0.   引言

新生代以来，印度大陆与欧亚大陆碰撞造成特提斯洋海退、青藏高原隆升，并向北扩展一直到帕米尔高原北缘和塔里木盆地的南缘^[1~10]。

塔里木盆地是受新生代印度大陆与欧亚大陆碰撞的影响，副特提斯海海水经阿莱依海峡向西退却的区域^[11~12]，对喜马拉雅西构造结帕米尔高原和天山的碰撞具有重要的制约作用，并与青藏高原的隆升和生长过程具有密切的关系。塔里木盆地新生代海相沉积问题不仅对研究帕米尔高原和天山的碰撞及青藏高原向北隆升和生长过程具有重要的科学意义，对于盐类等矿床和油气资源评价同样有重要意义^[13]。塔里木盆地新生代海相沉积问题最早引起国内地学界的关注^[13~18]。晚白垩世时期，特提斯洋的海水大举向东入侵塔里木盆地^{[13, 15, 19~20]}；至新生代，由于受到全球海平面变化和构造运动的共同影响，特提斯洋在塔里木盆地经历几次海进海退，最终退出^{[13, 19]}。

本文在对前人文献进行研究的基础上，梳理塔里木盆地新生代海相沉积问题，进而探讨塔里木盆地新生代海侵的范围和最高海相层以及海退的时限、原因。

1.   地质背景

塔里木盆地位于天山和昆仑山两个古生代褶皱带之间，是在塔里木地台的基础上发展起来的^[16]，被许多学者认为是解决青藏高原隆升扩展及动力学问题的关键地区^[21]。现今的塔里木盆地主要由古生界克拉通盆地和中、新生界前陆盆地叠合而成，具有古老陆壳基底和多次沉降隆升的复杂的构造演化历史^[11~12]。塔里木地块与其南面的西昆仑—阿尔金造山系从早古生代开始“焊接”；在北面，早古生代末期，塔里木地块东段与中天山增生弧地体碰撞^[5]；塔里木地块西段晚古生代(石炭纪或二叠纪)与中天山增生弧地体碰撞^{[5, 22]}。新生代以来，受印度大陆与欧亚大陆碰撞的影响，塔里木盆地周缘山地发生了强烈的隆升、缩短及走滑变形，形成了复杂的环型造山系；塔里木地块完成了与古亚洲体系和特提斯体系的对接，最终形成了特殊的盆地^[5]。

塔里木盆地地层主要出露在盆地周缘(见图 1)，盆地内部大部分区域都被沙漠所覆盖，只在盆地中南部麻扎塔格和民丰地区有长条状隆起^[23]。根据盆地内新生代地层的沉积特征，塔里木盆地可划分为塔西南地区、塔北地区和塔东南地区三个地区(见表 1)。

图  1  塔里木盆地周缘主要断裂和地体

Figure  1.  Main faults and terranes surrounding the Tarim Basin

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表  1  塔里木盆地新生代地层^{[29, 31~38]}

Table  1.  Cenozoic stratum in the Tarim Basin

地层		塔西南区		塔北区		塔东南区
第四系	下更新统	西域组		西域组		西域组
新近系	上新统	阿图什组		库车组		库车组
	中新统	乌恰群	帕卡布拉克组	康村组		康村组
			安居安组	吉迪克组		吉迪克
			克孜洛依组	苏维依组		苏维依组
古近系	渐新统	喀什群	巴什布拉克组	库姆格列木群	阿瓦特组	库姆格列木群
	始新统		卓尤勒干苏组		小库孜拜组
			乌拉根组
			卡拉塔尔组
			盖吉塔格组
	古新统		齐姆根组
		阿尔塔什组			吐依洛克组

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塔西南地区古近系是在早白垩世以来塔里木海湾^{[13~14, 24~25]}的基础上发展起来的，为海陆交互相^[26]。早白垩世，塔里木盆地与其西部的塔吉克盆地、费尔干纳盆地相互连通^[27~29]，西部特提斯海水通过阿莱依海道侵入塔里木盆地，形成一个向西开口的袋状海湾^{[13~14, 24~25]}。晚白垩世，西部特提斯海侵作用加强，特提斯海海水通过阿莱依海道沿着天山前低地在靠近柯坪隆起的低洼处侵入到塔里木北缘^[19]。白垩纪至古近纪时期，特提斯海水多次经西部的阿赖依海道向东大规模侵入到塔里木盆地内部，历经几次海侵与海退的过程，形成了白垩纪—新近纪早期巨厚的海陆交互相地层。该套地层以滨岸、澙湖及台地相的碳酸盐岩、蒸发岩及碎屑岩为主，其中含有海相生物化石(双壳类、腹足类、菊石、有孔虫、苔藓及鲨鱼牙等)，可以为层序地层学研究提供依据。塔西南地区古近系(见表 2)包括吐依洛克组，喀什群的阿尔塔什组、齐姆根组、盖吉塔格组、卡拉塔尔组、乌拉根组、卓尤勒干苏组和巴什布拉克组；不同学者对该地区地层分类有不同的认识。根据吐依洛克组中发现的古新世生物化石(底栖有孔虫、介形虫)和稳定同位素(碳、氧)异常，可将吐依洛克组^[30]归为古新世。根据原齐姆根组上段和巴什布拉克组一段发现始新世有孔虫化石，可将齐姆根组分为齐姆根组和盖吉塔格组；将巴什布拉克组分为卓尤勒干苏组(始新世)和巴什布拉克组(渐新世)^[31]。新近系包括中新统乌恰群的克孜洛依组、安居安组、帕卡布拉克组和上新统阿图什组(见表 1)。

表  2  塔里木盆地西南地区古近纪地层分类沿革^{[29, 31~32, 34, 39]}

Table  2.  Paleogene strata classification evolution in southwestern Tarim Basin

地层	新疆地层表，1981；周志毅等，1990		郝诒纯，1982		刘训等，1997		郭宪璞等，2000
渐新统	喀什群	巴什布拉克组	喀什群	巴什布拉克组	喀什群	巴什布拉克组	喀什群	巴什布拉克组
始新统		乌拉根组		卓尤勒干苏组		乌拉根组		卓尤勒干苏组
				乌拉根组				乌拉根组
		卡拉塔尔组		卡拉塔尔组		卡拉塔尔组		卡拉塔尔组
				盖吉塔格组		齐姆根组		盖吉塔格组
古新统		齐姆根组		齐姆根组				齐姆根组
		阿尔塔什组		阿尔塔什组		阿尔塔什组		阿尔塔什组
							吐依洛克组

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塔北地区古近纪地层包括库姆格列木群的塔拉克组、小库孜拜组和阿瓦特组。塔拉克组主要为澙湖相石膏岩夹少量白云岩，下部含有少量非海相陆源碎屑岩；小库孜拜组以褐红色、黄褐色砾状砂岩或砂、泥岩为主；阿瓦特组为棕红色泥岩夹中厚层状灰白色石膏。塔北库车地区钙质超微化石证据表明，塔拉克组下段属于晚白垩世，上段属于古新世^[20]。塔北地区新近纪地层包括中新统苏维依组、吉迪克组、康村组和上新统库车组，中新统可与塔西南地区乌恰群进行对比。苏维依组出露灰绿色粉砂岩、泥岩，含有少量石膏；吉迪克组为紫红色含砾砂岩、灰绿色粉砂岩和泥岩，含巨厚盐岩和石膏；康村组为杂色砾岩，紫红色、灰绿色含砾砂岩、粉砂岩。库车组为杂色砾岩，紫红色、灰绿色含砾砂岩。

塔东南地区古近纪地层为库姆格列木群，新近纪地层包括中新统苏维依组、吉迪克组、康村组和上新统库车组。

2.   新生代海侵问题

2.1   海侵次数

不同学者对塔里木盆地新生代发生过几次海侵认识不同。塔里木盆地西部白垩纪至古近纪海相地层研究^[13]表明，海水自白垩纪开始进入塔里木盆地。副特提斯海在塔里木盆地西部历经的海侵—海退旋回包括白垩纪的库克拜期、依格孜牙期，古近纪的阿尔塔什晚期至齐姆根早期(古新世早期至古新世晚期)、卡拉塔尔期至乌拉根期(始新世中期)、巴什布拉克中期(始新世晚期至早渐新世)等5个阶段。塔里木盆地西部晚白垩世至古近纪海相沉积环境证实，塔西南地区巴什布拉克组二段海水开始进入局部地区，到第四段海水又开始退出，这两段地层含有较多的海相动植物化石，为潮下浅水硅酸岩泥相^[18]。巴什布拉克、阿尔塔什、克孜、克里阳等剖面生物地层学和磁性地层学研究证实，新生代塔西南地区副特提斯海有3次海侵事件，但对于中新世是否存在海侵存在疑问^[40]。

一些学者认为，直到中新世塔里木盆地还有海相地层存在^{[15, 17, 19, 41~42]}。依据有孔虫化石的特征，新近纪中新世西南天山山前残留海盆可划分为Cibicidoides和Ammonia两个有孔虫生物相区，沉积环境分别代表较正常浅海和半咸水澙湖^[15]。对塔里木盆地乌恰县克孜洛依剖面、英吉莎县齐姆根剖面、轮台县健仁沟剖面和轮一井的乌恰群地层有孔虫化石进行分析表明，中新世早期至中期，副特提斯海海水再次进入塔里木盆地^[17]。中新世塔里木盆地处于快速沉降阶段^[15]，特提斯洋的海水仍能在海泛期沿着天山山前的通道到达库尔勒地区^[19]。这表明，此时阿莱依海道仍未关闭，帕米尔与天山的碰撞并未真正开始。郭宪璞等^[19]根据新生代塔西南地区各组沉积环境绘制出该地区新生代海水进退旋回图(见图 2)，并进一步认为中新世塔西南地区仍有残留海相地层。塔里木盆地东南缘米兰河剖面有孔虫化石和裂变径迹及U-Th/He热年代学研究表明，渐新世—早中新世该地区仍然位于海平面附近，有可能是一个联通的海^[41]。

图  2  新生代塔里木盆地西南地区海水进退旋回图^[19]和全球海平面变化趋势^[43]

Figure  2.  Cenozoic cycle of progressive and regressive in southwestern Tarim Basin and trend of global eustatic sea level

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2.2   海侵范围

唐天福等^[13]认为，古新世和始新世，塔里木盆地西部海水分布最广泛，海水沿着西昆仑山前可达洛甫县阿其克。由于被沙漠覆盖，海水的东部边界很难确定^[13]。古近纪时期塔里木盆地的海水分布范围是白垩纪时期两倍，存在东塔里木海、西塔里木海和库车滨海澙湖3个区域^[13]。库车地区古新世至始新世红层内夹层发现了产于灰岩、白云质灰岩和砂、泥灰岩的各类海相化石，表明库车大部分地区曾受古近纪海侵作用影响^[13]。始新世时期是塔里木盆地新生代海盆发育的最好时期，此时海水分布范围最广，海水向东可达玛扎塔格地区，在北部沿着天山山前向东北可达库尔勒以东地区，在盆地南缘沿昆仑山前向东可达洛浦县阿其克以东地区^{[13, 33~34]}(见图 3)。多数情况下，海侵-海退过程形成一个完整的沉积环境和沉积序列。海侵早期海水较浅，环境动荡，一般生物不发育，形成碳酸岩；海侵中期海水较深，环境稳定，生物繁盛，生成暗色泥岩夹泥灰岩；海侵晚期海水变浅，环境又开始动荡，盐度增高，不利于生物生长，岩性为灰色泥岩夹介壳灰岩^[13]。

图  3  塔里木盆地古近纪海侵古地理图^[19]

Figure  3.  Paleogene transgressive paleogeographic map of Tarim Basin

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晚始新世之后，受全球海平面升降和印度板块向北推移的共同作用^[44]，海盆开始抬升，海水从塔里木盆地逐渐退出。中新世塔里木盆地处于快速沉降阶段^[15]。郭宪璞等^[19]认为，塔里木盆地在中新世是一个巨大的澙湖，残留海相地层主要分布于塔西南地区的乌鲁克恰特、巴什布拉克、库孜贡苏、杨叶、康什威尔至小阿图什等天山前缘地带；塔里木盆地中新世半咸水澙湖相海水呈条带状东西展布，海泛期特提斯洋的海水仍能沿着天山山前到达库尔勒地区(见图 4)。胡兰英^[17]认为，中新世早期至中期海侵海水最远可达库尔勒以东地区，海侵范围超过了自晚白垩世以来的海面。这表明，此时阿莱依海道仍未关闭，帕米尔与天山的碰撞并未真正开始。

图  4  塔里木盆地中新世海水分布图(据郭宪璞等^[19]修改)

Figure  4.  Miocene marine transgression distribution in Tarim Basin

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3.   新生代海退问题

塔里木古海湾新生代海退时限是国内外地质学界关心的热点问题之一。唐天福等^{[13, 18]}和钟石兰等^[45]认为新生代副特提斯海从塔里木盆地退却的沉积记录包括齐姆根组顶部，乌拉根组顶部，巴什布拉克组第四段和第五段。郭宪璞等^[19]认为中新世晚期可能在安居安组上段或帕卡布拉克组下段以后，塔里木盆地由与海水相联通的巨大澙湖变成了淡水河湖，开始完全陆相沉积演化阶段。

3.1   海退时限

关于新生代副特提斯海从塔里木盆地退却的时限，存在着几种截然不同的观点。

塔西南地区奥依塔格剖面和克里阳剖面磁性地层学结合古生物化石研究^{[44, 46]}表明，副特提斯海在距今约47 Ma和40 Ma最终从塔里木盆地退出，但并未指出海退地层属于哪个岩组。塔西南地区介形虫、有孔虫、软体动物、钙质超微化石、孢粉学等生物地层学方法与磁性地层学对海退问题的综合研究^{[40, 47~48]}表明，塔里木盆地分别在始新世距今约41 Ma(乌拉根组上段)和37 Ma(巴什布拉克组四段)海退，最后一次海退范围在盆地的最西端(见图 5)，属于巴尔顿阶(Bartonian)最晚期至早普里阿邦阶(Priabonian)。由于海底地貌形态差异，导致海水退出的时间有差别。尽管海水时进时退，双壳化石等生物地层学证据^[13]表明，海水于晚始新世—早渐新世从巴什布拉克组四段开始退出，直到第五段才从塔西南地区全部退出。塔里木盆地西部晚白垩世至古近纪钙质超微化石的研究^[45]表明，最后一次海退即从巴什布拉克组四段

图  5  塔里木盆地第四、第五次海退范围分布图(据Bosboom等^[40]修改)

Figure  5.  The fourth and fifth regression distribution of the Paratethys Sea from Tarim Basin

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退出的时间为晚始新世。塔西南地区乌鲁克恰提剖面生物地层分类和电子自旋测年^[49]综合确定各岩组沉积时间和沉积环境的研究表明，副特提斯海最终在早渐新世(距今约34 Ma)从塔里木盆地退却。帕米尔西缘塔吉克盆地新生代地层火山灰锆石U-Pb年代学和钙质超微化石分析^[50]证实，中—晚始新世(距今约39 Ma)副特提斯海从塔吉克盆地退出。

而部分学者认为中新世以后塔里木盆地才彻底变为陆相盆地^{[15, 19, 41]}。郭宪璞等^[19]认为，可能在中新世晚期安居安组上段或帕卡布拉克组下段沉积以后，帕米尔与西南天山的构造作用切断与塔里木盆地相连的海道使塔里木盆地开始完全陆相沉积演化阶段。塔里木盆地东南缘米兰河剖面有孔虫化石和裂变径迹及U-Th/He热年代学方法研究^[41]表明，渐新世—早中新世该地区仍然位于海平面附近，有可能存在一个联通的海；阿尔金山受青藏高原隆升的影响，中中新世(距今约15 Ma)随着特提斯洋的退却从海平面附近开始隆升成为现在的高山。

3.2   海退原因

一些学者认为引起塔里木盆地新生代海退的原因主要有构造运动和全球海平面变化或二者之一^{[40, 44, 49, 51]}，但是不同学者对于二者在塔里木盆地新生代海退过程中所起的作用认识不同。白垩纪—古近纪可以识别出5个三级海平面变化旋回，其中最后2个旋回随着海水达到最大侵位后逐级向西后退^[40]。

塔西南地区库孜贡苏剖面晚白垩世至新生代海进—海退旋回曲线的变化^[51]和全球海平面升降曲线^[52]的同步性表明，塔西南地区沉积旋回主要是由于全球海平面升降引起，而不是局部构造运动所造成的。

塔西南地区奥依塔格剖面磁性地层学和乌鲁克恰提剖面生物地层分类与电子自旋测年研究^{[44, 49]}表明，全球海平面变化和构造作用共同对新生代副特提斯海从塔里木盆地退出起作用，其中全球海平面变化是主要贡献者。此外，奥依塔格剖面位于活动构造区，构造引起的盆地沉降可能在海进过程中也起着次要作用^[44]。

也有部分学者认为，青藏高原早期隆升引起的长期加积作用和海平面的短期变化共同引起副特提斯海从塔里木盆地退却^[40]。第四次海退(距今约41 Ma)在时间上与路德阶(Lutetian)晚期原型副特提斯海与北极海的断开时间一致而且很迅速，表明这次海退是海平面变化对地形低缓陆缘盆地的控制^[40]。塔西南地区海退缺乏穿时，并且海平面下降同时记录在全球海洋记录中和塔里木盆地、法国巴黎盆地、西班牙埃布罗(Ebro)盆地、罗马尼亚特兰西瓦尼亚(Transylvanian)盆地等欧亚盆地内，证实青藏高原早期隆升引起了中亚长期构造驱动海洋逐渐向西撤退，独立的海退由短期海平面下降引起^[40]。

4.   结论

新生代副特提斯海在塔里木盆地至少经历古近纪阿尔塔什晚期至齐姆根早期(古新世早期至古新世晚期)、卡拉塔尔期—乌拉根期(始新世中期)、巴什布拉克中期(始新世晚期至早渐新世)等三次海侵；塔里木盆地中新世仍有海相地层这一认识获得广泛认可仍需更多的地质证据来支持。

新生代塔里木盆地卡拉塔尔—乌拉根期海侵范围最大，海水向东可达玛扎塔格地区，在北部沿着天山山前可达库尔勒以东地区，在盆地南缘沿昆仑山前向东可达洛浦县阿其克以东地区。巴什布拉克期和中新世海侵范围可能局限在盆地西部地区。

新生代副特提斯海从塔里木盆地退却的沉积记录包括齐姆根组顶部、乌拉根组顶部、巴什布拉克组第四段和第五段，时间上对应于古新世晚期、始新世中晚期和早渐新世。