大陆盆地的聚敛-闭合过程研究:以塔里木盆地为例

印度与欧亚大陆第三纪以来碰撞汇聚,造成亚洲大陆内部强烈缩短变形。塔里木盆地如何发生相应的变形调节和应变分解,成为中亚板内构造的重要问题。塔里木陆块新生代以来被板内造山带及走滑断裂系环绕,盆地内部以刚性为特征,未发生强烈构造变形。区域大断裂与塔里木盆地的冲断、走滑构造边界共同作用,形成盆地边缘复杂的构造系。其新生代构造变形主要集中于盆地的构造边界上,4条构造边界显示差异性的运动特征和构造交切关系。盆地边缘构造带叠加并向盆内扩展,造成盆地总体上水平缩短,并发生应变分解。盆地内部发生沉积-构造分异,发育前陆盆地、前缘隆起、复合前陆盆地、拉分盆地等单元。其中,盆地西北缘及西南缘发生陆内俯冲,形成前陆盆地及前陆冲断带,对盆内构造演化有重要影响。区域构造研究表明,塔里木盆地新生代主要发生了4期区域构造变形,第三纪以来还发生顺时针旋转。大陆盆地构造边界上的运动组合、盆内不均匀阻挡和滑脱拆离,造成其变形扩展方式的差异,并影响盆内单元构造演化。因此,塔里木盆地是认识大陆盆地聚敛与闭合过程的天然实验室。     

中国前陆盆地构造地质特征综述与油气勘探

中国特定环境下发育的前陆盆地和冲断带在地质构造上具有许多的特殊性。在综述前人认识的基础上,笔者通过对中国前陆盆地的构造演化历程、沉积充填特征、构造成因及其空间分布规律、构造变形特征等的研究,提出了中国前陆盆地构造地质发育的5个主要特征:(1)两种不同性质的原型盆地发生正反转的叠合性,即挤压构造下作为“本体”的前陆层序与拉张构造下作为“基础”的裂谷、断陷盆地之间的叠置;(2)显生宙以来中国大陆先后发生了4期前陆冲断构造演化的多期性,它们分别是加里东晚期、海西晚期、印支期和喜马拉雅晚期;(3)基于小克拉通基底拼贴后在造山带前缘复活再生的继承性,即统一拼合大陆内部的构造变形导致古造山带的复活,在古造山带边缘发育新生代前陆盆地或前陆冲断带;(4)在空间分布上受环青藏高原巨型盆山体系控制发生陆内变形的系统性,在环青藏高原巨型盆山体系内构造变形强度、盆地沉降幅度、盆山耦合程度等从内环向外环依次降低,从古造山带向克拉通方向构造变形强度依次降低,构造变形样式逐渐简单、构造变形时间依次变新;(5)前陆冲断带的构造样式由于受边界力学条件和沉积地层介质作用而具有多变性,存在沉积盖层内脆性变形的断层相关褶皱、造山带前缘韧性变形的基底卷入构造、与走滑构造相伴生的基底卷入的断层相关褶皱、盆地内部塑性变形的盐构造。正是因为上述地质构造的特殊性,决定了油气聚集与分布特征的规律性和复杂性,由此提出了相应的一些构造地质研究与油气勘探工作的建议。     

龙门山前陆褶皱冲断带构造解析与川西前陆盆地的发育

通过详细的野外地质调查和精细的地震剖面构造解析。揭示了龙门山前陆褶皱冲断带的基本构造特征。对比分析了龙门山北段与南段构造变形几何学和运动学的差异。提出龙门山北段主要表现为一系列复杂的逆冲推覆构造,晚三叠纪变形强于新生代;龙门山南段则以基底卷入的叠瓦状冲断为特点,晚白垩纪-早第三纪变形尤为突出。与前陆褶皱冲断带相对应的是,川西晚三叠纪时期的周缘前陆盆地主要表现在整个龙门山褶皱冲断带的前渊地区;而晚白垩纪-早第三纪再生前陆盆地却局限在川西盆地的南部,并且印-藏碰撞的持续挤压作用使得晚新生代构造变形不断向东扩展进入川西盆地南部。     

中国前陆盆地构造地质基本特征及其控制下的油气分布

在综述前人认识的基础上,通过对中国前陆盆地的沉积充填特征、演化历程、构造成因及其空间分布规律、构造变形特征等的宏观研究和重点解剖,总结出中国前陆盆地构造地质的主要特征:(1)垂向上,前陆盆地表现出两种不同性质的原型盆地在正反转构造背景下的盆地构造层序相叠置;(2)平面上,分布在中国大陆内的前陆盆地或冲断带受统一的印度—欧亚两个大陆板块间的碰撞作用,形成构造变形的时空分布规律有序的环青藏高原巨型盆山体系;(3)时间上,不仅存在新近纪以来的喜马拉雅运动控制的再生前陆盆地,而且显生宙以来中国大陆共发生了4期前陆盆地或冲断构造的演化过程;(4)成因上,受青藏高原向北、向东的隆升挤压,基于小克拉通拼贴后的不均一陆内基底结构,古造山带继承性复活,在其前缘发育再生前陆盆地或前陆冲断带;(5)变形样式上,由于受边界力学条件和沉积地层介质的共同控制作用,可以将前陆冲断带的构造变形样式分为4类。正是因为上述地质构造的特殊性,决定了油气聚集与分布的规律性和勘探的复杂性。油气分布的规律性主要体现在:(1)油气相态分布的有序性;(2)成藏条件配置的有效性;(3)含油气目的层分布的空间有序性;(4)多期成烃、晚期成藏的普遍性。油气勘探的复杂性表现在:(1)4期前陆盆地和冲断带含油气地质特征的差异;(2)含油气层系与油气藏的改造与破坏;(3)陆相盆地的不均一导致储层相变大;(4)前陆冲断构造变形的复杂增加了圈闭落实的难度。     

塔里木盆地东南缘新生代构造变形特征研究

塔里木盆地东南缘新生代变形特征研究对探讨阿尔金构造带新生代的活动特征及阿尔金构造带与西昆仑构造带的相互作用具有重要意义。本文在野外地质调查的基础上,结合地球物理和沉积学资料,探讨了塔里木盆地东南缘的新生代变形及演化特征。塔里木盆地东南缘新生代构造变形受西昆仑构造带、阿尔金构造带和车尔臣断裂带的控制,且变形由西向东减弱。西南部的构造样式主要表现为受西昆仑向北冲断作用控制的冲断构造;东南部为受阿尔金断层走滑作用控制的走滑-冲断构造;而北部则为受车尔臣断层走滑作用控制的基底卷入走滑-冲断构造。中新世,盆地东南缘受西昆仑构造带大规模的冲断活动影响,导致民丰山前盆地挠曲沉降和冲断层发育,而车尔臣断裂仅有微弱活动;上新世开始,构造变形扩展到整个研究区,不仅西昆仑构造带和车尔臣断裂带表现出强烈变形,而且阿尔金断层走滑作用强烈,导致北侧次级断层的强烈走滑冲断作用和若羌山前挤压挠曲盆地的形成。新生代时期,西昆仑构造带北向冲断作用要早于阿尔金构造带的走滑变形,阿尔金构造带的走滑作用对西昆仑构造带北向冲断构造有强烈的改造。     

塔西南新生代前陆盆地东段盆山结构与冲断带变形特征

塔西南新生代前陆盆地受西昆仑山造山带南北向挤压和帕米尔弧形构造带向北突进的影响,导致盆山结构与盆地冲断带构造变形在平行造山带方向表现出明显差异。本文通过地震资料解释,系统研究了塔西南新生代前陆盆地东段盆山结构与冲断带的构造变形特征,认为塔西南新生代前陆盆地东段盆山结构表现为西昆仑造山带向北大规模冲断,盆地区挠曲沉降,前陆地区发育宽的褶皱冲断带,冲断带前锋已扩展至捷得背斜一线,褶皱冲断带与前渊坳陷存在大范围重叠。盆地东段的褶皱冲断带在纵向上可以分为基底卷入变形带、滑脱变形带。山前第一排变形带受多期构造叠加影响,产生横向变形的分异:西段柯东段早期为构造楔形体变形形成的背斜构造,后期被甫沙–克里阳右行走滑断裂改造,剖面呈现复杂的变形特征;东段克里阳段构造变形以早期的逆冲推覆为主。结合生长地层与磁性地层分析,冲断带的变形总体表现出前展式的构造变形特征,上新世阿图什组沉积期开始形成柯东构造带;随后变形向北传播,在上新世早中期形成柯克亚构造带;至早中更新世晚期,构造变形扩展至固满–合什塔格构造带。     

环青藏高原巨型盆山体系构造与塔里木盆地油气分布规律

中国中西部受控于喜山期青藏高原的隆升和向北、向东的推挤,在其外围形成一个巨型的盆山构造体系,环青藏高原巨型盆山体系主要由复活后的古造山带、前陆冲断带和小型克拉通盆地三个基本的构造单元组成,其中古生界小型克拉通与中新生界前陆冲断带是重要的含油气单元,它决定了中国中西部油气分布主要受古生界克拉通古隆起和中新生界前陆冲断带的控制。塔里木盆地在纵向上由发育齐全的下古生代碳酸盐岩、上古生代海相-海陆交互相碎屑岩沉积和中新生代陆相碎屑岩等构造层序叠置而成,在平面上以较稳定的小型克拉通为核心,边缘环绕库车、喀什、塔西南、塔东南等褶皱或冲断变形的前陆冲断带。塔里木盆地古生界小型克拉通盆地与中新生界前陆逆冲带叠合-复合的构造特征,以及演化的多阶段性,决定了这类盆地具有"多套烃源岩、多储盖组合、多含油气系统"的叠合-复合含油气系统的特点;油气分布受小型克拉通盆地中的古隆起控制,形成大面积岩性地层油气藏,前陆盆地中的冲断带构造控制形成背斜油气藏,具有多期成藏并存与晚期成藏为主的特点。     

环青藏高原盆山体系内前陆冲断构造变形的空间变化规律

早古生代以前漂移在大洋中的塔里木、扬子、华北等小型克拉通板块在晚古生代开始聚敛拼贴,形成统一的大陆,奠定了中国中西部前陆冲断带发育的地质基础。新生代以来欧亚大陆与印度板块的碰撞及其远程效应,欧亚大陆强烈变形。随着青藏高原的隆升和向北、向东推挤,在远离碰撞缝合带的地方,古造山带复活,冲断带不断向外围扩展,形成统一的、规模巨大的环青藏高原盆山体系。在冲断带不断向青藏高原外围扩展的同时,在每一个单独的盆山体系(古造山活动控制的盆山耦合体系)内部发生强烈陆内变形,冲断带也依次从造山带向克拉通内部扩展,强烈的陆内造山隆升和构造挤压在造山带与克拉通之间形成了十余个前陆冲断带。从南向北分别选取了塔西南、库车、准南和准噶尔西北缘这四个前陆冲断带的构造缩短率和盆山耦合导致的高程差在平面上的变化特征,来研究环青藏高原巨型盆山体系内部的前陆冲断带在新生代的构造变形特征的空间分布规律。认为在欧亚大陆与印度板块的碰撞及其远程效应控制下,环青藏高原巨型盆山体系从内向外构造变形强度、盆山耦合程度具有依次降低的规律;克拉通边缘的单个盆山组合中从山前向克拉通方向构造变形强度依次降低,构造变形样式逐渐变得简单。     

塔里木盆地断裂构造分期差异活动及其变形机理

本文的目的是探讨塔里木盆地断裂构造分期差异活动过程及其变形机理.在地震剖面解释、钻井资料和地质资料综合分析的基础上,通过编制塔里木盆地不同时期断裂系统图,提出控制塔里木盆地断裂构造形成和演化主要构造活动期次为:加里东早期、加里东中期、加里东晚期-海西早期、海西晚期、印支期、燕山期和喜马拉雅期.加里东早期断裂活动受伸展环境制约,沿先存基底断裂带形成张性正断层.加里东中期、加里东晚期-海西早期断裂活动以逆冲作用为主,在塔东、塔中、塘古巴斯、巴楚和麦盖提地区最为发育.海西晚期断裂活动也是以逆冲作用为特征,并从早期断裂强烈活动的塔中、塘古巴斯、玛东等地区,迁移到塔北隆起和东部地区.印支、燕山和喜马拉雅期,前陆地区断裂构造发育,形成叠瓦冲断带、褶皱-冲断带、双重构造、盐相关构造等;但在盆内稳定区,断裂构造不发育,活动性弱.古生代断裂构造发育分布的控制机理,主要与区域大地构造环境的变化和构造转换、先存基底断裂带、大型区域性不整合、滑脱带等要素密切相关.区域大地构造环境的变化和构造转换主要受控于塔里木周缘洋盆的伸展裂解、俯冲消减和洋盆闭合的时限和强度.先存基底断裂带或基底构造软弱带往往控制着后期断裂的发育位置和展布方向.大型区域性不整合和滑脱带控制着断裂构造的发育和分布层位.中、新生代断裂构造发育分布的控制机理,与区域大地构造环境及其构造转换、区域构造位置有关.中、新生代塔里木断裂构造主要分为三种环境,即前陆构造环境、盆内稳定区构造环境和隆升剥蚀区构造环境.盆内稳定区断裂构造不发育,活动性较弱.中、新生代断裂构造主体发育在前陆构造环境中,主要受控于周缘造山带强烈隆升、挤压冲断、走滑-逆冲或逆冲-走滑作用,同时与喜马拉雅晚期盆-山耦合作用及滑脱层的发育有关.     

中国西部新生代沉积盆地演化

新生代期间中国西部发生了多次强烈的构造运动, 经历了复杂的构造-地貌演化历史.地质构造背景和地球动力学过程则控制了中国西部大陆新生代期间的构造-地貌演化.盆-山系统是中国西部新生代构造的基本格局, 盆-岭体系是中国西部新生代的主要地貌单元.根据盆地的几何学、动力学与构造演化特征, 中国西部新生代盆地可以划分为压陷盆地、断陷盆地、走滑拉分盆地以及残留海-前陆盆地4类.这些新生代封闭盆地均被造山带所围限, 而盆地与山脉之间由挤压型活动断裂(逆冲断层和走滑断层)所分割.新生代以来印度板块与欧亚板块的碰撞以及其后印度板块的向北俯冲挤压, 对中国西部新生代沉积盆地的发育和演化产生了重大影响.中国西部新生代盆地构造岩相古地理演化与板块运动和构造隆升之间存在明显的耦合.      

青藏高原新生代三阶段造山隆升模式:火成岩岩石学约束

从岩石从地构造学的角度,分析讨论了青藏高原新生代岩浆作用的特点、差异、成对性及其对高魇隆升深部动力学过程的岩石约束,在此基础上是提出青藏高原是以冈底斯－羌塘造山带为核心,通过三次造山幕事件而形成的高原隆升新模式。     

塔里木盆地塔北隆起中-新生界伸展构造及其成因探讨

中-新生代伸展构造一直是中亚地区地质研究的薄弱环节.作为中亚地区的一个重要的中新生代沉积盆地,塔里木盆地也不例外.精细的地震资料解释发现,塔里木盆地塔北隆起发育大量中-新生代伸展构造.这些伸展构造由一系列规模不大的正断层组成.这些小型正断层往往构成左阶或右阶式雁列束,平面上,组成多条张扭性正断层带;剖面组合形态则是小型堑-垒构造或阶梯状正断层束.根据伸展构造的空间展布、构造样式、组合关系、形成演化时间和成因分析,可以划分出侏罗纪-白垩纪早期和白垩纪晚期-新近纪两期伸展构造.前者是南天山碰撞造山后应力松弛阶段的产物,后者的成因是喜马拉雅碰撞造山作用远程效应引起的塔里木相对于南天山向东偏南方向的构造逃逸.     

早更新世以来青藏高原隆升作用在塔里木盆地腹地的响应

自约55Ma印度-欧亚板块碰撞,青藏高原经历持续挤压,发生多次阶段性隆升作用.晚新生代以来强烈隆升作用不仅造就了青藏高原北部强烈的构造变形效应,还引起了大规模的干旱化.位于塔里木盆地腹地(N38° 40.911′,E80°18.484′)的玛扎塔格褶断带东西向延伸约300km,南缘发育出露连续、完全的早更新世地层,岩性主要以灰黄色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩为主,含有薄层粗砂岩及砾岩.本文延展了原来研究剖面,共采集古地磁样品90块共9个采点.系统热退磁结果揭示出了正反极性,高分辨率的磁性地层学及野外磁化率研究确定研究剖面时代约为2.2～0.1Ma,对玛扎塔格整个剖面地层的年龄控制提供了限定.利用MS2磁化率仪对野外剖面现场测量,采集209米695点数据.通过与深海氧同位素比对分析,说明磁化率结果不仅较好揭示了全球气候变化,还精确记录了约1.8Ma、1.2Ma、0.9Ma、0.65Ma等多期构造活动,并且直接证明年龄约0.05Ma的地层发生了较强构造变形.青藏高原早更新世以来隆升过程具有脉冲特征,约0.9Ma的强烈隆升使主体达到冰冻圈,起到的屏障效应使塔里木盆地开始较快速干旱化,同时为黄土高原提供了更多风尘物质和增强了对粉尘的搬运能力,导致巨厚的粗粒上砂岩层L9形成.     

Lithospheric structure and dynamic processes of the Tianshan orogenic belt and the Junggar basin

Located at the center of the Eurasian continent and accommodating as much as 44% of the present crustal shortening between India and Siberia, the Tianshan orogenic belt (TOB) is one of the youngest (<20 Ma) and highest (elevation>7000 m) orogenic belts in the world. It provides a natural laboratory for examining the processes of intracontinental deformation. In recent years, wide angle seismic reflection/refraction profiling and magnetotelluric sounding surveys have been carried out along a geoscience transect which extends northeastward from Xayar at the northern margin of the Tarim basin (TB), through the Tianshan orogenic belt and the Junggar basin (JB), to Burjing at the southern piedmont of the Altay Mountain. We have also obtained the 2D density structure of the crust and upper mantle of this area by using the Bouguer anomaly data of Northwestern Xinjiang. With these surveys, we attempt to image the 2D velocity and the 2D electric structure of the crust and upper mantle beneath the Tianshan orogenic belt and the Junggar basin. In order to obtain the small-scale structure of the crust–mantle transitional zone of the study area, the wavelet transform method is applied to the seismic wide angle reflection/refraction data. Combining our survey results with heat flow and other geological data, we propose a model that interprets the deep processes beneath the Tianshan orogenic belt and the Junggar basin.Located between the Tarim basin and the Junggar basin, the Tianshan orogenic belt is a block with relatively low velocity, low density, and partially high resistivity. It is tectonically a shortening zone under lateral compression. A detachment exists in the upper crust at the northern margin of the Tarim basin. Its lower part of the upper crust intruded into the lower part of the upper and the middle crust of the Tianshan, near the Korla fault; its middle crust intruded into the lower crust of the Tianshan; and its lower crust and lithospheric mantle subducted into the upper mantle of the Tianshan. In these processes, the mass of the lower crust of the Tarim basin was carried down to the upper mantle beneath the Tianshan, forming a 20-km-thick complex crust–mantle transitional zone composed of seven thin layers with a lower than average velocity. The thrusting and folding of the sedimentary cover, the intrusive layer in the upper and middle crust, and the mass added by the subduction of the Tarim basin into the upper mantle of the Tianshan are probably responsible for the crustal thickening of the Tianshan. Due to the important mass deficiency in the crust and the upper mantle of the Tianshan, buoyancy must occur and lead to rapid ascent of the Tianshan.The episodic tectonic uplift of the Tianshan and tectonic subsidence of the Junggar basin are closely related to the evolution of the Paleozoic, Mesozoic, and Cenozoic Tethys.     

藏南及邻区典型晚新生代盆地磁性地层研究现状与时代对比分析

在系统梳理扎达盆地、尼泊尔Thakkhola半地堑盆地、吉隆—沃马盆地、乌郁盆地磁性地层研究成果的基础上, 对古地磁年代所代表的地质事件进行了对比和分析, 认为藏南及邻区各近南北向裂谷盆地自形成以来均发育2次明显的沉积变动事件, 第一次为距今10.6~8.1 Ma期间各盆地分别开始接受沉积, 第二次为距今3.5~2.0 Ma各湖盆的连续消亡; 总结高原的气候变化可以发现, 高原在距今约8 Ma及3 Ma左右也有明显的2次气候变化, 即沉积事件与气候变化事件在时间上具有近同时性。扎达盆地、吉隆—沃马盆地、达涕盆地三趾马化石的时代都处于距今7.0~6.5 Ma之间, 也具有近同时性。结合高原的整体演化, 认为其可能在距今10.6~8.1 Ma、3.5~2.0 Ma发生了2期比较强烈的隆升运动。同时, 分析指出了青藏高原南部及邻区晚新生代盆地磁性地层研究过程中存在的问题及解决方法, 并对今后青藏高原南部及邻区地区晚新生代磁性地层研究提出了建议。      

塔里木盆地构造格架和构造应力场分析

以区域构造背景为基础,分析塔里木盆地的基本构造格架是本文的主要宗旨。塔里木盆地中部存在一规模较大的近于E-W向的构造带,谓中塔里木构造带或中塔里木断裂带,平面上它大致和塔里木中央隆起带相对应,东延,和阿尔金造山复合体的一组规模较大的、近于直立的E-W向韧性剪切带和断裂带相连,西延,插入西昆仑造山带和南天山造山带的结合部位。在剖面上具有背冲式(断背状)断裂组合,其形成始于早古生代,强烈活动期在三叠纪后。断裂带具有逆冲、走滑和垂向挤出性质,是目前塔里木盆地的主要含油带。中塔里木断裂带和塔中隆起带属于同一动力学系统中不同构造阶段的产物,在空间上是互为一体的,在早古生代为一强烈坳陷带,晚古生代以后逐渐转化为隆起带。大致位于北纬39°30'~40°的E-W向高正磁异常带,为一以基性麻粒岩为代表的结晶基底、基性岩墙和花岗质类岩石,并叠加晚元古-早古生代活动陆缘岩浆弧的大型东西向构造杂岩带。中塔里木断裂带(塔中隆起带)以南至塔南前陆盆地的塔南地区,以E-W向构造岩浆岩带上叠NEE向断裂构造(断隆和断凹)为基本特征,其断裂组合完全可以与南阿尔金断裂以南的南阿尔金地体的断裂组合相类比。中塔里木断裂带以北至塔北前陆盆地的塔北地区以长期坳陷为特征。西昆仑-塔里木盆地盆山结合带表现为西昆仑山体的北向逆冲推覆和山前带的强烈挤压及塔南前陆盆地的急剧沉降,而西天山-塔里木盆地盆山结合带则表现为由于塔里木地块向天山复合造山体的强烈北向俯冲导致的南天山的南向逆冲推覆和塔北(前陆盆地后的)隆起。塔里木盆地处于南北两侧向盆地挤压、东侧左旋走滑和西侧右旋走滑的复杂构造应力状态,塔里木盆地现今构造格局的形成基本上是上述4类不同性质的构造应力场对先存的E-W向构造经多次强烈改造、叠加的结果。     

塔里木北部周缘前陆盆地早二叠世快速迁移与沉积相突变:俯冲板片拆沉的响应

塔里木北部周缘前陆盆地发育于泥盆纪末至早三叠世期间,完整地记录了南天山造山带的发育过程。该盆地在早二叠世由复理石盆地转化为磨拉石盆地,同时发生快速南移。同期幔源物质加入,有山根地壳熔融的岩浆活动、南天山造山带的整体隆升、热液成矿作用集中发育和变形、变质作用的激化使俯冲岩片的拆沉成为盆地转化与迁移的最佳机制。相同的转化过程及深部机制在其他造山带中也明显存在,表明俯冲岩片拆沉是造山作用一个不可或缺的环节。     

TECTONIC FEATURES AND HYDROCARBON POTENTIAL OF THE EASTERN QAIDAM BASIN

TECTONIC FEATURES AND HYDROCARBON POTENTIAL OF THE EASTERN QAIDAM BASIN     

阿尔金造山带中、新生代的演化

塔里木盆地东缘的阿尔金造山带中、新生代经历了一个复杂的大地构造演化历程：中生代早期(T)为隆升夷平,中生代中后期(J-K)为裂陷沉积阶段;自古新世一中新世因塔里木盆地向东挤压使得阿尔金造山带东南缘出现了右行走滑仰冲,柴达木壳体向阿尔金造山带之下俯冲,阿尔金造山带隆起。塔里木盆地相对柴达木盆地向北移动,最大距离可达400～500km,使得原来统一的塔里木-敦煌-柴达木联合盆地裂解。由于逆冲走滑使阿尔金造山带内部发育了一系列小型的走滑盆地,形成了复杂的盆地沉积建造,并伴有动力变质及火山作用;中新世末,东西向挤