（一）塔里木克拉通周围盆地
早奥陶世末加里东中期运动以后，塔里木克拉通周围洋盆、裂陷槽趋于聚敛、闭合，塔里木克拉通内部转入受挤压构造环境控制。
中—晚奥陶世，在塔里木克拉通东北缘，随南天山洋（可能主要是东段）向北俯冲、消减，寒武纪—早奥陶世库鲁克塔格裂陷槽海台演化为前缘隆起（图2-6、2-7），海槽演化为与隆起相邻的凹槽。在库鲁克塔格北部海台上，中一上奥陶统为在火山岩丘基础上发育起来的岸外海台生物礁滩相序。礁滩灰岩中含凝灰质中酸性火山岩屑。在库鲁克塔格南部海槽部位，中—上奥陶统转化为槽盆相沉积，如在却尔却克山、南雅尔当山剖面，中—上奥陶统包括两个进积海底扇旋回。每一旋回由槽盆相黑色泥岩或深灰、绿色泥页岩开始，经外扇扇缘亚相、外扇远源浊积亚相到中扇近源浊积亚相、块状砂岩亚相、网状渠道有组构砾质砂岩亚相结束，砂岩粒度与层厚向上增加，远洋软泥沉积减少、变薄直至消失。这套扇浊积岩总厚为1400～3000m，其中或夹钙屑浊积岩或在浊积砂岩中有生物灰岩屑掺杂。浊积砂岩底面槽模指示主流向为自北向南，说明物源区为北部海台（前缘隆起）。浊积砂岩中多火山岩屑，为岩屑砂岩，预示着其北侧（可能在北部海台）有新生火山岛弧出现（表明南天山洋除向北俯冲外，还可能向南俯冲，在南侧形成火山岛弧）。至志留纪—泥盆纪，库鲁克塔格裂陷槽继续向前缘隆起演化（图2-8、2-9），出露地表，成为塔北前缘隆起的一部分。
在塔里木东南缘，随东昆仑洋消减，阿尔金裂陷槽（∈3-O1）海台（南带）演化为前缘隆起（水下）（图2-6、2-7），其沉积以若羌县尧勒萨依、环形山剖面为代表。前者中奥陶世浅水高能带生物礁滩相发育，许多小型礁体生长发育旋回叠置。环形山中奥陶统出露厚度为158.6m，为低能陆棚环境沉积。底部为黑色薄层板状硅质岩、硅质灰岩，富有机质，上部为深灰、黑色薄层状泥—粉晶灰岩、黑色泥页岩与灰色薄层细—粉粒岩屑长石砂岩。阿尔金裂陷槽海槽（北带）发育半深海－盆地相沉积。中—上奥陶统累计厚度可达1600m以上。中奥陶统下部以槽盆相黑色含笔石页岩为主，间夹远源浊积细、粉粒岩屑长石砂岩、滑塌堆积之深灰色块状角砾灰岩或巨大滑塌岩块、钙屑浊积砂屑灰岩；上部为进积海底扇相序列，由灰色中厚层细砾岩、砾质岩屑长石砂岩、中—薄层粗—细粒岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、含泥质粉砂岩与灰黑、灰绿色泥页岩构成频繁韵律互层。砂岩岩屑成分以中偏酸性火山岩屑为主，反映随东昆仑洋俯冲消减、岛弧发育并不断隆升，扇体逐渐向北推进。上奥陶统随海槽变浅，在孔其布拉克发育点礁，向上海水进一步变浅，为浅水陆棚－砂砾质高能海岸相，海槽趋于关闭；在亚普恰萨依，海槽亦变浅，虽仍为进积海底扇沉积，但砂砾岩较中奥陶统明显增多。至志留—泥盆纪，塔东南及阿尔金演化为陆缘隆起（图2-8、2-9）。
从中奥陶世开始，由于西北昆仑洋向南俯冲、消减，塔里木西南缘演化为残留洋盆地，以槽盆相沉积为特征。在坎地里克剖面上，丘久博依纳克组（O2q）为半深海盆地黑色笔石页岩相，向上买热孜干群（O2-3mr）为进积海底扇相，浊积砂岩层向上粒度变粗、加厚。砂岩成分以石英为主，物源区主要为塔西南前缘隆起（图2-6、2-7），软泥中含笔石。至志留纪，西北昆仑与塔西南地区一起演化为前陆盆地（图2-9）。
图2-6 塔里木盆地及周缘中奥陶世原型盆地分布图
图2-7 塔里木盆地及周缘晚奥陶世原型盆地分布图
图2-8 塔里木盆地及周缘早志留世—泥盆纪原型盆地分布图
图2-9 塔里木盆地及周缘中晚志留世泥盆纪原型盆地分布图
塔里木克拉通北缘南天山洋可能自中奥陶世即开始由北向伊犁－中天山地块俯冲，俯冲消减可能自东向西发展，发育残留洋盆地。在西段，东阿赖山至哈尔克山南坡里莫山一带，依南里克群（O3yn）为一套变质的复理石沉积夹大理岩，向上与志留系整合过渡。志留纪，在南天山残留洋盆地继续发育。下志留统以碳酸盐岩和碎屑岩沉积为主，中上志留统（—泥盆纪）夹中酸性火山岩、火山熔岩、火山角砾岩、砾岩及硅质岩并夹蛇绿岩，属深海槽盆、海台和陆棚边缘盆地相沉积，厚达7000～15000m，生物以珊瑚为主，次为层孔虫、腕足、腹足和海百合茎等。表明南天山洋已接近闭合。该带残余的蛇绿岩应是俯冲消减背景下在扩张中心产生的新生洋壳，只是俯冲消减速率高于扩张速率。
（二）克拉通内盆地
由于塔里木克拉通周围处于聚敛构造环境，克拉通内部发育的盆地性质也随之变化。中—晚奥陶世，满加尔盆地演化为克拉通内挠曲盆地，塔西地区亦演化为克拉通内挠曲盆地，它们的周边全部或部分被挠曲作用下形成的前缘隆起环绕，这些前缘隆起成为盆地内部陆源碎屑充填物物源区（图2-6、27）。至志留纪—泥盆纪，前缘隆起扩大，形成统一的克拉通内挠曲盆地（图2-8、2-9）。
1.中—晚奥陶世
满加尔盆地中奥陶统残余厚度图（图2-10）显示，中奥陶世盆地格局较早期盆地面貌有很大变化，大致呈东端收拢西端敞开的三角形，为阿尔金前缘隆起和库鲁克塔格前缘隆起限定的挠曲盆地，沉降中心偏向南侧，表明它受东南缘影响较强。上奥陶统残余厚度图面貌与中奥陶统相似。受挤压挠曲沉降、海平面上升以及相邻前缘隆起崛起控制，盆地中主要为补偿性巨厚半深海盆地相远洋软泥与浊流沉积。塔东1井中奥陶统为灰、深灰色长石岩屑细—粉砂岩、岩屑细—粉砂岩与同色泥岩频繁互层。泥岩中含浮游笔石，为半深海盆地停积远洋软泥。草1井中—上奥陶统主要为深灰、灰色泥岩、粉砂质泥岩、细砂岩互层。群克1井、塔中29井亦具有类似的岩石组合。中奥陶统最大厚度达4750m，上奥陶统最大厚度约2000m，沉积速率高。在满西1井附近及其东侧，等厚线显示为中奥陶统向西、西北、西南减薄、向东增厚的楔形沉积体。这种形态与寒武系—下奥陶统显著不同，可能是挤压挠曲作用下，满加尔盆地轴部沉降作用加强、向西自然延伸的结果。因此，中—晚奥陶世满加尔盆地的西界向西移至库南1-满西1井—塔中1号断裂一线。
砂岩骨架成分判别构造环境结果表明（图2-11、2-12、2-13），满加尔盆地中—晚奥陶世碎屑沉积以火山弧为主要物源区。在Qt-F-L图解上，塔东1井中—上奥陶统砂岩样品主要落在火山弧物源区及其附近，部分落在再循环造山带物源区；塔中28、29井中—上奥陶统砂岩样品全部落在火山弧物源区与再循环造山带物源区之间近岩屑端员一侧的区域，其石英颗粒总量低，小于再循环造山带物源区内所有样品的石英总量，火山岩岩屑高于深成岩岩屑。塔东1、塔中28、29井中—上奥陶统砂岩样品在Qm-F-Lt图解上也显示物源区为再循环造山带且燧石与石英比值较大，Qp-Lv-Ls图解证实其物源区为火山弧物源区。塔中28井28个样品岩屑成分统计结果（表2-4）表明，岩屑颗粒平均占骨架颗粒总量的68.5%，其中火山岩岩屑又占岩屑总量的84.5%；火山凝灰岩岩屑平均占岩石骨架总量的38.6%，最高达57%，平均占岩屑总量的56%。这些特征反映当时的物源区为典型的活动大陆边缘火山弧。群克1井中—上奥陶统砂岩样品绝大部分落在再循环造山带物源区，推测其来自火山弧物源区的成分低于前述塔东1、塔中28、29井（表2-4）。表明当时主要物源区为东南侧的阿尔金地区，那里由于东昆仑洋的消减，沿阿尔金主断裂带形成了火山弧及俯冲带（贾承造，1997）。该火山弧形成时代不太清楚，有人认为是晚奥陶世。从盆地内沉积充填及其物源区判别，该火山弧在中奥陶世应已存在。
图2-10 塔里木盆地中奥陶统（地震Tg5—Tg5）残余厚度图
（据周东延等简化，1994，未刊）
图2-11 来源于不同类型物源区的砂岩平均碎屑矿物成分分布三角图
（图中分区界线据Dickinson,1985）
颗粒类型符号：Qt—石英颗粒总数（Qm+Qp）；Qm—单晶石英数；Qp—多晶石英质岩屑数（包括燧石）；F—单晶长石总数（P+K）；P—斜长石数；K—钾长石数；Lt—多晶质岩屑数（L+Qp）；L—不稳定岩屑数（Lv+Ls）；Lv—火山岩屑数（火山岩、变质火山岩，浅成岩）；Ls沉积岩和变质沉积岩岩屑数（燧石和硅化灰岩除外）；本图不包括灰岩岩屑数（Lc）
图2-12 来源于不同类型物源区的砂岩平均碎屑矿物成分分布三角图
（图中分区界线据Dickinson,1985）
颗粒类型符号：Qt—石英颗粒总数（Qm+Qp）；Qm—单晶石英数；Qp—多晶石英质岩屑数（包括燧石）；F—单晶长石总数（P+K）；P—斜长石数；K—钾长石数；Lt—多晶质岩屑数（L+Qp）；L—不稳定岩屑数（Lv+Ls）；Lv—火山岩屑数（火山岩、变质火山岩，浅成岩）；Ls—沉积岩和变质沉积岩
岩屑数（燧石和硅化灰岩除外）；本图不包括灰岩岩屑数（Lc）
图2-13 来源于不同类型物源区的砂岩平均碎屑矿物成分分布三角图
（图中分区界线据Dickinson,1985）
颗粒类型符号：Qt—石英颗粒总数（Qm+Qp）；Qm—单晶石英数；Qp—多晶石英质岩屑数（包括燧石）；F—单晶长石总数（P+K）；P—斜长石数；K—钾长石数；Lt—多晶质岩屑数（L+Qp）；L—不稳定岩屑数（Lv+Ls）；Lv—火山岩屑数（火山岩、变质火山岩，浅成岩）；Ls一沉积岩和变质沉积岩
岩屑数（燧石和硅化灰岩除外）；本图不包括灰岩岩屑数（Lc）
表2-4 TZ28井中上奥陶统砂岩骨架成分统计表
中—晚奥陶世，塔西克拉通内挠曲盆地发育。随海平面上升并在中奥陶世早期达到最大高度（图2-14），塔西盆地大部分地区沉溺、淹没，发育深水静海盆地相—混积陆棚相沉积，水深一般为几米到100余米，波浪和风暴作用明显。中—上奥陶统残余地层厚度相对较大的区域在西部，大致在皮1井—和1井—满西1井—胜利1井所围限的区域内（图2-10）。盆地内英买1井揭示中奥陶统291m，主要为灰色生屑、鲕状灰岩和深灰色泥岩；揭示上奥陶统71.5m，为浅灰、灰褐、灰白色灰岩夹浅灰色含灰质泥质粉砂岩。巴东2井钻揭中—上奥陶统202.5m，上部为灰色泥岩，下部为深灰色泥岩夹褐灰、深灰色薄层灰岩、泥灰岩。塔中地区塔中10、11、12、30、201井均揭示了这套地层，为深灰色泥岩夹薄层灰岩、粉—细砂岩。在塔西盆地西北部的柯坪大湾沟剖面上，中—上奥陶统为静海盆地—深水陆棚淹没层序，下部13.4m海侵体系域凝缩段为静海盆地相黑色泥页岩夹十余层深灰色富含有机质粉晶灰岩。凝缩段之上为高位体系域深水陆棚相杂色薄层条带状、瘤状泥质泥微晶灰岩，夹缓斜坡风暴流钙屑浊积岩相砂屑灰岩。再向上局部有晚奥陶世晚期静海盆地相黑色钙质泥岩。上述层序由静海盆地相、深水陆棚相间互构成。
图2-14 塔里木盆地SN520测线海（湖）水进退示意图
（新星石油公司资料）
2.志留纪—泥盆纪
按新的地层划分方案（表2-1），柯坪塔格组归为早志留世（或晚奥陶世—早志留世）；原泥盆系除克孜尔塔格组上部仍为泥盆系外，其余部分与原志留系塔塔尔塔格组一起划归中—上志留统。
这里的下志留统在地震剖面上相当于Tg5层序，其顶部为一区域性不整合面（Tg4），中上志留统—泥盆系相当于Tg4层序，其顶部为Tg。反射界面所代表的区域不整合面。志留—泥盆纪盆地演化可分为早志留世和中晚志留世—泥盆纪两个时期（图2-8、2-9）。
早志留世时期，塔里木盆地周边构造环境与晚奥陶世具有一定的继承性。南天山残留洋北部俯冲带进一步向西发展。由于俯冲、挤压作用，南天山残留洋南翼向南形成了前缘隆起。其中库鲁克塔格地区出露地表，向盆地内部提供碎屑物。与晚奥陶世相比，该前缘隆起范围有所扩大，并向克拉通内部迁移。在塔里木板块南缘，由于西中昆仑岛弧与塔里木板块碰撞，西北昆仑残留洋演化为早期前陆盆地，在前陆盆地近塔里木克拉通一侧亦发育前缘隆起；东南缘由于祁漫塔格岛弧与塔里木板块碰撞，今阿尔金山、塔南隆起、东南坳陷区表现为陆缘隆起。板块南缘的前缘隆起——陆缘隆起是主要物源区。随塔里木克拉通南、北边缘板块聚敛活动的加剧，塔里木克拉通内部演化为统一的东西向克拉通内坳陷盆地，中央为东西向坳陷区，南、北两侧为低隆起。
下志留统（Tg5层序）残留地层主要分布于今北部坳陷范围内，其最大厚度区域仍在满加尔地区。满加尔地区该套地层可达1000m。深坳陷区位于群克1井西南，呈北西西向，大致与库鲁克塔格隆起平行，这反映了北东方向施加的构造负荷作用可能较强。
与中晚奥陶世相比，早志留世时盆地水体明显变浅，盆地内主要为一套滨岸相—滨外陆棚相灰、深灰色泥岩夹泥质粉砂岩和灰色粉晶灰岩条带沉积，含笔石、双壳、腕足类化石。该时期中央坳陷北斜坡区可能为滨外陆棚相沉积，泥质岩厚度较大。当时塔北前缘隆起为水下低隆起，在柯坪、巴楚等地，见潮坪－陆棚相灰绿色岩屑砂岩、泥岩互层夹含笔石泥页岩。南部的西南前缘隆起——阿尔金陆缘隆起为主要物源区。
中晚志留世—泥盆纪，塔里木板块周边聚敛构造活动进一步加剧。西南缘西中昆仑岛弧向克拉通方向进一步侵位、逆冲，使早志留世前缘隆起沉没，形成统一的塔西南—通古孜巴斯前陆盆地，其前缘隆起可能向北迁移至今中央隆起区。东南缘由于板块边界处的持续聚敛挤压活动，隆起范围扩大。北缘南天山残留洋（主要是东段）于志留纪—泥盆纪末趋于闭合。塔里木克拉通主体部位仍为克拉通内挠曲坳陷盆地，周围被前缘隆起环绕。
中晚志留世—泥盆纪克拉通内挠曲坳陷盆地中，总体上为一套紫红色砂岩、沥青砂岩、粉砂岩夹薄层泥页岩沉积。早期主要为海滩沙坝、潮间—潮下带砂坪—砂泥混合坪、潮控三角洲沉积；中期为海侵砂坝、潮控三角洲、潮间带砂泥混合坪、潮上带泥坪沉积；晚期为潮间—潮下带砂坪、砂泥混合坪、潮控三角洲、潮上带泥坪沉积。受当时古构造格局控制，上述沉积相带总体上呈东西向展布。盆地与北部残留洋连通，南部地势较高。海水自北向南侵入。海进体系域海侵砂坝主要在塔北低隆起上分布；塔中则以潮间—潮下带砂坪—砂泥混合坪为主。满加尔地区处在盆地沉降中心并受库鲁克塔格隆起阻挡而发育潮控三角洲。物源区主要为东南部的阿尔金地区、东北部的库鲁克塔格地区。砂岩骨架成分分析结果（图2-15、2-16）表明，当时的物源区为火山弧造山带。其中学参1井、维玛克1井更多地接受了来自火山弧造山带物源区的碎屑，而塔中10井除接受火山弧的碎屑物外，还有克拉通内隆起提供碎屑来源，因而砂岩成熟度也相对高一些（见图2-16Qm—P—K图解）。