露头剖面位于库车县库车河旁, 出露良好, 界面特征清楚, 厚度可达1900 m(图4)。其三叠系由底到顶分别为下三叠统俄霍布拉克组(T₁e)、中上三叠统克拉玛依组(T_2-3k)、上三叠统黄山街组(T₃h)及塔里奇克组(T₃t)(王招明, 2004)。三叠纪库车坳陷进入前陆盆地发展阶段, 其顶底界面均为大型角度不整合面, 整体为1个构造层序。前人的研究表明三叠纪库车坳陷经历了3个不同的演化阶段, 分别为早三叠世和晚三叠世的快速沉降阶段以及中三叠世的慢速沉降阶段(贾承造, 2004), 据此可划分为3个层序组(SSQ1— SSQ3)。而不同层序组之间均出现较长时间的沉积间断, 层序组界面上下沉积环境发生明显改变, 如SSQ1沉积时期主要表现为冲积扇环境, 层序底部发育粒度粗、成分复杂的大套砾石沉积, 向上砾石成分减少, 顶部见杂色泥岩; 而到了SSQ2沉积时期, 沉积环境发生改变, 沉积物以大套砂砾岩和暗色泥岩为主, 表现为扇三角洲、辫状河三角洲以及湖泊的沉积组合(图 4)。同时层序组界面之间冲刷侵蚀特征突出, 通常为上覆粗粒碎屑物对下伏细粒沉积的强烈侵蚀而形成凹凸起伏的大型冲刷面。而层序组内三级层序界面大都为厚层砂砾岩与厚层泥岩的岩相突变面, 是河流下切侵蚀而成, 但其规模较层序组界面明显减小。例如层序SQ6与SQ7的分界面之上为三角洲前缘的厚层砂岩沉积, 而界面之下以滨浅湖泥岩为特征, 两者呈突变接触。同时通过沉积特征的分析, 两者均为湖相环境, 这也说明同一构造演化阶段下的三级层序环境具有相似性。通过上述的分析, 在3个层序组内部进一步细分, 共识别出了10个三级层序(SQ1-SQ10), 其中SSQ1和SSQ2均包括2个三级层序, SSQ3包括6个三级层序(SQ5-SQ10)(图 4)。

单井层序地层划分主要是依据典型钻井的岩性变化和测井曲线的旋回性特征, 结合其他资料, 进行层序的划分及沉积环境的识别。文中以隆后坳陷区SHUN1井三叠系为例, 开展该区层序地层的分析。总体来看, 自下而上该井可以划分为3个层序组且具有5个明显的正旋回, 其中下三叠统与中三叠统均发育2个明显的正旋回沉积, 而上三叠统仅发育1个正旋回沉积。因此, 钻井上三叠系被划分为5个三级层序(图 5)。

图5

Fig.5

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	图5 塔里木盆地SHUN1井三叠系层序地层柱状图Fig.5 Sequence stratigraphic column of the Triassic in Well SHUN1, Tarim Basin

具体来说, 下三叠统俄霍布拉克组划分为2个三级层序(SQ1-SQ2), 其中层序SQ1底界面SB1为三叠系与下伏的二叠系的分界面, 界面处SP和GR曲线均出现较大的坎值; 同时界面上下岩性发生突变, 下伏的泥岩与上覆的下三叠统辫状河三角洲前缘砂体呈突变接触。层序SQ2发育辫状河三角洲— 湖泊沉积体系, 其底界面SB2处辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体与下伏厚层的滨浅湖泥岩呈突变接触, 测井曲线见明显的陡坎。而中三叠统也被划分为2个三级层序(SQ3和SQ4), 但是沉积物的颜色明显不同于下三叠统, 以棕红色和棕褐色为主, 反映了浅水氧化环境, 而其层序界面(SB3、SB4和SB5)特征与SB2类似, 均为厚层砂泥岩的分界面, 测井曲线出现明显的坎值。上三叠统黄山街组仅为1个三级层序, 层序SQ5发育辫状河三角洲— 湖泊沉积体系, 其顶界面(SB6)为三叠系与白垩系的分界面, 该部位侏罗系缺失, 上覆的白垩系厚层砂砾岩与下伏的滨浅湖泥岩呈突变接触, SP测井曲线下部呈微齿平直状, 上部为典型的箱状, 而GR曲线正好相反, 两者之间均出现陡坎。

利用三叠系TC1井— 库车河露头南北向连井剖面开展隆后坳陷— 前缘隆起— 前陆坳陷层序地层的对比研究(图 6), 明确同一时期不同单元层序的发育特点, 进而判定前缘隆起迁移演化规律。由于库车河三叠系露头地层发育程度与隆后坳陷有所不同, 因而首先对两区地层对应关系展开研究。前人的研究表明两区下三叠统俄霍布拉克组层位相当, 均发育Huabeisporites-Limathuasporites-Lundbladispora-Taeniaesporites孢粉组合(王招明, 2004)。而库车河露头克拉玛依组本身跨两个统, 分别为中三叠统克拉玛依组下段与上三叠统克拉玛依组上段, 两段地层之间不连续, 缺失部分中三叠统晚期地层, 且两段孢粉组合差异明显。其中下段发育Asseretospor-Allsporites-Chordasporires-Punctatisporites孢粉组合, 其形成时代可与隆后坳陷区克拉玛依组内发育的Aratrisporites-Punctatisporites孢粉组合类比, 均为中三叠世, 而上段孢粉组合的形成时代则为晚三叠世(王招明, 2004)。

图6

Fig.6

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	图6 塔里木盆地TC1井— 库车河露头三叠系层序— 沉积连井剖面(剖面位置见图1)Fig.6 Sequence stratigraphy and sedimentary characteristics of the Triassic across Well TC1-Kuqa River outcrop in Tarim Basin(profile location see Fig.1)

库车河露头黄山街组发育的孢粉组合Aratrisporites-Alisporites-Chordasporites-Cyclogranisporites与隆后坳陷黄山街组厚层泥岩中发育的Cyclogranisporites-Asseretospora-Colpectopollenites-Aratrisporites具有很好的对比性。而Minutosaccus-Quadraceculina-Osmundacidites-Piceaepollenites孢粉组合在库车河露头塔里奇克组中常见, 在隆后坳陷内却未见发育, 表明隆后坳陷区可能缺失该套地层(王招明, 2004)。因此, 利用孢粉化石组合的对比基本明确了两区地层的对应关系。

而从连井层序对比可以发现, 前缘隆起两侧的层序地层具有明显的规律性(图 6)。SQ1和SQ2沉积时期, 隆后坳陷区地层厚度具有“ 南厚北薄” 的特点, 尤其是在SQ1沉积时期, 南部厚度远大于北部, 且邻近前缘隆起部位厚度最薄, 同时砂体也由南向北尖灭, 表明南部为该时期隆后坳陷的沉积中心, 其发育辫状河三角洲— 湖泊沉积体系, 以辫状河三角洲前缘为主。SQ2沉积时期, 砂体厚度明显减薄, 以发育辫状河三角洲和滨浅湖沉积为主。而由于前缘隆起的遮挡作用, 这两个时期前陆坳陷与隆后坳陷并未沟通, 山前主要发育冲积扇。到了SQ3沉积时期, 隆后坳陷沉积格局出现重大转变, 地层厚度具有了明显的变化, 最大厚度出现于中部, 且总体呈“ 北厚南薄” 的趋势, 这表明沉积中心逐渐由南向北迁移。同时砂体由北向南显著减薄, 受北东向物源的辫状河三角洲控制, 主要为辫状河三角前缘沉积, 而在隆后坳陷的南部地区仅出现零星分布的辫状河三角洲平原沉积。SQ4沉积时期与SQ3沉积时期特征类似, 但砂体厚度明显减薄, 分布范围也有所减小, 以辫状河三角洲前缘沉积为主。而此时前缘隆起仍为水上高地, 两区仍未相连, 但前陆坳陷湖平面上升, 从早期的冲积扇— 扇三角洲沉积演变为辫状河三角洲沉积。SQ5沉积时期, 尽管隆后坳陷地层遭受了后期剥蚀作用的改造, 但是地层厚度仍可见“ 北厚南薄” 的特点, 且最大厚度位于隆后坳陷的北部, 这表明沉积中心继续向北迁移。该时期物源方向并未发生改变, 仍以北东向为主, 发育辫状河三角洲前缘沉积。与此同时, 前缘隆起变为水下高地, 前陆坳陷与隆后坳陷成为一体, 其中SQ5-SQ6沉积时期以辫状河三角洲及湖泊沉积为主, SQ7沉积时期深湖— 半深湖沉积发育, SQ8-SQ10沉积时期主要为辫状河三角洲及湖泊沉积, 总体体现了一个水深由浅变深, 再由深变浅的过程。通过上述的分析, 从各时期层序厚度的特点来看, 在邻近前缘隆起的地区厚度都较薄, 表明前缘隆起对两侧地层确实有控制作用。

图7

Fig.7

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	图7 塔里木盆地三叠系过前缘隆起典型地震剖面及层序地层解释(剖面位置见图1) a— Z50测线三叠系地震剖面及层序地层解释; b— Z40测线三叠系地震剖面及层序地层解释Fig.7 Typical seismic profiles and corresponding sequence stratigraphy explanation across the Triassic forebulge in Tarim Basin(profile location see Fig.1)

在典型的地震剖面上可以看出, 从隆后坳陷向新和前缘隆起方向地震反射波组显著减少, 特别是在邻近新和前缘隆起的地方(图 7)。依据削截和波阻抗差异等特征, 共识别出6个典型的层序界面, 划分出5个三级层序(SQ1-SQ5)。其中在新和前缘隆起南侧东部(图 7-a), 层序SQ1和SQ2明显被SB3界面所削截, 且SQ1沉积时期地层分布范围比SQ2要大, 这说明SQ1沉积时期, 处于构造活动早期, 前缘隆起可能向逆冲带方向移动, 隆后坳陷地层向新和前缘隆起超覆; 而到了SQ2沉积晚期, 进入构造宁静期, 前缘隆起向克拉通方向迁移隆升, 导致毗邻新和前缘隆起的隆后坳陷地层遭受强烈剥蚀。同样的, 层序SQ3和SQ4被SB5界面所削截, SQ3的分布范围大于SQ4, 这表明SQ3时期逆冲带再次活动, 新和前缘隆起又一次向造山带方向迁移, 隆后坳陷地层再一次超覆在其之上, 并且与下伏的SQ1和SQ2地层呈角度不整合接触; 随后到了SQ4沉积晚期, 即构造宁静期, 新和前缘隆起再次向克拉通方向迁移隆升, 导致邻近前缘隆起地区的SQ3和SQ4地层遭受剥蚀; SQ5沉积早期, 造山带再次活动, 隆后坳陷地层继续向新和前缘隆起超覆, 地层沉积范围进一步扩大; 晚期, 新和前缘隆起再次向克拉通方向迁移隆升, 但此次隆升幅度小且位于湖平面之下, 导致沉积物越过新和前缘隆起, 使得前陆坳陷与隆后坳陷相互连通。因此, 总的来说, 前缘隆起的迁移和隆升导致了三叠系隆后坳陷内地层厚度的变化及多个不整合面的发育。但在新和前缘隆起西侧, 特征与东侧又有所不同(图 7-b)。SQ1-SQ4沉积时期前缘隆起迁移特征与东侧类似, 而SQ5在新和前缘隆起中却不发育, 这可能主要是由于三叠纪末期的构造抬升造成该部位该时期地层被剥蚀殆尽(贾承造, 2004)。

上述的研究表明, 总体上新和前缘隆起分布较窄, 各时期的最大不整合面均发育于隆后坳陷地层的底部, 这与前陆盆地岩石圈弹性模型吻合较好。