地质构造及其演化
一.盆地基底
前寒武纪地层。该盆地的构造基底类似塔里木-中朝地台。盆地前寒武系露头呈平行带状分布，在盆地东部的沙流河和布歇特山各有一处露头。中部出露于赛什腾山、大肯达坂、锡铁山、欧龙溪；西部出露于苏干湖阿尔金山、敖包梁山。此外，昆仑中部的构造旋回带仅出露在那灵格勒河上游两侧。
早古生代地层。早古生代沉积区出露于前寒武纪地层周围，包裹或覆盖前寒武纪地块。该套地层分布广泛，主要在党河南的山柴北构造带；从阿尔金山丁字路口，经赛什腾山、吕梁山至乌兰盆地北缘柴中构造带；柴南构造带由昆仑山北段和南段组成，昆仑山北段西起祁漫塔格山，向东消失，在盆地东部的沙流河中重新出现，南段沿博卡热克塔山和布尔汉布达山南坡出露。上述沉积带上的早古生代地层为一套海相碎屑-火山沉积，属浅变质相。
晚古生代地层。从早古生代到晚古生代，该地区经历了强烈的构造变化和长期的隆升和剥蚀。盆地北部晚古生代沉积始于晚泥盆世，在结构上进入相对稳定的陆相区，形成一套陆相沉积地层。
中生代地层。晚古生代末，盆地经历了一次构造运动，总体表现为隆升活动。三叠纪，海水进入，盆地变成浅海或海湾。三叠纪末，唐古拉再次隆起，成为陆地。侏罗纪盆地还是一个大型内陆湖盆，侏罗系非常发育，主要分布在盆地北部。
二、脸盆盖
新生代地层。始新世以后，印度与欧亚大陆碰撞的远程效应，使包括图区在内的青藏高原上升，全面进入陆内叠合造山阶段。随着古造山带的再生，盆地以强烈的向上运动为主，但昆仑山和祁连山的隆升速率相对较高，导致两个地块之间的盆地相对沉降。盆地地区古近系分布广泛，为一套冲积扇-河湖相碎屑岩，盆地西部沉积厚度大于5000m
第四纪期间，盆地经历了早更新世的江湖期，中更新世的山区冰川发育期，晚更新世盆地湖区发生局部隆升。整个湖盆开始解体，湖泊在干旱的气候条件下逐渐退缩，形成现代盆地中心的盐湖和盆地边缘的山地盐湖。柴达木盆地受祁连山和昆仑山的侧向挤压形成了几个坳陷区，成为第四纪地层的沉积中心。但由于各坳陷区沉降幅度差异很大，第四系厚度横向变化很大。在盆地西部，雁列隆起带、老茫崖、各盆地山前及山间宽谷附近的大部分地区厚度小于500m；盆地西北部的花土沟、冷湖、苏干湖以及各盆地山前-中央过渡带附近的大部分地区第四系厚度大多在500 ~ 1000m；盆地西北部的一里坪、马海盆地中部地区和东部、西部的吉乃尔盆地第四系厚度为1000 ~ 2000 m，部分地区超过2000m；东达布森湖和西达布森湖是盆地最大的沉降中心，第四系厚度超过3000米..
三、地质构造模型
三维地质结构模型是一种可视化模型，通过分析获得的钻孔数据、地质和水文地质剖面图等有关地层结构的信息，了解地质结构，并通过一定的人工分层处理和一定的技术手段，再现地质实体的三维结构。
(A)数据收集和分析
柴达木盆地三维地质构造模型主要是根据收集的水文地质钻孔资料、水文地质剖面图和相关成果报告进行区域综合对比分析，确定地质构造的岩性分类，并进一步概化钻孔地层结构(图2-6)，确定地层结构的岩性组合关系，建立地质构造模型。
根据水文地质钻孔的钻孔深度，大部分水文地质钻孔的钻孔深度在300m以内，因此确定第四系底界作为地质构造模型的底界。
图2-6水文地质钻孔分析示意图
根据水文地质钻孔的岩性记录，柴达木盆地第四纪地质结构按岩性可分为五种类型:盐渍土(包括岩盐等。)、砂土(包括粗砂、中砂、细砂、粉砂等。)、粘性土(包括粉土、粘质粉土、壤土和粘土)、砾质土(包括砾石和砾石)和基岩(包括砂岩和泥岩)。
根据水文地质钻孔和实际地质水文地质剖面，柴达木盆地地层结构概化为15层，岩性从表层到最下层依次为:盐渍土、砾石土、粘性土、砂土、粘性土、砾石土、沙土、砾石土、砂土、粘性土、未知区和基岩。
完成613水文地质钻孔的地层整理和概化后，建立了地层结构数据库表2-9。在表中，x坐标是省略六度分区代码的坐标。根据GMS软件对数据库的要求，图层标注从最底层开始，模型最后一层的底边界编号为0，倒数第二层的底边界(最后一层的顶边界)编号为1，以此类推，面的顶边界编号为15。对应的每一层都有自己的标高，每一层的岩性也有对应的代码。
根据水文地质钻孔的密集分布，除了建立柴达木盆地的地质构造模型外，还选择了钻孔分布相对密集的地区——格尔木地区、德令哈地区和乌图梅仁地区，分别建立了三个地区的地质构造模型。
表2-9地层结构数据库表
备注:1001—盐渍土，1002—砂土，1003—粘性土，1004—砾石土，1005—基岩，1006—未知。
(2)三维地质结构模型的建立
三维地质结构模型的内容主要分为地表模型和地层结构模型。通过分析下载的SRTM-DEM数据并处理一些三维效果来建立表面模型。地层结构模型由杨百翰大学环境模拟研究实验室开发的GMS软件中的实体模块实现。
准备建立地层结构所需的地层结构数据库后，将数据导入GMS软件建立地层结构模型。
打开GMS软件后，文件下拉菜单中的打开选项可以直接调入准备好的地层结构数据库，具体步骤如下:调入地层结构数据库，调入地层结构数据库；然后调入边界文件，定义三角网格的属性，然后划分三角网格；在软件中使用地平线？→实体模块，形成体积文件。
体文件形成后，可以利用软件中的渲染功能，将地层结构模型进行三维显示。同时，还可以使用软件中的剖面切割模块对形成的地质实体进行任意剖面的切割。
(3)三维地质结构模型
除柴达木盆地地质构造模型(图2-7、图2-8、图2-9、图2-10)外，格尔木地区(图2-11、图2-12)和德令哈地区(图2-12)已分别建立。地层结构模型主要由地层结构模型图、地层结构立体图和任意剖面图显示。
图2-7柴达木盆地地层结构立体图
通过建立柴达木盆地的三维地质结构模型，可以清晰、直观地展示柴达木盆地的地表和地层结构信息。同时，剖面可以任意方向切割，弥补了钻井资料的不足。
在建立地质结构模型的过程中，由于水文地质钻孔分布不均匀和钻孔深度的限制，可能对实际地层结构了解不深，导致在某些剖面上可能会出现一些失真或偏离实际的情况。
第四，盆地的形成和演化
太古宙(2500Ma以前)，以白旗里和查汗河表壳组合为代表，分别有3280Ma和3456Ma的Sm-Nd年龄信息，壳幔物质叠加，陆壳增生形成早期陆壳，经5次运动，由中国、朝鲜、西域和扬子陆核焊接而成。古元古代(2500 ~ 1800 Ma)，裂谷期，壳幔分离，原中国古陆裂解，形成昆仑、祁连原裂谷槽，中朝、西域扬子等陆块分离，吕梁运动，上述陆块合并，古中国大陆初步固结，结晶基底形成。中元古代(1800 ~ 800Ma)，裂陷体转化为副板块，古中国大陆包括盆地区在北祁连山、柴达木北缘、昆仑山等地发生严重裂陷，一些古再生洋萌发，西域、中朝、扬子等陆块局限裂离。大约800 Ma时，晋宁运动将上述陆块连接起来，古中国大陆最终得到巩固。南华纪-早寒武世-泛非或兴凯旋回(800 ~ 513 Ma)期间，板内变形主要向板块边缘变形过渡，欧龙布鲁克地块上、下寒武统与中寒武统之间的平行不整合表明其为弱造陆，在东昆仑、中祁连和柴达木盆地北缘产有类似CCG或POG的小规模花岗岩。早古生代(565，438+03 ~ 465，438+00 Ma)，古板块体系期间，区内形成第二代古亚洲洋，秦-齐-昆海底裂谷包括盆地区演化为多岛洋，古中国大陆(地台)解体为以西域、中国、扬子、羌塘-昌都等陆块为主的泛华夏陆块。晚志留世至早泥盆世发生广泛的加里东运动，弧陆碰撞→陆陆碰撞，钦奇昆多岛洋结束，西藏-马来-华南三叉裂谷系最终闭合，形成相应的造山体系。上述陆块重新联合，中国与核心冈瓦纳大陆相连，完成了从大洋岩石圈结构体系向大陆岩石圈结构体系的转变。晚古生代-早中生代(465，438+00 ~ 205 Ma)，即泥盆纪-三叠纪，主要是(北)古特提斯的演化阶段，晚三叠世随着巴颜喀拉残留前陆盆地的闭合，进入陆块间强烈的叠置造山阶段，最终焊接在一起。中生代晚期(205 ~ 65 Ma)中特提斯洋演化发展，黔北古特提斯造山体系进入陆内重叠造山阶段，西部地区板块进一步缩短改造，区内所有陆块进一步焊接。新生代(65Ma以来)，印度洋和新特提斯洋合并为印度洋，扩张强烈。始新世以后，印度与欧亚大陆碰撞的远程效应，使包括图区在内的青藏高原上升，进入陆内重叠造山阶段。古造山带再生推覆成盆地，盆地楔入再生造山带造山、盆山耦合和现代构造地貌形成。
图2-8柴达木盆地剖面位置图
图2-9柴达木盆地1-1 '剖面
水准测量表明，由于昆仑山、祁连山、阿尔金山的不断隆升，盆地面积整体上以每年3mm的速度下沉，因此在昆仑山前形成第四纪巨型单斜断陷盆地，在其前方经常出现中晚更新世以来坳陷形成的湖泊，如达布逊湖。盆地北部形成中、新生代隆起带，阿尔金-祁连山山前褶皱带断续分布着大柴旦、小柴旦、马海、冷湖等小型第四纪山间盆地。总之，柴达木盆地的成因、发展和演化特征可概括如下。
图2-10柴达木盆地2-2 '剖面图
图2-11格尔木地区地质构造模型
1)柴达木盆地的模具主要经历了早-中侏罗世断陷湖盆的形成和晚侏罗世-白垩纪前陆盆地的发育。古近纪拉分断陷的形成，新近纪-第四纪类前陆盆地的持续发展和现代大陆水圈的形成阶段。雏形始于始新世晚期的阿尔金山走滑断层，使阿尔金山不断抬升。晚更新世，柴达木盆地与塔里木完全分离，成为一个封闭的湖盆，盆地的现代大陆水圈逐渐形成。经过前第四纪的几次构造变动，祁连山和昆仑山的隆升将盆地与* * *和盆地隔离，封闭了盆地的东部和西南部。当时只有盆地西北部与塔里木相连，成为柴达木-塔里木古淡水湖；由于晚更新世初或中更新世末阿尔金山的隆升，柴达木盆地与塔里木分离，成为封闭的古湖盆。据地震局对阿尔金山冲积扇顶部沉积物的应时热释光测试，其年龄(BP)为65438±060 ka。
图2-12格尔木地区地层结构立体图
图2-13德令哈地区地质构造模型
盆地的闭合和青藏高原的上升导致区域气候逐渐向干燥寒冷转变。阿尔金山上升的同时，古湖盆的中西部也相应上升，使得古湖水向东流动；当时的古湖盆气候与现在相似，即中西部比东部干旱，古湖水的补给逐渐减少，蒸发量增大，使得古湖水浓缩咸化，水中的生物和淡水贝类沿河东移，向古诺木洪北部水域聚集。根据努尔河中游出露的河蚬壳堤中贝壳14 C的测试，年龄约为30ka[在[50m深度(BP) (35120 625) a]泥炭层中的贝壳年龄]，上层为28 ~ 15ka。根据Dabson和Bieletan钻孔资料，埋藏在灰色和灰黄色硬粘土层中的河蚬壳地层年龄为(BP)(21.5±3.1)～(35.5±3.4)Ka，上覆地层中可见盐粒和盐层。由此可以认为，从古湖盆淡水盐化到盐湖形成约10万年，干旱气候和湿润气候交替出现，总趋势转向干旱，约1.5×104a后盆地真正成为盐湖。以察尔汗为例，根据现代水体中携带的盐类物质，估计察尔汗古河水体带入这一地区的盐与目前发现的主要固体盐、卤水、盐水的储量相近。由此分析，阿尔金山抬升后，盆地至少100ka仍处于淡水和浅水湖泊环境。后来西部和东部的古湖泊逐渐咸化，盆地在约15ka后完成成盐过程。现在大部分盐湖和盐滩都是当时残留的湖泊和洼地。
2)随着新近纪-第四纪周边造山带向盆地推进，推覆链剥蚀下来的陆源碎屑流向盆地，形成垂向上增厚的充填序列，平面上以盆地边缘的粗粒冲积扇沉积为主，过渡到盆地中心的细粒冲积和湖泊沉积。
图2-14德令哈地区地层结构立体图
3)受新近纪以来形成的逆冲褶皱构造的影响，从盆地边缘向盆地中心依次发育盆内断三角构造带(如贝娜构造)和盆内隆起构造带(如诺木洪北早更新世地层隆起)。盆地外围逆冲褶皱构造带与断层三角构造带之间有多处山前冲洪积平原，形成山前戈壁带单层地下水系统；受盆地内隆起构造带的阻挡，沉积物颗粒向盆地中心变细，地层相变趋于复杂。盆地中心隆起构造带从双层地下水和承压水局部地下水系统逐渐过渡到湖泊平原多层咸水和卤水局部地下水系统。
动词 （verb的缩写）第四纪沉积环境的演变
第四纪是地球历史上的一个关键时期。对柴达木盆地第四纪环境演化的详细探讨，不仅将有效提升柴达木盆地第四纪环境演化的研究程度，而且对今后的资源开发也将起到明显的指导作用。柴达木盆地的演化及盆地内盐湖资源的形成和发展一直是柴达木盆地研究的重点。然而，由于初期研究方法和技术的限制，其研究非常有限。本章主要结合前人的研究成果和近年来的钻井资料，详细描述了整个盆地的演化过程。
(1)早更新世
由于三湖凹陷第四纪沉积物较厚，本工程施工的ZK2孔未能揭露早更新世地层，故在此根据该区另一孔察尔汗6号及西北侧钻孔的相关资料进行描述。第四纪早更新世，气候明显变冷，冷暖交替频繁，冷暖波动周期最多达9.5次。其底界在古地磁M/G界线附近，年龄在2.387 ~ 2.55Ma之间。顶界由冷到暖，界面在B/M界线下不远处，年龄(BP)在0.674 ~ 0.777Ma之间。第四纪早更新世，随着青藏运动B、C幕的发生和发展，随着阿尔金山左旋走滑的加剧，盆地内相继出现一系列反S型中生代盖层褶皱、隆起和凹陷，改变了古柴达木盆地的地貌，剥蚀了东部赛什腾山的出露地面。然而，中国西部和中部的油砂山、南翼山、大丰山、敖包梁和冷湖等构造带正在出现，这进一步将古柴达木湖分化为大浪滩、昆特依、一里坪和南八仙等沉积盆地的雏形，花海-马海湖沉积环境开始形成，沉积中心由西向东移动，使东西部的吉乃尔湖处于深湖环境，同时湖泊迅速向东扩展至一线此时，积盐中心由大浪滩向大雁滩、昆特依、一里坪、南八仙、冷湖地区扩展，出现薄层岩盐、石膏和含石膏碎屑。
(2)中更新世
中更新世时期，黄昆运动的发生和发展导致柴达木盆地西北部和阿尔金山的持续隆升。一方面，阿尔金山进入临界冰冻圈，北方冰雪融水和碎屑来源增加，导致中更新世晚期成盐期最早的大浪滩地区盐层比明显降低，碎屑比明显增加[(12.5 ~ 30年前)× 104a]。另一方面，盆地内的二级背斜隆起，西部的绍尔湖和东部的马海湖从古柴达木湖中分离出来，形成独立的水文地质系统，大浪滩、大雁滩、昆特依和一里沟进入终端自盐体系。根据察尔汗6个钻孔的相关资料，得出该层下限在B/M界线附近，年龄(BP)为0.77~0.72Ma，上限(BP)为0.12 ~ 0.15 Ma。盆地气候仍继承了早更新世冷暖交替的特点，冷暖波动周期可达8次之多。这种冷暖波动的特征在本次施工的ZK2孔磁化率变化曲线和色度变化曲线上有明显的体现(图2-15，图2-16，图2-17)，最明显的是色度b*。
图2-2-15 ZK2孔更新统色度变化曲线
根据察尔汗6个钻孔的相关资料，可以得到以下古气候变化的事实:中更新世至0.125Ma (BP)，古气候呈现暖、凉、半干的特征，相似的气候变化阶段为:0.72~0.68Ma (BP)，冷、干；在0.68 ~ 0.48Ma(BP)之间，气候表现出周期性的干、湿、冷、暖振荡；0.34 ~ 0.24Ma(BP)之间，古气候明显变暖变湿；0.23 ~ 0.18ma(BP)之间，变冷变干，之后变暖变湿。
图2-16zk 2孔更新世磁化率变化曲线
图2-2-17 ZK2孔更新统磁化率和色度b*变化对比图
(3)晚更新世
* *和* *运动的发生和发展，迅速扩大了柴达木盆地周围的山脉和内部隆起区的范围。大浪滩、大雁滩、察汗拉斯图、昆特依等流域已率先进入干旱盐湖环境，而嘎斯库勒湖、马海湖、一里坪仍处于盐湖或浅盐湖环境。
晚更新世以来，该区的沉积环境发生了很大的变化。首先，它在上一个间冰期经历了温暖潮湿的气候。其中，柴达木盆地末次间冰期的特征不同于其他地区。该地区上一次间冰期提前结束，约90ka (BP)。在末次间冰期，磁化率和色度b*的变化呈现高值(图2-18，图2-19，图2-20)。第三，从暖湿到干冷，可以将末次间冰期以来的古气候变化分为五个阶段，第五阶段又可以分为五个亚阶段。这种变化特征表明柴达木盆地中古气候的变化具有全球一致性，即驱动因素相同。此外，色度曲线和磁化率曲线的周期性变化还与ZK2孔所在区域的几次大规模湖泊进退有关，湖泊的后退是一个渐进的过程。相对而言，湖泊的进程是一个突变过程，这可能是因为周围山区的冰盖在冰期后融化速度相对较快。
图2-晚更新世+08以来ZK2孔磁化率变化曲线
图2-晚更新世以来ZK2孔色度b*变化曲线(19)
图2-20晚更新世以来ZK2孔色度b*与标准曲线对比。
(4)全新世
全新世前，由于30ka (BP)左右最后一次强烈构造隆升的影响，加上气候极端干燥，盆地西北部部分地区已进入干盐湖阶段，东南部和察尔汗盆地湖水迅速集中，开始形成大面积岩盐沉积，普遍进入盐湖阶段。全新世中期，部分盐湖干涸成干盐滩，只有东、西太吉乃尔湖得到纳令格勒河的补给。全新世早期发生的新仙女树事件，在ZK2孔的色度b*和磁化率记录中很清楚，但在盆地东南部ZK2孔的色度b*和磁化率记录中，(BP)约为12 ~ 11Ka，显然发生的时间更早。