塔里木盆地順托果勒地區(qū)志留系柯坪塔格組米蘭科維奇旋回沉積記錄

賈東力，田景春，林小兵，楊國華，馮文新，張 翔，唐 艷，楊辰雨

(1.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院，四川 成都 610059； 2.鄭州工業(yè)貿(mào)易學(xué)校，河南 鄭州 450007；3.四川省第三測繪工程院，四川 成都 610500；4.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，四川 德陽 618000)

旋回地層特指建立在時間、尺度及成因共同約束下，頂?shù)子蓪有蚪缑嫦薅ê蛢?nèi)部相對整合的具有旋回特征的沉積地層，主要研究記錄并保存在地層中的米氏旋回，即由地球天文軌道周期變化形成的沉積旋回記錄[1-2]。而軌道參數(shù)的周期變化引起了地球表面日照量的周期性變化，進(jìn)而導(dǎo)致全球氣候的周期性變化，并被記錄在對氣候變化響應(yīng)相對較敏感的沉積體系中。這些由地球天文軌道驅(qū)動力造成的旋回地層記錄被稱為米蘭科維奇旋回，即天文旋回理論[3]。

前人研究表明，米蘭科維奇旋回作為一種軌道力存在于太古宙以來的各個地史時期。其地球軌道偏心率、斜率和歲差三要素的周期性變化對地表日照量、全球氣候和海平面變化具有明顯的影響，結(jié)果導(dǎo)致天文軌道驅(qū)動著海平面的變化，從而控制著三級、四級、五級甚至六級沉積層序。筆者正是在本文中考慮到米蘭科維奇旋回中3個周期之間的比率關(guān)系在地質(zhì)歷史時期具有相對的穩(wěn)定性[1,4]，如果能夠在地層所包含的各種旋回中找到與米氏周期比率相等或相近(誤差在5%以內(nèi))的關(guān)系，我們就認(rèn)為研究層段的各旋回對應(yīng)于各米氏旋回，從而就完成了“深度域”和“時間域”之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，最后通過計數(shù)法得到目的層段內(nèi)所包含米氏旋回的個數(shù)，進(jìn)而就可以得到分析層段的持續(xù)時間[5]。因此米蘭科維奇旋回特征及高頻層序研究能夠用于分析古環(huán)境和古氣候變化、計算目的層位的沉積速率、區(qū)域地層等時精細(xì)對比以及完善地層年代表等研究，為理解和解決地球科學(xué)領(lǐng)域的眾多問題提供依據(jù)。

本文針對塔里木盆地順托果勒低隆起以海相碎屑巖沉積為主的柯坪塔格組為對象，運(yùn)用頻譜分析法，EMD(經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解法)法及Fischer圖解法對柯坪塔格組進(jìn)行米蘭科維奇旋回分析，建立柯坪塔格組“浮動”天文年代標(biāo)尺，以短偏心率周期125Ka為劃分標(biāo)準(zhǔn)，建立高精度層序地層格架，分析各高頻旋回疊置關(guān)系及差異性，旨在把米蘭科維奇旋回理論應(yīng)用在高頻層序劃分過程中，同時為本地區(qū)及類似地區(qū)提供一種分析層段持續(xù)時間，沉積速率及高頻旋回地層劃分的顯著方法。

1 地質(zhì)背景

現(xiàn)今塔里木盆地是古生代克拉通盆地與中新生代前陸盆地疊置復(fù)合而形成的大型多期疊合盆地，在地貌上被天山造山帶、西昆侖造山帶和阿爾金造山帶所圍限，其古生代的構(gòu)造格局，以發(fā)育多個大型的北西西向、北東東或北東向的古隆起、古坳陷帶為顯著特征，也發(fā)育了從海相、海陸過渡相、陸相的完整海侵-海退沉積旋回[6]。本文的研究區(qū)順托果勒低隆區(qū)，南北方向處于塔北隆起和塔中-古城隆起的夾持之間，東西方向上處于阿瓦提凹陷與滿加爾坳陷之間的低梁部位，呈“馬鞍形”處于南北兩個正向構(gòu)造帶和東西兩個負(fù)向構(gòu)造帶之間(圖1)[7]。自奧陶系以來，順托果勒隆起及鄰區(qū)經(jīng)歷了碳酸鹽巖臺地發(fā)育、臺地內(nèi)隆起—斜坡形成、北西向與北東向斷裂改造，巖漿活動、區(qū)域翹傾變動及早期斷層再活動等多個階段[8]，在早、中奧陶世處于穩(wěn)定的克拉通沉積環(huán)境，在晚奧陶世，塔中地區(qū)發(fā)生臺盆分異，卡塔克隆起發(fā)生隆升，而處于圍斜區(qū)的順托果勒地區(qū)穩(wěn)定沉降，早志留世，卡塔克隆起未受到明顯的構(gòu)造活動影響，順托果勒地區(qū)持續(xù)穩(wěn)定沉降，故志留系保存了較完整的古生代地層。

2 地層劃分

區(qū)內(nèi)志留系柯坪塔格組發(fā)育較為完整，普遍埋深大于5 100 m，其作為1個二級層序的底界，代表盆內(nèi)重要構(gòu)造運(yùn)動的界面(晚奧陶世末構(gòu)造運(yùn)動)，強(qiáng)烈的構(gòu)造活動造成盆地內(nèi)地層大規(guī)模的隆升，變形及后期的剝蝕改造，形成盆內(nèi)廣泛分布的不整合，同時剝蝕強(qiáng)度的差異也造成了志留系柯坪塔格組沉積層序具有不對稱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[9]。沉積充填序列上，柯坪塔格組具有明顯的3個巖性段，自下而上分為下砂巖段(S1k1)，中泥巖段(S1k2)，上砂巖段(S1k3)。其中上段沉積了一套海相細(xì)砂巖、中砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖互層，中段沉積一套綠色、灰綠色泥巖，下段為一套砂巖與泥巖互層組合(圖2)。結(jié)合前人研究和巖心觀察可明顯看出順托果勒地區(qū)柯坪塔格組屬濱岸和潮坪環(huán)境沉積產(chǎn)物[10-12]。由于在濱岸和潮坪沉積環(huán)境中受波浪及潮汐作用影響，沉積作用變化較活躍，可容納空間變化成為旋回地層沉積厚度的最主要控制因素，同時該地層保存較多，較完整，巖性和沉積構(gòu)造清楚，因而柯坪塔格組是進(jìn)行旋回地層分析的良好地層。

圖1 塔里木盆地順托果勒低隆區(qū)構(gòu)造示意圖Fig.1 Structural location of the Shuntuoguole low uplift area,Tarim Basin

3 數(shù)據(jù)選擇及處理

由于氣候變化與地球軌道參數(shù)兩者之間的關(guān)系密不可分，故古氣候替代指標(biāo)是能夠反映之前氣候變化的各類地球化學(xué)和地球物理等參數(shù)，同時經(jīng)過前人的研究證明，在深海、湖泊和河流沉積物中均發(fā)現(xiàn)了米氏旋回記錄[13]，在缺乏準(zhǔn)確的地層測年數(shù)據(jù)下，穩(wěn)定沉積地層中符合采樣密度要求的巖性變化、地球化學(xué)數(shù)據(jù)(如氧同位素δ18O，碳同位素δ13C，87Sr/86Sr比值，CaCO3含量，磷/鈦等)、古生物指標(biāo)(如生物的絕滅速率，生物更替，豐度等)和能反應(yīng)氣候變化的地球物理數(shù)據(jù)(如自然伽馬，磁化率,巖石密度和色率等)[3,14]均可作為替代性指標(biāo)用于米蘭科維奇旋回的研究。

米蘭科維奇旋回的周期性(準(zhǔn)周期性)變化的最終結(jié)果是沉積層序有規(guī)律的發(fā)育，表現(xiàn)在沉積結(jié)構(gòu)、巖性、巖相呈現(xiàn)出韻律性和旋回性，而在眾多替代性指標(biāo)中，任何反應(yīng)巖性變化的測井曲線則連續(xù)的記錄下了這種變化，并且具有很高的縱向分辨率[15]。例如：J.D.Ogg用測井曲線分析沉積速率的不連續(xù)，Spaletti等利用AC、RT和GR對阿根廷下白堊地層的研究，F(xiàn)otini和Maltezzou等對科學(xué)深鉆測井曲線的分析都證明海相、湖相地層都可用測井曲線分析米蘭科維奇周期[16]。

因此在研究過程中，首先是要選擇合適的替代性指標(biāo)來開展旋回地層學(xué)研究工作，理論上，每一個測井?dāng)?shù)據(jù)都能體現(xiàn)出巖性變化具有一定的周期性，其中的自然伽馬曲線記錄了在放射性核衰變過程中發(fā)出的伽馬射線的強(qiáng)度，其強(qiáng)度與巖層中的40K、232Th及238U的含量有關(guān)。粘土物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)對放射性元素具有很強(qiáng)的吸附能力，而且其緩慢的沉積速率讓放射性元素有足夠的時間從流體中分離出來，因此，自然伽馬曲線既能反映巖層中泥巖和有機(jī)質(zhì)含量的變化，同時與控制氣候變化的因素具有良好的相關(guān)性，故與其他測井曲線相比，自然伽馬曲線可以敏感地反映巖性旋回和巖相韻律互層在深度域中的變化。

由此，本文選擇了鉆遇地層較全的順9井自然伽馬測井曲線進(jìn)行頻譜分析、EMD分解及Fischer圖解等處理。為滿足分析需要，首先對測井曲線數(shù)據(jù)去除各種環(huán)境“噪音”，包括如下預(yù)處理：1)去極值，即去除偏移均值很大的異常值，用均值或插值代替；2)去除線性趨勢化，即去除數(shù)據(jù)序列隨時間或深度而逐漸變大或變小的趨勢性變化，本次處理選用了5階去趨勢化處理方法；3)小波去噪，即選用小波分析中的dbN小波去除產(chǎn)生干擾的頻率成分。

圖2 塔里木盆地順托果勒低隆區(qū)志留系地層沉積演化示意圖Fig.2 Sedimentary evolution of the Silurian in the Shuntuoguole low uplift area,Tarim Basin

4 旋回地層

4.1 理論軌道周期

米蘭科維奇旋回理論認(rèn)為，地球軌道偏心率、斜率及歲差3個地球軌道運(yùn)行參數(shù)的周期性變化會造成地球接收太陽輻照量的周期變化，必定會導(dǎo)致氣候的周期性變化，進(jìn)而形成沉積環(huán)境的周期性變化并在地層沉積過程中被記錄下來。經(jīng)過近半個世紀(jì)的科學(xué)實踐，與米蘭科維奇旋回有關(guān)的天文模型理論周期已經(jīng)成為了一個校準(zhǔn)地質(zhì)年代標(biāo)尺的重要工具[17]。

目前的軌道要素計算方法中，地月系統(tǒng)圍繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道和地月相互作用對地球軌道的影響被通常作為主要的考慮因素，這其中具有代表性的有Berger、Loutre與Laskar等提出的方案[18]。Laskar等在2004年考慮了地球軌道參數(shù)在地月系統(tǒng)繞太陽公轉(zhuǎn)和地月相互作用的影響下均會發(fā)生變化，故由太陽系各行星軌道運(yùn)動方程數(shù)值積分計算得出La2004解決方案[19]，隨后在2011年Laskar等學(xué)者論證了一個具有更高精度的新解決方案——La2010(La2010a-d)[20]。不過值得注意的是，雖然我們采用La2004和La2010a方案分別在42 Ma和60 Ma內(nèi)能計算出軌道變化周期且具有較高的精度，但在老地層中，由于潮汐耗散、氣候摩擦以及太陽系的各行星軌道參數(shù)模型無法準(zhǔn)確預(yù)測等因素，導(dǎo)致上述兩種解決方案的斜率和歲差周期隨著地質(zhì)時間的演化而有不同程度的變化。例如，現(xiàn)如今的歲差旋回周期大致為19～23 ka，相較于中泥盆世慢了約3～5 ka。

綜上所述，本文在總結(jié)了前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)衛(wèi)星測量的地球數(shù)據(jù)對米蘭科維奇的地球軌道參數(shù)進(jìn)行了計算及校正(表1)[18,21-24]，其結(jié)果揭示了405,125,95 ka三種穩(wěn)定的偏心率周期。柯坪塔格組位于志留系下部，根據(jù)2016年國際地層年代地層表可知，早志留世柯坪塔格組大致開始于(443.8±1.5) Ma，結(jié)束于(433.4±0.8) Ma。鑒于此，本次研究根據(jù)Berger提出的計算模型，選擇了440 Ma對應(yīng)的斜率長短周期38.1，31.1 ka和歲差長短周期19.5，16.6 ka作為柯坪塔格組沉積時期的米氏旋回周期進(jìn)行高頻旋回分析[18]，這些理論軌道周期之間的比例關(guān)系穩(wěn)定不變，可作為本次研究中確定天文周期的基準(zhǔn)。

4.2 米氏旋回確定

在構(gòu)造穩(wěn)定的前提下，地層沉積時期的環(huán)境周期性變化可在測井曲線的周期性變化中詳細(xì)的體現(xiàn)出來，而對測井曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析來進(jìn)行周期性旋回地層研究已經(jīng)是一種既成熟又有效的統(tǒng)計分析方法。其實質(zhì)是將測井曲線看作是各種地質(zhì)因素共同在深度域(或時間域)上引起地層規(guī)律性變化而形成的一個綜合信號，通過對目的層段的測井曲線進(jìn)行頻譜分析，計算隨深度變化的周期信號的頻率，找出這段曲線的主要周期成分，經(jīng)過反復(fù)比較，發(fā)現(xiàn)層段范圍內(nèi)波長比率與標(biāo)準(zhǔn)天文周期固定比率相同或相近的頻率，兩者的比率越接近，越能反應(yīng)古氣候變化信息，進(jìn)而可揭示該段地層旋回形成過程中主要受到了哪些天文周期的控制，就可認(rèn)為研究層段的各地層旋回對應(yīng)于米蘭科維奇旋回的各個周期[25]。

本文研究中，利用了PAST軟件的REDFIT程序?qū)?井自然伽馬測井曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，主要選擇90%置信度為計算閥值(表2;圖3)。其橫坐標(biāo)為“頻率”，由于地層為深度序列，故此處的頻率特指單位厚度內(nèi)地層旋回變化的次數(shù)?？v坐標(biāo)為“能量”，表示各個頻率的能量大小和其深度域中的相對重要性大小。能量值越大，地層中出現(xiàn)的對應(yīng)周期的沉積旋回越頻繁，因此頻譜曲線能量高點(diǎn)的諧頻對應(yīng)于曲線主頻，將其換算為相應(yīng)波長，再根據(jù)數(shù)據(jù)采樣間隔可得出相應(yīng)旋回厚度。從國際年代地層表(2016版)可知志留系柯坪塔格組沉積大致介于(433.4±0.8)～(443.8±1.5) Ma，故其沉積時限應(yīng)介于8.1～12.7 Ma。在處于大于90%置信度的主要頻率中，假定A點(diǎn)對應(yīng)長偏心率旋回，即周期為405 ka，其平均沉積旋回厚度則等于16.73 m。由于順9井柯坪塔格組地層埋深為5 206～5 641 m，即地層厚度為435 m，可計算出柯坪塔格組的沉積時限為10.4 Ma。處于柯坪塔格組沉積時限范圍內(nèi)，假設(shè)成立；若遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了志留系柯坪塔格組的沉積時限，則假設(shè)不成立，該點(diǎn)周期只能與短偏心率旋回或更小的米級旋回對應(yīng)。同理可判定點(diǎn)A，B，C，D和E對應(yīng)頻率為0.007，0.024，0.032，0.079和0.097，其相對應(yīng)的平均沉積旋回厚度為16.73，5.24，3.92，1.59和1.26 m，同時之間比例關(guān)系為1 ∶0.313 ∶0.234 ∶0.095 ∶0.075,與軌道周期405 ∶125 ∶95 ∶38.1 ∶31.1 ka的比例關(guān)系1 ∶0.309 ∶0.234 ∶0.094 ∶0.076異常接近，僅僅在短偏心率和斜率周期產(chǎn)生極小的誤差。旋回厚度間的比例關(guān)系與理論天文周期比例的差異均在5%以內(nèi)，而在頻譜分析結(jié)果中可看到，偏心率周期和斜率周期均處于90%置信度之上，歲差周期在記錄中處于90%置信度以下，相對振幅能量偏心率>斜率，表明柯坪塔格組沉積過程中，偏心率影響最大，而歲差受到構(gòu)造運(yùn)動和氣候周期等的強(qiáng)烈干擾，信息記錄能量較弱且不連續(xù)，同時部分峰值雖滿足沉積時限范圍的條件，但未找到與米氏旋回周期相似的比率，說明這些峰值很可能為噪音或者受其他周期旋回共同控制的結(jié)果。綜合分析認(rèn)為，志留系柯坪塔格組中很好地保存了米蘭科維奇旋回，因此可認(rèn)為旋回厚度16.73 m對應(yīng)于405 ka長偏心率周期，5.24和3.92 m分別對應(yīng)于125 ka和95 ka的偏心率周期，1.59和1.26 m分別對應(yīng)于38.1 ka和31.1 ka的斜率周期。利用平均旋回厚度除以其對應(yīng)的天文旋回周期，可得到平均沉積速率，而且不同的旋回厚度所計算得出的沉積速率誤差不大。本文計算結(jié)果表明柯坪塔格組平均沉積速率約為4.15 cm/ka，與Chen Shuping[26]對塔里木盆地沉積速率的計算結(jié)果相符合，間接證明本文的頻譜分析結(jié)果的正確性。

表1 地史時期的歲差和斜率周期Table 1 Precession and obliquity cycle during the geological time

表2 塔里木盆地順9井柯坪塔格組頻譜分析相關(guān)參數(shù)Table 2 Parameters for spectral analysis of the Kepingtage Formation in Well Shun-9,Tarim Basin

圖3 塔里木盆地順9井柯坪塔格組自然伽馬曲線頻譜分析Fig.3 Spectral analysis of natural gamma logs of the Kepingtage Formation in Well Shun-9,Tarim Basin

盡管通過頻譜分析法能從替代指標(biāo)的時間(或深度)域數(shù)據(jù)中很好地計算出其包含的主要頻率(周期)成分，但其分析得到的結(jié)果僅為一段時間(或深度)內(nèi)的平均譜結(jié)構(gòu)，不能反映出頻率域隨時間(或深度)的變化信息，也不能對地層的沉積速率在各個地質(zhì)歷史時期的變化情況有良好反映，而經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition，簡稱EMD)法則能較好的解決這一問題[27]。由于EMD方法相較于小波變換法更適用于測井?dāng)?shù)據(jù)這一類非線性與非平穩(wěn)態(tài)序列，運(yùn)用EMD法對測井?dāng)?shù)據(jù)提取局部均值曲線，其將復(fù)雜信號分解得到一系列固有模態(tài)函數(shù)(Instrinsic Mode Functions，簡稱IMF)。每一個函數(shù)分量中都包含了信號的完成信息，選擇一組合適且最符合地質(zhì)研究目標(biāo)的IMF則更能直觀反映序列的頻譜分析結(jié)果[24]，特別在對高頻沉積旋回準(zhǔn)確客觀識別過程中更能充分凸顯其“數(shù)學(xué)顯微鏡”的作用，克服了小波變換中小波基選取的約束。

首先，根據(jù)順托果勒地區(qū)志留系柯坪塔格組頻譜分析識別出的斜率旋回周期(38.1 ka)，可以計算出地層沉積時限：(435 m÷1.59 m)×38.1 ka=10.4 Ma。其次，根據(jù)得出的柯坪塔格組的沉積時限計算結(jié)果，我們可得到對應(yīng)125 ka偏心率周期的五級層序發(fā)育個數(shù)，即：

10.4 Ma÷125 ka≈83個

(1)

另外，對順9井自然伽馬測井曲線進(jìn)行EMD分解得到IMF1—IMF9 共計9個固有模態(tài)和一個殘余項R(圖4)，結(jié)果表明：順9井柯坪塔格組中可能存在作為五級層序劃分標(biāo)尺的短偏心率周期125 ka，在參照巖性變化特征及測井曲線變化特征下，以柯坪塔格組底部為開始對與之相對應(yīng)的高頻旋回地層進(jìn)行劃分。采用計數(shù)法得到順9井柯坪塔格組對應(yīng)于125 ka周期保存了約83個短偏心率周期旋回，對應(yīng)于固有模態(tài)函數(shù)IMF3。因此，再結(jié)合先前計算出的柯坪塔格組平均沉積速率，以旋回信號清晰、相對穩(wěn)定的短偏心率旋回125 ka為標(biāo)準(zhǔn)，建立了柯坪塔格組高分辨率“浮動”天文年代標(biāo)尺(圖5)，使得順9井柯坪塔格組中每一深度位置的地質(zhì)年齡都能做出較為精確的估計。同時，我們可合理的認(rèn)為，若對有地層剝蝕現(xiàn)象的井如順3、順4井等進(jìn)行上述頻譜分析和計算，能夠近似的得出該井的地層剝蝕量，本文不在贅述，特列出計算公式如下：地層剝蝕量=10.4 Ma÷斜率周期×斜率,對應(yīng)平均旋回厚度-現(xiàn)今地層厚度。

5 可容空間變化

可容納空間變化是形成沉積層序的本質(zhì)因素。從理論上來說，隨著可容納空間的周期性變化，沉積物的疊加樣式和沉積體系的發(fā)育也呈周期性變化[28]。在繪制Fischer圖解時，橫坐標(biāo)表示地層厚度，縱坐標(biāo)表示高頻旋回的累計厚度偏移，對測井曲線數(shù)據(jù)處理遵循：①消除測井曲線長趨勢化偏移；②運(yùn)用鐘形函數(shù)5點(diǎn)加權(quán)滑動平均法去除曲線無關(guān)的毛刺干擾，突出沉積旋回的周期波動變化；③采用一階差分法和極值判別法計算沉積旋回厚度[29]。

圖4 塔里木盆地順9井GR曲線EMD分解圖Fig.4 EMD diagram of GR logs from Well Shun-9,Tarim Basin

通過對柯坪塔格組GR曲線進(jìn)行Fischer圖解(圖6)，并結(jié)合前文建立的“浮動”天文年代標(biāo)尺可知：柯坪塔格組可劃分為1個二級層序、4個三級層序、26個四級層序及83個五級層序，觀察可知各級高頻旋回具有明顯的不對稱性，并且各級旋回之間疊加比均體現(xiàn)出變化。其中，三級層序界面分別對應(yīng)井深約5 561.4,5 450和5 336 m的位置，界面相應(yīng)巖性為灰色細(xì)砂巖、灰色中砂巖和灰色細(xì)砂巖。第一個三級旋回層序由5個四級旋回層序和20個五級旋回層序疊加組成，對應(yīng)厚度約為87.9 m；第二個三級旋回層序由7個四級旋回層序和24個五級旋回疊加組成，對應(yīng)厚度約為111.4 m；第三個三級旋回層序由5個四級旋回層序和17個五級旋回疊加組成，對應(yīng)厚度約為114 m；第四個三級旋回層序由9個四級旋回層序和22個五級旋回疊加組成，對應(yīng)厚度約為130 m。究其原因，我們推測主要為在潮坪沉積環(huán)境中旋回形成時的地層堆積作用所導(dǎo)致，由于波浪和潮汐的改造作用，使前期未固結(jié)成巖的旋回地層出現(xiàn)沉積缺失，并且改造作用越大，這種缺失越明顯，隨之產(chǎn)生各級旋回疊加比的變化;同時，潮坪沉積物主要依靠潮汐回流從陸源區(qū)帶入，當(dāng)海平面快速上升時，由于個別區(qū)域沉積物供應(yīng)不足而導(dǎo)致形成比較單一的潮下非補(bǔ)償性小旋回，而后續(xù)旋回便直接發(fā)育其上，造成前后或更多的旋回疊加；當(dāng)海平面快速下降時，原有沉積的旋回上部會遭受侵蝕，從而形成兩個旋回的兼并。正是由于這些情況造成的旋回疊加和兼并，各級旋回的不對稱性和組成各級旋回的比率變化在所難免。

從旋回變化趨勢曲線可以看出，受125 ka短偏心率控制的沉積旋回經(jīng)歷了83次高頻海平面升降變化，且每個沉積旋回都經(jīng)歷了一次可容納空間由小變大再減小的過程，其他更低頻次的旋回也有同樣的增加—減小的過程。以三級層序可容納空間演化為例，柯坪塔格組第一次可容納空間持續(xù)約為2 Ma，可容納空間呈現(xiàn)由快速增加變?yōu)榭焖贉p少的趨勢;第二次可容納空間持續(xù)時間約為2.8 Ma，呈現(xiàn)由較快速增加變?yōu)榫徛郎p少的趨勢;第三次可容納空間持續(xù)時間約為2 Ma，呈現(xiàn)由緩慢增加變?yōu)榭焖贉p少的趨勢;第四次可容納空間持續(xù)時間約為3.6 Ma，呈現(xiàn)由快速增加變?yōu)榭焖贉p少的趨勢。

圖5 塔里木盆地順9井巖性剖面、“浮動”天文年代標(biāo)尺及沉積速率綜合圖Fig.5 Composite chart showing lithology,“floating” astronomical time scale and sedimentary rate of Well Shun-9,Tarim Basin

同時在三級層序可容納空間上升過程中，發(fā)育多套潮下帶中-細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和薄層泥巖組成的退積型旋回地層，而在可容納空間下降過程中，發(fā)育潮間帶薄砂泥巖互層、細(xì)砂巖的加積-進(jìn)積旋回地層。

6 結(jié)論

1) 通過自然伽馬測井曲線頻譜分析法發(fā)現(xiàn)，柯坪塔格組沉積地層中保存完好的米蘭科維奇旋回，天文軌道參數(shù)參數(shù)比與識別出的地層旋回厚度比率一致，受控于405 ka的長偏心率周期影響的旋回厚度為16.73 m，125 ka和95 ka短偏心率周期影響的旋回厚度為5.24和3.92 m，受控于38.1 ka和31.1 ka的斜率周期影響的旋回厚度為1.59和1.26 m，揭示出天文軌道旋回在塔里木盆地柯坪塔格組沉積過程中具有明顯影響，其中偏心率對該區(qū)域地層影響最大。

2) 柯坪塔格組的沉積時限約為10.4 Ma，其中共記錄了83個125 ka周期短偏心率旋回和334個31.1 ka周期斜率旋回，分別對應(yīng)于層序地層學(xué)中的五級和六級層序，證明米蘭科維奇旋回對高頻層序發(fā)育具有穩(wěn)定的控制作用，可為高頻層序的劃分方案建立時間標(biāo)尺，顯著提高了高頻層序劃分的統(tǒng)一性，客觀性。

圖6 塔里木盆地柯坪塔格組Fischer圖解與可容納空間變化趨勢Fig.6 Fischer interpretation and trend of accommodation variation of the Kepingtage Formation,Tarim basin

3) 基于米蘭科維奇計算得到塔里木盆地柯坪塔格組沉積速率為4.15 cm/ka，結(jié)合EMD分解法以125 ka短偏心率旋回周期為標(biāo)準(zhǔn)，建立了柯坪塔格組具有相對時間概念的“浮動”天文年代標(biāo)尺，大大提高了小規(guī)模旋回的識別，該天文標(biāo)尺可對順9井柯坪塔格組地層中每一深度位置的地質(zhì)年齡和任一層段的沉積時限都能做出較為精確的估計，進(jìn)而可估算出任一層段的沉積速率，總結(jié)出了一種有助于計算和對比沉積速率變化的新方法。

4) 依托天文年代標(biāo)尺和Fischer圖解的結(jié)合，對可容納空間變化及高頻旋回疊置關(guān)系進(jìn)行分析，對三級層序劃分、對比及層序沉積模型建立具有指導(dǎo)意義。結(jié)果顯示柯坪塔格組各級沉積旋回均經(jīng)歷了可容納空間上升—下降的過程，可劃分出1個二級層序，4個三級層序，26個四級層序，83個五級層序及334個六級層序，各級旋回之間的疊置比均存在變化，大多數(shù)六級旋回按4 ∶1的比率向上疊加為五級旋回，少數(shù)為5 ∶1的比率向上疊加，而五級旋回主要按3 ∶1的比率向上疊加為四級旋回，只有頂部的按照4 ∶1比率疊加。為此，本文提供了一個對不同級別高頻旋回疊置關(guān)系分析的新手段。