库车前陆褶皱冲断带前缘滑脱层内部变形特征

古近系库姆格列木组和新近系吉迪克组膏盐层构成了库车前陆褶皱冲断带的区域滑脱层。在褶皱冲断带前缘,膏盐层发生塑性流动,其内部形成多种构造样式。根据野外考察、地震剖面解释和钻井资料识别出的膏盐层内部构造变形样式主要包括盐枕、盐墙、盐推覆、鱼尾构造、盐焊接(断层焊接)、盐缩颈、透镜状增厚和盐垛等盐构造。盐构造在形成时间上具有一定的演化序列,库车前陆褶皱冲断带总体表现为由北向南迁移,前缘秋里塔格构造带则是从西往东迁移,盐推覆、盐焊接、盐枕等构造形成时间较早,盐墙形成较晚,东秋地区的盐构造形成时间整体较西段和中段晚,规模也较小。     

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。     

膏盐层在库车秋里塔格构造带构造变形及成藏中的作用

库车坳陷秋里塔格构造带发育古近系库姆格列木群和新近系吉迪克组两套膏盐层,这两套膏盐层对该区构造变形和油气成藏起了重要的作用。地震剖面揭示盐层的存在使得秋里塔格构造带构造上、下分层,盐上层主要形成盐推覆构造、逆冲断层、断层传播褶皱和盐核背斜等构造;膏盐层主要形成盐枕、盐焊接或断层焊接等构造;盐下层主要发生断层转折褶皱、背冲断块和逆冲断层等变形。膏盐层组成了该区主要的盖层,并与盐下储层组成了优质的储盖组合,对盐下油气藏的保存极为有利。膏盐层可以改善盐下储层的储集性能,而且膏盐层的塑性流动还可以吸收盐下构造应力,使得盐下构造圈闭在强烈的构造挤压中得以保存。     

天山南麓库车晚新生代褶皱-冲断带

库车褶皱冲断带位于天山南麓,由近东西走向的多条构造带组成。三叠系暗色泥岩、侏罗系煤层、古近系库姆格列木组膏盐层和新近系吉迪克组膏盐层构成库车褶皱冲断带的区域性主滑脱面。褶皱冲断带底面由北向南逐渐抬高。褶皱冲断带主体发育盖层滑脱-冲断构造(薄皮构造),基底卷入型冲断构造(厚皮构造)见于北缘的根带。新生界膏盐层之上构造变形以滑脱褶皱为特色,之下以冲断构造为特色。库车褶皱冲断带是印度-亚洲碰撞远程效应下,(南)天山晚新生代造山过程的产物。褶皱冲断带构造变形的动力来源主要是造山楔向塔里木盆地推进所形成的挤压构造应力。褶皱冲断带构造变形的起始时间为约23Ma,构造变形具有阶段式加速的特点,已经识别出约23Ma、约10Ma、5~2Ma和1~0Ma共4个变形加速期。褶皱冲断带的演化过程为前展式,褶皱冲断带前锋向南推进的同时,后缘持续变形。     

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。     

塔里木盆地主要山前带差异构造变形及对油气成藏的控制

塔里木盆地库车、塔西南和塔东南山前带在构造变形和活动强度等方面存在较大的差异性,这也决定了油气地质条件与油气分布的不均衡性。通过对3个山前带地质剖面的对比研究,结合对典型成藏模式的剖析,探讨山前带差异构造变形特征对油气成藏的控制作用。库车山前带以逆冲推覆及盐构造为主,构造圈闭规模大、幅度高;主要有盐下和盐上两种成藏模式,通源断裂十分发育,库姆格列木组膏盐岩对盐下油气的保存非常有利。塔西南山前带变形分段特征明显,包括三角带构造、双重逆冲、叠加背斜等,构造圈闭规模和完整性不如库车山前带;成藏模式也体现出分段差异,上白垩统-阿尔塔什组膏泥岩和普司格组泥岩的封闭效果较好,但运移路径复杂,先存油气易遭受后期调整和破坏。塔东南山前带具有一定构造分段性,若羌凹陷山前以冲断变形为主,远离山前的第二排背斜、断背斜圈闭具备基本的成藏条件;民丰凹陷山前以叠瓦逆冲和三角带构造为主,古近系膏泥岩封盖能力有限,深部逆冲断块及凹陷内部的低幅度背斜等是较现实的勘探目标。     

库车前陆褶皱-冲断带前缘盐构造分段差异变形特征

库车前陆褶皱-冲断带前缘秋里塔格构造带发育大量盐构造,其类型丰富多样。根据野外露头、钻井和地震资料识别出的盐构造样式主要有盐推覆、盐枕、盐墙、盐焊接、鱼尾构造、盐撤凹陷、突发构造、断层传播褶皱、断层转折褶皱和三角带构造等。秋里塔格构造带盐构造变形表现出明显的分段差异变形特征,其中西段却勒地区以古隆起(盐下)—盐枕(盐层)—逆冲推覆构造(盐上)为主;中段西秋地区以构造斜坡(盐下)—盐墙(盐层)—断层传播褶皱、向斜(盐上)为主;东段东秋地区则以断层转折褶皱(盐下)—盐推覆(盐层)—断层传播褶皱(盐上)为主。造成这种盐构造分段差异变形的主要控制因素包括基底断裂、含盐层系、构造转换带和变形空间等方面的差异性,其中基底构造和含盐层系的差异性起主导作用。     

基于离散元数值模拟的西南天山山前冲断带构造变形控制因素研究

西南天山山前褶皱冲断带的变形与其东侧的柯坪冲断带的大规模薄皮滑脱明显不同,它以发育"堆垛"构造和基底卷入逆冲构造为特征,是什么因素控制了该冲断带的变形。本文基于地震解释剖面,采用离散元数值模拟研究手段,单因素变量控制方法,设计了先存断裂模型,滑脱层模型和先存断裂与不同内聚力的滑脱层组合模型共5组数值模拟实验,分析西南天山山前褶皱冲断带的构造变形的控制因素。实验结果表明:滑脱层岩石强度控制了其下先存断裂向上突破的难易程度,滑脱层内聚力较强时,沿先存薄弱带易突破滑脱层形成逆冲推覆构造;滑脱层内聚力较弱时,滑脱层将发育成逆冲体系的顶板断裂,阻碍滑脱层之下单元中先存断裂后期活动向上传播,易形成相互叠覆的逆冲片。弱内聚力滑脱层发育的地区,变形前锋向前陆方向传播得更快、更远,变形主要发生在滑脱层之上单元,易形成冲起构造和三角带,滑脱层之下单元构造变形相对较弱。通过对比分析,认为西南天山山前冲断带发育堆垛构造和基底卷入逆冲构造变形,主要受控于发育上白垩统-古近系的膏盐层和前新生代的先存断裂。     

库车冲断带秋里塔格构造带东段构造样式与构造演化

秋里塔格构造带位于库车褶皱冲断前缘,其东段包括东秋里塔格背斜和库车塔吾背斜。野外调查和地震剖面解释表明:秋里塔格构造带东段盐下发育断层转折褶皱; 盐上东秋里塔格背斜为滑脱箱状背斜,库车塔吾背斜核部为南倾逆冲断层所破坏。演化剖面显示秋里塔格构造带东段在侏罗纪断陷期发育了正断裂,其后为平静期,直到库车晚期后逆冲断层和褶皱快速发育,背斜最终形成。膏盐岩及古构造对构造变形具有重要影响,一方面作为滑脱层,分割了盐下层与盐上层,导致二者形成不同的构造样式; 另一方面塑性流动充填于背斜核部。由于膏盐岩的厚度差异,东秋里塔格背斜盐上发育褶皱,而库车塔吾背斜核部被逆冲断层破坏,膏盐层厚度还影响了膏盐层上下构造高点的相对位置。盐下构造的发育受侏罗纪古构造控制,进而影响了盐上构造的发育。     

库车坳陷西段出露盐体的溶解物理模拟

库车坳陷西段古近系库姆格列木群中分布着巨厚的盐岩层,喜山末期构造运动使得大量的盐体在库车前陆褶皱冲断带前缘被逆冲推覆至地表,遭受大气降水的溶解.除了平衡剖面恢复所得出的缩短量之外,盐推覆构造的逆冲推覆距离还应包括溶解盐体的厚度.通过采集研究区出露地表的盐岩样品,进行溶解物理模拟实验,估算自1.64Ma以来,研究区出露盐体的溶解厚度为3.969~14.727km.根据前人利用平衡剖面恢复所计算出该区的盐推覆构造的最大推覆距离为30km以上,从而得出该区的盐推覆构造的最大推覆距离为44.727km以上.     

库车前陆冲断带盐构造区平衡剖面研究

通过计算库车前陆冲断带古近系库姆格列木组含盐层系初始沉积厚度,并以此作为地质约束条件,采用分层复原法对该区地质剖面进行平衡复原。复原结果表明,库车前陆冲断带南北向总缩短量为18~31km,缩短率为16%~34%。其中新生代变形强度最大,缩短率接近15%。新生代最强烈的构造变形又是发生在库车组开始沉积后的喜马拉雅运动晚期,该时期缩短量已超过新生代缩短量的80%,缩短速率达到2.43mm/a。     

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。     

天山南北前陆冲断带构造滑脱层分布差异及对圈闭样式的控制作用

天山南北前陆冲断带具有较强的差异变形特征,滑脱层的差异对前陆冲断带变形特征及圈闭样式的影响较大,对于天山南北油气勘探具有重要意义。以地震资料解释为基础,通过断距测量、缩短量统计及平衡剖面复原等手段,对天山南北前陆冲断带构造变形差异进行研究,取得如下认识:(1)天山南北前陆冲断带滑脱层性质不同,库车前陆冲断带以古近系膏盐岩为滑脱层,分层变形特征显著;准噶尔盆地南缘前陆冲断带深层断层多穿过滑脱层,分层性差;(2)天山南北前陆冲断带新生代构造变形差异明显,库车前陆冲断带在该时期的平均缩短率为12.1%,准噶尔盆地南缘前陆冲断带的平均缩短率为9.93%,库车前陆冲断带的新生代变形强度比准噶尔盆地南缘前陆冲断带更强;(3)受滑脱层差异的影响,库车前陆冲断带滑脱层上下平均断距总体大于准噶尔盆地南缘前陆冲断带,且库车前陆冲断带的缩短量呈现“单段多峰”复杂的变化趋势,这是准噶尔盆地南缘前陆冲断带没有的特点,表明库车前陆冲断带滑脱层塑性和分层能力比准噶尔盆地南缘前陆冲断带强;(4)基于天山南北前陆冲断带断层活动和滑脱层差异的影响,准噶尔盆地南缘前陆冲断带以岩性—构造的复合圈闭为主,而库车前陆冲断带以盐下大型构造圈闭为主,岩性—构造圈闭为辅。准噶尔盆地南缘前陆冲断带深层和库车前陆冲断带的侏罗系—三叠系煤层、泥岩层等滑脱层控制的岩性—构造圈闭是未来油气勘探的有利目标。     

Structural Variation between the Western and Eastern Kuqa Fold-and-thrust Belt, China: Insights from Seismic Interpretation and Analog Modeling

The Kuqa fold-and-thrust belt exhibits apparent structural variation in the western and eastern zone. Two salt layer act as effective decollements and influence the varied deformation. In this study, detailed seismic interpretations and analog modeling are presented to construct the suprasalt and subsalt structures in the transfer zone of the middle Kuqa and investigate the influence of the two salt layers. The results reveal that the relationship of the two salt layers changes from separated to connected, and then overlapped toward the foreland in the transfer zone. Different structural models are formed in the suprasalt and subsalt units due to the interaction of the two salt layers. The imbricate thrust faults form two broom-like fault systems in the subsalt units. The suprasalt units develop detached folds terminating toward the east in the region near the orogenic belt. Whereas, two offset anticlines with different trends develop at the frontal edge of the lower salt layer and the trailing edge of the upper salt layer, respectively. According to exploration results in this region, the relationship between suprasalt and subsalt structures has an influence on hydrocarbon accumulation. We believe that the connected deformation contains high-risk plays while the decoupled deformation contains well-preserved plays.     

库车坳陷古隆起与盐构造特征及控油气作用

依据钻井和地震资料,在库车坳陷识别出却勒、大北—吐北、克拉苏、依奇克里克和吐格尔明等古隆起以及盐枕、盐推覆、盐墙等盐构造。这些古隆起和盐构造主要分布于克拉苏—依奇克里克构造带和秋里塔格构造带,并都经历了复杂的形成演化过程,两者关系也非常密切。古隆起决定了盐构造的发育位置和形成过程,盐体一般在古隆起顶部发生聚集增厚,形成盐枕和盐墙构造,并在古隆起两翼盐体减薄处形成盐焊接和鱼尾构造等。古隆起和盐构造对库车地区的油气聚集分布起着重要的控制作用,古隆起的发育不仅有利于改善储层质量,其本身也是油气运移的优势指向区,巨厚膏盐层的存在也为油气聚集提供了极好的封盖作用。另外,古隆起和盐构造的叠加构造变形为油气聚集提供了丰富的构造圈闭和隐蔽圈闭,形成的断裂和不整合也构成了有效的油气输导体系。     

塔里木盆地库车前陆褶皱带中段盐相关构造特征与油气聚集

塔里木盆地北部库车前陆褶皱带古新统一始新统发育盐岩层系，将库车前陆褶皱带构造变形和圈闭样式分为三层，即盐上构造、盐层(盐间)构造和盐下构造。盐上构造包括盐上背斜、盐上逆冲断层及断层相关褶皱、盐上背冲断块构造、强制褶皱、盐上逆冲断层遮挡构造和盐推覆构造等；盐层(盐间)构造主要包括盐枕构造、盐间断褶构造、盐焊接构造和外来盐席等；盐下构造主要有背冲断块构造、断层相关褶皱、叠瓦冲断带和双重构造等。库车前陆褶皱带盐构造的形成可能受挤压作用、重力滑动和重力扩展作用多重控制。笔者等讨论了盐相关构造油气成藏条件和模式，认为库车前陆褶皱带盐岩层变形与丰富的圈闭构造形成密切相关，烃源岩主要位于盐下，盐岩层作为优质盖层构成石油和天然气藏最优越的遮挡条件，断裂对盐下、盐间和盐上油气成藏都起重要控制作用，但盐下是最有利的油气聚集场所。