馬青，馬濤，楊海軍，趙學(xué)欽，朱逸清

（1.西南石油大學(xué)，成都 610500；2.中國石油塔里木油田公司，新疆庫爾勒 841000；3.西南科技大學(xué)，四川綿陽 621010）

0 引言

塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—二疊系由碎屑巖和碳酸鹽巖海陸交互相沉積地層組成，是塔里木盆地油氣勘探開發(fā)的主要目的層系之一，研究程度較高。泥盆紀(jì)末期至石炭紀(jì)早期的濱岸相東河砂巖穿時(shí)沉積體與早石炭世的淺海陸棚相泥巖+灰?guī)r沉積物，組成了底部海侵儲(chǔ)蓋組合及含油氣層序。超覆尖滅的地層結(jié)構(gòu)有利于地層巖性圈閉發(fā)育，底部海侵期的東河砂巖段浪控濱岸相石英砂巖為一套高孔高滲的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，在東河塘、塔中、哈得遜、草湖等地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了大、中型油氣田，勘探開發(fā)潛力非常大[1]。

前人提出的層序地層學(xué)理論和模型主要建立在盆地和陸棚區(qū)僅有外源碎屑沉積物的基礎(chǔ)上[2-4]，這種單一沉積物來源模型最主要的沉積現(xiàn)象就是在陸棚及盆地區(qū)域出現(xiàn)了碎屑沉積物傾斜大前積沉積現(xiàn)象，另外重要的可識(shí)別界面如海泛面和凝縮段也主要出現(xiàn)在淺海及盆地的泥巖地層內(nèi)。但層序地層學(xué)的理論及模型在淺海陸棚區(qū)出現(xiàn)了內(nèi)源碳酸鹽臺(tái)地沉積物時(shí)是否成立和適用、有無顯著改變，值得進(jìn)一步研究。

塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—石炭系是在混積陸棚區(qū)域內(nèi)沉積的一套碎屑巖夾碳酸鹽巖地層，通過對這套地層的層序地層學(xué)的詳細(xì)研究，可以系統(tǒng)歸納混積陸棚區(qū)層序地層發(fā)育特征，建立濱岸-混積陸棚層序地層發(fā)育模式，以期達(dá)到補(bǔ)充完善層序地層學(xué)的理論和研究方法的目的。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

塔里木盆地是一個(gè)疊合復(fù)合盆地，古生代至少發(fā)育3期原型沉積盆地。在下伏志留紀(jì)—中泥盆世原型沉積盆地形成、充填、褶皺、構(gòu)造隆起、剝蝕夷平的基礎(chǔ)上，晚泥盆世—二疊紀(jì)形成了一個(gè)新的原型沉積盆地疊置其上（見圖1），并經(jīng)歷了盆地形成、充填、演化、消亡的全過程。這一時(shí)期也是塔里木盆地構(gòu)造發(fā)展的重要時(shí)期[5-6]，構(gòu)造格局轉(zhuǎn)變?yōu)楸眽耗蠌埖臉?gòu)造環(huán)境，北緣繼承前期的構(gòu)造格局，仍為活動(dòng)大陸邊緣，表現(xiàn)為北部古大洋向南的強(qiáng)烈俯沖島弧形成及其消減，北部由此抬升。塔里木地塊西南緣古特提斯洋形成，拉張格局導(dǎo)致西南緣下沉，海侵由此開始，晚泥盆世—二疊紀(jì)塔里木為古被動(dòng)大陸邊緣淺海盆地。

圖1 塔里木盆地石炭紀(jì)大地構(gòu)造背景及地層等厚圖（據(jù)文獻(xiàn)[5]修改）

晚泥盆世—石炭紀(jì)是塔里木盆地重要的海侵期，海水從古特提斯洋方向侵入塔西南克拉通邊緣坳陷及塔里木克拉通內(nèi)坳陷，在經(jīng)歷了濱岸相東河砂巖段+含礫砂巖段+淺海相下泥巖段的填平補(bǔ)齊式沉積后，轉(zhuǎn)入混積陸棚沉積環(huán)境，沉積厚度達(dá)1 200 m；早二疊世塔里木盆地發(fā)生大規(guī)模海退，海退的方向仍然是從東北向西南，屬于“從哪進(jìn)從哪出”式的海進(jìn)海退，中二疊世發(fā)生水下及陸地的大規(guī)模火山噴發(fā)，火山巖覆蓋了大半個(gè)盆地；晚二疊世繼續(xù)海退，結(jié)束了原型盆地的沉積充填過程。

2 巖性地層劃分及沉積相

2.1 巖性地層劃分

塔里木盆地覆蓋區(qū)上泥盆統(tǒng)—石炭系—二疊系（后文簡稱D3CP）原型沉積盆地地層發(fā)育較齊全，地層巖性段特征明顯，橫向分布穩(wěn)定，易于劃分和追蹤對比，劃分方案基本大同小異；本文參考塔里木油田公司研究院的劃分方案，結(jié)合對全盆地鉆井的地層復(fù)查和連井對比，也將塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—石炭系劃分為3個(gè)統(tǒng)、3個(gè)組和10個(gè)巖性段，將二疊系劃分為2個(gè)統(tǒng)、2個(gè)群組和4個(gè)巖性段（見圖2、圖3）。

圖2 塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—石炭系東西向連井地層沉積相對比大剖面（剖面位置見圖1；GR—自然伽馬，API；Rt—電阻率，Ω·m）

根據(jù)前人關(guān)于巴楚、塔中古生物地層的最新研究成果[7]，推測上泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)的地層分層界限在巴楚組下泥巖段中部的一層厚度為3 m的灰?guī)r處，晚泥盆世—早石炭世為連續(xù)沉積。

晚泥盆世—石炭紀(jì)是塔里木盆地重要的海相地層沉積時(shí)期，東河砂巖段底為盆地級(jí)的不整合面，晚泥盆世—早石炭世沉積的東河砂巖段+含礫砂巖段為一個(gè)典型的穿時(shí)巖性段[8-10]，下泥巖段和生屑灰?guī)r段從西向東層層超覆相變，標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段和石炭系頂部的小海子組頂灰?guī)r段為盆地內(nèi)重要的地層對比標(biāo)志層，分布范圍較廣泛。

二疊紀(jì)是塔里木盆地由海相轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴嗟闹匾獣r(shí)期[11]，二疊系下統(tǒng)南閘組底灰?guī)r段僅分布在巴楚及塔西南地區(qū)，與上石炭統(tǒng)小海子組頂灰?guī)r段為整合-不整合接觸關(guān)系，為二疊系下統(tǒng)沉積早期盆地西南部海相碳酸鹽臺(tái)地沉積，沉積范圍明顯縮小，早二疊世晚期盆地發(fā)生由東向西的海退，中二疊世由于南天山洋的關(guān)閉及北天山洋盆的俯沖，盆地內(nèi)發(fā)育大量的火山巖。晚二疊世，盆地大部分地區(qū)隆升為陸，僅在塔中和塔西南為弧后盆地，發(fā)育河流相-海陸交互相沉積，二疊紀(jì)末期海水完全退出塔里木盆地區(qū)域，原型盆地沉積結(jié)束并被剝蝕大量地層。

圖3 塔里木D3CP原型沉積盆地巖性地層、層序地層、界面特征、構(gòu)造旋回劃分圖表

2.2 上泥盆統(tǒng)—石炭系沉積相發(fā)育特征

塔里木盆地石炭系標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段是在半局限臺(tái)地環(huán)境中沉積的褐灰色泥晶灰?guī)r地層，厚度為10～30 m，在測井曲線上以顯著的低伽馬、高電阻特征區(qū)別于上下地層，對應(yīng)于地震Tg21反射同相軸，是等時(shí)沉積體，因此是地層對比的良好標(biāo)志層。

本次研究建立了一條橫跨塔里木盆地北東向連井地層沉積相對比大剖面（見圖2），剖面方向基本垂直于古海岸線走向，同時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段作為等時(shí)沉積地層進(jìn)行層拉平分析。

塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—石炭系按照海進(jìn)海退旋回性可以標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段為界和小海子組頂灰?guī)r段為界劃分出一個(gè)半沉積旋回地層序列，標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段以下地層基本為海進(jìn)沉積層序，標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段以上至小海子組為海退再海進(jìn)沉積層序。

塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—石炭系以海相碳酸鹽巖和碎屑巖為主，呈互層或交互沉積，在西部地區(qū)以碳酸鹽巖沉積占優(yōu)勢，發(fā)育有開闊臺(tái)地、半局限臺(tái)地、蒸發(fā)臺(tái)地等沉積相類型，在東部地區(qū)則以碎屑巖為主。發(fā)育混積濱岸、潮坪、潟湖、三角洲、浪控濱岸、河流、沖積扇等多種沉積相類型。

剖面反映了在上泥盆統(tǒng)東河砂巖段沉積前，D3CP原型沉積盆地的古地貌特征基本是一個(gè)西低東高的寬緩的大斜坡，東西向地形高差達(dá)300 m；東河砂巖段和其上部的含礫砂巖段具有明顯的穿時(shí)性，Bd2井以西東河砂巖段—含礫砂巖段的沉積時(shí)間為晚泥盆世，而Mx1井以東東河砂巖段的沉積時(shí)間顯然比Bd2井以西的晚，其沉積時(shí)間大致與Bd2井以西地區(qū)的下泥巖段上部泥巖的沉積時(shí)間相同，再往東至Hd4井—Jn4-2井東河砂巖段的沉積時(shí)間基本與生屑灰?guī)r段的沉積時(shí)間相同，因此這些地區(qū)東河砂巖段的沉積時(shí)間顯然已經(jīng)進(jìn)入早石炭世。

3 原型沉積盆地層序地層劃分

3.1 前人層序劃分方案存在的問題

關(guān)于塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—石炭系層序地層學(xué)方面的研究前人已經(jīng)做了大量工作，在層序劃分方案中各家都是按照三級(jí)層序是基本層序來劃分層序的，然而劃分結(jié)果卻各不相同[12-16]。出現(xiàn)這個(gè)問題的原因主要是對盆地中不整合面及整合面所限定的三級(jí)層序存在顯著的認(rèn)識(shí)差異，另外就是未正確定義、理解和劃分原型沉積盆地層序的級(jí)別造成的。

Exxon學(xué)派提出的五級(jí)分層方案[17]將層序劃分為五級(jí)，分別為巨層序、超層序、層序、準(zhǔn)層序組及準(zhǔn)層序，并且對于四級(jí)準(zhǔn)層序組和五級(jí)準(zhǔn)層序是有充分定義和描述的，但并未詳細(xì)定義和說明一級(jí)層序至三級(jí)層序到底是什么地層結(jié)構(gòu)，這就是造成在應(yīng)用過程中三級(jí)層序劃分混亂，三級(jí)層序可大可小的最根本原因。

3.2 原型沉積盆地五級(jí)層序劃分

層序地層學(xué)對于層序的定義是頂?shù)滓圆徽厦婕皩?yīng)延伸的整合面為界的、成因上有聯(lián)系的一套地層。從定義來看，層序地層學(xué)實(shí)際的研究目標(biāo)就是原型沉積盆地，因?yàn)樵统练e盆地的頂?shù)拙褪怯膳璧丶?jí)的不整合面所限定的。因此層序地層學(xué)是研究原型沉積盆地內(nèi)地層沉積充填組合序列的一門學(xué)科，將五級(jí)層序劃分方案完全置于原型沉積盆地內(nèi)就是必然的選擇。

原型沉積盆地是指在相對單一的地球動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)或單旋回構(gòu)造演化階段所形成的具有特定沉積地層的、頂?shù)拙鶠榕璧丶?jí)不整合面及與之對應(yīng)延伸的整合面所限定的、以海泛面為等時(shí)尺度的、有成因聯(lián)系并具旋回性的地層充填序列的沉積盆地，并經(jīng)歷了盆地形成、充填、演化、消亡全過程，其時(shí)限為相對海平面從最低上升到最高、又回落到最低海平面的完整旋回周期。

本文將五級(jí)層序劃分方案完全應(yīng)用于塔里木的D3CP原型沉積盆地中，劃分結(jié)果如下（見表1、圖3）：

表1 原型沉積盆地層序地層劃分方案表（據(jù)文獻(xiàn)[17]修改）

①一級(jí)巨層序：命名為1SQD3CP（表述為一級(jí)巨層序上泥盆統(tǒng)—石炭系—二疊系），是原型沉積盆地的命名層序，與第3構(gòu)造層對應(yīng)，其頂面和底面均為盆地級(jí)的不整合面，極易識(shí)別，代表了D3CP原型沉積盆地從形成、充填、演化、消亡，上部地層再被強(qiáng)制海退削蝕的全過程，其時(shí)限約為118 Ma。

一級(jí)巨層序的劃分和追蹤對比是對地層古生物和沉積相研究成果、地震層序和構(gòu)造發(fā)育研究成果的綜合體現(xiàn)，其分布既反映了原型沉積盆地的充填序列，又反映了不同原型沉積盆地的疊合關(guān)系。一級(jí)巨層序與巖性地層的一個(gè)系或多個(gè)系的組合相當(dāng)，如塔里木盆地前寒武系—奧陶系就是一個(gè)一級(jí)巨層序，志留系—中泥盆統(tǒng)就是一個(gè)一級(jí)巨層序，上泥盆統(tǒng)—二疊系就是一個(gè)一級(jí)巨層序，表明塔里木盆地古生界由3期原型沉積盆地疊加而成。

②二級(jí)超層序：頂?shù)滓耘璧丶?jí)不整合面所限定，中部以海域面積擴(kuò)到最大、原型沉積盆地內(nèi)部最大海泛面為界劃分二級(jí)層序。塔里木D3CP原型沉積盆地可劃分為兩個(gè)二級(jí)超層序，上泥盆統(tǒng)—石炭系為一個(gè)二級(jí)超層序2SQD3C，底部為盆地級(jí)的不整合面，頂部小海子組頂灰?guī)r段為海域擴(kuò)到最大灰?guī)r沉積，整體構(gòu)成一個(gè)二級(jí)海侵體系域沉積層序；上部二疊系形成一個(gè)二級(jí)超層序2SQP，構(gòu)成海平面上升速率降低、海域縮小直至完全強(qiáng)制性退出的二級(jí)高位體系域沉積層序。整體構(gòu)成海侵-高位二級(jí)旋回組合層序。

③三級(jí)層序：是層序地層學(xué)研究的三級(jí)海侵-高位沉積旋回組合層序，其頂、底是以不整合面及與之相對應(yīng)的整合-不整合面為邊界的、內(nèi)部為最大或次級(jí)海泛面分隔的一套相對整一的、成因上有聯(lián)系的、表現(xiàn)為海侵-高位旋回組合型的地層單元組成。三級(jí)層序分為Ⅰ型層序和Ⅱ型層序，其中Ⅰ型層序是以Ⅰ型不整合面為邊界，自下而上由低位體系域、海侵體系域、高位體系域組成。Ⅱ型層序是以Ⅱ型不整合為邊界，自下而上由海侵體系域和高位體系域組成。而這兩類層序就是典型的三級(jí)層序。

塔里木D3CP原型沉積盆地為發(fā)育在被動(dòng)大陸邊緣的盆地，低位體系域推測發(fā)育在塔西南以南區(qū)域，盆地范圍內(nèi)未見低位體系域沉積層序。主要發(fā)育3個(gè)三級(jí)層序3SQD3C1、3SQC2P1和3SQP1P2，下部三級(jí)層序是一個(gè)Ⅰ型層序，中部和上部的三級(jí)層序都是Ⅱ型層序。這3個(gè)三級(jí)層序在陸棚區(qū)通常由下部的海侵體系域和上部的高位體系域構(gòu)成，中部由最大或次級(jí)海泛面分隔，因此判別三級(jí)層序最直觀的就是建立層序或巖性對比圖后剖面圖中是否存在從海向陸有巨大的泥巖+灰?guī)r楔形體。

④四級(jí)準(zhǔn)層序組：是由一系列成因相關(guān)的、具有特定疊置方式的或旋回組合方式的準(zhǔn)層序組成，其中心為一個(gè)重要的海泛面或與之可對比的面，基本由兩個(gè)以上準(zhǔn)層序組成。準(zhǔn)層序組一般與巖性地層復(fù)雜的組基本相當(dāng)，但也可以不相對應(yīng)。塔里木D3CP原型沉積盆地中共劃分出8個(gè)準(zhǔn)層序組。

⑤五級(jí)準(zhǔn)層序：是層序地層學(xué)研究的基本單元，是由最低級(jí)的海泛面或與之相當(dāng)?shù)恼匣虿徽厦嫠薅ǖ囊唤M相對整合的巖性段或巖性組序列，為單旋回沉積層序。在塔里木D3CP原型沉積盆地中共劃分了18個(gè)準(zhǔn)層序，包括東河砂巖段也為一個(gè)準(zhǔn)層序。

五級(jí)準(zhǔn)層序一般與巖性地層的段或巖性單一的組相對應(yīng)，因?yàn)閹r性段或巖性單一的組的沉積物特征基本一致，是在單一的沉積環(huán)境中沉積的一套地層。如塔里木盆地東河砂巖段的沉積環(huán)境為濱岸相，垂向相序顯示其從下向上由后濱、前濱、臨濱構(gòu)成，為標(biāo)準(zhǔn)的海侵背景下沉積的一套濱岸相石英砂巖地層，因此為海侵單旋回五級(jí)準(zhǔn)層序；而其上的含礫砂巖段為河流三角洲相沉積地層，垂向相序?yàn)楹恿飨嗟亩Y(jié)構(gòu)即砂泥互層組成，側(cè)向上由陸向海方向巖性由礫巖相變?yōu)楹[砂巖再相變?yōu)榧?xì)砂巖，因此判定為高位單旋回五級(jí)準(zhǔn)層序；而單旋回五級(jí)準(zhǔn)層序的進(jìn)一步旋回組合則構(gòu)成了四級(jí)準(zhǔn)層序組，如東河砂巖段海侵五級(jí)準(zhǔn)層序與其上的含礫砂巖段高位五級(jí)準(zhǔn)層序就構(gòu)成了四級(jí)準(zhǔn)層序組旋回層序。

層序分級(jí)的同時(shí)，體系域必須跟著進(jìn)行分級(jí)描述。體系域是指一系列同時(shí)期形成的沉積體系或組合，根據(jù)其三維空間的展布特征即可確定體系域的類型和沉積背景；塔里木D3CP原型沉積盆地只發(fā)育兩類體系域，即海侵體系域（TST）和高位體系域（HST），而這兩類體系域的沉積旋回及組合就構(gòu)成了除一級(jí)層序外的其他四級(jí)層序的劃分依據(jù)和基礎(chǔ)，各級(jí)次的海侵體系域與高位體系域之間的轉(zhuǎn)換界面往往對應(yīng)于不同級(jí)別的海泛面。

4 三級(jí)層序發(fā)育模型的建立及特征

4.1 三級(jí)層序發(fā)育模型的建立

根據(jù)塔里木D3CP原型沉積盆地層序地層特征分析，結(jié)合層序地層學(xué)的基本原理和模型，建立了塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)從西向東濱岸-混積陸棚三級(jí)層序發(fā)育演化實(shí)體模型（見圖4）。

圖4 塔里木D3CP原型沉積盆地上泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)濱岸-混積陸棚三級(jí)層序發(fā)育模型

塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)沉積期間處于濱岸-淺海陸棚沉積區(qū)，其地層分布特征為從海向陸存在一個(gè)大型的由泥巖和碳酸鹽巖組成的楔形體，因此可以判定上泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)是三級(jí)層序，其沉積時(shí)限約為49 Ma。

三級(jí)層序底界東河砂巖段底為盆地級(jí)的Ⅰ型不整合面（SB1），頂界砂泥巖段S2砂組頂為相對海平面上升速率降低形成的整合-不整合Ⅱ型層序邊界（SB2），之間發(fā)育一個(gè)完整的三級(jí)層序。標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段為次一級(jí)最大海泛沉積地層，分隔了下部的三級(jí)海侵體系域沉積層序和上部的三級(jí)高位體系域沉積層序，整體構(gòu)成三級(jí)海侵-高位旋回組合層序。階梯狀Ⅰ型不整合面之上依次發(fā)育三期東河砂巖段海侵體系域五級(jí)準(zhǔn)層序及東河砂巖段-含礫砂巖段四級(jí)準(zhǔn)層序組旋回層序。

4.2 三級(jí)層序發(fā)育特征

與經(jīng)典的只有外源沉積物的層序地層學(xué)沉積模式不同，塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)是在濱岸-混積陸棚區(qū)域內(nèi)發(fā)育的三級(jí)層序，既有外源碎屑沉積物，又有內(nèi)源碳酸鹽沉積物。對其進(jìn)行層序地層學(xué)原理分析和研判可得出一些重要的結(jié)論和認(rèn)識(shí)：

4.2.1 碳酸鹽巖薄夾層是等時(shí)沉積和海泛指標(biāo)地層

層序地層學(xué)是建立在沉積盆地只有外源碎屑沉積物的基礎(chǔ)之上，因此對等時(shí)沉積也是用海泛面和凝縮段來定義和識(shí)別，但識(shí)別存在一定的困難。而在塔里木盆地石炭系下統(tǒng)混積陸棚沉積物中夾有分布穩(wěn)定廣泛、具有等時(shí)沉積和海泛代表特征的兩層碳酸鹽巖薄層沉積物生屑灰?guī)r段[18]和標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段，因此識(shí)別等時(shí)沉積和海泛面也就相對容易。

夾在泥巖中的灰?guī)r薄層沉積物可以作為海泛的標(biāo)志層是有理論依據(jù)的，海泛實(shí)際是指海平面越過前方不整合面形成的坡折帶后海域面積的突然擴(kuò)大，海域擴(kuò)大后先期必是混水泥巖沉積，后期海水變清后達(dá)到碳酸鹽析出條件時(shí)碳酸鹽巖層就會(huì)隨之出現(xiàn)；因此如果在泥巖中找不到可靠的海泛面，以灰?guī)r底或頂為海泛面也是可以接受的結(jié)果。

塔里木D3CP原型沉積盆地發(fā)生過3期非常明顯的海泛沉積事件，分別是生屑灰?guī)r段、標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段、小海子組灰?guī)r段沉積時(shí)期，并且一期比一期沉積范圍廣；另外還有東河砂巖段與含礫砂巖段之間也是次一級(jí)的海泛面，這些海泛地層的存在和識(shí)別為層序地層級(jí)別劃分和體系域的確定提供了重要依據(jù)。

4.2.2 混積陸棚具有均衡沉積特征

混積陸棚是碳酸鹽巖與碎屑巖均衡沉積區(qū)域，因此與碎屑巖的層序沉積模型最顯著的不同就是從陸向海的沉積物傾斜大前積沉積現(xiàn)象的減弱和消失，由于混積陸棚屬于碳酸鹽巖與碎屑巖混積，因此存在此退彼進(jìn)的沉積現(xiàn)象和內(nèi)源碳酸鹽巖與外源碎屑巖等時(shí)指狀穿插沉積現(xiàn)象，形成均衡沉積剖面。這種均衡沉積最顯著的特征就是等厚即等時(shí)沉積現(xiàn)象，如標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段和生屑灰?guī)r段灰?guī)r地層在淺海陸棚范圍就基本等厚，另外就是沒有“凝縮段”地層。

4.2.3 上泥巖段和砂泥巖段S2—S3砂組為高位體系域

標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段為一套厚度分布穩(wěn)定的泥晶灰?guī)r地層，分布范圍較廣，可以看作塔里木盆地石炭系下統(tǒng)中部的海泛等時(shí)沉積地層，在沉積了這套地層之后陸棚區(qū)轉(zhuǎn)入高位體系域沉積，上泥巖段和砂泥巖段中下部地層均為高位體系域沉積物，潮坪和三角洲砂體向海域進(jìn)積，形成從陸地到淺海的砂巖和泥巖互層沉積。

石炭系砂泥巖段S3砂組是輪南的重要產(chǎn)油砂組，為泥巖夾薄層砂巖地層，其與上泥巖段的關(guān)系在垂向上是上下地層關(guān)系，但在側(cè)向上則是相變關(guān)系，內(nèi)部的薄層砂巖向海域方向減薄尖滅。

4.2.4 階梯狀古地貌造成東河砂巖段穿時(shí)

本文的古地貌分析采用的是塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)巴楚組厚度等值線圖，在等值線地貌判別基礎(chǔ)上作出古地貌素描示意圖（見圖5）。

圖5 D3CP原型沉積盆地沉積前古地貌特征示意圖

石炭系沉積前的古地貌分析表明其整體為西低東高的古地貌格局，并且呈現(xiàn)為第一階地-坡折帶-第二階地-坡折帶-第三階地-輪南半島的古地貌階梯狀升高特征，這種古地貌分布特征直接決定了從西向東的海侵具有階段性和旋回性。

當(dāng)海平面升高，海岸線到達(dá)坡折帶下方時(shí)會(huì)表現(xiàn)出緩慢海侵沉積的特征，沉積物在坡折帶下方沉積時(shí)就會(huì)按照濱岸帶可容空間的充足與不足顯示出海侵-高位的四級(jí)層序沉積旋回性并在坡折帶下形成東河砂巖段和含礫砂巖段地層。

當(dāng)海平面一旦高過坡折帶又會(huì)顯示出快速海侵和海泛的沉積特征，如在滿加爾地區(qū)的第三階地內(nèi)由于古地形很平坦，造成海侵速度很快，海岸線推進(jìn)速度也很快，造成該區(qū)域基本無東河砂巖沉積，甚至出現(xiàn)了下泥巖段泥巖直接超覆于不整合面之上的沉積現(xiàn)象。海岸線會(huì)快速推進(jìn)至輪南半島及草湖地區(qū)的另一個(gè)坡折帶下方開始又一輪濱岸帶四級(jí)層序沉積旋回。

4.2.5 東河砂巖段與含礫砂巖段構(gòu)成局部四級(jí)層序

東河砂巖段與上部含礫砂巖段或角礫巖段之間的接觸關(guān)系一直存在較大的爭議，部分學(xué)者[19]認(rèn)為東河砂巖的頂界面與古風(fēng)化暴露面的類型一致，屬于風(fēng)化剝蝕成因的平行不整合。本文作者經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)在巴楚地面剖面、群庫恰克、塔中和塔北地區(qū)[20-21]東河砂巖頂部常會(huì)出現(xiàn)沖積扇、河流三角洲砂礫巖夾泥巖地層直接蓋在濱岸相東河砂巖頂部的沉積現(xiàn)象，而且具有侵蝕沉積現(xiàn)象，因此判斷這是一個(gè)普遍的沉積現(xiàn)象。

本文研究認(rèn)為按照層序地層學(xué)的觀點(diǎn)即由于濱岸地帶可容空間的變化會(huì)引發(fā)海侵-高位、再海侵-再高位沉積旋回的觀點(diǎn)就可以很好的解釋這種三角洲河道砂礫巖覆蓋在濱岸相石英砂巖之上的現(xiàn)象（見圖6）。

圖6 巴楚至塔中地區(qū)Q4-Tz28井東河砂巖段—含礫砂巖段四級(jí)準(zhǔn)層序組層序地層對比剖面圖（剖面位置見圖1）

濱岸地帶的海侵體系域東河砂巖準(zhǔn)層序沉積晚期由于海岸線長期在坡折帶下方停滯，濱岸地帶的可容空間可能會(huì)被填滿，進(jìn)而造成河流三角洲攜帶大量沉積物越過濱岸地帶向遠(yuǎn)濱—濱外陸棚有可容空間的海區(qū)進(jìn)積，形成高位體系域的河流三角洲相的砂泥巖互層沉積，而在濱岸地帶高位體系域的底部是河道侵蝕沉積，河道底部往往是滯流礫巖沉積，這樣就造成砂礫巖直接蓋在東河砂巖上的侵蝕沉積現(xiàn)象。因此東河砂巖段與含礫砂巖段之間不存在不整合面，而是體系域之間的轉(zhuǎn)換界面。

而海平面漫過坡折帶頂部后會(huì)發(fā)生快速海侵和海泛（注意Tz28井區(qū)下泥巖段直接覆蓋在不整合面上的沉積現(xiàn)象），海岸線會(huì)快速推進(jìn)到下一個(gè)坡折帶處又重復(fù)海侵-高位沉積旋回。這就是在群庫恰克地區(qū)存在上下東河砂巖段、在塔中地區(qū)東河砂巖段與含礫砂巖段、在塔北地區(qū)東河砂巖段與角礫巖段的四級(jí)海侵-高位旋回層序多個(gè)地區(qū)不同沉積時(shí)間出現(xiàn)的原因。

5 結(jié)論

混積陸棚具有外源碎屑與內(nèi)源碳酸鹽沉積物均衡沉積特征，沒有“凝縮段”地層，因此與碎屑巖的層序沉積模型最顯著的不同就是從陸向海的沉積物傾斜大前積現(xiàn)象的減弱和消失。碳酸鹽巖薄層沉積物也是特征明顯的等時(shí)標(biāo)志層和海泛標(biāo)志層。

層序地層學(xué)可以用于研究原型沉積盆地內(nèi)地層沉積充填組合序列。按照海侵-高位、再海侵-再高位沉積旋回理論將塔里木D3CP原型沉積盆地層序劃分為五級(jí)，一級(jí)巨層序1SQD3CP為原型沉積盆地的命名層序，頂?shù)滓耘璧丶?jí)不整合面所限定，與構(gòu)造層序?qū)?yīng)；二級(jí)超層序以最大海泛期沉積地層小海子組頂灰?guī)r段為界將原型沉積盆地分成兩個(gè)超層序2SQD3C和2SQP；三級(jí)層序3SQD3C1、3SQC2P1和3SQP1P2構(gòu)成了層序地層學(xué)的經(jīng)典層序即Ⅰ型層序和Ⅱ型層序，共同特征就是層序內(nèi)從海向陸存在一個(gè)巨大的泥巖+灰?guī)r楔形體，四級(jí)準(zhǔn)層序組是五級(jí)準(zhǔn)層序的海侵-高位沉積旋回組合；五級(jí)準(zhǔn)層序是層序地層學(xué)的基本單元，由單一體系域構(gòu)成，對應(yīng)于巖性單一的巖性段或巖性單一的組。

塔里木盆地上泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)為在混積陸棚區(qū)域發(fā)育完整的三級(jí)層序，同時(shí)也是Ⅰ型層序，東河砂巖段—標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段為三級(jí)層序下部海侵體系域沉積地層，標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段—砂泥巖段S2砂組頂為三級(jí)層序上部高位體系域沉積地層，低位體系域不發(fā)育。

D3CP原型沉積盆地沉積前的古地貌分析表明，當(dāng)時(shí)沉積盆地整體為西低東高的古地貌格局，并且呈現(xiàn)為階地-坡折帶分布特征，這種古地貌分布特征直接決定了從西向東的海侵速度具有快慢不一的階段性，東河砂巖段海侵準(zhǔn)層序具有穿時(shí)性，坡折帶下方沉積的東河砂巖段海侵準(zhǔn)層序與含礫砂巖段高位準(zhǔn)層序構(gòu)成海侵-高位四級(jí)層序的旋回性。