塔里木盆地草湖凹陷古生代构造演化

塔里木盆地草湖凹陷古生代构造演化

张响响，崔永刚，姜辉

中国地质大学能源系，北京（100083）

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摘 要：根据震旦系底、晚泥盆统底、三叠系底三个构造不整合面将草湖凹陷古生代分为震旦纪－中泥盆世、晚泥盆世－二叠纪两个构造旋回。震旦纪－中泥盆世草湖凹陷经历了震旦－奥陶纪克拉通边缘坳陷阶段与志留纪－中泥盆世的强烈挤压隆升阶段。其中震旦－寒武纪为伸展期，早奥陶世为伸展－挤压过渡期，中晚奥陶世持续挤压，志留纪末－中泥盆世草湖凹陷褶皱隆升遭受剥蚀，剥蚀量1000～2500m ，草湖凹陷的东部形成了一向北东方向翘倾的鼻状隆起构造。晚泥盆世－二叠纪草湖凹陷为远离西南陆棚的克拉通内坳陷陆表海海陆交互相沉积，石炭纪末－二叠纪草湖凹陷隆升遭受剥蚀，剥蚀量100～1000，自西向东逐渐增加。 关键词：塔里木盆地；草湖凹陷；构造演化

1. 前言

草湖凹陷位于塔里木盆地沙雅隆起东段，是塔里木盆地的一个三级构造单元，西邻阿克库勒凸起，北部以巴里英断裂与库尔勒鼻凸为界，南与满加尔坳陷相连，面积2500km 2（图

1）。草湖凹陷地层发育齐全，前震旦系浅变质结晶基底之上发育震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、晚泥盆统、石炭系及中新生界，其中古生界为海相沉积，中新生界为陆相沉积。巴里英断裂为草湖凹陷与北部库尔勒鼻凸的分界断裂，与北部的轮台断裂为大致平行的走向NWW ，倾向NNE 的北倾南冲的逆断裂。草湖凹陷处在沙雅隆起的坳陷区，地层保存齐全，其构造活动性主要受塔里木板块北缘及南缘拉张、俯冲和碰撞拼贴作用有关。

根据地震剖面，草湖凹陷古生界识别出三个广泛分布的构造不整合面：震旦系底界（T100），晚泥盆统底界（T60）、三叠系底（T50）。值得指出，由于草湖凹陷处在沙雅隆起的坳陷区，因此在奥陶系顶部并未发现广泛存在的削蚀不整合面。据此，将草湖凹陷古生代划分为两个构造旋回：震旦纪－中泥盆世构造旋回及晚泥盆世－二叠纪构造旋回。

［～］根据地震、钻孔资料，结合前人对塔里木盆地构造演化的研究17，本文探讨了草湖

凹陷古生代的构造演化过程（图2）。

图1 草湖凹陷位置图

2. 震旦纪－中泥盆世

2.1 震旦－奥陶纪克拉通边缘坳陷阶段

震旦－奥陶纪塔里木板块东部发育库满坳拉槽［贾承造，1997］。草湖凹陷即位于该坳拉槽的陆棚斜坡带。根据地震及钻孔资料，震旦－寒武纪为伸展期、早奥陶世为伸展－挤压过渡期，中晚奥陶世持续挤压（图2）。

2.1.1 震旦－寒武纪伸展期

早震旦世开始，塔里木板块基底上发育早期裂谷活动，与地幔上隆、地壳变薄、岩石圈张裂和伸展作用有关（汤良杰，1994）。草湖凹陷没有井钻揭震旦系，东部孔雀河斜坡构造带上的尉犁1井钻穿震旦系333m ，为紫红色的浅水碎屑岩、碳酸盐岩。根据地震资料，震旦纪八里英断裂为拉张构造背景的张性正断层，震旦系沉积末期，其底界的断距已达到2000m 。

寒武纪库满坳拉槽快速沉降，水体迅速变深。库尔勒鼻凸上库南1井钻揭寒武系676.3m ，为斜坡－盆地相黑色页岩、泥灰岩，深灰色含泥质灰岩、灰岩互层；东部孔雀河斜坡构造带上的尉犁1井寒武纪沉积了一套欠补偿的放射虫硅质岩、含磷硅质岩、泥晶灰岩、黑色页岩和白云岩等，揭示了深水沉积背景。

图2 草湖凹陷古生代构造演化阶段划分

2.1.2 早奥陶世伸展－挤压反转期

草湖凹陷下奥陶统为一套灰色灰岩、泥晶灰岩沉积。库南1井钻穿早奥陶系739m ，为深灰色灰岩、泥灰岩交互沉积。早奥陶世是拉张－挤压的反转期，下奥陶统沉积末期，八里

英断裂已由正断层转变为逆断层，但逆冲幅度较小。

2.1.3 中晚奥陶世持续挤压

草湖凹陷中上奥陶统为灰色、浅灰色灰岩和灰色泥岩。中晚奥陶世为持续挤压阶段，草湖凹陷地震剖面上见中上奥陶统自南向北的超覆减薄。可能正是由于持续挤压构造背景，中晚奥陶世库满坳拉槽快速充填，沉积了巨厚的中上奥陶统，草湖凹陷中上奥陶统厚4500～2500m 。这一时期巴里英断裂进一步逆冲以及库尔勒鼻凸的持续抬升。东西向地震剖面上草湖坳陷呈中部稍凹，向两侧厚度减薄的浅碟状。

2.2 志留纪－中泥盆世强烈挤压隆升阶段

经过中晚奥陶世的快速充填，库满坳拉槽在奥陶纪末消亡1。志留纪－中泥盆世是草湖凹陷的强烈挤压隆升阶段。水体迅速变浅，下中志留统为滨浅海相碎屑岩沉积（图2）。满1井钻揭下中志留统407m ，为滨岸相灰色细砂岩夹少量薄层褐色泥岩、粉砂质泥岩。草1井钻穿下中志留统852m ，为灰色泥岩沉积为主，夹少量薄层粉砂岩和细砂岩的浅海沉积物。草6井钻揭下中志留统85m ，为浅海沉积环境的灰色泥岩。

志留纪末－中泥盆世，草湖凹陷褶皱隆升遭受剥蚀，形成了晚泥盆统－二叠系构造层与志留系或奥陶系之间的区域削蚀不整合面，该不整合面代表海西早期构造运动。草湖凹陷北部隆升剥蚀幅度大于南部，震旦－志留系构造层形成了向北抬升，向南倾伏的构造格局，东部形成了一向南倾伏，向北翘倾的鼻状隆起构造。在草湖凹陷晚泥盆统底（T60）不整合面剥蚀量等值线图上：这一时期，草湖凹陷隆升剥蚀幅度大，剥蚀量为1000～2500m 以上，剥蚀量大致自南向北逐渐增加，西北地区和东部鼻状隆起构造主体部位隆升剥蚀幅度最大，志留系被剥蚀殆尽，晚泥盆－石炭系构造层角度不整合覆盖在中上奥陶统地层之上，剥蚀量大于2500m （图3）。

［］

图3 草湖凹陷晚泥盆统底（T60）剥蚀量

1. 剥蚀量等值线; 2. T60削蚀尖灭线; 3. 不整合面下为志留系; 4. 不整合面下为中上奥陶统5. 逆断层; 6.

井名; 7. 地名

3. 晚泥盆世－二叠纪克拉通内坳陷与东部强烈隆升阶段

晚泥盆－石炭纪，塔里木盆地构造格局发生了变化，志留纪末由于塔里木盆地北缘岛弧

［］系的隆起与发展，东北部的海水通道被截断，海水来自于盆地的西南方向4。草湖凹陷晚

泥盆统东河塘组以及石炭系为远离陆棚的克拉通内坳陷陆表海海陆交互沉积。

草湖凹陷晚泥盆统东河塘组仅分布在西部，为厚度0～200 m的潮坪相沉积。草2井钻遇东河塘组141.2m ，为灰色、杂色细砂岩、泥质粉砂岩。孔雀2井钻遇东河塘组67m ，为

［］灰色细砂岩沉积。晚泥盆世末期，由西南向东北的海侵，石炭纪海侵范围扩大4。草湖凹

陷石炭系为0～800m 的潮坪、泻湖相碎屑岩、碳酸盐岩。此时草湖凹陷已于满加尔坳陷相对

分离，成为一个与满加尔坳陷相连但又有一定程度相连的分隔的凹陷9。

石炭纪末－二叠纪草湖坳陷隆升遭受剥蚀，形成了三叠系与下伏古生界地层之间的广泛的削蚀不整合面，该不整合面代表海西晚期构造运动。在三叠系底（T50）不整合面剥蚀量等值线图上（图4）：这一时期，草湖凹陷剥蚀量100～1000，自西向东逐渐增加，三叠系自西向东角度不整合在石炭系、志留系和中上奥陶统地层之上，东部隆升剥蚀幅度大，剥蚀量达到1000m 。草湖凹陷古生界形成了向东抬升、向西倾伏的构造格局。

［］

图4 草湖凹陷三叠系底（T50）剥蚀量

1. 不整合面下为石炭系; 2. 不整合面下为志留系; 3. 不整合面下为奥陶系

4、结论与讨论

1、草湖凹陷处在沙雅隆起的凹陷区，地层保存齐全，其构造活动性主要受塔里木板块北缘及南缘拉张、俯冲和碰撞拼贴作用有关。根据震旦系底、晚泥盆统底、三叠系底构造不整合面将草湖凹陷古生代划分为震旦纪－中泥盆世及晚泥盆世－二叠纪两个构造旋回。

2、震旦纪－中泥盆世草湖凹陷经历了震旦－奥陶纪克拉通边缘坳陷阶段与志留纪－中泥盆世强烈挤压隆升阶段。其中震旦－寒武纪为伸展期、早奥陶世为伸展－挤压反转期、中晚奥陶世持续挤压；志留纪末－中泥盆世草湖凹陷褶皱隆升遭受强烈剥蚀，震旦－志留系构造层形成了向北抬升，向南倾伏的构造格局，草湖坳陷东部形成了一向南倾伏，向北翘倾的鼻状隆起构造。剥蚀量为1000～2500m 以上，总体自南向北增大，草湖凹陷西北地区和东部鼻状隆起构造主体部位隆升剥蚀幅度最大，剥蚀量大于2500m 。

3、晚泥盆世－二叠纪草湖凹陷为远离西南陆棚的克拉通内坳陷陆表海海陆交互相沉积。石炭纪末－二叠纪草湖凹陷隆升遭受剥蚀，剥蚀量100～1000，自西向东逐渐增加，东部隆升剥蚀幅度大。草湖凹陷古生界形成了向东抬升、向西倾伏的构造格局。

4、草湖凹陷北部的库尔勒鼻凸由于古生代的长期隆升剥蚀，缺失志留－二叠系，构造高部位甚至缺失中上奥陶统，制约了库尔勒鼻凸古生代构造演化研究。长期以来，库尔勒鼻凸由于钻井较少，存在着究竟是三叠系覆与古生界之上，还是侏罗系覆与古生界之上的争议。库尔勒鼻凸邻区的草湖凹陷地层保存齐全，对草湖凹陷古生代构造演化研究有助于对库尔勒鼻凸古生代构造活动性的认识。通过对过草湖凹陷与库尔勒鼻凸多条地震剖面的解释发现，在库尔勒鼻凸的西部是三叠系覆与古生界之上，东部则是侏罗系覆与古生界之上。海西晚期构造运动使得库尔勒鼻凸东部隆升幅度大，西部隆升幅度小，可能是三叠系仅覆盖于库尔勒鼻凸西部，东部未接受沉积的一个重要的原因。

参考文献

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Tectonic Evolvement of Paleozoic Era of Caohu Depression

In Tarim Basin

Zhang Xiangxiang, Cui Yonggang, Jiang Hui

China University of Geosciences, Beijing（100083）

Abstact

Accordding to three unconformity which are Sinian bottom unconformity, Devonian bottom unconformity , Triassic bottom unconformity, the Paleozoic of Caohu depression in Tarim basin can be divided in two tectonic cycles: Sinian-middle Devonian tectonic cycle and late Devonian-permian period tectonic cycle . duiring Sinian-middle Devonian, Caohu depression experienced Sinian-Ordovician cratonic border sag phase and Silurian-middle Devonian uplift erosion phase. The erosion quantities of the late Devonian bottom unconformity is 1000~2500 meters, accelerating from south to north as a whole. During late Devonian-permian period, Caohu depression belongs to intercratonic sag.The erosion quantities of the Triassic bottom unconformity is 100～1000 meters, accelerating from east to west.

Keywords ：Tarim basin， Caohu depression ， tectonic evolvement

作者简介：张响响（1977-），女，山东高密人，在读博士研究生，研究方向为沉积盆地分析。电话：010-82327862；邮箱：[email protected]