塔里木盆地中央隆起带断裂系统分析

本文以地震剖面解释为基础,深入分析塔里木盆地中央隆起带主要断裂带的构造样式和变形特征,确定不同时期断裂系统的分布规律,并试图建立中央隆起带断裂系统发育与周缘造山带演化之间的联系,进而阐明其发育的动力学背景。论文提出了塔里木盆地中央隆起带断裂构造变形样式分类体系;在巴楚隆起的南部边缘,识别出两套区域性的盖层滑脱构造系统,其中浅层色力布亚-玛扎塔格滑脱冲断层逆冲到巴楚南部边缘之上,并构成了现今塔西南前陆冲断系的锋缘断裂;发现了分布在塘古巴斯坳陷的中东部和塔中隆起东部的、规模巨大的、向北西方向凸出的弧形逆冲断裂系统。该弧形逆冲断裂系统的东南部以车尔臣断裂为界,主要形成于晚奥陶世末期,锋缘断裂以盖层滑脱逆冲为特征,与早奥陶世末期发育的、呈NW向展布的塔中Ⅰ号断裂带、塔中10号断裂带、塔中2号断裂带和塔中22号断裂带等构成的基底卷入式逆冲断裂形成明显的交切关系;论文将周缘造山带的重大构造运动事件与塔里木盆地内部不同时期发育的断裂系统相对比,在塔里木盆地内划分出分别与西昆仑造山带、阿尔金造山带和南天山造山带相关的三套断裂系统。     

塔中隆起带断裂系统及其对碳酸盐岩台地的控制

碳酸盐岩台地的建造与改造受多种因素的控制,本文主要探讨以断裂活动为代表的构造运动对碳酸盐岩台地发育和破坏的控制作用。塔中地区主要发育NW向基底卷入式断裂系统和NE向盖层滑脱式逆冲断裂系统两大类,前者主要形成于早奥陶世末的中加里东I幕构造运动,该断裂控制了塔中隆起开始形成时的构造格局,从而使塔中隆起带碳酸盐岩台地由早期的缓坡-镶边缓坡型的台地结构演化为礁滩型孤立台地,而后者主要形成于晚奥陶世末中加里东II幕构造运动,该断裂的强烈活动,使得塔中地区发生东西翘倾运动,东部隆起接受改造,早期的碳酸盐岩台地遭受严重破坏。     

塔里木盆地巴楚隆起断裂差异活动特征及成因演化

巴楚隆起是塔里木盆地重要的含油气构造单元,因其断裂构造特征与演化异常复杂,严重制约了对该地区构造特征及演化的认识和油气勘探工作。本文通过对地震资料精细构造解释,并结合塔里木盆地构造演化背景及最新的钻井、露头等资料,阐明了巴楚隆起断裂活动具有明显的分期差异性和分区、分带、分段及分层差异性。巴楚隆起断裂构造主要经历了4期差异活动,即加里东早期发育张扭性断裂、海西晚期断裂挤压反转、喜马拉雅山中期断裂强烈压扭逆冲与分区差异变形、喜马拉雅山晚期西南缘断裂带分段分层差异改造与叠加。断裂演化主要受控于加里东早期、海西晚期和喜马拉雅山中-晚期构造运动及对应时期塔里木古陆周缘洋盆开合与造山作用,喜马拉雅山中期是巴楚隆起断裂活动关键期,因受西昆仑和西南天山强烈挤压,隆起西段发生“屈服型”冲断隆升与走滑旋转,东段相应发生“受限型”弧形逆冲与向南掀斜,喜马拉雅山晚期断裂主要活动表现在隆起西北缘和西南缘,特别在西南缘断裂带发生了强烈的分段、分层差异叠加改造,其成因与西昆仑强烈隆升和向北挤压密切相关。     

塔里木盆地塘古巴斯坳陷玛东构造带断裂特征及成因探讨

塘古巴斯坳陷是塔里木盆地油气勘探的重要接替区,初步研究显示玛东构造带具有良好的油气远景,但是构造研究相对薄弱,制约了下一步的油气勘探。本文利用最新的钻井和地震资料解释成果,对塘古巴斯坳陷玛东构造带断裂构造的几何学和运动学特征进行了分析,并探讨了断裂差异演化的成因机制。结果表明,玛东构造带纵向上以中寒武统阿瓦塔格组膏盐岩为界,形成盐下基底卷入逆冲断裂和盐上盖层滑脱逆冲断裂两套变形系统;横向上从南向北,划分为3个构造段,且断裂组合样式逐渐复杂。构造带南段、中段和北段断裂主要活动期分别为志留纪–泥盆纪、中奥陶世末–二叠纪以及晚奥陶世中期–泥盆纪,断裂活动具有中段早、两端晚以及中间延续时间长、两端延续时间短的特征。不同构造段地层缩短量和缩短率反映,构造带北段在志留纪–泥盆纪缩短作用最强,构造带中段和南段则在晚奥陶世缩短作用最强,断裂活动性整体具有由北东往南西减弱的规律。玛东构造带差异构造变形受多重因素控制,包括:基底断裂的控制作用、古隆起的隆升阻挡作用、构造应力场的叠加作用、盐岩层系的调节作用和区域构造的反转作用。     

塔里木盆地塔中及周边地区下古生界构造样式与成因演化

文通过研究区深层主要变形带构造变形解析,确认塔东南下古生界构造基本轮廓形成于中奥陶世末,定型于奥陶纪末—志留纪,北部和西部分别有喜山期和海西晚期构造的叠加。以塔中Ⅰ构造带—塔中5-38井构造带、塘北—玉北构造带、塔中南缘构造带为界,研究区可分为4个构造样式不同的构造单元。单元边界的构造变形相对剧烈,以逆冲—走滑断裂带为主,单元内部构造变形相对较弱。自东南向盆地内部,构造变形由强变弱。东南边缘塘沽巴斯凹陷以弧形向西北展布的基底滑脱型逆冲构造为特征,变形最为剧烈。晚奥陶世以凹陷为主,奥陶纪末期志留纪褶皱隆起。北侧为塔中隆起,是一个断裂—褶皱复背斜,主体发育于中奥陶世晚期,缺失中奥陶统,且控制了上奥陶统良里塔格组沉积时期孤立台地沉积,于奥陶纪末—志留纪定型。构造带以基底卷入扭动挤压断裂—褶皱变形为主,总体受控于北缘断层,自西向东逆冲幅度增大,西部为南北对称复背斜,东部形成向北逆冲的构造带。塔中隆起西段自北向南由逆冲挤压向压扭性走滑构造转变。西部巴楚东段及塔西南东部以区域性的隆升为主,与塔中隆起相似,大面积缺失中奥陶统地层。北部顺托地区则以走滑断裂发育为主,断裂主要活动期为奥陶纪末—志留纪和海西晚期。构造变形组合显示,塔东南下古生界构造变形动力主要来自盆地东南部,是东昆仑与阿尔金洋渐进闭合、俯冲碰撞过程导致塔里木板块变形的产物。变形时序及研究区NE向断裂运动规律表明板块作用自中加里东至晚加里东持续压扭的过程。塔东南地区各单元构造样式与强度差异表明盆地盖层变形明显受到基底断块与内部寒武系膏泥岩分布的制约。其次,断裂的多期活动体现了后期构造的叠合改造的作用,顺托地区NE向断裂可能与海西晚期构造运动的延展有关。     

塔北隆起北部叠加断裂构造特征与成因背景分析

塔北隆起在塔里木叠合盆地演化时期经历了古克拉通隆起、早期前陆前缘隆起、库车再生前陆盆地斜坡3个阶段。经过两期成盆构造变革阶段，塔北隆起北部垂向上叠加深、浅层两组断裂系统：深层断裂系统为基底逆冲断裂，发育冲断构造、背冲构造组合；浅层断裂系统为正断层，发育地堑、地垒构造样式组合。两组不同性质断裂系统的发育均对应于两期造山挤压背景下前陆盆地形成阶段。笔者认为，深层断裂并非是处于早期前陆变形区域，而是处于挤压背景下板内塔北古克拉通隆起“纵弯”构造变形中岩层破裂的结果。浅层断裂是库车再生前陆盆地阶段塔北隆起北部基底（前中生界构造层）受水平挤压翘曲变形（纵弯变形）导致上覆岩层引张破裂的结果。     

塔里木盆地塔中隆起及北围斜区断裂体系与油气成藏关系

笔者探讨了断裂在油气聚集中的作用,它是制约塔中隆起及北围斜区油气分布规律的关键因素。基于地震资料断裂解析,塔中隆起及北围斜区断裂体系主要由北西—南东延伸的压扭性断裂带与北东—南西延伸的走滑断裂构成。断裂体系主要形成于中晚加里东中期,此后经历了晚加里东、晚海西和喜山期的继承性活动与改造。中加里东中期构造是该区构造的主要定型期,断裂不仅控制了构造带发育,也是风化壳岩溶储层、礁滩相储层、热液溶蚀碳酸盐岩储层形成关键因素。断裂带后期活动为油气运聚提供了通道,北北东断裂是油气由北部坳陷向隆起长距离运聚的主要通道。断裂带的复杂性造就了研究区油气具有沿断裂带分布,成藏模式多样,差异富集特征。     

塔里木盆地中央隆起带断裂活动及其对海相克拉通解体的作用

在地震剖面地质构造解释的基础上,深入分析了塔里木盆地断裂系统在中央隆起带的形成演化及塔里木海相克拉通盆地演化过程中的作用.研究表明,塔里木盆地中央隆起带主要发育中加里东I幕(早奥陶世末)、II幕(晚奥陶世末)和喜马拉雅运动中晚期(中新世末以来)共3期大规模断裂系统.这些断裂系统的活动控制了中央隆起带构造演化过程和隆坳格局的变迁,其中巴楚隆起经历了加里东中晚期隆后斜坡和海西-燕山期前隆,至喜马拉雅运动中晚期最终定型为挤压断隆.塔中隆起形成于中加里东I幕构造运动,至中加里东II幕构造运动定型,而塔东隆起则形成于中加里东II幕构造运动并基本定型;将塔里木古生代海相克拉通盆地的演化过程划分为海相克拉通盆地的形成、解体和消亡(即陆内前陆和挤压坳陷形成)3个演化阶段,认为中加里东两期断裂系统的形成是塔里木海相克拉通解体的重要原因.      

塔北英买32潜山区断裂特征与油气藏

利用三维地震勘查解释成果,结合构造演化史、区域应力作用对塔北隆起英买32潜山区奥陶系断裂特征进行详细的分析,认为研究区主要发育加里东晚期、海西早期和海西晚期三期断裂,其中海西晚期主要以走滑断裂是研究区主要断裂。研究区断裂可划分为三级,一二级断裂控制了潜山构造主体和圈闭的形成,三级断裂改善了储层物性。识别出叠瓦状逆冲、背冲构造与对冲构造、花状构造、剪切走滑、陡倾密集破裂带五种主要构造样式,其中正花状构造是油气的有利聚集区,是下一步开发部署值得关注的重要地区。     

塔里木盆地断裂构造分期差异活动及其变形机理

本文的目的是探讨塔里木盆地断裂构造分期差异活动过程及其变形机理.在地震剖面解释、钻井资料和地质资料综合分析的基础上,通过编制塔里木盆地不同时期断裂系统图,提出控制塔里木盆地断裂构造形成和演化主要构造活动期次为:加里东早期、加里东中期、加里东晚期-海西早期、海西晚期、印支期、燕山期和喜马拉雅期.加里东早期断裂活动受伸展环境制约,沿先存基底断裂带形成张性正断层.加里东中期、加里东晚期-海西早期断裂活动以逆冲作用为主,在塔东、塔中、塘古巴斯、巴楚和麦盖提地区最为发育.海西晚期断裂活动也是以逆冲作用为特征,并从早期断裂强烈活动的塔中、塘古巴斯、玛东等地区,迁移到塔北隆起和东部地区.印支、燕山和喜马拉雅期,前陆地区断裂构造发育,形成叠瓦冲断带、褶皱-冲断带、双重构造、盐相关构造等;但在盆内稳定区,断裂构造不发育,活动性弱.古生代断裂构造发育分布的控制机理,主要与区域大地构造环境的变化和构造转换、先存基底断裂带、大型区域性不整合、滑脱带等要素密切相关.区域大地构造环境的变化和构造转换主要受控于塔里木周缘洋盆的伸展裂解、俯冲消减和洋盆闭合的时限和强度.先存基底断裂带或基底构造软弱带往往控制着后期断裂的发育位置和展布方向.大型区域性不整合和滑脱带控制着断裂构造的发育和分布层位.中、新生代断裂构造发育分布的控制机理,与区域大地构造环境及其构造转换、区域构造位置有关.中、新生代塔里木断裂构造主要分为三种环境,即前陆构造环境、盆内稳定区构造环境和隆升剥蚀区构造环境.盆内稳定区断裂构造不发育,活动性较弱.中、新生代断裂构造主体发育在前陆构造环境中,主要受控于周缘造山带强烈隆升、挤压冲断、走滑-逆冲或逆冲-走滑作用,同时与喜马拉雅晚期盆-山耦合作用及滑脱层的发育有关.     

塔里木盆地北部断裂格架分析

通过对塔北６条区域性主干断理解力学性质及发育历史的分析，论述了控制本区构造变形的基本断裂格局，认为：（１）分地北缘南天山和西南缘昆仑山两板块边缘活动产生的挤压应力在塔联合和叠加，造成了该区现今“南北分带、东西分块”的构造格局，（２）挤压应力是塔北构造变形的主导应力，海西－印支期ＮＥＥ和ＮＷ向两组区域断裂分别平行于两板块边缘，均属压性逆冲断裂，平移分量极小，ＮＷ向断理解主体不是扭断裂，只是喜山期叠加     

塔里木盆地塔中低凸起古构造演化与变形特征

通过区域地质和构造地震精细研究,提出了塔里木南缘早古生代板块构造控制塔南—塔中从伸展到挤压盆地演化：寒武纪—早奥陶世板缘拉张控制了塔中北斜坡断陷构造;中奥陶世北昆仑洋盆关闭后塔中前缘隆起;晚奥陶世—晚泥盆世塔中前陆冲断与走滑构造变形。晚奥陶世塔南前陆冲断构造由东南向西北方向传播,形成塘北—塔中南—塔中5号断裂带等弧形断裂体系和塔中低凸起中西段与Ⅰ号断裂带小角度斜交的走滑断裂体系。冲断构造位移的传播受控于两个滑脱层：其一是沿寒武系内部膏盐岩的滑脱,形成弧形冲断构造,终止于塔中南缘断裂带;另一个是沿中地壳韧性变形带的滑脱,形成塔中1号断裂带东端的弧形构造带。塔中1号断裂带东段的构造变形方式主要为向北传播水平位移的断层传播褶皱和向南反向冲断的楔形构造。塔中低凸起的中西段右行走滑构造导致了向东收敛的扫帚状走滑断裂体系的形成,剖面发育花状构造。塔中低凸起的古构造演化与变形特征、构造变形样式、构造变形成因和断裂体系,是克拉通盆地内部叠合盆地深层的主要构造地质特征。     

大陆盆地的聚敛-闭合过程研究:以塔里木盆地为例

印度与欧亚大陆第三纪以来碰撞汇聚,造成亚洲大陆内部强烈缩短变形。塔里木盆地如何发生相应的变形调节和应变分解,成为中亚板内构造的重要问题。塔里木陆块新生代以来被板内造山带及走滑断裂系环绕,盆地内部以刚性为特征,未发生强烈构造变形。区域大断裂与塔里木盆地的冲断、走滑构造边界共同作用,形成盆地边缘复杂的构造系。其新生代构造变形主要集中于盆地的构造边界上,4条构造边界显示差异性的运动特征和构造交切关系。盆地边缘构造带叠加并向盆内扩展,造成盆地总体上水平缩短,并发生应变分解。盆地内部发生沉积-构造分异,发育前陆盆地、前缘隆起、复合前陆盆地、拉分盆地等单元。其中,盆地西北缘及西南缘发生陆内俯冲,形成前陆盆地及前陆冲断带,对盆内构造演化有重要影响。区域构造研究表明,塔里木盆地新生代主要发生了4期区域构造变形,第三纪以来还发生顺时针旋转。大陆盆地构造边界上的运动组合、盆内不均匀阻挡和滑脱拆离,造成其变形扩展方式的差异,并影响盆内单元构造演化。因此,塔里木盆地是认识大陆盆地聚敛与闭合过程的天然实验室。     

塔里木色力布亚—玛扎塔格断裂系与油气

色力布亚—玛扎塔格断裂是塔里木盆地内长期活动的主要断裂之一，始于海西晚期，印支—燕山期继续活动，喜山期多次强烈活动。断裂带构造变形以扭压或压扭构造为主要特征。局部应力场变化导致沿断裂走向上断裂活动方式及相关褶皱特点发生了变化。该断裂多次活动为塔西南坳陷油气生成、运移、聚集提供了良好条件，麦盖提斜坡成为西南坳陷油气勘探目标区块的主要因素。     

塔里木盆地西部断层的活动性与封闭性

研究区位于塔里木盆地西部,主要跨越巴楚断隆和阿瓦提凹陷两个构造单元.自寒武纪以来,本区主要经历了三次挤压作用,形成了第一期北西向、第二期南北向和第三期北西向褶皱和断裂构造.断层活动性是断层封闭性研究的基础和关键.活动断层的主体部分是开启的,但即使是强烈活动的断层,只要在储层或生油层附近发育较多的泥岩层构成与之相接的泥岩剪切带,断层的这些部分仍然具有封闭性.断层的封闭性应该在断层活动性研究的基础上作进一步分析.塔里木盆地西部断层的活动性与封闭性研究表明,第一期北西向断层在中寒武世-泥盆纪和第三纪-第四纪、第二期南北向断层在晚二叠世和第三纪-第四纪、第三期北西向断层自老第三纪形成以来主体部分分别处于开启状态.     

西昆仑—帕米尔造山带及其北缘前陆盆地板内变形构造

笔者总结了西昆仑—帕米尔造山带及塔西南前陆盆地板内变形的各类构造模式、构造分带、新生代变形格局及构造演化,提出其新生代板内变形具有弧形构造分段性和阶段性演化的特点,发现了依格孜牙、柯克亚、桑株—杜瓦、卡兹克—阿尔特薄皮弧形推覆构造、齐姆根主弧形构造段及玉力群—克里阳构造段的三角带构造及叶尔羌—棋盘对冲过渡型弧形构造。认为对冲过渡型弧形构造及各弧形构造分段间的斜冲走滑带是塔西南前陆盆地板内变形的特殊产物。     

塔里木盆地晚第三纪-第四纪沉积特征、构造变形与石油地质意义

通过对塔里木盆地晚第三纪-第四纪沉积环境、沉积中心分布特征、构造变形特征及其动力学成因的分析,认为塔里木盆地晚第三纪-第四纪的沉积和构造变形过程明显受控于阿合奇-西昆仑-阿尔金左行剪切挤压构造。它加速了生油岩的成熟过程,形成新的背斜和断层圈闭构造,而且还控制了新生代油气的运移和聚集。非构造圈闭和断层遮挡圈闭所形成的次生油气藏是巴楚断隆的有利勘探目标。     

吐格尔明背斜核部片岩的年代学与构造意义

盆地基底是制约盆地形成演化与构造变形的关键因素之一,研究盆地基底是剖析盆地构造特征的重要途径。塔里木盆地北部处于负磁异常区,推测其基底为变质沉积岩。本文对这一推断利用塔里木盆地北部库车坳陷吐格尔明背斜核部出露的元古宙片岩进行了锆石U-Pb年代学和岩石地球化学研究。研究表明,片岩中锆石的206Pb/238U年龄集中在(775.3±5.8)Ma～(787.1±6.8)Ma,表明它们形成于新元古代早期,代表约800 Ma发生的晋宁运动,这一构造事件形成了塔里木盆地北部的基底。片岩SiO2含量大于70%,长英质组分含量高,Al2O3、K2O富集;稀土元素总量(ΣREE)平均为166×10-6,稀土元素配分曲线呈微右倾型,具有弱的负Eu异常;高场强元素Ta、Nb、Ti等具有负异常,大离子亲石元素Rb、Ba等具有正异常。通过原岩恢复,判断该变质岩是一套由石英砂岩类变质形成的副变质岩。这与塔北航磁负异常特征吻合,这种性质的基底强度较小,在后期表现出构造沉降幅度大与构造变形强烈。     

塔里木盆地多期改造-晚期定型复合构造与油气战略选区

受关键构造变革期制约,叠合盆地具有分期差异变形特征。从变形角度分析,塔里木盆地可以追溯出5期主要的构造改造作用,即加里东中期、加里东晚期-海西早期、海西晚期、印支-燕山期和喜马拉雅期,并影响塔里木盆地的发展演化历史。通过对塔北、塔中和库车已知油气聚集区解剖表明:古生代多期改造形成的断裂、褶皱、隆升、剥蚀和岩溶作用,对台盆区巨型海相碳酸盐岩古岩溶油气藏的形成具有重要的控制作用;中、新生代多期改造过程,对前陆褶皱-冲断带大规模油气聚集成藏具有重要的控制作用;这些已知油气聚集区带都是在喜马拉雅晚期最终定型的,总体构成多期改造-晚期定型复合构造油气聚集模式。综合分析了塔里木新区分期差异构造变形特征,在此基础上,依据叠合盆地多期改造-晚期定型构造模式,对塔里木新区进行了区块评价和油气战略选区,认为巴楚隆起、麦盖提斜坡和西昆仑山前褶皱-冲断带是近期油气勘探突破的首选地区,塔东地区、塘古巴斯坳陷和阿瓦提断陷具有良好的油气勘探前景。     

塔北地区变形样式及其分布规律

塔北地区包括库车前陆盆地和塔北前陆克拉通地区两大变形带，在库车前陆盆地，垂向上，主要受滑脱层发育及其展布、构造地层组合及岩层埋深等因素控制，深层一般为被动顶板双冲构造及断变褶皱，中层三角带、冲起构造，浅层为断展，滑脱及底辟褶皱；横向上，与挤压应力大小、地层岩石力学性质、滑脱层发育程度等相关，自造山带前缘向前陆克拉通方向，褶皱一般由紧闭，不对称或倒转变为平缓，开阔，并由断变，断展褶皱变为滑脱褶皱；变