来的外流泄水盆地开始转变为内流的汇水湖盆。盆地周缘的河流水系开始向盆地汇集，并在地形低凹的地方集水成湖。本段共划分出八个相区，如图19-5。根据相组合，控制因素及发展演化规律（图19- 6），初断期主要有两个特点：

（1）冲积相组合占优势

从一些干沟、旱谷的洪积物到各类河流沉积物，包括河流入湖前的河流泛滥平原及三角洲分流平原沉积统称为冲积相。盆地总沉积面积96000平方公里，其中洪积锥、冲积扇辫状河、河流泛滥平原等组成的冲积相组合面积90000平方公里，占沉积总面积的90%以上，而湖泊相区面积6000平方公里，仅占6.25%，见表19- 4。

E）各沉积体系分布面积

表下干柴沟组下段（1

3

初断期湖泊处在远离东面主要物源的西南区大断裂的下降测，盆地广大地区为冲积相沉积。从而决定了该期碎屑岩储集条件在盆地内的广泛存在。如西部南区阿拉尔冲积扇砂砾岩体，已成为盆地的重要储油目的层，如图19-7。

（2）东部沉积体系对盆地沉积起主要控制作用

一个内陆盆地，各种不同的水系向盆地内汇入，携带着泥砂等物质不断充填湖盆。从而决定了内陆湖泊多水系、多物源、多沉积相并呈环带状分布这样一个重要特点。然而柴达木盆地渐新世初期在多物源的背景上，由于构造和古地形的控制，东部祁连山物源区所形成的沉积

体系从东向西一直延伸到大风山、油泉子地区，距离达350公里。不仅范围大，同时对厚度、地形地貌都起着主要的控制作用。其它沉积体系显得比较次要，如西部阿尔金洪积体系向盆地内伸入一般5～15公里，沿阿尔金山边缘大断製附近呈狭长的带状分布；阿拉尔冲积扇也仅延展到油砂山以南的尕斯地区。这表明当时盆地的占地形基本继承了古始新世东高西低的特点。河流自东向西延伸很远，且由于水系强大，携带物质较多，对东部的古地貌起填平补齐的作用。

E）沉积相图

图下干柴沟组下段（1

3

1-洪积锥相区；2-冲积扇相区；3-河流泛滥平原；4-扇间洼地；5-三角洲相区；

6-扩张湖（滨湖）相区；7-浅湖相区；8-较深湖相区；9-井位；10-砂质岩百分比等值线