塔里木盆地北部下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組海進(jìn)-海退轉(zhuǎn)換背景下的微生物礁灘發(fā)育模式

陳格格，高志前，焦存禮，胡宗全，袁鈺軒，衛(wèi) 端，翟昕箐，暢 哲

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京 100083 ；2.中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100089)

0 引 言

微生物礁是生物礁的一種，是指以藍(lán)細(xì)菌為主的微生物通過(guò)捕獲和黏結(jié)灰泥或碎屑物，并通過(guò)生物礦化作用所形成的具有黏結(jié)或微骨架結(jié)構(gòu)的碳酸鹽建造[1-4]。微生物礁因波浪破碎作用形成的碎屑顆粒在微生物礁周圍沉積，共同形成微生物礁灘復(fù)合體[5]。微生物礁灘一般沉積在水體較淺、水動(dòng)力較強(qiáng)的臺(tái)地邊緣或臺(tái)內(nèi)古地貌高地[6]。隨著中深1井和中深5井在塔里木盆地下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組臺(tái)盆區(qū)微生物碳酸鹽巖中取得重大油氣突破，塔里木盆地下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組微生物巖成為重點(diǎn)研究對(duì)象，但前人的研究多集中于單一微生物礁或微生物層的建造演化特征和儲(chǔ)集物性特征[7-12]，并未對(duì)微生物礁灘的發(fā)育模式做詳細(xì)研究。礁灘體的發(fā)育多與層序界面密切相關(guān)[13]，因此在研究區(qū)內(nèi)開(kāi)展高精度層序地層的研究有助于明確微生物礁灘的發(fā)育模式。目前，學(xué)者們對(duì)肖爾布拉克組的二級(jí)層序劃分方案比較統(tǒng)一，認(rèn)為塔里木盆地下寒武統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)完整的Ⅱ級(jí)層序，其中肖爾布拉克組處于該Ⅱ級(jí)層序的早期高位體系域[14-15]。大多數(shù)學(xué)者集中于三級(jí)層序的厘定，部分學(xué)者在資料豐富的情況下進(jìn)行了四級(jí)層序的劃分。在柯坪地區(qū)的研究中，李保華等[16]依據(jù)野外露頭的巖性特征將柯坪地區(qū)肖爾布拉克組劃分為2個(gè)三級(jí)層序和4個(gè)四級(jí)層序。白瑩等[17]在阿克蘇露頭區(qū)肖爾布拉克組中識(shí)別出2個(gè)三級(jí)層序和8個(gè)四級(jí)層序。此外，由于層序劃分方案的不同，前人對(duì)于肖爾布拉克組沉積相模式的認(rèn)識(shí)也存在差異。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為塔里木盆地肖爾布拉克組沉積期受古地貌格局的控制，為緩坡型碳酸鹽巖臺(tái)地[18-19]；也有學(xué)者認(rèn)為肖爾布拉克組沉積期整體為弱鑲邊-鑲邊型臺(tái)地[17，20-22]。

本文以層序地層學(xué)理論及沉積學(xué)相關(guān)理論為指導(dǎo)，采用層序界面識(shí)別方法，對(duì)塔里木盆地北部地區(qū)肖爾布拉克組三級(jí)層序和四級(jí)層序進(jìn)行劃分，建立四級(jí)高精度層序地層格架，并總結(jié)研究區(qū)內(nèi)的微生物礁灘及碳酸鹽巖臺(tái)地發(fā)育模式。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

本次研究的主要區(qū)域?yàn)檎麄€(gè)塔北隆起區(qū)以及柯坪斷隆東部的阿克蘇露頭區(qū)。塔里木盆地塔北隆起區(qū)西部以阿瓦提坳陷為界，東部到庫(kù)爾勒鼻凸，向南至滿加爾坳陷、順托果勒隆起(圖1(c))。阿克蘇露頭區(qū)位于塔里木盆地西北部，隸屬柯坪斷隆東段(圖1(b))，露頭區(qū)下寒武統(tǒng)出露齊全。研究層位肖爾布拉克組下伏玉爾吐斯組，上覆吾松格爾組[15]。在寒武紀(jì)時(shí)期，塔北地區(qū)是在前震旦系變質(zhì)巖基底上發(fā)育起來(lái)的一個(gè)古隆起，在海西早期受區(qū)域性擠壓抬升形成北東向展布的大型鼻狀凸起[23]，地形西高東低，呈現(xiàn)西部為淺水碳酸鹽巖臺(tái)地、東部為深水盆地的沉積格局[24]。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 肖爾布拉克組高精度層序地層格架

2.1 三級(jí)層序界面特征

肖爾布拉克組在露頭區(qū)的白云巖具有明顯的“下黑上白”的沉積分異特征(圖2(a))，據(jù)此將肖爾布拉克組劃分為兩個(gè)三級(jí)層序，以金磷礦為例：野外露頭觀察時(shí)，可明顯識(shí)別出肖爾布拉克組與玉爾吐斯組的層序界面SB1(圖2(b))，玉爾吐斯組上部為外-中緩坡相沉積物，以薄-中層狀白云巖與泥巖的互層為主。上覆肖爾布拉克組與下伏地層明顯不同，其底部為較深水的含硅白云巖，向上以近平行的微生物紋層為主要特征，具明顯的平行、波狀紋層結(jié)構(gòu)，為中-內(nèi)緩坡相沉積物。該界面為巖性-巖相轉(zhuǎn)換面。層序界面SB2是肖下段與肖上段的分界面(圖2(c)和(d))，界面之下為中-內(nèi)緩坡相層狀凝塊石，界面之上為黑色塊狀凝塊石白云巖，水體環(huán)境較深，對(duì)應(yīng)海侵體系域。層序界面SB3是肖爾布拉克組與吾松格爾組的層序界面，巖性由肖上三段灰白色顆粒云巖轉(zhuǎn)變?yōu)槲崴筛駹柦M潮坪相淺灰色中層狀疊層石云巖，為一定水深下、弱局限環(huán)境的產(chǎn)物，該界面屬于典型的巖性-巖相轉(zhuǎn)換面。

圖2 塔里木盆地西北部金磷礦剖面肖爾布拉克組層序界面野外識(shí)別圖版

依據(jù)地震剖面識(shí)別標(biāo)志，在研究區(qū)亦可識(shí)別出肖爾布拉克組從底界SB1到頂界SB3共3個(gè)三級(jí)層序界面(圖3)。層序界面SB1對(duì)應(yīng)地震剖面的T85，界面之下為平行、連續(xù)的強(qiáng)振幅地震相，界面之上為連續(xù)的強(qiáng)-弱振幅地震相。層序界面SB2之上發(fā)育下超，可見(jiàn)不連續(xù)、雜亂丘狀、弱振幅的反射特征，證明肖上段發(fā)育微生物礁灘。層序界面SB3為巖性-巖相轉(zhuǎn)換面，對(duì)應(yīng)地震剖面的T84，界面之下發(fā)育頂超，界面之上為連續(xù)的強(qiáng)振幅地震相。

圖3 塔深5井—塔深1井層序界面地震響應(yīng)特征

2.2 四級(jí)層序界面特征

四級(jí)層序地層單元是建立高精度層序地層單元的基本地層單位，其受海平面快速變化的控制，可以反映高頻的沉積周期。依據(jù)露頭、測(cè)井、巖心薄片等識(shí)別標(biāo)志，在研究區(qū)肖爾布拉克組的三級(jí)層序內(nèi)部進(jìn)一步識(shí)別出了4個(gè)四級(jí)層序界面(sbx1、sbx2、sbx3、sbx4)(以下露頭以金磷礦為例，單井以塔深5為例)。

sbx1為肖下一段和肖下二段分界面(圖2(b)和(c))。野外露頭觀察時(shí)，該界面之下為水平層狀層紋石，界面之上為近層狀凝塊石。單井上，據(jù)薄片觀察(圖4(a))，該界面之下發(fā)育鮞粒亮晶灰?guī)r，界面之上發(fā)育白云質(zhì)泥晶灰?guī)r，該界面為巖性-巖相轉(zhuǎn)換面。

圖4 塔深5井肖爾布拉克組綜合柱狀圖

sbx2為肖下二段和肖上一段分界面，該界面與三級(jí)層序界面SB2為同一界面。露頭觀察時(shí)，sbx2界面以下為灰色疙瘩狀凝塊石建造，界面之上為黑色塊狀凝塊石(圖2(c)和(d))。單井上，界面處聲波時(shí)差(AC)曲線和密度(DEN)曲線均呈指狀(圖4)；薄片觀測(cè)時(shí)界面之下為藻粒亮晶灰?guī)r(圖4(c))，界面之上為泥晶灰?guī)r。

sbx3為肖上一段和肖上二段分界面。露頭上觀察到該界面之下為灰白色薄層狀凝塊石，界面之上為黃白色泥-粉晶云巖(圖2(d))。單井上，聲波時(shí)差(AC)曲線和密度(DEN)曲線均呈指狀，深、淺側(cè)向電阻率(RD、RS)曲線在界面之下出現(xiàn)正幅度差，在界面之上基本重合(圖4)。薄片觀測(cè)時(shí)界面之下為疊層石灰?guī)r(圖4(e))，界面之上為泥-粉晶灰?guī)r。

sbx4為肖上二段和肖上三段分界面。露頭觀察時(shí)，該界面之下為薄層藻黏結(jié)砂屑云巖，界面之上為團(tuán)塊狀白云巖(圖2(e))。單井上，自然伽馬(GR)曲線呈鋸齒狀振蕩，界面之下GR為中高值，界面之上GR為低值，呈微齒化箱形。RD、RS曲線在界面之上出現(xiàn)微弱正幅度差，在界面之下基本重合(圖4)。薄片觀測(cè)時(shí)界面之下為鮞粒泥晶灰?guī)r(圖4(f))，界面之上出現(xiàn)礫屑亮晶灰?guī)r(圖4(g))。

2.3 單井/剖面層序地層劃分

本文將野外露頭、典型探井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，巖心薄片以及地震剖面等資料相結(jié)合，在研究區(qū)共識(shí)別出3個(gè)三級(jí)層序界面，2個(gè)三級(jí)層序，自下而上依次為SQ1、SQ2。三級(jí)層序內(nèi)部可進(jìn)一步識(shí)別出4個(gè)四級(jí)層序界面，5個(gè)四級(jí)層序。SQ1可分成2個(gè)四級(jí)層序，分別為sq1、sq2，SQ2可分為3個(gè)四級(jí)層序，分別為sq3、sq4、sq5，從而形成了一套較高精度層序地層劃分方案(圖5)。

圖5 塔里木盆地北部地區(qū)肖爾布拉克組高精度層序地層劃分方案

由于阿克蘇露頭區(qū)和塔北重點(diǎn)探井區(qū)具有明顯的古地貌差別和沉積差異[24]，導(dǎo)致典型露頭和重點(diǎn)探井的四級(jí)層序中微生物礁灘體具有不同的沉積演化模式。本文選取了1條露頭區(qū)剖面(金磷礦剖面)和1條探井區(qū)剖面(塔深5井剖面)，其微生物礁灘演化特征如下。

2.3.1 金磷礦剖面

金磷礦剖面位于阿克蘇露頭區(qū)西北部(圖1(b))，所處位置古地貌較高[25]。肖下一段(sq1)沉積早期，相對(duì)海平面快速上升，此時(shí)沉積水體環(huán)境較深，微生物發(fā)育較少。金磷礦剖面下部發(fā)育近平行層狀的黑色硅質(zhì)巖和黃褐色層紋石微生物席互層沉積(圖6(a2))，隨著相對(duì)海平面由上升逐漸轉(zhuǎn)變下降，黑色硅質(zhì)巖層減薄而黃褐色層紋石微生物席增厚。sq1沉積時(shí)期金磷礦剖面為中-內(nèi)緩坡沉積。肖下二段(sq2)沉積時(shí)期，隨著相對(duì)海平面的進(jìn)一步下降，微生物活動(dòng)開(kāi)始增多。金磷礦剖面底部發(fā)育近層狀凝塊石微生物席(圖6(b2))，而上部發(fā)育灰黑色疙瘩狀凝塊石微生物席(圖6(b1))。肖上一段(sq3)沉積時(shí)期，相對(duì)海平面先快速上升而后緩慢下降。相對(duì)海平面快速上升時(shí)，沉積物可容納空間增大，而此時(shí)微生物活動(dòng)繁盛，微生物開(kāi)始建造黑色塊狀的凝塊石微生物礁(圖6(c2))。隨著相對(duì)海平面緩慢下降，可容納空間的增長(zhǎng)速率與微生物的建礁速率相當(dāng)，塊狀凝塊石微生物礁逐漸演變?yōu)楸訝畹哪龎K石微生物礁(圖6(c1))。肖上二段(sq4)沉積早期，相對(duì)海平面持續(xù)下降，金磷礦剖面底部發(fā)育薄層-中厚層的黃白色泥-粉晶云巖(圖6(d3))。sq4沉積中-后期，海平面頻繁振蕩，沉積水體能量較大，金磷礦剖面中部發(fā)育由中-薄層的黃白色藻黏結(jié)砂屑云巖和黃白色泥粉晶云巖互層組成的藻粒灘沉積(圖6(d2))，頂部發(fā)育薄層鮞粒灘，剖面上常見(jiàn)風(fēng)化的孔洞(圖6(d1))。肖上三段(sq5)沉積時(shí)期，相對(duì)海平面進(jìn)一步下降，金磷礦剖面發(fā)育薄層砂屑云巖、鮞粒云巖和疊層石云巖互層的砂屑灘-鮞粒灘-微生物礁互層沉積(圖6(e))。剖面上常見(jiàn)小型溶孔，表明沉積水體環(huán)境整體較淺。

圖6 塔里木盆地西北部金磷礦剖面肖爾布拉克組四級(jí)層序特征

2.3.2 塔深5井

塔深5井位于塔北地區(qū)塔河油田主體老區(qū)(圖1(c))。肖下一段(sq1)海侵期海水相對(duì)較深，微生物活動(dòng)十分微弱，發(fā)育大套中-外緩坡云質(zhì)泥晶灰?guī)r沉積。高位體系域晚期，水體能量加大，發(fā)育由鮞粒亮晶灰?guī)r組成的鮞粒灘沉積(圖4(a))。肖下二段(sq2)海平面緩慢下降，此時(shí)微生物活動(dòng)增加，發(fā)育層紋石微生物席。高位體系域海平面整體仍處于較高的水平，但緩坡內(nèi)地勢(shì)較高的地方相對(duì)水體深度較淺，水體能量較強(qiáng)，發(fā)育藻粒灘沉積(圖4(c))。肖上一段(sq3)沉積時(shí)期，相對(duì)海平面先快速上升而后緩慢下降，發(fā)育泥晶灰?guī)r和藻粒亮晶灰?guī)r互層的開(kāi)闊臺(tái)地灘間海-藻粒灘沉積。肖上二段(sq4)相對(duì)海平面振蕩下降，發(fā)育由藻粒亮晶灰?guī)r-砂屑泥晶灰?guī)r-泥晶灰?guī)r互層組成的開(kāi)闊臺(tái)地藻粒灘-砂屑灘-灘間海沉積。肖上三段(sq5)沉積時(shí)期，相對(duì)海平面進(jìn)一步下降，微生物活動(dòng)加劇，在前期臺(tái)內(nèi)灘的基礎(chǔ)上，古地貌相對(duì)較高，微生物開(kāi)始建礁，發(fā)育礫屑灰?guī)r和疊層石灰?guī)r互層的開(kāi)闊臺(tái)地相礫屑灘-微生物點(diǎn)礁沉積。

2.4 高精度層序地層對(duì)比特征

在對(duì)塔北地區(qū)重點(diǎn)探井層序、露頭層序剖析的基礎(chǔ)上，將剖面自西向東進(jìn)行對(duì)比，揭示層序地層內(nèi)部微生物礁灘的演化過(guò)程，建立研究區(qū)碳酸鹽巖臺(tái)地的沉積演化模式。

研究區(qū)東西向?qū)有蚱拭嫫叫杏诔练e展布方向，其層序發(fā)育受沉積相和海平面變化影響明顯。該剖面自西向東依次連通阿克蘇露頭區(qū)的金磷礦剖面和肖西溝剖面，以及塔北地區(qū)的新和1井、旗探1井、塔深5井、于深1井、尉犁1井(圖7)。

剖面對(duì)比結(jié)果顯示：橫向上，肖爾布拉克組沉積時(shí)期5個(gè)四級(jí)層序地層厚度沉積穩(wěn)定，整體上從塔西臺(tái)地向塔東盆地的沉積呈現(xiàn)“西厚東薄”的特征。肖下一段(sq1)和肖下二段(sq2)沉積時(shí)期，盆地西部為中-內(nèi)緩坡相沉積，盆地東部為外緩坡和盆地相沉積。肖上一段(sq3)、肖上二段(sq4)和肖上三段(sq5)沉積時(shí)期，在西北緣阿克蘇露頭區(qū)，金磷礦多發(fā)育藻黏結(jié)砂屑云巖和鮞粒云巖，為臺(tái)地邊緣顆粒灘沉積，肖西溝發(fā)育砂屑云巖和疊層石，為臺(tái)地邊緣微生物礁灘相沉積。在旗探1井—塔深5井附近沉積厚度明顯變厚，厚度可達(dá)400 m左右，多發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相顆粒灘或臺(tái)內(nèi)微生物點(diǎn)礁，表明其位于弱鑲邊臺(tái)地的臺(tái)緣帶附近(圖7)。盆地東部由于遠(yuǎn)離陸地，水體較深，多發(fā)育泥質(zhì)灰?guī)r、泥巖及頁(yè)巖，為斜坡相和盆地相沉積，沉積厚度急劇減小到100多米。

縱向上，海平面變化對(duì)微生物礁灘演化的影響十分明顯，因?yàn)檠芯繀^(qū)肖爾布拉克組位于碳酸鹽巖臺(tái)地之上，所以層序內(nèi)部不發(fā)育低位體系域，均由海侵體系域和高位體系域的沉積序列組合構(gòu)成。其層序特征如下：肖下一段(sq1)基本繼承玉爾吐斯組的沉積格局，發(fā)育中-內(nèi)緩坡沉積。sq1是肖爾布拉克組碳酸鹽巖發(fā)育的初始時(shí)期，伴隨小范圍的海侵。這一階段海平面快速上升，金磷礦和肖西溝發(fā)育一套近層狀微生物席。肖下二段(sq2)處于三級(jí)層序下降半旋回上部，海平面持續(xù)下降，此時(shí)已由潮下深水過(guò)渡到潮間潮下淺水帶，多發(fā)育凝塊石微生物席和藻粒灘沉積。

肖上一段(sq3)海侵期海平面快速上升，微生物在局部古地貌高地開(kāi)始造礁，金磷礦剖面和肖西溝剖面發(fā)育凝塊石微生物礁。高位體系域晚期，位于古地貌高地處的肖西溝剖面可容納空間的增長(zhǎng)速率小于微生物礁的建礁速率，礁體向海方向進(jìn)積，緩坡上的進(jìn)積型微生物礁灘體組成了鑲邊臺(tái)緣。地層由此從緩坡臺(tái)地的潮間-潮上淺水相沉積轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹊傔吪_(tái)地的臺(tái)地邊緣相和開(kāi)闊臺(tái)地相沉積。肖上二段(sq4)處于三級(jí)層序下降半旋回中部，相對(duì)海平面振蕩上升，此段沉積期水體動(dòng)能較高，處于弱鑲邊臺(tái)緣帶的肖西溝剖面和金磷礦剖面多發(fā)育砂屑灘、藻粒灘和微生物礁互層的微生物礁灘體，盆地西部多發(fā)育藻粒灘和砂屑灘。肖上三段(sq5)處于三級(jí)層序下降半旋回上部，此時(shí)沉積水體進(jìn)一步下降，水體能量加強(qiáng)，金磷礦剖面發(fā)育藻粒灘和鮞粒灘，肖西溝發(fā)育向海進(jìn)積的微生物礁灘，盆地西部多育砂屑灘、礫屑灘和臺(tái)內(nèi)點(diǎn)礁。

3 主控因素分析

通過(guò)肖爾布拉克組東西向高精度層序連井格架展布(圖7)可以看出：海平面變化、古地貌、層序格架及沉積相共同控制了研究區(qū)的微生物礁灘體的發(fā)育及展布。其中海平面變化表現(xiàn)在對(duì)層序發(fā)育的控制上，進(jìn)而在縱向上控制了微生物礁灘的演化，而古地貌主要在平面上控制沉積相的展布，進(jìn)而控制微生物礁灘的平面分布。

3.1 海平面的變化

海水的深度可以影響微生物的繁盛和碳酸鹽巖的生產(chǎn)速率，不同類型的微生物巖的發(fā)育受海平面變化的影響較大[28]。海平面的升降變化會(huì)引起海水的深度、水動(dòng)力的強(qiáng)度和水體動(dòng)蕩程度的變化，它們綜合控制著微生物礁灘體的發(fā)育特征[29]。肖下一段(sq1)沉積時(shí)，海水相對(duì)較深，在晴天浪基面之下，快速海侵使沉積能量相對(duì)變低，有利于層狀層紋石微生物席的發(fā)育；隨后海平面開(kāi)始緩慢降低，在肖下二段(sq2)沉積時(shí)期海平面緩慢下降，微生物活動(dòng)開(kāi)始增多，但此時(shí)沉積水體依然較深，水體能量依然不強(qiáng)，有利于凝塊石微生物席的發(fā)育。肖上一段(sq3)海侵期海平面快速上升，此時(shí)缺氧、溫暖的沉積環(huán)境最適宜微生物的發(fā)育，微生物活動(dòng)開(kāi)始繁盛，發(fā)育塊狀凝塊石組成的微生物礁，高位體系域時(shí)期海平面緩慢下降，沉積界面處水體能量加強(qiáng)，在高位體系域頂部發(fā)育藻粒灘和凝塊石微生物礁。肖上二段(sq4)海平面持續(xù)下降，沉積水體能量加強(qiáng)，發(fā)育藻粒灘、砂屑灘與灘間?；映练e，顆粒灘與低能灘間海的交替出現(xiàn)也反映水體的高頻波動(dòng)。肖上三段(sq5)海平面進(jìn)一步下降，此時(shí)沉積水體較淺，處于浪基面以上，水體能量較高，發(fā)育微生物礁灘、鮞粒灘和砂屑灘沉積(圖8)，露頭上常見(jiàn)小型溶蝕孔洞，反映海平面很淺，受暴露影響。

圖8 塔里木盆地北部地區(qū)肖爾布拉克組微生物礁灘演化圖

3.2 古地貌

碳酸鹽巖一般在臺(tái)地邊緣等水體較淺、能量較強(qiáng)的相帶發(fā)育較好，沉積厚度也較大；而在斜坡、陸棚等水體較深、能量較弱的相帶沉積厚度較薄。古地貌控制沉積相的平面展布，古地貌高地為淺水高能環(huán)境，多為臺(tái)地邊緣或開(kāi)闊臺(tái)地和局限臺(tái)地臺(tái)內(nèi)礁灘體沉積環(huán)境，是微生物礁灘體發(fā)育的主要區(qū)域。古地貌低洼地帶為深水低能沉積環(huán)境，沉積水動(dòng)力較弱，多為局限臺(tái)地或開(kāi)闊臺(tái)地深水環(huán)境。綜合分析研究區(qū)的重點(diǎn)探井和露頭的古地貌和沉積相分布(圖8)可知，研究區(qū)肖爾布拉克組微生物礁灘展布規(guī)律與古地貌關(guān)系密切，微生物礁灘體最發(fā)育區(qū)域位于古地貌較高的西北緣露頭區(qū)和塔深5井東部區(qū)域。肖下一段(sq1)和肖下二段(sq2)沉積時(shí)期，水體較深，在水下古地貌高地發(fā)育微生物席，而在古地貌低洼地帶則以泥晶灰?guī)r沉積為主，微生物礁灘不發(fā)育。肖上一段(sq3)水體逐漸變淺，在古地貌較高處微生物活動(dòng)加劇，微生物礁開(kāi)始發(fā)育。在古地貌稍低位置處(塔深5井區(qū))，受波浪攪動(dòng)的影響，古地貌高處的微生物礁體被波浪打碎，搬運(yùn)到古地貌稍低位置堆積形成藻粒灘，并對(duì)內(nèi)側(cè)古地貌低處形成一定程度的遮擋和封隔作用，因而內(nèi)側(cè)區(qū)域的灘間海沉積較發(fā)育。肖上二段(sq4)和肖上三段(sq5)沉積時(shí)期，古地貌高處微生物礁灘持續(xù)垂向加積到海平面附近時(shí)，受可容納空間的限制而停止生長(zhǎng)，而周緣相對(duì)低地卻擁有足夠的可容空間，造成微生物礁灘體向相對(duì)低地側(cè)向遷移，從而使得微生物礁灘體向海進(jìn)積，形成弱鑲邊臺(tái)緣。臺(tái)地內(nèi)位于臺(tái)緣帶附近的古地貌高地水體變淺到浪基面之上，較強(qiáng)的水動(dòng)力和較大的可容納空間使得此處沉積厚層砂屑灘河和藻粒灘。

4 沉積相發(fā)育模式

綜合高精度層序地層格架以及上文對(duì)鉆測(cè)井、巖心薄片等資料的研究，可以看到塔里木盆地塔北地區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組經(jīng)歷了兩種不同的碳酸鹽巖臺(tái)地模式的演變，即碳酸鹽巖緩坡型臺(tái)地模式和碳酸鹽巖弱鑲邊臺(tái)地模式。

4.1 緩坡型臺(tái)地發(fā)育模式

受前寒武紀(jì)裂陷槽構(gòu)造古地貌和玉爾吐斯組沉積補(bǔ)償?shù)碾p重控制，肖爾布拉克組古地貌呈“南高北低、西高東低”的沉積格局[30]，研究區(qū)內(nèi)地層也呈明顯的西厚東薄的趨勢(shì)，是一個(gè)盆地填平階段。肖下一段(sq1)和肖下二段(sq2)是碳酸鹽巖緩坡型臺(tái)地發(fā)育時(shí)期，為中-內(nèi)緩坡沉積環(huán)境。結(jié)合層序連井格架(圖7)可以看到，sq1和sq2沉積時(shí)期地層自東向西呈逐漸加厚的趨勢(shì)，為一個(gè)區(qū)域性的寬緩斜坡，緩坡型臺(tái)地的臺(tái)緣坡折帶不發(fā)育，坡度較緩，沉積速率差別不大，整體厚度相近，古地貌高地和古斜坡具有相似的層序地層特征，從而形成了西高東低的碳酸鹽巖緩坡臺(tái)地模式(圖9(a))。在緩坡型碳酸鹽巖臺(tái)地發(fā)育模式下，海平面的升降變化是地層發(fā)育和微生物礁灘的主要控制因素。sq1時(shí)期海平面先快速上升后緩慢下降，在高位體系域晚期，古地貌高地處發(fā)育厚層的層紋石微生物席。sq2時(shí)期海平面緩慢下降，在古地貌高地發(fā)育凝塊石微生物席。

圖9 塔里木盆地北部地區(qū)肖爾布拉克組沉積相發(fā)育模式

4.2 弱鑲邊臺(tái)地發(fā)育模式

肖上段是研究區(qū)內(nèi)沉積演化的新階段，隨著海平面升降及構(gòu)造環(huán)境的變化，盆地西部古地貌高地沉積速率遠(yuǎn)大于盆地東部古地貌低地，碳酸鹽巖臺(tái)地逐漸演化成弱鑲邊臺(tái)地模式(圖9(b))，地層沉積厚度整體也呈西厚東薄的趨勢(shì)。肖上一段(sq3)為緩坡型臺(tái)地向弱鑲邊臺(tái)地的轉(zhuǎn)變期，該時(shí)期相對(duì)海平面由上升轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆?，沉積水體環(huán)境整體較深，微生物活動(dòng)繁盛，碳酸鹽巖生產(chǎn)速率加快。古地貌高地微生物開(kāi)始建礁，初步形成弱鑲邊臺(tái)緣帶，微生物礁被波浪打碎并沉積在弱鑲邊臺(tái)緣附近古地貌稍低位置堆積成藻粒灘，而古地貌低位置微生物巖基本不發(fā)育，仍具有緩坡型臺(tái)地的沉積特征。肖上二段(sq4)和肖上三段(sq5)相對(duì)海平面進(jìn)一步下降，隨著持續(xù)緩慢海退和沉積物的不斷堆積，弱鑲邊臺(tái)緣帶周圍的相對(duì)低地也出露到浪基面之上而開(kāi)始發(fā)育砂屑灘、礫屑灘和藻粒灘。古地貌高地發(fā)育微生物礁灘復(fù)合體，當(dāng)微生物礁灘體垂向生長(zhǎng)到海平面附近時(shí)，受可容納空間的限制微生物礁灘停止生長(zhǎng)，而臺(tái)緣帶周緣向海一側(cè)卻擁有足夠的可容空間，這就造成微生物礁灘體向海一側(cè)進(jìn)積生長(zhǎng)，緩坡上的進(jìn)積型礁灘體組成新臺(tái)緣，標(biāo)志著碳酸鹽巖緩坡演變?yōu)槿蹊傔吿妓猁}臺(tái)地(圖9(b))。

5 結(jié)論

(1)根據(jù)典型露頭和重點(diǎn)探井資料，在塔里木盆地北部地區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組中識(shí)別出2個(gè)三級(jí)層序(SQ1、SQ2)和5個(gè)四級(jí)層序(sq1、sq2、sq3、sq4、sq5)。

(2)研究區(qū)海平面變化控制著微生物礁灘的發(fā)育，古地貌控制著微生物礁灘的演化。海平面對(duì)微生物礁灘發(fā)育的控制作用主要體現(xiàn)在縱向上，海平面較深時(shí)微生物席較發(fā)育，海平面由上升變?yōu)橄陆禃r(shí)微生物礁和藻粒灘較為發(fā)育，海平面持續(xù)下降時(shí)易發(fā)育砂屑灘、鮞粒灘和微生物礁。古地貌控制碳酸鹽巖沉積相和微生物礁灘的分布，古地貌高地沉積厚度較厚，微生物礁灘較發(fā)育，易形成弱鑲邊臺(tái)緣；在距離臺(tái)緣較近的古地貌稍低位置，砂屑灘和藻粒灘較發(fā)育。

(3)研究區(qū)肖爾布拉克組有兩種碳酸鹽巖臺(tái)地發(fā)育模式，其中肖下一段(sq1)和肖下一段(sq2)多發(fā)育層紋石微生物席和泥晶灰?guī)r沉積，為緩坡型臺(tái)地發(fā)育模式；肖上一段(sq3)為緩坡型臺(tái)地向弱鑲邊臺(tái)地的轉(zhuǎn)變期，古地貌高地微生物開(kāi)始建礁，低古地貌斜坡區(qū)微生物巖幾乎不發(fā)育，仍為緩坡型臺(tái)地的沉積特征；肖上二段(sq4)和肖上三段(sq5)為弱鑲邊臺(tái)地沉積，由于相對(duì)海平面的下降導(dǎo)致大型礁灘體進(jìn)積生長(zhǎng)，緩坡上的進(jìn)積型礁灘體組成新臺(tái)緣。