柴达木盆地北缘晚中生代一新生代构造应力场——来自构造节理分析的证据

柴达木盆地的构造演化,尤其是中、新生代的构造演化历史及其影响程度一直存在争议。在冷湖O号、冷湖4号、鄂博梁、结绿素等剖面开展了野外构造节理测量,应用地层恢复技术,分析了柴北缘晚中生代-新生代构造应力场的演化过程。结果表明：晚侏罗世之后,柴北缘主要受东西方向的挤压,这与区域上的研究结果一致;早白垩世北西-南东向的挤压应力可能再次影响了侏罗系;晚白垩世受南北挤压应力的影响,地层隆升遭受剥蚀;始新世下干柴沟期至上新世狮子沟期,柴北缘处于弱活动时期．接受稳定沉积;上新统狮子沟组沉积之后,由于阿尔金山的隆升,盆地北缘主体受北西-南东向应力的影响,涉及地层包括上干柴沟组、下油砂山组和上油砂山组;早、中更新世七个泉期之后,受南北向构造应力场的强烈影响．在狮子沟组、上油砂山组和下油砂山组中都有其分量．较老地层的地表露头中也有记录。这期构造运动对柴北缘油气运聚具有破坏和二次成藏的作用。因此,围绕柴北缘其他地质剖面开展更进一步的构造节理测量和分析工作,对油气资源勘探具有指导意义。     

郯庐断裂带(安徽段)及邻区的动力学分析与区域构造演化

依据区域构造层次划分,采用构造筛分法,层层深入,层层筛分,确定发生于各个不同时代地层/岩层内的断裂活动的同期及叠加的应力场特征。综合所有的同期应力场特征及辅以叠加的应力场特征来验证,从而确定了一个连续的、完整的断裂活动的应力场演化序列;结合区域构造变形特征分析,阐明郯庐断裂带(安徽段)的构造演化。应力场分析显示:晚三叠-早侏罗世应力场为北北西—南南东或近南北向挤压,属古特提斯构造域,断裂发生同造山走滑;早白垩世早期,应力场为北西—南东向挤压,断裂发生左行走滑运动,中国东部处于西环太平洋构造域;早白垩世晚期—古新世(始新世),区域发生北西—南东向伸展作用,断裂处于伸展断陷作用阶段;新生代,受区域上近东西向的挤压作用影响,断裂发生挤压逆冲兼右行走滑作用。     

柴达木盆地北缘晚海西—印支期古构造应力分析

为了更好认识柴北缘晚海西—印支期古构造应力特征与演化过程,在天峻快日玛乡、城墙沟、石灰沟等地区详细野外观测的基础上,利用地层恢复和古构造应力反演技术对柴北缘及邻区石炭系—新生界构造观测数据进行分析。结果表明晚二叠世—中三叠世,柴北缘在南—北向挤压作用下向北俯冲碰撞,盆地内部上二叠—中三叠统缺失。晚三叠世开始,西秦岭斜向碰撞柴达木盆地,柴北缘进入造山阶段,所受挤压作用方向转变为北西—南东向,盆地内大范围缺失上三叠统。晚海西—印支期柴北缘内部二叠纪—三叠纪地层大面积剥蚀加之该期强烈挤压作用造成尕海南山石炭系与白垩系、旺尕秀煤矿石炭系与侏罗系之间的角度不整合,意味着下伏石炭系可能遭受强烈破坏。     

柴达木盆地西部狮子沟—英东构造带构造演化及控藏特征

柴达木盆地西部狮子沟—英东构造带近年来陆续获得重要油气发现,油气探明储量超亿吨,勘探潜力巨大,但复杂构造、沉积演化控制下的油气成藏与油气分布规律有待进一步研究。文中通过对构造带不同构造部位的沉降史模拟、地层缩短率计算及构造样式、构造变形特征的综合分析与对比,结合包裹体测温、埋藏史模拟及主成藏期确定,明确了新生代构造变形特征及其成藏过程与油气分布的控制作用。研究表明:(1)构造带的演化可分为4个阶段。路乐河组(E1+2)—下干柴沟组下段(E13),初始弱断陷期;下干柴沟组上段(E23),快速沉降期;上干柴沟组(N1)—下油砂山组(N12),坳陷期;上油砂山组(N22)至今,构造抬升期。(2)构造带主要经历两次构造活动高峰,其中下干柴沟组(E23)时期构造活动控制了区内主力烃源岩演化。上油砂山组(N22)沉积末期构造变形控制了圈闭的形成及变形规律。(3)英东地区主要是两期成藏,分别发生于下油砂山组(N12)沉积末期和上油砂山组(N22)沉积末期;新生代构造演化及油气匹配关系控制了狮子沟—英东构造带的东、西成藏差异与油气分布。     

华北地块北缘及邻区显生宙构造应力场

华北地块北缘及邻区显生宙不同时期存在不同类型的造山作用，古生代以陆缘俯冲造山为主，中生代以陆内挤压造山为主，新生代以陆内伸展造山为主。不同造山阶段存在不同的区域构造应力场。晚古生代陆缘俯冲造山阶段，区域最大主压应力方向以近南北向为主。中生代陆内挤压造山阶段，南北向边界挤压力的作用不断减弱，而北西—北西西向边界挤压力的作用不断增强；在中东地段，印支期—早燕山期—晚燕山期，区域最大主压应力方向发生自南北向—北西向—北西西向规律性变化。新生代陆内伸展造山阶段，区域最大主压应力方向以北东向为主。不同造山阶段区域构造应力的量值也存在明显差别，构造应力大小与造山作用强度、构造—岩浆活动性存在良好正相关关系     

阿尔金断裂对柴达木盆地西南地区的影响——来自构造节理分析的证据

阿尔金断裂在100～85 Ma、40～25 Ma、10～8 Ma具有多期活动的特征。通过对柴达木盆地西南地区中-新生代地层中构造节理数据的采集、层面校正和综合分析,认为阿尔金断裂多期活动在柴达木盆地西南地区的表征存在差异：即晚白垩世断裂走滑活动对该地区的影响范围较窄,限于阿尔金山前附近;始新世上干柴沟组、中新世下油砂山组沉积之后,阿尔金断裂2期明显的走滑逆冲活动影响范围逐渐增大,可分别达到干柴沟、油砂山一带。这可能与南部青藏高原的多期推覆逆冲导致阿尔金断裂被动活化有关。因此,盆地西南地区油气勘探过程中阿尔金断裂3期走滑逆冲活动的影响值得重视。     

柴达木盆地欧龙布鲁克地区构造演化研究

柴北缘东段古生界构造变形特征、构造演化过程研究较为薄弱,尤其是古构造应力场性质及其转变机制尚不明确。文中对欧龙布鲁克地区野外剖面及应力感构造要素(褶皱、节理、擦痕)进行了系统观测和分析,结果表明：加里东晚期应力场为NE向;晚海西-印支期早期为SN向,晚期NW向两期挤压应力场;燕山早期近EW向拉张,燕山晚期及喜山晚期处于NE向挤压应力场。根据欧南凹陷平衡剖面反演结果,对比不同时代地层收缩速率可知,柴北缘东段寒武纪-新近纪构造演化可以分为4个阶段：(1)加里东早期(C -O1)弧后伸展、晚期(O2-S)弧后挤压,导致柴北缘东段初步形成NW向的背斜凸起;(2)晚海西-印支期(P-T)隆升阶段,欧龙布鲁克地区整体处于水体之上,并没有造成盆内二叠系-三叠系的沉积;(3)燕山早期(J1-J2)陆内伸展断陷、晚期(J3-K)挤压反转,欧龙布鲁克地区为继承性隆起,未完全接受沉积;(4)喜山晚期(N-Q)强烈挤压构造变形,逆断层强烈活动使山体快速隆升,基底卷入型构造样式广泛分布。     

郯庐断裂带北延及中新生代构造体制转换问题的探讨

郯庐断裂带北段在进入东北地区后主要分为走向北东—北北东的三支断裂,由西向东依次为沈阳—长春—哈尔滨断裂、依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂。由于不同时期的大地构造背景和地球动力学的不同,它们在中、新生代的构造体制转换主要表现有如下5个阶段:(1)早、中侏罗世直到早白垩世时以拉张为主,形成一系列断陷盆地或坳陷盆地,并伴有中-酸性岩浆侵入和喷发,形成了独特的火山-湖相沉积盆地;(2)早白垩世末,为北西—南东向的压缩构造应力场,使盆地内的中、上侏罗统地层发生走向近北东的逆冲推覆构造;(3)晚白垩世,为北东向左行剪切构造应力场,区内侏罗系和早白垩世早期的沉积物发生褶皱,与上覆地层呈明显的不整合;(4)古近纪时为北西—南东向拉张构造应力场,日本海从古近纪开始逐渐拉开,直到新近纪完成现在的格局;(5)新近纪时又转换为挤压构造应力场,以北西—南东向挤压为主,使古近系沉积物发生轻微的褶皱。     

中、新生代柴达木北缘的盆地类型与构造演化

柴达木盆地是中国西部一个大型中新生代沉积盆地，柴北缘是侏罗系主要分布地区。中新生代柴达木盆地是在一个古老的稳定地块基础上形成发展的，根据中新生代西北地区周缘板块活动和构造演化特点，提出柴北缘中新生代经历了两个由伸展到挤压的构造运动旋回：从早中侏罗世到晚侏罗世是第一个旋回；从早白垩世到晚白垩世-第三纪和第四纪为第二个旋回。早中侏罗世是一种稳定大陆内弱伸展坳陷盆地，不具有典型的裂陷盆地特征。从渐新世开始，柴达木盆地才进入强烈挤压的山间盆地阶段，并决定了柴北缘现今的构造格局。中、新生代构造运动影响着柴北缘油气的生成和分布。     

柴北缘含煤区构造演化与构造控煤作用

采用共轭剪节理古应力场反演、沉降史反演和平衡剖面分析方法,将柴北缘含煤区构造演化划分为5个阶段：前中生代、基底形成阶段;早、中侏罗世伸展沉降阶段;晚侏罗世-白垩世构造反转、挤压抬升剥蚀阶段;古新世-渐新世强烈挤压阶段;中新世以来盆地定型阶段。印支期后多次大规模的构造运动,使得煤系展布呈现出南北分带、东西分区的基本规律。三条隆起带南麓,含煤地层抬升变浅,多遭受剥蚀;三条凹陷带内煤系广泛分布,浅部形成较大面积的有利勘查开发区块,为柴北缘预测找煤的重点区域。     

柴达木盆地西部新生代构造演化及其对青藏高原北部生长过程的制约

柴达木盆地是青藏高原北部的一个中新生代山间陆相含油气盆地,盆地内新生代地层的构造变形记录了青藏高原北部生长、地壳缩短及其形成过程的重要信息.本文运用高精度卫星影像资料、地球物理资料剖面和磁性地层年代学数据等多种学科资料的综合研究,重点对柴达木盆地西部逆冲-褶皱构造带的形成机制和演化过程进行了详细的解析.研究结果表明:(1)由北向南依次发育分布的红三旱、尖顶山-黑梁子、南翼山和油砂山褶皱构造带均由不对称的直立褶皱或同斜褶皱构成,并且显示出背斜相对紧闭、向斜宽缓的”侏罗山式”褶皱特征,表明其下部滑脱构造带的存在;(2)红三旱、尖顶山-黑梁子逆冲-褶皱构造SW翼缓NE翼陡的不对称褶皱形态显示出是由南向北的逆冲作用形成的;两翼相对较对称的南翼山褶皱形态是由NE-SW向双向逆冲作用形成的;SW翼陡(或地层倒转)NE翼缓的油砂山褶皱带是由NE-SW向双向逆冲挤出作用形成的反映出由北向南的逆冲作用的存在;(3)红三旱、尖顶山-黑梁子和南翼山褶皱构造带的初始生长地层依次为始新统下干柴沟组、上新统狮子沟组和更新统七个泉组,高精度磁性地层限定其沉积时代依次为～39.5Ma、～8.2Ma和～2.5Ma,这不仅代表了这些褶皱的初始形成时代,而且代表了其逆冲断裂的形成时代;油砂山褶皱构造带中七个泉组初始生长地层以及上地表发育的一系列现代水系发生了弯曲,表明该逆冲-褶皱构造带从～2.5Ma形成以来一直持续到现在迄今仍在生长;红山旱地区近SN向的直立褶皱以及柴西地区似穹窿状的叠加褶皱,反映出阿尔金断裂带走滑过程中伴随的近EW向挤压的结果;(4)综合柴西地区逆冲-褶皱带构造地貌、生长地层、地球物理剖面、磁性地层年代学等证据,表明柴西存在的一系列逆冲-褶皱带是由南向北的滑脱构造产生,具有后退式生长演化特征,表明印度/欧亚板块碰撞以来,～40Ma其远程效应已到达柴达木盆地北部,并形成红山旱逆冲-褶皱构造带,随后的持续挤压,高原北部呈现出局部向南后退生长特征,依次形成尖顶山、南翼山和油砂山逆冲-褶皱带,其中～2.5Ma以来强烈的近南北向挤压作用产生的南翼山和油砂山逆冲-褶皱带构成了现今的”英雄岭”;～ 8Ma以来的阿尔金断裂带的强烈走滑活动波及到了柴达木盆地.     

柴北缘东段构造应力场数值模拟及构造演化模式探讨

为了明确柴北缘东段晚古生代至中生代的构造演化历史,探讨石炭系—侏罗系地层缺失的原因,本文应用有限单元 法 模 拟 了 柴 北 缘 东 段 印 支 期 ( 三 叠 纪 )、 燕 山 早 期 ( 侏 罗 纪 )、 燕 山 晚 期 ( 白 垩 纪 ) 的 构 造 应 力 场 , 分 析 了 该 区 不 同 时 期 的 主应力与剪应力分布特征。根据库仑及格里菲斯岩石破裂准则预测了古构造的存在并探讨了地层缺失的原因。研究结果表 明:三叠纪,柴北缘东段在印支期不均匀分布的最大主应力与右旋剪应力共同作用下,发育两排近东西走向的背斜凸起, 造成石炭系—二叠系在各地区遭受不同程度的剥蚀;侏罗纪,在燕山早期拉张应力场作用下,由早—中侏罗世的断陷盆地 逐渐演化为晚侏罗世的坳陷盆地,欧南地区为继承性隆起区未接受沉积;白垩纪,受晚期燕山运动影响,应力场逐渐由拉 张转变为挤压,构造反转,逆冲断裂复活,绿梁山、锡铁山、埃姆尼克山、欧隆布鲁克山等主要山体隆升,遭受剥蚀,柴 北缘东段中生代盆地演化终止。     

阿尔金断裂带新生代活动在柴达木盆地中的响应

阿尔金断裂新生代以来发生多期次的走滑运动,并伴随强烈的隆升作用,进而影响柴达木盆地新生代的构造演化。本文通过遥感卫星影像解译、地震反射剖面解释、区域地层分析,结合野外考察资料对阿尔金断裂新生代活动在柴达木盆地中的响应进行了研究。对柴达木盆地卫星影像的解译发现盆地中褶皱形态指示了近东西走向的褶皱构造带与近南北走向的褶皱构造带的叠加干涉效应,其中近东西向褶皱构造带是在印度/欧亚板块碰撞作用下青藏高原隆升并向北东扩展过程的响应,近南北向褶皱构造带是阿尔金断裂新生代活动的响应。对NW-SE向穿过阿尔金山-柴达木盆地的盆山结合带地震反射剖面的再解释,发现新生代地层中发育的多层生长地层,记录了阿尔金断裂新生代活动的信息。对盆地中新生代地层分布等厚图褶皱干涉样式的分析表明,上油砂山组沉积时期(14.9Ma)阿尔金断裂活动已经明显影响到柴达木盆地,而狮子沟组沉积时期(8.2~2.6Ma)断裂活动对柴达木盆地改造最强。通过对研究区已有的低温热年代学数据和沉积、构造、磁性地层年代学等方面研究成果的总结和分析,认为阿尔金断裂在新生代至少存在三期(~30Ma,~8Ma、~2.6Ma)强烈的构造活动和隆升作用,在柴达木盆地内表现为相应地质时代沉积速率的加快、沉积物岩性的变化、构造地貌的变形和同构造生长地层的出现。其中后两期(~8Ma、~2.6Ma)构造活动在整个青藏高原及周边地区广泛存在,为准同期构造事件,而月牙山地区地震地表破裂带的发现则表明阿尔金断裂带现在仍在强烈活动,并且直接影响到了柴达木盆地。阿尔金断裂带新生代以来的构造活动具有多期性,并影响和改造了柴达木盆地,可能对油气成藏有重要影响。     

柴达木西部第三系砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS年龄对阿尔金造山带隆升的制约

阿尔金造山带是青藏高原北缘一条受到走滑断裂强烈改造的碰撞造山带,构成了现今青藏高原北部的构造边界。阿尔金造山带的隆升是青藏高原隆起过程的重要组成部分。本文对柴达木盆地西北部干柴沟剖面的下干柴沟组(E31)和下油砂山组下段(N12)砂岩的碎屑锆石进行了LA-ICP-MSU-Pb年代学分析,并对这些样品进行了碎屑重矿物分析。本文分析的第三系砂岩样品的碎屑锆石U-Pb年龄谱中均包括显著的印支期和加里东期的年龄峰期,下干柴沟组和下油砂山组的年龄谱存在明显的差别:下干柴沟组样品的年龄谱中印支期峰值相对显著,而下油砂山组样品的年龄谱中加里东期峰值逐渐变得显著。重矿物组合的稳定系数也从下干柴沟组到下油砂山组迅速降低,说明碎屑由高成熟度转变为低成熟度,物源由远变近。由此证实渐新世早期和上新世早期阿尔金经历了强烈的隆升。尽管阿尔金造山带经历的碰撞造山过程早在早古生代就已结束,但是现今出露的阿尔金山系主要是在新生代经受构造运动而隆起形成的。此工作也证实碎屑锆石年龄谱结合重矿物组合分析是研究地层物源和盆山耦合的一种有效的方法。     

沉积物粒度分析在阿尔金山隆升研究中的应用

山体隆升必然制约两侧盆地的沉积,这种约束体现在盆地的沉积响应上.柴达木盆地西北缘的阿尔金山,位于青藏高原的西北边界,自第三纪以来发生了多次隆升事件,其中以早更新世末的一次最为强烈.本次研究在阿尔金山山前红三旱一号剖面干柴沟组自下而上不同层位选取典型的沉积岩样品,进行了系统的薄片矿物鉴定和粒度分析,发现沉积区柴达木盆地的沉积环境和气候条件因受阿尔金山多期次隆升的影响而发生变化,其各方面的沉积特点受到物源区的控制.研究表明,始新世时(下干柴沟组)物源区阿尔金山相对于柴达木盆地没有发生明显的快速隆升,到渐新世(上干柴沟组)阿尔金山相对于柴达木盆地开始发生强烈的快速隆升,沉积区气候变得明显干旱.中新世到上新世(下、上油砂山和狮子沟组)红三旱地区整体处于抬升阶段,可能阿尔金山相对于沉积盆地区不具有明显的地形高差,到早更新世(七个泉组)阿尔金山开始发生急剧隆升,相对于柴达木盆地沉积区在地形上出现巨大的相对高差,这一隆升事件目前仍在持续.该研究也为青藏高原的多次隆升和气候环境变化提供了佐证.     

柴达木盆地东段中、新生代沉积迁移规律及原型盆地性质研究

为明确柴达木盆地东段中、新生代沉积迁移变化及原型盆地性质,通过对柴达木盆地东段红山、霍布逊凹陷中、新生界野外地质露头追踪、钻井（孔）资料分析、岩性岩相分析、二维地震剖面解释、地层划分对比及平衡地质剖面恢复的研究,认为中、新生代沉积迁移呈现出形象的“跷跷板”移动现象,这种现象与凹陷所处的大地构造位置、盆地性质及板块运动的远程效应有关。下侏罗统局限于红山小型断陷盆地,中侏罗统范围向南扩大到霍布逊凹陷,与羌塘板块、拉萨地块与亚欧板块两次俯冲挤压碰撞之间的应力松弛作用有关,此作用在早侏罗世导致北部红山地区的板缘裂陷,在中侏罗世扩展到南部的霍布逊地区;晚侏罗世和早白垩世沉积中心位于红山挤压型盆地,这与拉萨地块与欧亚板块碰撞的远程效应导致柴北缘地区构造反转有关;古近系在北部红山凹陷的发育而在南部霍布逊凹陷的缺失,与新特提斯洋东部闭合首先导致霍布逊地区隆升有关;新近系及第四系主要分布在南部霍布逊凹陷,与此时柴北缘及周缘山系全面隆升导致沉积中心南移有关。     

柴达木盆地及邻区侏罗纪原型盆地恢复及油气勘探前景

侏罗系是柴达木盆地最重要的源储层系之一。通过野外地质、剖面实测、地震解释、显微构造分析等大量系列资料的综合应用与分析,认为研究区自中生代以来,经历了印支期右行逆冲-走滑构造运动、早—中侏罗世伸展运动、早白垩世北西-南东向挤压及新生代南北向挤压运动,它们与早侏罗世至中侏罗世早期(小煤沟组至大煤沟组)在NE向伸展应力场作用下形成的断陷盆地、中侏罗世晚期至晚侏罗世(彩石岭组—洪水沟组)热力沉降坳陷盆地、早白垩世南北向挤压坳陷盆地密切相关。侏罗纪原型盆地发育三类沉积边界,即盆缘不整合边界(缓坡型和陡坡型边界)、盆内正断层边界、后期逆断层改造边界。不同的现存盆地边界类型对原型盆地恢复的作用不同。侏罗纪盆地以东昆仑构造带为界具有"北陆南洋"的古地理格局,柴达木地区的侏罗纪盆地主要发育在沿岸造山带和岛弧带的山前坳陷以及薄弱的柴北缘加里东俯冲碰撞带之上,形成相对分隔的独立盆地群。柴达木早、中、晚侏罗世原型盆地的分布因受到古特提斯洋向北偏东方向的俯冲作用和阿尔金断裂左旋走滑作用的影响,其沉积中心和沉积范围呈现出从早到晚向东北方向逐渐迁移的规律。早侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于柴北缘西部的冷湖—马海一带,中侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于柴北缘中段的大柴旦—怀头他拉一带,而晚侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于德令哈—乌兰一带。     

Insight into the Cenozoic tectonic evolution of the Qaidam Basin, Northwest China from fracture information

Fractures can provide valuable information for tectonic evolution. According to the data of outcrops, cores, thin sections and well logs, the tectonic fractures in the Qaidam Basin can be divided into four types: small faults (including small normal fault and small reverse fault), vertical open fracture, bedding plane slip fracture and horizontal open fracture. Our fracture observations provide new constraints on the Cenozoic tectonic evolution of the Qaidam Basin. Syn-sedimentary small normal faults in the Paleogene strata indicate the extension deformation during the Paleogene. Small reverse faults, vertical open fractures and bedding plane slip fractures occurred in the Paleogene and Neogene strata have genetic relationship. According to the burial history and homogenization temperature of fluid inclusions of gypsum and calcite filled in the vertical open fractures, it can be deduced that the vertical open fractures being formed mainly from the late Miocene Shangyoushashan Formation with age of 5.1?Ma to the end of Pliocene Shizigou Formation with age of 2.6?Ma, indicating small reverse faults, vertical open fractures and bedding plane slip fractures were simultaneously formed in the Neogene. These fractures were resulted from the compression deformation. The horizontal open fractures occurred in the Paleogene, Neogene and Quaternary strata with apertures and intensities decreasing with depth were formed by the large-scale quick uplift and denudation resulted from the strong compression deformation since the Quaternary.