塑性岩体与逆冲构造变形关系讨论——库车坳陷西部实例分析

在冲断构造分析过程中 ,常常把塑性岩体仅仅作为滑脱层看待 ,忽略了一些地区塑性变形与冲断构造变形的复合作用。根据露头、钻井、地震等资料 ,应用平衡剖面等技术对库车坳陷西部的构造变形进行了恢复分析 ,发现库车坳陷西部的下第三系盐、膏、泥等塑性体受重力和构造应力联合作用发生了复杂的变形。以往单纯用冲断构造模式分析其成因机制 ,没能科学地反映中生界与新生界之间的变形缩短量的差异 ,通过塑性体的底辟变形和滑脱变形依存关系的剖析 ,能够恢复库车坳陷西部构造演化过程 ,进而为油气勘探提供指导。     

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。     

褶皱相关断层——以库车坳陷新生界盐上构造层为例

以盐构造解析的方法,综合地震与地质资料,表明库车坳陷新生界中的盐上断层受控于褶皱作用。盐上地层首先发生褶皱变形,随着褶皱作用的加强,然后发生断裂作用,盐上构造层的变形方式为褶皱相关断层,其变形特征不同于断层相关褶皱。从断层成因机制可见:断层相关褶皱理论不适用于库车新生代坳陷盐构造发育区。库车坳陷膏盐层的发育造成盐上构造层与盐下构造层变形有差异,盐上构造层以褶皱作用为主,盐下构造层以冲断作用为主。库车坳陷盐上构造层主要为褶皱相关断层,发育张性断块、后翼突破断层、前翼突破断层及褶皱相关断层组合等构造样式,根据盐上构造层的变形特征总结了褶皱相关断层的演化。     

塔里木盆地库车坳陷中部构造变形样式及分布特征

库车坳陷是塔里木盆地北部一个次级构造单元,受晚新生代陆内造山作用控制,发育典型的挤压冲断构造; 同时,由于古近系和新近系盐层的存在,发育丰富的盐相关构造; 另外,冲断构造各段之间的调节作用还形成了一系列的走滑构造。本文利用最新的2D、3D 地震资料及钻井资料,分析总结了库车坳陷中部的变形样式及分布特征。研究结果表明: 1)根据变形的成因机制,将库车坳陷的构造变形划分为收缩构造、盐构造及走滑构造。2)收缩构造以逆冲断层及褶皱样式为主,盐上构造层可划分为断层相关褶皱和褶皱相关断层,其中断层多在盐层内滑脱。盐下构造层根据断层组合方式可划分为叠瓦状冲断构造、楔形冲断构造及滑脱冲断构造。盐构造可以划分为盐席、盐墙、盐楔入、盐刺穿及盐拱构造。走滑构造在剖面上可见花状构造及不协调变形,平面上则可见雁列褶皱、马尾断层及海豚效应。3)收缩构造及盐构造主要分布于克拉苏构造带及秋里塔格构造带内,自南天山至盆地中心,盐下构造层由叠瓦状冲断构造过渡至滑脱冲断构造,过渡带内则发育楔形冲断构造; 走滑构造集中于坳陷西部的阿瓦特-却勒构造段以及东部的克拉3-东秋8构造段。     

塔里木盆地库车坳陷盐构造特征及形成演化

通过地表地质调查,确定了库车坳陷吐北、克拉苏、却勒和西秋四个不同地区盐构造的变形样式。结合地质和地震资料,建立了不同地区的地震地质结构剖面。应用平衡剖面研究方法,恢复了不同地区的盐构造形成演化历史,并对库车坳陷盐构造的形成机制进行了探讨。     

库车坳陷东西段盐下构造变形差异演化数值模拟分析

库车坳陷东、西段盐下构造在北部构造带以南出现明显的差异构造变形特征,在西段的克拉苏构造带盐下发育由一系列逆冲断裂组成的叠瓦构造,而在东段的东秋构造带盐下发育一个大型的断背斜构造。本文基于地震资料构造解析,采用离散元数值模拟方法,设计了5组数值模拟实验来探究先存断层、同构造沉积和滑脱层强度对褶皱冲断带构造形态及演化的影响,进而分析库车坳陷东、西段构造特征差异的成因机制。模拟结果表明含盐褶皱冲断带往往发育垂向分层构造变形。先存断裂会影响褶皱冲断带构造传播的方式,导致盐下楔体形态、断裂数量和盐上构造样式的差异。同构造沉积会增强盐上和盐下的分层差异变形,滑脱层强度增强会减弱盐上和盐下的分层变形。通过将模拟结果与库车坳陷东、西段构造特征进行对比分析,我们认为先存断层可能是影响库车坳陷东、西段盐下构造差异演化的重要因素。库车坳陷东段的东秋构造带受先存断裂影响,在先存断裂的位置优先变形,形成东秋断裂和上覆东秋背斜,同时先存断裂既有助于应力释放,又阻拦应力向前传递,形成乱序式变形传播。库车坳陷西段的克拉苏构造带,没有先存断裂的影响,盐下主要发育前展式构造变形,形成由一系列逆冲断层组成的叠瓦构造楔体。     

库车坳陷盐下构造对盐上盖层变形的影响因素分析

库车坳陷是在地壳或者岩石圈尺度整体挤压作用下,收缩构造变形形成的一个构造单元,膏盐岩层等软弱岩层可能导致滑脱断层发育,并引起盐上和盐下不协调收缩变形,区域挤压作用下一些先存基底断裂带的逆冲位移是控制盐上层冲断褶皱变形的主要因素。运用地震资料、地表露头、钻测井资料以及非地震资料等,对库车坳陷区域大剖面的盐上层、盐下层的构造变形样式进行分析,认为南天山在挤压收缩变形中隆升,诱导盆山过渡带发育基底卷入的高角度逆冲断层,先前基底断层的复活影响了盆地沉积盖层的构造变形,基底断裂与盖层断层组合样式在走向上基本一致,盖层强变形带与基底断裂带上下呼应。     

库车坳陷中段盐相关构造形成控制因素

库车坳陷中段盐层广泛分布,可细分为盐岩层、膏泥岩层、膏盐层等不同沉积端元。在沉积载荷、浮力及区域构造挤压应力作用下,盐层发生塑性流动,盐上构造层、盐下构造层也发生变形,形成了盐下构造层、盐层、盐上构造层三位一体的复合盐相关构造样式。本文从构造变形差异分析入手,结合盐层沉积特征、基底古地貌特征、盐上构造层沉积差异,运用生长地层和不整合分析方法认为库车坳陷中段盐相关构造样式的形成主要受控于盐层性质、基底特征、构造应力和沉积差异负载。     

库车坳陷盐构造与相关成藏模式

野外露头、钻井和地震资料均揭示库车坳陷发育大量盐构造,并影响了油气成藏过程。盐构造类型主要包括:断层传播褶皱、断层转折褶皱、滑脱褶皱、三角带、逆冲推覆构造、突起构造及其混生构造样式等。构造挤压和差异负荷作用是库车坳陷盐构造形成的主要动力,平衡剖面复原结果表明,盐构造发育过程主要经历了楔状地层、滑脱背斜和构造强烈活动期等3个阶段。受盐构造影响,库车坳陷存在多种圈闭类型和成藏模式,油气主要聚集在盐下圈闭中。      

库车坳陷克拉苏构造带分层收缩构造变形及其主控因素

库车坳陷中段克拉苏构造带广泛发育盐相关收缩构造变形,总体具有"垂向叠置、分层变形"的整体挤压变形特征。沿东-西向克拉苏构造带不同区段深浅层构造变形样式、断层位移存在明显差异,北部盐下层由1～2条高角度基底卷入逆冲断层为主导,并在断层下盘发育捷径断层。区域结构平衡剖面和先存构造活动趋势分析结果表明,克拉苏构造带北侧变形属于基底卷入变形,早期先存断裂在后期收缩变形中重新活动,形成高角度的逆冲断裂。物理和数值砂箱模拟结果表明,盐岩层先于其上、下地层发生变形,其厚度、分布及边界条件差异是造成垂向分层收缩变形的主要控制因素。     

东海陆架盆地伸展率和压缩率及构造跃迁

东海陆架盆地位于欧亚板块的东南缘和西太平洋活动大陆边缘,本文选取了东海陆架盆地主要凹陷的17条地震剖面,采用平衡剖面技术,计算了主要凹陷新生代不同演化阶段的伸展率和压缩率。分析表明,东海陆架盆地构造演化总体由西向东跃迁。晚白垩世至晚古新世东海陆架盆地裂陷中心在西部坳陷带,始新世东迁至东部坳陷带,上新世东迁至东海陆架盆地东侧的冲绳海槽盆地。古新世中后期东海陆架盆地西部坳陷带北侧昆山凹陷反转;中新世东部坳陷带的西湖凹陷反转。东海陆架盆地西部坳陷带与东部坳陷带构造演化不同,证明了东海陆架盆地的东西分带。西部坳陷带北部的长江坳陷和南部的台北坳陷构造演化不同,东部坳陷带北部的西湖凹陷和南部的钓北凹陷构造演化不同,证明了东海陆架盆地的南北分块。     

Influence of Salt Beds on the Segmentation of Structure and Hydrocarbon Accumulation in Qiulitag Structural Belt, Tarim Basin, China

Seismic information and balanced profile technology were used to reveal the influence of the salt bed in segmentation of structure and hydrocarbon accumulation in Qiulitag structural belt in Tarim basin. From west to east, the shortening of strata above the salt beds gradually decreases, while,the shortening below the salt beds gradually increases, which shows that the segmentation of structure integrated the seismic profile. There is great difference of the deformation of strata below and above the salt beds between the west segment and the east segment. The analysis of the distribution of oil/gas fields and the hydrocarbon properties indicates the similar segmentation to the structure segmentation.The salt beds in relatively shallow layers change the stress condition from basement of Kuqa foreland basin, which leads to the segmentation of Qiulitag structural belt. Because the salt beds in the west segment came into being earlier than those in the east segment, the west segment captures hydrocarbon from two sets of source rock, while the east segment can only capture hydrocarbons from one set of source rock. So, the salt beds play an important role in the segmentation of structure and hydrocarbon accumulation.     

库车坳陷克拉苏构造带大北-克深区段差异变形特征及其成因分析

库车坳陷克拉苏构造带发育大量与膏盐相关的收缩构造,其深、浅构造变形不协调具有明显差异性。构造建模表明:克拉苏构造带属于库车坳陷北部强变形带,自西向东具有不同的变形样式。西部大北区段受前缘拜城断裂控制,发育断层规模小的基底卷入冲断叠瓦扇,东部克深区段则受后缘克拉苏断裂控制,发育大位移断层控制的盖层滑脱冲断叠瓦扇。克拉苏构造带基底断裂位移分布具有差异平衡的特点,基底断裂活动对膏盐层厚度及分布具有再调整作用。砂箱物理模拟结果显示,构造变形强度、膏盐层厚度及其分布差异是克拉苏构造带东、西段结构和垂向变形差异的主要控制因素。     

库车前陆盆地东秋里塔格构造带构造分段特征

通过对研究区内不同位置的5条典型地震剖面解释,发现DQ94-226测线以西的盐上地层主要发育南倾被动顶板反冲断裂,盐层发育盐枕构造和盐推覆构造,盐下地层发育断层相关褶皱和逆冲断裂带;DQ94-226测线以东的盐上地层发育向南逆冲的大型断裂,盐层发育盐推覆构造,盐下地层主要发育断层相关褶皱和突起构造(pop-up)。平衡剖面分析表明,东西两段的南北向构造缩短量具有较大的差异性,西段的构造缩短明显大于东段。沉降史分析表明自东向西,构造活动的幅度依次增大,西段的构造活动明显比东段强烈。由此认为东秋里塔格构造带可以分为东西两段,即西段的库车塔吾构造带和东段的迪那构造带。     

A structural analysis of the Moine Thrust Zone between Loch Eriboll and Foinaven,NW Scotland

The northern part of the Moine Thrust Zone as exposed around the valley of Srath Beag, Sutherland was developed by thrusts propagating in the tectonic transport direction. Deformation on any particular thrust surface evolved from dominantly ductile to dominantly brittle with time.The foreland has been progressively accreted onto the overriding Moine thrust sheet by duplex formation, a process which has continuously folded the roof thrust and the rocks above its hanging-wall. Fold culminations and depression can be related to lateral ramps which may give the rocks above the hanging-wall a complex history of extensional and compressional strains normal to the transport direction.Folds within the thrust zone are laterally independent because they are controlled by short lived variations in deformation style on an evolving thrust footwall topography. Therefore there may be no correlation between structures across or along the thrust zone. This variation limits the construction of balanced cross sections as structure cannot be projected onto particular section lines.     

乌鲁木齐山前坳陷逆断裂-褶皱带及其形成机制

乌鲁木齐山前坳陷位于天山新生代再生造山带北侧,南以准噶尔南缘断裂与天山相隔,内部发育了几排逆断裂 背斜带,每一排构造带又由多个逆断裂 背斜组成。最南的齐古逆断裂 背斜带形成于中生代末,其北的玛纳斯逆断裂背斜带包含霍尔果斯、玛纳斯和吐谷鲁逆断裂背斜,形成于上新世末、早更新世初,受上、下２ 个滑脱面和断坡的控制,形成上、下２ 个背斜。再向北的独山子逆断裂背斜带由独山子、哈拉安德和安集海逆断裂背斜组成,形成于早、中更新世之间,主逆断裂向下在８ ～９ ｋｍ 深处的侏罗系中变为近水平滑脱面。此外,在独山子和吐谷鲁背斜的西北和东北还分别发育有正在形成之中的西湖和呼图壁隆起。研究了这些逆断裂 背斜带的地表和深部的构造特征、二维和三维几何学及运动学后指出,它们是在天山向准噶尔盆地扩展过程中发育于近水平滑脱面和不同断坡上的断展褶皱,独山子和安集海逆断裂 背斜的水平缩短量分别为２ ９００ ,１ ３５０ ｍ ,缩短速率分别为３９７ ,１８７ ｍ ｍ／ ａ。霍尔果斯、玛纳斯、吐谷鲁逆断裂 背斜的水平缩短量分别为５ ９００ ,６ ５００ ,６ ０００ ｍ ,相应的缩短速率分别为２０２,２２３ ,２０６ ｍ ｍ／ａ,准噶尔南缘断裂和乌鲁木齐山前坳陷第四纪?     

南天山库车秋里塔格中段构造结变形特征和变形机理

本文通过遥感影像解译和地表调查,利用二维地震剖面,结合钻、测井数据,分析秋里塔格中段构造结的构造特征,利用轴面分析和多余面积方法计算构造缩短量。研究表明,秋里塔格中段构造结的构造变形受3个滑脱面,即中新统吉迪克组(N1j)膏盐岩、古?始新统库姆格列木组(E1?2km)膏盐岩和侏罗系(J)煤层控制。构造结东部发育两个滑脱面,分别位于中新统吉迪克组膏盐岩和侏罗系煤层,形成浅层的滑脱褶皱和深层的断层转折褶皱,构成复合型背斜; 西部发育一个滑脱面即库姆格列木组膏盐岩,膏盐岩聚集形成南秋里塔格滑脱褶皱。库车塔吾背斜向西倾伏,背斜下伏沿吉迪克组膏盐岩和侏罗系煤层发育的断层(F1和F 3)的滑移量向西减小,如东部A?A′剖面上断层F3的滑移量为7.7 km,西部C?C′剖面上为3.8 km; 南秋里塔格背斜向东倾伏,背斜下伏沿库姆格列木组膏盐岩发育的断层的滑移量向西增大,东部的A?A′剖面断层不发育,西部的D?D′剖面构造缩短量达5.1 km。构造结地区3个滑脱面交汇： ①东、西段卷入变形的断层和褶皱在此发生了叠加干涉, ②断层的滑移量在此汇合转换, ③库车塔吾背斜、南秋里塔格背斜和托克拉克坦背斜在此交汇,交汇处发育多个高角度的逆冲剪切断层和表皮褶皱,形成了秋里塔格中段复杂构造结,构造结地区未发育大规模走滑断层。根据上述认识,我们提出了秋里塔格中段构造结的三维构造模型。