寒武纪—奥陶纪岩相古地理

奥陶纪岩相古地理演化特征~

根据塔里木盆地新厂期—艾家山期岩相古地理图的编制, 结合区域地质背景, 明确了研究区奥陶纪的岩相古地理演化特征, 得出以下几点认识:
1)塔里木盆地早、中奥陶世的台地边缘位置变化不大, 是寒武纪碳酸盐岩台地边缘的继承。 晚奥陶世, 台地边缘迁移到早期陆棚的内侧, 具体发育位置受中奥陶世古隆起边缘或水下隆起边缘的控制, 而罗西台地受碎屑物质供给的影响, 已经消亡。 晚奥陶世是塘南台地发展的鼎盛时期, 在晚奥陶世末与其他台地一起消亡。
2)早奥陶世相对海平面持续上升, 陆棚内存在次级的地形转换带或台阶, 形成较深水开阔台地与较浅水开阔台地的分异。鹰山组上段高位期, 陆棚内碳酸盐岩台地向陆棚边缘进积, 碳酸盐岩台地占据整个陆棚区, 研究区东侧台缘斜坡与陆棚-深海盆地过渡的斜坡区重合。
3)研究区西缘露头区早、中奥陶世至晚奥陶世良里塔格组沉积期总体表现为缓坡碳酸盐岩台地或碳酸盐缓坡的沉积特征, 相变平缓, 均斜的缓坡有利于区域海侵的发生; 而塔中-轮南过渡带在中、下奥陶统多个层位和总体厚度上都存在一个三角形的高值区, 对于区域海侵的发生有遮挡作用。鹰山组上段的台内洼地继承性发展, 并向西扩展, 在一间房组沉积期, 与柯坪地区的海湾在缓坡背景上沟通, 形成统一的向西开口的海湾 (图3-3-18)。
4)晚奥陶世, 经历吐木休克组大范围的海泛, 一间房组剥蚀区总体被淹没, 原来的古地貌高部位或水下隆起区发育了良里塔格组碳酸盐岩台地, 台地外侧由于晚奥陶世陆源碎屑的供给总体形成浅海碎屑岩陆棚或混积陆棚, 而南北两个碳酸盐岩台地之间可能形成灰泥沉积为主的混积陆棚, 而浅海陆棚与深海的过渡带可能仍然位于早、中奥陶世的台缘斜坡部位 (图3-3-23)。

图3-3-23 塔里木盆地晚奥陶世艾家山期晚期(良里塔格组沉积期)岩相古地理图

5)奥陶纪不同时期发育不同类型的碳酸盐岩台地,高能滩或礁(丘)滩带不仅发育在台地边缘, 台内的次级台阶边缘、台内缓坡内侧、古岩溶区的边缘、台内洼地的边缘均可发育不同类型的滩体。

塔里木盆地早寒武世早期发生大规模海侵, 这一点可与扬子板块进行对比。海侵期,沉积了一套大范围分布的黑色页岩、含磷硅质岩或磷块岩, 反映了较深水的环境, 这套较深水沉积也是盆地内一套重要的烃源岩。 随后持续性海退, 塔里木盆地进入碳酸盐岩台地发育阶段。塔里木克拉通上建造的碳酸盐岩台地分东、西两个, 其中西部台地为一近椭圆形孤立台地, 台地边缘位于轮南1井—塔中32井—塔中5井一线,并由塔中5井向西南方向延伸, 根据地震剖面解释和地层等厚线分析推测台地西南部台缘相带位于民丰—于田—叶城—喀什一带, 东部和北部为镶边型碳酸盐岩台地, 而西部和南部则表现为缓坡型; 东部台地边缘位于罗西1井一带, 规模很小。这一古地理格局在整个寒武纪基本保持稳定。

图3-2-13 塔里木盆地上寒武统地震相图


图3-2-14 塔里木盆地上寒武统厚度图


图3-2-15 塔里木盆地晚寒武世岩相古地理图

早寒武世伽师-麦盖提-和田地区发育同沉积隆起, 隆起导致该地区下寒武统的缺失, 塘南地区发育水下低隆。 台地内部以局限台地环境为主, 在东部和北部水体能量较强, 水体交换频繁, 为开阔—半局限台地环境。
早寒武世中期—中寒武世, 碳酸盐岩台地以进积和加积的方式生长, 台地边缘相带迅速向外迁移。 伽师-麦盖提-和田同沉积隆起转变为水下低隆, 而塘南隆起则继承性发展。 由于海平面下降、炎热干燥的古气候条件和水下隆起-镶边型台地边缘障壁作用的联合影响, 台地内中西部英买力—塘北2井—同1井之间形成大面积分布的膏岩潟湖。
晚寒武世, 随着海平面的上升和古气候的变化, 台地内部过渡为局限台地和开阔-半局限台地环境, 水体能量增强, 台内滩分布增多。该时期伽师-麦盖提-和田隆起和塘南水下低隆继承性发育, 但规模已小了很多 (图3-2-15)。

寒武纪—奥陶纪，塔里木板块经历了伸展-挤压的地球动力学旋回，构造活动对古地理格局有明显的控制作用。寒武纪—早奥陶世，在伸展背景下，克拉通主体具有东西分异的特点，呈现“两台夹一盆”的古地理格局。中西部大型碳酸盐台地在这一时期继承发育。自早奥陶世末期开始，区域地球动力学背景由伸展转向挤压，中西部大型台地在近南北向挤压作用下逐渐分割为两个孤立台地，南部的塘南台地可能也在这一时间形成。奥陶纪末，由于海平面上升和大量碎屑沉积物的注入，碳酸盐台地消亡，盆地主体转变为碎屑陆棚环境。

（一）寒武纪岩相古地理

寒武纪，塔里木克拉通处于稳定拉伸的构造环境，台地-盆地相间的古地理格局继承性发展。台地内部沉积环境在中寒武世发生较大变化，主要是出现大面积分布的膏盐潟湖，这与干旱古气候条件和台地内部古地形变化有关，晚寒武世随着海平面上升和气候条件变化，膏盐潟湖消失。在寒武纪，东西部碳酸盐台地之间则为稳定发育的欠补偿盆地。

1.早寒武世岩相古地理

塔里木克拉通早寒武世早期发生大规模海侵，沉积了一套大范围分布的黑色页岩、含磷硅质岩或磷块岩（玉尔吐斯组），这一点可与扬子板块对比。这套较深水沉积也是盆地内一套重要的烃源岩。随后持续性海退，塔里木克拉通进入碳酸盐台地发育阶段。塔里木克拉通建造了两个碳酸盐台地，中西部台地为一近椭圆形孤立台地，称为塔西台地，规模最大。其东部台缘相带位于轮南1井—塔中32井—塔中5井一线，西北部台缘带位于阿克苏附近的苏盖特布拉克剖面（宋金民，2009），因为该剖面下寒武统肖尔布拉克组有特征明显的台缘礁发育。目前尚没有确凿的证据指示塔西台地西南部台缘带的位置，根据地震资料推测位于叶城—和田一线西南。西南地区整体表现为碳酸盐缓坡，有别于东部和西北部的镶边型碳酸盐台地。台地内部以局限台地环境为主，但在东北部地区地层厚度较大，并且钻遇颗粒灰岩（塔深1井），说明该地区水体与外海交换频繁，能量较强，属于开阔-半局限台地环境。

东部罗西台地经历了碳酸盐缓坡（早-中寒武世）到镶边台地（晚寒武世）的演化过程，高能相带位于罗西1井地区；南部的塘南台地规模较小，与塔西台地之间水体深度相对较小，为斜坡环境。塔西台地与罗西台地之间，下寒武统为灰黑-黑色泥岩、硅质岩或灰质泥岩、含云灰泥岩等，说明在早寒武世是一个欠补偿性质的盆地。

2.中寒武世岩相古地理

早寒武世中期—中寒武世，碳酸盐台地以进积-加积的方式生长，台地边缘迅速向外迁移，最远距离可达80km（古城地区），台地面积进一步扩大。此时苏盖特布拉克地区已经由台地边缘礁滩转变为局限台地环境。中寒武世，由于古气候条件和水下隆起-台地内古地形差异-镶边型台地边缘导致的障壁作用与海平面波动、炎热干燥气候条件的联合影响，台地内中西部英买力-塔中2井—玛2井—同1井之间形成大面积稳定分布的膏岩潟湖。罗西台地依然为碳酸盐缓坡，塘南台地继承性发育（图3-2-2）。

3.晚寒武世岩相古地理

晚寒武世，随着海平面的上升和古气候回转，碳酸盐台地内部水体流动逐渐通畅，水体能量增强，逐渐过渡为局限台地和半局限-开阔台地环境，台内滩分布也明显增多。这一点在塔西台地的北部和东部表现最为明显。晚寒武世，塔西台地的边缘相带较早寒武世要窄，镶边程度更高。罗西台地在这一时期已经由碳酸盐岩缓坡过渡为镶边型台地（图3-2-3）。该时期喀什-叶城-和田隆起和塘南水下低隆仍然继承性发育，但规模已经小了很多。

（二）奥陶纪岩相古地理

奥陶纪古地理环境有三次明显的转变。一是早奥陶世末受塔里木克拉通南北两侧挤压应力的影响，塔西台地内部出现沉积环境分异，台内洼地开始形成；二是中奥陶世，塔西台地在进一步增强的挤压作用下，开始分裂为两个独立的碳酸盐台地；三是奥陶纪末，大量碎屑物质的涌入造成碳酸盐台地的消亡，盆地整体上转变为碎屑陆棚环境。

1.OSQ1（相当于蓬莱坝组沉积期）岩相古地理特征

早奥陶世蓬莱坝组沉积期古地理格局基本继承了晚寒武世的特点。塔西台地东部边缘相带沿库南1井—满参1井—塔中32井—古城4井—塔中5井一线分布，呈向西突出的马蹄形。塔中35井以北，台缘带宽度较大，表现为缓坡-弱镶边型碳酸盐台地；而塔中35井之南，台地边缘宽度较小，表现为镶边型碳酸盐台地。半局限-开阔台地环境沉积物有比较明显差异，可分为较深水部分和较浅水部分。较深水开阔台地主要分布于塔中1井—古城4井一带，其西南边缘位于塔中1井—塔中12井一线。

这一时期，台缘滩和台内滩大面积分布，多呈长条形沿台地边缘和台槽延伸方向分布，颗粒滩多与台缘带平行。塔北轮南1井地区，由于台缘滩和台内滩的障壁作用，形成了水体能量较弱的半局限台地；而和田地区可能位于地形的高部位，水深较浅，由于海底的摩擦力导致水体运动受到限制，造成水体循环不畅，形成半局限台地环境（图3-2-4）。

图3-2-l 塔里木盆地早寒武世岩相古地理图

图3-2-2 塔里木盆地中寒武世岩相古地理图

图3-2-3 塔里木盆地晚寒武世岩相古地理图

图3-2-4 塔里木盆地OSQl（奥陶纪蓬莱坝组沉积期）岩相古地理图

2.OSQ2（相当于鹰山组下段沉积期）岩相古地理特征

早奥陶世鹰山组下段沉积期，塔西台地的边缘相带没有明显的变化，主要差异是台缘带经过古城4井后开始向西延伸，再经过塘参1井后向南延伸，塔中5井—塔中3井一线为台缘斜坡发育的部位。开阔台地仍划分为较深水开阔台地和较浅水开阔台地，较深水发育位置与蓬莱坝组沉积期类似。这一时期，台地内部沉积环境开始出现分异，最明显的是塔北南部形成了台内洼地，台内洼地周围有颗粒滩和生物丘分布，通常在迎风面为滩体，在背风面为生物丘。从层序OSQ2古地理图上可以看到，台地边缘相带并非处处都发育高能礁滩体，海侵背景下较深水开阔台地边缘高能滩可能只局部发育（图3-2-5）。和田地区仍为局限台地环境，罗西台地与塔西台地之间的欠补偿盆地继承性发育。

早奥陶世末开始，塔里木板块由伸展环境转换为挤压环境。在近南北向挤压应力作用下，塔北和塔西南—塔中地区出现不同程度的隆升，同时形成了阿满过渡带之间的低地势区，这可能是台内洼地形成的原因。持续的挤压作用，最终导致塔西台地在一间房组沉积期沿台内洼地与台槽方向分裂为南北两个独立的碳酸盐台地。

3.OSQ3（相当于鹰山组上段沉积期）岩相古地理特征

相比于OSQ2，鹰山组上段沉积期碳酸盐台地边缘及斜坡的位置没有明显变化，但在塘参1井地区有向外迁移的现象。台内洼地继承性发展，并且向西扩展，其周缘主要为颗粒滩沉积，丘状反射特征的灰泥丘不发育。台地内部以开阔台地环境为主，仅在和4井地区有小范围的局限台地分布。台内颗粒滩大面积分布，11个滩体形态各异，多（近）平行于台地边缘分布（图3-2-6）。罗西台地和塘南台地继承性发育。

4.OSQ4（相当于一间房组沉积期）岩相古地理特征

中奥陶世，受板块活动影响，位于阿满过渡带的台内洼地继续向西扩展，并在柯坪至雅科瑞克地区与外海相连，形成向西开口的闭塞海湾。在一间房组沉积期晚期，持续的挤压应力最终导致前期统一的塔西台地分割为南北两个孤立台地。而位于盆地南端的塘南台地也于这一时间形成。库南1井—满参1井—古城4井—塘参1井一线的台地边缘，在鹰山组沉积期台地边缘的基础上继承性发展，在经过塘参1井后向玛参1井方向延伸。古隆1井和古城4井钻遇的一间房组，揭示了该地区一间房组沉积时期仍处于碳酸盐台地环境。轮南存在一个椭圆形的颗粒滩发育区，其内带主要为滩相沉积，外带为滩夹点礁。这可能是在南北向挤压作用下塔北隆起的沉积响应。英买力地区以中低能台地相沉积为特征，颗粒滩不发育。滩相的大面积分布也可能与碳酸盐缓坡背景下中缓坡上分布广泛的滩相沉积有关（图3-2-7）。

由于构造应力体制的转换，在一间房组沉积期后段，塔中—巴楚地区的吐木休克断裂和塔中I号断裂，以及盆地南部玛扎塔格断裂和塔中南缘断裂分别向北、向南发生逆冲活动，导致塔中—巴楚地区大范围隆升剥蚀。

5.OSQ5（相当于吐木休克组沉积期）岩相古地理特征

吐木休克组沉积期古地理主要受海平面变化和陆源碎屑供给两个因素的控制。晚奥陶世早期海平面快速上升，其上升的速度超过碳酸盐沉积速率，因而抑制了碳酸盐的生产，在盆地内形成广泛分布的紫红色泥灰岩、瘤状灰岩、泥灰岩、灰质泥岩等。需要注意的是一间房组沉积期形成的古地貌特征对吐木休克组沉积相带的展布可能有一定的控制作用。陆源物质的供给表现在两个方面，一是吐木休克组沉积中普遍含有泥质成分；二是紧邻物源的地区，可产生以碎屑岩为主，夹少量薄层灰岩沉积，例如雅科瑞克地区和吐木休克组沉积晚期的塔中低突起东侧和南侧。

露头区则表现为一北倾的混积缓坡型台地，雅科瑞克受其西北部物源的影响，主要沉积了一套碎屑岩。塔北地区为沿哈拉哈塘—羊屋—轮南环状分布的碳酸盐-粘土混积型缓坡台地，与塔中之间过渡为浅海盆地。塔中东部和南部为由碳酸盐沉积向碎屑岩沉积过渡的外缓坡环境。罗西台地在这一时期已经消亡，塘南地区仍然为陆地（图3-2-8）。

图3-2-5 塔里木盆地OSQ2（奥陶纪鹰山组下段沉积期）岩相古地理图

图3-2-6 塔里木盆地OSQ3（奥陶纪鹰山组上段沉积期）岩相古地理图

图3-2-7 塔里木盆地OSQ4（奥陶纪一问房组沉积期）岩相古地理图

图3-2-8 塔里木盐蚰.0SQs（奥陶纪吐术休克组沉积期）岩相古地理囝

图3-2-9 塔里木盆地OSQ6（奥陶纪良里塔格组沉积期）岩相古地理图

图3-2-10 塔里木盆地OSQT（奥陶纪桑塔木组沉积期）岩相古地理图

6.SQ6（相当于良里塔格组沉积期）岩相古地理特征

良里塔格组沉积期古地理格局表现出三方面特点。一是塔北和塔中—巴楚之间被浅海盆地分隔，南北为两个独立的碳酸盐台地，不同地区的碳酸盐台地类型存在差异性，台缘斜坡宽窄不一。二是塔北地区表现为缓坡型的碳酸盐台地。轮南48井以北水动力较强，障积-粘结生物礁较发育，甚至可能为弱镶边的碳酸盐台地；轮南48井以南主体为相对低能的瘤状灰岩，夹障积礁、滩沉积。塔中I号台缘带为镶边型碳酸盐台地，台缘斜坡带较窄，台缘礁滩发育。而塔中—巴楚南北两侧总体由镶边型碳酸盐台地过渡为缓坡型碳酸盐台地。巴楚露头区为相对低能的弱镶边或缓坡型碳酸盐台地，发育障积礁或灰泥丘、滩组合。三是塘南台地在该时期表现为弱镶边结构，以滩相沉积为主（图3-2-9）。

7.OSQ7（相当于桑塔木组沉积期）岩相古地理特征

晚奥陶世桑塔木组沉积期岩相古地理发生了较大变化，主要是早期的碳酸盐台地由于陆源碎屑的大量注入而消亡，塔里木盆地总体上以混积陆棚、碎屑陆棚相沉积为主，在阿满过渡带为浅水盆地相，塔东地区为盆地相（图3-2-10）。

塔北混积陆棚、巴楚—塔中混积陆棚及罗西混积陆棚主要为陆源碎屑岩（以粉细砂岩及泥岩为主）夹较多碳酸盐岩，而陆源碎屑陆棚相带则主要表现为以粉砂岩、细砂岩及粉砂质泥岩为主的沉积，在塔东却尔却克山地区发育了陆棚边缘滨岸相沉积，说明其北侧即为陆源碎屑物源区。塔东盆地相以群克1井所钻遇的深水盆地相深灰色钙质泥岩与绿灰色泥晶粉屑灰岩（钙质浊积岩）间互为代表，总体上仍属于浊流盆地。

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