摘要
准噶尔盆地南缘地层发育齐全，出露完整，地层自下而上颜色变化明显，泥岩中粘土矿物含量丰富，是进行粘土矿物学研究的天然场所。为了更好地分析准南地层中泥岩的沉积环境以及粘土矿物特征，并为烃源岩及储层评价提供理论基础，作者通过野外露头观察、沉积相划分、X射线衍射、扫描电镜、主微量分析以及孢粉分析等手段准南地区泥岩沉积环境与粘土矿物特征进行了详细的探讨与研究，得出如下结论: 准噶尔盆地南缘地层中泥岩颜色自下而上呈现明显变化，三叠纪气候干热，浅湖相沉积发育，泥岩为紫红色;早侏罗世气候湿润，泥岩则以灰绿色、灰色、黑色为主，水介质环境为酸性;中侏罗世早期，泥岩呈现与早侏罗世类似的颜色，中侏罗世晚期至晚侏罗世气候干旱，泥岩以紫红色为主，水介质环境偏碱性;早白垩世气候相对较为干旱，泥岩颜色为灰绿色，且含有钙质，中期泥岩颜色变为杂色，灰绿、紫红、黄白色等;晚白垩世，气候干旱，冲积扇发育，泥岩多为褐黄色;古近纪早期，气候较白垩纪相对温暖湿润，中后期气候转为干旱，湖盆面积缩小，泥岩以紫红色为主，河流相发育;新近纪，河流、冲积扇发育，气候持续干旱，泥岩呈杂色。同时，不同时代出现不同的孢粉组合也佐证了古环境的演化规律，早侏罗世孢粉以拟网叶蕨孢、罗汉松粉为主;中侏罗世孢粉以三角拟桫椤孢、拟紫萁孢、双束松粉为主;晚侏罗世孢粉组合以Darwinulimpudica-D.sarytrimeneneis-D.descripia为主。早白垩世以莎草蕨孢、眼子菜粉等为主，中-晚白垩世以无突肋纹孢、克拉梭粉、双束松粉等为主;古近纪以眼子菜粉、山核桃粉等为主，新近纪以桤木、桦粉、栎粉、榆粉等为主。 矿物学研究表明，地层中粘土矿物主要为伊/蒙混层矿物、伊利石、高岭石、绿泥石、绿蒙混层矿物以及坡缕石。伊/蒙混层在扫描电镜下多为片状、短丝状集合体，蒙脱石多为网状集合体;伊利石多为丝状、片状集合体;绿泥石多位于颗粒表面或孔隙，形貌多为叶片状、绒球状或玫瑰花状;砂岩中高岭石多充填于粒间孔隙，单个晶体呈板状，聚合体为蠕虫状;坡缕石多呈针状、束状、棒状等形貌。矿物组合类型分为伊利石/蒙脱石型、坡缕石型、伊利石和伊利石/蒙脱石型、蒙脱石（蒙脱石/伊利石）四种类型。 泥岩在纵向及平面分布上呈现一定的规律性，早侏罗世时期，泥岩厚度相对比例较高，中-晚侏罗世有所降低，后期又升高，白垩纪时期泥岩厚度相对比例较低，新生代时期泥岩整体上厚度较高;泥岩中粘土矿物组成自上侏罗统至新近系，富含伊/蒙混层矿物、坡缕石矿物，不含或微含高岭石;三叠系至中侏罗统，富含高岭石;三叠系，富含伊/蒙混层矿物，不含或微含高岭石。自三叠纪至侏罗纪晚期，伊利石相对含量升高，最大含量达到24％。白垩纪至古近纪时期呈现降低趋势，最小含量为4％;高岭石含量自下而上呈现逐渐降低趋势，侏罗纪时期较高，平均含量在14～33％。头屯河组沉积时期至白垩纪，泥岩样品中几乎不含高岭石，新生代时期高岭石含量较低。绿泥石含量纵向分布特征与高岭石具有一致性;砂岩中粘土矿物同泥岩具有基本一致的纵向分布特征，自早侏罗世至白垩纪沉积时期，伊利石、高岭石含量在降低，伊/蒙混层矿物含量在升高，绿泥石含量在增大后基本保持不变。三叠系泥岩中伊/蒙混层矿物自盆地边缘至盆地中心呈现降低的趋势，高岭石和伊利石大体上呈互为消长的关系，绿泥石含量变化不大;侏罗纪时期高岭石整体含量较高，向盆地腹部含量略有降低，伊/蒙混层矿物含量较三叠纪略有降低;白垩纪沉积时期，粘土矿物以伊利石和伊/蒙混层矿物为主，其中伊/蒙混层矿物含量较侏罗纪有所升高，高岭石含量减小，向盆地中心方向伊利石含量升高;古近纪时期，准南地区以伊/蒙混层矿物、伊利石、坡缕石矿物为主;新近纪时期，伊利石含量最高，伊/蒙混层矿物次之，含少量的高岭石、绿泥石和坡缕石;砂岩中粘土矿物主要以侏罗纪-白垩纪粘土矿物为主。八道湾组沉积时期，伊利石含量较高，三工河组、西山窑组沉积时期，粘土矿物以高岭石为主;头屯河组、齐古组、吐谷鲁群沉积时期，粘土矿物以蒙脱石或伊/蒙混层矿物为主。 高岭石(K)，伊利石(I)+蒙脱石(S)或绿泥石(C)等特征粘土矿物及粘土矿物组合的相对含量的变化指示了沉积环境的变化。早侏罗世时期，泥岩粘土矿物组合为I/S+I+K+C，以湖泊-三角洲沉积为主，属于温暖湿润气候条件;中侏罗世早期沉积环境主要为湖泊，属于温干偏湿润气候条件;中侏罗世中后期至白垩纪早期，泥岩粘土矿物组合为I+S，以宽浅氧化湖盆沉积为主，属于相对较冷干旱的气候条件。新生代时期，泥岩粘土矿物组合为I/S(S)+Pa+I+K+C，发育河流、冲积扇，属于干旱气候条件;CIA指数变化范围在41～89，平均值61，CIA指数自中生代至新生代呈现降低的趋势，风化程度由强变弱。 新生代时期，伊利石自盆地南缘至盆地腹部相对含量明显增大，伊/蒙混层含量明显降低，坡缕石、石膏等矿物也出现在新生界地层中，反映了当时干旱的气候环境，以河流、冲积扇相为主。准噶尔盆地南缘中生代受沉积环境的影响较大，成岩作用次之;新生代时期粘土矿物主要受古气候、沉积环境两种因素共同控制。此外，还有一些粘土矿物主要受到流水渗滤等风化作用的影响。
NETL