鄧世彪，關(guān)平,2，李保華，劉沛顯，陳永權(quán)

1.造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京 100871 2.北京大學(xué)石油與天然氣研究中心，北京 100871 3.中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆庫(kù)爾勒 841000

0 引言

在碳酸鹽臺(tái)地沉積體系中，臺(tái)緣帶(亦稱(chēng)臺(tái)地邊緣)是連接內(nèi)部臺(tái)地與外部斜坡或盆地邊緣的轉(zhuǎn)折部位和樞紐地帶[1]，其沉積結(jié)構(gòu)的演化對(duì)碳酸鹽臺(tái)地結(jié)構(gòu)樣式的轉(zhuǎn)變具有重要的控制作用[2]。同時(shí)，臺(tái)緣帶還處于碳酸鹽臺(tái)地沉積體系內(nèi)水體相對(duì)較淺、水動(dòng)力相對(duì)較強(qiáng)的沉積環(huán)境中，有利于淺灘相顆粒沉積物的形成和生物建造的發(fā)育[1,3]，是優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖油氣儲(chǔ)層的潛在發(fā)育場(chǎng)所[4-5]。因此，研究臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)特征對(duì)于解析碳酸鹽臺(tái)地的結(jié)構(gòu)樣式和探尋臺(tái)緣帶優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖油氣儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)律都具有重要意義。

從奧陶紀(jì)開(kāi)始，由于珊瑚、層孔蟲(chóng)、苔蘚蟲(chóng)和海綿等具有骨骼的宏觀造礁生物的出現(xiàn)和繁盛[6]，臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)主要受到宏觀造礁生物生長(zhǎng)和發(fā)育的影響，臺(tái)緣帶上常發(fā)育大量具有抗浪性生物格架的生物礁[7]，這些生物礁不僅可以控制鑲邊型碳酸鹽臺(tái)地結(jié)構(gòu)樣式的形成[8-9]，還能制約淺灘相顆粒沉積物的分布并與之構(gòu)成礁灘復(fù)合體[3-5]。然而，在仍處于地球生命演化歷程早期階段的寒武紀(jì)，上述具有骨骼的宏觀造礁生物并未出現(xiàn)，而細(xì)菌、藻類(lèi)等微生物則大量繁盛[6]，因此，寒武紀(jì)時(shí)期的臺(tái)緣帶主要受到微生物生命活動(dòng)的控制，其在沉積結(jié)構(gòu)上應(yīng)與奧陶紀(jì)及其以后的受宏觀造礁生物生長(zhǎng)和發(fā)育影響的臺(tái)緣帶存在顯著差別。

受到世界碳酸鹽巖油氣勘探熱潮的推動(dòng)，形成于地質(zhì)歷史時(shí)期的古代碳酸鹽臺(tái)地在中國(guó)、澳大利亞、哈薩克斯坦、土庫(kù)曼斯坦、俄羅斯、剛果、中東、北美、北歐和北非等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的碳酸鹽巖含油氣沉積盆地中被陸續(xù)地發(fā)現(xiàn)和揭露出來(lái)[10-14]。但是，從發(fā)育時(shí)代上來(lái)看，寒武紀(jì)時(shí)期的碳酸鹽臺(tái)地僅在俄羅斯和中國(guó)有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，并且目前針對(duì)寒武系臺(tái)緣帶的研究程度較低：在東西伯利亞臺(tái)地，前人主要關(guān)注寒武系碳酸鹽臺(tái)地的潛山、古風(fēng)化殼和臺(tái)內(nèi)灘相儲(chǔ)層，未見(jiàn)臺(tái)緣帶的相關(guān)研究[10,14]；在華北地臺(tái)，前人系統(tǒng)而宏觀地研究了寒武系碳酸鹽臺(tái)地的構(gòu)造背景、沉積模式、巖相古地理、沉積演化和微生物巖，但尚未針對(duì)臺(tái)緣帶開(kāi)展獨(dú)立的工作[15-16]；在揚(yáng)子地臺(tái)，前人建立了四川盆地早寒武世緩坡碳酸鹽臺(tái)地的沉積模式，但其重點(diǎn)關(guān)注了臺(tái)內(nèi)的顆粒灘沉積，而未對(duì)臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行更為細(xì)致和深入的探索[17]；在塔里木盆地，前人通過(guò)地震資料解譯并刻畫(huà)了寒武系臺(tái)緣帶在盆地內(nèi)的分布情況和分段特征[18-19]，并利用豐富的野外露頭資料和有限的鉆井取芯資料分別對(duì)寒武系臺(tái)緣帶中的微生物巖[20-22]、儲(chǔ)層[21-27]和成巖流體[28-29]進(jìn)行了針對(duì)性研究，但是，上述研究工作尚不能反映寒武系臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)特征，從而無(wú)法探究微生物生命活動(dòng)在寒武系臺(tái)緣帶形成過(guò)程中所起的作用。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文以塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶地層為研究對(duì)象，通過(guò)在野外露頭區(qū)內(nèi)開(kāi)展豐富而系統(tǒng)的野外露頭調(diào)查、野外剖面分層精細(xì)測(cè)量和室內(nèi)薄片鏡下分析等工作，精細(xì)刻畫(huà)塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)特征，建立其沉積結(jié)構(gòu)模型，并探討在微生物生命活動(dòng)作用下臺(tái)緣帶的形成過(guò)程。本研究能為確定寒武紀(jì)早期塔里木盆地碳酸鹽臺(tái)地的結(jié)構(gòu)樣式和探索塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖油氣儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)律提供沉積學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

塔里木盆地是一個(gè)發(fā)育在主要由太古代及元古代變質(zhì)巖組成的陸殼變質(zhì)基底之上的大型復(fù)合型疊合克拉通沉積盆地，其由于羅迪尼亞超大陸的裂解，自新元古代中期開(kāi)始接受沉積，形成了巨厚的新元古界—新生界沉積物[30]。其中，受與羅迪尼亞超大陸裂解相關(guān)的裂谷作用的影響，塔里木盆地在沉積初期發(fā)生了沉降和裂陷，形成了新元古界從下至上的淺灘相碎屑巖和淺海相碳酸鹽巖，以及下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組與裂陷槽相關(guān)的陸棚—盆地相含磷硅質(zhì)巖、黑色頁(yè)巖、泥晶灰?guī)r和泥晶白云巖。此后，塔里木盆地主要受到海平面下降趨勢(shì)的影響，沉積物從下至上依次為寒武系—奧陶系海相碳酸鹽巖、志留系—石炭系海相碎屑巖、二疊系湖相碎屑巖以及中生界—新生界陸相河流相碎屑巖[31]。

塔里木盆地在寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)發(fā)育典型的大型海相碳酸鹽臺(tái)地，但是受到地層埋深較大和塔里木盆地碳酸鹽巖油氣勘探進(jìn)程的制約，盆地內(nèi)目前鉆遇寒武系地層的鉆井?dāng)?shù)量相對(duì)較少，成功鉆穿寒武系地層的鉆井更是屈指可數(shù)，巖芯資料的稀缺極大程度地限制了學(xué)者們對(duì)于塔里木盆地寒武系碳酸鹽臺(tái)地，特別是寒武系臺(tái)緣帶的理論研究。倪新鋒等[18]在對(duì)塔里木盆地大量寒武系地震資料進(jìn)行系統(tǒng)解釋的基礎(chǔ)上，成功追蹤出了塔里木盆地下寒武統(tǒng)、中寒武統(tǒng)和上寒武統(tǒng)碳酸鹽臺(tái)地的臺(tái)緣帶在盆地內(nèi)的位置分布情況，并將其劃分為東段和北段兩個(gè)部分，其中，臺(tái)緣帶的東段發(fā)育在塔里木盆地輪南—古城地區(qū)，被稱(chēng)為輪南—古城臺(tái)緣帶，臺(tái)緣帶的北段發(fā)育在塔里木盆地塔北地區(qū)，被稱(chēng)為北部臺(tái)緣帶(圖1a)。北部臺(tái)緣帶的形成與寒武紀(jì)—中奧陶世塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊分離形成南天山陸間洋盆的構(gòu)造事件有關(guān)，在此期間，塔里木盆地北緣屬于被動(dòng)大陸邊緣的組成部分，具有形成臺(tái)緣帶的優(yōu)越地質(zhì)條件。

塔里木盆地寒武系的北部臺(tái)緣帶在盆地內(nèi)呈近東西向展布，且其向西可延伸至塔里木盆地西北緣的柯坪野外露頭區(qū)(圖1a)，該露頭區(qū)位于阿克蘇地區(qū)的烏什縣境內(nèi)，以蘇蓋特布拉克村為中心，向北為烏什縣縣城和306省道，向南為314國(guó)道，向東距離阿克蘇市區(qū)約100 km(圖1b)，其在構(gòu)造分區(qū)上屬于塔里木盆地柯坪隆起構(gòu)造單元的東段[32]。由于地表基本沒(méi)有植被，區(qū)內(nèi)的寒武系地層出露情況良好。從區(qū)內(nèi)寒武系地層的沉積特征上來(lái)看，下寒武統(tǒng)的玉爾吐斯組為陸棚—盆地相的含磷硅質(zhì)巖、黑色頁(yè)巖、泥晶灰?guī)r和白云巖，吾松格爾組為局限臺(tái)地相的泥晶白云巖、泥質(zhì)白云巖和灰質(zhì)白云巖；中寒武統(tǒng)的沙依里克組和阿瓦塔格組為蒸發(fā)臺(tái)地相的膏巖和膏質(zhì)白云巖夾泥質(zhì)白云巖和灰?guī)r；上寒武統(tǒng)的下丘里塔格組為局限臺(tái)地相的微生物白云巖和泥晶白云巖夾灰質(zhì)白云巖，局部夾膏質(zhì)白云巖；僅下寒武統(tǒng)的肖爾布拉克組發(fā)育大量臺(tái)地邊緣相的生物建造(圖2)。因此，本文主要針對(duì)區(qū)內(nèi)出露的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層開(kāi)展臺(tái)緣帶的研究。

2 研究思路

根據(jù)柯坪野外露頭區(qū)內(nèi)下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶地層所在的逆沖推覆體的空間分布特征(圖1b)和歷史構(gòu)造位移情況，本研究在區(qū)內(nèi)東部的逆沖推覆體上設(shè)計(jì)了1條蓬萊壩野外剖面，在區(qū)內(nèi)西部的逆沖推覆體上從南至北依次設(shè)計(jì)了昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什、金磷礦、庫(kù)魯南和奧依皮克7條野外剖面(圖1b)。針對(duì)8條野外剖面，具體的研究思路是通過(guò)單剖面的野外實(shí)測(cè)取樣和室內(nèi)分析鑒定，建立起各條剖面上肖爾布拉克組的沉積地層柱，明確從南向北不同點(diǎn)位上肖爾布拉克組的沉積演化特征；進(jìn)而通過(guò)8條實(shí)測(cè)剖面的對(duì)比，分析不同相帶部位的沉積特征差異，明確臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)特征；最終提煉出對(duì)臺(tái)緣帶形成過(guò)程的認(rèn)識(shí)。

圖1 塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)地質(zhì)圖及剖面位置A.塔里木盆地寒武系臺(tái)緣帶在盆地內(nèi)的分布情況及臺(tái)緣帶地層在地表出露的柯坪野外露頭區(qū)(引自文獻(xiàn)[18])；B.塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶地層在地表的分布情況及分層測(cè)量剖面的位置(據(jù)文獻(xiàn)[22]修改)Fig.1 The geological map and section position of the Kalpin field outcrop area, Tarim Basin

圖2 塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)下震旦統(tǒng)—下奧陶統(tǒng)地層綜合柱狀圖Fig.2 The Lower Sinian to Lower Ordovician compositive stratigraphic column of the Kalpin field outcrop area, Tarim Basin

受到新生代晚期南天山擠壓造山作用的影響，柯坪野外露頭區(qū)內(nèi)的下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶地層主要分布在出露于地表的由震旦系—奧陶系沉積地層組成的逆沖推覆體上[33](圖1b)。區(qū)內(nèi)西部的下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶地層從南至北連續(xù)分布，不同逆沖推覆體之間的錯(cuò)距較小，且各個(gè)逆沖推覆體的相對(duì)位置與地層抬升擠壓之前基本保持一致；區(qū)內(nèi)東部的下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶地層則是通過(guò)走滑斷裂跟隨逆沖推覆體一起從昆蓋闊坦剖面的南部推移過(guò)去的(圖1b)。

各條剖面上肖爾布拉克組沉積地層柱的建立是本研究的基礎(chǔ)，綜合了野外實(shí)測(cè)取樣和室內(nèi)分析鑒定兩個(gè)方面的研究工作。通過(guò)野外識(shí)別地層顏色、巖石結(jié)構(gòu)和沉積構(gòu)造等特征的變化，對(duì)肖爾布拉克組地層進(jìn)行詳細(xì)分層記錄和逐層密集取樣；利用羅盤(pán)和導(dǎo)線(xiàn)依據(jù)地層真厚度計(jì)算公式H=L×(sinα×cosβ×sinγ±cosα×sinβ)測(cè)算出肖爾布拉克組地層的各分層厚度，其中H為地層真厚度，L為導(dǎo)線(xiàn)斜距，α為地層真傾角，β為導(dǎo)線(xiàn)坡角，γ為導(dǎo)線(xiàn)與地層走向間夾角；通過(guò)野外所取樣品的室內(nèi)分析鑒定，進(jìn)一步確認(rèn)各分層的巖石類(lèi)型，對(duì)野外分層數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，并判斷其具體的沉積環(huán)境。本研究在8條野外剖面的肖爾布拉克組地層中總計(jì)逐層取樣267塊，所有樣品均磨制薄片用于研究巖石類(lèi)型及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，其中選取53塊代表不同沉積類(lèi)型的典型薄片用于在高倍鏡下鑒定其中的微生物發(fā)育情況。

3 沉積類(lèi)型及其特征

通過(guò)詳細(xì)的野外露頭調(diào)查、取樣和室內(nèi)鏡下薄片分析，本文在塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層中共識(shí)別和劃分出泥晶沉積、層紋石、微生物丘、顆粒沉積和疊層石五種沉積類(lèi)型，現(xiàn)將不同沉積類(lèi)型的特征分述如下。

3.1 泥晶沉積

泥晶沉積是塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層中發(fā)育的一種在宏觀上表現(xiàn)為薄至中層狀且在微觀上主要由泥晶碳酸鹽組成的碳酸鹽巖沉積體。在野外露頭上，泥晶沉積具有深灰色、灰色和淺灰色三種顏色特征(圖3a，b，c)；在巖石手標(biāo)本上，其表現(xiàn)為十分均勻的塊狀構(gòu)造，通過(guò)放大鏡能夠觀察到巖石內(nèi)部主要由極其微小的泥晶碳酸鹽礦物組成；鏡下薄片中也反映出這類(lèi)沉積體具有主要由泥晶碳酸鹽組成的十分均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(圖4a，b)。

通過(guò)高倍鏡對(duì)泥晶沉積中的微生物發(fā)育情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)所有的泥晶沉積中均無(wú)底棲微生物活動(dòng)的痕跡，但在深灰色和灰色的泥晶沉積中鑒定出浮游藻類(lèi)(圖5a，b)，且深灰色泥晶沉積中浮游藻類(lèi)的豐度要高于灰色泥晶沉積，而淺灰色泥晶沉積中既無(wú)底棲微生物，又無(wú)浮游藻類(lèi)。泥晶沉積中浮游藻類(lèi)的典型特征是其單體形態(tài)極其微小，單體直徑通常在2 μm左右，且其主要以球狀藻類(lèi)細(xì)胞集合體的形式存在，集合體大小在20～50 μm不等，藻細(xì)胞之間以細(xì)胞外壁黏性膠質(zhì)相連(圖5a，b)；由于單體過(guò)于微小，在高倍鏡下也不太容易區(qū)分其具體屬種，因此，本文對(duì)泥晶沉積中浮游藻類(lèi)的具體種屬不做進(jìn)一步的區(qū)分。

泥晶沉積主要由泥晶碳酸鹽組成的十分均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)表明此類(lèi)沉積體形成于靜水低能的沉積環(huán)境中，而深灰色和灰色泥晶沉積中未見(jiàn)任何的底棲微生物但保存有浮游藻類(lèi)，這些浮游藻類(lèi)是大洋半深水區(qū)至深水區(qū)表層水體中營(yíng)光合作用的自養(yǎng)型浮游微生物在其死亡后掉落到水體下部的沉積物中形成的，據(jù)此可知顏色最深、浮游藻類(lèi)豐度最高的深灰色泥晶沉積形成于較深水的沉積環(huán)境中，多屬于潮下帶下部的產(chǎn)物[26,34]；灰色泥晶沉積也多形成于潮下帶下部，但其代表的水體環(huán)境稍淺于深灰色泥晶沉積[20,26]；相比之下，淺灰色泥晶沉積的水體環(huán)境最淺，多屬于潮下帶中部至上部的產(chǎn)物。這些泥晶沉積形成于純粹的無(wú)機(jī)沉淀過(guò)程而無(wú)微生物生命活動(dòng)過(guò)程的參與。

3.2 層紋石

層紋石是塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層中發(fā)育的一種在宏觀上具有水平層狀紋層的碳酸鹽巖沉積體，按照形態(tài)學(xué)特征來(lái)劃分，其應(yīng)屬于廣義疊層石范疇的一種。層紋石在宏觀上表現(xiàn)為淺灰色，其紋層呈平直的水平層狀，且紋層的發(fā)育較為密集，紋層的單層厚度不足1 mm(圖3d，e)；此外，層紋石在野外露頭上具有極好的橫向延展性和縱向連續(xù)性，其在橫向上的發(fā)育極其穩(wěn)定，基本不被其他的沉積類(lèi)型所切斷，同時(shí)，其在縱向上的連續(xù)發(fā)育厚度可達(dá)20 m以上。

圖3 塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組的野外露頭宏觀特征A.深灰色泥晶沉積，昆蓋闊坦剖面；B.深灰色泥晶沉積，英爾蘇剖面；C.淺灰色泥晶沉積，奧依皮克剖面；D.淺灰色層紋石，英爾蘇剖面；E.淺灰色層紋石，蘇蓋特布拉克剖面；F.微生物丘與同沉積地層，昆蓋闊坦剖面；G.微生物丘與超覆地層，昆蓋闊坦剖面；H.微生物丘與同沉積地層；I.中—厚層狀顆粒沉積，英爾蘇剖面；J.灰白色顆粒沉積，金磷礦剖面；K.黃白色疊層石，昆蓋闊坦剖面；L.黃白色疊層石，庫(kù)魯南剖面Fig.3 The macroscopic outcrop characteristics of the Lower Cambrian Xiaorbulak Formation in the Kalpin field outcrop area of Tarim Basin

圖4 塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組的鏡下薄片微觀特征A.泥晶沉積，蘇蓋特布拉克剖面；B.泥晶沉積，庫(kù)魯南剖面；C.層紋石，蘇蓋特布拉克剖面；D.層紋石，昆蓋闊坦剖面；E.微生物丘，昆蓋闊坦剖面；F.微生物丘，昆蓋闊坦剖面；G.顆粒沉積，昆蓋闊坦剖面；H.顆粒沉積，蘇蓋特布拉克剖面；I.顆粒沉積，昆蓋闊坦剖面；J.顆粒沉積，庫(kù)魯南剖面；K.顆粒沉積，金磷礦剖面；L.疊層石，蘇蓋特布拉克剖面Fig.4 The microscopic thin section characteristics of the Lower Cambrian Xiaorbulak Formation in the Kalpin field outcrop area of Tarim Basin

圖5 塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組的微生物發(fā)育特征A.浮游藻類(lèi)，泥晶沉積；B.浮游藻類(lèi)，泥晶沉積；C.絲狀底棲藍(lán)細(xì)菌，層紋石；D.絲狀底棲藍(lán)細(xì)菌，疊層石；E.球狀底棲藍(lán)細(xì)菌，疊層石；F.底棲綠藻，微生物丘；G.底棲綠藻，微生物丘；H.底棲綠藻的葉狀體，微生物丘；I.石內(nèi)藻，顆粒沉積；J.石內(nèi)藻，顆粒沉積；K.葛萬(wàn)菌，顆粒沉積；L.葛萬(wàn)菌，顆粒沉積；M.葛萬(wàn)菌，顆粒沉積；N.粗枝藻，顆粒沉積；O.粗枝藻，顆粒沉積Fig.5 The microorganism characteristics of the Lower Cambrian Xiaorbulak Formation in the Kalpin field outcrop area of Tarim Basin

鏡下薄片觀察和高倍鏡鑒定結(jié)果表明，此類(lèi)層紋石由暗層和亮層兩種基本層組成，這兩種基本層交互出現(xiàn)，形成了層紋石中暗層和亮層呈薄互層狀“明暗相間”的微觀沉積結(jié)構(gòu)特征(圖4c，d)；其中，暗層為富菌紋層，主要為絲狀底棲藍(lán)細(xì)菌菌絲體(圖5c)富集和疊加形成的藍(lán)細(xì)菌菌席，菌類(lèi)組分比例大，有機(jī)質(zhì)含量高，碳酸鹽沉積物少，故色暗；亮層則為富碳酸鹽紋層，主要為藍(lán)細(xì)菌菌席分泌黏液捕獲富集的碳酸鹽顆粒和泥，菌類(lèi)組分比例小，有機(jī)質(zhì)含量低，故色淺。從鏡下薄片中還可以觀察到，此類(lèi)層紋石中亮層所占比例顯著高于暗層所占比例，且亮層的單層厚度普遍大于暗層的單層厚度；此外，不同暗層之間的發(fā)育厚度也極不穩(wěn)定，暗層的平均厚度總體偏小(圖4c，d)。這表明此類(lèi)層紋石的成因雖然與底棲藍(lán)細(xì)菌的作用緊密相關(guān)，但其主要成分仍為無(wú)機(jī)的碳酸鹽沉積物，因此，在形成此類(lèi)層紋石的沉積環(huán)境中，底棲藍(lán)細(xì)菌開(kāi)始繁盛并能誘導(dǎo)層紋石的形成，但底棲藍(lán)細(xì)菌含量的總體水平仍然不高。

密集發(fā)育且呈平直的水平層狀的紋層以及極好的橫向延展性和縱向連續(xù)性表明此類(lèi)層紋石形成于相對(duì)穩(wěn)定和低能的沉積環(huán)境中，且其淺灰色的顏色特征和底棲藍(lán)細(xì)菌的出現(xiàn)指示其沉積環(huán)境的水體深度應(yīng)淺于深灰色和灰色泥晶沉積，但層紋石中底棲藍(lán)細(xì)菌含量的總體水平不高，表明其仍處于水體深度相對(duì)較大的沉積環(huán)境中，多屬于潮下帶下部的產(chǎn)物[21,26]。

3.3 微生物丘

微生物丘是塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層中發(fā)育的一種在宏觀上呈灰白色—黃白色大型穹隆狀建造的碳酸鹽巖沉積體，其與周?chē)膶訝畛练e地層在沉積構(gòu)造上存在顯著差異，且其具有蜂窩狀的差異風(fēng)化特征，因而在野外露頭上可以很好地識(shí)別微生物丘并確定其與周?chē)练e地層的接觸邊界(圖3f，g，h)。

與由具有骨骼的宏觀造礁生物形成的生物礁相比，微生物丘雖然在宏觀形態(tài)特征上與其具有較好的相似性，但在微觀結(jié)構(gòu)特征上卻與其存在明顯不同：生物礁是由大量具有骨骼的宏觀造礁生物原地生長(zhǎng)形成的，因而在野外露頭和巖石手標(biāo)本上能夠清楚地觀察到生物礁內(nèi)部由具有骨骼的宏觀造礁生物形成的生物格架，在鏡下薄片中也能識(shí)別出大量造礁生物的骨骼化石；但是，微生物丘在野外露頭和巖石手標(biāo)本上表現(xiàn)出均一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，無(wú)法通過(guò)肉眼識(shí)別出任何的生物信息，在鏡下薄片中則表現(xiàn)為大量有機(jī)藻類(lèi)碎屑團(tuán)塊黏結(jié)無(wú)機(jī)碳酸鹽泥晶基質(zhì)的凝塊結(jié)構(gòu)(圖4e，f)，與灰泥丘的微觀結(jié)構(gòu)特征極其相似。這表明，此類(lèi)微生物丘是由微生物生命活動(dòng)過(guò)程與無(wú)機(jī)碳酸鹽沉淀過(guò)程綜合作用的產(chǎn)物，其在巖性上屬于藻黏結(jié)巖。

利用高倍鏡對(duì)微生物丘中的藻類(lèi)碎屑團(tuán)塊進(jìn)行微生物種類(lèi)的鑒定，發(fā)現(xiàn)其主要由豐富的底棲綠藻及其葉狀體組成，這些底棲綠藻常呈不規(guī)則的橢球形或橄欖球形，其中的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)，不同的細(xì)胞之間通過(guò)膠質(zhì)組合在一起(圖5f，g)；底棲綠藻的葉狀體常呈不規(guī)則的形態(tài)，其也由多個(gè)細(xì)胞通過(guò)膠質(zhì)組合在一起(圖5h)；此外，這些底棲綠藻的體積相對(duì)較大，通?？蛇_(dá)150～400 μm。這表明，此類(lèi)微生物丘的形成應(yīng)歸因于底棲綠藻的群體性聚集生長(zhǎng)并不斷捕獲和黏結(jié)無(wú)機(jī)碳酸鹽泥晶基質(zhì)。

由于微生物丘不具有生物礁由宏觀造礁生物形成的生物格架，其在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為大量有機(jī)藻類(lèi)碎屑團(tuán)塊黏結(jié)無(wú)機(jī)碳酸鹽泥晶基質(zhì)，因而微生物丘不具有生物礁的抗浪性；但是，微生物丘在野外露頭上呈現(xiàn)出向上隆起和生長(zhǎng)的宏觀特征；因此可以判斷，形成微生物丘的水體環(huán)境應(yīng)相對(duì)的穩(wěn)定和低能。但與層紋石相比，微生物丘的顏色更淺，且其中發(fā)育體積更大的底棲綠藻，這表明微生物丘的沉積環(huán)境比層紋石更淺，多屬于潮下帶中部的產(chǎn)物[20-22,26-27]。

3.4 顆粒沉積

顆粒沉積是塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層中發(fā)育的一種在宏觀上表現(xiàn)為中至厚層狀但在微觀上具有內(nèi)部顆粒結(jié)構(gòu)的碳酸鹽巖沉積體，其在野外露頭上并無(wú)典型且易于識(shí)別的紋層狀或穹隆狀構(gòu)造特征，僅表現(xiàn)出普通沉積地層的層狀特征，一般呈中至厚層狀產(chǎn)出，巖石新鮮面上多表現(xiàn)為灰白色(圖3i，j)。同時(shí)，此類(lèi)沉積體的顆粒組分在粒徑上偏細(xì)小，在野外露頭和巖石手標(biāo)本上很難通過(guò)肉眼直接觀察到其巖石內(nèi)部的顆粒組分，僅可識(shí)別出較多粒徑較大的碳酸鹽礦物；此外，通過(guò)放大鏡能夠大致觀察到這些顆粒組分但無(wú)法對(duì)顆粒的類(lèi)型進(jìn)行有效地識(shí)別和區(qū)分。因此，對(duì)于此類(lèi)顆粒沉積的識(shí)別以及其中的顆粒組分的類(lèi)型鑒定主要借助于鏡下薄片的觀察研究。

鏡下薄片分析結(jié)果表明，此類(lèi)顆粒沉積的巖石內(nèi)部具有典型的亮晶顆粒結(jié)構(gòu)特征，顆粒組分被大量亮晶碳酸鹽膠結(jié)物所膠結(jié)，且基本不含泥晶組分(圖4g～k)；這些顆粒組分的主要類(lèi)型為藻粒(圖4g～k)，即與藻類(lèi)有成因聯(lián)系的顆粒，次要類(lèi)型為鮞粒(圖4k)；藻粒具體包括藻灰結(jié)核(或稱(chēng)核形石)(圖4g)和藻團(tuán)塊(圖4h～k)兩類(lèi)，其中以藻團(tuán)塊為主，藻灰結(jié)核所占比例較低。藻灰結(jié)核是通過(guò)藻類(lèi)黏液捕獲碳酸鹽沉積物而形成的具有同心層的顆粒，其在處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，同心層在其與海底接觸的部分基本停止生長(zhǎng)，而面向上的部分則繼續(xù)生長(zhǎng)，由于在生長(zhǎng)過(guò)程中受水動(dòng)力作用而間歇性滾動(dòng)，從而形成不規(guī)則的同心增長(zhǎng)層；藻團(tuán)塊也是藻類(lèi)黏結(jié)增長(zhǎng)而成的顆粒，但它不具有同心層結(jié)構(gòu)；鮞粒則形成于受到攪動(dòng)和相對(duì)動(dòng)蕩的水體環(huán)境中。因此，相比較而言，在形成此類(lèi)顆粒沉積內(nèi)部三種顆粒類(lèi)型的沉積環(huán)境中，鮞粒的沉積水動(dòng)力條件最強(qiáng)，其次為藻灰結(jié)核，而藻團(tuán)塊的沉積水動(dòng)力條件最弱。

通過(guò)高倍鏡對(duì)顆粒沉積內(nèi)部屬于主要顆粒類(lèi)型的藻粒中所含有的微生物種類(lèi)進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)藻灰結(jié)核中的微生物種類(lèi)主要為葛萬(wàn)菌，而藻團(tuán)塊中的微生物種類(lèi)包括石內(nèi)藻、粗枝藻和葛萬(wàn)菌三類(lèi)，其中又以石內(nèi)藻為主。葛萬(wàn)菌屬于習(xí)慣生活在動(dòng)蕩水體環(huán)境中的底棲微生物，其單體為管狀的菌絲體，單管直徑5 μm左右，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)百微米；但在藻粒中，葛萬(wàn)菌常以集合體的形式出現(xiàn)，多條葛萬(wàn)菌管狀菌絲體并排在一起呈束狀，縱切面上可見(jiàn)葛萬(wàn)菌集合體由多條葛萬(wàn)菌管狀菌絲體并排構(gòu)成(圖5k～l)，橫切面上則可見(jiàn)數(shù)條葛萬(wàn)菌管狀菌絲體被截?cái)嗪笮纬傻亩鄠€(gè)小圓點(diǎn)(圖5l)；葛萬(wàn)菌集合體能夠分泌黏液捕獲無(wú)機(jī)碳酸鹽，在水體間歇性攪動(dòng)的沉積環(huán)境中形成具有不規(guī)則同心增長(zhǎng)層的藻灰結(jié)核(圖5l)，在水體攪動(dòng)頻率較低的沉積環(huán)境中則形成不具有同心層結(jié)構(gòu)的藻團(tuán)塊(圖5m)。石內(nèi)藻，又名穿石藻，屬于習(xí)慣生活在高能水體環(huán)境中的一類(lèi)底棲藻，其能通過(guò)在顆粒上鉆孔進(jìn)入顆粒內(nèi)，并能對(duì)顆粒起到泥晶化的改造作用；石內(nèi)藻呈左右不規(guī)則對(duì)稱(chēng)的心形，這種形態(tài)特征與其固著在顆粒上之后向兩側(cè)往外生長(zhǎng)的生活習(xí)性密切相關(guān)；其單體體積較大，通常大于300 μm，在藻粒中主要以單體的形式出現(xiàn)并形成藻團(tuán)塊(圖5i，j)。粗枝藻也屬于習(xí)慣生活在高能水體環(huán)境中的一類(lèi)底棲藻，其單體的橫切面呈橢球形或橄欖球形，且其內(nèi)部呈長(zhǎng)條狀的暗色髓質(zhì)和淺色皮質(zhì)包殼也清晰可見(jiàn)；粗枝藻的單體體積也較大，長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)度可達(dá)300～400 μm，其在藻粒中主要以單體的形式出現(xiàn)并形成藻團(tuán)塊(圖5n，o)。

灰白色的顏色特征、巖石內(nèi)部的亮晶顆粒結(jié)構(gòu)以及顆粒組分中石內(nèi)藻、粗枝藻和葛萬(wàn)菌等高能水體環(huán)境中的底棲微生物的存在，表明此類(lèi)顆粒沉積形成于高能、清潔的水體環(huán)境中；但其顆粒組分的主要類(lèi)型為不具有同心層結(jié)構(gòu)的藻團(tuán)塊，而具有不規(guī)則同心增長(zhǎng)層的藻灰結(jié)核和具有規(guī)則同心增長(zhǎng)層的鮞粒僅為含量極少的次要類(lèi)型；因此，此類(lèi)顆粒沉積的沉積水動(dòng)力條件總體上應(yīng)弱于形成鮞粒和藻灰結(jié)核的水動(dòng)力條件，其多屬于潮下帶上部的產(chǎn)物[20-22,26]。

3.5 疊層石

疊層石是塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層中發(fā)育的一種在宏觀上具有波狀和近水平層狀紋層的碳酸鹽巖沉積體，其與前文所述的層紋石在形態(tài)學(xué)上同屬于廣義疊層石的范疇，但本文描述的疊層石特指狹義范疇的疊層石，其與層紋石在發(fā)育特征上存在明顯的差別。

在野外露頭上，可見(jiàn)此類(lèi)疊層石大多具有黃白色的顏色特征，且其形態(tài)以層狀為主，紋層并非完全水平而是呈波狀或略微起伏的水平狀，單個(gè)紋層的發(fā)育厚度較大，基本未見(jiàn)柱狀形態(tài)的疊層石(圖3k，l)；并且此類(lèi)疊層石的橫向連續(xù)性較差，常被其他的沉積類(lèi)型所切斷。在鏡下薄片中，可見(jiàn)到此類(lèi)疊層石也具有暗層和亮層呈薄互層狀“明暗相間”的微觀沉積結(jié)構(gòu)特征，但其與層紋石的不同之處在于，疊層石的暗層多呈波狀而非水平狀，且暗層所占比例相較于層紋石有顯著增加(圖4l)；此外，疊層石的暗層是由絲狀(圖5d)和球狀(圖5e)兩種形態(tài)的底棲藍(lán)細(xì)菌菌絲體富集和疊加形成的藍(lán)細(xì)菌菌席，其中，球狀藍(lán)細(xì)菌菌絲體中串珠狀的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)。

黃白色的顏色特征、紋層并非完全水平而是呈波狀或略微起伏的水平狀以及暗層所占比例的顯著升高，表明此類(lèi)疊層石形成于比層紋石更淺、水動(dòng)力更強(qiáng)的沉積環(huán)境中，且藍(lán)細(xì)菌在誘導(dǎo)疊層石形成過(guò)程中的作用明顯增強(qiáng)，其多屬于潮間帶的產(chǎn)物[20-22,26]。

4 沉積演化序列

為了刻畫(huà)塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)特征，需要首先確定臺(tái)緣帶不同部位的沉積演化序列，為此，本研究分層精細(xì)測(cè)量了前文設(shè)計(jì)的能夠反映臺(tái)緣帶從南至北不同部位沉積特征的8條野外剖面。

4.1 沉積類(lèi)型的發(fā)育順序

從分層精細(xì)測(cè)量的結(jié)果來(lái)看，泥晶沉積、層紋石、微生物丘、顆粒沉積和疊層石5種沉積類(lèi)型均發(fā)育的野外剖面僅有昆蓋闊坦剖面、英爾蘇剖面和蘇蓋特布拉克剖面3條，因此，首先利用上述3條剖面闡釋前述5種沉積類(lèi)型的發(fā)育順序?？傮w上，泥晶沉積、層紋石、微生物丘、顆粒沉積和疊層石5種沉積類(lèi)型在昆蓋闊坦剖面、英爾蘇剖面和蘇蓋特布拉克剖面3條野外剖面上的發(fā)育層位和發(fā)育順序基本一致，且表現(xiàn)出從較深水區(qū)向潮間帶過(guò)渡的水體向上逐漸變淺的沉積演化序列：泥晶沉積最先發(fā)育，其位于肖爾布拉克組的最下部；層紋石緊隨泥晶沉積發(fā)育，其位于泥晶沉積之上，處于肖爾布拉克組的中下部；微生物丘則緊隨層紋石發(fā)育，其位于層紋石之上，處于肖爾布拉克組的中上部；顆粒沉積除少量夾雜于層紋石中之外，絕大多數(shù)緊隨微生物丘發(fā)育，集中分布在肖爾布拉克組的上部；疊層石則最后發(fā)育，其位于大套顆粒沉積之上，與少量顆粒沉積間或發(fā)育于肖爾布拉克組的頂部(圖6)。

4.2 差異化的沉積演化序列

由于前述5種沉積類(lèi)型在8條野外剖面上的發(fā)育情況各不相同，因此，不同的野外剖面間存在多種不同的沉積演化序列。呈大型穹隆狀建造的微生物丘是塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶地層中最具標(biāo)志性的生物建造，因而微生物丘發(fā)育的野外剖面是臺(tái)緣帶沉積結(jié)構(gòu)中的核心部位。從野外剖面分層精細(xì)測(cè)量的結(jié)果來(lái)看，微生物丘僅發(fā)育在柯坪野外露頭區(qū)南部至中部的昆蓋闊坦、英爾蘇和蘇蓋特布拉克3條野外剖面上，因此，上述3條剖面所處區(qū)域代表了塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的核心部位，其沉積演化序列能夠反映臺(tái)緣帶核心部位的沉積特征，而無(wú)微生物丘發(fā)育的蓬萊壩剖面能夠反映臺(tái)緣帶南部靠近臺(tái)內(nèi)部位的沉積特征，無(wú)微生物丘發(fā)育的喀克巴什、金磷礦、庫(kù)魯南和奧依皮克剖面則能夠反映臺(tái)緣帶北部向斜坡或盆地邊緣過(guò)渡部位的沉積特征(圖7)。下面分別介紹能夠反映臺(tái)緣帶不同部位沉積特征的各個(gè)野外剖面的沉積演化序列。

無(wú)微生物丘發(fā)育的蓬萊壩剖面的沉積演化序列(圖7)能夠反映塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶核心部位以南靠近臺(tái)內(nèi)部位的沉積特征。根據(jù)沉積類(lèi)型的變化，蓬萊壩剖面的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層被自下而上劃分為16層，地層厚度總計(jì)140.3 m。該剖面的下部以深灰色的泥晶沉積為主，中部為大套的淺灰色層紋石與大套的灰色至淺灰色泥晶沉積交互發(fā)育，上部為大套的灰白色顆粒沉積與大套的黃白色疊層石交互發(fā)育?？傮w而言，蓬萊壩剖面的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層自下而上發(fā)育由泥晶沉積、層紋石、顆粒沉積和疊層石組成的向上變淺的沉積演化序列。

有微生物丘發(fā)育的昆蓋闊坦、英爾蘇和蘇蓋特布拉克剖面的沉積演化序列(圖7)能夠反映塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶核心部位的沉積特征。根據(jù)沉積類(lèi)型的變化，下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層在昆蓋闊坦剖面被自下而上劃分為10層，地層厚度總計(jì)167.7 m；在英爾蘇剖面被自下而上劃分為8層，地層厚度總計(jì)147.6 m；在蘇蓋特布拉克剖面被自下而上劃分為16層，地層厚度總計(jì)138.7 m。總體而言，上述3條剖面的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層發(fā)育基本一致的自下而上由泥晶沉積、層紋石、微生物丘、顆粒沉積和疊層石組成的向上變淺的沉積演化序列：下部以深灰色的泥晶沉積為主，中下部為大套的淺灰色層紋石夾少量的灰白色顆粒沉積，中上部為大型穹隆狀的灰白色—黃白色微生物丘發(fā)育段，上部為大套的灰白色顆粒沉積，頂部則為黃白色疊層石與灰白色顆粒沉積的分層發(fā)育。但是，上述3條剖面在地層厚度上存在一些差異，這主要是由不同剖面上微生物丘的發(fā)育規(guī)模不同所造成的：昆蓋闊坦剖面的微生物丘發(fā)育規(guī)模最大，微生物丘發(fā)育段厚度為30.4 m，導(dǎo)致其地層厚度最大；英爾蘇剖面的微生物丘發(fā)育規(guī)模次之，微生物丘發(fā)育段厚度為23.2 m，導(dǎo)致其地層厚度次之；蘇蓋特布拉克剖面的微生物丘發(fā)育規(guī)模最小，微生物丘發(fā)育段厚度為7.8 m，導(dǎo)致其地層厚度最小。

無(wú)微生物丘但有顆粒沉積和疊層石發(fā)育的喀克巴什、金磷礦和庫(kù)魯南剖面的沉積演化序列(圖7)能夠反映塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶核心部位以北向斜坡或盆地邊緣過(guò)渡部位的沉積特征。根據(jù)沉積類(lèi)型的變化，下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層在喀克巴什剖面被自下而上劃分為7層，地層厚度總計(jì)119.5 m；在金磷礦剖面被自下而上劃分為10層，地層厚度總計(jì)109.5 m；在庫(kù)魯南剖面被自下而上劃分為4層，地層厚度總計(jì)114.5 m?？税褪埠徒鹆椎V剖面靠近臺(tái)緣帶的核心部位，其下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層發(fā)育基本一致的自下而上由泥晶沉積、層紋石、顆粒沉積和疊層石組成的向上變淺的沉積演化序列：下部以深灰色的泥晶沉積為主，中部為大套的淺灰色層紋石，上部為大套的灰白色顆粒沉積，頂部則為黃白色疊層石與灰白色顆粒沉積的分層發(fā)育。庫(kù)魯南剖面遠(yuǎn)離臺(tái)緣帶的核心部位，更靠近臺(tái)緣帶北部的斜坡或盆地邊緣，其下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層以大套的泥晶沉積為主，僅在上部發(fā)育厚度不大的顆粒沉積和疊層石，但其仍具有向上變淺的沉積演化序列：下部為深灰色的泥晶沉積，中部為灰色的泥晶沉積，上部為淺灰色的泥晶沉積夾少量灰白色的顆粒沉積，頂部則為厚度不大的黃白色疊層石。

圖6 塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)昆蓋闊坦剖面下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層綜合柱狀圖Fig.6 The compositive stratigraphic column of the Lower Cambrian Xiaorbulak Formation of Kungaikuotan section in the Kalpin outcrop area of Tarim Basin

圖7 塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)8條剖面的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層沉積演化序列Fig.7 The sedimentary evolution sequence of the Lower Cambrian Xiaorbulak Formation of 8 sections in the Kalpin outcrop area of Tarim Basin

位于柯坪野外露頭區(qū)最北部的奧依皮克剖面的沉積演化序列(圖7)能夠反映塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶北部的斜坡或盆地邊緣部位的沉積特征。根據(jù)沉積類(lèi)型的變化，奧依皮克剖面的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層被自下而上劃分為3層，地層厚度總計(jì)109.5 m。該剖面以泥晶沉積為主，基本不含生物建造，其下部為深灰色的泥晶沉積，中部為灰色的泥晶沉積夾少量灰白色顆粒沉積，上部則為淺灰色的泥晶沉積，仍然發(fā)育向上變淺的沉積演化序列。

5 臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)

依據(jù)在塔里木盆地柯坪野外露頭區(qū)分層精細(xì)測(cè)量的8條野外剖面的下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組地層的沉積演化序列，發(fā)育具有生物建造的臺(tái)地邊緣相沉積的野外剖面從南至北依次為蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什、金磷礦和庫(kù)魯南7條剖面；其中，位于區(qū)內(nèi)最南部且無(wú)微生物丘發(fā)育的蓬萊壩剖面的沉積演化序列能夠反映塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶靠近臺(tái)內(nèi)部位的沉積特征；位于區(qū)內(nèi)北部且以泥晶沉積為主，僅在上部發(fā)育少量顆粒沉積和疊層石的庫(kù)魯南剖面的沉積演化序列則能夠反映塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶靠近北部斜坡或盆地邊緣部位的沉積特征；因此，本文將塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶從南至北的發(fā)育范圍限定在南部的蓬萊壩剖面和北部的庫(kù)魯南剖面之間的區(qū)域內(nèi)(圖7)，而位于區(qū)內(nèi)最北部的僅發(fā)育泥晶沉積的奧依皮克剖面的沉積演化序列則能夠反映塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶以北的斜坡或盆地邊緣部位的沉積特征。

從區(qū)內(nèi)從南至北發(fā)育具有生物建造的臺(tái)地邊緣相沉積的不同野外剖面的沉積演化序列可知，塔里木盆地的下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶總體上具有由泥晶沉積、層紋石、微生物丘、顆粒沉積和疊層石五種沉積類(lèi)型組成的從下至上分層疊置的沉積結(jié)構(gòu)特征(圖7)：下部為在不同剖面之間廣泛發(fā)育的大套深灰色泥晶沉積；中下部為在蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什和金磷礦6條剖面所在區(qū)域內(nèi)廣泛發(fā)育的大套淺灰色層紋石夾少量灰色泥晶沉積和灰白色顆粒沉積，以及在庫(kù)魯南剖面所在區(qū)域內(nèi)發(fā)育的大套灰色泥晶沉積；中上部為在昆蓋闊坦、英爾蘇和蘇蓋特布拉克3條剖面所在區(qū)域內(nèi)發(fā)育的呈大型穹隆狀建造的灰白色—黃白色微生物丘，在南部的蓬萊壩剖面所在區(qū)域內(nèi)發(fā)育的少量灰白色顆粒沉積，在北部的喀克巴什和金磷礦2條剖面所在區(qū)域內(nèi)繼續(xù)發(fā)育的淺灰色層紋石，以及在北部的庫(kù)魯南剖面所在區(qū)域內(nèi)繼續(xù)發(fā)育的灰色泥晶沉積；上部為在昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什和金磷礦5條剖面所在區(qū)域內(nèi)廣泛發(fā)育的大套灰白色顆粒沉積，在南部的蓬萊壩剖面所在區(qū)域內(nèi)發(fā)育的灰白色顆粒沉積和黃白色疊層石，以及在北部的庫(kù)魯南剖面所在區(qū)域內(nèi)發(fā)育的大套淺灰色泥晶沉積夾灰白色顆粒沉積；頂部為在蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什和金磷礦6條剖面所在區(qū)域內(nèi)廣泛發(fā)育的灰白色顆粒沉積和黃白色疊層石，以及在北部的庫(kù)魯南剖面所在區(qū)域內(nèi)發(fā)育的黃白色疊層石和大套的淺灰色泥晶沉積。

在塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)中，可以通過(guò)在不同野外剖面上的分層精細(xì)測(cè)量工作較為準(zhǔn)確地確定不同沉積類(lèi)型在縱向上的發(fā)育厚度(圖7)；同時(shí)，在忽略區(qū)內(nèi)由不同逆沖推覆體之間的少量錯(cuò)距所產(chǎn)生的影響的前提下，根據(jù)不同剖面在南北向上的實(shí)際間隔距離，可以大致估算整個(gè)臺(tái)緣帶以及臺(tái)緣帶內(nèi)不同沉積類(lèi)型在南北向上的橫向展布寬度(圖8a)；本文據(jù)此建立了塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)模型(圖8b)，用以形象而直觀地刻畫(huà)臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)特征。

在塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)模型中(圖8b)，臺(tái)緣帶在南北向上的發(fā)育范圍被限定在蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什、金磷礦和庫(kù)魯南6條剖面所在區(qū)域內(nèi)，臺(tái)緣帶的南北向展布寬度接近30 km，臺(tái)緣帶以南為臺(tái)地，以北為斜坡和盆地；臺(tái)緣帶的縱向發(fā)育厚度為110～167 m，具有由泥晶沉積、層紋石、微生物丘、顆粒沉積和疊層石5種沉積類(lèi)型組成的從下至上分層疊置的沉積結(jié)構(gòu)特征，且在有微生物丘發(fā)育的昆蓋闊坦、英爾蘇和蘇蓋特布拉克3條剖面所在區(qū)域內(nèi)，臺(tái)緣帶的縱向發(fā)育厚度較大，而在無(wú)微生物丘發(fā)育的南部的蓬萊壩剖面和北部的喀克巴什、金磷礦和庫(kù)魯南3條剖面所在區(qū)域內(nèi)，臺(tái)緣帶的縱向發(fā)育厚度較小；臺(tái)緣帶下部為廣泛發(fā)育的大套深灰色泥晶沉積，其南北向展布寬度接近30 km，縱向發(fā)育厚度為35～50 m，且其從南向北的縱向發(fā)育厚度逐漸減?。淮筇诇\灰色層紋石發(fā)育在深灰色泥晶沉積之上，其在臺(tái)緣帶上的南北向展布寬度也接近30 km，縱向發(fā)育厚度為25～40 m；呈大型穹隆狀建造的灰白色—黃白色微生物丘發(fā)育在淺灰色層紋石之上，其集中分布在昆蓋闊坦、英爾蘇和蘇蓋特布拉克3條剖面所在區(qū)域內(nèi)，南北向展布寬度接近10 km，縱向發(fā)育厚度最大可達(dá)30 m；大套灰白色顆粒沉積發(fā)育在灰白色—黃白色微生物丘之上，其南北向展布寬度接近30 km，主體部分的縱向發(fā)育厚度約為30～40 m；黃白色疊層石主要發(fā)育在臺(tái)緣帶沉積結(jié)構(gòu)的頂部，且其常與灰白色顆粒沉積共同發(fā)育，其南北向展布寬度也接近30 km，但縱向發(fā)育厚度僅為5～10 m。

6 臺(tái)緣帶的形成過(guò)程

在塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)中，除臺(tái)緣帶的下部和最北部發(fā)育大量無(wú)微生物生命活動(dòng)參與而僅依靠純粹的無(wú)機(jī)沉淀過(guò)程形成的泥晶沉積之外，臺(tái)緣帶的其他部位均由有微生物生命活動(dòng)參與形成的沉積類(lèi)型組成，且整個(gè)臺(tái)緣帶具有不同沉積類(lèi)型從下至上分層疊置的沉積結(jié)構(gòu)特征，發(fā)育水體向上逐漸變淺的沉積演化序列(圖7)。因此，在處于被動(dòng)大陸邊緣的大地構(gòu)造背景下，塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的形成應(yīng)歸因于在水體逐漸變淺的海洋沉積環(huán)境中，不同類(lèi)型微生物的先后出現(xiàn)和繁盛及其在生命活動(dòng)過(guò)程中與無(wú)機(jī)沉淀過(guò)程的相互作用。此外，塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶下部的泥晶沉積在縱向發(fā)育厚度上具有從南向北逐漸減薄的特征，而微生物丘的發(fā)育則在臺(tái)緣帶上形成局部厚度增大的隆起部位(圖7)。因此，在微生物參與形成臺(tái)緣帶之前，塔里木盆地的下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶具有緩坡臺(tái)緣屬性，臺(tái)地的結(jié)構(gòu)樣式為緩坡型碳酸鹽臺(tái)地；而在微生物參與形成臺(tái)緣帶之后，塔里木盆地的下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶具有局部隆起的弱鑲邊屬性，臺(tái)地的結(jié)構(gòu)樣式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹊傔呅吞妓猁}臺(tái)地。

依據(jù)臺(tái)緣帶由泥晶沉積、層紋石、微生物丘、顆粒沉積和疊層石五種沉積類(lèi)型組成的從下至上分層疊置的沉積結(jié)構(gòu)特征，及其所發(fā)育的水體向上逐漸變淺的沉積演化序列，本文從不同類(lèi)型微生物的先后出現(xiàn)和繁盛及其在生命活動(dòng)過(guò)程中與無(wú)機(jī)沉淀過(guò)程的相互作用的角度，將塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的形成過(guò)程闡述如下。

(1) 泥晶沉積階段：塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶整體處于靜水低能的較深水沉積環(huán)境中，不適合底棲微生物的生長(zhǎng)，僅穩(wěn)定發(fā)育深灰色的泥晶沉積，同時(shí)，泥晶沉積的上部水體中生活有較多浮游藻類(lèi)，它們死亡后的遺體掉落到泥晶沉積中得以保存。

(2) 層紋石發(fā)育階段：塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶所處的沉積環(huán)境較初始階段有所變淺，在蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什和金磷礦6條剖面所在區(qū)域內(nèi)變?yōu)槌毕聨虏砍练e環(huán)境，其水動(dòng)力條件相對(duì)穩(wěn)定和低能，水體深度仍相對(duì)較大，但已經(jīng)適合少量底棲藍(lán)細(xì)菌的生長(zhǎng)和發(fā)育，這些底棲藍(lán)細(xì)菌以群落的方式形成菌席，并周期性的捕獲和富集水體中沉淀的無(wú)機(jī)碳酸鹽沉積物，形成廣泛分布且厚度穩(wěn)定的層紋石；而北部的庫(kù)魯南剖面所在區(qū)域仍處于較深水的沉積環(huán)境中，不適合底棲藍(lán)細(xì)菌的生長(zhǎng)，主要發(fā)育灰色的泥晶沉積，其上部水體中生活有少量浮游藻類(lèi)，它們死亡后的遺體掉落到泥晶沉積中得以保存。

圖8 塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)建模A.不同野外剖面間南北向?qū)嶋H間隔距離的確定方法；B.臺(tái)緣帶的沉積結(jié)構(gòu)模型Fig.8 The sedimentary texture model of the Lower Cambrian platform margin of Tarim Basin

(3) 微生物丘發(fā)育階段：塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶所處的沉積環(huán)境較早期階段繼續(xù)變淺，南部的蓬萊壩剖面所在區(qū)域位于臺(tái)緣帶上同時(shí)期水體深度相對(duì)較淺、水體能量相對(duì)較高的部位，其屬于潮下帶上部沉積環(huán)境，石內(nèi)藻、葛萬(wàn)菌和粗枝藻等主要生活在高能動(dòng)蕩水體環(huán)境中的底棲微生物開(kāi)始出現(xiàn)，其與無(wú)機(jī)碳酸鹽沉積物相互作用形成少量的顆粒沉積；昆蓋闊坦、英爾蘇和蘇蓋特布拉克3條剖面所在區(qū)域的水體深度則比蓬萊壩剖面所在區(qū)域稍大，其屬于潮下帶中部沉積環(huán)境，水體能量相對(duì)較低，適合底棲綠藻的大量生長(zhǎng)和發(fā)育，它們不斷捕獲水體中的泥晶碳酸鹽沉積物并向上生長(zhǎng)形成大型穹隆狀的微生物丘；喀克巴什和金磷礦2條剖面所在區(qū)域則仍屬于潮下帶下部沉積環(huán)境，繼續(xù)發(fā)育層紋石；而北部的庫(kù)魯南剖面所在區(qū)域仍處于較深水的沉積環(huán)境中，繼續(xù)發(fā)育灰色的泥晶沉積，并在其中保存少量從上部水體中死亡掉落下來(lái)的浮游藻類(lèi)遺體。

(4) 顆粒沉積發(fā)育階段：塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶所處的沉積環(huán)境較中期階段有了較大幅度的變淺，臺(tái)緣帶的大部分區(qū)域?qū)儆诔毕聨喜砍练e環(huán)境，適合石內(nèi)藻、葛萬(wàn)菌和粗枝藻等底棲微生物的大規(guī)模生長(zhǎng)和發(fā)育，其與無(wú)機(jī)碳酸鹽沉積物相互作用形成分布廣泛且厚度穩(wěn)定的顆粒沉積；南部的蓬萊壩剖面所在區(qū)域水體更淺，其屬于潮下帶上部—潮間帶沉積環(huán)境，不僅發(fā)育顆粒沉積，底棲藍(lán)細(xì)菌也大量的生長(zhǎng)和發(fā)育，其通過(guò)藍(lán)細(xì)菌菌席周期性的捕獲和富集無(wú)機(jī)碳酸鹽沉積物形成規(guī)模性的疊層石；而北部的庫(kù)魯南剖面則屬于潮下帶下部—潮下帶上部沉積環(huán)境，總體上以不含浮游藻類(lèi)遺體的淺灰色泥晶沉積為主，僅發(fā)育少量的顆粒沉積。

(5) 疊層石發(fā)育階段：塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶所處的沉積環(huán)境較中晚期階段進(jìn)一步小幅度變淺，臺(tái)緣帶整體屬于潮下帶上部—潮間帶沉積環(huán)境，在蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什和金磷礦6條剖面所在區(qū)域內(nèi)同時(shí)發(fā)育顆粒沉積和疊層石，而在北部的庫(kù)魯南剖面所在區(qū)域則發(fā)育不含浮游藻類(lèi)的淺灰色泥晶沉積和疊層石。

7 結(jié)論

(1) 塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶具有由泥晶沉積、層紋石、微生物丘、顆粒沉積和疊層石5種沉積類(lèi)型從下至上分層疊置的沉積結(jié)構(gòu)特征，發(fā)育水體向上逐漸變淺的沉積演化序列，其沉積環(huán)境的變化順序依次為較深水區(qū)、潮下帶下部、潮下帶中部、潮下帶上部和潮間帶。

(2) 塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶分布于蓬萊壩、昆蓋闊坦、英爾蘇、蘇蓋特布拉克、喀克巴什、金磷礦和庫(kù)魯南6條剖面所在區(qū)域內(nèi)，向南為臺(tái)地，向北為斜坡和盆地邊緣；臺(tái)緣帶的南北向展布寬度接近30 km，縱向發(fā)育厚度為110～167 m；泥晶沉積、層紋石、顆粒沉積和疊層石的南北向展布寬度與臺(tái)緣帶基本一致，且發(fā)育厚度較為穩(wěn)定；微生物丘僅分布于昆蓋闊坦、英爾蘇和蘇蓋特布拉克3條剖面所在區(qū)域內(nèi)，南北向展布寬度接近10 km，縱向發(fā)育厚度最大可達(dá)30 m，厚度向兩側(cè)快速減薄，在臺(tái)緣帶上形成地層加厚的局部隆起部位。

(3) 塔里木盆地下寒武統(tǒng)臺(tái)緣帶的形成過(guò)程分為泥晶沉積發(fā)育階段、層紋石發(fā)育階段、微生物丘發(fā)育階段、顆粒沉積發(fā)育階段和疊層石發(fā)育階段5個(gè)階段；在泥晶沉積和層紋石發(fā)育階段，臺(tái)緣帶的沉積厚度從南向北緩慢減薄，臺(tái)緣帶具有緩坡屬性；從微生物丘發(fā)育階段開(kāi)始，臺(tái)緣帶上形成了地層加厚的局部隆起部位，臺(tái)緣帶轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂腥蹊傔厡傩浴?/p>