蒙达勒克组是张师本和顾威国在1992年所建的组名(张师本等, 2003; 贾承造等, 2004), 典型剖面位于乌什县城南的库鲁剖面, 岩性为灰色块状砾岩与紫红色、浅绿灰色中层— 厚层粉砂岩、泥质粉砂岩及泥岩、瘤状泥晶灰岩互层, 厚172im。与下伏下志留统呈角度不整合接触, 与上覆乌什组为整合接触(图 2)。

图 2

Fig.2

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	图 2 塔里木盆地乌什凹陷西部石炭系— 二叠系划分与对比图Fig.2 Stratigraphic division and correlation of the Carboniferous-Permian in western Wushi sag, Tarim Basin

乌什组是张师本和顾威国在1992年所建的组名(张师本等, 2003; 贾承造等, 2004), 典型剖面位于乌什县城南的库鲁剖面。岩性为深灰色、灰黑色中层泥晶灰岩、泥灰岩与浅灰色、黄灰色薄层— 中层细砂岩、石英砂岩和少量灰绿色页岩互层, 含丰富的有孔虫、 、珊瑚和腕足类化石, 厚975.4im。该组岩石类型及厚度横向变化较大, 与上覆库鲁组呈整合接触(图 2)。

库鲁组由张师本和顾威国在1992年命名(张师本等, 2003; 贾承造等, 2004), 岩性主要为浅灰色、棕灰色中层砂岩, 底部为砾岩, 上部夹深灰色灰岩、砾岩及灰绿色页岩。灰岩中含丰富的 、腕足类、珊瑚、三叶虫等化石, 厚305.3im。与下伏和上覆地层均为整合接触。

索格当他乌组由地质部13大队在1957年命名的索格当他乌岩系演变而来, 新疆地质局区测队在1967年正式建组(张师本等, 2003; 贾承造等, 2004)。岩性为深灰色页岩、粉砂质页岩夹浅棕色薄层钙质粉砂岩、石英细砂岩和杂砂岩, 常见生物遗迹化石, 出露厚度900im。

该组广泛分布于南部柯坪塔格山、印干山和北部克孜布拉克地区, 其中南部和北部在岩性组合、地层厚度上有明显不同。南部主要为碎屑岩和碳酸盐岩交互沉积, 其中下部为灰白色石英砂岩; 中部为细— 粉砂岩与深灰色灰岩互层; 上部为浅灰色块状灰岩, 产丰富的 、珊瑚、腕足类和海百合化石, 厚80~170im, 与下伏的泥盆系克孜尔塔格组呈不整合接触。北部岩性下部为灰色、深灰色中薄层生屑灰岩, 局部夹浅灰色块状灰岩; 上部为灰色、灰绿色沉凝灰岩、凝灰质砂岩、砾岩与灰色、深灰色灰岩不等厚互层, 产 、腕足类、海百合、珊瑚、藻类、头足类等化石。

该相主要发育于蒙达勒克组, 它们沿古陆边缘分布。蒙达勒克组总体为灰色块状中砾岩, 紫红、棕红色中厚层细— 粉砂岩, 与灰绿色、绿灰色、紫红色瘤状灰岩或粉砂质泥岩呈韵律互层。杂色砾岩的砾石有的大小混杂, 有的可见叠瓦排列(图 3-A), 底部见冲刷构造和粗粒的滞留沉积, 反映了扇三角洲前缘的辫状河道沉积特征。灰岩中见到干裂纹(图 3-B)和垂直层面的生物潜穴, 反映水体较浅, 处于陆上暴露环境。

图 3

Fig.3

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	图 3 塔里木盆地乌什凹陷西部典型野外剖面沉积特征与镜下微观特征照片Fig.3 Typical outcrop profile characteristics and microscopic photo in western Wushi sag, Tarim Basin

该相主要发育于蒙达勒克组、乌什组和康克林组。岩性为浅灰、黄灰色中— 厚层中细粒砂岩、粉砂岩, 以成分成熟度较高的石英砂岩为主(图 3-C), 局部可见石英砾石, 发育板状交错层理(图 3-C, 3-D), 为前滨— 临滨亚相。蒙达勒克组砂岩与扇三角洲相的砾岩呈互层。乌什组和康克林组砂岩常与薄层灰岩互层(图 3-D)。

该相发育层位主要是乌什组和康克林组。岩性以深灰色— 灰黑色中薄层生物泥晶灰岩(图 3-E)、含生屑泥灰岩、瘤状灰岩为主, 其中多夹有灰黑色薄层钙质泥岩。沉积物颜色以深灰色为主, 富含有机质, 其中的生物化石丰富, 有海百合茎、腕足类、 、珊瑚、有孔虫等(王招明等, 2002), 且化石保存完整。它们常与滨岸相砂岩形成互层, 反映了浅海陆棚环境。

该相主要分布于乌什县城南库鲁剖面的库鲁组和索格当他乌组(图 2), 岩性主要是巨厚的中薄层砂泥岩互层, 其中的砂岩为深水浊积岩沉积和具有碳酸盐岩块体滑塌形成的滑塌重力流沉积。对该套深水沉积, 前人也已有所报道(翟晓先等, 1991), 并讨论了该套沉积的构造意义(张敬艺等, 2007; 郭春涛等, 2015)。在与其相当层位的西南天山的野云沟组也见到深水滑塌重力流和浊流沉积的深水海底扇(王家生等, 1999; 王松等, 2011), 并认为物源来自南部的塔里木陆块, 古坡向北倾(王家生等, 1999)。说明该套深水沉积的分布较广, 可从乌什地区向北延伸到天山地区。

库鲁组总体粒度偏粗, 其底部和下部以近端浊积扇和块体滑塌重力流沉积(图 3-F)为主。由杂乱堆积的灰岩角砾组成, 砾石来源于浅水碳酸盐岩台地区, 由斜坡滑塌搬运形成, 与其共生的是深水盆地相泥岩沉积, 泥岩见到大量平行层面的遗迹化石(图 3-G), 反映了深水环境。

索格当他乌组岩性以大套巨厚灰绿色泥页岩夹绿灰色砂岩和砂砾岩为主。砂岩中发育典型鲍马序列, 鲍马序列的DE组合十分发育(图 3-H)。砂砾岩中可见到层间滑动、粒序递变、沟模、槽模等重力流沉积构造, 砂体厚度侧向变化, 显示深水浊积水道沉积(图 3-I)。从下往上, 砂岩减少, 泥页岩增多。泥页岩中见水平层理、波痕(图 3-J)、水平虫孔(图 3-K)等。该组泥岩微量元素也反映了相对缺氧的弱还原环境(童雪飞等, 2016), 总体反映了半深水斜坡— 盆地相远端浊积扇复理石沉积。

该相在研究区分布十分广泛, 发育层位主要是康克林组、昆克拉契组, 以开阔台地亚相和台地边缘亚相为主。

开阔台地亚相位于平均低潮面和浪基面之间, 水体循环好, 盐度正常, 各种底栖生物繁盛。岩性为灰色、浅灰色厚层砂屑灰岩、生屑灰岩、砾屑灰岩、鲕粒灰岩等, 有的灰岩中的生屑含量较高, 可达70%以上(图 3-L), 主要分布于克孜布拉克剖面、昆克拉契剖面和柯坪印干村剖面、苏巴什剖面的康克林组。

台地边缘亚相发育有台缘生物礁和礁前斜坡微相(何镜宇和孟祥化, 1987)。台缘生物礁主要分布于阿合奇— 克孜布拉克一带的中二叠统昆克拉契组。在研究区以西的阿图什奥依布拉克、科克布克三山、皮羌山剖面和阿合奇的昆克拉契剖面(王招明等, 2002)见到发育很好的生物礁灰岩, 岩性为灰色、红色的藻礁和海绵礁灰岩, 以亮晶藻粘结灰岩为主。阿图什的奥依布拉克剖面昆克拉契组礁灰岩厚达450im, 在温宿县北部山前的克孜布拉克剖面厚度250im(罗金海等, 2007)。该礁相带大致沿北东向分布, 向西可与奥依布拉克生物礁相连。礁体呈巨厚块状( 图 3-M), 厚度较大, 无层理。岩石类型主要为藻粘结灰岩, 造礁生物为藻类、苔藓虫、珊瑚等(图 3-N)。台缘礁前斜坡位于礁前一侧, 常有礁前崩塌形成的角砾灰岩(图 3-O), 角砾间的基质也为灰质, 并含丰富的造礁生物。

图 4

Fig.4

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	图 4 塔里木盆地乌什凹陷早石炭世早期沉积相Fig.4 Sedimentary facies of the early Early Carboniferous in Wushi sag, Tarim Basin

早石炭世, 由加里东运动形成的柯坪— 温宿隆起表现强烈。该隆起北缘以索格当他乌断裂为界, 控制了早石炭世的沉积。在隆起边缘发育粗粒砾岩沉积和滨岸沉积环境(图 4)。蒙达勒克组底部有多套灰色、杂色块状砾岩, 它们与紫红色、灰绿色粉砂岩和粉砂质泥岩互层。砾岩中的砾石呈叠瓦排列, 反映了扇三角洲前缘的辫状河道沉积特征; 与之互层的粉砂岩则为三角洲间的滨岸相沉积。从区域上看, 该套砾岩主要分布在乌什城南的库鲁剖面和阿合奇的托什罕大桥剖面, 大致沿索格当他乌断裂呈近东西向分布。

在蒙达勒克组沉积之后, 是乌什组、库鲁组与南天山的干草湖组、野云沟组, 阿合奇的巴什索贡组相当。乌什组主要为灰色中厚层石英砂岩与大套深灰色、灰黑色泥晶灰岩、生屑灰岩、泥灰岩、钙质泥岩互层。其中, 砂岩为滨岸砂坝沉积, 灰岩为较深的浅海外陆棚环境沉积, 总体为混积浅海陆棚沉积(图 4)。

在南天山的干草湖组为钙质中— 粗砾岩、钙质中砂岩夹粉砂岩及红色薄层泥晶灰岩(杨克明等, 1992; 贾承造等, 2004), 其中的砾岩以灰岩砾石为主, 夹有紫红色泥岩。泥岩中局部含钙质结核, 砾岩中含砂质斑块(翟晓先等, 1991)。野云沟组分上段和下段, 其中下段与乌什组相当, 为泥晶灰岩与细砂岩互层夹黑色泥岩(杨克明等, 1992), 为碳酸盐岩和碎屑岩的混积陆棚相沉积。在西部阿合奇小区, 与其相当的巴什索贡组发育深灰色泥晶生屑灰岩、泥晶灰岩、钙质泥岩等。海相生物丰富且保存完好, 可见珊瑚、腕足类及海百合茎等化石(张新勇等, 2017)。

这一时期沉积包括乌什的库鲁组、索格当他乌组、阿合奇的别根他乌组和南天山的阿衣里河组。

早石炭世晚期沉积以库鲁组为代表, 岩性为灰色中薄层砂岩与灰绿色粉砂质泥页岩互层, 砂岩发育浪成波痕, 层面见到大量平行层面的示爬行迹的遗迹化石(图 3-G), 底部和下部发育深水浊积岩成因的灰岩角砾, 总体为半深水斜坡环境, 与野云沟组上段相当。野云沟组上段为黑色泥岩夹细砂岩及角砾灰岩, 漂砾透镜体, 具粒序层理, 为半深水— 深水的中扇— 远扇浊流沉积(杨克明等, 1992)。

晚石炭世早期, 随着海侵范围扩大, 柯坪地区南部至巴楚地区继早石炭世缺失后再次接受沉积为局限台地相, 但在乌什以南地区仍为隆起区(图 5)。在阿合奇地区可见到一套开阔台地相粒屑滩沉积, 以亮晶粒屑灰岩、生屑灰岩为主夹泥晶灰岩, 生物种类繁多, 大多呈碎屑状, 反映受波浪和海流影响较强。在托什罕大桥剖面为滨岸— 浅海陆棚相沉积。在库鲁剖面索格当他乌组发育有典型半深水斜坡— 盆地环境远端浊积扇复理石沉积, 为大套巨厚灰绿色泥页岩夹绿灰色砂岩和砂砾岩为主。从下往上, 砂岩减少, 泥页岩增多。泥页岩中见水平层理和水平虫孔等, 砂岩中发育典型鲍马序列, 鲍马序列的DE段十分发育, 砂砾岩中可见到层间滑动、粒序递变、沟模、槽模等重力流沉积构造。该套沉积向东可延伸到拜城一带(见图2位置图), 相变为以角砾状灰岩为主夹生屑灰岩及薄层泥晶灰岩, 为半深水斜坡环境的重力流滑塌沉积。向西至托什罕大桥剖面以西为混积浅海陆棚沉积(图 5)。在与索格当他乌组同期沉积的别根他乌组, 其岩性主要为灰色石英砂岩和砾岩夹泥质灰岩及薄层灰岩(王庆同等, 2017), 尚无深水相岩石类型报道。由此推测, 向北至南天山可能具有半深水斜坡环境, 但该深水沉积与前石炭纪的南天山洋不同, 说明至少在石炭纪, 该区发生了裂解拉张活动, 使得此时的南天山洋仍具有一定的规模。

图 5

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	图 5 塔里木盆地乌什凹陷早石炭世晚期— 晚石炭世早期沉积相Fig.5 Sedimentary facies of the late Early Carboniferous to early Late Carboniferous in Wushi sag, Tarim Basin

晚石炭世晚期— 早二叠世沉积主要是乌什— 柯坪的康克林组, 中二叠世为昆克拉契组和萨热哲依组以及库普库兹组和开派兹雷组。

晚石炭世晚期是塔里木盆地继晚奥陶世后又一次规模巨大的海侵, 海水自西向东侵入, 早期形成的柯坪— 温宿隆起几乎全部被海水淹没。受海侵影响, 柯坪地区已全部淹没在水下接受沉积。在柯坪的印干村一带, 沿柯坪早期古隆起边缘发育滨岸滩坝相中细砂岩与台地相生屑灰岩和泥晶灰岩的互层, 原隆起区大部被海水淹没成开阔海台地。

康克林组在不同地区岩性组合和岩相变化差别较大(黄兴等, 2014)。在南部的柯坪地区, 康克林组以灰岩为主; 到印干村一带, 该组下部的石英砂岩厚度较多, 上部灰岩中的粉砂质泥岩夹层增多。在西部阿合奇北部地区, 与康克林组同时异相的沉积为哈拉奇组(张新勇等, 2014), 主要为一套深水碳酸盐沉积, 发育有重力流成因的生物屑、砾屑灰岩, 反映了该地区在晚石炭世— 早二叠世可能存在着台缘斜坡背景。

从早二叠世晚期开始, 随着塔里木盆地陆内玄武岩喷发, 形成塔里木大火山岩省(杨树峰等, 2014), 在研究区形成大量的玄武岩或火山凝灰岩与海相碳酸盐岩或砂泥岩的互层; 中二叠世, 玄武岩喷发的影响程度最大, 在西部的柯坪地区形成厚度较大的玄武岩, 以早期的库普库兹组和晚期的开派兹雷组为代表。

中二叠世, 在西部阿合奇一带发育典型台地边缘相沉积(图 6), 发育有礁滩, 该套沉积向北延伸可达克孜布拉克地区(罗金海等, 2007), 并可见礁前斜坡相崩塌角砾灰岩沉积, 而在乌什及其以东地区则为开阔台地相沉积。昆克拉契组礁灰岩主要呈灰色和红色, 造礁生物以蓝绿藻为主, 附礁生物有 、腕足类、头足类及苔藓虫等(王招明等, 2002)。在克孜布拉克剖面出露有生物礁灰岩和礁前斜坡相角砾灰岩(图 3)。礁体厚度大, 为750~800im(王招明等, 2002)。该套岩石实测孔隙度0.6%~3.9%, 平均1.66%; 渗透率0.01× 10^-3~1.7× 10^-3μ m², 平均0.127× 10^-3μ m², 是今后值得重视的油气勘探目的层。

图 6

Fig.6

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	图 6 塔里木盆地乌什凹陷早— 中二叠世沉积相Fig.6 Sedimentary facies of the Early to Middle Permian in Wushi sag, Tarim Basin

中二叠世晚期, 该地区发生自东向西的大规模海退, 柯坪— 温宿地区广泛发育陆相河流沉积及陆相火山喷发岩。阿合奇— 乌什以西至以北地区为浅海陆棚相沉积, 岩性为灰色、灰黑色泥页岩夹钙质砾岩、砂岩与薄层灰岩。晚二叠世末, 沉积了1套以比尤勒包古孜群为代表的粗碎屑磨拉石沉积。伴随着塔里木板块与中天山地块的拼合, 南天山洋消失, 形成海西期古天山造山带, 本区已全部成为陆相沉积。