朱光有 閆慧慧 陳瑋巖 閆磊 陳志勇 李婷婷 孫琦森 謝小敏

1. 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 1000832. 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，武漢 430100

前寒武紀(jì)漫長(zhǎng)的歷史過(guò)程中，地球經(jīng)過(guò)了一系列包括增生、元素放射性衰變以及逐漸變冷固化等復(fù)雜的演化過(guò)程(Klein and Philpotts，2012)。隨著寒武紀(jì)約5.4億年前生物爆發(fā)式地出現(xiàn)，即寒武紀(jì)生命大爆發(fā)(Shuetal.，1999；Marshall，2006)，地球演化進(jìn)入到一個(gè)生命活躍的全新時(shí)期。因此，前寒武紀(jì)-寒武紀(jì)轉(zhuǎn)化時(shí)期是地球演化過(guò)程中一個(gè)極為跳動(dòng)而且關(guān)鍵的時(shí)期，發(fā)生了一系列重大而影響深遠(yuǎn)的深刻變革，包括Rodinia超大陸至Gondwana大陸演化(Torsvik，2003；Lietal.，2008；Evans，2009，2013；Geetal., 2014)、新元古代中-晚期的極端冰期寒冷氣候事件，如“雪球地球”事件(Kirschvink，1992；Hoffmanetal.，1998；Hoffman and Schrag，2002；Hoffman and Li，2009)、地球表面氧化事件(Canfield and Teske，1996；Fikeetal.，2006；Holland，2006；Canfieldetal.，2007；Sahooetal.，2012； Luetal.，2017)以及多細(xì)胞-真核等復(fù)雜生物的發(fā)展(Narbonne and Gehling，2003；Narbonne，2005；Knolletal.，2006；Knoll，2011)等，所以對(duì)前寒武紀(jì)-寒武紀(jì)基礎(chǔ)地質(zhì)研究是認(rèn)識(shí)地球早期物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、古環(huán)境、古氣候和演化歷史的基礎(chǔ)。

塔里木盆地作為中國(guó)最古老的克拉通盆地之一，是一個(gè)發(fā)育在塔里木板塊內(nèi)部的大型多旋回疊合盆地(賈承造，1999)，盆地及其周緣地區(qū)保存了相對(duì)完整的新元古時(shí)期地質(zhì)記錄。南華紀(jì)初期，伴隨著Rodinia超大陸的解體，塔里木盆地整體處于拉張背景，盆地內(nèi)部及周緣發(fā)育了一系列的裂谷或裂陷(Turner，2010；楊云坤等，2014；馮許魁等，2015；崔海峰等，2016；李勇等，2016；吳林等，2016；管樹(shù)巍等，2017；石開(kāi)波等，2018; Chenetal.，2020)，并有研究報(bào)道了這一時(shí)期發(fā)生了多期次的冰川活動(dòng)事件，其相關(guān)沉積發(fā)育于塔東的庫(kù)魯克塔格地區(qū)(有文獻(xiàn)也稱為塔東北庫(kù)魯克塔格地區(qū)，本文稱為塔里木盆地東部庫(kù)魯克塔格地區(qū))、塔西北的阿克蘇地區(qū)、塔西南的葉城地區(qū)等。震旦-寒武紀(jì)時(shí)期，塔里木盆地經(jīng)歷了全球性的大規(guī)模海侵事件，在盆地內(nèi)部發(fā)育黑色泥巖(Zhuetal.，2017)和多期大規(guī)模臺(tái)地相碳酸鹽巖沉積，具有多套寒武系臺(tái)地邊緣與多種類型沉積體系。最近鉆井資料揭示盆地內(nèi)部部分地區(qū)缺失南華-寒武系沉積，這可能是因?yàn)槟先A-寒武系地層受到新元古代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制，在塔里木盆地內(nèi)部呈區(qū)域性分布。本文報(bào)道了塔里木盆地東北緣一套完整的南華-寒武紀(jì)沉積地層，在前人大量研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖石地球化學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)、有機(jī)巖石學(xué)和同位素地球化學(xué)等多種方法，對(duì)塔里木盆地南華-寒武紀(jì)沉積體系、古氣候、盆地類型進(jìn)行探討，并闡述構(gòu)造因素對(duì)寒武紀(jì)巖相古地理的控制作用。

1 區(qū)域地層

塔里木盆地東部庫(kù)魯克塔格地區(qū)前寒武紀(jì)地層露頭剖面較多，并且各剖面沉積差異較大(圖1)。前南華紀(jì)基底自下而上依次為新太古界托格拉克布拉克組、古元古界興地塔格群、中元古界揚(yáng)吉布拉克群和愛(ài)爾基干群以及新元古界帕爾崗塔格群。最古老的托格拉克布拉克組，也叫托格雜巖，主要由TTG巖系(英云閃長(zhǎng)巖、奧長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖)和少量表殼巖構(gòu)成，Zhangetal.(2012)獲得托格雜巖體中英云二閃長(zhǎng)巖2601±21Ma和奧長(zhǎng)花崗巖2640±61Ma的結(jié)晶年齡；揚(yáng)吉布拉克群主要為碎屑巖建造，可能存在輕微的變質(zhì)，巖性主要包括石英片巖、長(zhǎng)石石英砂巖，變質(zhì)粉砂巖、千枚巖等，與下伏興地塔格群為不整合接觸；愛(ài)爾基干群以及新元古界帕爾崗塔格群主要由白云石大理巖以及淺變質(zhì)的碎屑巖組成。南華系-寒武系角度不整合覆蓋于青白口系帕爾崗塔格群和約780Ma的花崗巖之上(Longetal.，2011)，主要以多套火山巖和冰磧巖以及碎屑巖的相間發(fā)育為特征(Xuetal.，2009；Heetal.，2014)。南華系自下而上發(fā)育了貝義西組、照壁山組、阿勒通溝組、特瑞艾肯組，震旦系自下而上發(fā)育了扎摩克提組、育肯溝組、水泉組和漢格爾喬克組，寒武系自下而上發(fā)育了西山布拉克組、西大山組、莫合爾山組。

圖1 塔里木盆地東部庫(kù)魯克塔格地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及樣品位置Fig.1 Geological sketch map and sample location of the Kuruktag area in eastern Tarim Basin

南區(qū)雅爾當(dāng)山剖面南華紀(jì)早期貝義西組廣泛發(fā)育雙峰式火山巖，是裂谷斷陷高峰期的產(chǎn)物。北區(qū)除了廣泛發(fā)育的740～725Ma火山巖建造(Xuetal.，2009)，同時(shí)還發(fā)育由粗到細(xì)快速變化的沉積充填序列以及明顯的冰磧礫巖建造。南區(qū)缺失的照壁山組，在北區(qū)與貝義西組不整合接觸，該組發(fā)育灰色薄-中層含粉砂泥巖與巖屑砂巖互層。南區(qū)阿勒通溝組上段發(fā)育灰、深灰色劈理化粉砂質(zhì)泥巖以及含泥細(xì)粒巖屑砂巖，下段發(fā)育灰色薄-中層長(zhǎng)石巖屑砂巖與粉砂質(zhì)泥巖，底部發(fā)育有冰磧巖。Heetal.(2014)在北區(qū)阿勒通溝組上部?jī)商谆鹕綆r中獲得了655.9±4.4Ma和654±10Ma的U-Pb年齡，限定了阿勒通溝組冰期結(jié)束的時(shí)間。南區(qū)特瑞艾肯組主要以深水沉積的黑色泥巖為主，而北區(qū)為冰水相沉積，以雜礫巖、砂巖為主。

震旦系主要以淺海相沉積為主，火山活動(dòng)相對(duì)較弱，僅在扎摩克提組出現(xiàn)部分火山巖，前人在北區(qū)扎摩克提組中部安山巖獲得了615Ma(Xuetal.，2009)。育肯溝組為粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖不均勻互層，夾有細(xì)砂巖，頂部為薄層深灰色泥巖。水泉組下部主要為粉砂巖以及砂質(zhì)云巖，中部發(fā)育黃綠色泥巖。漢格爾喬克組上部為灰色粉泥晶云巖，下部為灰黃、黃綠色塊狀冰磧含礫不等粒巖屑砂巖。

寒武系主要為半深海-淺海相沉積，下寒武統(tǒng)西山布拉克組底部為黃褐、灰黑色含磷硅質(zhì)巖，與全球寒武系磷礦沉積事件對(duì)應(yīng)，下部為灰綠色基性火山巖，中上部為黑色硅質(zhì)巖。西大山組巖性為灰、灰黑色灰?guī)r、泥灰?guī)r夾頁(yè)巖、鈣質(zhì)砂巖及白云質(zhì)灰?guī)r。莫合山組主要為灰?guī)r與泥質(zhì)灰?guī)r互層，在底部發(fā)育黑色硅質(zhì)巖。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 全巖主微量元素測(cè)試

本次對(duì)庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華系特瑞艾肯組、震旦系水泉組以及寒武系西大山組90個(gè)黑色泥巖以及泥灰?guī)r樣品進(jìn)行了全巖主微量元素測(cè)試，分析在南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司完成。主量元素具體的測(cè)試步驟如下：準(zhǔn)確稱取約1.3～1.5g的200目樣品放入干凈的坩堝中，之后將坩堝置于920℃的馬沸爐中灼燒三個(gè)小時(shí)。將燒制好的樣品置于干燥器中待其自然冷卻，通過(guò)稱取坩堝以及坩堝+樣品的質(zhì)量來(lái)計(jì)算樣品的燒失量。之后分別稱取～0.52g燒失后樣品和適量的Li2B2O7，將二者置于塑料杯中混合均勻后加入LiBr-NH4I混合助溶劑并倒入鉑金坩堝中，將制備好的坩堝置于熔樣機(jī)中熔樣以備后續(xù)的上機(jī)測(cè)試。測(cè)試儀器采用島津XRF-1800熒光光譜儀(XRF)，分析精度優(yōu)于1%～5%。

微量元素測(cè)試采用酸溶法流程如下：稱取前期制備好的樣品約35～40mg，并置于聚四氟乙烯溶樣彈中，加入0.6mL的1:1純化濃HNO3后搖勻，再加入0.6mL的HF，密封溶樣彈后，玄武巖樣品進(jìn)鋼套置于恒溫電熱箱內(nèi)190℃加熱48小時(shí)候出鋼套，沉積巖樣品則需加熱72個(gè)小時(shí)，出鋼套后轉(zhuǎn)移至洗瓶中稀釋2000倍搖勻，從稀釋后的樣品中稱取2.5～3mL于離心管中，按1:1比例加入Rh內(nèi)標(biāo)(誤差為±0.01g)以校正信號(hào)飄移。使用USGS標(biāo)準(zhǔn)W-2、G-2和BHVO-1以及國(guó)家?guī)r石標(biāo)樣GSR-1、GSR-2、GSR-3來(lái)校正所測(cè)元素的含量 (Jochum and Brueckner., 2008)，分析精度一般優(yōu)于2%～5%。微量元素測(cè)試儀器為Agilent 7700x型四級(jí)桿質(zhì)譜儀。稀土分配模式以及微量元素蛛網(wǎng)圖用Geoplot軟件繪制。

圖2 塔里木盆地東部雅爾當(dāng)山剖面特瑞艾肯組烴源巖地球化學(xué)特征Fig.2 Geochemical characteristics of the source rocks of the Tereeken Formation in the Yaerdangshan section in the eastern Tarim Basin

2.2 全巖碳、氧、鍶同位素測(cè)試

本次共對(duì)庫(kù)魯克塔格地區(qū)貝義西組、阿勒通溝組以及漢格爾喬克組32個(gè)蓋帽碳酸鹽巖樣品進(jìn)行了全巖碳、氧、鍶同位素測(cè)試。首先將所有待測(cè)樣品都處理掉風(fēng)化、再結(jié)晶部分和石英/方解石脈體，用手磨機(jī)從干凈或拋光的平板上鉆取樣品粉末，用于穩(wěn)定碳、氧同位素分析，測(cè)試在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所蘭州油氣資源研究中心完成。測(cè)試采用美國(guó)Thermo Fisher 公司Delta V Advantage 穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀測(cè)定白云巖的碳氧同位素。簡(jiǎn)要的分析步驟如下：稱取適量烘干至恒重的白云巖樣品粉末(150～250μg) 于反應(yīng)瓶中，用帶硅膠隔墊的蓋子密封，使用排空針向反應(yīng)瓶中注入高純氦氣吹掃氣路(每個(gè)反應(yīng)瓶吹氣時(shí)間約330秒) ，按順序依次排空反應(yīng)瓶中的空氣。經(jīng)排空處理后，通過(guò)手動(dòng)加酸的方式向反應(yīng)瓶中加入2～3滴飽和磷酸，在70℃的溫度下反應(yīng)約1小時(shí)，平衡一段時(shí)間后，純磷酸與碳酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生的CO2通過(guò)色譜柱與其他雜質(zhì)氣體分離，然后直接進(jìn)入Delta V Advantage 穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀進(jìn)行碳氧同位素測(cè)定。采用標(biāo)準(zhǔn)樣品NBS18 (碳酸鹽巖) 進(jìn)行質(zhì)量控制，通過(guò)重復(fù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，δ13C 和δ18O 測(cè)試精度分別優(yōu)于±0.1‰和±0.2‰。

鍶同位素測(cè)試在北京科薈測(cè)試技術(shù)有限公司完成，測(cè)試流程如下：離心管中加入50mg待測(cè)樣品和3mL 1N HAc，開(kāi)蓋反應(yīng)到無(wú)氣泡產(chǎn)生，超聲30分鐘后開(kāi)蓋靜置10分鐘，重復(fù)之前操作，之后靜置12小時(shí)，蓋子微蓋，充分反應(yīng)碳酸鹽巖部分。超聲30分鐘后，離心10分鐘(5000轉(zhuǎn)/分鐘)，提取上清液至溶樣罐。于離心管中沉淀固體中再加入2mL超純水，超聲30分鐘后離心，再次提取上清液至溶樣罐，重復(fù)2次。將溶樣罐中7mL上清液蒸干放于電熱板(溫度120℃)蒸干，轉(zhuǎn)換成所需介質(zhì)。之后所有待測(cè)樣品使用TIMS測(cè)試。

2.3 全巖總有機(jī)碳(TOC)測(cè)試方法

本次對(duì)庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華系特瑞艾肯組、震旦系水泉組以及寒武系西大山組116個(gè)黑色泥巖以及泥灰?guī)r樣品開(kāi)展了總有機(jī)碳 (TOC)測(cè)試，測(cè)試在中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室完成。將待測(cè)樣品粉碎后用孔徑小于0.2mm的篩子對(duì)樣品進(jìn)行篩選，所得樣品加入1:7的鹽酸充分搖勻并浸泡2小時(shí)以上消除樣品中碳酸鹽組分，將處理好的樣品放入恒溫(70～80℃)干燥箱中烘干，之后所有待測(cè)樣品使用美國(guó)LECO公司CS-230型碳硫測(cè)定儀測(cè)試。

3 庫(kù)魯克塔格地區(qū)黑色巖系地球化學(xué)特征

在南華-寒武紀(jì)期間，塔里木克拉通先是經(jīng)歷了盆內(nèi)裂陷、坳陷，自震旦紀(jì)之后發(fā)生大規(guī)模的海侵事件。其中，在塔里木盆地東北緣庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華-寒武紀(jì)發(fā)育海陸過(guò)渡相以及淺海相沉積環(huán)境。近年來(lái)，隨著寒武系油氣勘探的突破(潘文慶等，2015)，使得深層寒武系以及前寒武烴源巖成為研究重點(diǎn)(朱光有等，2016)。本文通過(guò)對(duì)塔里木盆地東部地區(qū)野外露頭的綜合分析，結(jié)合地震討論塔東地區(qū)烴源巖的分布。總體來(lái)看，塔里木盆地東部地區(qū)南華系特瑞艾肯組、震旦系水泉組、寒武系西山布拉克組等分別發(fā)育具有一定生烴潛力的烴源巖。

圖3 塔里木盆地東部雅而當(dāng)山剖面特瑞艾肯組烴源巖顯微照片F(xiàn)ig.3 Micro-photos of the Tereeken Formation from the Yaerdangshan section in the eastern Tarim Basin

3.1 南華系烴源巖

塔里木盆地內(nèi)部，南華系埋藏主體在9000～16000m，目前尚未有鉆井鉆遇南華系黑色泥巖；但是在盆地周緣露頭剖面的踏勘中，發(fā)現(xiàn)了南華系發(fā)育深水沉積的厚層泥巖，可能為重要的烴源巖，引起了關(guān)注(Zhuetal.，2020)。依據(jù)近年來(lái)第一作者野外踏勘，并結(jié)合中國(guó)石油塔里木油田公司等單位野外工作，初步確定出南華系露頭在塔里木盆地東緣庫(kù)魯克塔格地區(qū)、塔西北阿克蘇地區(qū)和塔西南緣鐵克里克地區(qū)發(fā)育，并在多個(gè)露頭取到烴源巖。另外，在地震資料中，能夠發(fā)現(xiàn)南華系裂谷沉積特征，大多表現(xiàn)為北東-西南向延伸的地塹或半地塹結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(朱光有等，2018)。

塔里木盆地東部庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華系特瑞艾肯組發(fā)育一套優(yōu)質(zhì)烴源巖(圖2)，巖性主要為黑色泥巖，在庫(kù)魯克塔格地區(qū)雅爾當(dāng)山剖面出露較好，該套烴源巖厚度較大，連續(xù)沉積超過(guò)300m，露頭泥巖樣品分析表明，該套烴源巖有機(jī)碳含量(TOC)主要分布在0.23%～2.82%，平均值1.66%，烴源巖熱解分析S1+S2值主要分布在0.0839‰～1.1851‰，平均值為0.2969‰；鏡質(zhì)體反射率Ro在1.28%～1.60%(Zhuetal.，2020)，黑色泥巖抽提的氯仿瀝青“A”含量分布在0.0023%～0.0223%，平均值0.0768%。

顯微鏡下，泥質(zhì)含量與有機(jī)質(zhì)含量均較高，巖石微細(xì)紋層發(fā)育(圖3a, b)，是一套靜水還原下的沉積產(chǎn)物。緩慢的沉降使得有機(jī)質(zhì)能在水體中充分降解腐泥化，因此形態(tài)保存好的有機(jī)質(zhì)并不多。有機(jī)巖石學(xué)照片顯示，有機(jī)質(zhì)以腐泥組和固體瀝青為主，偶見(jiàn)海相鏡狀體(圖3)。腐泥組以來(lái)源于藍(lán)細(xì)菌降解形成的無(wú)定形體為主，少量單細(xì)胞浮游藻類，紅藻囊果等藻類體。固體瀝青沿微裂縫和粒間孔隙充填。局部見(jiàn)到線葉植物，海相鏡狀體可能與該類線葉植物有關(guān)。

在塔西南地區(qū)南華系主要出露于新藏公路剖面，牙拉古孜組主要為類磨拉石組合的粗碎屑沉積，波龍組及雨塘組發(fā)育雜礫巖，克里西組主要發(fā)育灰綠色泥巖，厚度超過(guò)300m。克里西組雖然泥巖發(fā)育，但是由于露頭風(fēng)化嚴(yán)重，泥巖的TOC含量大多數(shù)都小于0.1%，部分深灰色泥巖層，TOC也較低，這可能與樣品風(fēng)化影響有關(guān)。

在塔西北阿克蘇地區(qū)，南華系主要發(fā)育紫紅色塊狀雜礫巖，紫紅色、灰綠色砂巖、粉砂巖，在西方山組、東巧恩布拉克組、牧羊?yàn)┙M、東屋組均沒(méi)有獲得TOC含量大于0.2%的泥巖(朱光有等，2018)。雖然目前在塔西南和塔西北地區(qū)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)烴源巖，但是隨著野外工作的加強(qiáng)和取樣手段的提高，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)高有機(jī)質(zhì)高豐度的烴源巖。

3.2 震旦系烴源巖

震旦紀(jì)塔里木盆地整體格局發(fā)生變化，由之前的南華紀(jì)裂谷盆地逐漸發(fā)展為坳陷，以填平補(bǔ)齊穩(wěn)定沉積為主，斷裂較少，巖漿活動(dòng)也減弱。其中，塔里木盆地東部庫(kù)魯克塔格地區(qū)震旦系水泉組上部發(fā)育厚約53m泥頁(yè)巖(圖4)，TOC主要分布在0.22%～0.79%；Ro分布在1.37%～1.93%之間。

圖4 塔里木盆地東部恰克馬克鐵什剖面震旦系水泉組泥巖TOC與露頭照片F(xiàn)ig.4 TOC contents and outcrop photographs of source rocks in the Shuiquan Formation from the Qiakemaketieshi section in the eastern Tarim Basin

圖5 塔西南地區(qū)震旦系庫(kù)爾卡克組樣品顯微照片F(xiàn)ig.5 Microscopic photographs of samples collected from the Sinian Kurkak Formation in southwestern Tarim Basin

圖6 塔里木盆地東部庫(kù)魯克塔格地區(qū)興地剖面寒武系西大山組烴源巖地球化學(xué)特征與巖心照片F(xiàn)ig.6 Geological characteristics and photographs of source rocks in the Xidashan Formation at the Xingdi section in the Kuruktag area of the eastern Tarim Basin

塔西南地區(qū)震旦系庫(kù)爾卡克組發(fā)育厚約200m的黑色泥巖，連續(xù)穩(wěn)定分布，野外露頭泥巖TOC分布范圍0.14%～1.62%。鏡質(zhì)體反射率Ro平均值為1.83%，是一套重要的烴源巖。

在塔西北阿克蘇地區(qū)，下震旦統(tǒng)蘇蓋特布拉克組主要發(fā)育砂巖、粉砂巖以及泥巖和白云巖互層沉積，而在上震旦統(tǒng)奇格布拉克組發(fā)育中厚層微生物白云巖，是一套優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層。下震旦統(tǒng)蘇蓋特布拉克組泥巖為深灰色，厚度大于60m，風(fēng)化比較嚴(yán)重，TOC主要在0.2%～0.5%。

顯微鏡下特征觀察發(fā)現(xiàn)，塔西南地區(qū)震旦系庫(kù)爾卡克組樣品整體泥質(zhì)含量與有機(jī)質(zhì)含量均較低(圖5)。有機(jī)質(zhì)以無(wú)定形體和固體瀝青為主，偶見(jiàn)少量藻類體和疑源類(圖5)。其中無(wú)定形體主要來(lái)源于藍(lán)細(xì)菌降解所形成，固體瀝青主要沿微裂縫充填；藻類體主要是多細(xì)胞底棲藻類葉狀體殘片，疑源類偶見(jiàn)。樣品中黃鐵礦發(fā)育，以塊狀黃鐵礦為主(圖5h, i)，說(shuō)明沉積水體偏氧化環(huán)境。

3.3 寒武系烴源巖

塔里木盆地東部庫(kù)魯克塔格地區(qū)寒武系西大山組發(fā)育一套厚層的泥灰?guī)r、泥巖，與盆內(nèi)的玉爾吐斯組大約具有等時(shí)性。西大山組40塊鉆孔巖心樣品分析表明，該套泥灰?guī)r有機(jī)碳含量(TOC)分布范圍在0.15%～1.45%(圖6)，平均值0.47%；烴源巖熱解分析S1+S2值主要分布在0.0524‰～0.1644‰，平均值為0.0945‰。顯微特征顯示，巖石以灰?guī)r、含泥灰?guī)r為主，泥質(zhì)含量不高。巖石中形態(tài)保存較好的生物有機(jī)質(zhì)不多，有機(jī)顯微組分以固體瀝青為主，少量無(wú)定形體(圖7)。大量瀝青分布于層間裂縫和方解石粒間孔隙中，顯示其很好的儲(chǔ)集巖特征。

圖7 塔東庫(kù)魯克塔格地區(qū)興地剖面寒武系西大山組顯微照片F(xiàn)ig.7 Microscopic photographs of rock samples from the Xidashan Formation at the Xingdi section in the Kuruktag area of the eastern Tarim Basin

4 南華紀(jì)-寒武紀(jì)環(huán)境氣候演化與冰期事件

4.1 化學(xué)蝕變指數(shù)CIA

前人認(rèn)為在庫(kù)魯克塔格地區(qū)新元古代發(fā)生過(guò)四次冰期事件，分別發(fā)生在南華系貝義西組、阿勒通溝組、特瑞艾肯組和震旦系漢格爾喬克組四套地層沉積時(shí)期，并且可以和全球“雪球事件”的Kaigas冰期(750～741Ma；Frimmeletal.，1996；Keyetal.，2001；Zhengetal.，2007；Macdonald and Jones，2011)、Sturtian冰期(720～660Ma；Brasieretal.，2000；Fanning and Link，2004)、Marinoan冰期(635～643Ma；Halversonetal.，2004；Kendalletal.，2006)以及Gaskiers冰期(583～582Ma；Thompson and Bowring, 2000)相對(duì)應(yīng)(Xuetal.，2009；Heetal.，2014)?；瘜W(xué)蝕變指數(shù)CIA(表達(dá)式為: CIA=[Al2O3/(Al2O3+CaO*+Na2O+K2O)] ×100，主要成分為摩爾分?jǐn)?shù)，CaO*為硅酸鹽中的CaO，即全巖中的CaO扣除掉化學(xué)沉積的CaO的摩爾分?jǐn)?shù)。對(duì)于CaO*的計(jì)算和校正，McLennan (1993)提出：CaO*=CaO/(10/3×P2O5)，且如果校正后的CaO摩爾數(shù)小于Na2O摩爾數(shù)，則采用校正后的CaO摩爾數(shù)作為CaO*的摩爾數(shù)；反之，則采用Na2O摩爾數(shù)作為CaO*的摩爾數(shù))是指示沉積環(huán)境的有效指標(biāo)?，F(xiàn)代沉積物CIA值反映的氣候條件：CIA值介于50～65之間，反映寒冷、干燥的氣候條件下低等化學(xué)風(fēng)化程度；介于65～85之間，反映溫暖、濕潤(rùn)條件下中等化學(xué)風(fēng)化程度；介于85～100之間，反映炎熱、潮濕的熱帶亞熱帶條件下強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化程度(Nesbitt and Young，1982)。

在對(duì)庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華-震旦系地層進(jìn)行了CIA值分析時(shí)，獲得貝義西組CIA值介于51～56之間，具冰期環(huán)境的典型特征。照壁山組的CIA值在60附近，表明氣候變暖。阿勒通溝組的CIA值在48～62之間(劉兵等，2007)。雅爾當(dāng)山剖面特瑞艾肯組泥巖中獲得CIA平均值為73.32(表1)，說(shuō)明阿勒通溝期經(jīng)歷了一次寒冷事件，而在特瑞艾肯組表現(xiàn)為溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境。北區(qū)恰克馬克鐵什剖面獲得特瑞艾肯組CIA值介于49～53之間，說(shuō)明經(jīng)歷了第三次寒冷干燥的氣候環(huán)境。水泉組的CIA均值為65，反映了溫暖沉積環(huán)境。漢格爾喬克組CIA值下降到56，顯示出第四次寒冷氣候環(huán)境的出現(xiàn)。由此可見(jiàn)，塔東庫(kù)魯克塔格地區(qū)在新元古代期間氣候至少出現(xiàn)三次明顯的冷暖交替變化(高振家，1993；Xiaoetal.，2004；Xuetal.，2005)。

4.2 “蓋帽”碳酸鹽巖的δ13C和δ18O

庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華系-寒武系發(fā)育3套“蓋帽”碳酸鹽巖(圖8)，這證明塔里木盆地東北緣經(jīng)歷了至少3次極端寒冷事件，這與上述化學(xué)蝕變指數(shù)CIA的研究相互佐證。在地球化學(xué)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)這3套蓋帽碳酸鹽巖進(jìn)行了詳細(xì)的碳、氧、鍶同位素研究。碳酸鹽巖δ13C和δ18O可以反映豐富的氣候和環(huán)境信息，其可行性已被大量的研究所證實(shí)(Longinelli，1979；Drummondetal.，1995；Arenasetal.，1997；Li and Ku，1997； Utrillaetal.，1998；Andrewsetal.，2000；Bassettietal.，2004；Wynn and Read，2007)。自然界不同碳源的碳穩(wěn)定同位素值有明顯差異，正常海水中溶解的CO2的δ13CPDB值大致等于10‰，大氣CO2和火山噴氣CO2的δ13CPDB值通常在-5‰～-8‰之間，有機(jī)質(zhì)降解帶來(lái)CO2的δ13CPDB值一般>-25‰，烴類氣體產(chǎn)生的CO2的δ13CPDB值通常<-25‰。新元古代蓋帽碳酸鹽巖的δ13CPDB在全球范圍內(nèi)普遍表現(xiàn)為負(fù)值(-3‰～-7‰)，Kennedyetal.(2001)首次將這一全球性負(fù)值現(xiàn)象歸因于“雪球”地球結(jié)束后全球甲烷水合物的分解所致。

表1 庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華-寒武系黑色泥巖化學(xué)蝕變指數(shù)變化表

續(xù)表1

圖8 庫(kù)魯克塔格地區(qū)三套蓋帽碳酸鹽巖的C、O、Sr同位素變化圖Fig.8 Carbon, oxygen and strontium isotopes of three sets of cap carbonates in the Kuruktag area

此外，前人研究表明，對(duì)于古老地層，氧同位素組成很容易受到后期作用的影響，導(dǎo)致同位素偏輕。一般認(rèn)為，δ18O值小于-10‰的樣品受不同程度的后期成巖作用影響，其δ13C值已發(fā)生不同程度改變，而δ13C和δ18O的相關(guān)性是評(píng)估成巖作用影響的可靠指標(biāo)(Kaufman and Knoll，1995)。圖8中，漢格爾喬克組和阿勒通溝組蓋帽碳酸鹽巖δ13C和δ18O沒(méi)有表現(xiàn)出一定的相關(guān)性，表明樣品的δ13C值并未受到后期成巖影響，貝義西組蓋帽碳酸鹽巖雖然δ13C和δ18O沒(méi)有表現(xiàn)出一定的相關(guān)性， 但是δ18O值均>-10‰， 表明樣品的δ13C值是可靠的。

表2 新元古代塔里木板塊與揚(yáng)子板塊冰期事件對(duì)比

庫(kù)魯克塔格南華系底部貝義西組蓋帽碳酸鹽巖的δ13C值為-9‰～-3‰(圖8)，δ18O為-2.2‰～-6.8‰。徐備(2008)在貝義西組雙峰式火成巖獲得鋯石年齡740Ma，這一年齡與全球范圍內(nèi)Kaigas冰期發(fā)生的時(shí)間相對(duì)應(yīng)，這說(shuō)明塔里木盆地東北緣在南華紀(jì)早期經(jīng)歷了全球范圍內(nèi)的極端寒冷事件。

阿勒通溝組蓋帽碳酸鹽巖的δ13C值為-7‰～-2‰，δ18O值為-7.1‰～-11.8‰(圖8)，這與南澳大利亞南華系Tindelpina中的碳同位素相似(Giddings and Wallace，2009)，此外，Xuetal. (2009)在扎摩克提組頂部的安山巖中獲得615±6Ma的鋯石SHRIMP年齡，這一年齡與全球范圍內(nèi)的Sturtian冰期相對(duì)應(yīng)。

震旦系漢格爾喬克組蓋帽碳酸鹽巖δ13C值為-11‰～-4‰，δ18O值-2.2‰～-6.8‰(圖8)，其碳氧同位素組成符合冰期結(jié)束后蓋帽碳酸鹽的碳氧同位素組特征。由于該層蓋帽碳酸鹽周圍缺乏火成巖，目前也無(wú)相應(yīng)的定年結(jié)果。盡管如此，我們?nèi)钥衫迷颂峤M頂部的安山巖中獲得年齡大致限定水泉組蓋帽碳酸鹽的沉積時(shí)代為615～542Ma。全球震旦系發(fā)育的冰期是Gasikesr冰期。目前它的發(fā)現(xiàn)地區(qū)和時(shí)代證據(jù)較少，如在北美Squantum雜獲得礫巖的時(shí)代為595±5Ma(Thompson and Bowring，2000)。漢格爾喬克冰期發(fā)育于615Ma到542Ma之間，與Gasikers冰期形成的時(shí)間相近，二者可以對(duì)比且均代表新元古代的最后一次冰期。

4.3 “蓋帽”碳酸鹽巖的87Sr/86Sr比值

海相碳酸鹽巖中87Sr/86Sr比值常被用于示蹤陸地風(fēng)化物源和海平面的變化等。目前蓋帽的高分辨率鍶同位素報(bào)道較少，前人研究大多關(guān)注整個(gè)新元古界的鍶同位素組成(Halverson and Hurtgen，2007；Sawakietal.，2010；Pengetal.，2011)，其中涉及到蓋帽層位87Sr/86Sr比值大多介于0.7090～0.7130之間(Sawakietal.，2010；Pengetal.，2011)，明顯高于新元古代晚期海水的87Sr/86Sr平均值0.7072～0.7080(Halverson and Hurtgen，2007)，說(shuō)明蓋帽碳酸鹽巖沉積時(shí)期有額外的87Sr源供給。

庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華系-寒武系三套蓋帽碳酸鹽巖的Sr同位素?cái)?shù)據(jù)(圖8)中，貝義西組蓋帽碳酸鹽巖87Sr/86Sr的平均值為0.712069，阿勒通溝組蓋帽碳酸鹽巖87Sr/86Sr的平均值為0.711235，漢格爾喬克組蓋帽碳酸鹽巖87Sr/86Sr的平均值為0.710516，這三套蓋帽碳酸鹽巖Sr同位素值與前人研究背景值相當(dāng)，推測(cè)引起三套蓋帽碳酸鹽Sr同位素異常高值的原因是冰期后產(chǎn)生強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)，從而引起全球氣溫迅速升高和強(qiáng)烈的陸地化學(xué)風(fēng)化作用。陸源87Sr經(jīng)過(guò)地表流水帶入海洋造成海水的87Sr/86Sr異常正值。與此同時(shí)，陸地強(qiáng)烈風(fēng)化作用和地表徑流也可能給海洋帶來(lái)更多的營(yíng)養(yǎng)鹽，使得海洋生產(chǎn)力迅速增加，特瑞艾肯組發(fā)育一套碳質(zhì)泥巖，這是冰期過(guò)后，溫度升高，海平面上升，海洋古生產(chǎn)力恢復(fù)的有力證據(jù)。

通過(guò)上述研究，我們認(rèn)為塔里木盆地南華紀(jì)-寒武紀(jì)至少經(jīng)歷了3個(gè)冰期-間冰期的古環(huán)境變遷，且三個(gè)冰期分別與全球范圍內(nèi)冰期時(shí)間相對(duì)應(yīng)(表2)，進(jìn)一步確定了黑色巖系發(fā)育的時(shí)代與形成的古氣候環(huán)境條件。

表3 庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華-寒武系黑色泥巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)表

續(xù)表3

圖9 寒武系西大山組泥灰?guī)r鏡下薄片鑒定(a)灰泥成分為方解石，后重結(jié)晶，晶體有所變大，且被白云石交代重結(jié)晶，晚期發(fā)育方解石/白云石細(xì)脈；(b)灰?guī)r被白云石交代嚴(yán)重；(c)可能為有殘余生物結(jié)構(gòu)的惰質(zhì)組分或高演化程度的瀝青或某種金屬礦物；(d)泥灰?guī)r中可能存在褐鐵礦；(e)泥灰?guī)r發(fā)育多條白云石/方解石細(xì)脈；(f)灰?guī)r中黃鐵礦；(g)泥灰?guī)r中發(fā)育菱鐵礦；(h)碳質(zhì)泥頁(yè)巖，發(fā)育平行層理，且順層理方向有透鏡狀薄砂層連續(xù)分布其中，反應(yīng)沉積環(huán)境中水動(dòng)力加強(qiáng)，不同于灰泥石灰?guī)r的安靜低能環(huán)境；(i)該套灰?guī)r中，發(fā)育生物化石，圖中紡錘形部分(具體屬種未知)，內(nèi)部被連晶方解石充填，透射光下，可見(jiàn)內(nèi)部充填有黑色不透明礦物，反射光下為淺黃色，可能為黃銅礦Fig.9 Microscopic photographs of marl samples from the Cambrian Xidashan Formation

圖10 寒武系西大山組泥灰?guī)rC、O、Sr同位素關(guān)系Fig.10 C, O and Sr isotopes of marl samples in the Cambrian Xidashan Formation

圖11 塔里木盆地東部南華-寒武系黑色泥巖形成環(huán)境判別圖(據(jù)Algeo and Tribovilland, 2009修改)Fig.11 Discrimination of sedimentary environments of black mudstones from the Nanhua to Cambrian systems in the eastern Tarim Basin (modified after Algeo and Tribovilland, 2009)

5 南華紀(jì)-寒武紀(jì)沉積演化特征與烴源巖發(fā)育環(huán)境

5.1 南華紀(jì)

南華紀(jì)初期，隨著Rodinia超大陸開(kāi)始裂解，塔里木板塊周緣也隨之裂陷，特別是塔東地區(qū)貝義西組雙峰式火成巖的發(fā)育，塔里木板塊整體進(jìn)入伸展相關(guān)的構(gòu)造背景之中，并發(fā)育斷陷早期的火成巖與砂礫巖沉積。而隨著裂陷作用的加強(qiáng)，盆地內(nèi)部水體快速加深，斷陷盆地湖相沉積發(fā)育，沉積范圍不斷擴(kuò)大。塔里木盆地東北緣阿勒通溝組、西北緣巧恩布拉克組、西南緣波龍組等的沉積厚度巨大，沉積范圍廣泛，是斷陷擴(kuò)張至高峰期的沉積特征。盆地碎屑鋯石年齡值集中于750～800Ma(Luetal.，2008；Heetal.，2014)，表明塔里木盆地內(nèi)部可能廣泛發(fā)育與Rodinia超大陸相關(guān)的裂解事件。徐備等(2008)在庫(kù)魯克塔格地區(qū)貝義西組獲得火山巖年齡732±7Ma；Chenetal.(2020)在塔西北震旦系玄武巖獲得的鋯石年代為572Ma，認(rèn)為該套玄武巖為大陸裂谷玄武巖，說(shuō)明800～572Ma期間盆地內(nèi)部主要處于伸展構(gòu)造背景，并在盆地內(nèi)部形成一系列裂陷結(jié)構(gòu)，為南華-寒武系的沉積提供了條件。塔里木盆地周緣發(fā)育了一系列與裂谷相關(guān)的火成巖：東南緣阿爾金山地區(qū)760～750Ma的雙峰式火山巖(楊子江，2012)、西南緣恰克馬克列克地區(qū)的746Ma的雙峰式火山巖(Zhangetal.，2007)、塔里木盆地東部庫(kù)魯克塔格地區(qū)740～725Ma的雙峰式火山巖(Xuetal.，2009)、塔西北阿克蘇地區(qū)的760Ma的基性巖墻(Zhangetal.，2009；張健等，2014)。

庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華系為大陸裂谷背景下的沉積，以冰海相、間冰期淺海相沉積為主，其次伴隨火山噴發(fā)產(chǎn)物，它們間互組成一次海侵到海退的沉積旋回，巖性主要為冰磧巖、砂巖、粉砂巖以及深海相的泥巖、頁(yè)巖沉積。其中貝義西組作為庫(kù)魯克塔格地區(qū)新元古代的第一期冰川，蓋帽δ13C與Namibia南部的Kalahari克拉通Kaigas冰期蓋帽對(duì)應(yīng)；阿勒通溝組作為第二冰期沉積，將其與Sturtian冰期與揚(yáng)子地臺(tái)鐵絲坳組冰期以及澳大利亞地區(qū)的Sturtian冰期相對(duì)應(yīng)(Brasieretal.，2000；Fanning and Link，2004；Xuetal.，2009)。

在南華系晚期，在庫(kù)魯克塔格南區(qū)特瑞艾肯組發(fā)育了深水還原環(huán)境下的優(yōu)質(zhì)烴源巖(Zhuetal.，2020)。特瑞艾肯組黑色泥巖段24個(gè)黑色頁(yè)巖樣品中微量元素V的平均含量為128.0×10-6；Mo的平均含量為2.37×10-6；U的含量平均值為3.71×10-6；U/Al、Mo/Al、V/Al值平均值分別為5.8×10-5、3.9×10-5、207.4×10-5；富集因子MoEF、UEF、VEF平均值分別為3.9、1.9、1.4(表3)。這些氧化還原參數(shù)均指示了特瑞艾肯組形成于水體環(huán)境穩(wěn)定的缺氧-還原環(huán)境。

5.2 震旦紀(jì)

南華紀(jì)末期至震旦紀(jì)早期主要為斷陷-坳陷的過(guò)渡期，該時(shí)期地層連續(xù)穩(wěn)定，分布廣泛，發(fā)育濱岸-陸棚砂泥巖與碳酸鹽巖臺(tái)地，代表了坳陷期的沉積。庫(kù)魯克塔格南區(qū)特瑞艾肯組黑色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖超過(guò)700m，塔西北地區(qū)蘇蓋特布拉克組穩(wěn)定沉積超過(guò)600m。坳陷期主要以震旦系水泉組、奇格布拉克組、克孜蘇胡木組碳酸鹽巖為代表，表明構(gòu)造-沉積進(jìn)入穩(wěn)定的寬緩坳陷期。震旦紀(jì)早期，塔里木盆地東北緣在南華紀(jì)裂谷的基礎(chǔ)上逐漸擴(kuò)大為大陸斜坡，在特瑞艾肯組之上發(fā)育了扎摩克提組塊狀輝綠巖。伴隨著火成巖事件的發(fā)生，氣候也由南華紀(jì)的寒冷-干燥轉(zhuǎn)變相對(duì)溫暖-濕潤(rùn)，整個(gè)塔里木盆地海侵范圍擴(kuò)大，陸地面積減小，塔里木盆地內(nèi)部?jī)H有少量的局限臺(tái)地，陸源碎屑輸入減少，除塔西南仍為陸棚碎屑沉積外，在塔里木盆地東部、塔西北地區(qū)均發(fā)育了泥晶藻白云巖。在海侵期間，塔里木盆地東部地區(qū)由育肯溝組的黃綠色粉砂巖逐漸向水泉組的碳酸鹽巖、泥巖、頁(yè)巖過(guò)渡，此時(shí)水體氧化程度較高(表3)，發(fā)育的烴源巖質(zhì)量相對(duì)較差。

震旦系水泉組泥巖樣品24個(gè)微量元素中V的平均含量為114.9×10-6；Mo的平均含量為2.76×10-6；U的含量介于1.87×10-6～4.22×10-6之間，平均值為3.00×10-6；U/Al、Mo/Al、V/Al值平均值分別為3.21×10-5、3.0×10-5、127×10-5；富集因子MoEF、UEF、VEF平均值分別為3.0、1.0、0.9(表3)。這些數(shù)據(jù)表明了震旦系水泉組形成于水體氧化程度較高的沉積環(huán)境。

圖12 塔東庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華系-寒武系地層地震響應(yīng)與烴源巖層位標(biāo)定Fig.12 Seismic responses and determination of source rock distribution of the Nanhua to Cambrian systems in the Kuruktag area of the eastern Tarim Basin

圖13 塔東地區(qū)南華系-寒武系烴源巖厚度圖(a)塔東下寒武統(tǒng)烴源巖厚度圖；(b)塔東震旦系烴源巖厚度圖；(c)塔東南華系烴源巖厚度圖Fig.13 Thickness map of Nanhua-Cambrian source rocks in the Kuruktag area, Tadong

5.3 寒武紀(jì)

寒武紀(jì)初期，塔里木盆地火山運(yùn)動(dòng)逐漸減弱，塔里木克拉通構(gòu)造格局逐漸由大陸裂谷向陸內(nèi)坳陷發(fā)展，海侵范圍擴(kuò)大，并在庫(kù)魯克塔格地區(qū)以及阿克蘇地區(qū)形成穩(wěn)定分布的黑色泥巖(Zhuetal.，2017)。盆地內(nèi)部沉積向西擴(kuò)展，阿克蘇-柯坪地區(qū)由斷陷演化為坳陷，并擴(kuò)展到阿克蘇-溫宿地區(qū)及南部巴楚地區(qū)，除剝蝕區(qū)域外，地層厚度較穩(wěn)定。受控整體沉降，塔里木盆地出現(xiàn)連為一體的淺水坳陷，發(fā)育濱淺海相碎屑巖與碳酸鹽巖沉積。

寒武系在塔里木盆地廣泛分布，主要發(fā)育以還原環(huán)境下沉積的灰?guī)r、白云巖、黑色頁(yè)巖為主。早寒武世由于泛大陸裂解，發(fā)生了全球范圍的海侵，盆地內(nèi)發(fā)育了高有機(jī)質(zhì)豐度的玉爾吐斯組優(yōu)質(zhì)烴源巖(Zhuetal.，2018)，有關(guān)數(shù)據(jù)和資料已有詳細(xì)報(bào)道(Zhuetal.，2018)，此處不再贅述。在塔里木盆地東部地區(qū)發(fā)育了由硅質(zhì)巖、硅質(zhì)砂巖、白云巖和膏質(zhì)白云巖、薄層灰?guī)r等構(gòu)成的海進(jìn)體系域。中寒武世沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，東西分異逐漸顯現(xiàn)，塔東及塔東南為以泥灰?guī)r、頁(yè)巖為主的欠補(bǔ)償沉積，中西部則主要是灰?guī)r、白云巖，反映了高水位體系域特點(diǎn)。晚寒武世-早奧陶世，塔里木板塊的沉降速度與海平面下降速度一致，中西部臺(tái)地內(nèi)部以局限臺(tái)地相白云巖為主，而東部、東北部則以斜坡相到深海環(huán)境的泥灰?guī)r和泥巖為主(圖9)。本次塔東寒武系樣品中V的平均值為43.94×10-6，Mo的平均值為1.74×10-6，U的平均值為2.35×10-6，而MoEF、UEF、VEF平均值分別高達(dá)13、8、2.82，指示西大山組泥巖在沉積時(shí)水體為弱氧化-缺氧環(huán)境(表3)。

根據(jù)全球碳同位素對(duì)比情況發(fā)現(xiàn)，西大山組泥灰?guī)r對(duì)應(yīng)于梅樹(shù)村階，沉積時(shí)間大約在528Ma左右沉積(樊茹等，2011)。西大山組泥灰?guī)rδ13C與δ18O不存在明顯的線性關(guān)系且δ13C和δ87Sr/86Sr具有一定的規(guī)律性(圖10)，可以很好地指示海平面變化，δ13C值增大指示海平面上升，反之指示海平面下降，因此，可以認(rèn)為：在西大山組，海平面發(fā)生了快速上升的演化趨勢(shì)，在此時(shí)期達(dá)到最大海泛面；之后，海平面開(kāi)始逐漸下降，沉積環(huán)境逐漸由深水陸棚環(huán)境演向臺(tái)地邊緣鮞粒灘環(huán)境轉(zhuǎn)變。

由此可見(jiàn)，南華紀(jì)-寒武紀(jì)發(fā)育了比較完整的擠壓-伸展構(gòu)造旋回，經(jīng)歷大陸碰撞期-裂谷期-斷陷期-坳陷期等四期構(gòu)造演變。而對(duì)應(yīng)黑色泥巖形成的水體環(huán)境也逐漸由南華紀(jì)特瑞艾肯組沉積時(shí)期的低能缺氧環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)樗M沉積時(shí)期的氧化環(huán)境，最終在寒武紀(jì)西大山組沉積時(shí)期轉(zhuǎn)變?yōu)樗畡?dòng)力增強(qiáng)的弱氧化環(huán)境(圖11)。

6 庫(kù)魯克塔格地區(qū)南華-寒武紀(jì)烴源巖發(fā)育質(zhì)量以及分布規(guī)模

塔東地區(qū)南華紀(jì)-震旦紀(jì)發(fā)育大陸裂谷到被動(dòng)大陸邊緣沉積體系，廣泛發(fā)育的裂谷體系對(duì)烴源巖的形成非常有利，特別是在震旦-寒武紀(jì)大規(guī)模海侵之后，全盆深水環(huán)境下利于烴源巖的保存。雖然目前在盆地內(nèi)部沒(méi)有獲得南華系的鉆井資料，但是在盆地東部米蘭等地區(qū)的地震剖面中見(jiàn)到裂谷形態(tài)，而且塔東地區(qū)已獲得盆地內(nèi)震旦系地層資料，寒武系強(qiáng)反射軸之下的坳陷結(jié)構(gòu)地層代表了震旦系沉積(圖12a)，震旦系以下的裂陷結(jié)構(gòu)推斷為南華系或更老的地層，結(jié)合野外露頭區(qū)地層特征可推測(cè)南華及震旦系烴源巖在塔東及盆地內(nèi)部分布。

從庫(kù)魯克塔格地區(qū)近東西向地震剖面可以看出，震旦系底部由西向東、由北向南地層逐漸薄，為典型裂陷結(jié)構(gòu)特征(圖12a)。距震旦系底界面下300ms存在一套強(qiáng)波阻反射，根據(jù)庫(kù)魯克塔格南區(qū)野外露頭地層特征，特瑞艾肯組300多米黑色頁(yè)巖層距震旦系約500～600m，在地震剖面上地震反射時(shí)長(zhǎng)約為200～300ms，在全區(qū)震旦系底反射軸確定的情況下推測(cè)其可能為特瑞艾肯組泥巖段反射(圖12a)；該套反射下部為中低頻、弱連續(xù)反射，對(duì)應(yīng)南華系下部地層；上部為中低頻、中弱振幅反射對(duì)應(yīng)南華系上部碎屑巖地層。

根據(jù)裂谷地層的快速沉積和厚度從中央向兩邊快速變薄、在邊緣尖滅等特點(diǎn)，地震剖面上的前寒武紀(jì)楔形反射往往作為識(shí)別塔里木盆地內(nèi)部南華紀(jì)-震旦紀(jì)裂谷地層的主要標(biāo)志(Zhuetal.，2017)，這些楔形裂谷層序受斷裂控制明顯(圖12b)。因此，鑒于盆地內(nèi)部沒(méi)有鉆遇南華紀(jì)的鉆井，利用這兩類反射可大致確定裂谷盆地的分布形態(tài)。通過(guò)對(duì)寒武系頂拉平，更能清晰看出南華紀(jì)的裂陷結(jié)構(gòu)和震旦紀(jì)的坳陷特征(圖12c)。在一些測(cè)線上可以看到南華系、震旦系地層沉積邊界(圖12d-f)。塔東地區(qū)南華系主要受控于斷裂，因此，具有多個(gè)小的沉積中心，厚度最大位于裂陷中心部位或單斷結(jié)構(gòu)的斷裂一側(cè)；震旦系在塔東地區(qū)南部表現(xiàn)為裂陷結(jié)構(gòu)，在研究區(qū)中北部主要為坳陷沉積。

通過(guò)對(duì)塔東地區(qū)南華系-下寒武統(tǒng)殘余厚度的解釋，結(jié)合野外露頭烴源巖層段厚度及烴源巖發(fā)育環(huán)境約束，刻畫了塔東地區(qū)南華系、震旦系、寒武系黑色頁(yè)巖厚度(圖13)，南華系厚度主要在100～300m，分布在裂陷內(nèi)，分布范圍6.2×104km2；震旦系厚度主要在80～200m，沉積中心在滿加爾坳陷西北部分布范圍6.5×104km2；寒武系厚度主要分布在20～200m，沉積中心在滿加爾坳陷西部分布范圍12×104km2。這三套烴源巖是塔里木盆地超深層重要的油氣源巖。

7 結(jié)論

塔東地區(qū)超深層主要發(fā)育特瑞艾肯組、水泉組、西大山組烴源巖，受裂陷-裂谷演化影響，這些古老烴源巖主要形成于缺氧環(huán)境中，并且對(duì)應(yīng)溫暖時(shí)期往往存在較高的化學(xué)風(fēng)化。在庫(kù)魯克塔格地區(qū)根據(jù)蓋帽碳酸鹽巖C、O、Sr同位素負(fù)偏移情況識(shí)別出新元古代三期冰期事件，為評(píng)價(jià)新元古代古氣候演化以及開(kāi)展地層對(duì)比提供依據(jù)。結(jié)合塔東地區(qū)南華-寒武系地震反射情況，對(duì)塔東地區(qū)泥巖厚度進(jìn)行限定，進(jìn)而對(duì)塔里木盆地南華、震旦、寒武紀(jì)泥巖分布范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)，為前寒武油氣勘探以及研究提供重要基礎(chǔ)地質(zhì)支撐。

致謝本文研究過(guò)程中得到鐘端、張義杰、段書府、李建忠、楊芝林、陳永權(quán)、楊海軍、韓劍發(fā)、鄔光輝、趙斌等高級(jí)工程師的指導(dǎo)和幫助；兩位匿名審稿人對(duì)本文提出了寶貴意見(jiàn)；在此深表感謝！