开阔台地环境中水体较开阔, 水深一般几十米以内, 循环作用中等, 水体盐度正常并充氧, 受到波浪和潮汐的影响, 水体能量高到中等。沉积物可形成多种类型的粒屑碳酸盐岩, 并可夹透镜体(马永生, 1999)。在研究区, 这种相带进一步划分为颗粒滩(尤以藻礁丘和藻屑滩为主)和开阔潮坪微相。这2种微相主要分布在上寒武统丘里塔格下亚群, 常互层产出(图 3-a, 图4)。下面分述之。

图3

Fig.3

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	图3 蓬莱坝剖面丘里塔格下亚群开阔台地亚相野外及显微照片Fig.3 Field photos and microphotographs of open platform subfacies of the Lower Qiulitage Subgroup in Penglaiba section

图4

Fig.4

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	图4 蓬莱坝剖面上寒武统开阔台地亚相、微相Fig.4 Subfacies and microfacies of open platform of the Upper Cambrian in Penglaiba section

颗粒滩 野外露头上, 藻屑滩呈深灰色透镜状或丘状产出, 藻礁丘常呈横向相连的穹窿状, 穹窿长轴长2, m, 宽1 m。该层单层厚度为0.5~5, m, 横向延伸不远, 一般20~30 m。微观上, 岩石主要由2种结构组分构成, 一种为暗色的藻凝块石, 直径约0.5, mm, 主要由富藻的粉晶白云石组成, 晶体之间接触紧密, 镜下呈黑黑的一团, 或枝状相连; 另一种为浅色的胶结物或充填物, 主要由亮晶白云石组成, 晶体直径为0.1~0.3, mm, 镜下呈透明状(图 3-c)。在野外露头上, 由于后期的差异风化作用, 使得这2种结构外观上呈现出疙瘩状或瘤状(图 3-b)。藻礁丘是藻类生长与风浪共同作用的结果, 反映水动力条件较强。当水动力条件增大到足以将藻体打碎时, 就会在藻礁丘的后方形成藻屑滩。藻凝块石、藻碎屑以及亮晶胶结物反映沉积时水体较开阔, 能量较高; 呈丘状或透镜状产出反映沉积体发育的地形较高, 因此将其解释为开阔台地的藻礁丘或藻屑滩微相。

开阔潮坪 在开阔台地的相对洼地, 波浪作用相对较弱而潮汐作用较强, 形成典型的潮坪沉积。根据含藻与不含藻可以细分为云坪和藻坪2种微相:(1)云坪:岩性上由粉晶白云岩组成。野外露头上, 呈浅灰色、薄层条带状产出(图 3-d), 单层厚约10~30 cm。横向延伸远且稳定, 在上寒武统丘里塔格下亚群分布很广, 占该群厚度的60%以上。层内常发育典型的透镜状层理、沙纹层理及羽状交错层理。薄层条带状横向延伸远说明水体覆盖面广且水体变化频繁, 羽状交错层理说明水体具有双向流动的特点, 这些都是潮汐作用的沉积特点。(2)藻坪:主要由富藻的暗层和富屑的明层交互沉积形成的叠层石构成, 野外露头上为砖红色, 呈波状或丘状产出(图 3-e, 3-f)。单层藻白云岩厚度一般介于20~50, cm之间, 横向延伸性较好。叠层石白云岩在研究区寒武系分布很广, 占白云岩总量的3%~5%。镜下观察, 单个藻纹层厚度一般介于0.1~0.5, mm之间, 显微结构由两部分组成, 即暗色的富藻层和浅色的富屑层。暗层为藻类的生长层, 色暗、富有机质, 有时可见藻丝体或藻斑点。在暗层中顺层常见分布有窗格孔隙, 此为藻类生长或腐烂所形成。窗格孔隙大多被自形的粗粉晶白云石充填, 但也有些未被充填或虽已充填但在地表被溶蚀淋滤而又显出窗格孔。亮层主要由致密的泥、粉晶白云石组成。亮层中的白云石晶体直径均小于0.01, mm, 为泥— 细粉晶级, 自形程度较差, 以他形晶为主, 局部可呈半自形晶。藻坪沉积是在藻类生长和潮汐共同作用下的产物。

局限台地环境包括分布于障蔽岛礁、沙坝之间或之后的潟湖, 环礁内的潟湖及近岸的浅湖沼地带。水体循环不良, 海水盐度不一, 但尚无蒸发岩大量出现。在研究区, 局限台地亚相沉积以下寒武统吾松格尔组含泥泥粉晶白云岩沉积为代表, 主要由潟湖微相和局限潮坪微相组成(图 5, 图6)。

图5

Fig.5

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	图5 蓬莱坝剖面吾松格尔组局限台地亚相野外及镜下照片Fig.5 Field photos and microphotographs of restricted platform subfacies of the Wusonggeer Formation in Penglaiba section

图6

Fig.6

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	图6 蓬莱坝剖面下寒武统局限台地亚相及其微相Fig.6 Subfacies and microfacies of restricted platform of the Lower Cambrian in Penglaiba section

潟湖 潟湖是为海岸所限制、被障壁岛所遮拦的浅水环境。潟湖微相沉积体是在这种潮汐作用不到、水较深、水体较安静、能量较低的条件下沉积而成的。该微相在蓬莱坝剖面上分为潟湖主体和潟湖潮道。潟湖主体主要由含泥的泥晶白云石组成, 泥晶白云石的晶粒小于0.03, mm, 晶粒之间紧密接触, 较致密(图 5-f)。野外露头上, 呈绿灰色微层状产出, 水平层理极其发育。岩层纵向厚度很大, 通常为几米, 且横向延伸稳定。潟湖潮道由较纯的泥晶白云石组成, 岩石很致密; 颜色相对潟湖主体稍深, 沉积体规模较小, 单层厚度为5~10, cm, 常断续成层, 呈透镜状夹在浅灰色含泥的泥晶白云岩中(图 5-c, 5-d)。沉积体含泥, 晶粒细至泥晶, 矿物成分较纯, 说明沉积体是在水体能量较低且安静的环境下形成的, 因此推断其为潟湖微相。

局限潮坪 局限潮坪微相是在封闭的障壁岛后面由被减弱的潮汐作用形成的沉积体。根据含藻与不含藻还可进一步细分为局限藻坪和局限云坪。局限云坪由泥粉晶白云岩组成, 晶粒大小较均一, 为0.05~0.1 mm(图 5-e)。在野外露头上, 呈浅灰色, 厚度较薄, 水平微层状产出, 为几到十几厘米, 岩石中水平纹层理极发育(图 5-a)。横向延伸较远且稳定。局限藻坪由叠层石组成, 其显微结构跟开阔台地藻坪一样, 由富藻层和富屑层明暗交互沉积而成。白云石晶粒更细, 由泥晶白云石组成。横向延伸不远, 一般不到1, m, 常呈透镜状夹在潟湖微相中(图 5-b)。特别地, 局限藻坪叠层石层理为水平纹层状, 缺乏波状或丘状形态, 表明其沉积环境的能量较低, 海水循环受限, 因此将其划分为局限潮坪微相。

此相带为炎热气候下的台地潮上带和内陆湖泊地带, 即盐湖、盐碱滩和盐坪等地区。沉积物主要为白云岩和膏盐, 通常可随周期性气候变化和海水进退而形成石膏和白云岩的互层, 并与红层共生。在研究区, 这种相带的沉积类型主要是蒸发潮坪和膏盐湖, 分布于中寒武统, 常互层产出(图 7-a, 图8)。

图7

Fig.7

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	图7 蓬莱坝剖面蒸发台地亚相野外及镜下照片Fig.7 Field photos and microphotographs of evaporate platform subfacies in Penglaiba section

图8

Fig.8

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	图8 蓬莱坝剖面中寒武统蒸发台地亚相及其微相Fig.8 Subfacies and microfacies of evaporate platform of the Middle Cambrian in Penglaiba section

膏盐湖 在地下深处, 正常的膏盐湖沉积体由稳定分布的厚层膏岩夹薄层状泥晶白云岩构成, 水平层理极其发育, 代表一种水体稳定、蒸发强烈的蒸发盐湖沉积环境。在野外露头上, 该沉积体因膏岩溶蚀, 常呈现一种二元结构现象:一种是无层理的混杂堆积(图 7-e), 此为膏岩中的不溶残余堆积物, 主要由泥晶白云石组成, 含有少量泥质成分, 依稀可见原始的纹层状层理。由于后期膏盐的溶蚀, 岩层变得很松散, 没有固结成块。另一种是大小角砾混杂的大套角砾岩, 此为膏盐层溶蚀后上部岩层发生坍塌的产物。角砾岩中的角砾由泥— 粉晶白云岩组成, 呈棱角状、次棱角状或不规则状, 分选差, 形态各异, 排列无序, 角砾间为泥晶白云石或富铁泥质充填, 常风化成砖红色或土黄色(图 7-f)。巨厚的泥质泥晶白云岩表明了沉积时的水体安静、能量较低, 原始沉积的膏盐说明沉积时水体盐度高、蒸发强烈, 因此判断该沉积体为膏盐湖沉积。

蒸发潮坪(萨布哈) 蒸发潮坪由泥粉晶白云岩和石膏结核两部分组成。野外颜色为浅绿灰色到中灰色, 条带状到薄层状产出, 单层厚小于1, cm。水平层理发育, 横向延伸远且稳定。层面上常见有泥裂现象, 裂缝被灰泥充填, 后期被白云石化, 风化成褐黄色(图 7-b), 这是典型的蒸发暴露的标志。岩层普遍含有硅质结核、团块, 有些层位见有密集的米粒大小的石膏结核假晶(图 7-c, 7-g)。另外还发现有很多大小不一的溶蚀孔洞(直径平均为2, cm)顺层发育, 这是在准同生期一些较大的石膏结核发生溶解形成的。孔洞常被后期矿物充填(图 7-d, 7-h), 发育有至少3期矿物, 由外向内依次为:方解石, 晶体形态为柱状或板状, 柱长一般为2~3, mm, 乳白色不透明状; 石英, 六方柱状, 油脂光泽半透明状, 晶体较大, 柱长5~10, mm; 萤石, 紫色粒状, 晶体大小不一, 边长小的只有1, mm, 大的有5 mm。

沉积模式的研究, 实质上就是探索一个地区内沉积相的展布特征和平面组合规律及其控制因素, 它是在沉积相及沉积序列研究基础上对研究区沉积过程的高度概括和总结, 对预测有利于油气田形成的沉积相带的分布, 特别是预测烃源岩、储集岩特征和分布具有重要的指导意义。

研究区寒武系沉积背景整体是一个大型的缓坡型的碳酸盐岩台地, 台地相区高频旋回沉积特征突出:海平面升降变化及地壳构造沉降速率是缓坡型台地地层发育厚度及相带迁移的主要控制因素。由于台地相区水体浅, 高频海平面变化的影响较明显, 表现为不同岩性的频繁互层组合。对柯坪地区3种沉积亚相及其6种沉积微相进行分析和归纳发现, 由于海平面和潮流条件的频繁变化, 3种亚相中各自的几种微相交替沉积。开阔台地中的碎屑滩与开阔云坪或开阔藻坪交互沉积; 局限潮坪中的潟湖与局限云坪或局限藻坪交互沉积; 蒸发潮坪中的膏盐湖与蒸发潮坪交互沉积。据此, 可以归纳出3种沉积模式。

1)开阔台地模式。图4是蓬莱坝剖面上寒武统丘里塔格下亚群开阔台地亚相沉积序列发育实例, 可以看出其中的2种微相呈相邻互层产出。据此剖面并根据瓦尔特相律, 可以归纳出如图9所示的开阔台地亚相沉积模式。在这一时期, 研究区水体很浅, 且较开阔, 水体循环性好, 藻坪、云坪和藻滩发育。当海平面小幅度上升时, 原来发育藻滩的地方发育藻坪或云坪; 当海平面小幅下降时, 原来发育藻坪或云坪的地方发育藻滩。如此频繁升降, 形成了藻滩、云坪和藻坪在纵向上交互沉积的序列。

图9

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	图9 蓬莱坝剖面开阔台地亚相发育模式Fig.9 Development model of open platform subfacies in Penglaiba section

2)局限台地模式。图6是蓬莱坝剖面下寒武统局限台地亚相沉积序列发育实例, 根据该剖面的基本相序(亚相、微相)特点, 可以归纳出如图10所示的局限台地亚相发育模式。在这一时期, 研究区位于障壁岛后的潟湖及其周边潮坪环境, 水体与开阔海隔离、循环受局限, 几乎不受波浪作用影响, 潮汐作用相对减弱, 发育典型的局限云坪、局限藻坪和潟湖沉积。当海平面小幅度上升时, 原来是藻坪或云坪的地方成为潟湖; 当海平面小幅下降时, 原来是潟湖的地方成为藻坪或云坪。如此频繁升降, 形成了潟湖、云坪和藻坪在纵向上交互沉积的序列。

图10

Fig.10

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	图10 蓬莱坝剖面局限台地亚相发育模式Fig.10 Development model of restricted platform subfacies in Penglaiba section

3)蒸发台地模式。图8是蓬莱坝剖面中寒武统蒸发台地亚相沉积序列发育实例, 根据该剖面的基本相序特点, 可以归纳出如图11所示的蒸发台地亚相发育模式。在该模式中, 沉积环境为风暴高潮面和高潮面之间, 经常暴露于海面之上。主要由2种沉积体组成:(1)潮汐作用和强烈的蒸发作用形成的蒸发潮坪(萨布哈)沉积; (2)蒸发作用形成的膏盐湖沉积。在这一时期, 研究区位于障壁岛后的蒸发盐湖及其周边潮坪环境, 波浪作用和潮汐作用很弱, 蒸发作用强烈, 发育典型的盐湖微相的膏盐层、泥质白云岩和蒸发潮坪微相的含石膏结核的沉积。当海平面小幅度上升时, 原来是蒸发潮坪的地方发育膏盐湖微相沉积; 当海平面小幅下降时, 原来是膏盐湖的地方发育蒸发潮坪微相沉积。如此频繁升降, 形成了膏盐湖、蒸发潮坪在纵向上交互沉积的序列。

图11

Fig.11

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	图11 蓬莱坝剖面蒸发台地亚相发育模式Fig.11 Development model of evaporate platform subfacies in Penglaiba section

通过对寒武系6种沉积微相进行综合分析, 作出了塔里木盆地柯坪地区寒武系沉积环境演化序列(图 12)。吾松格尔组为局限台地潮坪与潟湖交互沉积; 沙依里克组下部为开阔台地潮坪与藻屑滩交互沉积, 上部为蒸发台地潮坪与盐湖互层沉积; 阿瓦塔格组为蒸发台地潮坪与盐湖互层; 丘里塔格下亚群底部为开阔台地潮坪和藻屑滩交互沉积, 中上部为开阔台地云坪和藻屑滩交互沉积。

图12

Fig.12

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	图12 塔里木盆地柯坪地区沉积相演化及海平面升降Fig.12 Sedimentary facies evolution and sea level change of Keping area, Tarim Basin

沉积环境在纵向上的演化呈现为:局限台地— 开阔台地— 蒸发台地— 开阔台地。表明水体先向上变深后又向上变浅, 然后又向上变深, 反映海平面先升后降再升的过程。