塔里木盆地柯坪奥陶系地层特征及沉积演化

黄智斌，郭 峰，杨芝林，王钰婷，张宇恒

(1.中国石油塔里木油田分公司 勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000；2.西安石油大学 陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西 西安 710065)

柯坪水泥厂奥陶系剖面位于柯坪县北北西10 km的柯坪县水泥厂(喀玛提坎大沟口西岸)北侧，地层发育良好、化石丰富、出露较好，是柯坪塔格小区奥陶系的典型剖面之一。底与寒武系下丘里塔格组整合接触，上部(缺失印干组)与铁热克阿瓦提组假整合接触，厚673.7 m。其代表性、广泛对比性等均达上佳。本次研究按1 ∶500的精度实测了该剖面，通过对露头仔细观测和系统采样，研究了剖面的岩性组合和古生物特征、层序界面特征、准层叠置结构和三级层序划分。

1 地层划分及岩性特征

本文以前人研究成果为基础[1-13]，以全国地层委员会(2001)关于奥陶系3统6阶的年代地层划分方案为主要参考[8]，将下奥陶统划分为蓬莱坝组、鹰山组和大湾沟组等3个组；萨尔干组划分为中统顶部至上统底部，坎岭组和其浪组归为上统(见表1)。

蓬莱坝组(O1p)：可分为三段，下段为灰色、浅灰色中厚层状亮晶砂屑灰岩、中粗晶云岩，细晶灰岩夹粉晶灰岩，偶见残余砂屑硅质岩。中段为浅灰色中厚层状粉晶白云岩、黑色残余砂屑硅质岩夹亮晶砂屑白云岩。上段为灰色、浅灰色粉细晶白云岩、砂屑白云岩夹薄层硅质岩。底以一套块状灰岩与下伏下丘里塔格组灰色白云岩整合接触，顶以砂屑灰岩与上覆鹰山组灰色泥晶灰岩不整合接触。主要为半局限台地沉积。

鹰山组(O1-2y)：岩性组合为浅灰、灰色薄-厚层状泥晶灰岩、藻粘结泥晶灰岩、细粉晶灰岩、亮晶粒屑灰岩为主，局部夹薄层粉晶白云岩。顶以中厚层状泥晶灰岩与上覆大湾沟组瘤状、薄层夹不规则硅质条带灰岩整合接触。泥晶灰岩常发育水平层理，砂屑灰岩可见波状层理、平行层理发育。属于开阔台地滩间海、台内浅滩环境。

大湾沟组(O2d)：主要为浅灰、灰色中薄层瘤状生屑泥晶灰岩，中部夹生屑灰岩，底部夹不规则硅质条带。底以深灰色中层瘤状藻凝块灰岩与鹰山组顶深灰色中层状泥晶灰岩整合接触。大湾沟组典型特征是生屑含量较多。属于台地边缘生物碎屑滩。

萨尔干组(O2-3s)：为黑色页岩夹灰黑色薄层或凸镜状泥晶灰岩，局部层段夹有硅质条带。顶、底界均以黑色页岩与灰色灰岩整合接触。萨尔干组地层为灰色薄层状泥晶灰岩、黑色页岩，局部页岩和灰岩互层。沉积水体较深，代表了较深水盆地沉积。

坎岭组(O3k)：下部为灰色中薄层状泥质灰岩，中及上部主要为紫红色薄层泥质泥晶灰岩及页岩。顶以紫红色页岩与上覆其浪组灰绿色页岩整合接触。坎岭组沉积厚度较薄，仅11.98 m，沉积水体也比较深，属于混积陆棚环境。

其浪组(O3q)：主要为灰色薄层状泥质灰岩、瘤状泥质灰岩及灰绿色钙质、粉砂质页岩、粉砂岩韵律互层。顶以瘤状泥质灰岩与铁热克阿瓦提组灰绿色砂岩假整合接触。其浪组页岩水平层理发育，灰岩横向分布稳定，局部具有瘤状特征。属于混积陆棚相的深水陆棚及浅水陆棚沉积。

2 层序地层特征

2.1 层序界面特征

通过对剖面详细研究，发现中、下奥陶统碳酸盐岩主要发育Ⅱ型层序不整合界面，而上奥陶统发育相对海平面快速上升形成的Ⅲ型层序边界。

Ⅱ型层序边界形成时，海平面发生过短暂的下降，随之上升，因而识别特征没有Ⅰ型层序边界显著，仅在近岸部位有微小的侵蚀。如中下奥陶统层序Ⅰ～层序Ⅳ底界面。Schlager认为除了不整合面(Ⅰ型和Ⅱ型)外，可以把突发海泛面做为旋回层序划分的分界，称为Ⅲ型层序边界[14]，在此层序边界之上有明显的水体突然加深的现象，如上奥陶统层序Ⅴ底界面。

2.2 准层序类型、叠置关系及三级层序划分

柯坪县水泥厂奥陶系剖面主要为碳酸盐岩台地沉积环境，高频层序类型多样且特征明显，主要包括六级米级旋回韵律层、五级准层序(准层序)及四级准层序组(准层序组)。

六级韵律层在柯坪县水泥厂剖面主要为潮下型、环潮坪型及L-M型，主要表现为以下几种组合形式：①每个旋回下部岩石单元为浅灰色、灰白色中厚层状粉晶灰岩，上部岩石单元为灰色、浅灰色薄至中层状亮晶砂屑灰岩；②每个旋回下部岩石单元为灰色、浅灰色中层状粉晶云岩，上部岩石单元为浅灰色中层状(残余砂屑)中细晶白云岩③每个旋回下部岩石单元为灰色、浅灰色中层状泥、粉晶云岩，上部岩石单元为浅灰色中层状(残余砂屑)中粗晶白云岩；④每个旋回下部岩石单元为灰色、浅灰色中层状泥晶灰岩，上部岩石单元为浅灰色中厚层状亮晶砂屑灰岩；⑤每个旋回下部岩石单元为灰色、浅灰色中薄层状泥晶灰岩，上部岩石单元为浅灰色中层状藻砂屑灰岩；⑥每个旋回下部岩石单元为深灰色、黑色页岩，上部岩石单元为浅灰色中薄层状泥晶灰岩或泥质灰岩；⑦每个旋回下部岩石单元为灰绿色页岩，上部岩石单元为灰色薄层状粉屑灰岩；⑧每个旋回下部岩石单元为浅灰色、灰黑色残余砂屑硅质岩，上部岩石单元为浅灰色中层状中细晶白云岩(见图2、图3)。

五级准层序主要由大约4～5个六级韵律层垂向叠加组成，其具体表现形式随其在三级层序中所处的不同体系域而不同。当其处于三级层序的海侵体系域中时，通常表现为向上变深的退积式沉积。当五级准层序处于三级层序的高位体系域中时，通常表现为向上变浅的加积-进积式沉积(见图3)。

四级准层序组由4～6个五级准层序垂向叠加组合形成，其具体表现形式随其在三级层序中所处的不同体系域而不同。当其处于三级层序的海侵体系域中时，通常表现为向上变深的退积式沉积。当其处于三级层序的高位体系域中时，四级准层序组总体表现为向上变浅的加积-进积式沉积(见图3)。

根据露头中岩性、沉积相转换面、暴露特征及水体深度突然变化等界面特征，准层序类型及叠置关系，将柯坪水泥厂奥陶系剖面进一步划分为6个三级层序。碳酸盐岩台地背景下，层序中体系域发育不全，以TST-HST组合为特征，无低水位体系域(见图3)。

3 沉积体系及沉积演化

奥陶系沉积时期柯坪地区主要位于碳酸盐岩台地内部，主要为较浅水的半局限台地、开阔台地沉积环境，其次为浅海混积陆棚及较深水盆地沉积。开阔台地又可以划分为台内浅滩、生屑滩、滩间海等微相，半局限台地包括砂屑滩坝和泻湖沉积(见图3、图4)。

新厂期-桃源期为半局限台地相，并可分为砂屑滩和泻湖沉积，以灰色、浅灰色亮晶砂砾屑灰岩、细晶云岩、残余砂屑硅质岩为主要岩性，可见波状层理，常见硅质结核，偶见冲刷面；道保湾期-大湾期海平面上升，为开阔台地相沉积，主要有滩间海及台内滩，灰质含量增加，云质含量减少，以亮晶颗粒灰岩为主，夹泥晶灰岩；达瑞威尔期早期为台缘斜坡相沉积，典型特征是碎屑颗粒滩发育；达瑞威尔期晚期-艾家山期为混积陆棚沉积，泥岩与灰岩频繁互层，偶夹砂屑灰岩(见图4)。

4 结论

1)据露头岩性、沉积相转换面、暴露特征及水体深度突然变化等界面特征、准层序类型及叠置关系，将柯坪水泥厂地区奥陶系划分为6个三级层序，层序中体系域发育不全，以TST-HST组合为特征，无低水位体系域。

2)柯坪地区奥陶系沉积时期多为碳酸盐岩台地，主要为较浅水的半局限台地、开阔台地沉积环境，其次为浅海混积陆棚沉积。新厂期-桃源期为半局限台地相，并可分为砂屑滩和泻湖沉积；道保湾期-大湾期海平面上升，为开阔台地相沉积，主要有滩间海及台内滩；达瑞威尔期早期为台缘斜坡相沉积，达瑞威尔晚期-艾家山期为混积陆棚沉积。