帕米尔突刺东缘冲断带构造形成机制:物理模拟及讨论

利用物理模拟实验,建立了两个不同边界条件的模型分别模拟帕米尔突刺东缘柯克亚-和田褶皱冲断带和喀什-叶城转换断层带的逆冲走滑构造演化过程,进而分析和讨论了研究区构造变形特征和变形机制。物理模拟实验结果表明:(1)帕米尔突刺东缘的柯克亚-和田褶皱冲断带和喀什-叶城转换断层带均形成于压扭应力场作用下,发育明显断层走滑现象,前者逆冲前缘断层兼具左行走滑特征,后者逆冲前缘断层则具右行走滑特征,但前者总体走滑量明显小于后者;(2)帕米尔突刺东缘的柯克亚-和田褶皱冲断带和喀什-叶城转换断层带走滑作用均主要位于山前边界断层带,越靠近逆冲前缘(盆地内部),走滑效应越微弱,挤压效应越明显;(3)在边界走滑断层前缘(往盆地方向),弧形断裂由挤压方向向前依次产生,并且斜向相交,验证了帕米尔东缘冲断带构造演化符合自南向北依次变新的规律;(4)在斜向压扭作用过程中,走滑断层构造带不一定发育明显的高角度甚至直立的断层,也可能表现为逆冲叠瓦构造楔样式,形成走滑逆断层,故在进行帕米尔突刺东缘(如塔西南山前)地震剖面构造解析时应充分关注这种构造类型。     

帕米尔弧形构造带新生代构造演化研究进展

帕米尔弧形构造带有巨大的地壳缩短量、近双倍的地壳增厚、巨大的海拔高程、同造山伸展作用,对塔西南新生代构造变形、沉积和古气候影响重大。但是,对于帕米尔的构造过程尚存在争议。基于前人研究成果,可将帕米尔新生代构造演化过程归结如下:印度—欧亚板块的碰撞导致帕米尔在新生代早期开始构造抬升,并在新生代晚期持续抬升。帕米尔北缘的主帕米尔逆冲断裂(MPT)和帕米尔前缘逆冲推覆系(PFT)可能在早—中中新世开始活动;东缘喀喇昆仑断裂(KKF)北段的起始活动时间在早—中中新世,喀什—叶城走滑系统(KYTS)则于晚始新世—早中新世开始活动,表明帕米尔可能在约20 Ma BP开始呈弧形向北挤入欧亚板块。10~7 Ma BP帕米尔内部的公格尔伸展系统开始发育。至上新世,KKF北段停止活动;KYTS在晚中新世或上新世的走滑速率大幅减小,表明帕米尔与塔里木板块间的相对运动量在不断减少。对于帕米尔弧形构造带形成及其演化动力学机制的更清晰界定还有赖于构造过程时空分布、造山带与盆地以及地壳浅表与地球深部过程的系统研究。     

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。     

塔里木盆地西北部构造演化特征--从皮羌断裂发育史想到

通过野外工作和地震剖面分析在此首次提出皮羌断裂具有3期构造活动历史:古生代为正断层;早第三纪-中新世为逆断层,并具有右旋走滑分量;上新世为左旋走滑(撕裂)断层.中新世,与皮羌断裂右旋走滑相协调,柯坪断隆东部带与巴楚断隆尚未分离,它们共同构成塔西南前陆盆地的前缘隆起.上新世时,柯坪断隆受南天山陆内造山的影响,形成大规模逆冲推覆构造,皮羌断裂此时发生左旋走滑,调节了柯坪断隆东西两部分推覆作用的差异性.因此,皮羌断裂是一条多期活动断裂,多期断裂构造性质的认识对重新认识塔里木盆地西北部构造演化和油气勘探具有重要意义.笔者认为,塔里木盆地西北部存在新生代两期构造演化史.     

南天山褶皱冲断带西段变形空间差异性及控制因素

新生代早期印度板块与欧亚板块持续碰撞汇聚导致欧亚板块内部发生大规模的陆内变形,天山造山带再次隆升,并向塔里木盆地大规模逆掩推覆,形成了现今南天山褶皱冲断带,其变形表现出明显的空间差异性。本文以南天山褶皱冲断带西段为研究对象,通过对不同构造带的地震剖面解释、运用平衡剖面技术恢复出各演化阶段发育过程并计算出相应的变形量,分析本区构造带的空间差异性及其控制因素。通过分析认为南天山褶皱冲断带西段可以进一步划分为巴什布拉克构造段,乌恰-阿图什-喀什构造段和柯坪西缘构造段。其中,巴什布拉克构造段变形特征主要呈一系列对冲构造和背驮盆地样式。乌恰-阿图什-喀什构造段变形特征表现为深、浅两个层次:深部发育堆垛构造和构造楔,浅部发育断层传播褶皱和逆冲断层改造的褶皱带。柯坪西缘构造段变形更加强烈,也表现为深、浅两个层次:深部发育堆垛构造,堆垛程度更大,浅部也发育断层传播褶皱和逆冲断层改造的褶皱带以及反冲断层系。结合该研究区的地质概况进一步分析,本文认为南天山褶皱冲断带西段构造变形的差异性可能与新生代以来帕米尔块体向北推进、塔拉斯-费尔干纳右行走滑断裂的活动、先存断裂的活化与韧性滑脱层的影响有关。     

阿尔金断裂东端破裂生长点的最新构造变形*

阿尔金断裂与祁连山北缘断裂的交汇部位是阿尔金断裂向东扩展的新破裂生长点,两断裂构造与新生的红柳峡断裂构成似三联点构造。破裂生长点附近的最新构造变形表现为:阿尔金断裂的旋转隆升和向北扩展;祁连山北缘断裂的逆冲推覆兼右旋走滑;红柳峡断裂的挤压拖曳弯曲,它们共同受制于青藏高原的强烈隆升和向外扩张作用。推测阿尔金断裂自西而东的破裂扩展就是似三联点构造逐一形成而又被切割贯通的过程。阿尔金断裂以蠕滑活动为主,2002年玉门地震与祁连山北缘逆冲断裂及其伴生的调节断层的活动相关。     

西昆仑山前冲断带的分段变形特征及控制因素

本文在精细地表构造地质学解析的基础上,利用塔里木油田公司在塔里木盆地西南缘完成的高分辨率地震资料、钻井资料,开展新生代构造变形的精细几何学解析,确定不同构造部位的变形几何学和运动学特征,分析不同构造部位构造变形特征的差异性及其变化规律,探讨构造变形分段性的控制因素。根据西昆仑山前冲断带的变形特征,可以将冲断带划分为5个构造段,自西北向东南分别为:乌泊尔段、苏盖特段、齐姆根段、柯东段与和田段,且各段又可分为1~4个的构造带。各段的构造样式存在较大差异,乌泊尔段表现为受主帕米尔断裂(MPT)和帕米尔北缘断裂(FPT)控制,帕米尔北缘断裂表现为地表突破和大规模的垂向位移,限定了冲断作用的往北传播,浅部发育了上新世以来的背驼盆地;苏盖特段表现为走滑逆冲作用导致的构造变形的特点,构造样式总体上靠近山前地区为堆垛构造,盆地内部为薄皮的叠瓦扇构造;齐姆根段受深部右行走滑断裂带控制,形成了向北东突出的走滑构造;柯东段则以逆冲作用为主,变形向盆地内部发生大规模的薄皮传播;和田构造段表现为南部发育高角度的铁克里克断裂及基底卷入构造,北部发育断层转折褶皱。北西向的喀什-叶城转换系统、北东向的库尔干右行压扭断裂带和齐姆根深部右行走滑断裂带、古近系的膏盐滑脱层、新近纪同构造沉积作用和乌拉根古隆起等对西昆山山前冲断带分段变形起到了重要的控制作用。     

西昆仑康西瓦断裂带西延特征及其构造意义

青藏高原西北部康西瓦走滑断裂带(Karakax fault)为一条经过长期演化且现今仍在活动的重要大型断裂带,该断裂对该地区形成演化起到至关重要的控制作用。目前大多学者们认为该断裂在东段沿喀拉喀什河谷大致呈东西走向延伸,后在其西段麻扎地区向北西方向延伸。然而,通过详细的野外地质调查在该断裂带西段的麻扎地区新发现了一条NEE-SWW向的断裂,将之命名为麻塔断裂。实测地质剖面和显微构造分析发现麻塔断裂与康西瓦断裂具有相似的几何学和运动学特征,同样经历了早期右旋逆冲的韧性走滑变形和后期左旋脆性走滑变形,理应划分为一条断裂,前者是后者自麻扎向西的延伸部分。麻塔-康西瓦断裂共同参与调节了自古生代以来板块碰撞拼合在青藏高原西北部的构造变形,现今西昆仑-帕米尔地区的构造地貌格局正是康西瓦和喀喇昆仑等大型断裂新生代活动而形成的。     

西昆仑山北缘盆山构造转换解析

根据新藏公路南段、穿越玉龙喀什河谷至和田以北的剖面考察解析及山前钻井和物探解释,结合杜瓦及皮阿曼等地综合考察分析,西昆仑山北缘向塔里木盆地的盆山过渡,是以帕米尔-西昆仑逆冲断裂系的构造形式向塔里木西南前陆盆地(简称前陆盆地)渐变,表现为一系列褶皱冲断组合的构造样式.研究表明,帕米尔-西昆仑前缘逆冲断裂系的形成发育,是控制帕米尔-西昆仑造山带(简称造山带)和前陆盆地发育的重要变形机制,逆冲断裂系的扩展大致可分4个时段.     

塔里木盆地西南部齐姆根逆冲推覆构造的特征及其与油气的关系

齐姆根逆冲推覆构造带位于喀什凹陷与叶城凹陷之间的齐姆根凸起上,由3个与盆地边缘大体平行的次级逆冲构造带组成,即阿尔塔什推覆构造带、科克然达坂-希根纳孜吉勒嘎推覆构造带、库斯拉甫推覆构造带。3个次级逆冲构造带分别将石炭系—二叠系推覆在侏罗系、白垩系及古近系—新近系之上,将泥盆系推覆在石炭系—二叠系之上,将元古宙变质岩及古生代花岗岩逆冲在泥盆系及泥盆系之上不整合覆盖的侏罗系之上。根据推覆体地层的叠置关系及逆冲断层的发育特征,齐姆根逆冲推覆构造带是由北向南演化的、后展式发展的逆冲推覆构造系统,其间发育横向调节的走滑断层。逆冲推覆体系的主体断裂沟通了源岩与储层,推覆体下盘发育的大型背斜圈闭为油气聚集提供了有利的场所,运聚条件的合理配置为该区油气勘探提供了良好的前景。     

塔里木盆地西南新生代盆地演化特征

塔里木西南新生代盆地经历了由海相沉积体系向陆相沉积体系的转变，沉积中心由一个向两个转变，这是受印度板块向北与欧亚板块碰撞，帕米尔与西南天山之间“阿赖海峡”的控制，以及印度板块与欧亚板块碰撞，纯挤压作用力随帕米尔突刺的不断挤入，应力在突刺二侧转换为压扭性质，分别形成恰曼左行走滑断裂系统和费尔干纳－塔拉斯右行走滑断裂。碰撞引起的造山带向塔里木板块上的大规模逆冲推覆不早于渐新世。帕米尔－西昆仑山前的逆冲冲断带具有两端逆冲（乌帕尔－齐姆根走滑逆冲构造带）中部兼具走滑特征，喜马拉雅晚期（中新世末期），在塔西南前陆盆地内形成喀什坳陷、齐姆根凸起、叶城坳陷的初步雏形，这样的构造格局一直持续到现在。渐新世形成的底壁盐丘沟造可用来确定表堪稿原北缘西昆仑地区最初隆升的时间，即不早于渐新世。     

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。     

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．     

THE NORTHWARD PROPAGATION OF THE ARC TECTONICS OF THE NORTHEAST PAMIR AND NORTHWEST TARIM BASIN

THE NORTHWARD PROPAGATION OF THE ARC TECTONICS OF THE NORTHEAST PAMIR AND NORTHWEST TARIM BASINThisworkispartoftheresearchproject“themechanismofJiashistrongearthquakeswarmandprediction ofearthquakeriskinthenortheastPamir     

Characteristics and Formation Mechanism of Thrust Structures in the Eastern Margin of Pamir Salient: Insights from Analogue Modeling and DiscussionEI北大核心CSCD

Two models with different boundary conditions were carried out to simulate the structural evolution of the Kekeya-Hetian fold-and-thrust belt and Kashi-Yecheng strike-slip belt in the eastern margin of Pamir salient, respectively. The analogue modeling results show that: (1) Both of the Kekeya-Hetian fold-and-thrust belt and Kashi-Yecheng strike-slip belt in the eastern margin of Pamir salient were formed under compressive shearing. Strike-slip faults occurred within both of the belts, but the displacement of these strike-slip faults in the Kekeya-Hetian fold-and-thrust belt is less than that in the Kashi-Yecheng strike-slip belt; (2) The Kekeya-Hetian fold-and-thrust belt is mainly under the influence of compression stress with weaker shearing stress while the Kashi-Yecheng strike-slip belt is mainly under the influence of shearing stress with oblique compressive stress. The strike-slip faults are mainly located in the piedmont within these two belts. The effect of the strike-slip fault diminishes towards the front of the thrust belt (to the interior basin); (3) In the front of the boundary strike-slip faults (to the interior basin), the intersecting arc thrust faults occurred successively along the shortening direction. These structural features demonstrated that the structures evolved northwards in the eastern margin of Pamir salient; (4) The oblique compression does not necessarily result in high angle faults or vertical faults, whereas low-middle angle thrust faults with strike-slip displacement are also possible. Hence, more attention should be paid to such thrust faults during the structural analysis of seismic profiles in the eastern margin of Pamir salient (e.g. the structural belts in piedmont of western Tarim Basin). © 2017, Science Press. All right reserved.     

罗布泊形成及演化的地质新说

位于塔里木盆地东北端的罗后是现今塔里木盆地的最低点，其形成受新生代以来塔里木盆地东南缘阿尔金走滑断裂系及东北缘库鲁克塔格走滑断裂系的控制。由于基羌民怪的左行走滑及孔雀河断层的右行走滑，在罗布泊－带产生近东西赂的拉张背景，罗布泊即暗生这一拉背景的一个箕状凹陷。罗布汪周缘及塔里木河下游水系的分布，均受控于该地区新生代以来的断裂构造。     

帕米尔隆升过程中地壳的一种重要缩短机制--以齐姆根构造转换域为例

区域构造显示,在帕米尔－西昆仑前陆地带大致以齐姆根为中心的范围内,山前构造变形呈现分阶段发育的特征,前陆冲断带和前陆沉降带横向不能连接,形成喀什和叶城－和田两个沉降坳陷中心。这是由于造山带前陆的逆冲断裂带向盆地大规模逆掩和推覆过程中大幅度构造叠覆而形成,长距离构造拆离使许多地质记录被掩盖和破坏,给地质构造发展史重建造成很大困难,齐姆根由于地处连接帕米尔、西昆仑2个前缘逆冲断裂系及其前陆沉降带的应力转换和调整部位,构造以斜向走滑为主、逆冲推覆程度相对较弱,因而得以保留许多塔里木西南构造演化过程中形成的地质信息,该区域是正确认识东帕米尔地区构造演化的关键点之一,因此笔者引入“域”的概念,将其命名为“齐姆根构造转换域”,其原型背景是目前帕米尔－西昆仑前缘唯一保存较为完整的沉积盆地,规模不大却显示了较为典型的前陆盆地沉积构造样式,结合区域事件同位素年龄证据,基本可以确定塔西南前陆盆地发育下限不晚于侏罗纪早期,178.4-113.3Ma为初期活动的主要时期。侏罗纪发育有限规模前陆盆地,是在塔里木西南前陆盆地发育的初期阶段,同时盆地的展布受到古近纪以来帕米尔构造结“突刺”状楔入的强烈影响,使侏罗纪原始盆地走向发生偏转。研究表明,该构造转换域与康西瓦断裂一起构成一系列构造应力转换系统,自三叠纪古特提斯闭合以来一直承接着印度板块向北挤压和帕米尔隆升过程产生的巨大地壳缩短量。     

西昆仑山前冲断带断裂特征及构造单元划分

受新生代帕米尔构造结大幅度向北推移、旋转的影响,形成了弧形的西昆仑山前冲断带.本文主要通过野外地质调查、地震反射剖面的精细解释,对西昆仑山前冲断带最基本的组成部分-断裂进行系统研究.西昆仑山前冲断带内以发育与其弧形形态一致的逆冲断裂为主,但弧形冲断带中段的断裂具有挤压逆冲的同时兼有右行走滑性质.冲断带内还发育了NE 向和近EW向的走滑断裂,它们的发育时间和成因不尽相同,它们控制了冲断带内的变形,调节和改造了早期形成的构造.在对断裂系统研究的基础上,结合冲断带各个部位的结构特征和变形时间,将冲断带划分为9个次级构造单元.西昆仑山前冲断带开始发育于中新世中晚期,此后经历了上新世早期、上新世中晚期、早更新世早中期以及早更新世晚期四个演化阶段.