塔西南地区早古生界台缘斜坡带特征及分布

高志前，樊太亮，杨伟红，王鑫

(中国地质大学(北京) 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室，北京，100083)

塔西南位于塔里木盆地西南部，其北西部为南天山褶皱带，北东部以吐木休克断裂为界，南部被昆仑山褶皱带所围，东接塘古孜巴斯凹陷和塔南隆起[1-2]，并以和田河为界，向西受天山和昆仑山的夹持而成峡谷状与中亚的卡拉库姆-塔吉克盆地、费尔干盆地相连，面积约20×104km2。长期以来，塔西南地区一直是塔里木盆地油气勘探的重要接替基地，随着 2009年中石油在塔西南山前带的白垩系发现油气(柯东 1井)，2010年中石化在巴楚—麦盖提地区的下奥陶统发现工业油流(玉北 1井)，塔西南地区再次成为塔里木盆地油气勘探的热点。

1 塔西南台缘斜坡相带发育的区域地质条件

塔里木地块统一基底形成于晚元古代晚期发生的塔里木运动。从震旦纪开始进入了应力松弛和区域伸展的构造背景，晚元古代形成的超级古陆 Rodinia开始裂解。元古代形成的“新疆”板块在震旦纪早期发生分离，使得塔里木陆壳板块分别与其西南侧羌塘地块和东北侧准噶尔地块及北侧中天山的伊犁地块相继分离，至寒武纪塔里木地块周缘出现了洋壳，分别形成昆仑洋和南天山洋、北部古大洋[3-4]。库地142里程碑处玄武岩是低钾拉斑玄武岩，代表成熟大洋盆性质，表明库地蛇绿岩是“昆仑洋”的残留体，库地北新藏公路 128 km石英闪长岩体中见年龄为 513 Ma角闪石[5-6]，这表明塔里木地块西南缘的裂解作用在寒武纪表现明显，在北昆仑一带于早寒武世出现了半深海-深海盆地，自裂谷向洋盆的转换可能出现在中寒武世。

寒武纪，塔里木盆地构造古地理整体呈现“两洋夹一台”的格局(图1)。早寒武世盆地的西南缘、北缘分别发育北昆仑裂谷盆地、南天山裂谷盆地，东南侧为阿尔金-祁漫塔格隆起；北昆仑洋与南天山洋南北相连[7-9]。盆地内部西高东低，但西部克拉通内部坳陷沉降较快，发育开阔台地与局限台地沉积。盆地东部为克拉通边缘坳陷，属于强烈拉张环境的产物。盆地周缘构造作用控制盆地展布格局，南天山裂陷作用东强西弱，东部为海水较深的槽盆，火山活动发育，西部则为浅海陆架沉积[10-11]。兴地断裂为南天山裂陷与塔东克拉通边缘坳陷的分界断裂[12]，其南侧为半深海盆地，而北侧为浅水台地，也可能形成水下隆起，晚元古代-早寒武世，西昆仑洋盆发育并为拉张环境，最早于寒武纪就开始消减，盆地西南缘形成被动大陆边缘、并向北迁移，发育了一套台地斜坡沉积地层。中寒武世原型盆地的主要特征是北昆仑洋的出现，相应地沿着塔西南缘的叶城-和田-于田一带形成了被动大陆边缘，其次是在海退背景下塔西克拉通内坳陷发育了宽广的膏泥坪沉积，属局限台地内坳陷的产物，晚寒武世基本继承了早中寒武世原型盆地的特点。北昆仑洋宽度进一步扩大，南天山裂陷进一步加强。由于北昆仑带拉张程度的加大，位于其北侧的叶城-和田一带的斜坡带继续发育，并向台内迁移。早奥陶世与寒武纪相比，周缘大洋演化状态有所改观，天山构造域的典型特征是北天山洋开始向南俯冲在中天山-吐哈微陆块群之下，产生了向南的挤压动力[13-14]；但是，这种挤压力并逐渐传导到塔里木盆地。南部北昆仑洋俯冲作用加强，在中昆仑发育一系列岛弧。

总的来看，寒武纪—早奥陶世，塔里木盆地的西南缘与北缘分别发育北昆仑裂谷盆地和南天山裂谷盆地(盆地西南缘的库地、北缘的达鲁巴依、东北缘的榆树沟等地均发现蛇绿岩)，表明塔西南地区具有发育台缘斜坡相带的地质背景。

图1 塔里木盆地早寒武世构造-岩相古地理Fig.1 Structure-lithofacies paleographic map of Early Cambrian,Tarim Basin

2 塔西南台缘斜坡相带存在依据及发育特征

野外露头研究发现，塔西南地区下奥陶统存在台缘斜坡带，其下奥陶统自下而上发育恰特组和坎地里克组(图2)，地层整体厚度达千米，呈现明显的3个沉积旋回，其中，第1个旋回的体系域发育齐全，后2个旋回缺失低位体系域。这3个沉积旋回具有相似的韵律性，旋回下部为大套砂砾岩浊流沉积，岩石类型主要为灰色厚层状细砾岩夹砾质石英砂岩透镜体、灰绿色含砾中—粗粒石英砂岩，表现为下斜坡相沉积特征，向上变为灰色中厚层状生物灰岩、灰色厚层状泥晶灰岩夹薄层似瘤状灰岩，局部见灰色厚层状砂屑灰岩，整体表现为台缘斜坡带沉积特征。其中，坎地里克剖面揭示的岩石组合主要为恰特组上部地层，岩性为灰色、浅灰色中厚层泥晶生屑灰岩夹薄层瘤状灰岩，库斯拉甫剖面揭示的岩石组合为坎地里克组下部地层，岩性为浅灰色、灰白色石英砂砾岩沉积。

塔西南台缘斜坡带的存在不但在野外露头上得到证实，在钻井上也有明显的揭示。位于麦盖提斜坡带的玉北1井钻遇该套台缘斜坡带地层。玉北1井钻遇的下奥陶统鹰山组岩性显示，其沉积也具有明显的3个旋回期次(图3)。第1个旋回为一套厚约1 m的泥质灰岩，沉积环境为下斜坡带的灰泥丘沉积。第2个旋回沉积环境整体表现为台地边缘滩相沉积，包含3个岩性组合，下部为一套灰色亮晶砂屑灰岩，顶端见泥晶灰岩，局部含绿泥石，厚约2.4 m，发育斜交裂缝和垂直裂缝，为砂屑滩沉积；中部为一套厚约1.8 m的灰色含砂屑灰岩，薄片显示砂屑具有2种不同类型，镜下观察发现颗粒，反映水动力条件相对较强，沉积微相为粒屑滩；顶部为一套灰色极细砂屑灰岩，厚约1 m，沉积环境为砂屑滩。第3个沉积旋回整体为一套浅灰色泥晶灰岩沉积，裂缝和溶洞发育，上部显示为油斑，中部为油迹，下部为油侵，总厚度约 10 m(未穿)，沉积环境表现为台地边缘-上斜坡沉积。总的来看，玉北1井下奥陶统岩性组合反映的是一套台地边缘—斜坡相的沉积，表明早奥陶世时期，塔西南地区沿玉北 1井一带的麦盖提南坡确实存在台缘斜坡相沉积。

塔西南早古生界碳酸盐岩台缘斜坡带在地震剖面和地层厚度图上也有很好的显示。在塔西南地区的地震剖面MGT08-204SN等测线上(图4)，台缘斜坡相带具有明显生物建隆特征，厚度较两侧地层明显增大，具有丘状反射外形，内部有杂乱充填，由台缘带向西南方向延伸，地层厚度明显减薄，进入盆地相，地震反射逐渐过渡到倾斜的平行反射；向东北方向延伸进入台地相，地震反射演变为平行连续反射。在寒武纪—早奥陶世的不同时期，台缘斜坡带的特点也显著不同，寒武系整体表现为缓斜坡，地势低平，在测线中部存在1个明显的台缘带，发育丘状披覆构造，台地—台缘之间地层厚度稳定，向西南部进入盆地，地层厚度明显变薄，沿寒武系底部台缘斜坡发育明显的3期前积沉积。早奥陶世，该台缘斜坡带演变为弱镶边斜坡，斜坡转折带发育斜交前积结构及其后缘的丘状杂乱地震反射明显，台缘带地层厚度较两侧的盆地、台地都有明显增大，斜坡坡度变大，生物建隆特征更加明显。

图2 塔西南台缘斜坡带野外露头特征Fig.2 Outcrop characteristics of platform slope in southwestern Tarim Basin

图3 塔西南台缘斜坡带岩心相特征Fig.3 Core facies characteristics of platform slope in southwestern Tarim Basin

图4 塔西南台缘斜坡带地震反射特征Fig.4 Seismic reflection characteristics of platform slope in southwestern Tarim Basin

塔西南台缘斜坡带的存在，在寒武系地层厚度图上也有明显的体现(图5)。塔西南地区的下寒武统—下奥陶统地层由巴楚地区向西南缘地层厚度明显减薄，沿莎车-胜和-塘古孜巴斯一线出现 1个等值线密集带，由南向北地层厚度由1.2 km急剧增厚到1.6 km，密集带呈近西北—东南向展布。密集带向北地层厚度等值线开始变的稀疏，地层厚度缓慢增大，整个巴楚—麦盖提地区寒武系地层厚度基本没有变化，稳定在1.6 km左右；密集带向南地层厚度等值线也逐渐变稀，地层厚度缓慢减薄，厚度为1.0～1.2 km。在民参1井西侧还存在一个局部地层加厚区，可能为塘南台地发育地，围绕着该加厚区发育一个等值线密集带，地层厚度由1.2 km急剧增厚到1.6 km。

图5 塔里木盆地寒武系地层厚度图Fig.5 Formation thickness map of Cambrian,Tarim Basin

3 塔西南台缘斜坡相带平面展布特征

寒武纪时期，塔里木盆地中西部为一个台地，斜坡区沿着肖尔布拉克—玉东2—星火2—塔深1—顺1—塔中32—古城4—塘南1—莎车—坎地里克连线一带，环绕着西部台地呈向西开口的“U”字型分布(图6)。斜坡带在塔西南地区主要沿坎地里克—莎车—玉北 1井连线一带呈西北—东南向展布，该斜坡带以北分布着广阔的碳酸盐台地，主要发育碳酸盐岩，包括云质灰岩、灰质云岩、白云岩、泥质云岩及膏质泥岩。在沉积相构成上，主要发育蒸发台地相、局限台地相和开阔台地相；斜坡带的西南部，发育盆地相沉积，岩性以暗色泥质泥晶灰岩、钙质泥岩为主，含深水颗石藻化石。在平面上，不同地区斜坡带的特征显著不同，塔西南斜坡带大致可分为东、西两段，以墨玉县为界，西部斜坡带更为宽缓，斜坡坡度小，宽度大；东部斜坡带宽度相对较窄，坡度变陡。

早奥陶世时期，塔里木盆地斜坡带分布基本继承了寒武系格局，但斜坡带在塔西南地区稍有变化，斜坡整体变陡，宽度变窄，并向台地内部迁移，展布格局由西北—东南向演变为近东西向，且东、西两段迁移变化存在明显差异(图6)。西段斜坡带迁移距离极小，基本沿寒武系斜坡带分布位置分布，东段斜坡带向台内迁移变化明显，由墨玉—和田—民参1井连线以北地区迁移至玉北1井—玛参1井—塘参1井连线一带。该时期塘南台地出现，围绕该台地发育的塘南斜坡带呈“V”字型向东南开口。同时，早奥陶世晚期，塔中地区斜坡带向台内退缩[15-16]，发育中古台槽，台缘斜坡带沿塔中28—顺6—中古14—塔中5井一带，呈向东南开口拉长的“U”字型分布。塔北地区台缘斜坡带由库南1井一带退缩到于奇6井以西地区，于奇6井下奥陶统发育角砾状中晶白云岩。柯坪地区的台缘斜坡带依然存在，在乌什磷矿野外露头剖面的下奥陶统地层中发现了具有外斜坡沉积特征的砂屑灰岩和泥晶灰岩。

随着海平面上升，塔里木盆地晚奥陶世台缘坡折带的分布和早奥陶世有着显著的不同，整体呈现出 3个孤岛，4个台缘斜坡的特征(图6)。盆地南部围绕着塘南台地，依然发育呈“V”字型向东南开口的台缘斜坡带。盆地中部，在塔西南—巴楚—塔中孤岛的北侧，沿方 1—塔中 49—塔中 48井一线一带发育一个斜坡带；南侧沿皮山—玛401—巴东2—中2—塔中3井一带发育1个斜坡带。盆地北部围绕塔北孤岛发育1个向北开口的“U”型台缘斜坡。

图6 寒武—奥陶纪不同时期的台地边缘斜坡分布图Fig.6 Distribution map of platform slope in different phase of Cambrian-Ordovician

4 塔西南台缘斜坡相带沉积模式

在寒武纪，塔里木盆地构造活动相对平静，地形平缓，气候以干燥为主。盆地中部和西部，海水浅而清澈，陆源碎屑贫乏，发育典型的碳酸盐台地相区，其中包括蒸发台地、局限台地、开阔台地和台地边缘。向南逐渐演变为斜坡和盆地相，水深逐渐加大，陆源碎屑物增多，寒武纪—早奥陶世时期塔西南斜坡带整体表现为退积型缓斜坡(图7)。寒武纪时期为宽缓斜坡，没有明显的台缘坡折，表现为1个区域性的缓倾斜坡，其沉积坡度小于5°，沉积剖面为退积型，台缘带以滩相沉积为主[17]，顺着平缓的古斜坡向下沉积，斜坡相带宽缓、不规则，在台地边缘相带，地震剖面上可见到角度低缓的S型或叠瓦状前积结构，寒武纪台缘斜坡相带分3期由塔西南逐渐向台地内部退缩迁移。早奥陶世塔里木盆地继承了寒武纪早期碳酸盐岩台地的古地理特点，但随着海平面的持续上升，盆地不同相区，特别是斜坡带的结构型式和沉积格局有了明显的变化。台地斜坡向西部快速迁移，沉积剖面由退积型逐渐转变为弱加积型。台地斜坡中下部由于沉积速度降低和水动力条件增强，与台地相区的厚度差异加大，从而使台地斜坡变陡，同时台缘礁滩发育，构成具有弱镶边斜坡特征的碳酸盐岩台地。

图7 塔西南台缘斜坡带发育模式Fig.7 Development model of platform slope of south western Tarim Basin

5 结论

(1) 塔西南地区区域构造背景和地质条件揭示，寒武—奥陶纪塔里木盆地西南部存在台缘坡折带。

(2) 塔西南斜坡带整体表现为退积型台缘缓斜坡，沿坎地里克—叶城—胜和2井—玛参1井连线一带呈近东西向展布，不同时期斜坡带具有向台地逐期缓慢迁移的特点。

(3) 塔西南台缘坡折带的发现，标志玛南—和田河地区台缘高能相带和塔西南深水陆棚相带的存在，对该区的烃源岩和储层评价预测具有指导作用。

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