中亚盆地群石炭-二叠纪岩相古地理恢复及演化*

马昌明 李江海 曹正林 刘磊鑫 王盟楠

1. 造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京大学地球与空间科学学院，北京 1008712. 北京大学石油与天然气研究中心，北京 1008713. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083

中亚地区位于西伯利亚克拉通以南，特提斯构造域以北，天山山系以西，乌拉尔山以东的区域。石炭-二叠纪是中亚地区构造格局初步形成的关键时期，也是海相沉积向陆相沉积转换的重要阶段。该时期盆地群和岩相古地理，对基础地质研究和油气勘探具有重要意义。

图1 中亚地区大地构造简图(据何登发等, 2016修改)Fig.1 Simplified geotectonic map in Central Asia(modified after He et al., 2016)

中亚地区发育两条重要的缝合带：斋桑-额尔齐斯缝合带和乌拉尔-突厥斯坦-南天山缝合带(李锦轶等，2006；Windleyetal., 2007；Xiaoetal., 2014)，中亚上古生界主要发育于乌拉尔-突厥斯坦-南天山缝合带以北的哈萨克斯坦构造域。尽管对中亚地区晚古生代的洋-陆格局演变和复杂造山过程存在不同的认识，尤其是洋盆闭合和造山运动开启的时限问题仍存在一定争议(engöretal., 1993；Windleyetal., 2007；Abrajevitchetal., 2008；Hanetal., 2011；Xiaoetal., 2012; Xiao and Santosh, 2014)，综合前人的研究，多数学者认为中-晚石炭世是洋-陆转换的主要时期。中亚盆地群在石炭-二叠纪的古地理环境和岩相古地理之间的关系一直是研究的重点。但单一盆地岩相古地理的研究缺少宏观分析和与周缘盆地的对比认识，尤其是中亚盆地群在岩相上的变化特征，中亚地区石炭-二叠纪岩相古地理的演化特征有待进一步分析研究。

本文在前人的研究基础上(Korobkin and Buslov, 2011；李江海和姜洪福，2013；Domeier and Torsvik, 2014)，从中亚盆地群构造特征和古地理环境形成背景出发，结合中亚盆地群综合沉积岩相特征的对比，分析中亚不同盆地在石炭-二叠纪的演变关系，总结中亚盆地群石炭-二叠纪岩相古地理的演化规律及对油气勘探的意义。

1 中亚地区概况及编图方法

1.1 中亚地区概况

中亚地区以哈萨克斯坦板块为主体，其北是西伯利亚克拉通、其西是东欧克拉通，其南是卡拉库姆和塔里木克拉通。哈萨克斯坦板块的形成及演化过程尚无统一认识，但近年来随着地质资料的不断累积，越来越多的证据表明哈萨克斯坦板块并非是同一台地，而是由不同地体、岛弧和陆块拼贴而成(Windleyetal., 2007; Xiaoetal., 2013; Lietal., 2017)。沿哈萨克斯坦板块边界发育两条重要的缝合带，分别为乌拉尔-突厥斯坦-南天山缝合带和斋桑-额尔齐斯缝合带。前者是乌拉尔洋和突厥斯坦洋闭合，波罗的板块、卡拉库姆板块、塔里木板块与哈萨克斯坦板块碰撞汇聚的结果，后者是西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块不断增生碰撞所形成的。

中亚地区共发育十余个盆地，其中晚古生代重点含油气盆地有滨里海盆地(Precaspian Basin)、图尔盖盆地(Turgay Basin)、楚萨雷苏盆地(Chu-Sarysu Basin)、斋桑盆地(Zaysan Basin)、准噶尔盆地(Junggar Basin)和三塘湖盆地(Santanghu Basin)等(图1)。滨里海盆地位于东欧克拉通，具有前寒武系结晶基底。而位于哈萨克斯坦板块的其他盆地，一般认为具有早古生代基底，哈萨克斯坦板块本身具有确切的新太古代-古元古代结晶基底。随着中亚造山带晚古生代不断拼贴汇聚(Xiaoetal., 2003, 2013; Cocks and Torsvik, 2013)，使得中亚盆地群在发育过程中，也表现出不同的岩相特征。

1.2 岩相古地理图的编制方法

针对中亚盆地群的岩相古地理恢复具有研究区域大、岩相变化快的特点，主要采用“板块控界、构造控盆、盆地控相”的方法，总结了板块运动和古地理环境等主控因素对中亚地区的岩相古地理的影响。二十世纪末中亚地区八个国家合作编制了欧亚大陆中部的岩相古地理、构造和古地理地貌图，为中亚宏观地质认识奠定了良好的基础。本次岩相古地理编图以此为基础，并调研了大量前人成果(包括文献、图集和论文专著等)，总结盆地的沉积方面特征，编制了中亚盆地群石炭-二叠纪的岩相古地理图。

编图范围为东欧板块东部、哈萨克斯坦板块及交界处，经纬坐标在40°～60°N、45°～95°E，时代为早石炭世-早二叠世(360～270Ma)，涵盖了中亚盆地群由海相沉积向陆相沉积转化的过程。

2 中亚地区盆地群剖面特征和岩相特征

2.1 中亚盆地群剖面特征

综合前人研究进展和资料，绘制了中亚盆地群东西走向的构造大剖面对比图(图2)，根据其盆地所处板块位置，可分为东欧地台和哈萨克斯坦板块。

(1)东欧地台

东欧地台是乌拉尔造山带以西的古老地块(古老克拉通)，基底为太古代和元古代片麻岩和变质岩，地表主要覆盖中新生代盖层。处于东欧地台的滨里海盆地最重要的特征是发育一套巨厚的下二叠统空谷阶盐岩，与此对应的，楚-萨雷苏盆地也发育一定厚度的中下二叠统盐岩。油气主要富集于盐下，一般位于构造高点和斜坡带及断裂较为发育区域。

图3 中亚盆地群石炭-二叠系岩性柱状图(据塔斯肯等，2014；何登发等, 2016, 2018修改)Fig.3 Lithologic column diagram of Carboniferous and Permian in the Central Asian Basin group (modified after Taskyn et al., 2014; He et al., 2016, 2018)

(2)哈萨克斯坦板块

哈萨克斯坦板块处于中亚造山带西南部，西部为乌拉尔造山带，南部是特提斯构造域，北部为额尔齐斯造山带，东南部为南天山造山带。板内上古生界发育石炭-二叠系地层，泥盆系地层发育较少，主要发育在板块边界及造山褶皱带附近。

图尔盖盆地分为南图尔盖盆地和北图尔盖盆地，南图尔盖盆地是中生代裂谷盆地，发育中生界-新生界地层，北图尔盖盆地发育上古生界-中生界地层，但相关研究资料很少。南图尔盖盆地是主要的含油气区，主要的含油气层为侏罗系，盆地凹陷的形态与准噶尔盆地石炭系地层凹陷形态相似。

楚-萨雷苏盆地发育上古生界地层，盆地基底由元古宇片麻岩、石英岩和片岩等组成的巨厚变质岩系和与之角度不整合的下古生界褶皱和变质岩系(加里东褶皱系)构成。早泥盆世-早石炭世，沉积碳酸盐岩、碎屑岩和盐岩。中石炭世-晚三叠世时期，哈萨克斯坦板块与卡拉库姆-塔里木板块、东欧板块、西伯利亚板块交汇，部分地区二叠系地层缺失，整个盆地缺失三叠系地层。该盆地盐岩的发育主要集中在盆地中部，发育于上泥盆统-下石炭统地层中，盆地西北部(剖面位置)的盐岩较薄，为中下二叠统盐岩。

斋桑盆地位于哈萨克斯坦板块的东南缘，一般认为该盆地是由一系列古生代岛弧系和晚古生代陆缘火山岩带、残余洋盆等所组成。斋桑盆地发育巨厚石炭系和二叠系地层。上古生界油气主要富含在上二叠统麦恰特组和阿考尔康组泥岩，其次为下二叠统塔朗钦组。

准噶尔盆地经历多期构造演化，与斋桑盆地相似，在石炭纪-二叠纪时期，盆地属性经历了由裂谷盆地向前陆盆地的转变，构造环境由伸展转向挤压。

三塘湖盆地上古生界发育巨厚的石炭系地层和较厚的侏罗系地层，二叠系和三叠系厚度发育均较薄。

综上所述，中亚盆地群上古生界，自西向东构造活动性增强、盆地形成依次变晚。滨里海盆地形成于早古生代，图尔盖、楚-萨雷苏盆地形成于泥盆纪，斋桑、准噶尔、三塘湖形成于石炭纪。

滨里海盆地、图尔盖盆地和楚-萨雷苏盆地的构造剖面据文献(塔斯肯等，2014)，斋桑盆地构造剖面据文献(Lietal., 2015)，准噶尔盆地剖面据文献(何登发等, 2018)，三塘湖盆地剖面采用重磁剖面(鲁海鸥等, 2012)，西准噶尔造山带的绘制据参考文献(陈新等, 2002)。

2.2 中亚盆地群岩相特征

中亚盆地群石炭-二叠系的岩性具有明显的“东西分带”特征，西侧的滨里海盆地、图尔盖盆地和楚-萨雷苏盆地以碳酸盐岩发育为主要岩性特征，具有较高的相似度；东侧的斋桑盆地、准噶尔盆地和三塘湖盆地以发育火山岩和砂泥岩为主要岩性特征(图3)。

滨里海盆地处于东欧地台的东南部，整个古生界以海相沉积为主，蕴含着丰富的油气资源(苗红生等, 2012)。盆地石炭系发育巨厚的碳酸盐岩，夹杂部分碎屑岩，而二叠系盆地广泛发育一套的下二叠统空谷组盐岩。早二叠世时期，盆地及周缘地层遭受抬升剥蚀，风化淋滤作用加强，伴随着乌拉尔洋的闭合，滨里海盆地逐步演化为一个封闭的海盆，进而形成巨厚的蒸发岩。图尔盖盆地可分为南图尔盖盆地和北图尔盖盆地，南图尔盖盆地为中生界裂谷盆地，主要发育中生界地层，而北图尔盖发育上古生界地层，在中-下石炭统沉积碳酸盐岩，上石炭统和下二叠统主要沉积砂泥岩。图尔盖盆地靠近乌拉尔山，地处哈萨克斯坦板块边缘，构造活动强，因而地层发育多处不整合。楚-萨雷苏盆地碳酸盐岩主要分布在下石炭统，沉积两套盐岩分别在下二叠统和上奥陶统-下石炭统。此外盆地石炭系泥岩十分发育，是油藏中良好的盖层。

斋桑盆地、准噶尔盆地和三塘湖盆地在岩性组成上具有明显的一致性，这与其前陆盆地性质的构造环境有关。斋桑盆地石炭系以火山岩为主，二叠系以碎屑岩沉积为主，石炭系地层厚度大(何登发等, 2016)。准噶尔盆地石炭系也以火山岩沉积为主，局部地区有火山碎屑岩和陆源碎屑沉积岩。

表1 哈萨克斯坦板块晚古生代古地磁数据表

二叠系以砂泥岩为主，上二叠统发育一套砾岩层。三塘湖盆地中-上石炭统发育火山岩和凝灰岩，下二叠统发育火山岩，夹杂深色泥岩，下二叠统地层在盆地局部地区有缺失。

3 石炭-二叠纪古地理环境

石炭纪时期，哈萨克斯坦板块处于低纬度地区，处于浅海相沉积环境，靠近乌拉尔洋和突厥斯坦洋地区广泛发育碳酸盐岩。伴随着西伯利亚板块、东欧板块和哈萨克斯坦板块的漂移旋转和碰撞，使得哈萨克斯坦板块内发育多条大型走滑断裂。二叠纪时期，中亚盆地群整体进入陆相沉积，沉积环境由海相碳酸盐岩和岛弧相火山岩转向碎屑岩沉积。晚二叠世，哈萨克斯坦板块整体接受抬升剥蚀，具有典型不整合特征。

3.1 哈萨克斯坦板块古纬度变化

哈萨克斯坦板块是中亚盆地群形成和发育的主要区域，本次研究采用“V90”判别标准筛选出哈萨克斯坦板块成吉斯火山岩带的晚古生代古地磁数据(表1)，成吉斯火山岩带与哈萨克斯坦板块古纬度变化具有一致性，且古地磁数据也相对比较齐全。

选择泥盆纪、石炭纪和二叠纪等时间节点进行古纬度恢复，得到晚古生代哈萨克斯坦板块古纬度变化图(图4)。在早泥盆世，哈萨克斯坦板块漂移到40°N左右，由于哈萨克斯坦板块北部的西伯利亚板块停止向北漂移，并开始顺时针旋转，导致哈萨克斯坦板块向南移动；在晚泥盆世，漂移至25°N左右。伴随着哈萨克斯坦板块与波罗的板块的碰撞，以及塔里木陆块和西伯利亚板块的不断拼贴碰撞，哈萨克斯坦板块在早石炭到晚二叠世发生顺时针旋转并不断向北漂移，在晚二叠世板块漂移运动转向板内的构造演化运动。

图4 晚古生代哈萨克斯坦板块古纬度变化图Fig.4 Paleolatitude variation of the Kazakhstan plate in Late Paleozoic

3.2 石炭纪古地理环境

早石炭世时期，在哈萨克斯坦大部分地区存在一个海相大陆架盆地(Chouletetal., 2012)。洋壳向哈萨克斯坦板块的俯冲形成了巴尔喀什-伊犁火山带。沿着斋桑盆地南缘，粗的碎屑火山岩磨拉石在岛弧内部形成，这些火山岩序列中包括高钾安山岩，厚度高达2500m。该时期东欧板块和哈萨克斯坦板块南部处于低纬度地区，沿乌拉尔洋两侧发育碳酸盐岩。早石炭世，滨里海盆地和楚-萨雷苏盆地已经发育碳酸盐岩沉积时，准噶尔地区还是以岛弧相为主。乌拉尔洋的双向俯冲，使得哈萨克斯坦板块靠近乌拉尔洋的一侧发育岛弧火山岩(图5)。

图5 早石炭世古地理环境图(据Korobkin and Buslov, 2011修改)Fig.5 Paleogeographic environment in Early Carboniferous (modified after Korobkin and Buslov, 2011)

中-晚石炭世，哈萨克斯坦板块周缘洋盆已经闭合，东欧、西伯利亚和准噶尔-巴尔喀什继续相互汇聚后发生碰撞(Buslov, 2011; Korobkin and Buslov, 2011)，板内发育陆源碎屑沉积，中部发育闭合山间盆地，东南部发育陆间残余洋盆。哈萨克斯坦板块内发育有陆源碎屑沉积，覆盖在火山岩之上。碰撞造山带主要发育在乌拉尔、哈萨克斯坦北部、准噶尔地区和天山(Jahnetal., 2004)。塔里木地块在前寒武系、寒武系、奥陶系和石炭系具有碳酸盐岩(朱光有等，2016, 2020；Zhuetal., 2018；闫磊等，2020)，在石炭纪时期，塔里木地块处于浅海的沉积环境，哈萨克斯坦中部发育闭合山间盆地，准噶尔-巴尔喀什及斋桑洋盆是陆间残余洋盆。

图6 早二叠世古地理环境图(据Korobkin and Buslov, 2011修改)Fig.6 Paleogeographic environment in Early Permian (modified after Korobkin and Buslov, 2011)

3.3 二叠纪古地理环境

二叠纪时期，是构造活动及变形最强烈的时期，也是洋-陆转换的重要阶段。早二叠世，哈萨克斯坦板块与塔里木板块和东欧板块发生碰撞，碰撞作用伴随着花岗岩侵入和造山运动，东欧板块通过旋转逐步向哈萨克斯坦板块的西北部位置移动(图6)。滨里海盆地边缘形成褶皱和冲断带，斋桑残余洋盆闭合，并发育卡拉套、扎那伊尔-奈曼等右旋走滑断裂(Korobkin and Buslov, 2011)。该时期，板内以陆源碎屑沉积为主，中亚构造格局基本形成，二叠纪晚期，板内盆地遭受抬升剥蚀，盆地存在沉积间断和不整合。

一系列山脉的隆升常伴随半闭合的深水盆地，如准噶尔盆地内部有厚层的复理石和沥青质页岩沉积(Han and Zhao, 2018)。在大部分地区，沉积物都发育在山间盆地及山前前渊带上，聚集了红色复理石，局部地区还有火山岩，盐岩地层沉积主要发生在滨里海盆地。

二叠纪-三叠纪不同块体间的剪切构造是中亚造山带形成的最后阶段，整个欧亚大陆的南缘处于主动大陆边缘，古特提斯洋向北俯冲。这一构造运动使得塔里木、乌斯秋尔特高原、天山及曼格什拉克半岛发生剪切、裂谷作用，卡尔平斯基山脉和乌拉尔褶皱带向北里海盆地和乌斯秋尔特高原冲断，形成一些厚层陆源及内陆盐岩地层沉积(Windleyetal., 2007; Torsvik and Cocks, 2011; Xiaoetal., 2013)。其最明显的特征是洋盆闭合，各板块或地体拼贴在一起，开启造山运动。此时除滨里海盆地外，其他盆地都以转向陆相沉积，走滑错断特征更加明显。

4 石炭-二叠纪岩相古地理

中亚盆地群岩相古地理与其古地理环境和岩相特征关系保持一致性，在前人的研究基础上，综合分析盆地群岩相特征及岩相古地理演化过程。

4.1 石炭纪岩相古地理

(1)早石炭世岩相古地理

早石炭世，哈萨克斯坦板块整体以海相沉积为主(图7)。滨里海盆地广泛发育碳酸盐岩并夹杂海相泥岩，盆地上石炭统多被剥蚀，中下石炭统保存较好。主要发育台地相碳酸盐岩和深水陆棚-盆地相陆源碎屑岩两种岩相类型，岩性主要为灰岩和白云岩。东欧板块向哈萨克斯坦板块俯冲碰撞，使得哈萨克斯坦板块西缘沿着乌拉尔-南天山发育长约1000km的火山岩带(Korobkin and Buslov, 2011)。

图7 早石炭世(360～320Ma)岩相古地理Fig.7 Early Carboniferous (360～320Ma) lithofacies paleogeography

楚-萨雷苏盆地处于浅海沉积环境，沉积了以方解石为主的碳酸盐岩(含硅质)、南部发育暗色泥岩和膏质夹碎屑岩，沉积厚度1100～2500m，发育的海相暗色泥岩是盆地内重要的烃源岩，早石炭世早期发育灰岩、白云岩和白云石质灰岩(Zhaoetal., 2017)。

斋桑盆地处于哈萨克斯坦板块与西伯利亚板块的缝合带附近，发育以火山岩(凝灰砂岩、玄武岩)、泥岩和砂岩为主，具有层状结构，整个石炭系地层厚度可达10km(王屿涛等, 2010)，上石炭统互层沉积厚度可达1600m(Lietal., 2015; Zhaoetal., 2017)。

而准噶尔盆地大部分地区处于浅海-深海的沉积环境，广泛发育岛弧，如阿尔泰岛弧、乌伦古岛弧、陆梁岛弧和奇台岛弧等。早石炭世早期为额尔齐斯洋、西准噶尔-卡拉麦里洋和北天山洋大洋岩石圈正常俯冲时期。在阿尔泰岛弧北部形成诺尔特陆缘海盆，主要发育以泥岩和石英砂岩互层为特征的滨浅海相沉积(王启宇等, 2014; 李涤, 2016)。此时的西准噶尔地区受洋盆的发展、消亡及海侵影响，依然处于水体相对较深的背景，为半深海-深海沉积环境，但明显向准噶尔盆地方向收缩。三塘湖盆地整体处于滨海相和浅海相沉积环境，盆地北部和南缘发育火山岩和凝灰岩(毛小妮, 2012)。

图8 晚石炭世(320～290Ma)岩相古地理Fig.8 Late Carboniferous (320～290Ma) lithofacies paleogeography

图9 早二叠世(290～270Ma)岩相古地理Fig.9 Early Permian (290～270Ma) lithofacies paleogeography

(2)晚石炭世岩相古地理

晚石炭世时期，滨里海盆地仍以海相沉积为主，盆地周缘广泛发育碳酸盐岩，而哈萨克斯坦板块内西部发育大面积湖相沉积，在楚-萨雷苏盆地和田尼兹盆地形成湖盆中心，其中楚-萨雷苏盆地发育杂色碎屑夹盐岩和石膏，厚度变化不大，从几十米到几百米，岩性粒度具有向上变粗的特征(何登发等, 2016；张迪硕, 2016)，表明该时期沉积环境为海陆过渡相。在板块东部，沿山弯构造发育火山岩带，斋桑盆地以火山岩和海相泥岩为主(图8)。

图10 中亚盆地群石炭-二叠系岩相古地理演化示意图Fig.10 Schematic diagrams of paleogeographic evolution of carboniferous-Permian lithofacies in Central Asian basin group

4.2 二叠纪岩相古地理

(1)早二叠世岩相古地理

早二叠世，哈萨克斯坦板块中西部部分发育以砾岩、砂岩和泥岩为主的湖相，湖盆面积开始变小(图9)。滨里海盆地以深海相沉积为主，其东南部和西部以浅海相和半深海相为主，盆地边缘广泛发育碳酸盐岩，相较于石炭纪，沉积环境有水深变浅的趋势。楚-萨雷苏盆地以湖相沉积为主，主要在西部坳陷带上，以含蒸发岩为主要特征(余达, 2016)。二叠系在全盆地广泛发育，下二叠统不整合覆盖于中石炭统之上。下二叠统发育杂色粉砂岩、泥岩和蒸发岩，底部发育灰岩砾石组成的砾岩。

斋桑盆地、准噶尔盆地和三塘湖盆地均为湖相沉积，以砂岩和泥岩为主，斋桑盆地发育半深湖-深湖相沉积和三角洲相沉积，物源区主要来自南部石炭系老山，母岩岩性主要为火成岩(朱祥峰等，2017；王云，2018)，三塘湖盆地还发育火山岩。准噶尔盆地周边自早二叠世起几乎全部隆起成陆，盆地内起伏不平，形成坳隆相间的构造格局。由于石炭纪末期构造运动影响，加上火山活动发育，致使二叠纪沉积与下伏石炭系多为角度不整合或假整合接触，仅少数地区为整合接触。二叠纪是准噶尔盆地发展的重要时期，盆地主体进入陆相或海陆交互沉积演化阶段，是海陆转换的重要转折时期，海水由西向东退出(Kuangetal., 2012; 冯陶然, 2017)。

(2)晚二叠世岩相古地理

晚二叠世，气候干旱，滨里海盆地由深海相过渡到浅海相，除发育碳酸盐岩外，仍发育一定的盐岩和泥岩。哈萨克斯坦板块内为隆起剥蚀区和陆相碎屑岩冲积区，周缘为碎屑岩，楚-萨雷苏盆地发育泥岩。斋桑盆地、准噶尔盆地和三塘湖盆地发育砂泥互层，该时期也是烃源岩重要的形成和保存时期。

5 岩相古地理演化特征及油气意义

哈萨克斯坦板块在晚古生代的构造环境比较复杂，受西伯利亚板块、东欧板块、卡拉库姆板块和塔里木板块，以及周缘洋盆俯冲闭合过程的影响，其盆地群在岩相演化过程中不能保证岩性的一致性，但演化特征具有明显的“东西分带”特点。该特点对中亚盆地群上古生界的岩相演化的认识具有很大的帮助，尤其对中亚盆地群石炭-二叠系油气勘探具有一定的指导作用。

图11 中亚盆地群上古生界油气分布图(油气资料参考：塔斯肯等, 2014；杨海波等, 2018；王屿涛等, 2010；朱祥峰等, 2017)Fig.11 Hydrocarbon distribution map of the Upper Paleozoic in the Central Asia basin group (sources data of oil and gas from Taskyn et al., 2014; Yang et al., 2018; Wang et al., 2010; Zhu et al., 2017)

5.1 岩相古地理演化特征

中亚盆地群在石炭-二叠纪岩相古地理演化主要可划分为三个阶段：早石炭世深海-半深海相沉积阶段、晚石炭世浅海相-湖相沉积阶段和早二叠世湖相沉积阶段。

(1)早石炭世深海-半深海相沉积阶段

中亚西侧盆地群靠近乌拉尔地区(乌拉尔洋)的两侧，在晚古生代时期处于低纬度地区且具有相对稳定的台地环境(Korobkin and Buslov, 2011)，因而石炭纪时期广泛发育碳酸盐岩，而中亚东侧盆地群在晚古生代时期早期还处于形成阶段，在石炭纪时期以岛弧相和半深海相为主，沉积火山岩和泥岩(图10a)。

(2)晚石炭世浅海相-湖相沉积阶段

晚石炭世，东欧板块向哈萨克斯坦板块拼合，乌拉尔洋闭合，开始造山运动，哈萨克斯坦板块西侧抬升，海水退去方向由西向东，哈萨克斯坦板块西部开始遭受抬升剥蚀，并接受陆相沉积，楚萨雷苏盆地是海陆过渡相，一般认为以浅海相为主(图10b)。准噶尔盆地靠近巴尔喀什-准噶尔残余洋，以浅海相为主，上石炭统广泛发育火山岩。

(3)早二叠世湖相沉积阶段

二叠纪时期，伴随着哈萨克斯坦板块以东的乌拉尔洋和以西的巴尔喀什-准噶尔洋的闭合，形成造山带(图10c)，除滨里海盆地外，中亚地区大部分盆地群完成了由海相沉积向陆相沉积转换(Chouletetal., 2012)。

相对于中亚西侧盆地，中亚东侧盆地岩相变化快，表明了构造环境时刻发生变化，这主要与盆地所处的位置有关，处于哈萨克斯坦板块的东南缘，受构造活动影响大。随着中亚造山带晚古生代不断挤压增生(Xiao and Santosh, 2014)，尤其二叠纪时期，斋桑盆地、准噶尔盆地和三塘湖盆地都具有前陆盆地性质，该区带沉积上具有明显的湖相碎屑岩沉积特征，受抬升剥蚀作用，构造上具有不整合现象。

5.2 油气勘探意义

岩相古地理的研究与油气的分布息息相关，对中亚地区石炭-二叠纪岩相古地理的研究，有助于理解中亚盆地群在油气分布特征的异同点，可借鉴开采程度较高的盆地的岩相特征，类比相邻或相似构造环境开采程度较低的盆地(王屿涛等，2010)。充分利用文献资料和油气勘探成果，绘制了中亚盆地群上古生界油气勘探的分布图(图11)。

整体来看，中亚盆地群上古生界的油气勘探程度比较低，各盆地的勘探程度和油气分布也有一定的差异。目前滨里海盆地油气资源量最大且勘探程度较高，二叠系巨厚的盐岩层成为优质的盖层。南图尔盖盆地是中生代裂谷盆地，其盆地南缘坳陷区对油气勘探具有重要的意义(李文正等，2020)，但石炭系-二叠系地层发育较差，上古生界油气潜力较低。楚萨雷苏盆地以石炭系天然气为主，二叠系也发育盐岩。巴尔喀什-阿拉湖地区虽有发现油苗，但勘探程度很低。斋桑盆地整体勘探程度不高，以产气为主，且主要分布在盆地的南缘。准噶尔盆地西北缘以产油为主，东缘以产气为主。三塘湖盆地在中-上二叠统有页岩油发育。

结合古地理环境和岩相古地理研究，可得到以下几点认识：

(1)滨里海盆地和楚-萨雷苏盆地都发育一定厚度的碳酸盐岩和盐岩，为油藏生储层和盖层。而斋桑盆地、准噶尔盆地和三塘湖盆地是火山岩发育，可作为良好的储层，泥岩为盖层。确定准噶尔盆地及周缘地区火山岩的分布，将十分有利于石炭系油气勘探。

(2)晚石炭世末-早二叠世时期，哈萨克斯坦板块内盆地群转为陆相沉积，形成多个湖相中心(图9)，如特尼兹盆地、楚-萨雷苏盆地、以及准噶尔盆地与相邻盆地形成的区域湖相沉积，湖相中心是油气勘探的重点。

(3)位于阿拉科尔盆地到西准噶尔地区的准噶尔-巴尔喀什残余洋盆在石炭纪晚期闭合。残余洋盆的消亡常形成继承性坳陷，发育巨厚的海相沉积地层，海相泥质和碳质页岩是良好的烃源岩，区域分布的复理石可作为盖层，形成良好的生储盖组合(李江海等，2009)。围绕残余洋盆开展深入研究，可为寻找新区油气提供勘探思路。

6 结论与认识

通过对中亚盆地群石炭-二叠系岩相古地理的分析研究，得到以下几点认识：

(1)中亚盆地群在晚古生代早期分别属于不同板块或者陆块，在早二叠世完成拼合。因此石炭-二叠系的岩相具有明显的“东西分带”特征，西侧的滨里海盆地、图尔盖盆地和楚-萨雷苏盆地岩相特征以碳酸盐岩为主，东侧的斋桑盆地、准噶尔盆地和三塘湖盆地构造活动强烈，岩相变化快，岩相特征以火山岩和砂泥岩为主。

(2)影响中亚盆地群东西向差异的另一重要因素是古地理环境不同，石炭纪时期，哈萨克斯坦板块西侧处于低纬度，气温较高，靠近乌拉尔洋地区具有较为稳定的台地环境，广泛发育碳酸盐岩。而哈萨克斯坦板块东侧处于中-低纬度，伴随着准噶尔-巴尔喀什残余洋盆的闭合，在其周缘广泛发育火山岩和碎屑岩。二叠纪时期，中亚盆地群已由海相沉积转化为陆相沉积，哈萨克斯坦板块与周缘板块相继闭合，造山运动强烈，其板块东缘盆地群岩相变化快。晚二叠世，中亚盆地群整体遭受抬升剥蚀，普遍具有不整合特征。

(3)中亚盆地群在石炭-二叠纪岩相古地理演化主要可划分为三个阶段：早石炭世深海-半深海相沉积阶段、晚石炭世浅海相-湖相沉积阶段和早二叠世湖相沉积阶段。

(4)综合对比中亚盆地群石炭-二叠系岩相古地理特征和岩相演化特征，明确了三个油气勘探的有利方向：中亚东侧盆地群火山岩的分布区带、中亚地区形成的湖相中心和准噶尔-巴尔喀什残余洋盆附近。