早寒武世岩相古地理
寒武系主要出露在西北缘的柯坪地区和东北缘的库鲁克塔格地区，在北缘的哈尔克山南坡的小铁列地区也有出露。柯坪地区寒武系主要分布在赤格布拉克、尤尔马纳克、苏盖特布拉克和舒尔布拉克一带，常与上震旦统赤格布拉克组伴生。上寒武统在西北水泥厂柯坪县铜鼓西布隆和巴楚县大坂塔格也有出露。
Shoerbrak剖面和Sugaitrak剖面属于柯坪地层划分，寒武系为一套浅部碳酸盐沉积。莫赫山-乌里盖孜塔格剖面和雅尔当山剖面属于库鲁克塔格-塔东地层分区，寒武系为斜坡-盆地相沉积。
1.Shoerbrak部分
Shoerbrak剖面位于阿克苏市西南约45km处，主要出露下寒武统和中寒武统，上寒武统未全部出露。
(1)尤尔图斯组(？1y) Yurtus组，厚18.6m，岩性主要为浅黄色中薄层泥质泥晶白云岩、灰色薄-中层细粒白云岩、灰色-浅灰色薄层砾质磷块岩夹灰色、紫色、黄色杂色薄层泥岩页岩，底部为浅紫红色中薄层泥岩夹灰黑色中薄层磷块岩，与下伏浅灰色白云岩呈假整合接触岩性特征表明，早寒武世，快速的海侵导致该区进入水深较大、水体平静的外缓坡或浅海盆地环境。
(2) Shoerbrak地层(？1x)
Shoerbulake组厚146.4米，可分为上段和下段。下段厚度108m，主要由浅灰色-灰色薄至中粉细粒白云岩夹深灰色薄层硅化泥-细粒白云岩组成，局部有水平条纹和波状条纹，偶见藻类条纹。化石以三叶虫为主，部分腕足类和小壳类化石处于安静的泻湖环境。上段厚36.7米，主要由浅灰色-灰白色厚层-块状白云岩、藻层白云岩、藻层叠层石粉-细粒硅质白云岩、厚层-块状亮砾屑和砂屑(藻屑)白云岩组成，局部水平条纹发育，顺层可见大量鸟瞰构造。下段形成于水体相对较浅、水能相对较高的开阔半封闭台地低能滩环境。
(3)乌松格尔组(？1w)
乌松格尔组分为上下两段，下段厚度为88.4米，上段厚度为52.9米..乌松格尔组总体呈灰色、灰黄色、浅灰色，夹中-细粒残余颗粒粉-细粒白云岩夹泥质白云岩，水平条纹和微波条纹较发育。乌松格尔组沉积时期，盆地西北缘水体交换不畅，为有限台地环境。局部粒子含量较高，表明部分地区发育低能粒子滩。
总的来说，早寒武世，舒尔布拉克地区经历了尤尔图斯期的快速海侵和舒尔布拉克-乌松格尔期的持续海退。海侵期沉积了一套深水灰黑色磷块岩和浅紫色薄层泥岩，水平条纹发育，含海绵骨针和小贝壳化石。海退期间，该区域进入有限平台环境，水质干净平静。
2.苏加特布拉克剖面图
Sugaitbulak剖面位于Sholbulak剖面以东约20公里处，该剖面未完全出露，缺少上寒武统。
(1)尤尔图斯组(？1y)
Yurtus组厚29.9米，分为三层。下部为黑色磷块岩和黑色页岩，含海绿石砂岩层(图版1，图1 ~ 2)和灰黄色细粒白云岩，横向厚度变化大；中部为黑色页岩夹薄层泥晶灰岩；上部为中-薄泥晶灰岩夹灰黑色泥岩，泥岩向上递减，顶部附近可见瘤状构造。整个尤尔图斯组是深水环境的产物，后期水体逐渐变浅。
(2) Shoerbrak地层(？1x)
Shoerbulake组厚184.8米，也可分为三段。下段厚45.7米，岩性主要为灰色-深灰色薄层白云岩灰岩、灰色白云岩、白云岩、薄层粉砂质白云岩、硅化白云岩，层状孔洞发育(图版1，图3)。中段厚约105米，主要由灰-灰白色中厚层粉砂质白云岩、粉砂-细粒白云岩和硅化粉砂质白云岩组成，中段水平条纹发育，上段变为灰色和浅灰色块状粉砂-细粒白云岩。上段厚度40.1m，岩性为灰色、浅灰色中薄粉砂质白云岩夹泥质白云岩、硅质岩薄层(条)，颜色由深灰色到灰色有节律变化。各韵律层厚约4 ~ 6m，可见水平条纹。Shoerbulake组中上部发育藻礁，礁体形态和迁移特征明显(图3-2-1)。单礁规模较大，可达40m，礁体呈东北方向进积。在舒尔布拉克组沉积时期，该区处于台地边缘相带。
图3-2-1 Sugaitrak段的Shoerbrak地层
(3)乌松格尔组(？1w)
吴淞尔组厚69m，可分为上段和下段。下段是一个由灰色、深灰色薄层页岩夹白云石纹层和深灰色薄层微晶白云石组成的旋回。下旋回厚度较大，页岩和白云岩相当，上旋回厚度减小，泥质含量增加，白云岩和页岩互层。上段为深灰色粉砂质泥质微晶白云岩和薄层粉砂质泥质白云岩，表现为薄层-极薄层灰色-深灰色白云质泥岩-泥质白云岩-白云岩，以泥质白云岩为主的韵律变化。岩性特征表明该时期以有限台地环境为主，水体平静。
早寒武世早期快速海侵后，在缓坡背景下形成了以藻类为主要生物类型的台地边缘构造，具有典型的生物礁空间形态和明显的迁移特征。乌松格尔期，地台边缘迅速向外移动，这一剖面的位置逐渐过渡到有限的地台环境。
3.莫赫山-乌利盖兹塔格段
(1)西山布拉克组
西山布拉克组厚129.2米，以黄褐色-灰黑色硅质岩、黑色-深灰色薄层硅质岩夹灰色厚层状凝灰岩及少量泥质灰岩透镜体为特征。底部和中上部夹灰绿色块状基性火山岩。顶部为8m厚浅灰色厚砂质石灰岩。
(2)西大山组
西大山组厚65m。下部30m为浅灰色薄层灰岩与钙质页岩互层，上部35m为灰色薄层灰岩夹少量钙质页岩。
从岩性特征可以看出，早寒武世，本区是一个广阔的陆架-盆地环境。
4.雅尔当山剖面
鸭绿江组厚54.47米，底部为含砾白云质岩屑砂岩夹硅质岩。中部为深灰色白云岩夹黑色硅质岩和暗黄色、绿色辉绿岩；上部为黑色泥质硅质岩，硅质页岩夹白云石灰岩、硅质岩、泥岩。总体来说是盆地环境，水体较深。
综上所述，早寒武世，塔里木盆地西北缘露头区呈现外缓坡→台地边缘→局限台地的演化过程。早期，快速的海侵使该区水深迅速增加，形成一套深水沉积；早寒武世中期，缓坡背景下形成以藻礁为特征的台地边缘构造。随着台地边缘带的向外迁移，早寒武世晚期转化为有限台地环境。东北部露头区早寒武世仍为稳定的深水盆地相，主要由薄层灰岩、泥质硅质岩和泥岩组成。
(2)覆盖区钻井剖面沉积特征分析
盆地内钻遇寒武系的探井较少，主要集中在巴楚、塔北和塔东地区，如康2井和河4井、通1井、英买36井、牙哈5井、塔东1井和英东2井。覆盖区下寒武统可分为碳酸盐台地、斜坡和盆地，各相区根据自身特点可分为不同亚相(表3-2-1)。
1.塔北地区
塔里木盆地北部下寒武统以白云岩和白云质灰岩沉积为主，说明塔里木盆地北部与外海水体交换的通道比较畅通，以半封闭开阔台地环境为主。
如英买36井在103m钻遇下寒武统乌松格尔组(未钻遇)，岩性为巨厚白云岩和钙质白云岩，夹中厚层白云岩泥岩和泥岩，属于局限台地潮坪环境。牙哈5井Shoerbulake组厚89m，主要由深灰色-棕灰色泥晶白云岩组成，夹薄层泥质白云岩和钙质白云岩。乌松格尔组厚272米，下部韵律层为褐灰色泥晶白云岩、粉砂岩，中部水平层为深灰色泥晶白云岩、深灰色泥晶白云岩、粉砂岩白云岩，上部为紫红色灰绿色白云岩。总的来说是有限-半有限的平台环境。
表3-2-1塔里木盆地中西部下寒武统钻井综合沉积相
▽:完成钻孔。
2.塔中-巴楚地区
塔中地区塔深1井寒武系厚度为120米，缺失尤尔图斯组。Shoerbulake组厚50m，岩性主要为浅棕灰色-棕灰色白云岩。该组顶部第25次取芯，下部为灰黑色-深灰色泥质白云岩，见水平结构；上部为灰黑色石膏溶解角砾岩，为泥质白云岩夹白云岩胶结。乌松格尔组厚70m。岩性主要为褐灰色白云岩，夹灰色石膏、褐灰色含石膏白云岩和灰黑色页岩。总的来说，属于有限台地潮坪环境。
巴楚地区下寒武统下部以白云岩为主，膏盐岩含量向上增加，反映了在干热古气候环境下沉积环境由局限台地向膏盐泻湖的转变。如方1井乌松格尔组厚269米，岩性由厚层白云岩、含膏白云岩逐渐变为中厚层白云岩、含膏白云岩。
3.塔东地区
塔东地区下寒武统主要由灰黑色薄层硅质泥岩和泥质泥晶灰岩组成，反映了较深的水环境。例如，塔东2井的雅尔当山组厚94m，主要由灰黑色、黑灰色泥岩、钙质泥岩夹白云岩、泥质灰岩和泥灰岩组成，属于欠补偿盆地环境。
(3)地震资料的沉积地质特征分析
近年来，碳酸盐沉积构造地震成像技术取得了显著进展，使解释人员能够更好地描述碳酸盐台地的复杂演化历史。将岩相分析与地震反射形态学相结合，使我们对碳酸盐沉积和早期成岩作用的控制因素有了更真实的认识(Gregor P.Eberli et al .，2004)。
1.地震相分析
下寒武统地震相可分为7个相区:中频连续反射区、S形斜进积相、丘陵混沌弱反射区和中频近平行连续相；1 ~ 2连续相位重叠区强相位振幅，1 ~ 2反射区强相位，弱反射区连续顶底(图3-2-2)。
从地震剖面上看，塔东地区下寒武统厚度减薄的原因是沉积作用。自西向东反射特征为中频次平行连续相-丘陵混沌弱反射相-S形斜进积相-中频连续反射相，反映轮南-古城地区古坡折带；同样，洛溪地区发育一个对称的坡折带，由于资料不全，其特征不明显。
塔西南-汤古孜巴斯地区厚度减小可能是由构造运动引起的。在地震剖面上可以看到大量的上升流现象，特别是在塔西南坳陷的主体部分(图3-2-3)。加里东早期，发育了一个北西向的古隆起，该隆起向东延伸，导致塔西南—汤古孜巴斯坳陷下寒武统沉积变薄，西昆仑山前急剧增厚。
2.地震资料的沉积地质特征分析
利用地震资料可以揭示地下沉积体的几何特征。不同类型的沉积体在地震剖面上有不同的反射特征。根据这些特征的地震反映，可以直接确定相应沉积相带的时空分布特征，甚至可以确定沉积体的类型。比如利用地震剖面确定台地边缘和碳酸盐台地类型的空间分布，以及确定礁(丘)的位置和规模。
图3-2-2塔里木盆地下寒武统地震相图
图3-2-3塔西南下寒武统地层叠置关系(Tg6-1平)
(1)台地边缘-台地边缘斜坡-盆地相带的确定
向台地方向增厚，向盆地方向减薄，反映地形坡度的变化，是确定地震剖面上台地边缘坡度位置的有效手段，进而可以确定盆地相和台地边缘相的分布，具体如下:
碳酸盐台地外侧沉积的台缘斜坡坡脚通常为20° ~ 30°(施拉格和坎伯，1986)，有时可达45°(肯特，1990)，局部甚至出现垂直甚至凸出的斜坡(格拉姆和金斯伯格，1992；James和Ginsburg，1979)，这通常是由有机物粘结造成的。碳酸盐岩坡脚沉积表现为表生、表生与表生交替或仅表生。此外，这些沉积物可以通过变薄而聚集，并转化为盆地沉积。厚度薄，通常只有一个地震反射轴，横向厚度变化小，振幅强，连续性好，是典型的盆地相地震反射特征。
盆地内的坡度通常始于地层厚度开始增厚的点，止于地层厚度最大的点，或厚度开始稳定的点。具体情况视平台类型而定，前者多为边缘台地和远程变陡台地，后者多为等倾缓坡台地。它是一个向盆地方向变薄的楔形体，具有中强振幅和中好连续性的地震反射特征。在平台边缘附近可以看到随机的或小山状的反射，这可能是斜坡崩塌或平台边缘斜坡内部砂浆山反射的产物(图3-2-4)。
图3-2-4塔里木盆地轮南地区寒武系碳酸盐岩台地边缘地震反射特征
(2)开阔台地-局限台地相带
开阔台地-局限台地相位于碳酸盐台地内。以往学者通常认为地台内部是一片没有差异的广阔浅水区，碳酸盐以加积方式生长，横向广泛分布向上变浅的沉积序列。然而，随着地震资料质量和分辨率的提高，碳酸盐岩台地内部的地层几何形态逐渐被揭示。例如，阿曼白垩纪碳酸盐台地不是简单的“分层饼”形状，而是更复杂的内部结构(Henk Drpste等人，2004)。
下寒武统碳酸盐岩台地内部通常表现为中高振幅、中好连续性、平行或近平行地震反射(图3-2-5)，表明台地内部基本为“层状饼状”地层结构，沉积构造分异不明显，较为简单。部分地区出现的丘状反射或地层增厚现象，与下寒武统上部的膏(盐)岩沉积有关。
图3-2-5塔里木盆地寒武系碳酸盐岩台地地震反射特征
这里要强调的是，在地震沉积解释中要特别注意晚期构造变形和中寒武世膏岩变形的影响，以免造成地震信息的错误解释。
根据Tg7—Tg8地震序列反映的地层几何特征，可以准确判断台地边缘斜坡的位置，结合地震序列内部的反射构造，可以确定台地边缘相带的位置。在网络图上可以标注出不同的反射特征(图3-2-6)，从而可以清晰地确定台地边缘相带的空间分布，精细刻画重要的沉积相带。
(4)地层厚度图分析
利用全盆地地震解释成果，得到塔里木盆地下寒武统厚度图(图3-2-7)。下寒武统的厚度具有以下特征:
1)东厚中薄。古城4井以西的库南1井和洛西1井以东的地层厚度远大于两者之间的厚度。
2)阿曼过渡带之间的地层厚度变化趋势相对平缓，特别是古城地区，这表明早寒武世古城地区可能表现为碳酸盐缓坡，而不是边缘碳酸盐台地。塔西南地层厚度变化平缓，也说明该区是一个向西南倾斜的碳酸盐缓坡。伽师-买买提-和田一带厚度为零，根据地震反射特征判断为隆升缺失地层。
3)轮南-英买力-塔中30井之间存在一个高厚度区，可能与碳酸盐产量有关。
图3-2-6塔里木盆地中西部Tg7—Tg8地震序列的沉积解释
图3-2-7塔里木盆地下寒武统厚度图
(5)岩相古地理特征
总结了露头、钻井和地震相反映的不同沉积相带的特征，结合区域地质背景编制了早寒武世岩相古地理图(图3-2-8)。塔里木盆地早寒武世岩相古地理格局具有以下特征:
1)早寒武世碳酸盐台地东部台地边缘位于轮南1井-塔中32井-塔中5井一线，从塔中5井向西南延伸。根据地震剖面解释和地层等高线特征推断，台西南的台缘相带位于民丰-玉田-叶城-喀什地区。
2)盆地西北缘露头区苏盖特布拉克剖面的舒尔布拉克组台地边缘礁的出现，表明早寒武世碳酸盐台地西北侧的台地边缘带位于阿克苏市和乌什市之间。
3)不同地区的碳酸盐台地样式不同——东部和北部为边缘或弱边缘，但西部和南部可能为碳酸盐缓坡。
4)伽师-买买提-和田地区下寒武统的缺失可能是由于相对较高的古地形，在早寒武世就有出露。据此推断该层缺失带为同沉积隆起；而在马南和唐南地区的地层厚度低值区，没有明显的地层缺失现象，可能是水下低凸起。
5)在开阔的平台环境中，水循环顺畅，养分含量高，碳酸盐产量高，而在受限的平台环境中，碳酸盐产量相对较低。据此判断，台东北地层相对高值区为开放-半局限台地环境，其余部分为局限台地环境。