塔西南白垩系沉积环境演化

塔西南白垩系沉积环境演化

1中央初步研究,即塔里木盆地（塔西南）白亚系沿着喀什-和田公路呈细长条带状分布（图1）。下白垩统多为陆相地层,上白垩统中亚地区自西向东的海进导致乌恰以西至和田区域内的浅海相沉积。出版的系列论著(郝诒纯和曾学鲁,1984;郝诒纯等,1986,1987;唐天福等,1989,1992;雍天寿等,1989;郭宪璞,1990,1991;蓝琇等,1990;潘华璋等,1991;张一勇和詹家桢,1991;贾承造等,1995;杨恒仁等,1995;王永和傅德荣,1996;赵治信等,1997;焦养泉等,1998;彭阳等,2002;张惠良等,2002;贾承造等,2004a,2004b;孙龙德,2004;贾进华,2009)在划分白垩系岩石地层和生物地层的基础上(表1),也深入地探讨了构造运动、沉积旋回、生物群落以及古地理格局的演化。近年来由于钻井点位的增加以及综合勘探技术、特别是物探覆盖面的扩展,油气勘探取得了重大进展,中国石油塔里木油田分公司于2010年在柯东1井上白垩统中发现高产工业油气流。目前新区勘探面临的主要问题之一是厘定塔西南白垩系油气分布的相控成藏靶区,细化的古地理重建是其关键。笔者以塔西南多个露头和钻井剖面的岩相特征及沉积序列为基础,对各沉积时间段进行区域沉积相分析,较之以往的研究成果,文中的沉积相分析涉及的剖面最多且资料详实。2克孜勒苏-阿斯塔克氏岩的整合塔西南白垩系岩石地层单元的划分对比基本采用周志毅等(1990)建立的地层系统、生物序列划分对比方案,地层序列自下而上划分为:下白垩统克孜勒苏群(K1kz)普遍不整合或假整合于中、下侏罗统或更老地层之上,以陆相沉积为主,富含棕红色砂砾岩夹少许灰绿色块状石英砂岩、石英质杂砂岩、粉砂岩、泥岩和砾岩,可次分为4段:1段在昆仑山前仅见于同由路克剖面,粒度较粗,为冲积扇—辫状河三角洲砂砾岩段;2段为砂砾岩—砂泥岩段;3段粒度较细,为砂岩夹薄层泥岩段;4段为泥岩夹砂岩段。上白垩统见海相的英吉沙群在南天山山前断续分布,在昆仑山前西带向东南延伸到叶尔羌河,可依次分为:库克拜组(K2k)与克孜勒苏群呈整合或不整合接触,常见深灰、灰绿色泥岩、膏泥岩及暗红色中细砂岩、砾岩间夹薄层状石膏岩和泥灰岩,富含海相藻类、牡蛎、海扇、固着蛤、腹足类、菊石、海胆、有孔虫、介形类、苔藓虫、龙介虫、钙藻、颗石藻类、沟鞭藻、疑源类及孢粉化石。一般厚100~200m,少量达400~500m。库克拜组为上绿下红两段。乌依塔格组(K2w)与下伏库克拜组整合接触,以岩层的颜色突变红色为界线,多为棕红色、红褐色(含膏)泥岩、泥质粉砂岩夹砂岩;含颗石藻、孢粉等化石;岩性较为稳定但厚度变化极大(6~110m);叶城凹陷西缘(东昆仑山前带)多为暗紫色泥岩夹薄层石膏及灰绿色泥岩条带,下部夹棕红色粉细砂岩,厚度9~37m,克里阳以东缺失该组;在喀什凹陷北缘(南天山前带)主要为紫红色泥岩夹灰绿色钙质砂岩、粉晶白云岩、泥灰岩,灰质增多,并含丰富的海湾类型沟鞭藻、疑源类化石,一般厚60~100m。依格孜牙组(K2y)与下伏乌依塔克组紫色砂泥岩整合接触,岩性为红灰色、灰红色、灰色块状灰岩、白云质灰岩;富含多种海相动物及钙藻类化石,以含大量固着蛤生物灰岩最为特征,厚5.6~140m;喀什凹陷西缘(西昆仑山前带北段)横向变化较大:到叶城凹陷北部西缘(东昆仑山前带北段)的和什拉甫剖面和赛格尔塔什剖面厚度减薄;叶城凹陷南部西缘(东昆仑山前带南段)克里阳和玉力群一带,厚度迅速变小,由褐红色砾屑灰岩和灰白色的灰岩、粗砾屑灰岩组成;克里阳以东的普司格至皮牙曼则缺失本组。吐依洛克组(K2t)与依格孜牙组碳酸盐岩整合接触,主要为棕红色泥岩、红色膏泥岩夹薄层白色石膏或棕红色泥质粉砂岩或粗砂岩和细砾岩;富含固着蛤、苔藓虫、棘皮动物、腕足类、有孔虫及介形类等砾屑与砂屑;从南天山前带到西昆仑山前带的岩性相近但厚度变化较大,南天山前带厚度37~89m,昆仑山前带厚数米至30m左右。3冲积扇扇缘德物理特点塔西南白垩系海、陆沉积纵横相变特别明显,沉积物颗粒组成和层理类型是判别沉积相的重要标志。综合Pettijohn(1977)、焦养泉等(1998)、Aspler等(2004)、Twidale(2004)对扇三角洲、河流、湖泊体系以及Reading(1996)与Flügel(2004)对浅海相沉积模式的总结分析,对塔西南岩相类型(表2)和指相意义综述如下。冲积扇以棕红色、红褐色粗碎屑砾岩、砂砾岩及砂岩、泥岩混杂沉积为主,粒度较粗,分选较差,磨圆差—中等,见大型平行层理、交错层理或粒序层理,少见化石。冲积扇根部见杂基支撑的灰红色块状、分选极差的砾、砂、泥混杂体;扇中为颗粒支撑的褐红色—棕红色中粗粒砂砾岩,发育大型槽状交错层理、平行层理和底冲刷构造(图2-a,2-b,2-c);扇缘最显著特征是呈席状且结构成熟度较低的褐红色中薄层粉砂岩、泥质粉砂岩。辫状河三角洲前缘亚相中的微相河口坝和天然堤等高能水流相带形成粉砂—细砂岩的波状层理,并与平行层理、交错层理伴生。楔状、槽状(图3-g)、板状(图3-h)交错层理多见于水动力相对较强的河道,沙纹交错层理多见于天然堤、决口扇、河口坝。冲积扇—辫状河三角洲沉积体系常见砾岩—砂砾岩,以棕红色、灰褐色和杂色中细砾岩为主,砾石成分见砂岩、石英岩、硅质岩、泥砾和钙质结核,多分选差,磨圆差到中等,仅少量磨圆较好(图2-d,2-e,2-f),构成大型槽状交错层理、平行层理以及粒序层理,主河道季节性洪水快速沉积,多呈透镜状,具明显的冲填构造,褐红色中、粗砾岩颗粒支撑且分选性和层理较差,单层厚度2~10m,且无定向排列,单个河道充填砂体厚度一般为1~5m,自下而上由多个正韵律旋回组成。粉砂质泥岩和泥岩多指示冲积扇扇缘漫流沉积、辫状河三角洲分流河道间湾、浑水潮坪的潮上带(图2-g)、潮间带等低能区。浑水潮坪的潮上带常发育膏泥坪、膏质砂泥坪沉积,以棕红色、红褐色中薄层状膏质泥岩(图2-h;图3-f)、泥质粉砂岩夹薄层细砂岩、白色石膏层为主,可见波状层理、水平层理发育。潮间带常发育潮间砂泥坪、灰泥坪沉积,以灰绿色、绿灰色中薄层状泥岩、灰质泥岩、粉细砂岩夹中薄层状泥晶灰岩、生屑灰岩及含泥白云岩。水平层理及灰色、灰绿色及棕褐色泥岩、膏泥岩、砂质泥岩等指示低能环境。碳酸盐岩局限台地以泥状灰岩、含生屑泥状灰岩为主,其次为内碎屑灰岩、生屑灰岩及灰质白云岩,呈灰色、红灰色,中厚层至块状,缺乏沉积构造;开阔台地颗粒主要为原地堆积的正常海相化石碎片及砂屑,多呈灰色、红灰色,中厚层至块状,缺乏沉积构造,含风暴砾屑。生屑灰岩以亮晶胶结为主(图3-a),亦含少量泥晶充填(图3-b,3-c,3-d,3-e),多形成于水流能量中—高的障壁滩坝、生屑颗粒滩或生物礁侧翼,常见有孔虫、苔藓虫、介形类、腹足类、腕足类等,少量藻团块及藻砂屑,颗粒具定向或杂乱堆积,常与砂屑、鲕粒、藻灰结核等共生,亮晶胶结和泥晶基质均有。4沉积单元的突变和发展4.1冲积扇—下白垩统克孜勒苏群呈狭长条带分布在昆仑山前,厚度300~1666ue00fm,自下而上包括4个岩性段沉积相分布分述如下。岩性1段分布很局限,冲积扇相出露于昆仑山前的膘尔托阔依—奥依塔格一带(图4),以大量的砂砾岩、砾岩、中细砂岩夹粉砂质泥岩为特征,颗粒偏粗且分选性差,磨圆度差—中等,可见大型交错层理和冲刷充填构造。且木干剖面下部粒度总体较细,以中厚层状钙质泥岩、粉砂岩夹细砂岩为主,发育波状层理、水平层理,可见平行层理及冲刷充填构造。综合判断为冲积扇相,可分出扇根、扇中-扇缘亚相。岩性2段以棕红色、红褐色中厚层状含砾砂岩、粉细砂岩、泥岩为主,常见交错层理、平行层理和冲刷充填构造,昆仑山前多冲积扇—辫状河三角洲分布,向东多为滨浅湖带(图5)。岩性组合3段为浅褐红色、棕红色中层状细砂岩、粉砂岩夹中厚层状泥岩、粉砂质泥岩互层,同由路克剖面见多个下粗上细的正粒序旋回,见平行层理、波状层理和冲刷充填构造。冲积扇—辫状河三角洲前缘沉积以及滨浅湖的相带分布,基本继承了岩性组合2沉积期的格局(图6)。岩性组合4段分布范围局限,为褐红色、棕红色中厚层状细砂岩、粉砂岩与粉砂质泥岩、泥岩互层,构成多个下粗上细的正韵律结构,砂岩中多交错层理和平行层理,而泥岩中多水平层理,可见冲刷充填构造,以辫状河三角洲以及东延的滨浅湖为特征(图7)。4.2德条岩区沉积特征上白垩统英吉沙群与下伏克孜勒苏群多为整合—平行不整合接触,与上覆古近系为不整合或假整合接触,一般厚150~736m。昆仑山前带为典型的海陆相互层;喀什凹陷北缘为厚250~400m的灰绿色泥岩、介壳灰岩与潟湖相的石膏与红色膏泥岩,属浅海—海湾相;喀什凹陷西缘以碎屑岩、碳酸盐岩、石膏及膏泥岩为主,普遍与上覆阿尔塔什组假整合接触;齐姆根凸起以及叶城凹陷西缘厚60~200m,海相地层逐渐减少,以粗碎屑岩、膏泥岩及石膏为主,仅在克里阳剖面见少量碳酸盐岩。该群自下而上可分为库克拜组、乌依塔格组、依格孜牙组和吐依洛克组,分述如下:库克拜组厚度为100~200m,少量达400~500m,呈带状展布于昆仑山前和南天山前。分为2个岩性段。下段为底部1~2m的灰白色厚层状中细粒长石石英砂岩,分布稳定,与克孜勒苏群陆相红色砂、砾岩呈整合—平行不整合接触,该段主体岩性为棕红色、红褐色中厚层状含砾砂岩、中细砂岩、粉砂岩夹泥岩,常见正旋回沉积结构;在喀什凹陷北缘见潮上带棕红色粉砂岩。此沉积期的古地理格局与下白垩统克孜勒苏群相似,北有天山隆起褶皱带,西有昆仑山造山带,东有巴楚隆起区,沉积物呈一向西北张口的狭长地带,以辫状河三角洲平原与三角洲前缘为主(图8)。上段为绿色、灰绿色泥岩、膏泥岩夹生屑白云质灰岩,厚度从西到东变薄。以潮间砂泥坪、潮上含膏灰泥坪沉积为主,玉参1井、柯东1井区则是辫状河三角洲沉积,向西逐渐出现介壳灰岩、泥灰岩及白云岩的潮上带沉积(图9);富含牡蛎、海扇、固着蛤、腹足类、菊石、海胆、有孔虫、介形类、苔藓虫、龙介虫、钙藻、颗石藻类、沟鞭藻、疑源类及孢粉;厚层灰绿色泥岩中见双壳类及腹足类,在叶尔羌河以西的双壳类化石个体较大,在叶尔羌河以东则个体较小,属潮间、潮下带群落。乌依塔克组以碎屑岩突变为红色为界线,与下伏库克拜组灰绿色砂泥岩整合接触,厚度一般10~30m,同由路克剖面厚度最大,为92.45m,厚度也有从西到东变薄的趋势,向东至普司格尖灭,沉积范围与库克拜组相似。叶城凹陷西缘为厚9~37m的暗紫色泥岩夹薄层石膏及灰绿色泥岩条带,下部夹棕红色粉细砂岩;以潮上蒸发膏泥坪、膏质砂泥坪为主,岩性主要为棕红色、浅红色薄层状泥质粉砂岩、粉砂岩,常见水平层理和波状层理,局部夹细砂岩、砂砾岩薄层或透镜体。喀什凹陷西缘及柯深101井—甫1井区为潮间砂泥坪,主要为中薄层状灰绿色砂泥岩、含砂泥岩。仅在拓1井区发育三角洲沉积,岩性以红褐色、浅褐红色细砂岩、泥质粉砂岩、泥岩为主(图10)。依格孜牙组沉积厚度除七美干地区有异常外,总体往东变薄,至克里阳与普司格之间尖灭。喀什凹陷西部发育潮上膏泥坪,向东为碳酸盐岩局限台地潟湖、开阔台地及台地边缘颗粒滩、生屑滩(图11)。潮坪以红褐色膏泥岩、膏质砂泥岩为特征,多波状层理、水平层理;局限台地主要分布于叶城凹陷,为泥晶生屑灰岩、砂屑灰岩及灰质泥岩、泥云岩;齐姆根凸起及喀什凹陷以开阔台地生屑滩—颗粒滩夹滩间海为主;同由路克—英科1井区为台地边缘红灰色、灰红色、灰色块状灰岩、白云质灰岩,野外呈高陡地貌,与下伏乌依塔克组紫色砂泥岩整合接触,厚5.6~140m,富含海相固着蛤及钙藻类。吐依洛克组与依格孜牙组碳酸盐岩整合接触,在克里阳以东未接受吐依洛克组沉积,而缺失该地层,克里阳以西沉积厚度也较小。南天山前带厚度一般37~89m,昆仑山前带一般厚数米至30m左右。为棕红色泥岩、红色膏泥岩,夹薄层白色石膏或棕红色泥质粉砂岩或粗砂岩和细砾岩,砂岩和砾岩中富含固着蛤、苔藓虫、棘皮动物、腕足类、有孔虫及介形类等生物的砾屑及砂屑,为典型的潮上蒸发膏泥坪、砂