塔里木盆地吐木休克构造带断裂构造分析

吐木休克断裂位于塔里木盆地西部,是一条大型基底卷入型断裂构造带,构成塔里木盆地次级构造单元阿瓦提凹陷和巴楚断隆的分界。根据系统的地震资料解释,可以将吐木休克断裂分为西段、中段和东段3部分,各段构造特征有所差异。西段,为单一的基底卷入型高角度逆冲断层,倾向巴楚断隆; 中段,除倾向巴楚断隆的主冲断层外,倾向相反的反冲断层越来越清晰,楔状冲断构造的轮廓逐渐显现出来。同时,在断层上盘还发育第四纪正断层; 东段,倾向巴楚断隆的主冲断层,向上断至中寒武统,未断开中寒武统以上的地层,其冲断位移量完全为倾向阿瓦提凹陷的反冲断层所吸收,形成典型的楔状冲断构造。根据地震资料解释,认为吐木休克断裂带主要存在两期断裂构造:深部高角度基底卷入型逆冲断裂带和其上叠加的浅部正断层。前者形成于库车组沉积前,在库车组沉积期间持续活动,并在新近纪晚期定型; 后者是本次研究首次发现的,形成于第四纪早中期,仅发育在吐木休克断裂带的中部。     

塔里木盆地阿瓦提-巴楚地区褶皱构造特征

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。寒武纪以来,研究区主要发育 3个时期、两个方向的褶皱构造。第一期北西向褶皱构造为轴向北西的断层转折褶皱,形成于中寒武世—泥盆纪,它们当时都是一些“水下隆起”,在全区均有分布。第二期南北向褶皱构造为规模相差较大、轴向近南北的断层转折褶皱和少量断层传播褶皱,形成于晚二叠世,发育于吐木休克断裂带附近及其以北的区域,西部背斜构造的幅度、规模都较东部大。第三期北西向褶皱构造为轴向北西的断层传播褶皱,形成于老第三纪—现在,发育于吐木休克断裂带附近及其以南的区域。吐木休克断裂带是形成于老第三纪—现在的右行聚合型走滑断裂带,对研究区发育的褶皱构造主要起破坏和改造作用。研究区的伸展作用过程发生于早二叠世,塔里木盆地进入了克拉通内裂谷形成阶段,出现广泛分布的基性火山岩和基性侵入岩体、岩墙。     

塔里木盆地巴楚隆起北缘的吐木休克断裂与巴东断裂

吐木休克断裂位于塔里木盆地西部,巴楚隆起和阿瓦提凹陷之间,是一条大型基底卷入型冲断构造。走向NW‐SE,呈弧形向NEE凸出;倾向巴楚隆起。根据构造变形特征,断裂自NW向SE可以划分为4段。Ⅰ和Ⅲ段为简单基底卷入型冲断构造段;Ⅱ段发育背冲断层,与主干断层呈“y”字型剖面组合关系;Ⅳ段为基底卷入型楔状构造,主冲断层顶部出现一条向巴楚隆起逆冲的反冲断层。断裂上盘发育背斜,下盘有明显的“牵引构造”,显示吐木休克断裂可能是由吐木休克背斜北翼突破形成的,是一条褶皱相关断层。吐木休克断裂形成于中新世晚期至上新世初,持续演化至第四纪。断裂带上发育的上新世末—第四纪初正断层代表印度—亚洲碰撞脉动式远程效应的一个构造间歇期。吐木休克断裂东侧的巴东断裂是巴楚隆起与塔中隆起的过渡构造带,雏形形成于奥陶纪晚期—志留纪,晚新生代复活。     

吐木休克构造带构造模型新解

吐木休克构造带位于塔里木盆地巴楚隆起北缘,为巴楚隆起和北部阿瓦提凹陷的分界,其形成与巴楚隆起的成因密切相关,作为克拉通内部发育的大型断裂,其构造活动一直持续至现今,探讨其形成过程及成因机制对于研究克拉通内部构造变形样式及成因具有重要意义。本文立足于前人研究成果和认识,以近垂直于吐木休克断裂带走向的二维地震资料为基础,运用断层相关褶皱理对相应剖面进行了轴面及等倾角域划分及断层识别,刻画了吐木休克构造带的二维几何学特征,并利用三维建模技术建立了其三维几何学形态;利用平衡剖面技术,分析了吐木休克构造带的构造演化,揭示了其运动学特征;结合其运动特征及前人研究成果,探讨了其成因机制。研究认为吐木休克构造带具有多层滑脱的特征,整体上具有西段构造活动强烈,向东逐渐减弱的特征;吐木休克断裂带在各段其构造样式较为一致,为由基底两套滑脱层及反冲断层组成的复合构造楔;构造带初始形成于中晚奥陶世并长期继承性活动,生长地层及地层的缺失情况指示构造带的形成过程可主要分为3 个期次,其中以中晚二叠-白垩纪的构造活动最为强烈,为吐木休克构造带的主要形成期,新生代的构造活动具有走滑性质。     

巴楚隆起北缘吐木休克断裂活动期次再认识及其对油气勘探的启示

吐木休克断裂是塔里木盆地西部的一条大型基底卷人断裂,构成塔里木盆地次级构造单元阿瓦提凹陷和巴楚隆起的边界,由于断裂附近大量地层的缺失,难以确定断裂活动时间。通过对吐木休克断裂带典型地震剖面的系统解释,根据剖面特征,将其自西向东划分为5段,结合区域构造背景、沉积地层展布特征及其接触关系,重新厘定了吐木休克断裂的活动期次。结果表明吐木休克断裂具有多期活动特征,晚加里东期已开始逆冲活动,早侏罗世一早白垩世时期发生大规模冲断活动,巴楚隆起北缘构造在此时已形成雏形,喜山期为继承性冲断活动并最终定型。在此基础上建立了巴楚北缘油气成藏演化模式,认为吐木休克断裂上盘第一排构造带的碳酸盐岩圈闭及断裂下盘碎屑岩断鼻圈闭是下步有利勘探区带,关键是加强油气保存条件评价,巴楚北缘仍具有较好油气勘探前景。     

塔里木盆地阿恰构造带断裂构造分析

阿恰构造带位于塔里木盆地西部,主要由阿恰断裂和乔来买提断裂组成,构成了塔里木盆地次级构造单元阿瓦提凹陷和巴楚断隆分界线的西北段。通过地震资料解释,将阿恰断裂带分为西段、中段和东段3部分。西段为基底卷入型单断逆冲构造样式,断层倾向巴楚断隆;中段为"Y"字形基底卷入型逆冲构造样式,除倾向巴楚断隆的主冲断层外,还发育倾向相反的反冲断层,开始显现出楔状冲断构造的轮廓;东段为典型的楔状冲断构造,倾向巴楚断隆的主冲断层向上断至中寒武统,其冲断位移量完全被倾向阿瓦提凹陷的反冲断层吸收。同时,在阿恰断裂的西段和中段,断层上盘还发育第四纪正断层,而断裂东段不发育。研究认为阿恰断裂带主要存在两期断裂构造:深部基底卷入型逆冲断裂带和其上叠加的浅部正断层。前者形成于新近纪库车组沉积前,在库车组沉积期间持续活动,并在新近纪晚期定型;后者是本次研究首次发现的,形成于第四纪早中期,且只发育在阿恰断裂带的西段和中段。     

塔里木盆地西部吐木休克断裂带的主要特征和构造演化

塔里木盆地西部的吐木休克断裂带是中央隆起(前身是晋宁期碰撞造山带)的次级单元巴楚断隆与北部坳陷的次级单元阿瓦提凹陷之间的分界。本文以大量的地质和地球物理证据,证明它是一条内部结构复杂且切穿地壳的深断裂。结合区域构造演化恢复了断裂发育史,指出它经历过三期重大的冲断活动,分别发生在加里东期、海西期和新近纪。新近纪的冲断与巴楚断隆的南界断裂带有相同的构造样式,可分为两幕:中新世的冲断受制于南天山前陆冲断带的向南扩展,更新世的冲断主要受制于西昆仑前陆冲断带的向北扩展。吐木休克断裂带的东西走向段和北西走向段的构造特征尚有若干差异,前者在加里东期活动较强,反映了构造的继承性;北西走向段则是加里东期出现的新生构造,在海西期进一步发展,更新世时因被卷入西昆仑的前陆冲断作用,表现出强烈而复杂的变形。     

塔里木盆地吐木休克断裂带断层封闭性研究

吐木休克断裂带位于塔里木盆地的西北部,是研究区规模最大、最具有研究意义的走滑断裂。油气勘探表明,吐木休克断裂带及邻区发育一系列大型背斜油气圈闭,它们受到了吐木休克断裂带的切割,所以对吐木休克断裂带断层封闭性研究对油气的勘探具有重要意义。根据断层封闭性影响因素的分析,选取断层的活动性、断层两盘地层的对置关系、断层断面图、断移地层的砂泥比、涂抹系数、断层面的压力与砂泥比的关系等6个参数作为断层封闭性研究综合评价指标,确定吐木休克断裂带中的主要断层都不具有封闭性,对先存的油气圈闭主要起破坏和改造作用。     

塔里木巴楚隆起北缘吐木休克楔形基底卷入构造

石油地震资料揭示出塔里木盆地中央巴楚隆起为结晶基底和古生代地层相对隆升区,多数地区缺失中新生界,顶部为第四系陆相碎屑岩不整合覆盖隐伏隆起。在隆起南北两侧构造变形比较强烈,均发育基底卷入的逆冲构造和古生界内逆冲构造。运用断层相关褶皱理论,通过对研究区的二维地震测网解释及钻井标定,综合研究得出巴楚隆起北侧吐木休克卷入基底逆冲断层倾向南,向北逆冲,前寒武系基底到早古生代地层被错断。新生代时期的生长地层特征指示基底卷入构造于古近纪、中新世-上新世和更新世均有活动。构造分析表明基底卷入构造于中生代末期还有一次活动,说明吐木休克构造由多期构造运动形成。向北逆冲的吐木休克基底断层和盖层褶皱构造的向南反冲逆冲断层或滑脱断层共同组成基底卷入楔形构造,楔形点同时位于基底和盖层中。盖层构造以中寒武统膏岩为滑动面,向南逆冲,发育断层扩展或滑脱背斜构造。基底断层和盖层滑脱断层在剖面上组成典型的楔形构造几何形态,平面上形成三角形构造。地震剖面综合解释成果图显示,吐木休克弧形逆冲构造东部盖层反冲构造,即基底卷入楔形构造表现较为清楚,向西则表现不太明显,但地震反射波组(地层转折)指示盖层中仍存在这些反冲构造。纵向地震剖面和联络地震剖面均显示出存在该类构造。吐木休克基底卷入断层弧形构造顶部位移最大,盖层变形相对最小;向东西两侧基底断层位移逐渐减小,盖层构造位移相应逐渐增加。研究认为,塔里木巴楚隆起系挤压作用下,刚性地壳发生挠曲而形成的变形区带。     

塔里木盆地巴楚隆起的三维地质结构及成因机制

塔里木盆地为中国西部大型克拉通盆地,巴楚隆起是塔里木盆地内部中央隆起带西部的一个重要构造单元,其所发育的边界断裂严格限制了巴楚隆起的范围,边界断裂的发育使得巴楚隆起的形成表现为一个复杂过程,探讨其形成过程及机制可为研究克拉通内变形特征及机制提供依据。文中借助于钻井及地震解释资料,刻画了巴楚隆起所发育的断裂特征及地质结构,并建立了其三维地质结构模型,结合大地构造背景及演化特征剖析了巴楚隆起的形成机制。通过研究,巴楚隆起在纵向上可识别出7个主要不整合面,并以此为界面,结合演化特征,将巴楚隆起自下而上划分为7个构造层;结合断裂带展布特征及地层构造形态,将巴楚隆起在平面上划分为西部断垒带、阿恰-吐木休克断裂带、海米罗斯-玛扎塔格断裂带、东部向斜带等4个次级构造单元;通过研究,巴楚隆起初始形成于晚奥陶世末期,晚二叠世末期强烈隆升,新近纪早期进一步隆升,上新世至第四纪时仍遭受挤压改造形成现今面貌,其形成演化主要受到边界断裂影响。     

塔里木盆地巴楚隆起北缘吐木休克弧形基底卷入斜向滑移构造

石油地震资料揭示塔里木盆地中央巴楚隆起为结晶基底和古生代地层相对隆升区,地表为第四纪陆相碎屑岩不整合覆盖,隐伏隆起大部分区域缺失中、新生界。在隆起南北两侧构造变形比较强烈,均发育基底卷入的逆冲构造和古生界内逆冲构造。根据钻井资料和二维地震测线详细的构造解释,应用断层相关褶皱理论得知：吐木休克基底卷入逆冲断层是在中生界早期形成的基底卷入楔形构造的基础上,在新生界晚期再次活动形成的;新生代晚期中亚地区强烈陆内变形,导致塔里木盆地先期形成的巴楚隆起再次挤压隆升;晚期变形过程中,先存构造与形成新构造挤压方向的偏差导致新构造发育有走滑分量,形成典型的斜向挤压构造——吐木休克旋转弧形构造。平面分布上,弧形构造东西向延伸的中段和北东向延伸的西段,早期为基底卷入楔形构造,晚期发育基底卷入逆冲构造;近北西向延伸的东段,晚期发育基底卷入楔形构造叠加在早期基底卷入楔形构造之上,说明该构造至少经历了两期变形。由于晚期基底卷入逆冲断层具有走滑分量,导致盖层单斜构造发育3类应变带及相应构造：拉伸变形带发育的正断层、剪切变形带发育的走滑断层及挤压应变带即走滑构造分量;西段发育左行逆冲走滑断裂带及伸展变形;东段发育右行逆冲走滑断裂带。弧形构造西部发育的构造样式与2012年Keating等模拟的斜向断层位移形成的构造样式非常相似,说明弧形构造西段吐木休克基底卷入逆冲构造具有走滑分量,从而合理地解释了该区发育的构造样式及正断层形成机制。     

Late Cenozoic transtensional fault belt discovered on the boundary of the Awati Sag in the northwestern Tarim Basin

Late Cenozoic transtensional fault belt was discovered on Shajingzi fault belt, NW boundary of the Awati Sag in the northwestern Tarim Basin. And numerous Quaternary normal faults were discovered on Aqia and Tumuxiuke fault belts, SW boundary of Awati. This discovery reveals Quaternary normal fault activity in the Tarim Basin for the first time. It is also a new discovery in the southern flank of Tianshan Mountains. Shajingzi transtensional fault belt is made up of numerous, small normal faults. Horizontally, the normal faults are arranged in right-step, en echelon patterns along the preexisting Shajingzi basement fault, forming a sinistral transtensional normal fault belt. In profile, they cut through the Paleozoic to the mid-Quaternary and combine to form negative flower structures. The Late Cenozoic normal faults on the SW boundary of Awati Sag were distributed mainly in the uplift side of the preexisting Aqia and Tumuxiuke basement-involved faults, and combined to form small horst and graben structures in profile. Based on the intensive seismic interpretation, careful fault mapping, and growth index analysis, we conclude that the normal fault activity of Shajingzi transtensional fault belt began from Late Pliocene and ceased in Late Pleistocene (mid-Quaternary). And the normal faulting on the SW boundary of Awati Sag began from the very beginning of Quaternary and ceased in Pleistocene. The normal faulting on Awati’s SW boundary began a little later than those on the NW boundary. The origin of Shajingzi transtensional normal fault belt was due to the left-lateral strike-slip occurred in the southern flank of Tianshan, and then, due to the eastward escape of the Awati block, a tensional stress developed the normal faults on its SW boundary.     

塔里木盆地巴楚隆起北缘阿恰基底卷入构造

塔里木盆地巴楚隆起为第四系不整合覆盖的古隆起,在其西北缘发育NW走向的阿恰断裂、萨拉姆布拉克背斜、向斜和隐伏的乔来麦提断裂。地震剖面和钻井资料显示,阿恰断裂为倾向南的基底卷入逆冲断裂,向北逆冲,错断层位从前寒武系基底一直到中寒武统膏岩,从西向东逆冲断距减少。乔来麦提断裂则以中寒武统膏岩为滑动面,向南逆冲,并在断层端部发育萨拉姆布拉克断层扩展褶皱。这两种类型构造样式的断裂(基底卷入断裂和盖层滑脱断裂),在剖面上组成典型的楔形构造几何形态,平面上形成三角形构造。遥感影像解译指出阿恰断裂和萨拉姆布拉克向斜向北西方向延伸进入柯坪逆冲带,并在该带有相应方向的地表构造显现,与北东走向的柯坪逆冲带组成叠加构造。生长地层分析确定基底卷入构造形成于始新世—中新世,而柯坪逆冲带形成于第四纪,明显晚于巴楚隆起形成时代。     

塔里木西北缘北西向古隆起的存在及油气勘探前景

塔里木西北缘柯坪逆冲带为天山和塔里木盆地在中新生代盆山耦合过程中形成，为印度板块和欧亚板块碰撞影响最显的地区之一．柯坪地区存在两种方向的构造，即NE向逆冲推覆构造和NW向的走滑构造及潜伏构造．在NE逆冲带的走向上，推覆构造变形样式从南向北，以寒武纪蒸发岩作为主要的滑动拆离面——薄皮逆冲，到北部地区卷入元古界结晶基底的逆冲推覆构造．根据变形时代分析，NW向构造为长期发育的巴楚隆起，形成时代为中生代早期，近NE向的柯坪逆冲构造形成于新生代，同时也形成NW向的走滑构造．早期形成的巴楚隆起构造南北两侧发育的阿瓦提盆地和塔里木盆地西南为生油区，巴楚隆起为油气运移指向区．