塔里木盆地古生代構(gòu)造格架與沉積特征

塔里木盆地位于天山與昆侖和阿爾金山之間。這是塔里木板塊中部的一個大型重疊復(fù)合盆地。本文應(yīng)用最新的物探成果和鉆井資料,分析了古生代構(gòu)造運動所形成的隆坳構(gòu)造格架及其對沉積的控制作用。1盆地發(fā)展階段塔里木盆地位于一近東西向展布的地幔隆起上,其下伏地殼厚度為41～50km震旦紀,在區(qū)域拉張動力學(xué)背景下,古大陸開始伸展、分裂與沉降,塔里木進入了盆地發(fā)展的新階段。早震旦世,裂陷作用較弱,僅在盆地邊緣接受沉積,主要為一套淺海相陸源碎屑巖、冰磧巖夾火山巖沉積晚震旦世,裂陷作用加強,形成了東北低、西南高的古地貌格局,盆地內(nèi)部廣泛接受了一套厚500～800m穩(wěn)定的淺海相碳酸鹽巖和碎屑巖沉積2寒武紀—寒武—奧陶紀構(gòu)造格架與沉積特征在震旦紀裂谷作用下,塔里木南北緣均成為被動大陸邊緣,南北大洋與盆地內(nèi)的水域連為一體。震旦紀形成的滿加爾坳拉槽在寒武紀進一步發(fā)育,因受伸展斷裂的控制,南北兩翼形成了一水下低隆,環(huán)繞著坳拉槽,并呈一U形向東開口,構(gòu)成了兩隆兩坳的構(gòu)造格架(圖1)。寒武紀—早奧陶世,滿加爾坳拉槽的沉積沉降中心在滿加爾—庫魯克塔克一帶,據(jù)周邊露頭和鉆井揭示,為一套次深海槽盆相的灰黑色灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾黑色泥巖和硅質(zhì)巖,發(fā)育了硅質(zhì)海綿骨針—筆石—放射蟲生物組合,為饑餓性盆地沉積建造,在滿加爾一帶厚達3300m。早寒武世仍有火山活動,在下寒武統(tǒng)發(fā)育有基性火山巖盆地西南裂陷作用微弱,表現(xiàn)為一克拉通內(nèi)坳陷。寒武紀—下奧陶世的沉積沉降中心沿中央低隆南側(cè)呈北西西向展布,為一套穩(wěn)定的碳酸鹽巖臺地相沉積,厚1100～3000m。中奧陶世,北部古大洋開始向南面的中天山地塊俯沖塔北和中央兩個水下低隆起到了分隔三個坳陷的作用,中央低隆由于滿加爾拗拉槽的快速沉降而向東南萎縮,使?jié)M加爾拗拉槽與西南坳陷平緩過渡。兩個低隆均接受了一套臺地相碳酸鹽巖和碎屑巖沉積,由于后期的構(gòu)造變動和剝蝕,僅殘存0～500m。西南隆起和東南隆起缺失中上奧陶統(tǒng),推測當時大部份出露地表,構(gòu)成了盆地的主要物源。此時的沉積沉降中心仍在滿加爾一帶,由于快速沉降和來自南面豐富的物源,拗拉槽發(fā)展達到極盛,其沉積特征與前期類似,從東向西,由深海槽盆相向臺地相過渡,其中沉積厚度最大的次深?！詈?fù)理石建造可達6200m。西南坳陷仍為一套開闊臺地相沉積,巖性以碳酸鹽巖為主,夾泥巖和粉砂巖,沉積沉降中心向低隆前緣遷移,中下奧陶統(tǒng)殘厚500～2500m。庫車坳陷的深層地震資料不好,據(jù)秋里塔克以南殘留有部份震旦-奧陶系推測,它是一個向南天山洋過渡的沉積坳陷。寒武—奧陶系是盆地最穩(wěn)定的一套海相沉積,也是盆地最主要的一套烴源巖系。奧陶紀末期的板塊構(gòu)造事件對盆地的沉積作用影響重大,它使?jié)M加爾拗拉槽消亡,盆地區(qū)域抬升并遭受剝蝕,導(dǎo)致了與上覆志留系的假整合或區(qū)域不整合。3志留系下泥盆系志留—泥盆紀是盆地地質(zhì)演化極為活躍的時期之一,盆地南北緣仍為活動大陸邊緣。志留紀在奧陶紀末期東低西高的古地貌的背景上繼承性沉降,形成一個統(tǒng)一的克拉通內(nèi)坳陷,主要接受了一套濱淺海相的以紫紅色碎屑巖為主的沉積(圖3b),東部厚700～1900m,西部由于后期的構(gòu)造剝蝕作用僅殘存0～700m。志留系下部的泥巖顏色偏暗,筆石化石較豐富,向上顏色變紅,化石含量也減少,反映了志留紀海水由深變淺、氣候由干旱變潮濕的地質(zhì)演化歷史。志留紀,北緣的南天山洋開始向西北俯沖,到晚泥盆世,塔里木東端與中天山碰撞,繼而形成塔里木向北的A型俯沖(盧華復(fù)等,1994),至使在盆地東部形成了規(guī)模宏大的周緣隆起。南緣在中晚志留世,中昆侖弧與塔里木板塊碰撞并焊接北部坳陷的沉積中心仍在滿加爾一帶,但沉積范圍縮小,主要為一套淺水陸表海相的紅色碎屑巖沉積(圖3c),最大沉積厚度1500m。西南坳陷的沉積范圍很大,泥盆系直接不整合在盆地邊緣的前寒武系之上,主要為一套濱?！懪锵嗟淖霞t色砂巖夾薄層灰?guī)r,殘厚300～700m。整個泥盆系顏色紅、化石少,表明了干旱氣候和明顯的淺水氧化作用。泥盆紀末期的板塊構(gòu)造事件,使塔里木盆地發(fā)生劇烈的構(gòu)造變形,導(dǎo)致北部前陸隆起、南部逆沖推覆和中部走滑隆升,并使地層遭受大面積剝蝕。4石炭系和細對比泥盆紀末期所形成的中央走滑隆起帶—巴楚隆起和中央低隆遙相對應(yīng),分隔著北部坳陷和西南坳陷(圖6),極大地控制了石炭系的沉積。石炭紀是繼奧陶紀之后的又一次大海侵,海水由西向東推進,所有隆起幾乎全被海水淹沒。塔北隆起頂部缺失石炭系,但南翼發(fā)育了較厚的濱岸相砂巖,推測是由于后期構(gòu)造事件將頂部的海陸交互相碎屑巖剝盡。巴楚隆起和中央低隆均接受沉積,殘厚100～500m。東南隆起缺失石炭系。北部坳陷的沉積沉降中心仍在滿加爾一帶,但規(guī)模很小,為一套以碎屑巖為主夾灰?guī)r、膏巖的半閉塞臺地—瀉湖相的沉積(圖3d),厚500～1000m。西南坳陷與西昆侖北部邊緣海相連,接受了一套淺海陸棚—開闊臺地相的碳酸鹽巖為主夾砂泥巖的沉積,厚600～1400m。石炭系形成了東薄西厚的沉積特征,這是由于塔里木西北側(cè)的石炭紀殘余洋盆在二疊紀初向塔里木俯沖,殘余洋自北東向南西呈剪刀式閉合所致(盧華復(fù)等,1994),這與塔里木盆地早古生代伸展裂谷造成的下古生界東厚西薄形成了鮮明的對照。早二疊世,南天山弧后盆地和北部古大洋消亡,塔里木板塊與中天山地塊、哈薩克斯坦—準噶爾板塊最終碰撞拼貼北部坳陷二疊系主要為一套河流-湖泊相的碎屑巖沉積,殘厚600～1500m。西南坳陷在早二疊世為一套開闊臺地相的碳酸鹽巖和碎屑巖沉積(圖3e),晚二疊世除西南部有少量海陸過渡相沉積外,整個盆地均為陸相的河湖沉積,其厚度比東部大,為1000～2700m。在早二疊世晚期,盆地廣泛發(fā)育了一套玄武巖-中酸性凝灰?guī)r組成的雙峰火山巖系,其地化特征為高鈉高鈦,富集輕稀土,屬大陸裂谷火山巖組合綜上所述,塔里木盆地古生代的沉積,極大地受到了板塊構(gòu)造演化與盆內(nèi)構(gòu)造格架的控制,接受了一套以海相為主的碳酸鹽巖和碎