塔里木盆地柯坪奧陶系地層特征及沉積演化

阿衣登古麗·托汗

（新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆烏魯木齊 830047）

塔里木盆地拗陷內(nèi)有巨厚的中生代和新生代陸相沉積，其中厚度最深可達(dá)到萬米，擁有優(yōu)質(zhì)的含水層。震旦系構(gòu)成塔里木盆地的結(jié)晶基底，陸殼克拉通盆地是其主體，塔里木盆地的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，多為旋回沉積體系[1]。塔里木盆地柯坪奧陶系由不同的三級層序構(gòu)成，相應(yīng)的奧陶紀(jì)沉積相的發(fā)育受到不同時期盆地構(gòu)造演化以及海平面變化的綜合作用。塔里木盆地中心區(qū)域分布著廣泛的奧陶系，自上到下巖層的性質(zhì)表現(xiàn)都不盡相同，相應(yīng)的柯坪奧陶系的沉積現(xiàn)象和地層變化也比較明顯。

1 塔里木盆地柯坪奧陶系地層劃分及巖石特征

塔里木盆地柯坪奧陶系可劃分為6階年代地層，具體包括蓬萊壩組、鷹山組、大灣溝組、薩爾干組、坎嶺組和其浪組。

1）蓬萊壩組巖層可分為三段，上段巖層呈現(xiàn)為灰色，由細(xì)碎的淺灰色白云巖和薄層硅質(zhì)巖組成，巖層頂部的砂屑灰?guī)r與上覆鷹山組灰色泥晶灰?guī)r的接觸為不整合狀態(tài)，巖層底部的塊狀灰?guī)r與下伏丘里塔格組灰色白云巖整合接觸[2]。中段巖層為中厚層淺灰色白云巖和夾雜少量亮晶砂屑白云巖的殘余砂屑硅質(zhì)巖組成。下段巖層由灰色、淺灰色顆粒比較粗的晶狀云巖和極少量的殘余砂屑硅質(zhì)巖構(gòu)成。

2）鷹山組巖層一般存在于開闊臺地灘間海、臺內(nèi)淺灘環(huán)境之中，以不同形態(tài)的晶灰?guī)r為主，局部摻雜薄層粉晶白云巖，不同形態(tài)的晶灰?guī)r所處的發(fā)育層理是不同的，波狀層理和平行層理是砂屑灰?guī)r的主要聚集地，泥晶灰?guī)r常發(fā)育水平層理[3]。

3）大灣溝組巖層的深灰色中層瘤狀藻凝與鷹山組巖層頂部的狀泥晶灰?guī)r整合接觸，大灣溝狀巖層的生屑含量較多，與層瘤狀生屑泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r以及不規(guī)則硅質(zhì)條帶共同構(gòu)成獨特的巖層分布。

4）薩爾干組巖層擁有比較深的沉積水體，該巖層的頂部和底部分布的黑色頁巖與灰色灰?guī)r整合接觸，主要以黑色頁巖為主，其中摻雜著凸鏡狀泥晶灰?guī)r與少量的硅質(zhì)條帶。

5）坎嶺組巖層分為三個部分，頂層以紫紅色頁巖為主，中上層是紫紅色薄層泥質(zhì)泥晶灰?guī)r及頁巖的集中區(qū)域，底部為狀泥質(zhì)灰?guī)r。

6）浪組巖層由多種不同的形態(tài)巖石構(gòu)成，具體包括灰綠色鈣質(zhì)、灰色薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)頁巖和瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r等。該巖層是在混積陸棚相的深水陸棚及淺水陸棚沉積作用下形成的，其中灰?guī)r的分布呈現(xiàn)橫向穩(wěn)定延伸狀態(tài)，局部夾雜著瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r。

2 塔里木盆地柯坪奧陶系層序地層及其基本特征

塔里木盆地柯坪奧陶系包含8個三級層序，其中有三個二級層序界面和六個三級層序界面，二級層序所對應(yīng)的是SSB6、SSB7、SSB8，三級層面所對應(yīng)的是SB2、SB3、SB4、SB6、SB7、SB8，不同的層序界面都有其鮮明的特征。結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造運動、暴露剝蝕界面、地震作用以及相關(guān)的測井響應(yīng)，可以識別出塔里木盆地柯坪奧陶系存在4個地震界面，分別為T72、T74、T80、T70，根據(jù)塔里木盆地柯坪奧陶系的4個地震界面和8個三級層序最終可以將其分為SSQ6和SSQ7 兩個二級層序和8 個三級層序且相應(yīng)的平均實現(xiàn)為6.5Ma。

2.1 塔里木盆地柯坪奧陶系二級層序分析

（1）SSQ6

SSQ6 是柯坪奧陶系的下統(tǒng)至中統(tǒng)區(qū)域，T74 是SSB7 的頂界，T80是SSB6的底界，柯坪奧陶系的上中下統(tǒng)之間無法整合接觸。SSQ6處于塔里木盆地柯坪奧陶系臺地相區(qū)，由于塔里木盆地北部、巴麥到盆地中西區(qū)域存在著不同程度的地層缺失情況，造成其時間間斷最多在10M 以上。SSQ6二級層序巖層分布巖石的巖相和巖性比較大，利用測井很容易識別出來，相應(yīng)的地震界面呈現(xiàn)出連續(xù)強(qiáng)反射狀態(tài)。SSQ6二級層序中包含SQ1、SQ2、SQ3、SQ4四個三級層序，其中底部是淺灰色白云巖和少量灰?guī)r構(gòu)成的SQ1巖層，該巖層的厚度在450～1 520m。SQ2 是由厚度61～349m 的白云巖構(gòu)成，SQ3 含有豐富的化石，巖石以顆?；?guī)r和亮晶灰?guī)r組成，SQ4主要以厚度為49～113m 的生物灰?guī)r和顆?；?guī)r為主。SSQ6二級層序的頂部為暴露剝蝕面，其所處的沉積環(huán)境為臺地邊緣區(qū)域。

（2）SSQ7

SSQ7是塔里木盆地柯坪奧陶系的上統(tǒng)區(qū)域，T70 是SSB8的頂界，T74是SSB7的底界，是巖性的轉(zhuǎn)換面。在不同程度地表缺失的作用下，柯坪奧陶系相應(yīng)的二級層序中形成大量的褐鐵礦化風(fēng)化殼，SSQ7中包括三個因侵蝕作用形成的不整合三級層序界面。SSQ7二級層序中包含SQ5、SQ6、SQ7、SQ8四個三級層序，其中SQ5是厚度6～70m 的泥灰?guī)r和瘤狀灰?guī)r，SQ6巖層頂部是特有的暴露不整合與海侵上超不整合界面的疊合，厚度為165～811m 的顆粒狀灰?guī)r。SQ7和SQ8是由厚度115～2 050m 的泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、砂巖和灰質(zhì)粉砂巖等構(gòu)成的。

3 塔里木盆地柯坪奧陶系地層沉積體系及沉積演化

1）柯坪奧陶系層序框架內(nèi)的沉積演化

早期的柯坪奧陶系巖層呈現(xiàn)出晩寒武世鑲邊斜坡型臺地的特征，沉積物的供應(yīng)速度小于海平面的上升速度，由此形成了厚層的灰?guī)r，在持續(xù)上升的海平面影響下，臺地使得邊緣逐漸向后移動，隨著時間的累積臺地演變出疊加的形態(tài)。早期的塔里木盆地呈現(xiàn)出西臺東盆的地貌特征，穩(wěn)定的淺水碳酸鹽臺地集中在廣袤的中西部區(qū)域，由此沉沉積了巨厚且具有區(qū)域特點的碳酸鹽巖層。中期的柯坪奧陶系巖層在區(qū)域性擠壓作用下，引起了盆地的抬升，同時該區(qū)域溫暖適宜的氣候特點為水生生物的生存繁衍創(chuàng)造了條件。但是，由于塔里木盆地中部區(qū)域遭受到嚴(yán)重的剝蝕，造成了開闊臺地以及臺地邊緣相區(qū)的沉積，形成了以亮晶顆?；?guī)r和碎屑灰?guī)r為代表的生屑灰?guī)r層。晚期柯坪奧陶系巖層在一系列大規(guī)模侵襲的影響下，導(dǎo)致整個塔里木盆地被海水淹沒，漸漸地降低了巖層的沉積速度。在原有巖層沉積的基礎(chǔ)上，由于后期地質(zhì)構(gòu)造的作用形成了新的巖層積淀。晚期SQ6巖層在多種條件的作用下，形成了開放性的臺地沉積、混積陸棚以及濁流沉積。晚期SQ7、SQ8的沉積階段，伴隨著海水入侵范圍的延伸，將塔里木盆地中心區(qū)域的大部分地區(qū)都淹沒了，相應(yīng)的大面積的碳酸鹽臺地轉(zhuǎn)變?yōu)榉e陸棚相沉積。

2）沉積體系及沉積演化

塔里木盆地柯坪奧陶系沉積主要集中在碳酸鹽巖臺地內(nèi)部，在巖層沉積演化過程中，形成了半局限臺地相、淺?；旆e陸棚、開闊臺地沉積和深水盆地沉積等不同的地貌特征。半局限臺地相地區(qū)巖石的特性以淺灰色亮晶砂礫屑灰?guī)r、細(xì)晶云巖、殘余砂屑硅質(zhì)巖為主。灘間海及臺內(nèi)灘是開闊臺地相沉積的基本表現(xiàn)，由此造就了以亮晶顆?；?guī)r摻雜少量泥晶灰?guī)r為主的巖層。由于塔里木盆地臺緣斜坡相沉積促進(jìn)了碎屑顆粒灘的發(fā)育進(jìn)而形成了淺海混積陸棚。

4 結(jié)論

綜上所述，在自然環(huán)境和地殼運動的雙重作用下形成了獨特的塔里木盆地。塔里木盆地柯坪奧陶系包括6個三級層序2個二級層序，不同的巖層具有不同的特定，在巖層沉積影響下形成了半局限臺地相、淺?；旆e陸棚、開闊臺地沉積和深水盆地沉積等不同的地貌特征。