塔里木柯坪地区上奥陶统印干组碳酸盐岩微相和古地理

阎琨 赵志刚 马伟

摘  要：新疆塔里木西北缘柯坪地区上奥陶统印干组碳酸盐岩发育良好，不同地区岩性变化较大。通过对其不同剖面位置的微相类型进行研究，识别出10种微相类型，与威尔逊标准相模式对比，将其划分为5种沉积相，在印干组中首次识别出台缘浅滩相、台地边缘斜坡相。印干组沉积期古地理特征为南西水浅（主要为台缘浅滩-台缘斜坡相）、北东水深（主要为广海陆棚-盆地边缘相）。通过沉积相变化规律，识别出在印干组沉积中晚期，存在一次大规模海退事件。

关键词：柯坪;印干组;沉积微相;古地理;海退

塔里木板块西北缘的柯坪地区，地层区划属于塔里木地层区-柯坪地层分区，因其古生代沉积地层出露完整，露头良好，成为研究古生代地层的天堂。前人针对该地区地层划分、生物演化、沉积-构造演化等多个方面展开了研究，取得了卓有成效的成果[1-8]。但这些研究多重视点上的研究，忽略了面上的展布，主要原因可能是研究多集中在阿克苏印干村、大湾沟、柯坪水泥厂等典型剖面。前人通过典型剖面的研究，在印干组中划分了多个笔石带，由此厘定出其为一套陆棚-盆地相的深灰色、黑色炭质钙质页岩及少量粉砂岩、泥灰岩，富含笔石、三叶虫等，并将该组出露范围限定在印干村附近[1-3，9-11]。通过最新的区域地质调查[12]，在之前普遍认为不存在印干组的印干断裂以西柯坪地区识别出一套富含笔石、三叶虫化石的页岩、灰岩，并将其厘定为印干组，且在其顶部识别出一套紫红色生物碎屑灰岩层，此成果对柯坪地区印干组沉积期的沉积环境研究提出了新课题。笔者认为印干组出露范围可延伸至柯坪西部地区，并且向南、向西可能存在明显相变。本文希望通过碳酸盐岩石学和沉积学的方法[13-16]，利用微相-沉积相手段，研究印干组出露范围及变化规律，探究晚奥陶世柯坪地区古地理特征，为柯坪-巴楚地区晚奥陶世沉积演化提供新资料。

1  印干組分布及岩石地层特征

阿克苏-柯坪一线的印干组，东起乌什线印干村，向西延伸至柯坪县西部喀干塔勒附近，南侧以柯坪塔格断裂为界，北以南天山山前断裂为界。笔者选择了印干村、喀拉帕克斯、库木阿拉提、萨干塔勒、西克尔、一间房6条剖面（图1），根据印干组的出露情况及岩相变化来分析当时沉积环境的差异性。

1.1  印干村剖面印干组

主要岩性为灰黑色炭质泥岩、灰泥灰岩，富含笔石、三叶虫等，乔新东等在此由下至上建立了笔石Dicellograpus-angulatus带，Orthograptus quadrimucronatus带，将其划分至晚奥陶世艾家山阶[5]。

1.2  喀拉帕克斯剖面

位于衣木干他乌塔格中部，下部岩性主要为灰泥灰岩与炭质泥岩互层，富含笔石，顶部出现砂屑粒泥灰岩，总体岩性特征、化石特征与印干村剖面较一致，该剖面基本上为印干组炭质泥岩在衣木干他乌塔格最西的位置。

1.3  库木阿提拉剖面

其下部主要为炭质泥岩夹生物碎屑粒泥灰岩、砂屑粒泥灰岩，富含笔石，上部为砂屑颗粒灰岩、生物碎屑颗粒灰岩、鲕粒灰岩等，其下部与印干村剖面较一致，但顶部的紫红色中层颗粒灰岩与之前的炭质泥岩、灰泥灰岩差异较大。韩小梦等在该层建立的珊瑚Agetolites-Heliolites-Streptelasma组合，认为其为钱塘江阶早期沉积[12]。

1.4  萨干塔勒剖面

主要为紫红色薄-中层砂屑颗粒灰岩、鲕粒灰岩，总体面貌与库木阿拉提拉剖面顶部较一致。该剖面下部与其浪组灰绿色瘤状灰岩整合接触，缺失印干组典型的富含笔石的炭质泥岩、灰泥灰岩。

1.5  西克尔剖面

铁热克阿瓦提组（柯坪塔格组下部）直接不整合覆盖于鹰山组之上[17]，缺失萨尔干组、坎岭组、其浪组、印干组，说明该地区在中晚奥陶世可能为剥     蚀区。

1.6  一间房剖面

良里塔格组（印干组）覆盖于图木舒克组（其浪组）之上[18-19]，主要岩性为紫红色、灰色砂屑泥粒灰岩、藻屑泥粒灰岩、鲕粒颗粒灰岩等。

2  碳酸盐微相特征

2.1  颗粒组分

碳酸盐颗粒类型是划分微相类型、分析沉积环境的重要依据。研究区印干组灰岩中的颗粒含量较多，主要有生物碎屑、内碎屑、鲕粒、陆源碎屑等，主要特征如下：

生物碎屑  印干组顶部分布较多，生物碎屑主要由海百合茎、介形虫碎片、腕足类及三叶虫碎片等组成，磨圆中等。三叶虫碎片呈飘带状，弯钩状，具层纤结构（图2-a）;海百合茎由单晶方解石组成，部分边缘可见增生边发育（图2-b）;腕足类具平行片状结构。

内碎屑  多为砂级碎屑，磨圆度较好，多呈圆状-次圆状，主要由泥晶方解石组成（图2-c）;少量为砾级碎屑。

鲕粒  多呈圆状或椭圆状，多为薄皮鲕、同心鲕，部分可见复鲕。核心多为生物碎屑、泥晶方解石等，同心纹层由泥晶方解石组成，部分鲕粒被铁质改造（图2-d，e）。

陆源碎屑  主要为石英碎屑，呈次棱角状-棱角状分布，粒径0.06～0.15 mm，另有少量榍石碎屑和黄铁矿（图2-f）。

2.2  微相类型

根据Dunham的碳酸盐岩分类命名方案[16]，按照Wilson标准微相划分模式[14]，将研究区印干组划分为共10种微相类型（表1）。

3  沉积相与沉积演化

3.1  印干组沉积相分析

通过对印干组岩石组合及沉积微相分析，共划分出盆地、广海陆棚、盆地边缘、台地前缘斜坡、台地边缘浅滩5种沉积相（图3，4）。

盆地相  位于氧化界面以下，能量较低，岩石类型以炭质泥岩为主，含少量灰泥灰岩，富含笔石，主要位于印干村剖面，微相类型主要有MF1（图3-a）。

广海陆棚  为深水陆棚的低能带，位于氧化界面附近、浪基面之下。岩石类型以炭质泥岩与灰泥灰岩互层为主，含笔石化石，主要位于喀拉帕克斯及库木阿拉提剖面下部。微相类型主要有MF1，MF2-1（图3-a，b）。

盆地边缘  位于广海陆棚和台地前缘斜坡之间，能量较高，岩石类型以灰泥灰岩、砾屑颗粒灰岩为主，主要位于喀拉帕克斯、库木阿拉提剖面中部，萨干塔勒剖面下部，微相类型主要为MF1，MF3-3    （图3-a，g）。

台地前缘斜坡  位于浪基面上下，能量较强，主要岩石类型为砂屑粒泥灰岩、生物碎屑粒泥灰岩，砾屑颗粒灰岩，主要位于喀拉帕克斯、库木阿拉提、萨干塔勒剖面的上部，微相类型主要为MF2-2，MF3-1，MF3-3（图3-c，e，g）。

台地边缘浅滩  位于浪基面之上的高能带，主要为砂屑滩、鲕粒滩，主要岩石类型为鲕粒颗粒灰岩、鲕粒泥粒灰岩、砂屑颗粒灰岩、生物碎屑颗粒灰岩等，位于库木阿拉提、萨干塔勒剖面的顶部。微相类型主要为MF2-3，MF3-2，MF3-3，MF4-2等        （图3-d，f，g，h）。

3.2  印干组沉积演化

根据剖面和沉积微相对比分析，印干组沉积期柯坪地区NE方向为广海。在印干组沉积早期，印干村附近为盆地相，沉积了富含笔石的炭质泥岩，而喀拉帕克斯，库木阿拉提附近表现为广海陆棚相，呈灰泥灰岩与炭质泥岩互层，萨干塔勒地区则为盆地边缘相，主要为砂屑粒泥灰岩、生屑粒泥灰岩，此时柯坪地区化石主要表现为笔石、三叶虫，而西克尔地区未沉积印干组，表明该地区可能已隆升为陆;在凯迪阶中期，柯坪地区发生大规模海退，库木阿拉提地区转变为盆地边缘相，主要为砂屑粒泥灰岩、生屑粒泥灰岩;之后持续海退，库木阿拉提、萨干塔勒地区转换为台地边缘浅滩相，沉积了大量紫红色鲕粒灰岩、砂屑灰岩，在库木阿拉提地区发育大量珊瑚化石，表明该地区已经由氧化界面之下转变到之上，而在喀拉帕克斯地区也由广海陆棚相转变为盆地边缘相（图5，6）。

3.3  印干组与良里塔格组的关系

多数学者將良里塔格组作为印干组在巴楚地层小区的相变，大致以柯坪塔格断裂为界，北部印干组为陆棚-盆地相炭质泥岩、页岩，南部良里塔格组为台缘浅滩相的鲕粒颗粒灰岩、砂屑泥粒灰岩、藻屑泥粒灰岩等[20-21]。本文通过对印干组沉积环境分析认为，印干组沉积期柯坪地区也存在台缘浅滩相沉积，即印干组顶部的紫红色鲕粒颗粒灰岩、砂屑灰岩与良里塔格组岩性一致，这套紫红色鲕粒颗粒灰岩如何归属，还有待学者进一步研究。此外，良里塔格组为凯迪阶中期沉积，印干组顶部延伸至凯迪期晚期，因此，笔者认为台地边缘相灰岩由巴楚地区延伸至柯坪地区，可作为凯迪阶中晚期海退的直接证据。

4  结语

（1） 印干组中划分出10种微相类型，分属于5种不同的沉积相，认为印干组中存在台地边缘浅滩、台地边缘斜坡沉积。

（2） 印干组沉积期总体表现为海退，最终导致柯坪地区由盆地-台缘斜坡相，逐步转变为广海陆棚-台缘浅滩相。

（3） 在印干组沉积晚期，柯坪西部与巴楚地区具一致的沉积相，表明仅以柯坪塔格断裂作为印干组和良里塔格组的界线还有待商榷。

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