库车坳陷西段盐构造二维平衡恢复与复原构造剖面分析

天山南麓库车坳陷西部沉积古近系膏盐岩,盐层下伏中生界发现万亿立方米储量天然气田,是我国西气东输重要气源。库车坳陷盐下是油气勘探关注目标,目前研究认识不能满足勘探需求,尤其是盐构造形成机制存在争议,盐构造平衡恢复是研究难点。本文应用二维构造平衡剖面技术,综合地震剖面、钻井和地表地质资料,选取库车坳陷西段四条剖面,通过StructureSolver公司开发的构造恢复软件(简称SS),开展平衡恢复工作,分层恢复盐上层、膏盐层、盐下层,复原挤压变形前地震剖面。研究结果揭示库车坳陷西段发育二期盐构造:渐新世-中新世发育刺穿型盐丘,上新世-第四纪发育挤压型盐构造。挤压作用下早期盐丘演变为盐席、盐墙,盐上层发育盐逆冲断层和盐背斜,盐下发育叠瓦状逆冲断层和挤压构造楔。库车坳陷西段盐层上覆冲积扇沉积(重力)差异负载是发育盐丘的原因,盐丘分布于山前冲积扇前端和却勒冲积扇南侧。库车坳陷盐下发育逆冲构造楔,应用临界楔理论研究构造楔顶面坡度与底部滑脱层角度变化,盐下构造楔顶面坡度突变,指示底部滑脱层角度发生变化,推断古生代基底正断层卷入逆冲构造楔。     

库车坳陷克深地区先存被动盐底辟挤压变形数值模拟

库车褶皱冲断带是一个典型的复杂含盐褶皱冲断系统。文章基于地震资料构造解析，采用离散元数值模拟方法，设计了2组数值模拟实验来探究先存被动盐底辟对含盐的双滑脱层褶皱冲断带构造形态及演化的影响，从而分析克深5构造区沿走向分段差异的盐构造变形特征和机制，并对盐下断层活动进行精细的定量分析。模拟结果表明先存被动盐底辟作为挤压构造变形优先发育的位置，是应力释放的优先区域，影响了盐上断层顺序和盐下断层的活动性，进而控制了构造沿走向的差异演化。通过将模拟结果与库车坳陷克深5构造区构造特征进行对比分析，吐孜玛扎背斜是盐盆地内部先存被动底辟受后期挤压变形的产物。吐孜玛扎背斜吸收大部分的缩短量，造成紧邻的盐下断片显著抬升，盐上受同构造沉积影响在背斜北侧形成一个宽缓的向斜，抑制了向斜内乱序断层的形成。先存被动盐底辟构造是控制克深5区域构造变形的主要控制因素之一。研究区东段不含先存被动盐底辟，依次发育有库木格列木背斜和喀桑托开背斜，背斜变形幅度向盆地方向减小，盐下断裂活动强度向盆地方向减弱，研究区西段含先存被动盐底辟，发育吐孜玛扎背斜，先存被动盐底辟的盐下断裂活动强度强于毗邻的断层。     

库车坳陷却勒地区新生代盐构造特征、演化及变形控制因素

本文利用野外地质调查结果、遥感资料、地震资料和钻、测井数据,建立了两条库车坳陷却勒地区的区域大剖面,约束却勒地区盐构造特征和演化,分析东、西段变形差异及差异形成过程,探讨构造变形控制因素。却勒地区发育的盐构造样式主要有盐底辟、盐焊接、盐撤凹陷、大型盐推覆体、外来盐席、盐枕、盐背斜和滑脱褶皱,其中,盐撤凹陷、盐背斜和滑脱褶皱仅发育于东段,造成东、西段构造变形差异。却勒地区盐构造分为3期:①渐新世—中新世吉迪克期为构造平静期,发育盐撤凹陷和盐底辟;②中新世康村期—上新世早期构造挤压微弱,发生早期褶皱作用,却勒盐丘继续发育,北部盐底辟中新世末停止发育;③上新世晚期—现今发生大规模逆冲推覆,是褶皱-冲断带主要形成时期,发育大型盐撤凹陷、外来盐席、盐推覆构造、盐背斜和滑脱褶皱。却勒地区东、西段盐构造变形差异主要形成于上新世晚期—现今(第3期)。喀拉玉尔滚右旋走滑断层为薄皮构造,调节了却勒地区东、西段前缘的变形差异。却勒地区构造变形主要受控于盐岩沉积范围、区域构造应力及强度、上覆层应变强度和差异负载(沉积负载和局部构造负载)。     

塔里木盆地库车坳陷盐构造运动学特征

本文根据大量地震与地质资料的综合分析,对表征库车坳陷盐构造流动变形特征的净生长量、生长率及应变速率进行了定量分析。厘定库车坳陷盐构造初始形成时间在中新世早期,盐构造早期生长缓慢而稳定;上新世中晚期一第四纪进入快速生长期,晚期盐构造生长速率高且差别大。库车坳陷盐构造演化可分为盐膏层沉积期、低幅度盐枕缓慢发育期、盐背斜构造发育期、盐底辟发展期、盐底辟刺穿破坏期五个连续演化阶段。     

同构造沉积速率对先存被动盐底辟挤压变形的影响:库车坳陷西秋里塔格构造带盐构造分析及物理模拟

文中构建了两组构造物理实验,对存在先存被动盐底辟构造的含盐盆地的厚皮挤压构造演化特征进行模拟,研究揭 示了库车坳陷西段秋里塔格构造带新生代盐相关构造演化过程。实验结果表明,同构造沉积速率对库车坳陷西段秋里塔格 构造带博孜-却勒区域（西段） 和秋里塔格-克拉苏区域（东段） 盐相关构造横向分段差异变形具有重要的控制影响作 用。在挤压过程中,博孜-却勒区域慢速同构造沉积使得先存被动盐底辟北翼（拜城凹陷南翼） 向南逆冲到底辟南翼之 上,并促使却勒盐推覆体和米斯坎塔克盐背斜形成;而秋里塔格-克拉苏区域快速同构造沉积使得先存被动盐底辟北翼快 速下沉,而其南翼在挤压应力作用下向北逆冲到底辟北翼（拜城凹陷南翼） 之上,形成南秋里塔格盐背斜。     

库车褶皱冲断带西段盐底辟成因机制

库车褶皱冲断带是由印度板块和欧亚板块碰撞形成的新生代再生前陆盆地,沉积古近系和新近系两套盐岩,在其西部发育盐底辟构造。根据野外地质调查、地震剖面解释以及平衡剖面制作,探讨了库车褶皱冲断带盐底辟的成因机制。库车褶皱冲断带盐底辟分为两种类型：沿喀拉玉尔滚走滑断层发育的点状盐底辟构造-盐栓;发育在吐孜玛扎地区的线状盐底辟构造-盐墙。库车褶皱冲断带西段盐上生长地层主要发生在库车组中段沉积期及以后,库车组中段发育角度不整合面,反映盐底辟的形成。盐栓受走滑作用的控制,为走滑拉张作用的产物,而盐墙受库车组中段及其后差异压实作用的控制,受挤压作用的改造。     

先存断裂与膏盐岩发育对库车坳陷东部构造变形的影响

先存断裂和膏盐岩发育对构造变形具有重要的控制作用。库车坳陷东部在褶皱数量、构造样式、构造演化过程等方面具有较大的空间差异性,表现出明显的构造分段性。本文在野外地质调查、钻井和地震资料解释的基础上,分析了库车坳陷东部各段整体的构造变形特征和构造演化过程,认为：库车坳陷东部可以划分为吐格尔明段和依奇克里克—亚肯段;吐格尔明段构造形态较为简单,整体上为一个背斜,表现为受高角度先存基底断裂控制,新生代构造变形被限制在先存断裂上盘,并具有后展式的特点,背斜高点向北迁移;依奇克里克—亚肯段表现出多排背斜、后缘基底卷入与前缘薄皮滑脱、分层变形和前展式的特点,表明其构造变形受先存断裂和吉迪克组膏盐岩共同控制。先存断裂与膏盐岩发育特征是影响库车坳陷东部构造变形时空差异性的重要因素。     

库车坳陷西段阿瓦特构造转换带盐构造演化特征及影响因素

为厘定库车坳陷西段盐岩沉积边界盐构造演化特征及影响因素,利用野外地质调查、工业地震剖面解析和三维沙箱物理模拟实验对阿瓦特构造带进行了综合分析.结果表明：（1）阿瓦特构造带是库车坳陷西段典型挤压构造转换带,由乌什凹陷至阿瓦特凹陷,形成了由叠瓦逆冲断层向盐相关褶皱过渡的构造转换特征;（2）塔拉克走滑断层发育于乌什凹陷和阿瓦特凹陷交界处,是一条发育于盐上覆层的滑脱形成调节性横断层.受该断层影响,在盐上覆地层中形成塔拉克向斜、塔拉克背斜等拖曳式盐相关构造.越靠近塔拉克走滑断层,褶皱拖曳揉皱作用越强,甚至容易发育褶皱相关断层,促使盐岩出露地表;（3）阿瓦特构造转换带新生代变形主要受区域挤压作用、盐层分布及基底断裂活动共同控制.     

塔里木盆地库车坳陷盐构造成因机制探讨

以盐构造解析的方法,综合地震与地质资料分析,在盐构造成因要素剖析的基础上探讨库车坳陷盐构造动力学特征.研究表明库车坳陷盐构造的成因受多重作用影响,差异负载是库车坳陷盐构造初始形成时的动力来源,中新世—上新世中晚期差异负载作用是盐构造形成与缓慢生长的主要动力.盐上盖层快速沉降是该期盐构造生长缓慢的主要原因.上新世中晚期以来强烈的区域挤压作用是库车坳陷盐构造发育的主控因素,构造挤压决定了盐构造的样式、分布与规模,并促进了差异负载、重力作用与浮力作用的发展,以区域挤压为主的多种作用因素造成了库车坳陷盐构造晚期异常高速的生长.     

库车坳陷盐相关构造与有利油气勘探领域

野外露头、钻井和地震资料证实,库车坳陷古近系库姆格列木组(西部)和新近系吉迪克组(东部)沉积有较厚的膏盐层。在浮力、重力、沉积差异负载和挤压应力等因素综合作用下,盐体发生明显的塑性流动,围绕拜城凹陷呈环带状分布,并在克拉苏构造带和秋里塔格构造带聚集增厚,最厚可达4000m以上。盐体的塑性变形影响了含盐层系和上覆层的构造变形过程,形成了数量众多、类型丰富的盐相关构造,主要包括盐枕、盐墙、盐推覆、鱼尾、盐焊接(断层焊接)、盐垛、突发构造和盐撤凹陷等。库车坳陷盐相关构造变形影响了油气运移、聚集和成藏过程。盐构造运动形成的丰富圈闭可为油气聚集提供良好的空间,断裂可为油气运移提供良好通道,巨厚的膏盐层还可作为封闭性能良好的盖层。受盐相关构造变形影响,库车坳陷盐下、盐间和盐上存在三种不同的成藏模式。综合分析表明,库车坳陷较为有利的油气勘探领域主要包括有盐下的背斜圈闭、断层遮挡下盘圈闭、地层-岩性圈闭、盐间的构造-地层圈闭和盐上的背斜圈闭等。     

美国Paradox盆地盐构造新生代的拉伸活化

美国科罗拉多高原Paradox盆地中的裂口盐墙和盐背斜,主要是在古生界和中生界沉积物的差异负载作用下发育起来的。盐构造顶部的平缓褶皱,通常被认为是晚白垩纪至古新世拉腊米挤压运动的产物,而其脊顶地堑与山谷,则被认为是挤压后的松弛拉伸及盐溶作用所造成的。基于野外调查、物理模拟以及现代盐构造学理论,研究认为这些平缓褶皱和脊顶地堑,主要是新生代始新世至渐新世北北东向区域拉伸作用的产物。因为岩盐较其围岩软弱,拉伸形变主要集中在早先形成的盐墙、盐背斜及其较薄的顶板中,使盐构造发生活化并形成新的拉伸构造。顶板中的拉伸构造主要包括正断层、地堑、断层滑移(断滑)褶皱以及滚动褶皱。由于区域拉伸方向斜交盐构造走向,断层分布多呈羽列状。在母盐层较厚地区,拉伸使盐刺穿在正断层之下次动上升;而在母盐层较薄地区,拉伸使盐刺穿下降。在初始盐刺穿较高地区,盐构造的侧翼下降;而在初始盐刺穿较低地区,盐构造整体下降。拉伸使盐刺穿变宽,脊顶地堑下沉,形成拉伸型下降盐刺穿特征性的尖角盐体构造。局部地区,盐体从破碎的顶板间溢出,覆盖了下沉的脊顶地堑。     

新疆库车盆地东秋里塔格构造带新生代的构造演化

东秋里塔格构造带位于库车前陆盆地的南缘,新生代经历了强烈的构造挤压和构造沉降。平衡剖面分析、生长地层识别和重点井沉降史的数值模拟表明:古新-始新世库姆格列木群沉积期间构造活动微弱并沉降缓慢。渐新世苏维依组沉积期间,构造活动开始加强,沉降速度加快,并形成了一些小断距的逆断层。中新世构造活动进一步加强,沉降加速,沉积了厚层的吉迪克组膏盐层;康村组沉积时期,构造挤压使得膏盐层发生塑性流动,形成盐枕,康村组发育生长地层。随后的上新世库车组沉积期间,研究区先发生快速沉降,然后,随着南天山急剧隆升,冲断作用迅速向南扩展。约在早更新世,库车褶皱冲断带前锋到达东秋里塔格构造带,并最终定型,使得该区发生强烈的构造变形,形成大量的逆冲断裂构造带,膏盐层表现出明显的塑性流动,形成盐推覆构造。     

库车褶皱-冲断带拜城凹陷盐构造特征与成因

关于沉积差异负载对褶皱-冲断带中塑性盐岩变形的影响仍然不清楚,库车褶皱-冲断带拜城凹陷受到的构造挤压变形微弱,凹陷中沉积了巨厚的盐上覆层,是研究沉积差异负载如何影响塑性盐岩变形的天然实验室.根据野外地表调查结果、钻井资料和二维地震剖面,约束库车褶皱-冲断带拜城凹陷盐构造特征,并探讨盐构造成因机制.盐顶构造图揭示拜城凹陷盐上覆层发育东、西2个沉积中心,东沉积中心位于拜城县附近,西沉积中心位于BZ1井南侧,二者之间(大宛齐乡附近)形成大宛齐盐枕和拜城凹陷鞍部.钻井资料和地震剖面显示:(1)东、西沉积中心下伏盐岩流动减薄,二者之间盐岩聚集加厚;(2)大宛齐盐枕核部盐岩聚集发生于上新世晚期-现今;(3)上新世末期-现今,拜城凹陷鞍部下伏盐岩聚集加厚,盐岩厚度往东、西沉积中心逐渐减薄,形成东西向背形构造.基于盐构造特征和前人研究成果,提出库车褶皱-冲断带拜城凹陷盐构造相关的盐岩流动变形模型,认为沉积差异负载在库车褶皱-冲断带盐岩变形中发挥着重要作用:(1)在挤压应力和沉积差异负载作用下,以东、西沉积中心为圆心,盐岩向四周放射状流动;(2)盐岩变形以沿挤压方向(N-S)流动为主,但剖面间(E-W)流动也很明显.      

库车褶冲带博孜敦底辟新生代盐构造变形期次:来自盐动力层序的证据

盐动力层序是指被动盐底辟周缘发育的一套角度不整合地层,是识别盐盆地早期被动底辟的标识。库车地区盐构造由于被上新世区域大规模挤压事件显著破坏,其古新世–中新世的早期演化过程尚存在争议。本文首次将盐动力层序的研究方法运用在库车地区盐构造研究中,并通过对库车褶冲带的博孜敦盐底辟进行野外观察、地层恢复、地震解译后发现,库车地区博孜敦盐底辟南西翼渐新统–中新统发育一套与盐底辟活动相关的沉积层序,小层序之间以角度不整合为界,但随着远离底辟地层之间的接触关系很快变为整合接触,符合直立状复合型盐动力层序的模型。由此认为,库车地区早期被动盐底辟发育,盐构造的演化变形可分为两个期次:早期被动底辟期(渐新世–上新世早期)与后期挤压改造期(上新世–现今)。通过对比物理模拟结果与地震资料解译结果认为,库车地区早期被动底辟作用很可能受控于始新世以来的冲积扇沉积加载作用。     

库车坳陷东部晚白垩世古隆起及构造应力场恢复

库车坳陷东部具有丰富的油气资源,其构造变形机制与南天山造山带密切相关。综合采用露头共轭节理及白垩系残余厚度分布,分析了库车坳陷东部晚白垩世古隆起特征及构造应力场属性。吐格尔明、克孜勒努尔沟、库车河、卡普沙良河、吉迪克以及库车河西6条剖面的共轭节理分析表明,库车坳陷东部新生代构造挤压应力为NNW-SSE向,而中生代的构造挤压应力为NE-SW向。原型盆地恢复显示,库车坳陷白垩纪的沉积中心大致位于大北1井―吐北2井―克拉2井一线,且发育秋里塔格―新和―牙哈―提尔根古隆起带,白垩系原始沉积厚度总体上北厚南薄。在晚白垩世区域抬升剥蚀的构造背景下,坳陷东部受压隆升遭受剥蚀,白垩系残余厚度减薄,呈西厚东薄的趋势。位于坳陷东部的吐格尔明背斜在石炭纪―三叠纪为一个长期存在的继承性沉积古隆起,晚白垩世进一步隆升形成构造古隆起,背斜周缘的白垩系残余厚度进一步减薄。吐格尔明背斜和背斜周缘白垩系残余厚度等值线以及库北1井和库车河剖面周缘白垩系残余厚度等值线的长轴方向均为NW-SE向,进一步证实了库车坳陷东部晚白垩世的构造应力为NE-SW向。库车坳陷东部晚白垩世古隆起与构造应力场属性主要与特提斯造山带中地体增生和拼贴作用导致的特提斯北缘盆地群中发生的区域性抬升有关。     

库车坳陷中部构造分层差异变形特征和构造演化

基于地表露头调查、地震资料解释、钻井及与盐相关的构造样式分析,对库车坳陷中部构造变形特征进行研究。结果表明:库车坳陷中部具有南北分带、东西分段、垂向分层的变形特征。以库姆格列木群膏盐岩为界可以分为盐上构造层、盐构造层、盐下构造层及基底构造层4层结构。该区域主要发育收缩构造样式及盐构造样式,盐上构造层、盐构造层及盐下构造层的构造样式及分布具有明显差异。盐上层主要发育逆冲断层及褶皱,盐岩层则以盐流动构造样式为主,盐下层则发育逆冲叠瓦断层等大规模推覆构造。研究区具有明显的分段变形特征,可划分为博孜—却勒构造段、大北—西秋构造段、克深—西秋构造段、克拉3—东秋构造段,其差异性主要表现为地表线性褶皱带分布、盐构造样式、盐下构造变形的差异。区域构造演化剖面研究表明库车坳陷主要经历了中生代伸展坳陷盆地(三叠纪—白垩纪)、新生代早期"挠曲"盆地(古近纪—中新世)及新生代晚期前陆盆地(上新世—第四纪)的演化过程。现今构造主要形成于库车组沉积的中晚期。     

库车再生前陆盆地冲断构造楔特征

库车再生前陆盆地冲断构造楔由一系列向南运动的逆冲断层和相关褶皱组成。冲断楔的北部以断层转折褶皱、断层传播褶皱、双重逆冲构造为主。断层楔的前缘发育了很好的滑脱膝折背斜,全为盲断层控制,形成隐蔽式前锋。冲断层的就位从中新世开始,自北向南迁移,前锋的构造形成在第四纪。造成逆冲断层的地壳水平缩短作用速度在中新世较慢,平均为0．355mm/a,上新世中期达0．82mm/a,而到上新世晚期和第四纪速度增大了约一个数量级,达到1．29－3mm/a。