塔里木盆地南華紀(jì)—震旦紀(jì)構(gòu)造-沉積格局

石開(kāi)波，劉 波，姜偉民，羅清清，高孝巧

[1. 北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院,北京 100871； 2. 北京大學(xué) 石油與天然氣研究中心，北京 100871；3. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083]

塔里木盆地是一個(gè)發(fā)育在塔里木板塊內(nèi)的大型疊合盆地[1]，面積56×104km2?，F(xiàn)今盆地及周緣保存了相對(duì)完整的新元古代地質(zhì)記錄，涉及Rodinia超大陸的聚合-裂解過(guò)程、多期冰川事件、多期次火山活動(dòng)等[2-14]。新元古代，塔里木盆地在Rodinia超大陸中位于澳大利亞板塊北緣[15-19]，伴隨著Rodinia超大陸的解體,南華紀(jì)初期，塔里木盆地整體處于拉張構(gòu)造背景，在盆地內(nèi)部及周緣發(fā)育了一系列的裂谷或裂陷[20-26]。針對(duì)南華紀(jì)—震旦紀(jì)盆地構(gòu)造背景和盆地類(lèi)型，前人研究認(rèn)為，塔里木盆地整體處于伸展構(gòu)造背景，南華紀(jì)為裂陷發(fā)育期，震旦紀(jì)演化為克拉通內(nèi)坳陷盆地[1,21-22,27-31]。對(duì)于南華紀(jì)—震旦紀(jì)盆地構(gòu)造-沉積格局，裂陷的具體發(fā)育位置、發(fā)育模式以及沉積充填序列等方面缺乏系統(tǒng)的研究。近年來(lái)，隨著鉆井資料以及高品質(zhì)地震資料的不斷完善，有條件對(duì)南華紀(jì)—震旦紀(jì)盆地構(gòu)造-沉積格局開(kāi)展進(jìn)一步地系統(tǒng)研究，將對(duì)認(rèn)識(shí)塔里木盆地早期構(gòu)造-沉積演化具有重要的科學(xué)意義，同時(shí)對(duì)塔里木盆地新元古界-下古生界油氣勘探提供基礎(chǔ)地質(zhì)支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

塔里木板塊是一個(gè)具有古老大陸地殼基底的、自新元古代Rodinia超大陸裂解出來(lái)的、古生代獨(dú)立的古陸塊。塔里木盆地是塔里木板塊的核心穩(wěn)定區(qū)部分，現(xiàn)今塔里木盆地夾持于天山、西昆侖山和阿爾金山3大褶皺造山帶之間，整體呈菱形，東西向展布。盆地周緣發(fā)育4個(gè)隆起帶，包括塔西北部柯坪斷隆、塔西南部鐵克里克隆起帶、塔東北部庫(kù)魯克塔格隆起帶和塔東南部阿爾金隆起帶。根據(jù)前人對(duì)盆地構(gòu)造分區(qū)的研究，將塔里木盆地自北向南劃分為庫(kù)車(chē)坳陷、塔北隆起、北部坳陷、中央隆起、西南坳陷、塔南隆起和東南坳陷等7個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元[28]，整體具有隆-坳相間的特征(圖1)?，F(xiàn)今南華系、震旦系露頭主要分布于塔西北阿克蘇-烏什地區(qū)，塔西南鐵克里克及新藏公路一帶及塔東北庫(kù)魯克塔格南、北兩側(cè)，在塔東南阿爾金地區(qū)缺失，未見(jiàn)到南華系-震旦系出露。盆地內(nèi)部目前有部分鉆遇南華系-震旦系鉆井，如塔北地區(qū)星火1井、溫參1井、尉犁1井，塔東地區(qū)東探1井、塔東1井、塔東2井、尉犁1井等，另有多口鉆遇前寒武系基底/火山巖的鉆井(圖1)。

2 南華系-震旦系分布

2.1 南華系-震旦系劃分

根據(jù)中國(guó)地層委員會(huì)2014年劃分方案，將南華系底界年齡界定為780 Ma，頂界年齡界定為635 Ma，相當(dāng)于國(guó)際地層表中成冰系(Cryogenian)中-上部。南華系三分：下、中南華統(tǒng)界線年齡為725 Ma，中、上南華統(tǒng)界線年齡為660 Ma。震旦系底界年齡635 Ma，頂界年齡541 Ma，與國(guó)際地層表中埃迪卡拉系(Ediacaran)相當(dāng)。震旦系兩分:上、下震旦統(tǒng)界線年齡為580 Ma。

南華系-震旦系在盆地不同分區(qū)地層劃分方案不同，前人對(duì)盆地周緣南華系-震旦系劃分做過(guò)大量的工作，但由于南華系-震旦系時(shí)代較老，古生物資料有限，部分地層時(shí)代無(wú)法準(zhǔn)確限定[27,32]。近年來(lái)針對(duì)塔里木周緣南華系-震旦系中大量的火山巖及碎屑巖年代學(xué)研究[2-4,6,9-13,33-40]、C同位素地層劃分對(duì)比、元素地球化學(xué)以及冰川等區(qū)域事件性沉積研究[41-45]，對(duì)準(zhǔn)確劃分塔里木盆地南華系-震旦系起了很好的限定。結(jié)合上述研究成果，以前人對(duì)于塔里木盆地南華系-震旦系劃分為基礎(chǔ)，根據(jù)作者對(duì)塔里木盆地周緣南華系-震旦系劃分對(duì)比研究，建立了塔里木盆地南華系-震旦系劃分對(duì)比方案(表1)。

2.2 盆地周緣南華系-震旦系

2.2.1 南華系

塔里木盆地東北地區(qū)南華系主要分布于庫(kù)魯克塔格地區(qū)，以火山巖、冰川沉積和陸源碎屑沉積為主，不整合覆蓋于下伏地層之上。貝義西組為第一期冰川沉積，與揚(yáng)子地區(qū)長(zhǎng)安冰期相當(dāng)；照壁山組為間冰期沉積；阿勒通溝組下部為第二期冰川沉積，上部為間冰期沉積，與揚(yáng)子地區(qū)古城冰期—大塘坡間冰期對(duì)應(yīng)；特瑞艾肯組為第三期冰川沉積，與揚(yáng)子地區(qū)南沱冰期對(duì)應(yīng)。從分布上看，該區(qū)南華紀(jì)地層具有北厚南薄的特征，在南區(qū)火山作用強(qiáng)烈，為火山活動(dòng)中心，北區(qū)火山作用較弱，為裂陷沉積中心。從沉積特征上看，南區(qū)發(fā)育三角洲-陸棚沉積體系，北區(qū)為濱岸-陸棚沉積體系[26,46](圖2)。

塔里木盆地西北地區(qū)南華系主要分布在阿克蘇—烏什以南地區(qū)，南華系未見(jiàn)底，與下伏地層之間關(guān)系不清。巧恩布拉克組可劃分為上段、中段和下段：下段與塔里木盆地東北緣貝義西組及照壁山組對(duì)應(yīng)，為濱岸-陸棚環(huán)境沉積；巧恩布拉克組中-上段與阿勒通溝組對(duì)應(yīng)，巧恩布拉克組中段為深水濁積巖夾冰川沉積，巧恩布拉克組上段整體為濱岸環(huán)境沉積；尤爾美那克組與特瑞艾肯組對(duì)應(yīng)，與下伏巧恩布拉克組之間為角度不整合接觸，整體為一套紫紅色、灰綠色冰磧巖，為大陸冰川堆積(圖2)。

塔里木盆地西南地區(qū)南華系主要分布于葉城以南的新藏公路一帶。牙拉古孜組相當(dāng)于塔里木盆地東北緣貝義西組、照壁山組，上部巖性以灰綠、紫灰色紋層狀硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖為主，底部硅質(zhì)泥巖與巖屑長(zhǎng)石砂巖、粉砂巖互層，發(fā)育極細(xì)密的水平紋層，表明形成于深水陸棚環(huán)境；波龍組相當(dāng)于塔里木盆地東北緣阿勒通溝組下段，為冰川混雜堆積夾紋層狀硅質(zhì)泥巖，硅質(zhì)泥巖中發(fā)育極細(xì)密的水平紋理，為冰海相夾陸棚相沉積；克里西組與塔里木盆地東北緣阿勒通溝組上段相當(dāng)，為冰川消融后的間冰期陸棚-濱岸環(huán)境沉積。雨塘組與塔里木盆地東北緣特瑞艾肯組相當(dāng)，下部為灰綠色狀紋層硅質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，之上為紫褐色塊狀冰川混雜堆積，表明為一次冰川作用沉積；上部暗紫色、紫灰色長(zhǎng)石石英砂巖、石英砂巖夾含礫砂巖，發(fā)育平行層理及交錯(cuò)層理，為冰川消融后的濱岸環(huán)境沉積(圖2)。

表1塔里木盆地南華系-震旦系劃分對(duì)比
Table1StratigraphicclassificationandcorrelationoftheNanhua-SinianinTarimBasin

圖2 塔里木盆地周緣露頭南華系對(duì)比Fig.2 Stratigraphic correlation of the Nanhua in outcrops in the periphery of Tarim Basin

2.2.2 震旦系

塔里木盆地西北緣震旦系在阿克蘇西南地區(qū)及尤爾美那克—蘇蓋特布拉克一帶均有出露，震旦系與下伏阿克蘇群/南華系尤爾美那克組為角度不整合接觸，其上被下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組不整合覆蓋(圖3，圖4a)，自上而下劃分為奇格布拉克組和蘇蓋特布拉克組。蘇蓋特布拉克組下段整體為一套紫紅色砂巖沉積(圖4a)，蘇蓋特布拉克組上段與下段之間為平行不整合接觸(圖4a，b)，發(fā)育一套碎屑巖-碳酸鹽巖混合沉積體系。奇格布拉克組與蘇蓋特布拉克組之間為平行不整合接觸(圖4a，c)，底部發(fā)育碎屑巖-碳酸鹽巖混合沉積，之上發(fā)育碳酸鹽巖沉積體系，頂部發(fā)育厚約38 m的風(fēng)化殼(圖4d)。

塔里木盆地東北地區(qū)震旦系自上而下劃分為上震旦統(tǒng)育漢格爾喬克組、水泉組，下震旦統(tǒng)育肯溝組、扎摩克提組。

圖3 塔里木盆地周緣露頭震旦系對(duì)比Fig.3 Stratigraphic correlation of the Sinian in outcrops in the periphery of Tarim Basin

震旦系與下伏南華系之間為平行不整合(圖4e)，下震旦統(tǒng)北區(qū)主體為陸棚相細(xì)碎屑巖沉積，南區(qū)繼承了南華紀(jì)三角洲沉積體系(圖3)。上震旦統(tǒng)南、北兩區(qū)沉積差異逐漸減弱，碳酸鹽巖含量逐漸增多，北區(qū)發(fā)育碳酸鹽巖與細(xì)碎屑巖交互沉積，以陸棚相為主，南區(qū)以潮坪相白云巖及泥巖為主(圖4f，g)，震旦紀(jì)末期南、北兩區(qū)均發(fā)育大陸冰川沉積(圖3)。

塔里木盆地西南地區(qū)震旦系與下伏南華系之間為平行不整合接觸，其上被泥盆系/石炭系不整合覆蓋。自上而下劃分為上震旦統(tǒng)克孜蘇胡木組、下震旦統(tǒng)庫(kù)爾卡克組。庫(kù)爾卡克組下段以黑色、灰黑色泥巖為主，夾少量粉砂巖，上段為一套紫紅色砂巖、粉砂巖，頂部發(fā)育灰色條帶狀白云巖，整體為陸棚-濱岸的沉積環(huán)境(圖3)。上震旦統(tǒng)克孜蘇胡木組與下震旦統(tǒng)庫(kù)爾卡克組之間平行不整合接觸，下部以白云巖和泥質(zhì)粉砂巖不等厚互層為特征，上部以灰、紫紅色玫瑰色白云巖為主，為潮坪環(huán)境沉積(圖3)。

2.3 盆地內(nèi)部南華系-震旦系

2.3.1 塔北地區(qū)

塔北地區(qū)目前未有鉆遇南華系的在鉆井，溫參1井、星火1井和橋古1井等鉆遇震旦系，其鉆遇的震旦系具有相似的特征。蘇蓋特布拉克組(厚72～85 m)主要為一套碎屑巖-碳酸鹽巖混合沉積體系；奇格布拉克組(厚160～184 m)，巖性主要為泥晶白云巖、泥質(zhì)白云巖，與上覆地層之間為不整合接觸。星火1井震旦系下伏為千枚巖及花崗片麻巖，花崗片麻巖年齡為832 Ma[47]，溫參1井震旦系之下為綠泥石片巖、石英片巖等變質(zhì)巖，碎屑鋯石年齡主要分布于800 Ma左右及1 900～1 800 Ma[37,47]。在塔北陽(yáng)霞煤礦出露前寒武系石英片巖，其碎屑鋯石年齡主要在800 Ma左右[48]。另外在塔北地區(qū)多口鉆井均鉆遇到該套變質(zhì)基底，從巖性組合及碎屑鋯石年齡分布上與阿克蘇群可對(duì)比。塔北地區(qū)亦有多口井鉆遇前寒武系基底花崗巖，其年齡為1 900～1 800 Ma左右[37,47,49]。上述特征表明，塔北地區(qū)主要發(fā)育變質(zhì)基底，與塔西北地區(qū)阿克蘇群可對(duì)比，局部存在古元古代結(jié)晶基底。塔北地區(qū)的過(guò)井震剖面上可見(jiàn)(圖5)，從塔北隆起帶向南，震旦系分布相對(duì)穩(wěn)定，厚度變化不大，塔北隆起帶往北，震旦系逐漸缺失，中生界/新生界不整合和覆蓋于基底之上，主要是由于后期構(gòu)造隆升剝蝕所致，塔北地區(qū)整體缺失南華系。

2.3.2 巴楚-塔中地區(qū)

在巴楚隆起帶上，同1井鉆遇南華系-震旦系(厚約200 m)，下部巖性主要為安山巖夾紫色泥巖，之上為砂泥巖夾基性火山巖。楊鑫等對(duì)同1井寒武系底界之下約20 m的凝灰質(zhì)砂巖進(jìn)行碎屑鋯石測(cè)年，獲得新元古代的鋯石年齡介于825～707 Ma，最年輕的一組鋯石年齡為723～707 Ma，加權(quán)平均值為716.7 Ma±9.3 Ma，最年輕碎屑鋯石年齡為707 Ma±8 Ma，底部安山巖年齡為755 Ma±3 Ma[47]。另有方1井、和4井、舒探1井等未鉆遇南華紀(jì)—震旦紀(jì)沉積地層，直接鉆遇一套基性火山巖(厚26～224 m)，在方1井4 632.55 m深度玄武巖中獲得鋯石年齡為615 Ma±19 Ma，在4 749.1 m深度輝綠巖中獲得兩個(gè)鋯石年齡為630 Ma±22 Ma,617 Ma±21 Ma[37]，表明形成時(shí)間為晚震旦世。

巴楚隆起以北，未有鉆遇南華系-震旦系鉆井。地震資料解釋表明，南華系受斷裂控制，表現(xiàn)為斷陷沉積，分布范圍有限，震旦系覆蓋于南華系斷陷之上，分布相對(duì)穩(wěn)定(圖6a)。巴楚隆起以南，目前僅有巴探5、瑪北1及玉龍6等3口鉆穿寒武系鉆井?，敱?井鉆遇基底片麻巖，鋯石年齡為1 920 Ma±14 Ma[50]。巴探5井井底為一套紫紅色礫巖，礫石為玄武巖/輝綠巖，物源研究認(rèn)為為一套近物源沉積。低航磁異常帶上玉龍6井在中寒武統(tǒng)之下鉆遇一套蛇紋石化大理巖，夾薄層白云巖及硅質(zhì)巖[50]，與塔西南鐵克里克地區(qū)博查特塔格組可對(duì)比。根據(jù)對(duì)博查特塔格組碳酸鹽巖(大理巖化)中碎屑鋯石測(cè)年，年齡主要分布在856～771 Ma[12]，表明時(shí)代應(yīng)該為新元古代。

通過(guò)地震剖面解釋發(fā)現(xiàn)，在巴探5井西南，南華系斷陷發(fā)育，厚度較大，震旦系表現(xiàn)為坳陷期沉積，覆蓋于南華系斷陷之上(圖6d—f)。三維電阻率反演研究顯示[51]，麥蓋提地區(qū)在6～15 km深度范圍內(nèi)為低阻區(qū)，但隨著深度的增加，低阻區(qū)面積逐漸減小，這種特征可能也反映了南華系到震旦系分布范圍逐漸增大，與地震剖面所表現(xiàn)的南華系斷陷發(fā)育特征相符。塔西南地區(qū)航磁特征表現(xiàn)為一系列NE-SW向高、低相間航磁異常帶，但根據(jù)高、低航磁異常帶上瑪北1和玉龍6井鉆井結(jié)果表明，航磁異常差異反映基底組成差異，而并非為南華紀(jì)—震旦紀(jì)沉積地層是否發(fā)育的標(biāo)志。

塔中地區(qū)未有鉆遇南華系-震旦系鉆井，中深1井鉆遇1 900～1 800 Ma橄欖石花崗巖[37,47]，表明為古元古代結(jié)晶基底；塔參1井鉆遇757 Ma±6 Ma閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖[52]。從地震剖面上可見(jiàn)(圖6b，c)，在塔中隆起帶以南，未見(jiàn)南華系-震旦系反射特征，寒武系之下為前震旦系基底。在塔中隆起以北，地震剖面上可見(jiàn)明顯的南華系-震旦系反射特征，同時(shí)斷陷特征清楚。同時(shí)基于塔參1井757 Ma±6 Ma的火成巖研究表明[52]，在該區(qū)南華系斷陷發(fā)育，北部為沉積區(qū)，發(fā)育南華紀(jì)—震旦紀(jì)沉積，南部為構(gòu)造高部位，缺失南華紀(jì)—震旦紀(jì)沉積。

2.3.3 塔里木盆地東部

塔東地區(qū)未有鉆遇南華系鉆井，有多口井鉆遇震旦系(塔東1井、塔東2井、東探1井、尉犁1井等)。在塔東低凸起帶上，塔東1、塔東2及東探1井鉆遇震旦系水泉組(厚28～800 m)，巖性為白云巖，泥質(zhì)白云巖。塔東2井震旦系下伏為花崗巖接觸，花崗巖年齡為1 908 Ma±9 Ma[52]，1 916 Ma±11 Ma,1 927 Ma±7 Ma[37]，表明為古元古代結(jié)晶基底；東探1井鉆遇水泉組白云巖之下鉆遇輝綠巖；英東2井寒武系之下直接鉆遇花崗巖，年齡為750 Ma±7 Ma[37]。北部滿(mǎn)加爾凹陷尉犁1井鉆遇震旦系(厚344 m)，上部巖性主要為泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾泥巖，下部以泥巖和粉砂巖為主。根據(jù)鉆井巖心與庫(kù)魯克塔格地區(qū)野外露頭對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在塔東低凸起帶塔東2—塔東1—東探1井一帶，震旦系沉積特征與庫(kù)魯克塔格南區(qū)具有相似性，滿(mǎn)加爾凹陷內(nèi)震旦系沉積特征與庫(kù)魯克塔格北區(qū)具有相似性。通過(guò)地震剖面解釋表明，南華紀(jì)塔里木盆地東部地區(qū)斷陷發(fā)育(圖7a，b)，震旦紀(jì)為拗陷沉積，震旦系在北部地區(qū)穩(wěn)定分布(圖7a，b，e)。塔東低凸起帶位于構(gòu)造高部位，可能為裂谷火山活動(dòng)中心或裂谷肩部，導(dǎo)致南華紀(jì)—早震旦世沉積缺失，直接發(fā)育晚震旦世水泉組白云巖，同時(shí)震旦系向南逐漸尖滅(圖7c，d)。

圖6 塔里木盆地西部南華系-震旦系地震反射特征(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.6 Seismic reflection characteristics of the Nanhua-Sinian in the western Tarim Basin(see Fig.1 for the profile location)

3 南華紀(jì)—震旦紀(jì)構(gòu)造-沉積格局

3.1 塔里木盆地基底特征

塔里木盆地基底組成與分布特征的研究對(duì)于認(rèn)識(shí)南華紀(jì)—震旦紀(jì)的構(gòu)造-沉積格局具有重要的意義[52]。

圖7 塔里木盆地東部南華系-震旦系地震反射特征(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.7 Seismic reflection characteristics of the Nanhua-Sinian in the eastern Tarim Basin(see Fig.1 for the profile location)

近年來(lái)，眾多學(xué)者針對(duì)塔里木盆地周緣及盆地內(nèi)部開(kāi)展了大量的前寒武系年代學(xué)及地球化學(xué)研究工作[2-14,37-40,47,52-60]，同時(shí)由于技術(shù)手段的改善，一批新的地球物理資料成果如三維電阻率反演[51]、新的航磁異常處理資料[61]、深反射地震[62]和多尺度重力反演[63]等出現(xiàn)，使得對(duì)塔里木盆地基底特征的研究有了重要進(jìn)展。

根據(jù)對(duì)盆地周緣前寒武系及盆內(nèi)鉆遇前寒武系基底地層年代學(xué)及地球化學(xué)工作，結(jié)合各種地球物理資料綜合研究認(rèn)為，塔里木盆地內(nèi)部基底組成具有南北顯著差異性。以中央高航磁異常帶為界，北部主體為寬緩的低航磁異常區(qū)，鉆井資料表明主要為綠片巖相變質(zhì)巖。在陽(yáng)霞煤礦出露前寒武系石英片巖，其碎屑鋯石年齡主要分布在800 Ma左右[47,64]，表明期沉積年齡不早于800 Ma。根據(jù)近年來(lái)對(duì)阿克蘇群片巖大量的年代學(xué)研究表明，阿克蘇群片巖中碎屑鋯石年是主要分布于780 Ma及825 Ma，同時(shí)侵入阿克蘇群基性巖墻年齡為759 Ma±7 Ma[6]與757.1 Ma±8.9 Ma[35]，限定形成時(shí)間晚于780 Ma并早于760 Ma。鉆井及野外資料均表明塔里木盆地北部廣泛分布新元古代變質(zhì)基底。但在塔北隆起上齊滿(mǎn)1、沙53、橋古1、橋古2等多口井鉆遇1 900～1 800 Ma的花崗巖[47,49]，表明在塔里木盆地北部地區(qū)同樣也發(fā)育古元古界變質(zhì)結(jié)晶基底。

南部基底組成復(fù)雜，在盆地西南部，航磁異常上顯示發(fā)育一系列NE-SW向的高、低相間航磁異常帶，在高航磁異常帶瑪北1井鉆遇一套黑云角閃二長(zhǎng)片麻巖，鋯石年齡1 920 Ma±14 Ma[50]，表明盆地西南部這種高航磁異常帶代表了古元古界角閃巖相變質(zhì)巖。而在低航磁異常帶上玉龍6井在中寒武統(tǒng)之下鉆遇一套蛇紋石化大理巖，夾薄層白云巖及硅質(zhì)巖[50]，與塔里木盆地西南緣鐵克里克地區(qū)博查特塔格組可對(duì)比，根據(jù)對(duì)博查特塔格組碳酸鹽巖(大理巖化)中碎屑鋯石測(cè)年，年齡主要分布在856～771 Ma[12]，表明時(shí)代應(yīng)該為新元古代。鐵克里克地區(qū)大面積分布的綠片巖相變質(zhì)巖系埃連卡特群，早期認(rèn)為時(shí)代為古-中元古代，根據(jù)近年來(lái)碎屑鋯石測(cè)年發(fā)現(xiàn)，其碎屑鋯石年齡主要為800 Ma左右[12,40,56]，其形成時(shí)代應(yīng)該為新元古代。因此塔里木盆地西南部基底組成為古元古代角閃巖相變質(zhì)結(jié)晶基底與新元古代綠片巖相變質(zhì)基底。

對(duì)于盆地東南部，鉆井及地球物理資料揭示在古生界之下發(fā)育一套淺變質(zhì)巖系，民參1和民參2井均鉆遇一套綠片巖相變質(zhì)基底，對(duì)于該套地層形成時(shí)代存在不同的認(rèn)識(shí)[28]。根據(jù)對(duì)民參1井基底變質(zhì)巖K-Ar測(cè)年顯示，變質(zhì)年齡為425 Ma，表明可能形成于早古生代，但通過(guò)碎屑鋯石測(cè)年分析表明其最年輕的碎屑鋯石主要為800 Ma左右[38,47]，表明其形成時(shí)代可能為新元古代，與鐵克里克地區(qū)埃連卡特群從年齡及巖性上均可對(duì)比。羅北1井早古生代碳酸鹽巖變質(zhì)形成大理巖，若參2井井底鉆遇一套斜長(zhǎng)角閃巖，鋯石U-Pb年齡445.7 Ma±5.2 Ma[37]，表明塔東南基底受到后期構(gòu)造熱事件的強(qiáng)烈改造。因此塔東南地區(qū)可能發(fā)育新元古界綠片巖相變質(zhì)基底，疊加后期古生代的構(gòu)造熱改造事件，使得變質(zhì)程度可能進(jìn)一步加強(qiáng)[52]。

目前，對(duì)于塔里木盆地中央高航磁異常帶的認(rèn)識(shí)還存在爭(zhēng)議。部分學(xué)者基于塔參1井花崗巖、瓦基里塔格火山巖和阿爾金北緣雜巖體在年代學(xué)以及地球化學(xué)方面的相似性認(rèn)為，中央高航磁異常帶可能是塔里木南北地塊拼合形成的古縫合帶[47,53,59]；部分學(xué)者認(rèn)為中央高航磁異常帶可能是古元古代—新元古代裂陷期火山巖的產(chǎn)物[65]。另外，中央高航磁異常帶也可能是古老結(jié)晶基底或不同時(shí)期火山巖，如塔東2井底部1 908 Ma±9 Ma的古元古代花崗巖[47]、英東2井750 Ma±7 Ma的新元古代花崗巖[37]以及巴楚地區(qū)同1、方1、和4等井底大規(guī)模發(fā)育的新元古代安山巖、玄武巖。

3.2 前南華紀(jì)構(gòu)造-沉積格局(880～800 Ma)

根據(jù)對(duì)塔里木盆地周緣及盆地基底大量的年代學(xué)研究認(rèn)為，塔里木盆地在南華紀(jì)之前發(fā)育南、北兩個(gè)塊體(圖8)，800～780 Ma左右南塔里木與北塔里木塊體拼合，才形成統(tǒng)一的塔里木板塊[40,47]?，F(xiàn)今在塔里木盆地東南緣的大量新元古代早期(930～910 Ma)花崗片麻巖[57,66-67]，地球化學(xué)特征顯示為同碰撞花崗巖，形成于碰撞造山構(gòu)造背景[57,67-68]，為Rodinia超大陸的匯聚相關(guān)產(chǎn)物。上述特征表明，新元古代早期(930～910 Ma)，南塔里木地塊匯聚到澳大利亞并發(fā)生碰撞造山，形成大量的碰撞花崗巖[ 66-67]。在塔西南地區(qū)發(fā)育880～840 Ma的塞拉加茲塔格群大陸雙峰式火山巖[13,40,69]，表明南塔里木地塊西南緣在880 Ma開(kāi)始，為拉張構(gòu)造背景，發(fā)育塔西南裂谷，同時(shí)西昆侖洋逐漸打開(kāi)，在塔西南地區(qū)發(fā)育NW-SE向裂陷，沉積了新元古代早期地層。這種伸展構(gòu)造背景可能一直持續(xù)到約800 Ma前后，表現(xiàn)為在坎地里克—許許溝一帶發(fā)育的800 Ma的玄武巖及基性巖墻群[7,70]。該時(shí)期北塔里木地塊哈薩克斯坦、伊犁、中天山等地塊還未分離，由于北部持續(xù)的俯沖作用，在北塔里木發(fā)育弧后盆地，沉積了北部新元古代早期地層，相當(dāng)于阿克蘇群原巖沉積[25]。約800～780 Ma，塔里木南、北地塊發(fā)生發(fā)生拼合，形成統(tǒng)一的塔里木板塊[40,47]。南、北地塊的拼合導(dǎo)致早期沉積發(fā)生變質(zhì)，形成了北部阿克蘇超高壓藍(lán)片巖相變質(zhì)巖及南部埃連卡特群綠片巖相變質(zhì)巖。

圖8 塔里木盆地南華紀(jì)—震旦紀(jì)構(gòu)造-沉積格局Fig.8 Tectono-sedimentary framework during the Nanhua-Sinian in the Tarim Basina.880～800 Ma;b.760～700 Ma;c.660～600 Ma;d.580～540 Ma

3.3 南華紀(jì)早期構(gòu)造-沉積格局(760～700 Ma)

約760 Ma開(kāi)始(圖8)，受超級(jí)地幔柱活動(dòng)而導(dǎo)致Rodinia超大陸解體的影響，塔里木板塊與澳大利亞板塊逐漸分離，阿爾金洋打開(kāi)，柴達(dá)木地塊從塔里木板塊東南緣分離，在現(xiàn)今塔里木盆地東南緣阿爾金地區(qū)發(fā)育760～750 Ma的雙峰式火山巖[57]，但該期阿爾金地塊并未與塔里木板塊分離[71]。在塔里木西南緣，由于800～780 Ma塔里木南、北地塊拼合，導(dǎo)致前南華紀(jì)NW-SE相裂陷閉合，該期整體處于被動(dòng)大陸邊緣環(huán)境。北部由于持續(xù)的俯沖作用，導(dǎo)致南天山洋打開(kāi)，哈薩卡斯坦、伊犁和中天山等地塊從塔里木板塊北緣分離出去[25]，在現(xiàn)今塔里木盆地北緣位置形成強(qiáng)烈的拉張作用，在塔東北地區(qū)發(fā)育760～710 Ma的板內(nèi)雙峰式火山巖及基性巖墻[2-5,37]，在塔西北地區(qū)發(fā)育大量760 Ma的基性巖墻[6,57](圖8)。

該期在塔里木內(nèi)部同樣表現(xiàn)為強(qiáng)裂的拉張作用，在巴楚地區(qū)多口井鉆遇到南華系火山巖，如同1井755 Ma安山巖[47]、方1井輝綠巖/玄武巖、和4井酸性火山巖以及舒探1井輝綠巖等，地球化學(xué)特征均顯示為板內(nèi)拉張環(huán)境形成。從分布上認(rèn)為，巴楚地區(qū)為火山活動(dòng)中心，強(qiáng)烈的火山活動(dòng)形成火山巖高地，作為物源剝蝕區(qū)，因此整體缺失南華紀(jì)地層(圖9)。在塔中地區(qū)，塔參1井底757 Ma的花崗巖[52]、塔東地區(qū)英東2井750 Ma的花崗巖[25]以及東探1井輝綠巖為火山巖地球化學(xué)特征表明存在較強(qiáng)的拉張作用[26]。從地震剖面上可以清楚地看到在塔中以北—滿(mǎn)加爾—庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華紀(jì)裂陷，及阿瓦提—柯坪地區(qū)南華紀(jì)裂陷發(fā)育特征。南部整體為基底隆起，在麥蓋提地區(qū)發(fā)育南華紀(jì)裂陷(圖9，圖10)。

3.4 晚南華世—震旦紀(jì)早期構(gòu)造-沉積格局(660～600 Ma)

中南華世末期，存在一次構(gòu)造抬升作用，在塔西北地區(qū)表現(xiàn)為巧恩布拉克組與上覆地層之間的角度不整合接觸、塔東北部分地區(qū)阿勒通溝組與上覆特瑞艾肯組之間平行不整合接觸以及塔西南地區(qū)克里西組與上覆雨塘組之間平行不整合接觸。

圖9 塔里木盆地西部南華紀(jì)—震旦紀(jì)構(gòu)造-沉積演化剖面(圖8中A-A′剖面)Fig.9 Tectono-sedimentary evolution profile of the Nanhua-Sinian in the western Tarim Basin(see Fig.8 for the location of profile A-A′)a.拗陷發(fā)育階段(580～540 Ma);b.裂-拗轉(zhuǎn)變階段(660～600 Ma);c.裂陷發(fā)育階段(760～700 Ma)

圖10 塔里木盆地東部南華紀(jì)—震旦紀(jì)構(gòu)造-沉積演化剖面(圖8中B-B′剖面)Fig.10 Tectono-sedimentary evolution profile of the Nanhua-Sinian in the eastern Tarim Basin(see Fig.8 for the location of profile B-B′)a.拗陷發(fā)育階段(580～540 Ma);b.裂-拗轉(zhuǎn)變階段(660～600 Ma);c.裂陷發(fā)育階段(760～700 Ma)

可能正是由于此次構(gòu)造抬升作用導(dǎo)致了之后的“裂-拗”體系的轉(zhuǎn)變。晚南華世開(kāi)始(660 Ma)，塔里木北緣開(kāi)始進(jìn)入裂陷向拗陷轉(zhuǎn)變階段，整體仍然處于拉張構(gòu)造背景，但拉張作用逐漸減弱。在塔東北地區(qū)發(fā)育660～630 Ma花崗巖[14]、阿勒通溝組頂部655 Ma火山巖[9]及扎摩克提期615 Ma火山巖[3,9]，在塔西北地區(qū)發(fā)育侵入到巧恩布拉克組中633 Ma的輝綠巖體，及侵入到蘇蓋特布拉克組下段中615 Ma的輝綠巖體[4]。巴楚地區(qū)的火山活動(dòng)可能仍在持續(xù)，表現(xiàn)為方1井630 Ma及615 Ma的輝綠巖/玄武巖[37]。持續(xù)的拉張作用及海侵過(guò)程，使得早-中南華世發(fā)育的相互孤立的裂陷逐漸相互連通[4]，沉積范圍逐漸擴(kuò)大，塔北地區(qū)逐漸連片，僅在北部存在殘余古陸(圖8)。塔西南地區(qū)整體構(gòu)造活動(dòng)較弱，沉降及海侵作用使得皮山古陸位于海平面之下接受沉積，同時(shí)早-中南華世發(fā)育的塔西南裂陷與整個(gè)塔西南連通，形成統(tǒng)一的被動(dòng)大陸邊緣沉積背景。

3.5 晚震旦世構(gòu)造-沉積格局(580～540 Ma)

晚震旦世，塔里木盆地處于穩(wěn)定的構(gòu)造背景之下，塔北地區(qū)為克拉通內(nèi)拗陷演化階段，以熱沉降為主，持續(xù)的海侵使得塔北殘余古陸逐漸消失，塔北地區(qū)整體接受沉積，穩(wěn)定的構(gòu)造背景以及陸源碎屑的減少，開(kāi)始發(fā)育碳酸鹽巖沉積體系(圖9，圖10)。塔西南地區(qū)繼承早期被動(dòng)大陸邊緣沉積背景，同樣以碳酸鹽巖沉積為主(圖8)。震旦紀(jì)末期，整個(gè)塔里木盆地經(jīng)歷了一次構(gòu)造抬升及海退過(guò)程，震旦系遭受長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕作用，形成了塔西北地區(qū)震旦系頂部的風(fēng)化殼巖溶，以及麥蓋提-塔西南地區(qū)震旦系在大部分地區(qū)缺失。

4 結(jié)論

1) 基底研究表明，前南華紀(jì)，塔里木發(fā)育南、北兩個(gè)地塊，北部包括現(xiàn)今哈薩克斯坦、伊犁、中天山等地塊，發(fā)育弧后盆地沉積，南部處于拉張構(gòu)造背景，發(fā)育NW-SE向裂陷沉積。約800～780 Ma期間，南、北地塊發(fā)生拼合，形成了統(tǒng)一的塔里木板塊。

2) 南華紀(jì)—震旦紀(jì)，伴隨著Rodinia超大陸的解體，塔里木盆地處于拉張構(gòu)造背景，為大陸裂谷發(fā)育時(shí)期，并經(jīng)歷了3個(gè)演化階段：南華紀(jì)早期裂陷發(fā)育階段，在盆地西部形成阿瓦提裂陷，東部形成滿(mǎn)加爾南、北兩支裂陷，南部在麥蓋提地區(qū)形成NW-SE向裂陷；南華紀(jì)晚期—震旦紀(jì)早期“裂-拗”體系的轉(zhuǎn)變階段；震旦紀(jì)晚期拗陷演化階段。

3) 盆地構(gòu)造格局控制了古地理特征及沉積組合，南華紀(jì)以裂陷沉積為主，在強(qiáng)烈拉張作用下形成了碎屑巖-火山巖沉積組合。震旦紀(jì)以拗陷沉積為主，塔里木盆地具有“南隆北拗”的古地理特征，形成了碎屑巖沉積、碎屑巖-碳酸鹽巖混合沉積、碳酸鹽巖沉積3種類(lèi)型沉積體系。