在盆地级岩相古地理图编制中, 为确保忠实地重建某一时期的古地理格局, 必须考虑岩石地层和地震地层的穿时现象。实际工作中, 首先利用露头剖面纵向分辨率高的特点, 在系统采样基础上进行年代地层、生物地层和岩性地层综合划分对比, 建立台地相区和盆地相区的基准剖面, 用来指导覆盖区钻井的地层划分。通过合成记录技术, 将单井划分结果标定在地震剖面上, 进行区域解释, 最终建立沉积盆地的等时地层格架(表 1)。由于利用钻井标定的层位与地震层序界线并不完全一致, 因此为了便于在地震剖面上进行区域解释, 通常会人为地允许存在一定范围的偏差。例如地震层序解释中, 台地相区Tg7(下寒武统/中寒武统)实际对应中寒武统内部沙依里克组和阿瓦塔格组的界线(表1)。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 塔里木地区寒武系划分与对比 Table 1 Division and correlation of the Cambrian in Tarim area

表1 塔里木地区寒武系划分与对比 Table 1 Division and correlation of the Cambrian in Tarim area

微相分析是沉积相类型判识最直接的手段。通过露头剖面和单井沉积微相分析, 可以明确不同相带的沉积特征以及其与地层几何形态的对应关系。此外, 可以利用单井的沉积学分析结果(表 2)对特征地震反射进行标定(图 2), 从而确保地震资料沉积地质特征解释的可靠性。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 塔里木地区下寒武统岩性特征、沉积环境与地震反射特征 Table 2 Lithologic character, sedimentary environment and seismic reflection character of the Lower Cambrian in Tarim area

表2 塔里木地区下寒武统岩性特征、沉积环境与地震反射特征 Table 2 Lithologic character, sedimentary environment and seismic reflection character of the Lower Cambrian in Tarim area

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 地震反射类型及其对应的沉积环境Fig.2 Seismic reflection types and corresponding sedimentary environments

图3

Fig.3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 轮东地区寒武系碳酸盐岩台地边缘地震反射特征(Tg8拉平)（注:由碳酸盐岩缓坡过渡为镶边台地, 边缘相带前积特征明显, 在寒武纪末遭受剥蚀, 削截关系明显）Fig.3 Seismic reflection character of the Cambrian carbonate rock platform margin in Lundong area(Tg8 flattened)

地震资料对碳酸盐岩沉积与储集层发育模式研究提供了前所未有的手段(Eberli, 2004), 甚至使地质学家能够定量地研究有特殊结构的沉积体, 如生物礁。碳酸盐岩沉积体的空间几何形态有其自身的特殊性, 这些特殊的地层空间形态在地震剖面上会产生相应的反射特征 (图 2), 例如斜坡相地震反射一般为较强振幅连续反射, 表现为向盆地方向减薄的楔形, 单个层组的下超面为产生强烈反射的低位楔顶(Eberli and Ginsburg, 1987; Pomar, 1993; 刘伟等, 2009)。这些特殊的地震反射特征可以帮助确定台地边缘相带的位置、空间展布以及碳酸盐岩台地的演化过程(图 3)。而利用频率、振幅、外部反射形态、内部反射结构等参数编制的地震相图则提供了沉积相区域展布的佐证(图 4)。

图4

Fig.4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 塔里木地区下寒武统地震相图Fig.4 Seismic facies map of the Lower Cambrian in Tarim area

地层厚度等值线图是最重要的单因素图件, 因为它是能够提供碳酸盐岩台地位置与类型的直接证据。塔里木地区下寒武统“ 东西厚中间薄” 的地层特征, 揭示了早寒武世该地区东、西部为碳酸盐岩台地, 中间为欠补偿盆地的古地理格局, 并能清晰地反映出塔西台地东部边缘和罗西台地西部边缘的位置(图 5)。

图5

Fig.5

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图5 塔里木地区下寒武统等厚图Fig.5 Isopach map of the Lower Cambrian in Tarim area

塔西南于田— 叶城— 喀什一带为地层厚度“ 零值区” , 地震剖面上见到削截和超覆现象(图 6), 说明早寒武世该区域为隆起区, 古地形高, 应为“ 沉积零值区” 。隆起的西南侧, 仍有下寒武统发育, 地震反射特征类似且厚度有减薄趋势, 因此推测高能的台地边缘相带很可能仍位于该隆起带的外侧, 但可能表现为碳酸盐岩缓坡。

图6

Fig.6

	Figure Option Fig.6 Seismic reflection character of the Middle and Upper Cambrian in southwestern Tarim area(Tg6' flattened)'>ViewDownloadNew Window
Fig.6 Seismic reflection character of the Middle and Upper Cambrian in southwestern Tarim area(Tg6' flattened)'>	图6 塔西南地区中上寒武统地震反射特征(Tg6'拉平)Fig.6 Seismic reflection character of the Middle and Upper Cambrian in southwestern Tarim area(Tg6' flattened)

此外, 在连续沉积地区, 地层厚度的变化还反映了沉积环境的差异, 例如开阔台地环境碳酸盐生长速率要大于局限台地环境。图5中, 轮南— 和4井— 塔中一线以东沉积厚度相对较大, 反映沉积时可能为能量较高的半局限— 开阔台地环境; 其西部厚度较小, 应为局限台地环境。

需要说明的是, 受钻井资料的制约, 其他类型的单因素(如颗粒灰岩厚度)难以形成工业化图件, 因此颗粒滩等沉积环境难以在图中准确反映。

每一类资料均有其局限性, 每一种模式也有相应的适用范围, 这就决定了岩相古地理研究中要扬长避短。在熟悉区域构造背景的基础上, 对各类资料进行综合分析, 最大程度地消除资料多解性带来的负面影响。综合以上4个步骤, 以“ 统” 为单元编制了塔里木地区寒武纪岩相古地理图。

早寒武世, 塔里木地区呈现台地— 盆地相间的古地理格局, 中西部为塔西台地, 罗西台地位于现今盆地东部的罗西1井区, 两个台地之间是塔东欠补偿盆地(图 7)。

图7

Fig.7

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图7 塔里木地区早寒武世岩相古地理图Fig.7 Lithofacies palaeogeography map of the Early Cambrian in Tarim area

塔西台地为近椭圆形的孤立台地, 地震资料表明, 台地的东部边缘位于轮南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; 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, 根据地震资料推测其位于叶城— 和田一线西南, 但表现为碳酸盐岩缓坡。斜坡相带沿台缘带外围分布, 其宽度受台地类型控制, 大约在柯坪— 塔中32井一线以北, 表现为镶边型台地, 斜坡带较窄; 以南, 整体表现为碳酸盐岩缓坡, 斜坡带较宽。塔西台地内部, 主要是粉、细晶白云岩, 表明以局限台地环境为主; 但是在东北部地区, 即玉东2井— 英买1井— 阿满1井— 塔参1井一线以东地区, 以粉、细晶白云岩夹灰岩为主, 地层厚度相对较大, 并且钻遇颗粒灰岩, 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。同沉积期隆起位于喀什— 叶城— 和田地层厚度“ 零值区” 一带, 在其东侧有塘南水下隆起发育(图 7)。

东部罗西台地在早寒武世表现为碳酸盐岩缓坡, 高能的中缓坡带位于罗西1井地区。相比于塔西台地, 罗西台地的规模要小得多。

塔东地区下寒武统的岩性为灰黑色— 黑色泥岩、硅质岩、泥质硅质岩或灰质泥岩、含云质泥岩等, 说明塔东盆地是一个欠补偿性质的盆地。

早寒武世中期— 中寒武世, 碳酸盐岩台地以进积— 加积的方式生长, 台地边缘迅速向外迁移, 最远距离可达80 km(古城4井地区), 台地面积进一步扩大(图 8)。此时苏盖特布拉克地区已经由台地边缘转变为局限台地环境。在台地内部, 喀什— 麦盖提— 和田同沉积隆起转变为水下低隆, 塘南水下隆起则继续发展。中寒武世, 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(图 8)。

图8

Fig.8

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图8 塔里木地区中寒武世岩相古地理图Fig.8 Lithofacies palaeogeography map of the Middle Cambrian in Tarim area

晚寒武世, 随着海平面的上升和古气候的回转, 碳酸盐岩台地内部水体流动变得通畅, 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。半局限— 开阔台地主要位于塔西台地的北部和西部。晚寒武世, 塔西台地的边缘相带较早寒武世要窄, 镶边程度较高。罗西台地在这一时期已经由碳酸盐岩缓坡演化为镶边型台地。该时期喀什— 叶城— 和田隆起和塘南水下低隆仍继承性发育, 但规模已小了很多(图 9)。

寒武纪, 塔里木地区古地理格局呈继承性发展, 两个台地均经历了由碳酸盐岩缓坡到镶边台地的演化过程, 其进积— 加积的生长方式说明寒武纪是一个逐渐海进的过程。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, 晚寒武世随着气候等条件变化, 膏盐潟湖消失。台地间则为稳定发育的欠补偿盆地。

图9

Fig.9

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图9 塔里木地区晚寒武世岩相古地理图Fig.9 Lithofacies palaeogeography map of the Late Cambrian in Tarim area

早寒武世, 开阔台地相与局限台地相之间碳酸盐沉积速率的差异(Wilson, 1975; Schlager, 1981), 造成塔西台地东部的沉积厚度要大于中西部(图 5), 并最终导致古地形的分异— — 开阔台地相区位于高部位, 保持适宜碳酸盐生长的水体深度; 局限台地相区位于低部位, 水体相对较深。随着时间的推移, 地形分异特征越来越显著。这种地貌特征与苏盖特布拉克地区台地边缘(宋金民, 2009)、塔西南同沉积隆起联合作用, 在英买力— 巴楚地区形成周缘高、中间低的“ 空桶” 结构。这种地层结构为中寒武世形成大面积分布的膏盐岩沉积提供了条件。

中寒武世, 古气候转为炎热干燥, 蒸发量大, 加之海平面的波动, 在封闭的“ 桶” 内形成高浓度卤水, 随后沉积了厚层的膏盐岩(如和3井、和6井); “ 桶” 外部多为白云岩夹石膏或盐岩, 石膏呈团块状或瘤状, 应是在盐沼或潮上带形成的(冯增昭等, 2005)。由于蒸发岩具有较高的沉积速率, 逐渐将“ 空桶” 填平补齐, 台地内部地形差异渐渐消失。到了晚寒武世, 气候恢复正常, 海平面上升, 台地内部不再具备膏盐岩沉积的环境, 而是转为水体能量相对较高的半局限— 开阔台地。