劉辰生，郭建華

（中南大學 地球科學與信息物理學院，有色金屬成礦預測教育部重點實驗室，湖南 長沙，410083）

寬淺型湖泊是坳陷型盆地演化末期形成的一種湖盆。寬淺型湖泊地形平坦，與物源區(qū)高差較小，物源供應不充分。寬淺型湖泊水體淺，受氣候影響較大，洪水期湖平面上升，波浪對陸源沉積物的作用減小，以泥巖沉積為主。枯水期湖泊范圍急劇減小?，F(xiàn)代湖泊中鄱陽湖是典型的寬淺型湖泊，枯水期湖平面范圍縮小，河流延伸遠，甚至貫穿整個湖區(qū)；洪水期湖平面范圍迅速擴大，河流作用減小，以濱淺湖沉積為主，河流沉積和湖泊沉積相互交替，形成“洪水一片，枯水一線”的自然景觀[1]。王生朗等[2?4]對寬淺型湖泊的沉積特征進行了研究，認為：（1）把寬淺型湖泊劃分為水道砂壩（河流充填沉積）、砂坪、混合坪以及泥坪，其中水道砂壩和砂坪是最主要的砂體；（2）寬淺湖發(fā)育三角洲，但該類三角洲為河控三角洲，且僅發(fā)育三角洲平原和三角洲前緣。分歧體現(xiàn)在砂坪沉積環(huán)境方面：一種觀點認為砂坪是洪水期水道砂壩受波浪改造作用形成的，一般分布在的水道砂壩的外側(cè)；另外一種觀點認為砂坪是枯水期在濱淺湖位置形成的環(huán)帶狀砂體。雖然寬淺型湖盆的沉積特征研究較多，但少有該類型湖盆的層序地層學研究。寬淺型湖盆層序地層學研究有利于預測該類盆地砂體分布范圍和規(guī)律。塔里木盆地古近系分布范圍廣，幾乎遍布整個塔里木盆地（圖1）。古近系劃分為庫姆格列木群和蘇維依組，為典型的寬淺型湖泊沉積[5]。古近系沉積厚度較小，但巖性復雜，既有碎屑巖、蒸發(fā)巖又有碳酸鹽巖，所以，對古近系進行層序地層學和沉積體系分析較復雜。我國研究者對塔里木盆地古近系的研究較多，如朱如凱等[6]對塔里木北部古近系的沉積相類型和儲層進行了研究，認為主要沉積相類型為河流相和三角洲相；邵龍義等[7?8]通過研究認為塔里木盆地古近系可識別出6個層序邊界，劃分出5個三級層序；王琪等[8]認為塔里木盆地西部古近系可以劃分為1個三級層序；劉景彥等[9?11]將庫車坳陷古近系蘇維依組劃分為 2個三級層序，并討論了層序的控制因素。前人的研究多集中在盆地的局部地區(qū)，有必要從整體上研究古近系層序地層特征。

1 沉積特征

1.1 巖石學特征

塔里木盆地古近系巖石類型以長石砂巖、長石石英砂巖和巖屑長石砂巖為主，并含有少量的長石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和石英砂巖；砂巖中石英平均含量（質(zhì)量分數(shù)，下同）為 71.05%，長石平均含量為21.65%，巖屑平均含量為7.30%。庫車坳陷東部以巖屑砂巖為主[8]，表明東部是庫車坳陷的一個物源區(qū)。砂巖膠結(jié)物以灰質(zhì)為主，平均含量為9.5%，泥質(zhì)雜基平均含量為7%。砂巖分選性中等?好，磨圓度為次圓?次棱角狀，孔隙式膠結(jié)，顆粒支撐。古近系砂巖成熟度中等，沉積相類型以河流相?三角洲相為主。

圖1 里木盆地古近系沉積相平面圖Fig.1 Facies distribution of Paleogene in Tarim basin

1.2 沉積相特征

古近系沉積巖石類型多樣，表明其沉積相類型也多樣，歸納起來包括河流相、三角洲相、湖泊相、沖積扇相、扇三角洲相以及碳酸鹽巖臺地相（圖2）。古近系早期塔里木盆地發(fā)生過1次海侵事件，其影響范圍為庫車坳陷，為一套碳酸鹽巖沉積。由于南天山洋的關閉及構造擠壓作用，使海侵事件結(jié)束，并開始全盆地的陸相沉積。

1.2.1 河流相

河流相以中砂巖和細砂巖沉積為主，主要分布在庫姆格列木群的下部和蘇維依組的下部和中部，其性質(zhì)為侵蝕溝谷在低位晚期隨著基準面的上升而發(fā)生的充填沉積作用，沉積厚度較大，平均厚度為30 m。野外露頭中河流相沉積特征明顯，其砂巖中發(fā)育大型平行和槽狀交錯層序，邊灘上部砂體發(fā)育典型的上攀交錯層理。邊灘上部發(fā)育砂泥互層的天然堤沉積。在測井曲線中，河流相呈鐘形或箱型，表明沉積物供應充分，沉積速率較大。

1.2.2 三角洲相

以細砂巖和粉砂巖沉積為主，無論是在野外露頭剖面還是在測井曲線中準層序組都表現(xiàn)為進積型。三角洲沉積的下部以泥巖夾薄層砂巖為主，向上砂泥比逐漸增大，砂巖厚度和粒度也增大（見圖2），表明沉積物不斷向盆地進積。三角洲主要分布在庫姆格列木群和蘇維依組的中、上部，局部地區(qū)的三角洲由于剝蝕作用而缺失。

1.2.3 湖泊相

湖泊相主要為濱淺湖泥巖沉積，夾薄層砂巖。由于沉積期氣候干旱，湖泊水體較淺，所以，盆地內(nèi)部基本不存在半深湖和深湖相沉積。在氣候干燥條件下，湖盆還發(fā)育大量的膏質(zhì)泥巖和泥質(zhì)膏巖沉積。測井曲線上湖泊相沉積呈高伽瑪、高電阻、齒化曲線。

圖2 塔里木盆地W1井古近系層序邊界及層序劃分方案Fig.2 Sequence boundaries and sequence division of Paleogene in well W1 in Tarim basin

1.2.4 沖積扇相

沖積扇相以礫巖沉積為主，分布在庫姆格列木群底部，大致可分為2層：底層礫巖以碳酸鹽巖礫石為主，并含有少量火山巖礫石，這種礫巖的基質(zhì)為灰白色的鋁土礦，是地層沉積后地殼抬升，暴露地表后發(fā)生侵蝕作用形成；第2層礫石分布在庫姆格列木群下部，為沖積扇沉積。礫石成分復雜，以火山巖礫石為主[9]，磨圓度高，分選性較差，基質(zhì)支撐。沖積扇沉積僅在庫車坳陷發(fā)育，其他地區(qū)少見。

1.2.5 碳酸鹽巖臺地相

碳酸鹽巖臺地相主要分布在庫車坳陷、塔西南和塔西等地區(qū)。碳酸鹽巖有2種成因：一是海侵期形成的碳酸鹽巖，主要分布在庫車坳陷庫姆格列木群的底部以及塔西南古近系底部吐依洛克組，劉景彥等[10?11]在塔西南吐依洛克組中部發(fā)現(xiàn)了溝鞭藻化石，進一步證實了該組為海相沉積，且該碳酸鹽巖為最大海泛期形成；另一種是在濱淺湖中形成的碳酸鹽巖，主要分布在塔西南和塔西等地區(qū)的卡拉塔什組，其沉積厚度較大，為80～150 m。

2 層序地層學分析

2.1 層序邊界特征

古近系可識別出5個層序界面：EB1，EB2，EB3，EB4 和 EB5（圖 2）。

（1）EB1界面位于庫姆格列木群的底部，白堊系（局部地區(qū)為侏羅系）頂部。該界面在庫車坳陷發(fā)育，其他地區(qū)少見。該界面之上為中砂巖、含礫砂巖，向上為古近系海侵泥灰?guī)r沉積，界面之下為泥質(zhì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，界面侵蝕作用明顯，所以，該界面為Ⅰ型層序界面[6?7]。

（2）EB2界面之下為白堊系或侏羅系，界面之上為庫姆格列木群礫巖。該界面實際上是1條風化帶，該風化帶由泥質(zhì)礫巖組成，礫巖的成分為白云巖。風化帶之上為細礫巖和砂質(zhì)礫巖沉積，侵蝕作用明顯，所以，該界面應為Ⅰ型層序邊界。該界面多出現(xiàn)在庫車河剖面及其以西的地區(qū)。

（3）EB3界面位于庫姆格列木群頂部，蘇維依組底部。庫車河地區(qū)該界面之下為三角洲砂泥巖，之上為蘇維依組河流相砂巖。在英買力地區(qū)、克孜勒努爾溝剖面和塔西南地區(qū)該界面之下為石膏層和含膏泥巖層，界面之上為棕紅色含礫砂巖沉積。界面上部地層對下部地層產(chǎn)生強烈的侵蝕作用，所以，為Ⅰ型層序邊界。

（4）EB4界面位于蘇維依組內(nèi)部。該界面在塔北地區(qū)表現(xiàn)不明顯，但在塔西南和塔西地區(qū)該界面較清晰，易于識別。該界面之下為泥灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖，之上為膏巖和含膏泥巖，界面上下沉積相發(fā)生明顯的突變，所以為層序邊界。

（5）EB5界面位于蘇維依組頂面，界面之下為三角洲砂泥巖沉積，在庫車坳陷界面之上為新近系礫巖及含礫粗砂巖，為沖積扇沉積，至滿加爾坳陷區(qū)為河流相淺灰色含礫不等粒砂巖和細砂巖，界面之下為濱淺湖泥巖沉積，界面上下侵蝕現(xiàn)象明顯，因此，該界面為Ⅰ型層序界面。

2.2 單井和剖面層序劃分

根據(jù)5個三級層序界面，古近系劃分出4個三級層序：ESQ1，ESQ2，ESQ3和ESQ4層序。

（1）ESQ1層序主要分布在塔北庫車坳陷和塔西南烏恰—英吉沙—和田地區(qū)。層序下部為砂礫巖沉積，向上變?yōu)槟嗷規(guī)r和鈣質(zhì)泥巖，層序上部為石膏和膏質(zhì)泥巖。在塔西南烏恰小區(qū)該層序包括吐依洛克組，在層序的下部為膏巖、泥巖和泥灰?guī)r沉積，上部為泥巖和膏巖沉積。ESQ1層序可識別出低位體系域（LST）、海侵體系域（TST）和高位體系域（HST）。低位體系域僅發(fā)育在庫車坳陷區(qū)西北部，為砂礫巖和膏巖、泥巖沉積。海侵體系域在庫車坳陷和塔西南均有發(fā)育，主要為膏巖、泥巖和泥灰?guī)r沉積；高位體系域為膏巖和泥巖沉積，雖然該層序在塔里木盆地塔克拉瑪干小區(qū)、塔北小區(qū)、塔東等地區(qū)缺失，但該層序表明庫姆格列木群沉積初期發(fā)生過1次海侵事件，代表著喜山運動的開始。

（2）ESQ2層序分布在庫姆格列木群，是庫姆格列木群的主體，在整個塔里木盆地均有發(fā)育。該層序可識別出低位體系域、湖侵體系域和高位體系域。低位體系域主要為細礫巖和含礫砂巖沉積，反映了侵蝕溝谷充填沉積作用。該體系域在庫車河剖面和克孜勒努爾溝剖面均有發(fā)育。湖侵體系域為濱淺湖砂泥巖和含膏泥巖沉積，高位體系域為三角洲相砂巖夾泥巖沉積。

在鉆井資料中，也可以清晰的劃分出3個體系域：低位體系域為砂巖或含礫粗砂巖沉積；湖侵體系域為淺棕色膏質(zhì)細粒巖屑長石砂巖、細粒巖屑長石砂巖與棕色泥巖呈等厚互層沉積，由2個向上變淺的準層序組成，形成退積準層序組；高位體系域為淺棕色細粒巖屑長石砂巖夾棕色泥巖，由2個準層序形成1個進積準層序組。

（3）ESQ3層序包括蘇維依組下部地層，該層序可識別出低位體系域、湖侵體系域和高位體系域。低位體系域為河流相細砂巖沉積，湖侵體系域為濱淺湖砂泥巖沉積，庫車坳陷還發(fā)育有膏質(zhì)泥巖沉積。高位體系域為三角洲相沉積，這種層序的內(nèi)部結(jié)構在克孜勒努爾溝剖面可以清晰反映出來。

在測井曲線上，低位體系域河流相沉積呈箱型或鐘形，濱淺湖測井曲線呈齒化，局部為指狀，反映濱淺湖砂壩或砂嘴沉積。高位體系域包絡線整體呈漏斗狀，反映沉積物的進積作用（圖2）。

ESQ4層序包括蘇維依組上部地層。與 ESQ3相同，該層序也可識別出低位體系域、湖侵體系域和高位體系域。低位體系域為河流相沉積，湖侵體系域為濱淺湖砂泥巖或含膏泥巖沉積，高位體系域為三角洲砂泥巖沉積（圖2）。

2.3 古近系層序地層學橫向?qū)Ρ?/h3>

ESQ2，ESQ3和ESQ4層序低位體系域包括河流相砂礫巖沉積和膏巖、泥質(zhì)膏巖和膏質(zhì)泥巖沉積。河流相沉積主要分布在塔東、庫車、塔北和塔中等地區(qū)。地震剖面資料和重礦物資料反映出這種廣泛分布在塔克拉瑪干地區(qū)的河流相沉積物物源為塔東隆起和庫車凹陷北部的南天山隆起；低位體系域膏巖和膏質(zhì)泥巖沉積反映了沉積期湖平面低且干旱的環(huán)境。低位期膏巖沉積一般分布在湖盆地勢低洼地區(qū)，如南喀?英買力、羊塔克、庫車地區(qū)以及塔西南和塔西等地區(qū)，即這些膏巖一般分布在盆地邊緣緊靠隆起的部位，與前陸盆地系統(tǒng)中的前淵位置非常相似，如庫車地區(qū)的庫車前陸系統(tǒng)、巴楚隆起東部的前陸系統(tǒng)以及塔西南地區(qū)的前陸系統(tǒng)。前人研究表明，古近系沉積期，庫車坳陷和塔西南凹陷確實屬于前陸盆地系統(tǒng)[12?14]。低位期膏巖厚度一般大于低位期侵蝕溝谷充填沉積厚度。

ESQ2，ESQ3和ESQ4層序湖侵體系域除在巴楚地區(qū)、塔北地區(qū)和塔東地區(qū)不發(fā)育外，其他地區(qū)均較發(fā)育，但厚度較小，平均厚度為20 m左右。該湖侵體系域主要以湖泊相濱淺湖泥巖和粉砂質(zhì)泥巖沉積，在塔西南地區(qū)湖侵體系域以泥灰?guī)r、泥巖和棕紅色含膏泥巖沉積為主，在塔西地區(qū)湖侵體系域以湖泊相泥晶灰?guī)r沉積為主（圖3）。

ESQ2，ESQ3和ESQ4層序高位體系域全區(qū)分布不均，在盆地邊緣地勢低洼地區(qū)沉積厚度較大，但在塔東地區(qū)、塔克拉瑪干地區(qū)以及巴楚地區(qū)厚度較小。這主要是由于上部層序低位體系域?qū)υ搶有蚋呶惑w系域產(chǎn)生剝蝕作用，使得高位體系域不發(fā)育。高位體系域沉積相類型包括湖泊相和三角洲相。湖泊相一般分布在高位體系域的中、下部，為泥巖和膏質(zhì)泥巖沉積，平面上分布在盆地邊緣湖盆的沉積中心。三角洲相分布在高位體系域的中、上部，平面上主要分布在塔東和塔中等地區(qū)。

總體來看，塔里木盆地古近系各層序分布明顯受到地勢和古地貌的控制作用，在盆地邊緣地勢較低的地區(qū)為湖盆沉積中心，沉積厚度較大，沉積物類型包括低位期沉積的鹽巖、湖侵期和高位期膏巖和砂泥巖。在塔里木盆地內(nèi)部，各層序沉積厚度較薄，沉積物以低位河流相砂巖和湖侵期濱淺湖砂泥巖為主，在干旱寬淺湖背景下沉積物自物源區(qū)橫亙于整個塔里木盆地。巴楚古隆起在古近系沉積期仍然存在[15?17]，巴楚古隆起對古近系沉積起著重要影響，古隆起的上部僅發(fā)育ESQ2層序低位體系域，兩側(cè)地層及層序向巴楚古隆起尖滅。

圖3 塔里木盆地古近系層序地層學連井剖面（剖面線見圖1）Fig.3 Wells correlation of sequence stratigraphy of Paleogene in Tarim basin

3 寬淺湖盆地層序地層學特征

在塔里木盆地中、新生界廣泛發(fā)育寬淺型湖泊，這種湖泊常表現(xiàn)為水體清淺，以濱淺湖沉積為主[18?19]，僅在盆地邊緣如庫車坳陷、溫宿、塔西南以及塔西等地區(qū)發(fā)育濱淺湖?半深湖沉積[20?21]。由于寬淺型湖泊水體較淺，其基準面受氣候、植被、物源、構造運動等多因素的影響。由于寬淺型湖泊的基準面變化快，所以，各層序體系域的厚度小，且地層經(jīng)常發(fā)生暴露和侵蝕作用，寬淺型湖盆層序常發(fā)育不全，常缺失部分體系域。

由于寬淺型湖盆水體淺，湖盆在低位期大面積暴露在地表，河流的侵蝕作用在湖底形成橫貫全區(qū)的侵蝕溝谷，低位晚期侵蝕溝谷發(fā)生充填作用。湖侵體系域主要為濱淺湖沉積，厚度較小，且沉積物類型單一，為細粒的砂泥巖互層沉積。高位體系域沉積期沉積物在洪水水流的作用下，可遍布研究區(qū)，但由于基準面頻繁的升降作用，使高位體系域難以保存，僅在地勢低洼的地區(qū)殘留部分三角洲。

在湖盆凹陷區(qū)，干旱環(huán)境下低位體系域常為膏巖和膏質(zhì)泥巖沉積。湖侵期沉積物發(fā)生退積作用，物源供應不充分，這時在濱淺湖?半深湖常沉積湖泊相碳酸鹽巖，如在塔西和塔西南等地區(qū)。高位體系域常為鹽巖或含泥鹽巖沉積，卻少見高位三角洲。

4 結(jié)論

（1）塔里木盆地古近系沉積期為寬淺湖，整體地貌呈內(nèi)部平坦，周緣深坳。古近系主要的沉積相類型為河流相、湖泊相、三角洲相和沖積扇相，其中沖積扇相僅分布在庫車坳陷中。

（2）研究區(qū)古近系可識別出 5個層序界面，劃分出4個Ⅰ型三級層序：ESQ1，ESQ2，ESQ3和ESQ4層序。ESQ1和ESQ2層序分布在庫姆格列木群，ESQ3和ESQ4層序分布在蘇維依組。

（3）平面上，ESQ1主要分布在塔北庫車坳陷和塔西南烏恰?英吉沙?和田地區(qū)，ESQ1在4個層序中分布最局限。除巴楚隆起外，ESQ2，ESQ3和ESQ4層序在整個塔里木盆地均有分布，但各層序體系域發(fā)育情況卻各不相同。

（4）從古近系層序特征來看，寬淺型湖泊層序受基準面受氣候、植被、物源、構造運動等影響更加顯著。由于寬淺型湖泊的基準面變化快，所以，各層序體系域的厚度小，且地層經(jīng)常發(fā)生暴露和侵蝕作用，造成層序常發(fā)育不全。

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