塔里木盆地下奥陶统与上覆地层间的不整合

赵治信，吴美珍，赖敬容

（中国石油 塔里木油田分公司 勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000）

塔里木盆地下奥陶统鹰山组与其上覆地层间的不整合，是盆地中奥陶系内最重要的不整合，遍及整个盆地，缺失地层较多，不整合面下伏的鹰山组是塔里木盆地古生界下部最主要的油气勘探目的层。在柯坪和巴楚露头剖面，中—下奥陶统上丘里塔格群划分为蓬莱坝组、鹰山组和大湾沟组（或一间房组）；库鲁克塔格露头剖面中—下奥陶统称巷古勒塔格组，为斜坡相灰岩和泥灰岩（表1）。钻井揭示，塔里木盆地覆盖区上丘里塔格群属台地相大套碳酸盐岩。鹰山组广泛发现于覆盖区轮南、英买力和塔中—巴楚地层小区，岩性为灰、褐灰、深灰色泥微晶灰岩、亮晶砂屑灰岩、藻凝块灰岩、藻纹层灰岩，夹含藻砂屑、砾屑灰岩和白云岩；自然伽马曲线呈低值箱状，电阻率曲线低值波动，厚度几十米至400余米，层型剖面厚138 m，巴楚县大坂塔格剖面厚488 m，而在覆盖区可达800 m.一间房组厚度50～70 m，下部为深灰色厚层砾屑、棘屑、生物砂屑灰岩，中部为厚层状砾屑、砂屑灰岩及托盘类灰岩，上部为深灰色厚层状砂质生屑灰岩、砾屑灰岩，常形成托盘类和海绵动物组成的生物礁，含燧石条带，自然伽马曲线呈低值锯齿状，有向上增大的趋势，变化较频繁，幅度和基值较鹰山组大；电阻率曲线低值波动，变化较频繁，幅度差较小，有向上减小的趋势。柯坪地区，大湾沟组为灰黑色薄层瘤状灰岩，并含有硅质团块或条带，富含头足类为主的大化石，厚度20 m左右。

关于塔里木盆地奥陶系内部不整合，主要有6种观点：①内部地层连续，无间断[1-4]；②塔里木盆地广泛发育下奥陶统与上覆地层间的沉积间断[5]；③中奥陶统与下奥陶统间具不整合，发育连续强反射界面[7-8]；④只在塔中地区下奥陶统之上有地层缺失[9-11]；⑤塔里木盆地奥陶系内部关键不整合在中—下奥陶统与上覆地层之间[12-13]；⑥柯坪露头剖面下奥陶统内部有平行不整合[14]，巴楚露头区鹰山组上部有沉积间断面[15]，库鲁克塔格内部有化石带缺失[16]。上述观点除第②种之外，大多欠缺化石依据。

依据塔里木盆地周缘奥陶系剖面和古生物化石资料，结合前人研究成果[17-19]，台地相区鹰山组顶部含弗洛阶牙形石Serratognathoides chuxianensis带，一间房组或大湾沟组底部含达瑞威尔阶Aurilobodus leptosomatus带；斜坡相区巷古勒塔格组上段下部含弗洛阶Oepikodus evae带，上部含达瑞威尔阶Histiodella sinuosa带。因此，塔里木盆地奥陶系内部主要地质事件不是中—下奥陶统与上覆地层之间的不整合，而是下奥陶统鹰山组与其上覆地层之间的不整合；下奥陶统与其上覆地层之间的不整合分布广泛，不仅存在于塔中地区，而且存在于柯坪、轮南和英买力等台地相区的鹰山组之上，以及斜坡相区的巷古勒塔格组内部。

1 塔里木盆地周缘露头剖面

1.1 巴楚地区露头剖面

一些研究塔里木盆地地层的学者认为，巴楚地区奥陶系内部地层连续，主要根据是该区存在中奥陶统大坪阶牙形石化石 Paroistodus originalis[2-4，14，20].

巴楚地区露头剖面奥陶系内部是否存在沉积间断，关键是代表大坪阶的Paroistodus originalis是否存在。

巴楚地区奥陶系曾划分出P.originalis带，位于Serratognathus diversus带之上，Pygodus serra带之下[2]，周志毅将P.originalis带改为Scolopodustarimensis Fauna[19，21]，称“王志浩在巴楚地区未发现有Paroistodus originalis（Sergeeva），而是 Scolopodus一属明显占优势，与柯坪地区S.tarimensis Fauna完全可以对比，因而用S.tarimuensis Fauna代替P.originalis带。”

文献［21］报道巴楚地区一间房剖面鹰山组发现Paroistodus cf.originalis，但其展示的保存不全的化石图影不太像该种，且与其共生牙形石分子均是弗洛阶的Serratognathus diversus/Paroistodus proteus带牙形石分子。

文献［22］在一间房—西克尔地层小区建立了Paroistodus originalis-Serratognathoides chuxianensis带，地质时代定为中奥陶世大湾期，并认为此带见于玛参1井、玛2井、塔中35井和塔中452井鹰山组上段。笔者查阅了玛参1井、玛2井、塔中35井和塔中452井鹰山组上段全部古生物化石资料，从未有Paroistodus originalis（Sergeeva）的记载。

巴楚地区一间房—西克尔地层小区基准剖面[22]鹰山组上段底部记载Paroistodus originalis（Sergeeva）（标本号D274—D278），共生牙形石有Glyptoconus hemisphaericus，Tripodus variabilis，Scolopodus tarimensis.这是一个混杂的化石组合名单，Paroistodus originalis出现在Prioniodus elegans带至Oepikodus evae带的下部，这是不可能的。

Paroistodus originalis（Sergeeva）时限是 Oepikodus evae带上部到 Eoplacognathus suecicus带[23]，或从Oepikodus evae带中部到Llanvirn阶E.?variabilis-M.ozarkodella下部[24]，或从M.parvus带上部到Lenodus variabilis带下部[25]。Paroistodus originalis（Sergeeva）在宜昌黄花场剖面出现在大湾组上部Baltoniodus triangularis带[26-27]，在下扬子地区产于大湾组中—上部，在北美洲出现在阿伦尼格末期到兰维尔早期[28]，在波罗的海沿岸地区出现在Arenigian中部的Volkhovian中部。

总之，Paroistodus originalis最低层位是Oepikodus evae带中部，而Glyptoconus hemisphaericus只限于Serratognathus diversus/Paroistodus proteus带及其以下地层。在牙形石鉴定的原始报表内未见Paroistodus originalis.如果Paroistodus originalis不存在，其他化石只能说明鹰山组上段地质时代属于早奥陶世。Paroistodus originalis在巴楚地区的存在，并无可靠依据，而且Serratognathoides chuxianensis限于Oepikodus evae带，把Paroistodus originalis和Serratognathoides chuxianensis作为一个组合不妥。

巴楚地区一间房剖面一间房组根据岩性和生物礁发育特征可分为下、中、上三段[29]。下段（0～13.7 m）以灰色中层、薄层砂屑泥粒状灰岩为主，亦见砂屑粒泥状灰岩，少量生屑泥粒状灰岩。该组底部为一层砾屑灰岩，一间房组与下伏的鹰山组之间可能存在地层间断。

巴楚一间房路口向南约5 km剖面，在鹰山组上部微晶灰岩夹白云岩的序列中发现一个明显的砾屑灰岩沉积间断面，在唐王城和永安坝一带都能识别。古喀斯特面之下数米厚的灰岩层中含大量砾石，砾石磨圆度中等，为厘米级的灰岩，并与残破的头足类壳体共生，为一种贝壳砾石滩，这一沉积间断面为鹰山组和一间房组界面[15]。

图木舒克一间房剖面[22]一间房组—鹰山组11层，为深灰色中厚层灰岩，风化后有孔洞，有瘤状构造，可能为礁灰岩，含燧石层，燧石层厚一般5～8 cm，含角石、葵盘石等。产牙形石Drepanodus sp.，Drepanoistodus sp.，Baltoniodus sp.，Paroistodus parallelus，Tripodus sp.，Loxodus dissectus，Ansella rigida，Scolopodus euspinus，S.sp.，Tripodus variabilis，Oepikodus sp.，Ansella jemtlandica，Cornuodus ani，Drepanoistodus sp.，Scolopodus nogamii，Cornuodus longibasis，Periodon sp.，Cornuodus sp.nov.，Polonodus sp.，Amorphognathus cf.variabilis，Eoplacognathus sp.，Pygodus sp.，Periodon aculeatus，Tripodus variabilis，Protopanderodus varicostatus，Panderodus gracilis，Pygodus serra，Protopanderodus rectus，Dapsilodus mutatus，Panderodus gracilis，……，这一堆牙形石化石属种不知是同层还是有上下关系，5～8 m厚地层包含了只限于下奥陶统弗洛阶Paroistodus proteus带到Oepikodus evae带的Paroistodus parallelus和Tripodus variabilis[28]；又有只限于达瑞威尔阶上部的Pygodus serrus带化石Polonodus sp，Pygodus serrus，Periodon aculeatus，Loxodus dissectus，纵跨三个阶，但未见大坪阶典型牙形石分子，地层不可能连续。

1.2 柯坪地区露头剖面

前人在柯坪地区奥陶系大湾沟组划分出Baltoniodus aff.navis带，位于鹰山组Paroistodus proteus带之上，大湾沟组Amorphognathus variabilis带之下，将大湾沟组归属中奥陶统下部[2]；2001年改Baltoniodus aff.navis带为Scolopodus tarimensis Fauna，归属下奥陶统[21]。大湾沟组自下而上包括牙形石L.variabilis带和E.suecicus带，时代为达瑞威尔早期—中期。鹰山组上部含下奥陶统弗洛阶牙形石Paroistodus proteus带和Serratognatoides chuxianensis等，未见大坪阶牙形石。

柯坪县水泥场剖面[29]（化石由笔者鉴定），195-1～288-1号标本（采自鹰山组）含Serratognathus diversus，Glyptoconus tarimensis.鹰山组近顶部（285-2号标本）含牙形石Glyptoconus tarimensis，断续到鹰山组410-1291-1～294-1号标本，见 Bergstroemognathus extansus，Oistodus inaequalis，Serratognathoides chuxianensis An，Nasusgnathus dolosus；柯坪县水泥场剖面鹰山组406-1号标本见Scolopodus rex，属于下奥陶统弗洛阶；水泥场剖面大湾沟组，瘤状生屑泥晶灰岩，含大量燧石结核及条带，样品号KT286～288-2发现Eoplacognathus pseudoplanus，Pygodus serrus，Histiodella holodentata，Cordyodus horridus，Paltodus jemtlandicus，应归中奥陶统达瑞威尔阶；标本号286-2含Polonodus sp.，其时代为中奥陶统，标本286-5含Eoplacognathus，其地质时代为中—上奥陶统。柯坪县水泥场剖面鹰山组近顶部标本号285-2与大湾沟组286-2号标本之间只有3.3 m厚地层，这3.3 m厚地层在该剖面从未发现大坪阶牙形石。

柯坪水泥厂剖面大湾沟组底部有牙形石Lenodus variabilis-Eoplacognathus crassus带；而鹰山组上部含Glyptoconus tarimensis，Pteracontiodus exilis.其中Pteracontiodus exilis归下奥陶统Oepikodus evae带[29]，并未发现大坪阶典型牙形石化石。

上述可知，柯坪地区奥陶系大湾沟组地质时代是中奥陶世达瑞威尔期，鹰山组归弗洛阶，未见大坪阶牙形石化石。

1.3 乌什县露头剖面

在乌什县东南亚科瑞克剖面，前人曾建立Serratognathus diversus-Bergstroemognathus extensus组合及Prtopanderodus calceatus-Periodon aculeatus组合[30]，后者出现在剖面的第1层，以Protopanderodus calceatus和Periodon aculeatus共生为特征，其他新出现的牙形石还有Protopanderodus flabellum（有误，应为Periodon flabellum），Protopanderodus varicostatus，P.rectus，Paltodus sp.，Tripodus sp.，Ansella sp.，认为从下伏地层延续上来的属种有Serratognathus diversus，Scolopodus rex.另外，还在第1层的砾石中发现了Bergstroemognathus extensus，Paroistodus proteus和Drepanodus arcuatus.

这种认识并不合理，Serratognathus diversus不应是下伏地层上延上来的，应是再沉积的。Serratogna-thus diversus只限于华北亮甲山组和中国南方分乡组到红花园组[28]，相当于弗洛阶Prioniodus elegans带；而Periodon aculeatus地质时限是达瑞威尔阶Lenodus variabilis带到上奥陶统Pygodus anserinus带[23，27]。Periodon aculeatus不可能与Serratognathus diversus同层出现，所划归鹰山组上部的灰色巨厚层状砾岩层应标志着此剖面存在沉积间断，此砾岩层属上覆层中奥陶统大湾沟组，不应归鹰山组。

在西克尔镇北剖面，铁热克阿瓦提组（O3t）不整合在鹰山组上段灰岩之上，鹰山组上段中发现牙形石Serratognathus diversus，Scolopodus euspinus，Tangshanodus sp.，Glyptoconus tarimensis等[14]，表明下奥陶统鹰山组沉积后海水退出，晚奥陶世再次海侵，中间存在较大规模的不整合。

1.4 库鲁克塔格露头剖面

（1）库鲁克塔格露头V号剖面中—下奥陶统巷古勒塔格组（O1－2h），自上而下存在以下牙形石带（组合）。

第9层，Histiodella sinuosa-Periodon aculeatus-Eoplacognathus pseudoplanus牙形石组合，共生有Protopanderodus calceatus，Costiconus ethingtoni等，以及从该组合开始出现的分子Pygodus serrus，Ansella jemtlandica，Baltoniodus parvidentatus，Paroistodus horridus.

第8层，Periodon zigerensis带，首现位置在V号剖面巷古勒塔格组上段下部，共生分子有Protopanderodus calceatus，Oelandodus elongatus，Scolopodus euspinus等及自该化石带开始出现的Erraticodon sp..

第7层，Periodon flabellum带，首现位置在V号剖面巷古勒塔格组上段下部的24层，共生分子主要有Protopanderodus calceatus，Oelandodus elongatus，Juanognathus variabilis，Bergstroemognathus extensus等及自该带始现的牙形石分子Tripodus variabilis.

第9层的牙形石组合Histiodella sinuosa-Periodon aculeatus属达瑞威尔阶[17，18，31]；第8 层 Periodon zigerensis带、第7层Periodon flabellum带，均属于弗洛阶，中间缺失大坪阶。

（2）乌里格孜塔格Ⅲ号剖面巷古勒塔格组（O1-2h）。

第199层，灰色薄—厚层粗晶灰岩。产Protopanderodus calceatus，P.rectus，P.graeai，P.robustus，Cornuodus longibasis，Drepanodus arcuatus，Paracordylodus gracilis，Drepanoistodus basiovalis，Periodon aculeatus，Costiconus ethingtoni，Paroistodus horridus，Pygodus sp.，Ansella jemtlandica，Eoplacognathus pseudoplanus，Baltoniodus parvidetatus，Polonodus sp.等牙形石化石。厚28.38 m.

第198层，上部灰—黑色瘤状灰岩，厚6.32 m；下部白云质灰岩，厚11.27 m，产牙形石Protopanderodus rectus，Costiconus ethingtoni，Drepanoistodus basiovalis，Cornuodus longibasis，Paroistodus parallelus，Erraticodon sp.，Histiodella sinuosa.

第197层，灰—灰黑色厚层白云质瘤状灰岩，产牙形石Protopanderodus calceatus，P.rectus，P.robustus，Costiconus ethingtoni，厚21.14 m.

第196层，上部和下部灰色白云岩，中部灰—黑色云质瘤状灰岩，产牙形石Protopanderodus calceatus，P.rectus，，Paroistodus parallelus，Costiconus ethingtoni，Oistodus inaequalis，Periodon flabellum，Ansella sp.，厚25.80 m.

Protopanderodus rectus，Oistodus inaequalis，Periodon flabellum，Costiconus ethingtoni等，均可从下奥陶统上延至中奥陶统；Paroistodus parallelus主要在弗洛阶，在该剖面出现在第195层—第198层。第198层开始出现只限于达瑞威尔阶或更高层位的Histiodella sinuosa.第198层与第196层之间未见大坪阶标准化石，存在地层缺失。

2 覆盖区不整合证据

2.1 中央隆起

塔里木盆地塔中低凸起塔中12井和塔中401井，均缺失下奥陶统顶部到上奥陶统底部古生物化石[5]。塔中35井和塔中452井只有下奥陶统和中奥陶统上部—上奥陶统牙形石化石，未见中奥陶统大坪阶牙形石带化石。

塔中12井井深5 120.0 m（岩屑）和5 075.6 m（岩心）含上奥陶统典型的牙形石Plectodina sp.，井深5 145.0 m开始出现下奥陶统鹰山组典型化石Paroistodus parallelus，未见中奥陶统一间房组和上奥陶统吐木休克组常见的化石。井深5 120.0—5 145.0 m未见早奥陶世晚期到晚奥陶世中期牙形石化石。因此，塔中12井奥陶系自上而下划分为良里塔格组（O3l）和鹰山组（O1y），其间缺失鹰山组上部、一间房组、吐木休克组和良里塔格组下部。

塔中401井井深3 969.0—3 999.6 m含Plectodina spp.等，为上奥陶统良里塔格组；井深4039.2—4100.4m含牙形石Glyptoconus tarimensis，Serratognathus diversus等，属于下奥陶统弗洛阶。3 999.6—4 039.2 m未见中奥陶统大坪阶、达瑞威尔阶和上奥陶统桑比阶下部典型牙形石化石，即未见一间房组、吐木休克组和良里塔格组典型的牙形石化石（表2）。

在中1井5 227.0—5 234.3 m发现晚奥陶世中—晚期牙形石化石，5 368.3—5 372.9 m发现早奥陶世中—早期牙形石化石，地震反射波界面位于5 350.0 m[9]，未见早奥陶世晚期至晚奥陶世早期牙形石，同样缺失鹰山组上部、一间房组、吐木休克组和良里塔格组下部。

表2 塔中401井奥陶系划分

塔中35井井深5 776.0 m发现上奥陶统牙形石Plectodina sp.，井深5 825.0 m发现下奥陶牙形石Drepanodus sp.，5776.0—5825.0 m未见下奥陶统上部到上奥陶统下部，即未见鹰山组上部、一间房组和吐木休克组牙形石。

塔中地区地震剖面上，下奥陶统顶不整合面代表加里东运动中期构造界面，下伏地层被削蚀，地震剖面上具有鲜明的削截反射终止关系[10]。

综上所述，在塔中地区，上奥陶统良里塔格组覆于鹰山组之上，且有部分钻井良里塔格组下部也发育不全，缺失了至少11个牙形石带，相当于有17×106～20×106a的 地 层 缺 失[11]。

2.2 英买力地区

英买力地区钻井剖面奥陶系原划分的上丘里塔格群未细分，曾把含有Aurilobodus leptosomatus的层位归入下奥陶统鹰山组。根据与华北地区对比，Aurilobodus leptosomatus与Histiodella sinuosa的地质时代相同[18，31]，含有 Aurilobodus leptosomatus的层位属中奥陶统达瑞维尔阶，与含有Serratognathoides chuxianensis的下伏地层下奥陶统弗洛阶之间缺失大坪阶。

英买201井奥陶系较全，上丘里塔格群内部缺大坪阶。英买201井5808.5—5840.0m井段，钻厚31.5 m，属上奥陶统吐木休克组；而5 840.0—6 150.0 m井段归上丘里塔格群上亚群，在6 024.0—6 027.7 m，含有化石Aurilobodus leptosomatus，应为中奥陶统达瑞威尔阶；井深6 034.4 m含有化石Bergstroemognathus extensus，6 041.7 m则含有只限于下奥陶统弗洛阶的Serratognathoides chuxianensis，在6 027.7 m—6 041.7 m井段未发现大坪阶化石。根据生物化石和电性特征，英买201井中、下奥陶统界线划在井深6 027.5 m处，位于上丘里塔格群上段近底部。

2.3 轮南地区

根据层序地层研究成果和地震剖面资料，以及鹰山组与一间房组之间存在多次暴露溶蚀特征，认为轮南地区奥陶系鹰山组与一间房组之间存在不整合[32]，但古生物分析不确切。在此之前，轮南地区奥陶系上丘里塔格群未细分，统归下奥陶统。根据牙形石化石，将原划分方案修正，进一步划分为中奥陶统达瑞威尔阶一间房组和下奥陶统弗洛阶鹰山组，认为其间存在不整合。

轮南12井奥陶系，5 432.50—5 572.04 m，钻厚139.54 m，为灰岩，偶见燧石团块。5 432.50 m处含只限于中奥陶统达瑞威尔阶Aurilobodus leptosomatus，Loxodus dissectus；在5 465.65—5 589.15 m井段，含只限于下奥陶统弗洛阶的牙形石化石Glyptoconus tarimensis，而在5 465.65—5 432.50 m井段，其间33.00 m未见大坪阶牙形石化石。此33.00 m井段未取岩心，根据湖北宜昌黄花场剖面[26-27]，下奥陶统弗洛阶Oepikus evae带之上还有Trapezognathus didiprion带，Baltoniodus cf.triangulalis带，跨地层厚超过8.00 m；大坪阶包括三个牙形石带，依次为Baltoniodus triagulatus-Microozakodina flabellum parva带、Baltoniodus navis带和Baltoniodus originalis带，跨地层厚超过10.00 m，而且是斜坡相，由于斜坡相一般比台地相厚度小很多，因此，属于台地相区的轮南12井奥陶系不会有大坪阶。

轮南24井5 368.20—5 368.30 m井段含只限于中奥陶统达瑞威尔阶的Loxodus dissectus，5 371.19—5 371.29 m含只限于中奥陶统达瑞威尔阶的牙形石化石Erraticodon balticus；同时，5 374.39—5 374.47 m所含的Protopanderodus rectus一般也只出现在下奥陶统弗洛阶到中奥陶统达瑞威尔阶；而在5 377.49—5 377.59 m井段和5 422.22—5 422.32 m井段含Scolopoduss nogamii，此形态种只出现在下奥陶统弗洛阶。在5 371.19—5 377.59 m未见大坪阶牙形石化石，这段地层厚度远小于大坪阶。

3 结论

根据牙形石化石，台地相区柯坪、巴楚露头区以及塔里木盆地覆盖区下奥陶统鹰山组与其上覆地层之间存在不整合。主要依据有：台地相区下奥陶统弗洛阶的典型牙形石化石Serratognathoides chuxianensis，Pteracontiodus exilis，Glyptoconus tarimensis，Erraticodon tarimensis，这些化石属种只存在于鹰山组；台地相区中奥陶统达瑞威尔阶的典型牙形石化石Aurilobodus leptosomatus，Loxodus dissectus，在塔里木盆地只在一间房组出现。在斜坡相区，库鲁克塔格巷古勒塔格组（O1－2h）内部存在不整合，同样，塔里木盆地覆盖区钻井剖面原未细分的下奥陶统上丘里塔格群应包括下奥陶统弗洛阶鹰山组和中奥陶统达瑞威尔阶一间房组，缺失大坪阶，其间存在沉积间断。鹰山组沉积之后风化剥蚀形成良好储集层，成为塔里木盆地奥陶系最重要的产油气层位。