塔里木盆地柯坪水泥廠奧陶系剖面層序劃分及特征

馮文金　段喜宏

塔里木盆地柯坪水泥廠奧陶系剖面中、下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖主要發(fā)育II型層序不整合界面，而上奧陶統(tǒng)則發(fā)育III型層序邊界。六級(jí)韻律層在柯坪縣水泥廠剖面主要為潮下型、環(huán)潮坪型及L-M型，形成8種巖性組合樣式。五級(jí)準(zhǔn)層序主要由大約4～5個(gè)六級(jí)韻律層垂向疊加組成。四級(jí)準(zhǔn)層序組由4～6個(gè)五級(jí)準(zhǔn)層序垂向疊加組合形成，構(gòu)成進(jìn)積、退積和加積準(zhǔn)層序組。該剖面可以識(shí)別出6個(gè)三級(jí)層序，內(nèi)部組成具有二分性，以TST-HST組合為特征。海侵體系域以暗色晶粒灰?guī)r（云巖）為主，水平層理及微波狀層理發(fā)育，巖層厚度自下而上減薄。高水位體系域巖性組合主要為內(nèi)碎屑云巖夾灰?guī)r。巖層厚度向上增加，總體呈現(xiàn)相對(duì)水深逐漸變淺的進(jìn)積特征。

層序界面類型及特征

柯坪水泥廠奧陶系剖面位于柯坪縣北北西10km的柯坪縣水泥廠（喀瑪提坎大溝口西岸）北側(cè)（圖1），地層發(fā)育良好、化石豐富、出露較好，是柯坪塔格小區(qū)奧陶系的典型剖面之一。底與寒武系下丘里塔格組整合接觸，上部（缺失印干組）與鐵熱克阿瓦提組假整合接觸，厚673.74m。其代表性，廣泛對(duì)比性等均達(dá)上佳。本次研究按1：500的精度實(shí)測(cè)了該剖面，通過對(duì)露頭仔細(xì)觀測(cè)和系統(tǒng)采樣，研究了剖面的巖性組合和古生物特征，層序界面特征、準(zhǔn)層疊置結(jié)構(gòu)和三級(jí)層序劃分。

層序地層學(xué)是在一個(gè)等時(shí)地質(zhì)年代格架內(nèi)從三維空間上認(rèn)識(shí)一個(gè)有成因聯(lián)系的沉積組合體，上下被不整合面或與之相當(dāng)?shù)恼厦嫠厍?。層序的劃分是通過層序界面的標(biāo)定、體系域構(gòu)成以及準(zhǔn)層序、準(zhǔn)層序組的疊置序列和空間產(chǎn)出狀態(tài)等來實(shí)現(xiàn)的。

按照P.R.Vail的定義，層序不整合界面是由于相對(duì)海平面快速下降形成，以高位體系域與低位體系域或陸棚邊緣體系域之間的不整合面或與之相當(dāng)?shù)恼厦孀鳛閷有蚪缑妗?/p>

通過對(duì)剖面詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)中、下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖主要發(fā)育II型層序不整合界面，而上奧陶統(tǒng)發(fā)育相對(duì)海平面快速上升形成的III型層序邊界。

II型層序邊界形成時(shí)，海平面發(fā)生過短暫的下降，隨之上升，因而識(shí)別特征沒有I型層序邊界顯著，僅在近岸部位有微小的侵蝕。如中、下奧陶統(tǒng)層序I-層序Ⅳ底界面。

Schlager（1989）認(rèn)為除了不整合面（I型和II型）外，可以把突發(fā)海泛面做為旋回層序劃分的分界，稱為III型層序邊界，在此層序邊界之上有明顯的水體突然加深的現(xiàn)象。如上奧陶統(tǒng)層序V、層序Ⅵ底界面。

準(zhǔn)層序類型、疊置關(guān)系及三級(jí)層序劃分

柯坪縣水泥廠奧陶系剖面主要為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積環(huán)境，高頻層序類型多樣且特征明顯，主要包括六級(jí)米級(jí)旋回韻律層、五級(jí)準(zhǔn)層序（準(zhǔn)層序）及四級(jí)準(zhǔn)層序組（準(zhǔn)層序組）。

六級(jí)韻律層在柯坪縣水泥廠剖面主要為潮下型、環(huán)潮坪型及L～M型，主要表現(xiàn)為以下幾種組合形式：每個(gè)旋回下部巖石單元為淺灰，灰白色中厚層狀粉晶灰?guī)r，上部巖石單元為灰，淺灰色薄至中層狀亮晶砂屑灰?guī)r；每個(gè)旋回下部巖石單元為灰色一淺灰色中層狀粉晶云巖，上部巖石單元為淺灰色中層狀（殘余砂屑）中，細(xì)晶白云巖；每個(gè)旋回下部巖石單元為灰色-淺灰色中層狀泥、粉晶云巖，上部巖石單元為淺灰色中層狀（殘余砂屑）中-粗晶白云巖；每個(gè)旋回下部巖石單元為灰色-淺灰色中層狀泥晶灰?guī)r，上部巖石單元為淺灰色中厚層狀亮晶砂屑灰?guī)r；每個(gè)旋回下部巖石單元為灰色-淺灰色中薄層狀泥晶灰?guī)r，上部巖石單元為淺灰色中層狀藻砂屑灰?guī)r；每個(gè)旋回下部巖石單元為深灰色、黑色頁巖，上部巖石單元為淺灰色中薄層狀泥晶灰?guī)r或泥質(zhì)灰?guī)r：每個(gè)旋回下部巖石單元為灰綠色頁巖，上部巖石單元為灰綠色、灰色薄層狀粉屑灰?guī)r：每個(gè)旋回下部巖石單元為淺灰-灰黑色殘余砂屑硅質(zhì)灰?guī)r，上部巖石單元為淺灰色中層狀細(xì)-中晶白云巖（圖2）。

五級(jí)準(zhǔn)層序主要由大約4～5個(gè)六級(jí)韻律層垂向疊加組成，其具體表現(xiàn)形式隨其在三級(jí)層序中所處的不同體系域而不同。當(dāng)其處于三級(jí)層序的海侵體系域中時(shí)，通常表現(xiàn)為向上變深的退積式沉積，準(zhǔn)層序上部韻律層的沉積水深要比準(zhǔn)層序下部韻律層的沉積水體深。當(dāng)五級(jí)準(zhǔn)層序處于三級(jí)層序的高位體系域中時(shí)，通常表現(xiàn)為向上變淺的加積一進(jìn)積式沉積，準(zhǔn)層序上部韻律層的沉積水深總體變現(xiàn)為要比準(zhǔn)層序下部韻律層的沉積水深淺。

四級(jí)準(zhǔn)層序組由4～6個(gè)五級(jí)準(zhǔn)層序垂向疊加組合形成，其具體表現(xiàn)形式隨其在三級(jí)層序中所處的不同體系域而不同。當(dāng)其處于三級(jí)層序的海侵體系域中時(shí)，通常表現(xiàn)為向上變深的退積式沉積，即構(gòu)成準(zhǔn)層序組的上部準(zhǔn)層序沉積水深要比該準(zhǔn)層序組的下部準(zhǔn)層序沉積水體深。當(dāng)其處于三級(jí)層序的高位體系域中時(shí)，四級(jí)準(zhǔn)層序組總體表現(xiàn)為向上變淺的加積，進(jìn)積式沉積，即構(gòu)成準(zhǔn)層序組的上層序沉積水深要比該準(zhǔn)層序組的下部準(zhǔn)層序沉積水體淺。

根據(jù)露頭中巖性、沉積相轉(zhuǎn)換面、暴露特征及水體深度突然變化等界面特征，準(zhǔn)層序類型及疊置關(guān)系，將柯坪水泥廠奧陶系剖面進(jìn)一步劃分為6個(gè)三級(jí)層序。碳酸鹽巖臺(tái)地背景下，層序中體系域發(fā)育不全，以TST-HST組合為特征，無低水位體系域。體系域特征如下：

海侵體系域是在海水逐漸加深的背景下形成的。巖石類型以暗色泥晶灰?guī)r、頁巖、泥粉晶白云巖、粉細(xì)晶白云巖為主，可見水平層理及微波狀層理，巖層厚度從中厚層狀逐漸減至中一薄層一紋層狀。

高水位體系域由前積_力口積型準(zhǔn)層序組所組成。每一準(zhǔn)層序的下部為顏色較深的紋層狀或薄層的粉晶白云巖、砂屑白云巖、泥晶灰?guī)r及藻灰?guī)r等，其上顏色逐漸變淺，為薄-中層狀或厚層狀粉，細(xì)晶白云巖、藻云巖、顆粒白云巖。總體呈現(xiàn)相對(duì)水深逐漸變淺的進(jìn)積特征。

結(jié)論：柯坪水泥廠奧陶系剖面厚度達(dá)673.74m。該剖面自下而上可劃分為蓬萊壩組、鷹山組、大灣溝組、薩爾干組、坎嶺組、和其浪組。奧陶系底與寒武系下丘里塔格組整合接觸，上部（缺失印干組）與鐵熱克阿瓦提組假整合接觸。

該剖面中、下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖發(fā)育II型層序不整合界面，而上奧陶統(tǒng)發(fā)育相對(duì)海平面快速上升形成的III型層序邊界。

柯坪縣水泥廠奧陶系剖面中，高頻層序類型多樣且特征明顯，主要包括六級(jí)米級(jí)旋回韻律層、五級(jí)準(zhǔn)層序（準(zhǔn)層序）及四級(jí)準(zhǔn)層序組（準(zhǔn)層序組）。六級(jí)韻律層進(jìn)一步劃分為潮下型、環(huán)潮坪型及L-M型，形成8種巖性組合樣式。五級(jí)準(zhǔn)層序主要由大約4-5個(gè)六級(jí)韻律層垂向疊加組成。四級(jí)準(zhǔn)層序組由4-6個(gè)五級(jí)準(zhǔn)層序垂向疊加組合形成，構(gòu)成進(jìn)積、退積和加積準(zhǔn)層序組。

該剖面可以識(shí)別出6個(gè)三級(jí)層序，層序中體系域發(fā)育不全，由TST和HST構(gòu)成。海侵體系域巖石類型以暗色泥晶灰?guī)r、頁巖、泥粉晶白云巖、粉細(xì)晶白云巖為主，可見水平層理及微波狀層理，巖層厚度從中厚層狀逐漸減至中一薄層一紋層狀。高水位體系域中，每一準(zhǔn)層序的下部為顏色較深的紋層狀或薄層的粉晶白云巖、砂屑白云巖、泥晶灰?guī)r及藻灰?guī)r等。其上顏色逐漸變淺，為薄-中層狀或厚層狀粉-細(xì)晶白云巖、藻云巖、顆粒白云巖?？傮w呈現(xiàn)相對(duì)水深逐漸變淺的進(jìn)積特征。