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。     

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。     

库车-喀什北缘山前带构造特征及成因分析

通过地震非地震联合解释及多年的勘探研究,认为受基底结构、构造演化、逆冲及走滑断裂等影响,库车-喀什北缘山前冲断带具有东西分段、南北分带的构造特征。自西向东分为喀什北缘、柯坪断隆和库车坳陷三大段,受近南北向逆冲挤压作用,每段均发育多排北东-南西向展布的逆冲褶皱带,其中库车坳陷主要由克拉苏、依奇克里克、秋里塔格构造带及乌什、拜城、阳霞凹陷等呈斜列式展布的次级构造单元组成。普遍发育的膏盐岩塑性层在一系列逆冲和走滑断裂的作用下,使得山前带构造样式更为复杂,发育断层转折褶皱、断层传播褶皱、滑脱褶皱和盐底辟(刺穿)构造等四种基本构造样式及多种组合样式。     

东秋里塔格构造带构造特征及油气勘探区带

东秋里塔格构造带是塔里木盆地库车坳陷的前缘构造带,整体表现为受新近系吉迪克组膏盐岩滑脱层控制的分层变形构造特征。盐上构造层主要发育断层相关褶皱,盐岩层以塑性流动变形为主,盐下构造层发育断层相关褶皱、冲起构造、逆冲断块等多种构造样式。依据盐下构造层变形特征,自西向东将东秋里塔格构造带划分为过渡构造段、叠瓦扇构造段、前端冲起构造段以及后端冲起构造段四段。过渡构造段内膏盐岩层发育层位由库姆格列木群转变为吉迪克组,盐下发育叠瓦扇构造;叠瓦扇构造段盐下发育典型的逆冲叠瓦构造样式;前端冲起构造段盐下发育断弯褶皱背斜,并在反冲断层的复合作用下发生冲起,主逆冲断层之下发育次级逆冲夹片;后端冲起构造段盐下发育断弯褶皱,并在背斜北翼发育一个独立的冲起构造。东秋里塔格构造带具备有利生储条件,构造分析表明过渡构造段、叠瓦扇构造段以及前端冲起构造段的盐下次级逆冲夹片具备勘探潜力,是有利的油气勘探区带。     

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。     

塔里木盆地库车坳陷北部边缘构造特征

塔里木盆地库车坳陷北部边缘与南天山过渡带结构复杂,是了解塔里木盆地-南天山盆山关系的关键。利用2D、3D地震资料和钻井资料,分析塔里木盆地库车坳陷北部边缘的结构特征、构造样式,对比研究不同区段变形的差异和影响构造样式的主要因素。研究结果表明:①根据基底断裂的发育情况,库车坳陷北部边缘自北向南可划分为三区五带,自浅至深可划分为4个变形层。其中,山前克拉苏构造带以克拉苏断裂为界可细化为高角度基底卷入变形区、低角度基底卷入变形区和盖层滑脱变形区。②库车坳陷盆山过渡带主要发育收缩构造、盐构造和走滑构造,根据其表现形式可划分为15种样式。③库车坳陷北部克拉苏构造带可划分为6个主要的构造段,受先存基底断裂、膏盐岩分布和南天山差异推覆作用的影响,各构造段表现出差异变形的特征。④现今构造主要形成于新生代中晚期,经历了晚二叠世—三叠纪古前陆盆地、侏罗纪—白垩纪坳陷盆地、古近纪—中新世弱收缩挠曲盆地和上新世—第四纪陆内前陆盆地4个演化阶段。     

库车坳陷西段阿瓦特构造转换带盐构造演化特征及影响因素

为厘定库车坳陷西段盐岩沉积边界盐构造演化特征及影响因素,利用野外地质调查、工业地震剖面解析和三维沙箱物理模拟实验对阿瓦特构造带进行了综合分析.结果表明：（1）阿瓦特构造带是库车坳陷西段典型挤压构造转换带,由乌什凹陷至阿瓦特凹陷,形成了由叠瓦逆冲断层向盐相关褶皱过渡的构造转换特征;（2）塔拉克走滑断层发育于乌什凹陷和阿瓦特凹陷交界处,是一条发育于盐上覆层的滑脱形成调节性横断层.受该断层影响,在盐上覆地层中形成塔拉克向斜、塔拉克背斜等拖曳式盐相关构造.越靠近塔拉克走滑断层,褶皱拖曳揉皱作用越强,甚至容易发育褶皱相关断层,促使盐岩出露地表;（3）阿瓦特构造转换带新生代变形主要受区域挤压作用、盐层分布及基底断裂活动共同控制.     

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。     

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。     

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。     

前陆褶皱冲断带厚皮缩短盐构造运动的物理模拟

尺度物理实验用干石英砂和聚合硅树脂为实验材料,模拟了前陆褶皱冲断带厚皮缩短盐构造,并与薄皮缩短盐构造及无盐层的褶皱冲断带构造模型进行了对比。实验表明,由于塑性盐层的存在,厚皮缩短盐构造呈3层式结构模式。盐上层主要形成敞开褶皱、箱状褶皱、前冲和背冲断层以及冲垒构造,盐下层形成逆冲断层及冲垒构造,断层通常都终止于盐层中。尽管盐层局部变薄或增厚,但不形成刺穿型盐构造。褶皱冲断带不具构造指向特征,其楔形库仑锥剖面呈平台与斜坡两段式形态。模型对比表明,厚皮缩短与薄皮缩短所产生的盐上层构造形态相似,不易区分;但二者的库仑锥剖面有所不同。厚皮前陆褶皱冲断盐构造与无盐层的褶皱冲断构造无论是其几何形态、还是库仑锥剖面都有极大的差别,极易区分：实验结果对解释前陆褶皱冲断构造和寻找盐下油气圈闭都有着重要的指导意义。     

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。