塔東南寒武系-中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖臺(tái)緣帶的遷移與相對(duì)海平面變化的關(guān)系

賀 鋒，林暢松，劉景彥，張字龍，張君龍，閆 博，屈泰來(lái)

[1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029； 2.中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029； 3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083； 4.中國(guó)石油 大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712； 5.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083]

塔東南寒武系-中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖臺(tái)緣帶的遷移與相對(duì)海平面變化的關(guān)系

賀 鋒1,2,3，林暢松3，劉景彥3，張字龍1,2，張君龍4，閆 博4，屈泰來(lái)5

[1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029； 2.中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029； 3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083； 4.中國(guó)石油 大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712； 5.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083]

在巖心、薄片以及測(cè)井資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合地震相、地震屬性以及古地貌來(lái)識(shí)別臺(tái)地邊緣帶，追蹤和揭示了塔里木盆地東南部寒武系-中下奧陶統(tǒng)不同期臺(tái)地邊緣相帶分布與變遷。臺(tái)地邊緣帶發(fā)育的巖石類(lèi)型主要為砂屑灰?guī)r、生屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r與泥晶灰?guī)r等。臺(tái)緣灘在地震反射剖面上呈雜亂反射或空白反射特征，礁(丘)灘復(fù)合體外部呈丘狀外形，內(nèi)部為顯雜亂反射或空白反射。較大的礁(丘)灘復(fù)合體快速生長(zhǎng)形成地層厚度增大的建隆特征，以及向盆地區(qū)沉積厚度急劇減薄形成的陡坡或遠(yuǎn)端變陡特征是判斷臺(tái)地邊緣的證據(jù)。應(yīng)用自然伽馬能譜測(cè)井資料識(shí)別碳酸鹽巖巖性和沉積能量的方法，結(jié)合有機(jī)碳、碳氧同位素等資料，編制塔里木盆地東南部地區(qū)的相對(duì)海平面變化曲線(xiàn)，探討海平面變化對(duì)不同時(shí)期臺(tái)地邊緣相帶遷移的控制作用。早寒武世塔東南地區(qū)以斜坡-盆地相為主，臺(tái)緣不發(fā)育；中晚寒武世海平面不斷下降，臺(tái)地類(lèi)型為局限臺(tái)地，臺(tái)地邊緣相發(fā)育且向盆地方向遷移；早奧陶世全球海平面開(kāi)始上升，蓬萊壩組沉積期臺(tái)地邊緣寬度變窄；鷹山組下段沉積期海平面下降，臺(tái)地類(lèi)型變?yōu)殚_(kāi)闊臺(tái)地，臺(tái)地邊緣相帶變寬；鷹山組上段沉積期經(jīng)歷了快速的水進(jìn)，海平面又開(kāi)始下降，臺(tái)地邊緣相帶向盆地內(nèi)側(cè)進(jìn)一步加寬；一間房組沉積之后隨海平面快速上升，臺(tái)地被淹沒(méi)。

礁(丘)灘復(fù)合體；臺(tái)地邊緣相相帶；海平面；沉積演化；碳酸鹽巖；寒武系；奧陶系；塔里木盆地

海平面變化、構(gòu)造沉降、沉積速率和氣候的相互作用控制了碳酸鹽巖臺(tái)地的沉積類(lèi)型與形成演化[1-5]。構(gòu)造沉降作用為碳酸鹽巖提供了沉積的可容納空間和保存條件，但也會(huì)造成碳酸鹽臺(tái)地的暴露和限制沉積相的展布[6-7]。顧家裕等認(rèn)為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所形成的古地貌和水動(dòng)力條件控制了碳酸鹽巖臺(tái)地和沉積相的類(lèi)型，海平面的變化控制碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣類(lèi)型及沉積物的結(jié)構(gòu)特征[8-9]。

古海平面變化是沉積學(xué)和巖相古地理研究的重要內(nèi)容之一。國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)者通過(guò)層序地層學(xué)和沉積結(jié)構(gòu)分析、元素地球化學(xué)特征以及自然伽馬能譜分析等方法對(duì)全球及塔里木盆地海平面變化規(guī)律進(jìn)行研究，探討了海平面變化旋回與沉積演化的關(guān)系[9-25]。不少學(xué)者利用地震剖面上可追蹤的上超點(diǎn)、巖相組合樣式、地層終止型式(上超、頂超、削截、下超)、層序間的組合關(guān)系(加積、進(jìn)積和退積)及層序不對(duì)稱(chēng)系數(shù)來(lái)研究相對(duì)海平面的變化及其相關(guān)沉積歷史[1,10-14]。也有不少學(xué)者利用碳氧同位素、鍶同位素和有機(jī)碳含量等地球化學(xué)的方法來(lái)研究海平面變化。氧同位素值的增大指示古海平面的下降，氧同位素值的減小指示古海平面的上升；與之相反，碳同位素值正向漂移指示海平面下降，負(fù)向漂移指示海平面上升[15-18]；鍶同位素變化與海平面變化呈負(fù)相關(guān)[19-20]；烴源巖的形成嚴(yán)格受古氣候和古環(huán)境的影響，有機(jī)碳含量(TOC)高反映有機(jī)生產(chǎn)率高和有機(jī)埋藏率高，指示海水較深的沉積環(huán)境[15-17]。自然伽馬能譜在復(fù)雜構(gòu)造的碳酸巖地層中的巖性鑒定功能，在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)上有較高應(yīng)用價(jià)值[21-22]。地層中的放射性核元素釷、鈾和鉀的分布規(guī)律與巖石的巖性、成巖環(huán)境、礦物成分和地下水活動(dòng)有關(guān)[23-24]。自然伽馬能譜中的U，Th和K能很好地反映出沉積環(huán)境能量的變化，地層的泥質(zhì)含量與Th含量有較好的正相關(guān)性，高Th和K含量反映的是一種穩(wěn)定低能的潮濕的沉積環(huán)境；水動(dòng)力的強(qiáng)弱反映了沉積環(huán)境的能量高低，水流作用就越強(qiáng)，U的富集程度就越高，高U含量反映的能量高的沉積環(huán)境[21-25]。

在海相碳酸鹽巖沉積體系中，臺(tái)緣帶是碳酸鹽巖臺(tái)地相與陸棚相之間的過(guò)渡地帶，是臺(tái)緣高能礁灘發(fā)育的有利部位。塔里木盆地寒武系-奧陶系多期碳酸鹽巖臺(tái)緣帶勘探已取得了重大突破，臺(tái)緣帶的研究對(duì)油氣勘探具有非常重要意義。張?jiān)虑伞⒂鄬捄?、王鐵冠以及云露等對(duì)塔東南地區(qū)寒武系-奧陶系碳酸鹽巖沉積演化也進(jìn)行了解剖，取得了較好的認(rèn)識(shí)[26-29]。由于早期塔東南地區(qū)鉆井較少，地震資料以二維為主，研究程度相對(duì)較低，對(duì)碳酸鹽巖臺(tái)緣帶沉積演化研究方面不足。因此研究塔東地區(qū)碳酸鹽巖臺(tái)緣帶的展布、遷移以及相對(duì)海平面變化對(duì)其發(fā)育的影響，是目前塔東油氣勘探取得新突破而需要解決的重大基礎(chǔ)問(wèn)題之一。

1 地質(zhì)概況

塔東南地區(qū)處于塔里木盆地東南部，隸屬于塔里木板塊，面積12.57×104km2，包括滿(mǎn)加爾坳陷、孔雀河斜坡、古城低凸起、東南隆起及羅布泊低凸起五個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖1)[26-27]。研究區(qū)目前共有11口井鉆遇寒武系-奧陶系碳酸鹽巖。塔東南地區(qū)勘探主要目標(biāo)為寒武系-中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖，古城臺(tái)地和羅西臺(tái)地碳酸鹽巖臺(tái)緣帶的存在早已被證實(shí)，為有利儲(chǔ)集相帶的發(fā)育區(qū)[28-29]。

2 臺(tái)地邊緣帶特征

塔東南地區(qū)寒武系-中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖可以劃分臺(tái)地、臺(tái)地邊緣帶和盆地3個(gè)相區(qū)，發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地、局限-半局限臺(tái)地、淹沒(méi)臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、前緣斜坡、淺海陸棚和深水盆地等亞相。在巖心、薄片以及測(cè)井資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合地震相、地震屬性以及地層厚度、古地貌來(lái)識(shí)別臺(tái)地邊緣帶。 臺(tái)地邊緣帶巖石類(lèi)型主要為砂屑灰?guī)r、生屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r與泥晶灰?guī)r等，發(fā)育臺(tái)緣礁灘體和灘間海微相，表現(xiàn)為臺(tái)地邊緣高能沉積環(huán)境；地震反射特征為雜亂反射或空白地震反射特征，礁(丘)灘復(fù)合體外部呈丘狀外形，內(nèi)部為明顯雜亂反射或空白反射。較大的礁(丘)灘復(fù)合體快速生長(zhǎng)形成地層厚度增大的建隆特征，及向盆地區(qū)沉積厚度急劇減薄形成的陡坡或遠(yuǎn)端變陡特征是判斷臺(tái)地邊緣的證據(jù)。

圖1 塔里木盆地東南部構(gòu)造位置及構(gòu)造單元?jiǎng)澐諪ig.1 Structural location and tectonic units of southeastern Tarim Basin

2.1 臺(tái)地邊緣帶巖相特征

臺(tái)地邊緣帶位于臺(tái)地的外側(cè)，靠近盆地，長(zhǎng)期處于正常浪基面之上，為淺水的高能相帶。臺(tái)地邊緣帶在塔東地區(qū)中上寒武統(tǒng)-中下奧陶統(tǒng)均有分布。

2.1.1 臺(tái)地邊緣礁灘復(fù)合體

位于臺(tái)地邊緣帶靠臺(tái)地一側(cè)，處于平均浪擊面之上，水體整體為高能環(huán)境。巖石類(lèi)型主要以砂屑灰?guī)r為主，還發(fā)育泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r與鮞粒灰?guī)r等。在塔東南地區(qū)，寒武系-奧陶系的不同時(shí)期，臺(tái)地邊緣相帶有所遷移。古城地區(qū)(古城4井，6井，7井，8井)和羅西地區(qū)羅西1井奧陶系蓬萊壩組(O1p)、鷹山組(O1-2y)至一間房組(O2yj)均具有典型臺(tái)地邊緣相特征，臺(tái)地邊緣鮞粒灘(圖2a,b)、生屑灘(圖2c,d)和高能砂屑灘廣泛發(fā)育(圖2e—g)，多為粒屑組成，屬于臺(tái)緣灘微相；泥晶灰?guī)r、藻灰?guī)r以及弱粘結(jié)亮晶砂屑灰?guī)r(圖2h—j)沉積能量相對(duì)較低，以灘間海微相為主。

2.1.2 臺(tái)緣斜坡相

臺(tái)緣斜坡位于臺(tái)地邊緣靠盆地一側(cè)，沉積界面在浪擊面之上，水體能量相對(duì)較低。古城4井上寒武統(tǒng)發(fā)育垮塌沉積(圖2k)，英東2井上寒武統(tǒng)(3)也主要發(fā)育臺(tái)緣斜坡相為主，巖性為泥質(zhì)泥晶云巖(圖2l)、細(xì)晶白云巖、粉晶白云巖等，整體顆粒較細(xì)，反映水體能力較低沉積環(huán)境。

2.2 臺(tái)地邊緣帶地震反射特征

圖2 塔里木盆地東南部不同沉積微相的巖心和薄片特征Fig.2 Petrological features of cores and thin sections from different microfacies in southeastern Tarim Basina.鮞?；?guī)r，古城7井，一間房組，埋深5 662 m；b.鮞?；?guī)r，含亮晶砂屑灰?guī)r，古城4井，一間房組，埋深5 508.3 m；c.亮晶生屑灰?guī)r，羅西1井，一間房組組，埋深3 935.26 m；d.亮晶生屑灰?guī)r，古城7井，鷹三段，埋深5 620 m；e.亮晶砂屑灰?guī)r，古城8井，鷹二段，埋深5 875 m；f.亮晶砂屑灰?guī)r，古城7井，鷹三段，埋深6 048 m；g.亮晶砂屑灰?guī)r，含泥質(zhì)，古城7井，鷹四段，埋深6 316.05 m；h.泥晶灰?guī)r，古城7井，鷹三段，埋深6 140 m；i.藻灰?guī)r，古城8井，鷹三段，埋深6 048 m；j.弱粘結(jié)亮晶砂屑灰?guī)r，古城6井，鷹一 段，埋深5 807.23 m；k.角礫狀白云巖，古城4井，上寒武統(tǒng)，埋深6 503.8 m；l.泥晶云巖，英東2井，上寒武統(tǒng)，埋深4 456.25 m

地震剖面上臺(tái)地、臺(tái)地邊緣區(qū)、臺(tái)緣斜坡區(qū)和盆地區(qū)均具有不同的地震反射特征。臺(tái)地區(qū)反射特征為中低頻、中強(qiáng)振幅，平行-亞平行結(jié)構(gòu)；臺(tái)地邊緣區(qū)常發(fā)育礁灘復(fù)合體，為雜亂反射或空白反射特征，在中上寒武統(tǒng)礁(丘)灘復(fù)合體呈丘形，由西向東遷移疊置，生物丘灘體側(cè)積、遷移形成復(fù)合的角度低緩的S型或疊瓦狀前積結(jié)構(gòu)；臺(tái)緣斜坡相具有中-強(qiáng)振幅、前積反射特征；盆地區(qū)為泥巖和頁(yè)巖沉積，呈中-弱振幅、平行、連續(xù)性較好。

在地震剖面上礁灘復(fù)合體的雜亂反射或空白反射特征、外部呈丘形內(nèi)部弱反射特征可以認(rèn)為是臺(tái)地邊緣的特征(圖3)。根據(jù)臺(tái)緣帶的地震反射特征，可以初步確定臺(tái)緣帶分布位置。從地震剖面上看，塔東地區(qū)中寒武世(2)開(kāi)始建隆，發(fā)育臺(tái)地邊緣相，臺(tái)緣寬度20 km左右；晚寒武世(3)礁(丘)臺(tái)緣帶有所增寬，臺(tái)緣帶向盆地方向遷移2～8 km，反映了水退的特征；蓬萊壩組(O1p)沉積期，臺(tái)緣帶變窄，反映了水進(jìn)的特征；鷹山組(O1-2y)下段臺(tái)緣帶往臺(tái)地方向變寬，寬度達(dá)40 km；鷹山組(O1-2y)上段臺(tái)緣帶又開(kāi)始變窄。

2.3 臺(tái)地邊緣帶古地貌特征

塔東地區(qū)寒武系-中下奧陶統(tǒng)沒(méi)有缺失，不存在角度不整合面，剝蝕量較小，地層厚度變化基本上反映了當(dāng)時(shí)的古地貌形態(tài)、碳酸鹽巖臺(tái)地邊界以及臺(tái)地形態(tài)。較大的礁(丘)灘復(fù)合體快速生長(zhǎng)形成地層厚度增大的建隆特征，以及向盆地區(qū)沉積厚度急劇減薄形成的陡坡或遠(yuǎn)端變陡特征是判斷臺(tái)地邊緣的明顯證據(jù)。寒武系-中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖古地貌單元可以劃分為臺(tái)內(nèi)高隆區(qū)、臺(tái)緣高隆區(qū)、臺(tái)緣斜坡帶、陸架斜坡和深海盆地區(qū)[30]。塔東南地區(qū)寒武系沉積期古地貌上總體表現(xiàn)為“兩高夾一低”的形態(tài)，為臺(tái)內(nèi)高隆區(qū)-臺(tái)緣高隆區(qū)-臺(tái)緣斜坡帶-陸架斜坡-深海盆地區(qū)-陸架斜坡-臺(tái)緣斜坡帶-臺(tái)緣高隆區(qū)-臺(tái)地平緩區(qū)的格局。其中東西兩側(cè)沉積地層厚度較大，為臺(tái)地高隆區(qū)，地貌高部位呈南北向弧形展布；中部地層厚度非常薄，為欠補(bǔ)償盆地發(fā)育區(qū)；過(guò)渡帶發(fā)育臺(tái)緣斜坡和陸架斜坡，地形比較寬緩，深水盆地區(qū)地勢(shì)相對(duì)平緩(圖4)。中下奧陶統(tǒng)繼承了寒武系整體古地貌特征，奧陶系古地貌可以劃分為臺(tái)內(nèi)高隆區(qū)-臺(tái)緣高隆區(qū)-臺(tái)緣斜坡帶-深海盆地區(qū)-臺(tái)緣斜坡帶-臺(tái)緣高隆區(qū)-臺(tái)地平緩區(qū)格局。相比寒武系，奧陶系的臺(tái)緣坡折帶寬度變窄，但臺(tái)緣斜坡帶更陡，陸架斜坡不發(fā)育，坡折帶形態(tài)更清楚，呈S型展布。

圖3 塔里木盆地東南部古城地區(qū)寒武系-中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖臺(tái)地結(jié)構(gòu)地震解釋剖面Fig.3 Seismic sections showing the architectures of the Cambrian and Middle-Lower Ordovician carbonate platform in Gucheng,southeastern Tarim Basin

圖4 塔里木盆地東南部寒武系(b)和中-下奧陶統(tǒng)(a)古地貌剖面Fig.4 Geomorphologic profiles of the Cambrian (b) and Middle-Lower Ordovician (a) carbonate platform in southeastern Tarim Basin

塔東南地區(qū)古地貌分為臺(tái)內(nèi)高隆區(qū)、臺(tái)緣高隆區(qū)、臺(tái)緣斜坡、陸架斜坡和深海盆地等5個(gè)地貌單元，分別對(duì)應(yīng)臺(tái)地相、臺(tái)地邊緣相、臺(tái)緣斜坡相、淺海陸棚相和深海盆地相。寒武系沉積期，羅西1井位于臺(tái)緣高隆區(qū)，米蘭1井和英東2井主要位于臺(tái)緣斜坡區(qū)，英東1井位于陸架斜坡區(qū)，塔東1井和塔東2井位于深水盆地區(qū)，依次發(fā)育臺(tái)地邊緣相、臺(tái)緣斜坡相、淺海陸棚和盆地相帶。中-下奧陶統(tǒng)沉積期，古隆1井位于臺(tái)內(nèi)高隆區(qū)，羅西1井、古城6井和古城7井位于臺(tái)緣高隆區(qū)，古城4井位于臺(tái)緣高隆區(qū)和臺(tái)緣斜坡區(qū)過(guò)渡帶，米蘭1井、英東1井、英東2井、塔東1井和塔東2井位于深海盆地區(qū)，依次發(fā)育臺(tái)地相(臺(tái)內(nèi)灘)、臺(tái)地邊緣相(臺(tái)緣灘)、臺(tái)緣-斜坡過(guò)渡相和盆地相(圖4)。

臺(tái)地邊緣地層厚度大的地方代表了碳酸鹽巖生產(chǎn)速率大的區(qū)域，一般代表了臺(tái)地邊緣能量較強(qiáng)的地帶，也是臺(tái)緣礁灘體發(fā)育的位置。古城地區(qū)早寒武世還沒(méi)有出現(xiàn)明顯的臺(tái)地，古城6井，7井，8井與4井總體處于緩坡地帶，古城4井以東見(jiàn)窄的厚度變化帶，通過(guò)殘厚及巖相認(rèn)為是緩坡與深水盆地的分界；中寒武世在古城6井，7井，8井一帶有明顯的厚度加大，反映中寒武統(tǒng)的臺(tái)地邊緣的建?。煌砗涫琅_(tái)地邊緣相帶向盆地內(nèi)進(jìn)一步遷移，厚度最大的建隆轉(zhuǎn)移到古城8井的東側(cè)-古城4一帶，臺(tái)緣帶向臺(tái)內(nèi)擴(kuò)大變寬。蓬萊壩組(O1p)沉積期臺(tái)緣建隆不明顯，古城6井處于臺(tái)內(nèi)，古城7井處于臺(tái)緣-臺(tái)內(nèi)過(guò)渡區(qū)，古城8井及古城4井處于臺(tái)地邊緣帶，臺(tái)緣帶變窄；至鷹山組(O1-2y)古城6井、7井和古城8井都處于臺(tái)緣帶，古城4井已基本處于臺(tái)緣-斜坡過(guò)渡地帶，臺(tái)緣帶變寬向臺(tái)地內(nèi)遷移(圖5)。

在海相碳酸鹽巖沉積體系中，臺(tái)緣坡折帶決定了臺(tái)緣帶的分布位置，古地貌特征及其演化控制著沉積相帶及礁灘體的分布。臺(tái)緣高隆區(qū)古地貌單元的分布及其演化控制著臺(tái)緣帶及臺(tái)緣礁灘體的分布。在古城地區(qū)相對(duì)古地貌較高的區(qū)域，相對(duì)海平面淺，水動(dòng)力更足，外海波浪的作用下形成了粗粒的碎屑灘。臺(tái)地邊緣灘和臺(tái)內(nèi)灘均屬于沉積水體能量較高時(shí)的產(chǎn)物，因此在古地貌相對(duì)較高的地區(qū)砂屑灘更為發(fā)育。相反在沒(méi)有任何古地形的高地，則發(fā)育較深水的以泥晶灰?guī)r為主的灘間海沉積。

3 相對(duì)海平面變化曲線(xiàn)的編制

Haq等對(duì)全球海平面變化已經(jīng)做了較多的研究工作，取得了不少成果[31]，不少學(xué)者通過(guò)元素地球化學(xué)特征、自然伽馬能譜分析法以及層序地層學(xué)和沉積結(jié)構(gòu)分析等方法對(duì)塔里木盆地寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)相對(duì)海平面變化規(guī)律進(jìn)行研究[11-14,16-20]。塔東南地區(qū)存在3次大的海侵和2次較大的海退：早寒武世海侵，中晚寒武世海退；早奧陶世第二次海侵，中奧陶世海退；晚奧陶世再次海侵[17,19-20]。

圖5 塔里木盆地東南部古城地區(qū)寒武系-中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖古地貌形態(tài)Fig.5 Geomorphology of the Cambrian and Middle-Lower Ordovician carbonate platform in Gucheng area,southeastern Tarim Basina.下寒武統(tǒng)(1);b.中寒武統(tǒng)(2);c.上寒武統(tǒng)(3);d.中-下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組(O1-2p);e.中-下奧陶統(tǒng)鷹山組(O1-2y)下段;f.中-下奧陶統(tǒng)鷹山組(O1-2y)上段

圖6 塔里木盆地東南部古城地區(qū)中-下奧陶統(tǒng)相對(duì)海平面變化曲線(xiàn)[19,31]Fig.6 Relative sea-level change curves of the Middle-Lower Ordovician in Gucheng area,southeastern Tarim Basin[19,31]

圖7 塔里木盆地東南部米蘭1井寒武系相對(duì)海平面變化曲線(xiàn)[17,19,31]Fig.7 Relative sea-level change curves of the Cambrian in Well Minlan 2, southeastern Tarim Basin[17,19,31]

在全球及塔里木盆地海平面變化曲線(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文主要采用自然伽馬能譜分析法，結(jié)合穩(wěn)定碳氧同位素和有機(jī)碳百分含量，編制塔里木盆地塔東南地區(qū)寒武系-中下奧陶統(tǒng)相對(duì)海平面變化曲線(xiàn)。巖性和能量有較好的對(duì)應(yīng)性，參數(shù)U/(Th+K)-Th/KTh本身就是沉積環(huán)境能量的表征，它反映出水動(dòng)力作用的強(qiáng)弱，泥質(zhì)含量高低，顆粒粒度大小。砂屑灰?guī)r對(duì)應(yīng)高能環(huán)境，泥晶砂屑灰?guī)r對(duì)應(yīng)中等能量環(huán)境，泥晶灰?guī)r對(duì)應(yīng)低能環(huán)境。依托參數(shù)U/(Th+K)-Th/KTh計(jì)算出古城6井、7井、8井和4井以及古隆1井的能量變化。古城7井和8井位于碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣，以高能、中-高能為主，為臺(tái)地邊緣環(huán)境；古城4井位于臺(tái)地邊緣前緣-臺(tái)緣斜坡帶，沉積能量稍低于古城7井和8井。古城6井位于臺(tái)地邊緣到臺(tái)內(nèi)的過(guò)渡位置，以中能為主，為臺(tái)地邊緣到臺(tái)內(nèi)的過(guò)渡環(huán)境；古隆1井位于臺(tái)地內(nèi)部，以低能、中高能為主，為臺(tái)地沉積環(huán)境(圖6)。

根據(jù)前人成果，結(jié)合U/(Th+K)-Th/KTh、碳氧同位素及有機(jī)碳含量曲線(xiàn)，編制塔東南地區(qū)寒武系-中下奧陶統(tǒng)海平面變化曲線(xiàn)。在蓬萊壩組(O1p)中部看到古城7井、古城4井和古城8井能量都非常低，古城7井鷹山組(O1-2y)四段和蓬萊壩組有機(jī)碳含量高達(dá)1.2%，說(shuō)明蓬萊壩和鷹四段在沉積期，海平面較高，以低能沉積環(huán)境為主(圖6)。米蘭1井下寒武統(tǒng)有機(jī)碳含量的值都非常高，普遍大于2.0%；上寒武統(tǒng)有機(jī)碳值變低，低于1.0%；蓬萊壩組有機(jī)碳含量又開(kāi)始增加，大于2.0%，這說(shuō)明從早寒武世至晚寒武世，海平面一直呈下降趨勢(shì)，到蓬萊壩組沉積期海平面變深。米蘭1井中寒武統(tǒng)(2)的δ13C值相對(duì)偏低，δ18O相對(duì)偏高，說(shuō)明賦存豐富的有機(jī)質(zhì)，沉積環(huán)境為相對(duì)深水區(qū);上寒武統(tǒng)δ13C值相對(duì)增加，δ18O值相對(duì)減小，海平面下降。米蘭1井上寒武統(tǒng)頂部δ13C值變低、δ18O值增加拐點(diǎn)處正好對(duì)應(yīng)洪泛面(圖7)。

本次研究的海平面變化曲線(xiàn)與前人基本一致，但更為精細(xì)，并更能真實(shí)地反映小級(jí)別的海平面變化。從海平面變化曲線(xiàn)來(lái)看，塔東南地區(qū)寒武系-中下奧陶統(tǒng)主要經(jīng)歷了3次大的海侵，最大的海平面下降界面位于寒武系頂部、蓬萊壩(O1p)頂部和鷹山組(O1-2y)下段以及一間房組(O2yj)頂部(圖6，圖7)。寒武系整體為海平面下降的過(guò)程，早奧陶蓬萊壩沉積期，海平面開(kāi)始上升，鷹下段沉積期海平面持續(xù)下降，鷹上段沉積早期，海平面上升，鷹上段沉積中期海平面又開(kāi)始下降，到晚奧陶世吐木休克組(O3t)沉積期海平面快速上升。塔東地區(qū)海平面變化趨勢(shì)總體可以和Haq編制的全球海平面旋回相對(duì)比，尤其是Haq認(rèn)為全球海平面下降在中-晚奧陶世之間比較明顯[31]，這與塔里木盆地的特征很相似，大致對(duì)應(yīng)鷹山組的中部和頂部，即鷹山組上、下段之間存在明顯的水退界面，這與塔東南地震剖面也較為吻合。

4 相對(duì)海平面變化對(duì)臺(tái)地邊緣帶遷移的控制

綜合利用鉆井、地震剖面和地震屬性以及伽馬能譜測(cè)井、巖性組合特征、元素地球化學(xué)特征等信息，編制不同測(cè)線(xiàn)各個(gè)時(shí)期的臺(tái)地邊緣演化位置，探討海平面變化對(duì)不同時(shí)期臺(tái)地邊緣遷移的控制作用(圖8)。古城地區(qū)晚寒武世-奧陶紀(jì)臺(tái)地向海一側(cè)的邊緣帶遷移并不十分明顯，邊緣帶基本不動(dòng)，只有中寒武世到晚寒武世，靠海臺(tái)緣帶整體向東遷移?？颗_(tái)地內(nèi)部臺(tái)地邊緣帶有明顯的遷移特征，臺(tái)緣相帶的遷移基本可以反映出海平面變化對(duì)它的影響。塔東南地區(qū)中寒武世開(kāi)始建隆，發(fā)育臺(tái)地邊緣相，臺(tái)緣寬度20 km左右；晚寒武世礁(丘)臺(tái)緣帶有所增寬，臺(tái)緣帶向盆地方向遷移2～8 km，反映了水退的特征；蓬萊壩組(O1p)沉積期，臺(tái)緣帶變窄，反映了水進(jìn)的特征；鷹山組(O1-2y)下段為持續(xù)水退期，臺(tái)緣帶向西遷移變寬，寬度達(dá)40 km；鷹山組(O1-2y)上段開(kāi)始次一級(jí)的水退旋回，至一間房組(O2yj)達(dá)到最大水退，臺(tái)緣向西遷移，臺(tái)地邊緣高能灘廣泛發(fā)育，臺(tái)緣帶變寬；一間房組(O2yj)之后塔里木盆地進(jìn)入了一次規(guī)模較大的廣泛的海侵期，塔東南碳酸鹽巖臺(tái)地整體被淹沒(méi)，臺(tái)緣帶消失。

5 碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣沉積演化模式

利用沉積能量變化曲線(xiàn)，結(jié)合有機(jī)碳、碳氧同位素和巖心測(cè)井曲線(xiàn)，編制了塔里木盆地東南部寒武系-中下奧陶統(tǒng)海平面變化曲線(xiàn)，反映了塔里木盆地東部寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)碳酸鹽巖臺(tái)地演化與海平面升降具有密切聯(lián)系(圖9)。塔東南地區(qū)沉積相演化主要受海平面升降控制，表現(xiàn)為相帶界限的東西向遷移，尤其是臺(tái)緣斜坡相帶的遷移和晚期陸棚相的逐漸消亡。早寒武世塔東南地區(qū)以斜坡-盆地相為主，臺(tái)緣不發(fā)育；隨著海平面不斷下降，中寒武世臺(tái)地類(lèi)型為局限臺(tái)地，臺(tái)地邊緣相發(fā)育且相帶較寬；海平面繼續(xù)下降，晚寒武世臺(tái)地邊緣向盆地方向遷移；早奧陶世全球海平面開(kāi)始上升，蓬萊壩組沉積期臺(tái)地邊緣向臺(tái)地方向遷移，寬度變窄；鷹山組下段沉積期，海平面下降，臺(tái)地類(lèi)型變?yōu)殚_(kāi)闊臺(tái)地，鷹山組下段臺(tái)地邊緣相帶變寬；鷹山組下段沉積之后，經(jīng)歷了快速的水進(jìn)，海平面又開(kāi)始下降，臺(tái)地邊緣相帶向盆地內(nèi)側(cè)進(jìn)一步加寬，至一間房組達(dá)到最大；一間房組沉積之后隨海平面快速上升，臺(tái)緣帶消失。

圖8 塔里木盆地東南部相對(duì)海平面變化與臺(tái)緣遷移的關(guān)系[19,31](剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.8 Relationship between relative sea-level change and platform margin migration in southeastern Tarim Basin[19,31](see Fig.1 for the section location)

圖9 塔里木盆地東南部寒武系-中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖臺(tái)地沉積演化模式Fig.9 Sedimentary evolution model of the Cambrian and Middle-Lower Ordovician carbonate platform in southeastern Tarim Basin

塔東南地區(qū)(古城臺(tái)地和羅西臺(tái)地)早寒武世主要為斜坡相-深水盆地沉積，其中深海盆地分布廣泛，發(fā)育深水碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖和黑色泥頁(yè)巖；中晚寒武世時(shí)塔東南地區(qū)主要接受了一套海退沉積體系，沉積相格局發(fā)生變化，開(kāi)始出現(xiàn)臺(tái)地邊緣相區(qū)和陸棚相沉積，沉積格局為(半)局限臺(tái)地相-開(kāi)闊臺(tái)地-臺(tái)緣丘(礁)灘相-臺(tái)緣斜坡相-淺海陸棚-盆地相；晚寒武世較中寒武世海平面進(jìn)一步下降，臺(tái)地邊緣向盆地內(nèi)遷移。早奧陶世開(kāi)始海侵，礁灘體和灰泥丘沉積繼續(xù)發(fā)育，而陸棚和陸棚斜坡相開(kāi)始消失，沉積格局從西向東開(kāi)始變?yōu)殚_(kāi)闊臺(tái)地-臺(tái)緣灘相-臺(tái)緣斜坡相-盆地相；從蓬萊壩組、鷹山組到晚奧陶世一間房組，古城地區(qū)臺(tái)地邊緣相帶發(fā)育；鷹山組上段沉積期海平面開(kāi)始下降，一間房組之后盆地進(jìn)入快速海侵階段，臺(tái)地被淹沒(méi)。

6 結(jié)論

1) 臺(tái)緣帶巖石類(lèi)型主要為顆?；?guī)r、生屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r與泥晶灰?guī)r等，主要發(fā)育臺(tái)緣礁灘體和灘間海微相；地震上呈雜亂反射或空白反射特征，礁(丘)灘復(fù)合體外部呈丘狀外形，內(nèi)部為顯雜亂反射或空白反射；較大的礁(丘)灘復(fù)合體快速生長(zhǎng)形成地層厚度增大的建隆特征，以及向盆地區(qū)沉積厚度急劇減薄形成的陡坡或遠(yuǎn)端變陡特征是判斷臺(tái)地邊緣的證據(jù)。

2) 本次研究的海平面變化曲線(xiàn)與前人成果大體一致，與中奧陶世全球海平面上升事件也表現(xiàn)出高度的一致性，但是更為精細(xì)，并更能真實(shí)的反映小級(jí)別的海平面變化。寒武系整體為海平面下降的過(guò)程，早奧陶世蓬萊壩組沉積期，海平面開(kāi)始上升，鷹山組下段沉積期海平面持續(xù)下降，鷹山組上段沉積早期，海平面上升，鷹山組上段沉積中期海平面又開(kāi)始下降，到晚奧陶世吐木休克組沉積期海平面快速上升。

3) 海平面變化對(duì)不同時(shí)期臺(tái)地邊緣遷移的具有控制作用：早寒武世塔東地區(qū)以斜坡-盆地相為主，臺(tái)緣帶不發(fā)育；中晚寒武世海平面不斷下降，臺(tái)地邊緣相發(fā)育且向盆地方向遷移；早奧陶世全球海平面開(kāi)始上升，蓬萊壩組沉積期臺(tái)地邊緣寬度變窄；鷹山組下段沉積期海平面下降，鷹山組下段沉積期臺(tái)地邊緣相帶變寬；鷹山組上段沉積期經(jīng)歷了快速的水進(jìn)，海平面又開(kāi)始下降，臺(tái)地邊緣相帶向盆地內(nèi)側(cè)進(jìn)一步加寬，至一間房組達(dá)到最大；一間房組沉積之后隨海平面快速上升，臺(tái)地被淹沒(méi)，臺(tái)緣帶消失。

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(編輯 董 立)

Migration of the Cambrian and Middle-Lower Ordovician carbonate platform margin and its relation to relative sea level changes in southeastern Tarim Basin

He Feng1,2,3,Lin Changsong3,Liu Jingyan3,Zhang Zilong1,2,Zhang Junlong4,Yan Bo4,Qu Tailai5

[1.BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,Beijing100029,China;2.CNNCKeyLaboratoryofUraniumResourceExplorationandEvaluationTechnology,Beijing100029,China;3.ChinaUniversityofGeosciences(Beijing),Beijing100083,China;4.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,PetroChinaDaqingOilfieldCompany,Daqing,Heilongjiang163712,China; 5.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChina,Beijing100083,China]

A comprehensive analysis on cores,thin sections and logging data is combined with seismic facies,seismic attri-butes and palaeo geomorphology to identify platform margin and trace the distribution and migration of platform-margin facies belt in southeastern Tarim Basin during different deposition periods of the Cambrian and the Middle and Lower Ordovician.The rock types of platform-margin facies belt are mainly calcarenite,bioclastic limestone,oolitic limestone and micritic limestone.On seismic reflection profiles,platform margin beach facies present as chaotic or blank reflections,and the reef-beach complexes show mound reflection exteriorly and chaotic reflection or blank reflection interiorly.Both the buildup features with increasing stratum thickness caused by rapid growth of large reef-beach complexes,and the steep slope or distal steepening features caused by decreasing stratigraphic thickness in the basin,are indicators of platform margins.The method that uses natural gamma ray spectrometry logging data to identify carbonate lithology and sedimentary energy is combined with the data of organic carbon,carbon and oxygen isotopes,to map the relative sea level changes and their controlling effect upon platform margin migration in different sedimentary periods in southeastern Tarim Basin.Slope-basin facies with under-developed platform margin had dominated the Early Cambrian.With sea level continuously falling during the Middle to Late Cambrian,restricted platform facies started to take shape with edges migrating basin ward.In the Early Ordovician,the platform margin narrowed due to sea level rising during the Penglai Formation deposition and widened as the sea level falling again during the Lower Yingshan Formation deposition.The upper Yingshan Formation experienced rapid transgression which narrowed the platform edge and the lower Yingshanzu Formation went through falling sea level which turned the platform into open ones and widened the platform margin.However,the platform was again submerged as sea level rapidly rising after the deposition of the Yijianfang Formation.

reef-beach complex,platform margin,sea level,sedimentary evolution,carbonate rock,Cambrian,Ordovician,Tarim Basin

2016-03-07;

2017-06-21。

賀鋒(1984—)，男，工程師，沉積學(xué)與鈾礦地質(zhì)學(xué)。E-mail:hefeng_84@sohu.com。

林暢松(1958—)，男，教授、博士生導(dǎo)師，沉積盆地分析。E-mail:lincs@cugb.edu.cn。

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(41130422)；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)(2011CB201100-03)。

0253-9985(2017)04-0711-11

10.11743/ogg20170408

TE121.3

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