(中國地質(zhì)大學(xué)，北京 100083)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

塔里木盆地是在前震旦紀陸殼基底上發(fā)展起來的大型復(fù)合疊合盆地(賈承造等，2002；何登發(fā)等，2006；張光亞等，2008)，盆地斷裂系統(tǒng)發(fā)育，盆地劃分為三隆四坳7個一級單元和4個邊緣隆起，是中國規(guī)模最大的、含油氣極為豐富的盆地(康玉柱等，1994；張師本等，2004；李強等，2014)(圖1)。志留紀時期，盆地開始快速下降，相對海平面上升，形成了志留系海相環(huán)境下的碎屑巖沉積(何登發(fā)等，2006；張光亞等，2008)。志留系主要分布在北部坳陷內(nèi)，塔北隆起和塔中隆起的大部分地區(qū)缺失志留系，屬潮坪沉積、淺海陸棚和濱岸沉積環(huán)境。海侵范圍已大大縮小，并發(fā)育了一套陸源碎屑巖沉積建造(李強等，2014)。

圖1 塔里木盆地區(qū)域地質(zhì)背景圖Fig.1 Geological structure of Tarim basin

2 沉積相特征

2.1 潮汐沉積構(gòu)造

潮汐是受月球?qū)Φ厍虮砻嫠囊Ξa(chǎn)生，受平均高潮線與低潮線控制，潮坪主要發(fā)育在形態(tài)平坦地貌環(huán)境條件下(鄧宏文等，2009)。潮坪發(fā)育有交錯層理、波痕層理、水平紋理和均勻?qū)永恚亲钅軜苏鞒逼撼练e的是羽狀交錯層理、潮汐復(fù)合層理、韻律層理等沉積構(gòu)造類型(鄧宏文等，2009；丁夢等，2012)。

2.1.1羽狀交錯層理

相鄰的交錯層單元的前積紋層具有傾向相反的特征，稱為羽狀交錯層理。反映了周期性反向水流的環(huán)境。它們的傾向一般接近于相差180°，大約有10°變化。平潮期時懸浮泥沉積并保存下來，在相鄰交錯層單元之間出現(xiàn)一個泥質(zhì)薄層的界面(圖2)。

2.1.2潮汐層理

依據(jù)砂、泥沉積層的相對比例、內(nèi)部構(gòu)造和空間上的連續(xù)性，可分為脈狀、波狀、壓扁和透鏡狀層理(圖3)。形成于周期性的潮汐作用，反映潮間帶沉積特征。在強水流砂被搬運和沉積，而泥保持懸浮狀態(tài)，在水流減弱時泥則沉積。砂泥充分供給時，潮汐層理由粉細砂巖與深灰色泥薄互層組成；泥質(zhì)供給不足時，互層不清楚，單層由砂組成，被很難分辨的特別薄的泥巖層分開。

圖2 塔里木盆地大灣溝剖面柯坪塔組羽狀交錯層理圖Fig.2 Feathery characteristics of Kepingtage Formation of Dagouwan outcrop in Tarim basin

圖3 柯坪塔格組脈狀層理圖(沙112井，5 488.7m)Fig.3 Veinlike characteristics of Kepingtage Formation Sha 112

2.1.3韻律層理

受潮汐雙相流的影響，結(jié)構(gòu)和顏色不同的砂巖與泥巖呈規(guī)律性交互沉積，二者之間突變接觸，其上出現(xiàn)砂泥對偶層，常見于混合潮間坪中。漲潮和退潮沉積的砂值紋層與平潮時沉積的泥質(zhì)紋層重復(fù)交替，就會形成韻律層理(圖4)。這種沉積構(gòu)造組合通常被認為發(fā)育在潮間帶。

2.2 潮汐沉積序列

隨著沉積作用向海推進時，潮上帶、潮間帶、潮下帶沉積依次疊覆，沉積構(gòu)造由大型交錯層理—交錯層理—小波痕層理—復(fù)合層理—水平紋理—均勻?qū)永?，形成由下到上由粗變細的正旋回進積型潮坪沉積序列(圖5)。依據(jù)巖性巖相組合和沉積構(gòu)造序列，其中潮下帶主要為相互切割潮道和潮溝；潮間帶則為潮坪的主體。主要與波浪和水流能量，以及海平面周期性升降有關(guān)。

2.2.1潮下帶

潮下帶包括潮道和潮砂壩沉積。潮道主要為砂質(zhì)沉積，由灰色細砂巖、中砂巖和不等粒含礫砂巖組成，并富含介殼和泥礫等滯留沉積。砂體在剖面上呈透鏡體狀，常見幾個向上變細的潮道沉積旋回疊置。單個潮道序列由潮道床底、潮汐水道、廢棄潮道組成。常發(fā)育雙向水流形成的人字型交錯層理、羽狀交錯層理和再作用面。同時，伴有潮砂壩發(fā)育，以塊狀砂巖夾薄層泥巖為主，最鮮明的特征是單旋回、反韻律，一般在頂部有典型的生物擾動構(gòu)造(圖5)。厚度小于4m，寬度小于1500m，長小于10km。

圖4 塔里木盆地志留系韻律層理特征圖(沙112井，5491.2m，柯坪塔格組)Fig.4 Rhythmic layering characteristics of Silurian in Tarim basin，Sha 112 Well

2.2.2潮間帶

(1)砂坪：砂坪沉積主要巖性為棕褐色或淺灰色中細砂巖、棕褐色粉砂巖，夾有淺灰綠色泥巖。發(fā)育脈狀、波狀及壓扁層理。砂巖厚度較大，泥巖厚度較薄。砂坪沉積自然伽馬曲線以齒化鐘形組合為主，由于泥質(zhì)含量的變化而呈鐘形。自然電位曲線光滑，隨粒度變化呈鐘形-漏斗形組合。

圖5 塔里木盆地志留系中1井潮下帶沉積特征圖Fig.5 Subtidal sedimentary characteristics of Silurian in Tarim basin at Zhong 1 Well

(2)混合坪：淺灰色粉細砂巖與泥巖和泥質(zhì)粉砂巖互層為主, 發(fā)育透鏡狀、波狀層理。砂巖顆粒呈次棱角狀至次圓狀，分選中等至好。在剖面上混合坪沉積可以是正韻律也可以是反韻律。在水進層序中通常為反韻律，自然電位曲線上表現(xiàn)為漏斗狀。水退層序中多表現(xiàn)為正韻律，自然電位曲線上表現(xiàn)為平滑鐘形，自然伽馬曲線呈鋸齒狀，高GR值(圖3、圖4)。

(3)泥坪：以綠色、灰綠色泥巖為主，局部夾有粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖。發(fā)育脈狀層理，生物擾動、潛穴及泥裂發(fā)育。自然電位曲線起伏很小，自然伽馬曲線則呈高頻的鋸齒狀，表現(xiàn)為高值。

2.2.3潮上帶

潮上帶一般發(fā)育有鹽沼，巖性以棕色或棕褐色泥巖為主，局部夾有薄層粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖, 發(fā)育水平層理和均勻?qū)永?見泥裂以及生物擾動構(gòu)造。自然伽瑪值較高，呈箱形或齒狀箱形。地層以加積式或進積式疊置樣式為主。

3 潮汐沉積演化特征

志留紀沉積時期，塔里木盆地為穩(wěn)定的克拉通坳陷，塔北隆起已部分出露水面，塔中隆起以西、以南地區(qū)處于淺水沉積環(huán)境，以發(fā)育潮坪沉積為主(解晨等，2003；呂修祥等，2008；高倩等，2015)。

在柯坪塔格組的下砂巖段和灰色泥巖段，相帶具有南北向分帶、東西向展布的格局(圖6)。該時期存在2個沉積中心，分別位于滿加爾和柯坪地區(qū)，最大厚度達800m，塔北、塔東地區(qū)發(fā)育陡坡帶，塔中地區(qū)存在緩斜坡。潮坪沉積體系主要分布巴楚隆起和塔中隆起南坡。沉積了3套砂體，第一支為北部的塔北隆起西南緣，砂厚>80m；第二支圍繞塔中隆起呈環(huán)帶環(huán)分布，砂厚20～120m；第三支沿巴楚隆起呈東西向展布，砂厚20～80m。受塔北隆起、塔中隆起和巴楚隆起三大隆起的影響，到柯坪塔格組的上砂巖段時期，最大厚度在滿加爾，達1000m，塔北陡坡帶厚度變薄。潮坪沉積體系主要分布巴楚隆起和塔中隆起以及塔北隆起的南部。其中，在塔中隆起和巴楚隆起之間呈東西向展布的潮上帶沉積，在塔北隆起的南部為潮間帶沉積，在塔北隆起和塔中隆起為潮下帶沉積。砂體主要在塔中巴楚一帶，在塔北地區(qū)沉積了較小規(guī)模的砂體，第一支為北部的塔北隆起西南緣；第二支圍繞塔中隆起和巴楚隆起東西向分布。

塔里木盆地志留系處于非均衡式下降、上升交替進行的沉積背景，海進海退多旋回變化，加之盆地南北古坡度的變化，沉積樣式發(fā)育存在差異。陸源碎屑巖砂、泥地層交替出現(xiàn)構(gòu)成多套儲蓋組合，濱岸沉積與潮坪沉積和淺海陸棚沉積體系共存。海侵體系域時，海平面上升，可容納空間增大，發(fā)育砂坪、潮道沉積；高位體系域時，海平面下升，可容納空間減小，主要發(fā)育濱岸沉積局部存在混合坪、泥坪沉積以及辮狀河三角洲沉積。

圖6 塔里木盆地志留系柯坪塔格組沉積相平面展布圖Fig.6 Sedimentary characteristics of Silurian at Kepingtage Formation in Tarim basin

4 沉積模式

隨著沉積作用向海推進時，潮上帶、高潮坪、中潮坪、低潮坪、潮下帶沉積依次疊覆，沉積構(gòu)造由大型交錯層理—交錯層理—小波痕層理—復(fù)合層理—水平紋理—均勻?qū)永?，形成由下到上由粗變細的正旋回進積型潮坪沉積序列(圖7)。

潮下帶以大量的潮道、潮砂壩或潮砂灘為主，灰色、淺灰色厚層塊狀中粗砂巖為主。潮道以中粗砂巖和細砂巖以及含礫砂巖構(gòu)成，底部測井曲線突變接觸，以齒化的鐘形組合為特征。潮砂壩以反韻律為主，潮下帶內(nèi)部可見生物擾動構(gòu)造以及殘留的貝殼層。潮間帶發(fā)育砂泥互層的潮汐層理、脈狀層理、透鏡狀層理、壓扁層理以及波痕、小型交錯層理等沉積構(gòu)造，生物擾動構(gòu)造和潛穴發(fā)育。砂坪以齒化鐘形組合為主，呈鐘形漏斗形。混合坪見泥裂、生物擾動等。泥坪發(fā)育紫紅色、灰褐色、棕褐色泥巖和泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。潮上帶發(fā)育鹽沼，以紅褐色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖為主，水平紋理和均勻?qū)永?、泥裂等沉積構(gòu)造發(fā)育。

圖7 塔里木盆地志留系潮坪沉積模式圖Fig.7 Sedimentary model characteristics of tidal flat of Silurian in Tarim basin

5 結(jié)論

(1)通過對塔里木盆地志留系的沉積構(gòu)造和沉積序列的剖析，分析了潮坪相的成因類型及識別標志。

(2)分析了塔里木盆地志留系潮坪相分布范圍，探討了海進-海退環(huán)境下的潮坪發(fā)育的特征，進一步總結(jié)了潮坪沉積時空演化規(guī)律。

(3)明確了塔里木盆地志留系潮坪沉積的沉積模式，為相似沉積類型的儲層的成因類型、時空展布和準確預(yù)測起到一定指導(dǎo)作用。

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