塔里木克拉通是中国三大古老克拉通之一(Zhao and Cawood, 2012)，经历太古代地壳生长、元古代Columbia与Rodinia超大陆旋回等一系列全球性重大地质事件(Zhao et al., 2004; Zhao and Cawood, 2012; Li et al., 2013; Ge et al., 2014)。近年来随着地球化学、年代学、地球物理学等理论技术的深入应用，有关塔里木新元古代原型盆地及构造过程的研究取得了诸多进展(Ge et al., 2014; He et al., 2014; Wu et al., 2018; Ren et al., 2020)。尽管克拉通内部及周缘广泛发育巨厚的新元古代火山、沉积与变质岩系(新疆维吾尔自治区地质矿产局, 1993)，但各地区地层序列及岩性单元存在差异，未能形成系统的南华系、震旦系(分别对应成冰系、埃迪卡拉系，由于国内地质学界广泛认同，文中沿用此名称)划分对比方案，由此也制约着塔里木前寒武系基础地质与油气勘探研究。

塔里木克拉通南华系、震旦系比较发育，广泛分布于盆地内部及周缘造山带，基本覆盖天山以南的新疆大部分地区(Zhang et al., 2012, 2013, 2016)。盆地周缘露头研究自1928年诺林(Norin, 1935)开始至今已有近百年(贾承造等，2004；汪啸风和陈孝红，2005)，特别是近二十年来，约有20余口探井钻遇了盆地内的南华系、震旦系(吴林等，2016)，由此大大提升了其研究程度。然而，和华南、华北克拉通相比，其总体研究程度仍然偏低。近年来，随着盆地内钻井、地震及年代学资料的补充，多数学者认为，塔里木盆地及周缘发育新元古代巨厚的火山-沉积序列，是Rodinia超大陆裂解背景下的构造-沉积响应，并进行了盆地分布、古地理格局研究(张传林等，2012；管树巍等，2017；吴林等，2017)。按照《中国地层指南及中国地层指南说明书》(修订版)中地层区划原则(全国地层委员会，2016)和《塔里木盆地及周边地层分布》中地层划分方案(贾承造等，2004)，塔里木盆地及周缘南华系、震旦系地层区可分为哈尔克山、柯坪、库鲁克塔格、铁克里克及塔克拉玛干等五个分区(新疆维吾尔自治区地质矿产局, 1993)。只是，该划分方案在一定程度上参考了古生界的分区方案，忽略了新元古代沉积盆地原型及其构造演化背景，存在一定局限性，比如柯坪分区和塔克拉玛干分区北部、南部的可对比性差异较大等，由此给石油地质研究带来诸多不便。因此，本文在地层划分沿革基础上，利用多学科资料建立地层格架，恢复南华纪和震旦纪原型盆地演化历史，系统总结相关研究进展，提出其地层划分对比的新认识，借此与同行探讨。

根据传统认识，塔里木盆地及周缘南华系、震旦系地层区可分为哈尔克山、柯坪、库鲁克塔格、铁克里克及塔克拉玛干等五个分区(图 1)。

图 1

Fig. 1

图 1 塔里木盆地及周缘南华系、震旦系传统分区方案(贾承造等，2004) Fig. 1 Traditional stratigraphic zones of Nanhua and Sinian in Tarim Basin and its surrounding regions (after Jia et al., 2004)

库鲁克塔格分区位于塔里木盆地东北缘，西起库尔勒，东至罗布泊，北界为南天山断裂，南部于孔雀河一线(贾承造等，2004)。早在1928~1932年，中瑞考察团成员诺林首次在塔里木盆地库鲁克塔格发现并报道类似冰碛岩，将其命名为“库鲁克塔格层系”，并与我国东部滇东区震旦系冰碛层进行了对比，进一步将其划分为四个“统”和一个建造，即贝义西统、爱乐基斯建造、阿勒通沟统、特瑞爱肯统和育肯沟统(贾承造等，2004)。随后《新疆区域地层表》(转贾承造等，2004)将库鲁克塔格震旦系(指现今震旦系和南华系)划分成四个组，由下至上为贝义西组、特瑞爱肯组、育肯沟组及水泉组。高振家等在1977~1986年的工作中将库鲁克塔格的震旦系系统划分出八个组，被广泛沿用至今(高振家和吴绍祖，1983)。20世纪80年代末至90年代初，滇黔桂石油勘探局等在塔里木盆地进行了地层、含油性综合研究，将南华系-震旦系统称为库鲁克塔格群，它以角度不整合超覆于青白口系帕尔岗塔格群之上，顶部被寒武系假整合覆盖(黄智斌等，2009^①)。曹仁关(1991)将阿勒通沟组上段含铁白云岩划分为间冰期黄羊沟组。贾承造等(2004)将原“震旦系”重新划分为南华系、震旦系(表 1)，认为南华系上、下统的界限应在阿勒通沟组与特瑞爱肯组之间。2009年，塔里木油田再一次系统研究了库鲁克塔格地区南华系、震旦系地层，并根据兴地断裂两侧岩相建造的差异将其划分为北部辛格尔小区和南部孔雀河小区，其中，南部因发育贝义西期火山岩高地而缺失照壁山组(黄智斌等，2009)。根据近期地层考察及年代学成果(He et al., 2014; Ren et al., 2020)，本文认同塔里木油田的划分方案。

① 黄智斌, 王振华, 杨芝林等. 2009.库鲁克塔格地区石油地质综合研究及库车地区野外地质考察基地建设.塔里木油田内部研究报告

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 库鲁克塔格分区南华系、震旦系划分沿革表 Table 1 The historic divisions of the Nanhua and Sinian stratigraphic zones in the Kuruktag

表 1 库鲁克塔格分区南华系、震旦系划分沿革表 Table 1 The historic divisions of the Nanhua and Sinian stratigraphic zones in the Kuruktag

贝义西组主要为滨海相碎屑岩、火山岩建造，包括“双峰式”的中酸性、基性火山岩和火山碎屑岩，下部发育冰碛砾岩，厚148~1713m，辛格尔小区可见贝义西组与下伏青白口系帕尔岗塔格群含叠层石白云岩呈角度不整合接触，孔雀河小区火山岩不整合覆盖于晋宁期二长花岗岩之上。照壁山组发育灰色砂岩、粉砂岩互层，底部为火山碎屑岩与砂岩、泥岩互层，可见多类型交错层理，厚144m~550m，与下伏贝义西组假整合接触。阿勒通沟组也表现滨浅海相碎屑岩建造、火山岩建造，包括灰绿色块状火山角砾岩、灰色中厚层砂岩、粉砂岩、灰色薄层粉砂岩，底部发育灰色块状冰碛岩，厚72~1392m，与下伏地层假整合接触。特瑞艾肯组下部为灰黑色粉砂质泥岩及深灰色杂砂岩，上部为灰色冰碛砾岩，厚690~1845m，整合覆盖于阿勒通沟组之上(图 2)。扎摩克缇组发育薄层细砂岩、细晶云岩、灰岩，夹灰绿色玄武岩，厚141~450m，与下伏地层假整合接触。育肯沟组岩性为灰黄色粉砂岩、灰黑色薄层粉砂质泥岩、细晶灰岩、砾岩夹少量凝灰岩，厚131~780m。水泉组发育灰黄色薄层粉砂岩、泥岩，夹泥晶灰岩、粉晶白云岩，厚42~318m。汉格尔乔克组以灰黄色冰碛砾岩为主，顶部发育薄层粉晶白云岩，厚85~550m，与水泉组普遍存在假整合(图 2)。由于火山岩及冰碛岩比较发育，相关年代学数据较多，各组地层时代较为明确。

图 2

Fig. 2

图 2 塔里木盆地北缘野外露头典型照片 (a)库鲁克塔格分区震旦系汉格尔乔克组白云岩；(b)库鲁克塔格分区震旦系水泉组砂岩；(c)库鲁克塔格分区震旦系育肯沟组页岩；(d)库鲁克塔格分区南华系特瑞爱肯组冰碛砾岩；(e)库鲁克塔格分区南华系阿勒通沟组砂岩；(f)库鲁克塔格分区南华系贝义西组玄武岩；(g)柯坪分区震旦系奇格布拉克组碳酸盐岩与下伏苏盖特布拉克组砂岩整合接触；(h)柯坪分区震旦系苏盖特布拉克组砂岩与下伏南华系尤尔美那克组砂岩不整合接触；(i)柯坪分区南华系尤尔美那克组泥页岩；(j)柯坪分区南华系巧恩布拉克组砾岩；(k)柯坪分区南华系巧恩布拉克组冰碛砾岩；(l)柯坪分区南华系西方山组砂岩 Fig. 2 Typical photos of outcrops in the northern Tarim Basin

柯坪分区位于塔里木盆地西北缘，北临南天山分区，南以沙井子断裂-柯坪塔格断裂为界与塔克拉玛干分区相邻(贾承造等，2004)。早在20世纪初就有国外学者对该分区进行过地质调查，1942年B.M.西尼村认为阿克苏野外碳酸盐岩地层统一划入寒武系-奥陶系，随后地质部十三大队进行1/20万地质调查时沿用该方案(转贾承造等，2004)。1973年张太荣将其与三峡震旦系对比后，上震旦统奇格布拉克组、苏盖特布拉克组和下震旦统巧恩布拉克组的格架逐渐清晰(转贾承造等，2004)。1979~1985年，高振家多次进行专题研究，并将苏盖特布拉克组下部冰碛岩与华南南沱组冰碛岩对比，重新划分为尤尔美那克组，与下伏巧恩布拉克组角度不整合接触，同时对巧恩布拉克组四个岩性段分别命名，将其升级为巧恩布拉克群(高振家和吴绍祖，1983)。由于野外未见其底界和缺少火山岩年龄，贾承造等(2004)将巧恩布拉克组划入青白口系，也有学者将基底阿克苏群划入南华系(Zhu et al., 2011)，本文认为南华系可分为西方山组、巧恩布拉克组、尤尔美那克组(表 2)，其冰期可与库鲁克塔格分区对比(Wu et al., 2019)。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 柯坪分区南华系、震旦系划分沿革表 Table 2 The previous divisions of the Nanhua and Sinian stratigraphic zones in the Keping

表 2 柯坪分区南华系、震旦系划分沿革表 Table 2 The previous divisions of the Nanhua and Sinian stratigraphic zones in the Keping

西方山组主要发育灰绿色、深灰色长石石英砂岩，并含有薄层冰川成因砂砾岩，厚度大于1500m，目前未见与下伏地层接触关系。巧恩布拉克组分为三段，下段为灰绿色冰碛砾岩，中部为灰色钙质砂岩、粗砂岩，下部为紫红色厚层冰碛砾岩，特征明显，厚度约780m，与西方山组呈假整合接触。尤尔美那克组下段主要为紫红色块状冰碛砾岩，上段为紫红色、灰绿色粉砂岩、泥岩，厚110m。苏盖特布拉克组下段为大套紫红色砂岩夹薄层灰绿色砂岩，底部为含砾粗砂岩，上段为紫红色薄层细砂岩、浅绿色钙质砂岩，向上多见碳酸盐岩-碎屑岩混积层，可见多类型交错层理，厚约650m，与尤尔美那克组不整合接触(图 2)。奇格布拉克组主要发育浅灰色中厚层块状白云岩夹薄层粉砂岩，厚240m，整合覆盖于苏盖特布拉克组之上(图 2)。

该分区包括塔里木北缘及南天山部分地区。1935年H.A.别良耶夫斯基在该区建立了寒武系萨瓦布齐岩系，该套岩系中发育含磷炭质页岩，应属于下寒武统底部典型标志层(转贾承造等，2004)。1959~1961年新疆地质局以该标志层为界，将萨瓦布齐岩系划分为两段：上段白云岩为寒武系，厚约900m；下段紫红色、黄绿色砂岩夹灰岩、白云岩为震旦系，厚度约1500m，二者中间为平行不整合。苏盖特布拉克组发育暗红色砂岩、砾岩、厚层泥质硅质岩，底部为中厚层砾岩夹玄武岩，奇格布拉克组为灰色厚层细晶灰岩，这与柯坪分区萨瓦普齐剖面震旦系特征一致。新疆维吾尔自治区地质矿产局(1993)和贾承造等(2004)一致认为，该区震旦系-寒武系与柯坪分区相似、可对比。由于研究程度较低，该区目前未见南华系报道。

塔克拉玛干分区包括被沙漠覆盖的塔里木盆地主体地区，根据最新钻探数据，近年来约有20余口钻井不同程度揭示盆内南华系、震旦系和基底情况(吴林等，2016)，震旦系苏盖特布拉克组为一套紫红色石英砂岩，发育交错层理和波痕，奇格布拉克组为灰色含陆缘碎屑白云岩，可与柯坪分区很好地对比。

塔北隆起共有13口钻井，其中乌参1、牙哈20、沙3、沙7、沙53、桥古3、齐满1等揭示中生界下伏前南华纪变质岩基底，如沙53井的1848Ma花岗片麻岩(Xu et al., 2013a)。南邻的沙4、沙8、桥古1、桥古101、桥古102、星火1钻遇震旦系奇格布拉克组白云岩，下伏832Ma的前南华纪变质岩基底(Xu et al., 2013a)。位于孔雀河斜坡的尉犁1井钻穿寒武系、震旦系至南华系上统沉积岩，可与周缘地层进行对比。

中央隆起带共13口钻井，包括巴楚隆起6口、塔中隆起3口、塔东隆起4口。同1、巴探5、舒探1、方1、和4钻遇部分苏盖特布拉克组，其岩性、沉积特征与小海子地区瓦基里塔格剖面、柯坪分区尤尔美那克剖面相似。塔东1、塔东2、东探1钻遇奇格布拉克组碳酸盐岩。中央隆起带上未发现南华系碎屑岩，下伏地层为中-新元古代变质-火山岩，如同1井的755Ma安山岩、塔参1井的1196Ma花岗岩、塔东2井的1908Ma花岗岩、玛北1井变质岩(Xu et al., 2013a)。

铁克里克分区包括塔里木盆地西南缘地区，由于野外作业难度较大，其研究程度最低。1956~1957年原地质部十三大队开始该进行地区1/20区域地质调查工作，划分出奇自拉夫群(转贾承造等，2004)。1978年新疆地质局发现奇自拉夫群中存在角度不整合，将不整合面之下划入震旦系，并分为恰克马克力克、库尔恰克组、克孜苏胡木组(转贾承造等，2004)。马世鹏等(1989)在恰克马克力克组中发现两层灰绿色冰碛岩，随后学者也对其中的古生物化石进行了多次研究，继而将恰克马克力克组三分为克里西组、恰克马克力克组和雨塘组。该方案随后被贾承造等(2004)沿用(表 3)。近年来，Zhang et al. (2016)认为南华系恰克马克力克群属于新元古代裂谷充填序列，自下而上可分为牙拉古孜组、波龙组、克里西组、雨塘组，与下伏青白口系苏库罗克组不整合接触；本文沿用该划分方案。

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 铁克里克分区南华系、震旦系划分沿革表 Table 3 The historic division of the Nanhua and Sinian stratigraphic zones in the Tieklik

表 3 铁克里克分区南华系、震旦系划分沿革表 Table 3 The historic division of the Nanhua and Sinian stratigraphic zones in the Tieklik

牙拉古孜组为一套红色底砾岩夹砂岩、砂砾岩及粉砂质泥岩，厚160m，不整合覆盖于苏库罗克群之上。波龙组主要岩性为海相灰色冰碛砾岩，夹硅质泥岩、粉砂岩、页岩，厚度较大，约1200m。克里西组下部为灰绿色砂岩、砂砾岩，上部为泥硅质岩，粒度较波龙组细，厚约390m。雨塘组发育块状混积岩及灰色砂岩、粉砂岩夹泥灰岩，以冰碛岩为标志，厚约320m。库尔卡克组以薄层砂岩、页岩互层为主，底部以薄层白云岩不整合覆盖于雨塘组之上，厚约635m。克孜苏胡木组上部发育白云岩，下部为深灰色、紫色砂岩夹白云岩，厚约290m。

综上所述，塔里木盆地及周缘五个地层分区研究程度差异较大，岩性单元既有差异性也有相似性。库鲁克塔格分区、柯坪分区南华系、震旦系地层序列相对明确，新元古代以来的盆山演化过程认识清晰(Ge et al., 2014; Ren et al., 2020)。铁克里克分区新元古界研究程度较低，后期改造较强，塔里木南部新元古代构造属性仍然存疑(Wang et al., 2015; Zhang et al., 2016)。早期哈尔克山分区与塔克拉玛干分区由于南华系、震旦系揭示较少，长期被人们所忽视，或者直接引用邻近地层分区方案，易产生混淆。近年来，随着盆地内部的钻井、地震资料的揭示，塔克拉玛干分区与盆地周缘分区的亲缘性对比逐渐迫切，这对传统地层分区方案提出挑战，同时直接影响该时期原型盆地恢复及大陆动力学演化认识。

根据地层划分对比方案，塔里木盆地西北缘柯坪地区新元古界相对缺乏火山岩年龄数据的约束，因此本次研究对南华系中部巧恩布拉克组碎屑岩进行系统采样，从上至下样品编号依次为16AK04、16AK05、16AK06，岩性均为细砂岩。首先对样品进行预处理，压碎沉积物样品，并通过标准密度和磁性技术对锆石进行分选，并在双目显微镜下将其固定在环氧树脂中并进行抛光。然后，用Quanta 200 FEG扫描电子显微镜拍照，获得阴极发光(CL)图像，分析其内部结构。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年是在中国地质大学(北京)完成，并根据锆石91500和TEMORA1的监测标准计算得出，经ISOPLOT4.15处理(Ludwig, 2008)。最终成图样品误差不超过±5%(数据表略)。

分析结果表明(图 3)，16AK04、16AK05、16AK06的主峰年龄均为ca.800~900Ma，锆石环带清晰、未发生变形变质，均为岩浆成因锆石(图 3)，指示新元古代早期的岩浆事件。3件样品的最小岩浆锆石年龄依次为662Ma、779Ma、723Ma，同时16AK04中750Ma锆石比较集中(图 3)，表明巧恩布拉克组沉积事件小于ca.750Ma，与上下地层关系相符合。

图 3

Fig. 3

图 3 塔里木盆地阿克苏地区南华系巧恩布拉克组碎屑锆石样品谱图 Fig. 3 Spectra of detrital zircons from the Nanhua Qiaoenbrak Formation in the Aksu region

区域地质研究表明，新元古代裂谷沉积序列是塔里木克拉通基底之上发育的第一套盖层，前南华系变质岩基底与南华系底界研究是地层对比的重要依据之一。根据前人报道的野外和钻井样品的地球化学、年代学数据，塔里木前南华系变质岩系的岩性、时代差异较大，总体具有南北分异的特点，即塔里木克拉通由南北不同属性的地块组成(邬光辉等，2012；Yang et al., 2018)，由南、北塔里木地块拼合而成。北部为中-新元古代中浅变质岩基底，如星火1井震旦系下伏片麻状花岗岩U-Pb锆石年龄为832±4Ma (Xu et al., 2013a)，表现为大范围低航磁异常；中部为古元古代花岗岩基底，表现为近东西走向的中央高航磁异常带，东部阿尔金地区报道有829±60Ma的蛇绿岩，指示古洋壳对南北塔里木的分隔作用(郭召杰等，1998)；南部为新元古代早-中期岩浆岩与变质岩基底，航磁异常呈NE走向高低相间分布(邬光辉等，2012)。

早期中国地层年代表中将南华系底界置于800Ma处(尹崇玉和高林志，2013)，最新国际地层年代表(www.stratigraphy.org/ICSchart/ChronostratChart 2020-03.pdf)将其划定在~720Ma，即不晚于720Ma。但可能因为各克拉通的底界年龄存在差异，不同盆地南华系的划分主要依据盆地构造沉积演化及其岩浆事件。由于Rodinia超大陆持续的裂解作用控制，形成的裂谷盆地及其岩浆事件可以有效限定南华系底界。

造成南华系与下伏地层之间不整合称为“塔里木运动”，各地层分区均有记录。在北部，库鲁克塔格地层分区南华系底部贝义西组呈区域性角度不整合超覆于青白口系帕尔岗塔格群或花岗岩之上，帕尔岗塔格群普遍发生变质，最新报道邻近地区的花岗岩U-Pb年龄为754~785Ma(Long et al., 2011)，同时可见大量773Ma基性岩墙群(Zhang et al., 2009)。柯坪地层分区野外出露的最古老岩系即为阿克苏群片岩，形成于Rodinia洋壳向塔里木克拉通北缘的俯冲作用(Zhu et al., 2011)，目前认为是该地区前南华系基底，沿塔里木北缘发育。野外未见阿克苏群与南华系的接触关系，但阿克苏群与震旦系角度不整合关系明显，759~757Ma辉绿岩墙基本可以约束南华系底界。塔克拉玛干分区钻井揭示岩浆活动明显，如同1井的755Ma安山岩(Xu et al., 2013a)、塔参1井的757Ma花岗岩(邬光辉等，2009)。哈尔克山分区目前仍未有岩浆岩报道。如果以盆地发育前最年轻岩浆岩年龄为界，这几个分区的南华系底界可能小于ca.750Ma，相对接近于国际上720Ma的方案。在南部，铁克里克地层分区南华系下伏地层发生变质，Zhang et al. (2010)报道其辉绿岩侵入体年龄为802±9Ma，许许沟剖面可见其与南华系角度不整合接触。向南至库地，同样发育783±10Ma、801±23Ma、815±57Ma的片麻状花岗岩(张传林等, 2003; Zhang et al., 2010)，因此该地区最年轻的岩浆岩界定南华系底界可能位于780Ma左右，相对接近于华南扬子地区800~780Ma的南华系底界。结合地球化学特征认为南、北塔里木不同时期的岩浆事件可能指示不同的裂谷启动年龄(任荣等，2017)。

有学者认为Rodinia超大陆裂解是多幕的，第一幕(820~800Ma)发生在华南、澳大利亚、印度和南非；第二幕(790~750Ma)又扩大到纳米比亚、北美、南极；第三幕(740~650Ma)扩大影响至绝大多数克拉通(Li et al., 2008)。820~750Ma，塔里木盆地及周缘岩浆事件较为活跃，总体也具有幕式特点。而基性岩墙和岩浆事件可以指示裂谷盆地的开启(Bialas et al., 2010)，双峰式火山岩和厚层火山-沉积序列通常是裂谷盆地开启后的第一套沉积充填层序。因此幕式裂解控制下的裂谷盆地开启时限可能也具有穿时性。库鲁克塔格地区南华系底界约740Ma左右，底部贝义西组发育粗碎屑岩系和740~725Ma双峰式火山岩(高林志等，2013)，英东2井发育722Ma玄武岩(Xu et al., 2013a)，柯坪南华系可见大量ca.700~750Ma岩浆锆石，西方山组底部可见ca.740Ma的岩浆锆石(Wu et al., 2019)，与湘西板溪群顶部(即南华系底界)725±10Ma的年龄数据相当。因此，北部的库鲁克克塔格、阿克苏和塔克拉玛干北部地区所覆盖的北部裂谷盆地开启时间基本限定在740Ma左右，属于超大陆裂解第三幕的产物，是中国前寒武纪开启最晚的裂谷盆地之一。南部的塔里木南部裂谷盆地同样充填一套粗碎屑岩，以铁克里克牙拉古孜组为代表，目前缺乏锆石年龄数据，但底部802~783Ma的岩浆岩可能表明南部裂谷盆地开启于780Ma，属于超大陆裂解第二幕的产物，与华南新元古代裂谷盆地开启时间接近(Wang and Li, 2003)。

原型盆地恢复是盆地研究及其地层划分对比的重要内容。野外露头是早期地质家们的唯一资料来源，近些年随着钻井和地震资料的大量补充，解释残余厚度、恢复原始厚度成为可能。限于资料品质和掌握程度，各科研机构、油田公司对南华系、震旦系残余厚度认识差异较大，但均认为它们具有南北分区的特点(何金有等，2010；冯许魁等，2015；吴林等，2016)，其原始沉积厚度展布很可能也是南北分异(图 4b)。塔里木前寒武系埋深较大，寒武系底界表现为连续中、强振幅反射轴，特征稳定，易于识别和追踪，而基底表现为杂乱反射特征。在塔克拉玛干分区的寒武系之下、克拉通基底之上发育一套的较为完整的、地震顶底反射波组较为清晰的“楔状反射”，其底部是盆地充填的起点和最低层位，类似于华南新元古代裂谷盆地的“楔形地层”。

图 4

Fig. 4

图 4 塔里木盆地北部地层对比格架 (a)北部地层对比格架; (b)震旦纪原型盆地分布及厚度特征; (c)阿克苏-塔北-满加尔地区新元古界地震反射剖面 Fig. 4 The stratigraphic framework in the northern Tarim Basin

在北部，哈尔克山地层分区处于塔克拉玛干地层分区北部，二者震旦系相似，说明震旦纪盆地可能延伸至现今南天山地区，远远大于现今盆地范围(Xu et al., 2013)。现今北部坳陷所处的塔克拉玛干地层分区北部是南华系、震旦系发育主体地区，埋藏深度大(>11000m)，其巨厚沉积与阿克苏、库鲁克塔格地层分区类似(>3000m)。利用钻井资料进行层位标定认为，南华系底界表现为断续的中等振幅反射特征，与上覆震旦系底界组成“楔形反射”，而震旦系底界表现为连续较强振幅反射特征。从穿过满加尔凹陷的区域大剖面可以看出这种“楔状反射”可以分为两期，顶底界线较为清楚，分别指示南华系、震旦系。塔北隆起区出现“楔状反射”，指示南华纪盆地边缘，向北被中生界白垩系所削截，如星火1井区等。塔克拉玛干地层分区中部，南华系、震旦系向南翘倾、减薄，如巴楚隆起舒探1井附近残余震旦系被寒武系削截。塔中隆起未见南华系反射轴，其震旦系、寒武系反射轴呈“楔形反射”向北发育，反映震旦纪盆地边缘，三维地震切片显示震旦纪盆地边界走向近东西，位于塔参1、中深1井北部。塔东隆起也处于震旦纪盆地边缘，大部分剖面均可见典型的“楔形反射”特征，东探1井揭示“楔形反射”中800m白云岩。总体来说，北部的震旦系、南华系地震反射界面相对清晰，波组连续、较强，厚度较大。

在南部，塔克拉玛干地层分区南部和未定名地层分区，南华系、震旦系地震反射品质较差，波组断续、较弱，南华系反射界面难以追踪，厚度较薄，展布范围及厚度明显小于北部。同时受后期构造变形影响，地震反射波组发生明显褶断，和田等局部地区“楔形反射”相对清晰。

露头、地震、钻井等资料综合研究表明，南华系分布约占整个盆地面积的30%，震旦系分布约占70%，总体具有南北分异的特征(吴林等，2016)。北部南华系、震旦系分布于北部坳陷，呈东西向连续性展布，东北部库鲁克塔格和西北部阿克苏为厚度中心；南部南华系、震旦系呈北东向展布，以叶城、和田地区为厚度中心，向盆地内部可延伸至塔中-巴东地区。

综上所述，塔里木南部与北部的盆地基底、开启时间、分布范围均具有南北差异，这可能与其动力学背景有关，任荣等(2017)认为北部受Rodinia外侧泛大洋俯冲造成的弧后伸展作用为主，南部受Rodinia内侧地幔柱造成的伸展作用为主。因此在地层划分对比时需把握南北分异的原则。

通过野外踏勘、勘探成果和文献调研，收集现阶段已描述的塔里木盆地新元古界柱状图，结合地震资料建立区域地质剖面，系统分析塔里木盆地及周缘南华系、震旦系划分与对比情况。

塔里木北部揭示南华系、震旦系的野外露头和钻井较多。研究剖面呈东西走向贯穿塔里木北部，自阿克苏露头区尤尔美那克剖面，经过塔北隆起，向东联接至库鲁克塔格雅尔当山剖面，全长约1000多千米，包括5个野外剖面和4个钻井剖面(图 4a)。

东西两侧剖面虽然处于造山带，但近原型盆地中心，揭示的南华系较全，以尤尔美那克剖面和雅尔当山剖面为代表，尽管二者南华系未见底，但目前测量的南华系厚度均已超过3000m，发育南华系全部地层，相邻剖面的年代学数据显示出ca. 750~740Ma的时间界限。相反地，中部钻井剖面虽然处于现今盆地内部，但近原型盆地边缘和塔北古隆起，地层发育程度较低或接受后期改造。从原型盆地中心到边缘(图 4b)，可见清晰的超覆减薄的地层结构和由粗至细的碎屑沉积结构，表现出典型的裂谷盆地早期形态。

震旦系下统厚度格局继承了南华系的特点，以碎屑岩为主，原型盆地中心厚、两侧薄，呈现填平补齐的趋势，因此其分布范围更大，广泛发育于塔里木北部的诸多露头和钻井中(图 4)。震旦系上统普遍发育海相碳酸盐岩，厚度稳定且可对比，如什艾日克剖面、星火1井、恰克马克铁什剖面，整个塔里木北部处于被动大陆边缘沉积中，一直持续到奥陶纪。相对于南华系，震旦系岩浆岩、冰碛岩明显减少，育肯沟组和苏盖特布拉克组的615Ma火山岩是塔里木北部最晚期岩浆活动产物(Xu et al., 2009)。

利用覆盖北部的二维地震剖面拼接一条与前述地质剖面位置相近、地层结构相似的地震剖面进行辅证(图 4c)。不难看出，南华系发育于剖面两侧的近原型盆地中心处，厚度大、范围小；震旦系发育范围增大，向原型盆地边缘方向厚度明显减薄，至剖面中部位置均遭受后期改造，沙4、沙8等钻井揭示残余震旦系上统被中生界覆盖，下伏前南华系片岩。

中央隆起带处(包括巴楚、塔中、塔东等隆起)地层埋深相对较浅、易被钻遇，目前约有十余钻井揭示，包括舒探1井、方1井(图 5a)、同1井、中深1井、塔东1井等(吴林等，2016)。可以看出，该地区南华系、震旦系沉积岩发育程度较低，可能处于近原型盆地边缘隆起处，未接受沉积或沉积后遭受剥蚀。同1、舒探1、方1、和4、塔参1、英东2井钻遇南华纪岩浆岩或残余震旦系，塔东2井可见残余震旦系与下伏基底、上覆寒武系均呈角度不整合接触(图 5a)。在中央隆起带上的一系列近南北的垂向地震剖面中，寒武系基本削截震旦系或南华系，表现为“楔形反射”，说明新元古代中央古隆起带与现今中央隆起带大致叠合(图 5b, c)。

图 5

Fig. 5

图 5 塔里木盆地中部地层对比格架 (a)中部岩性对比格架；(b)震旦纪原型盆地分布及厚度特征; (c)巴楚地区新元古界地震反射剖面; (d)塔中地区新元古界地震反射剖面; (e)塔东地区新元古界地震反射剖面 Fig. 5 The stratigraphic framework in the central Tarim Basin

前期研究认为，南北两端野外剖面近原型盆地中心，揭示南华系地层齐全，如新藏公路剖面和尤尔美那克剖面，其中新藏公路剖面由多个露头点拼接而成，总厚度超过2000m (Fig. 5, Wu et al., 2018)。前已述及，舒探1、巴探5井剖面虽然处于现今盆地内部，但靠近原型盆地边缘和中央古隆起一带，其地层发育程度低。与北部地层格架相似，可见明显的超覆减薄结构和巨厚碎屑沉积充填，代表裂谷盆地早期充填形态；但与北部地层格架不同的是，巴楚隆起所处的新元古代中央古隆起完全分隔了南北裂谷盆地，而塔北古隆起只是部分程度地伸入北部裂谷盆地，并未起到分隔作用，二者有着本质的区别。

震旦系早期依然表现为填平补齐，以碎屑岩为主，地层分布范围比南华系更广。尽管南华系-震旦系下统的岩性对比具有一定差异，但震旦系上统的碳酸盐岩在整个塔里木盆地周缘及内部均可对比，其中，中央古隆起上部分缺失(Fig. 5, Wu et al., 2018)。震旦纪时期，与北部持续发育的被动陆缘相比，南部逐渐隆升，其证据有二：首先是盆地内部震旦系厚度明显小于北部，地震资料有所揭示；其次是盆地周缘露头震旦系顶被泥盆系不整合覆盖，体现了震旦纪南北不同的盆地动力学背景(任荣等，2017)。

因此，通过塔里木北部、中部的区域地层对比格架剖面与地震剖面分析，系统地证实南、北塔里木新元古代的沉积充填与构造演化存在一定的差异，目前的地层分区(图 1)与塔里木新元古代原型盆地分布(图 5b)存在一定矛盾，给油气地质研究带来困难。因此，可能需要一种新的地层分区方案，推动塔里木盆地超深层与古老层系研究。

前已述及，塔里木盆地及周缘南华系、震旦系划分为哈尔克山分区、柯坪分区、库鲁克塔格分区、铁克里克分区及塔克拉玛干等五个分区(图 1)。因早期资料相对缺乏，地层分区划分与原型盆地分布认识差异较大，主要表现在两方面：(1)同一原型盆地划分出不同地层分区，但其岩性、时代均可对比。如在塔里木西北部，柯坪露头区属于柯坪地层分区，塔北隆起、巴楚隆起、塔东隆起属于塔克拉玛干地层分区，它们的岩性、时代具有很好对比性和相关性，属于同一个原型盆地不同位置的产物，这种亲缘性至少延伸至下寒武统肖尔布拉克组，如星火1井、舒探1井和尤尔美那克剖面。(2)不同原型盆地划分为同一地层分区，但其岩性、时代差异较大。如塔克拉玛干地层分区覆盖现今盆内大部分地区，同时忽略了南北不同的新元古代原型盆地展布及其地层特征，而星火1井、中深1井、巴探5井明显不同。

《中国地层指南及中国地层指南说明书》(全国地层委员会，2016)认为，地层区划应考虑地层发育的沉积类型、生物特征、构造关系等，一定程度上反映古地理轮廓和构造格局及演化。基于构造单元和构造演化研究的地层区划应随着研究程度深入而逐渐完善。因此，结合近年进展，塔里木盆地及周缘新元古界分区应遵守南北分异的原则，调整原地层分区方案，可考虑撤销塔克拉玛干、哈尔克山分区，修改柯坪、库鲁克塔格、铁克里克分区范围(图 6)。笔者认为，可以现今中央隆起带南缘为界(近似于中央高航磁异常带南缘)，初步划分为北部地层分区、南部地层分区，体现对南北塔里木不同的地层、沉积、构造事件的重视。北部地层分区又可以进一步划分为东北部库鲁克塔格地层小区和西部阿克苏地层小区，对应新元古代裂谷盆地两个沉积中心，其中阿克苏地层小区包括原方案中柯坪、塔克拉玛干北部、哈尔克山分区。南部地层分区认识程度有限，目前初步划分出铁克里克地层小区，东南部阿尔金山地区目前未发现南华系、震旦系火山-沉积岩，总体认识有待完善。

图 6

Fig. 6

图 6 塔里木盆地及周缘南华系、震旦系划分对比 Fig. 6 The stratigraphic zones of Nanhua and Sinian in Tarim Basin and its surrounding regions

受后期造山挤压作用和微陆块裂离作用，塔里木新元古代原型盆地范围远大于现今盆地范围(Xu et al., 2013a)。但目前盆地内部资料较少、品质有待提高，盆地周缘造山带的野外资料也非常稀缺，新元古代原型盆地边界情况目前仍难以确定，因此扩大补充露头、钻井资料的范围仍是深入认识塔里木南华系、震旦系的主要途径。此外，超大陆模式中具有亲缘性克拉通之间的横向对比值得关注。伊犁、中天山、哈萨克斯坦等地块与北塔里木地块在新元古代早期相邻，随后发生相似的裂解作用、岩浆事件(Ge et al., 2014)，其地层沉积序列相关性较大，如伊犁地块南华系冰碛岩与库鲁克塔格冰碛岩可对比(高林志等，2013)。而澳大利亚、扬子克拉通与南塔里木地块也具有一定亲缘性，位置相近(Li et al., 2013)，三者裂谷盆地的南华系底界为ca. 820~780Ma，明显早于北塔里木的ca.740Ma。本次将塔里木盆地及周缘南华系震旦系划分对比与沉积事件总结如图 7。

图 7

Fig. 7

图 7 塔里木盆地及周缘南华纪-震旦纪构造沉积事件 Fig. 7 Nanhua-Sinian tectonic sedimentary events in the Tarim Basin and its surrounding regions

经勘探研究证实，下寒武统烃源岩是塔里木盆地深层油气的重要来源，如星火1井样品的有机碳值约1.0%~9.4%，广泛揭示于塔里木北部的钻井和露头，包括西部的玉尔吐斯组和东部的西山布拉克组、西大山组(朱光有等，2016)。玉尔吐斯组与西山布拉克组、西大山组均表现为一套海相、高TOC的暗色泥页岩(Zhu et al., 2017, 2018, 2019, 2020)，下部都富含硅质、磷质及早寒武世生物遗迹，其地球化学特征可对比(胡广等，2014)。其命名不同是源于早寒武世“同时异相”的认识：即以中上寒武统塔深1井区-古城地区的南北向台缘带为界，发育“东盆西台”的古地理格局。然而，利用中上寒武统格架分析下寒武统烃源岩难免有一定的局限性，其地层命名也显得较为混乱；相反地，应该按照时间顺序，利用南华系、震旦系格架讨论沉积盆地演化，明确下寒武统烃源岩的时间、空间赋存形式。

随着勘探程度的深入，盆内诸多地震剖面的下寒武统总体表现为由北向南超覆的特征，因此人们对下寒武统烃源岩空间上的分布规律逐渐达成共识，即认为塔里木南部不发育下寒武统烃源岩，塔里木北部广泛发育烃源岩，其厚度展布规律受前寒武纪裂谷盆地演化和震旦纪末期构造改造的共同控制(金之钧等，2017)。早寒武世沉积前，塔里木南部抬升程度大，前寒武纪裂谷盆地反转为大型古隆起；北部抬升程度小，前寒武纪裂谷盆地继续演化为被动大陆边缘(Wu et al., 2019)。在南北分异的下伏盆地和构造抬升运动叠合作用下，早寒武世原型盆地必然继承了这种南北分异的格局。根据晚震旦世的古地理格局研究(吴林等, 2017)，早寒武世塔里木北部陆缘海继承性发育，并有所扩大，从中央隆起带向北延伸至现今天山地区，广泛发育被动大陆边缘沉积，形成斜坡型有利烃源岩。而塔里木南部地层分区因隆起而很难发育烃源岩。

(1) 塔里木盆地周缘沉积巨厚的南华系、震旦系，传统划分为库鲁克塔格、柯坪、哈尔克山、铁克里克及塔克拉玛干等五个分区。由于不同地层分区研究程度及资料的差异较大，传统划分方案面临越来越多的挑战，制约了新元古代以来原型盆地恢复、大陆动力学演化等研究进程。

(2) 通过原型盆地启动、分布规律分析，建立区域地层对比格架，提出塔里木盆地及周缘新元古界具有南、北分异的特征，建议将塔里木盆地及周缘南华系、震旦系分为北部地层分区、南部地层分区，大致以现今中央隆起带南缘为界。北部可划分为东北部库鲁克塔格地层小区和西部阿克苏地层小区，其中阿克苏地层小区包括原方案中柯坪、塔克拉玛干北部、哈尔克山分区；南部初步划分出铁克里克地层小区，有待完善。

(3) 塔里木盆地及周缘新元古界划分对比新方案意义明显，既与区域动力学背景响应、具有理论意义，又与下寒武统烃源岩分布一致、具有勘探意义，希望借此抛砖引玉，与同行探讨。

致谢      感谢三位审稿专家和朱光有教授级高工提出的宝贵意见!