塔里木盆地奧陶紀(jì)碳同位素波動特征與對比

劉存革, 劉永立 , 羅明霞, 邵小明, 羅　鵬, 張智禮

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學(xué)), 成都 610059;

2.中國石油化工股份有限公司 西北油田分公司,烏魯木齊 830011;

3.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083)

?

塔里木盆地奧陶紀(jì)碳同位素波動特征與對比

劉存革1,2, 劉永立2, 羅明霞2, 邵小明2, 羅鵬2, 張智禮3

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學(xué)), 成都 610059;

2.中國石油化工股份有限公司 西北油田分公司,烏魯木齊 830011;

3.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083)

[摘要]在牙形石生物地層的基礎(chǔ)上，利用塔里木盆地塔北隆起鉆井全巖碳同位素數(shù)據(jù)，結(jié)合其他學(xué)者公布的碳同位素曲線，探討了塔里木盆地奧陶紀(jì)碳同位素波動特征，并與世界其他地區(qū)進行對比。塔里木盆地奧陶紀(jì)特馬豆克階-達瑞威爾階早期碳同位素波動較弱，缺乏可全球?qū)Ρ鹊牟▌訕?biāo)志。達瑞威爾階中期和凱迪階早期發(fā)育明顯的碳同位素正漂移，分別對應(yīng)于國際上的中達瑞威爾階碳同位素正漂移(MDICE)和加頓伯格碳同位素正漂移(GICE)，能夠進行全球?qū)Ρ?。桑比階早期牙形石Pygodus anserinus帶內(nèi)發(fā)育波動幅度達1.4‰的正漂移，其可能僅在部分地區(qū)分布，暫時命名為早桑比階碳同位素正漂移(ESICE)。凱迪階中后期碳同位素波動特征目前還不清楚，晚奧陶世赫南特階碳同位素正漂移(HICE)在塔里木盆地也未見報道。MDICE和GICE可作為塔里木盆地中上奧陶統(tǒng)的等時對比標(biāo)志。

[關(guān)鍵詞]塔里木盆地；奧陶紀(jì)；碳同位素正漂移；達瑞威爾階；桑比階；凱迪階

在過去十余年中，由于海相碳酸鹽巖穩(wěn)定碳同位素(δ13Ccarb)證明具有保持原始海水同位素組成的能力[1-3]，碳同位素波動被認(rèn)為是環(huán)境變化的指標(biāo)[2]，穩(wěn)定碳同位素廣泛應(yīng)用于區(qū)域、全球性碳酸鹽巖地層對比、氣候變化研究中[2,4,5]。

目前，奧陶紀(jì)能夠全球?qū)Ρ鹊?個短期碳同位素正漂移均發(fā)育在達瑞威爾階-赫南特階[4,6]，分別為中奧陶統(tǒng)達瑞威爾階碳同位素正漂移(MDICE)、上奧陶統(tǒng)凱迪階早期古登伯格碳同位素正漂移(GICE)和上奧陶統(tǒng)赫南特階碳同位素正漂移(HICE)。而且其他學(xué)者在波羅的海、北美和南美等地區(qū)的桑比階和凱迪階中晚期分別識別出4個碳同位素正漂移[2,6,7]，但這些正漂移分布可能是局部的，能否進行全球?qū)Ρ却嬖谝蓡枴?/p>

塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖是重要的含油氣領(lǐng)域，其碳同位素地層學(xué)研究主要在柯坪、巴楚露頭開展[8-12]，盆地內(nèi)因埋深大、巖心資料少，研究程度較低[13-15]。本文在牙形石生物地層的基礎(chǔ)上，以塔北隆起塔河地區(qū)奧陶系巖心全巖碳同位素數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合前人公布的巖心和柯坪露頭碳同位素曲線，探討塔里木盆地奧陶紀(jì)碳同位素波動特征，并與世界其他地區(qū)進行對比，以期對塔里木盆地奧陶系沉積環(huán)境、加里東中期古喀斯特作用和烴源巖研究提供借鑒。

1地質(zhì)背景

1.1構(gòu)造和沉積背景

塔里木板塊在早-中奧陶世作為獨立的板塊位于赤道附近[16,17]，鄰近岡瓦納大陸西北緣。板塊東部滿加爾-庫魯克塔格地區(qū)為盆地相沉積，西部發(fā)育了大型碳酸鹽巖臺地[14,18]。中奧陶世晚期塔里木板塊抬升，巴楚-塔中隆起抬升幅度較大，隆起上中奧陶統(tǒng)一間房組被完全剝蝕，中下奧陶統(tǒng)鷹山組也遭受不同程度的剝蝕。塔北隆起抬升幅度較低，一間房組剝蝕程度弱[19]。

中奧陶世末期-晚奧陶世早期全球發(fā)生海泛事件[10]，塔北淺水碳酸鹽巖臺地轉(zhuǎn)變?yōu)樯钏难蜎]臺地，地層發(fā)育較為齊全，而巴楚-塔中隆起部分地區(qū)缺失該時期的地層。晚奧陶世良里塔格組沉積時期，塔里木板塊已經(jīng)離開赤道向北漂移[17]，發(fā)育多個小型碳酸鹽巖臺地。塔北隆起發(fā)育碳酸鹽巖緩坡，內(nèi)緩坡沉積厚度為80~120 m，T901井厚度為102 m(圖1和圖2)。而巴楚-塔中隆起為強鑲邊臺地[20]，厚度較大，順4井厚度>300 m。2個臺地之間為阿瓦提-滿加爾沉積凹陷，良里塔格組為外緩坡-盆地相，厚度普遍在10~20 m；S112-1井厚度為12.5 m，而S114井厚度僅為9.5 m(圖1和圖2)。良里塔格組沉積末期，塔里木板塊再次抬升，2個碳酸鹽巖臺地均遭受不同程度的剝蝕[20,21]。晚奧陶世桑塔木組的海泛事件，使奧陶紀(jì)碳酸鹽巖臺地徹底消亡。

1.2牙形石生物地層

多年來，眾多學(xué)者對塔里木盆地奧陶系牙形石生物地層開展了露頭和井下研究工作[10,22-27]，分地區(qū)建立了牙形石生物地層。臺盆區(qū)下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組為泛球型牙形石分子，生物古地理分區(qū)特征不明顯。鷹山組—一間房組和上奧陶統(tǒng)恰爾巴克組頂部—桑塔木組多見北美中大陸型分子(圖2)，具有淺水、暖水、豐度低、種屬演化慢的特征[22,25,27]。中奧陶統(tǒng)頂部—恰爾巴克組上部牙形石多見北大西洋型分子，具有深水、冷水、豐度高、種屬較多的特征[22,25,27]。東部滿加爾拗陷盆地相區(qū)和西部柯坪露頭晚奧陶世深水沉積中，多發(fā)育北大西洋型分子[22,25]。臺盆區(qū)下奧陶統(tǒng)—一間房組井下能夠鑒定出來的牙形石數(shù)量和種屬均較少，橫向?qū)Ρ容^為困難[24]。

圖1　塔里木盆地構(gòu)造單元劃分與研究鉆井分布圖Fig.1　Map showing tectonic units and distribution of studied drilling wells in Tarim Basin

圖2　塔北隆起中上奧陶統(tǒng)地層對比與牙形石分布圖Fig.2　Stratigraphic correlation and conodont distribution of Middle-Upper Ordovician in Tabei uplift

目前，國際上以筆石Nemagraptusgracilis帶底界作為中/上奧陶統(tǒng)的界線，該界線上下對應(yīng)的牙形石帶分別為Pygodusanserinus帶和Pygodusserra帶。在柯坪大灣溝露頭剖面上筆石帶的底界要比上奧陶統(tǒng)底部牙形石Pygodusanserinus帶底界略高[26]。牙形石帶Pygodusserra帶和Pygodusanserinus帶在塔里木盆地露頭和井下普遍被鑒定出來，為地層的劃分對比奠定了基礎(chǔ)，塔北隆起上S112-1井恰爾巴克組下部含泥灰?guī)r段應(yīng)部分歸于中奧陶統(tǒng)(圖2)。

上奧陶統(tǒng)中典型的Belodinaconpressa帶、Belodinaconfluens帶和Yaoxianognathusneimengguensis帶等牙形石帶跨組發(fā)育現(xiàn)象普遍(圖2)，Belodinaconpressa帶多發(fā)育在恰爾巴克組頂部至良里塔格組，Belodinaconfluens帶常見于良里塔格組和桑塔木組[22]，而Yaoxianognathusneimengguensis帶在良里塔格組頂部出現(xiàn)，多見于桑塔木組底部[10]。

塔里木盆地中奧陶統(tǒng)頂部牙形石Pygodusserra帶、上奧陶統(tǒng)牙形石Pygodusanserinus帶、Belodinaconpressa帶和Belodinaconfluens帶能夠與美國俄克拉荷馬州和弗吉尼亞州[28]、辛辛那提地區(qū)[29]、阿根廷前科迪勒拉地區(qū)[6,30,31]和波羅的海[2]等地區(qū)牙形石帶進行對比，為碳同位素正漂移進行區(qū)域或全球?qū)Ρ忍峁┝松锏貙訉W(xué)的依據(jù)。

2方 法

2.1樣品采集與分析

本次研究分析的樣品來自塔北隆起塔河地區(qū)S112-1井、S114井和T901 井的巖心(圖1和圖2)。S114井樣品于2006年采樣，T901井樣品于2006年和2010年2次取樣，S112-1井于2010年取樣。采樣時盡量避免了成巖作用較強、泥質(zhì)含量高和生物較多的巖心，選擇致密微晶灰?guī)r取樣，含泥灰?guī)r和泥灰?guī)r選擇灰質(zhì)含量高的條帶、團塊取樣。2006年樣品由國土資源部同位素實驗室MAT251質(zhì)譜儀測試，2010年樣品由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心MAT253質(zhì)譜儀測試。樣品測試均采用磷酸鹽法，分析流程見前人文獻[32]，碳同位素精度優(yōu)于±0.1‰，氧同位素精度優(yōu)于±0.2‰。根據(jù)巖心與常規(guī)測井、成像測井的對比分析，樣品深度均做了歸位處理。

S112-1井和S114井相距12 km，奧陶系沉積環(huán)境相似，取心分別側(cè)重于上奧陶統(tǒng)和中奧陶統(tǒng)。因此，以一間房組頂面為界限，將這2口井的碳氧同位素曲線拼接起來，可以作為良里塔格組外緩坡沉積相區(qū)的中上奧陶統(tǒng)碳氧同位素曲線(圖3)。

圖3　塔里木盆地鉆井奧陶紀(jì)δ13C和δ18O曲線Fig.3　δ13C and δ18O curves of Ordovician from studied drilling wells in Tarim Basin

2.2成巖蝕變分析

大氣淡水成巖作用對碳酸鹽巖中碳氧同位素組成有較強烈的影響[5,33]，使δ13C和δ18O數(shù)值明顯降低。塔里木盆地一間房組沉積末期和良里塔格組沉積末期存在短期暴露，T901井區(qū)均受到這兩幕古喀斯特作用的影響，而S112-1和S114井區(qū)中上奧陶統(tǒng)為連續(xù)沉積[19]。T901井良里塔格組頂部有3個樣品距良里塔格組頂面0.6~6.38 m，其δ13C與下部樣品相比存在明顯負(fù)漂移(圖3)；但δ18O為正漂移，與典型大氣淡水影響機理存在差異，表明樣品受大氣淡水的影響較小。S114井一間房組上部也存在δ13C和δ18O不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象，同樣反映樣品受大氣淡水的影響較小。

與碳同位素相比，氧同位素更易受成巖作用的影響[5,33]。目前認(rèn)為δ18O數(shù)值<-10‰時[34]，δ13C的原始組成可能發(fā)生了改變。從圖3可以看出，T901井、S112-1井和S114井的δ18O數(shù)值皆大于-9‰，反映3口井樣品的δ13C和δ18O受成巖作用的影響較弱。但這3口井在一間房組頂部-恰爾巴克組中部、恰爾巴克組頂部-良里塔格組下部和良里塔格組中上部δ13C和δ18O均存在明顯的協(xié)同變化特征，但與發(fā)育深度關(guān)系不緊密(圖3)，而與層位密切相關(guān)。中晚奧陶世δ13C和δ18O協(xié)同變化的現(xiàn)象在南美等地區(qū)也廣泛存在[6,35]，其形成原因被認(rèn)為是古氣候變化和有機質(zhì)大量埋藏。因此，這種相關(guān)性可能反映特殊沉積背景下碳氧同位素的協(xié)同變化關(guān)系，能夠代表原始海水的碳氧同位素組成。

3碳同位素波動特征與對比

為較全面地反映塔里木盆地奧陶系碳同位素波動特征，并與世界其他地區(qū)對比，本文引用了前人公布的塔中隆起順4井弗洛階-大坪階和凱迪階早期[15]、柯坪露頭特馬豆克階-凱迪階早期[12]和全球奧陶紀(jì)[31]的碳同位素曲線(圖3和圖4)。全球奧陶紀(jì)碳同位素曲線由Bergstr?m等綜合了前人的研究成果而形成[36]，Albanesi等在此基礎(chǔ)上增加了桑比階晚期的SAICE正漂移[31]。

3.1特馬豆克階-達瑞威爾階早期碳同位素波動與對比

圖4　塔北隆起、柯坪露頭和全球奧陶紀(jì)碳同位素曲線對比Fig.4　Comparison of δ13C curves of global Ordovician with that of Tabei uplift and Kalpin outcrops

根據(jù)塔里木盆地柯坪露頭和塔中、塔北奧陶紀(jì)碳同位素曲線(圖3和圖4)，特馬豆克階-達瑞威爾階早期波動較弱，δ13C數(shù)值整體偏負(fù)，與全球的碳同位素曲線基本一致，缺乏可全球?qū)Ρ鹊牟▌訕?biāo)志?？缕郝额^可能因數(shù)據(jù)點不足造成特馬豆克階-弗洛階曲線較為平直(圖4)。順4井在大坪階早期存在一個幅度較小的碳同位素負(fù)漂移(圖3)，可以與全球奧陶紀(jì)和柯坪露頭碳同位素曲線對比(圖4)。但該負(fù)漂移在世界部分地區(qū)表現(xiàn)不明顯，如阿根廷和加拿大紐芬蘭在大坪階晚期出現(xiàn)明顯的負(fù)漂移特征[37]，美國內(nèi)華達州大盆地大坪階中晚期出現(xiàn)明顯的負(fù)漂移特征[30]。

3.2達瑞威爾階中期-凱迪階早期碳同位素波動與對比

塔里木盆地達瑞威爾階中期-凱迪階早期的碳同位素曲線波動相對劇烈(圖3和圖4)，δ13C數(shù)值整體正向漂移特征明顯。在牙形石生物地層的基礎(chǔ)上，塔北隆起塔河地區(qū)一間房組碳同位素正漂移對應(yīng)于中國南方、北美、南美和歐洲的MDICE(圖3和圖4)，碳同位素最大值普遍小于2‰，在柯坪露頭奧陶紀(jì)碳同位素曲線上，也存在明顯的正漂移特征(圖4)。

塔里木盆地在桑比階早期還發(fā)育了一個明顯的碳同位素正漂移(圖3)，出現(xiàn)在牙形石Pygodusanserinus帶內(nèi)，碳同位素最大值為1.5‰，漂移幅度為1.4‰。其波動特征大于全球奧陶紀(jì)碳同位素曲線(圖4)，在柯坪露頭剖面上沒有檢測出該正漂移(可能因為采樣點較為稀疏)。目前，該正漂移在國際上沒有正式的命名，本文暫且稱為ESICE(early Sandin carbon isotopic excursion)。圖4中緊鄰GICE發(fā)育在桑比階內(nèi)的SAICE是否能夠全球?qū)Ρ?，目前仍存在爭議[6,7]，塔里木盆地目前還未發(fā)現(xiàn)此正漂移的特征。

塔里木盆地在塔北、塔中和柯坪露頭的恰爾巴克組頂部-良里塔格組下部發(fā)育的正漂移對應(yīng)于GICE(圖3和圖4)，其漂移幅度普遍小于3‰，在美國賓夕法尼亞州[38]、弗吉尼亞州[28]略大于3‰。此外，在桑比階頂部開始或發(fā)育在桑比階的GICE的地區(qū)還有阿根廷前科迪勒拉地區(qū)[6]和美國俄克拉荷馬州[35]。

由于塔里木盆地凱迪階中后期和赫南特階發(fā)育的是桑塔木組泥巖、泥灰?guī)r以及柯坪塔格組砂泥巖沉積，碳同位素地層工作開展較少，凱迪階GICE以后的碳同位素波動特征不是很清楚，晚奧陶世赫南特階HICE的特征仍未發(fā)現(xiàn)，推測其發(fā)育在柯坪塔格組[39]。目前普遍認(rèn)為赫南特階冰期和生物大滅絕事件與HICE的形成關(guān)系密切[4,37]，造成HICE波動幅度遠大于GICE和MDICE(圖4)。

4結(jié) 論

a.塔里木盆地奧陶紀(jì)特馬豆克階-達瑞威爾階早期碳同位素波動較弱，δ13C數(shù)值整體偏負(fù)，缺乏可全球?qū)Ρ鹊牟▌犹卣?；而達瑞威爾階中部-凱迪階早期的碳同位素曲線波動較為劇烈，δ13C數(shù)值整體正漂移特征明顯。

b.塔里木盆地在奧陶紀(jì)達瑞威爾階中期和凱迪階早期發(fā)育明顯的碳同位素正漂移，分別對應(yīng)于國際上的MDICE和GICE，能夠進行全球?qū)Ρ?，可作為塔里木盆地不同地區(qū)中上奧陶統(tǒng)的等時對比標(biāo)志。

c.桑比階早期牙形石Pygodusanserinus帶內(nèi)發(fā)育明顯的正漂移，波動幅度達1.4‰，其可能在部分地區(qū)發(fā)育，暫時命名為ESICE。

[參考文獻]

[1] Saltzman M R. Phosphorus, nitrogen, and the redox evolution of the Paleozoic oceans [J]. Geology, 2005, 33(7): 573-576.

[2] Ainsaar L, Kaljo D, Martma T,etal. Middle and Upper Ordovician carbon isotope chemostratigraphy in Baltoscandia: A correlation standard and clues to environmental history[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2010, 294: 189-201.

[3] Munnecke A, Zhang Y D, Liu X,etal. Stable carbon isotope stratigraphy in the Ordovician of South China [J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2011, 307: 17-43.

[4] Zhang Y D, Cheng J F, Munnecke A,etal. Carbon isotope development in the Ordovician of the Yangtze Gorges Region (South China) and its implication for stratigraphic correlation and paleoenvironmental change[J]. Journal of Earth Science, 2010, 21: 70-74.

[5] Metzger J G, Fike D A, Smith L B. Applying carbon-isotope stratigraphy using well cuttings for high-resolution chemostratigraphic correlation of the subsurface[J]. AAPG, 2014, 98(8): 1551-1576.

[6] Sial A N, Peralta S, Gaucher C,etal. High-resolution stable isotope stratigraphy of the Upper Cambrian and Ordovician in the Argentine Precordillera: Carbon isotope excursions and correlations[J]. Gondwana Research, 2013, 24: 330-348.

[7] Ludvigson G A, Witzke B J, Gonzalez L A. Late Ordovician (Turinian-Chatfieldian) carbon isotope excursions and their stratigraphic and paleoceanographic significance[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2004, 210: 187-214.

[8] 王宗哲,楊杰東.新疆柯坪地區(qū)早古生代地層的碳同位素變化特征及其意義[J].地層學(xué)雜志, 1994,18(1):45-52.

Wang Z Z, Yang J D. Features of the carbon isotope changes in the early Palaeozoic rocks of the Kalpin area, Xinjiang and their significance [J]. Journal of Stratigraphy, 1994, 18(1): 45-52. (In Chinese)

[9] 王大銳.塔里木盆地中、上奧陶統(tǒng)烴源巖的碳同位素宏觀證據(jù)[J].地質(zhì)論評,2000,46(3): 328-334.

Wang D R. Macro-evidence of carbonate isotopes for the Middle-Upper Ordovician source rocks in the Tarim Basin [J]. Geological Review, 2000, 46(3): 328-334. (In Chinese)

[10] Jing X C, Deng S H, Zhao Z J,etal. Carbon isotope composition and correlation across the Cambrian-Ordovician boundary in Kepin region of the Tarim Basin, China [J]. Science in China Series D: Earth Sciences, 2008, 51(9): 1317-1329.

[11] 趙宗舉,潘文慶,張麗娟,等.塔里木盆地奧陶系層序地層格架[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),2009, 33(1):175-188.

Zhao Z J, Pan W Q, Zhang L J,etal. Sequence stratigraphy in the Ordovician in the Tarim Basin [J]. Geotectonica et Metallogenia, 2009, 33(1): 175-188. (In Chinese)

[12] 胡明毅,錢勇,胡忠貴,等.塔里木柯坪地區(qū)奧陶系層序地層與同位素地球化學(xué)響應(yīng)特征[J].巖石礦物學(xué)雜志,2010,29(2):199-205.

Hu M Y, Qian Y, Hu Z G,etal. Carbon isotopic and element geochemical responses of carbonate rocks and Ordovician sequence stratigraphy in Keping area, Tarim Basin [J]. Acta Petrological et Mineralogica, 2010, 29(2): 199-205. (In Chinese)

[13] 鮑志東,金之均,孫龍德,等.塔里木地球早古生代海平面波動特征:來著地球化學(xué)及巖溶的證據(jù)[J].地質(zhì)學(xué)報,2006,80(3):366-373.

Bao Z D, Jin Z J, Sun L D,etal. Sea-level fluctuation of the Tarim area in the early Paleozoic respondence from geochemistry and karst[J]. Acta Geologica Sinica, 2006, 80(3): 366-373. (In Chinese)

[14] 張水昌,Wang Ruilin,金之均,等.塔里木盆地寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)優(yōu)質(zhì)烴源巖沉積與古環(huán)境變化的關(guān)系:碳氧同位素新證據(jù)[J].地質(zhì)學(xué)報,2006,80(3):459-466.

Zhang S C, Wang R L, Jin Z J,etal. The relationship between the Cambrian-Ordovician high-TOC source rock development and paleoenvironment variations in the Tarim Basin, West China: Carbon and oxygen isotope evidence [J]. Acta Geologica Sinica, 2006, 80(3): 459-466. (In Chinese)

[15] 張智禮,李慧麗,譚廣輝,等.塔里木中央隆起區(qū)奧陶紀(jì)碳同位素特征及其地層意義[J].地層學(xué)雜志,2014,38(2):181-189.

Zhang Z L, Li H L, Tan G H,etal. Carbon isotope chemostratigraphy of the Ordovician system in Central Uplift of the Tarim Basin[J]. Journal of Stratigraphy, 2014, 38(2): 181-189. (In Chinese)

[16] 王洪浩,李江海,楊靜懿,等.塔里木陸塊新元古代-早古生代古板塊再造及漂移軌跡[J].地球科學(xué)進展,2013,28(6):637- 647.

Wang H H, Li J H, Yang J Y,etal. Paleo-plate reconstruction and drift path of Tarim Block from Neoproterozic to early Palaeozoic [J]. Advances in Earth Science, 2013, 28(6): 637-647. (In Chinese)

[17] Torsvik T H, Cocks L R M. Gondwana from top to base in space and time[J]. Gondwana Research, 2013, 24: 999-1030.

[18] 吳興寧,壽建峰,張惠良,等.塔里木盆地寒武系-奧陶系層序格架中生儲蓋組合特征與勘探意義[J].石油學(xué)報,2012,33(2):225-231.

Wu X N, Shou J F, Zhang H L,etal. Characteristics of the petroleum system in Cambrian and Ordovician sequence frameworks of the Tarim Basin and its exploration significance [J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(2): 225-231. (In Chinese)

[19] 劉存革,李濤,呂海濤,等.阿克庫勒凸起中-上奧陶統(tǒng)地層劃分及加里東中期第Ⅰ幕古喀斯特特征[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,37(1):55-63.

Liu CG, Li T, Lü H T,etal. Stratigraphic division of Middle-Upper Ordovician and characteristics of the first episode karstification of Middle Caledonian in Akekule Uplift Xinjiang, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2010, 37(1): 55-63. (In Chinese)

[20] Liu J Q, Li Z, Huang J C,etal. Distinct sedimentary environments and their influences on carbonate reservoir evolution of the Lianglitag Formation in the Tarim Basin, Northwest China [J]. Science China: Earth Sciences, 2012, 55(10): 1641-1655.

[21] 劉存革,張鈺,呂海濤.塔河油田中-下奧陶統(tǒng)古巖溶洞穴巨晶方解石成因及演化[J].地質(zhì)科技情報,2008,27(4):33-38.

Liu C G, Zhang Y, Lyu H T. Genesis and evolution of gigantic calcites in paleokarstic caves of Middle-Lower Ordovician in Tahe Oilfield [J]. Geological Science and Technology Information, 2008, 27(4): 33-38. (In Chinese)

[22] 趙宗舉,趙治信,黃智斌.塔里木盆地奧陶系牙形石帶及沉積層序[J].地層學(xué)雜志,2006, 30(3):193-203.

Zhao Z J, Zhao Z X, Huang Z B. Ordovician conodont zones and sedimentary sequences of the Tarim Basin, Xinjiang, NW China [J]. Journal of Stratigraphy, 2006, 30(3):193-203. (In Chinese)

[23] 熊劍飛,武濤,葉德勝.新疆巴楚中-晚奧陶世牙形刺研究的新進展[J].古生物學(xué)報,2006,45(3):359-373.

Xiong J F, Wu T, Ye D S. New advances on the study of middle late Ordovician conodonts in Bachu, Xinjiang [J]. Acta Palaeontologica Sinica, 2006, 45(3): 359-373. (In Chinese)

[24] Wang Z H, Qi Y P, Bergstr?m S M. Ordovician conodonts of the Tarim Region, Xinjiang, China: Occurrence and use as palaeoenvironment indicators[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2007, 29: 832-843.

[25] 王志浩,李越,王建坡,等.塔里木盆地中央隆起區(qū)上奧陶統(tǒng)的牙形刺[J].微體古生物學(xué)報, 2009,26(2):97-116.

Wang Z H, Li Y, Wang J P,etal. Upper Ordovician conodonts from the Central High Tarim block, NW China [J]. Acta Micropalaeontologica Sinica, 2009, 26(2): 97-116. (In Chinese)

[26] 王志浩,吳榮昌,伯格斯特龍.新疆塔克拉瑪干沙漠輪南區(qū)奧陶紀(jì)牙形刺及Pygodus屬的演化[J].古生物學(xué)報,2013,54(2):408-423.

Wang Z H, Wu R C, Bergstr?m S M. Ordovician conodonts from the Lunnan area of northwestern Taklimakan desert, Xinjiang, China, with remarks on the evolution ofPygodus[J]. Acta Palaeontologica Sinica, 2013, 54(2): 408-423. (In Chinese)

[27] 李越,黃智斌,王建坡,等.新疆巴楚中-晚奧陶世牙形刺生物地層和沉積環(huán)境研究[J].地層學(xué)雜志,2009,33(2):113-122.

Li Y, Huang Z B, Wang J P,etal. Conodont biostratigraphy and sedimentology of the Middle and Upper Ordovician in Bachu, Xinjiang[J]. Journal of Stratigraphy, 2009, 33(2): 113-122. (In Chinese)

[28] Young S A, Saltzman M R, Bergstr?m S M,etal. Pariedδ13Ccarbandδ13Corgrecords of Upper Ordovician (Sandbian-Katian) carbonates in North America and China: Implications for paleoceanographic change[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2008, 270: 166-178.

[29] Bergstr?m S M, Young S, Schmitz B. Katian (Upper Ordocician)δ13C chemostratigraphy and sequence stratigraphy in the United States and Baltoscandia: A regional comparison[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2010, 296: 217-234.

[30] Edwards C T, Saltzman M R. Carbon isotope (δ13Ccarb) stratigraphy of the Lower-Middle Ordovician(Tremadocian-Darriwilian) in the Great Basin, Western United States: Implications for global correlation[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2014, 399: 1-20.

[31] Albanesi G L, Bergstr?m S M, Schmitz B,etal. Darriwilian(Middle Ordovician)δ13Ccarbchemostratigraphy in the Precordillera of Argentina: Documentation of the middle Darriwilian isotope carbon excursion(MDICE) and its use for intercontinental correlation[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2013, 389: 48-63.

[32] 劉漢彬,金貴善,李軍杰,等.鈾礦地質(zhì)樣品的穩(wěn)定同位素組成測試方法[J].世界核地質(zhì)科學(xué), 2013,30(3):174-179.

Liu H B, Jin G S, Li J J,etal. Determination of stable isotope composition in uranium geological samples[J]. World Nuclear Geoscience, 2013, 30(3): 174-179. (In Chinese)

[33] Gradstein F M, Ogg J G, Schmitz M D,etal. The Geologic Time Scale 2012 (Volume 1) [M]. London: Elsevier Science Ltd, 2012: 181-232.

[34] Derry L A, Kaufman A J, Jacobsen S B. Sedimentary cycling and environmental change in the late Proterozoic: Evidence from stable and radiogenic isotopes [J]. Geochim Cosmochim Acta, 1992, 56: 1317-1329.

[35] Rosenau N A, Herrmann A D, Leslie S A. Conodont apatiteδ18O values from a platform margin setting, Oklahoma, USA: Implications for initiation of Late Ordovician icehouse conditions[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2012, 315/316:172-180.

[36] Bergstr?m S M, Chen X, Dronov A. The new chronostratigraphic classification of the Ordovician System and its relations to major regional series and stages and toδ13C chemostratigraphy[J]. Lethaia, 2009, 42(1): 97-107.

[37] Thompson C K, Kah L C. Sulfur isotope evidence for widespread euxinia and a fluctuating oxycline in early to middle Ordovician greenhouse oceans[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2012, 313/314: 189-214.

[38] Pancost R D, Freeman K H, Herrmann A D,etal. Reconstructing late Ordovician carbon cycle variations[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2013, 105: 433-454.

[39] Chen X, Bergstr?m S M, Zhang Y D,etal. A regional tectonic event of Katian (late Ordovician) age across three major blocks of China [J]. Chin Sci Bull, 2014, 58: 4292-4299.

Fluctuation characteristics and correlation of carbon isotope in Ordovician, Tarim Basin, China

LIU Cun-ge1,2, LIU Yong-li2, LUO Ming-xia2,SHAO Xiao-ming2, LUO Peng2,ZHANG Zhi-li3

1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China;2.Northwest Oilfield Company, SINOPEC, Urumq 830011, China;3.Institute of Petroleum Exploration and Development, SINOPEC, Beijing 100083, China

Abstract:Based on conodont biostratigraphy, the whole-rock carbon isotope data from drilling core in Tabei uplift, combined with published carbon isotope curves, are used to investigate the carbon isotope fluctuation characteristics of Ordovician in Tarim Basin, and to correlate them with other regions of the world. It shows that Carbon isotope fluctuations from Tremadocian to early Darriwilian in Tarim Basin are weak, and can be correlated globally. However, carbon isotope positive excursions clearly develop in middle Darriwilian and early Kaitian, corresponding to middle Darriwilian carbon isotope excursion(MDICE) and Guttenberg carbon isotope excursion(GICE) respectively, also correlating globally. Carbon isotope positive excursions within conodont Pygodus anserinus zone develop in early Sandbian and the range of δ13C are fluctuate up to 1.4‰. This positive excursion may regionally distribute, and can be named early Sandbian carbon isotope excursion (ESICE). The fluctuation characteristics of carbon isotope in middle-late Katian are unclear so far, and the Hirnantian carbon isotope excursion (HICE) of late Ordovician is also not reported in Tarim Basin. MDICE and GICE can be used as isochronous correlation markers of Middle-Upper Ordovician in Tarim Basin.

Key words:Tarim Basin; Ordovician; positive carbon isotope excursion; Darriwilian; Sandbian; Katian

[文獻標(biāo)志碼][分類號] P597 A

[基金項目]國家科技重大專項(2011ZX05005-004, 2016ZX05005-002);國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)項目(2012CB214806)。

[收稿日期]2015-05-27。

[文章編號]1671-9727(2016)02-0241-08

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2016.02.11

[第一作者] 劉存革(1976-),男，博士，高級工程師，研究方向：碳酸鹽巖沉積與儲層，E-mail：liucunge@163.com。