南天山库车褶皱冲断带构造几何学和运动学

印度板块与欧亚大陆的汇聚作用和持续碰撞使中亚内陆沿天山、昆仑山、阿尔金山发生变形,山脉前沿发育褶皱冲断带。南天山库车褶皱冲断带中段库车河地区发育3～4排东西走向的逆冲(掩)断层和相关褶皱,逆冲(掩)断层由北向南扩展,断层和褶皱的形成时代自北向南逐渐变新,北部山前带的变形发生于前中新世,南部秋立塔克背斜带和亚肯背斜带的变形时代为上新世(5.2±0.2Ma)。通过构造几何学和运动学分析,作者提出了库车褶皱冲断带的构造变形方式和演化模型。     

天山南麓库车晚新生代褶皱-冲断带

库车褶皱冲断带位于天山南麓,由近东西走向的多条构造带组成。三叠系暗色泥岩、侏罗系煤层、古近系库姆格列木组膏盐层和新近系吉迪克组膏盐层构成库车褶皱冲断带的区域性主滑脱面。褶皱冲断带底面由北向南逐渐抬高。褶皱冲断带主体发育盖层滑脱-冲断构造(薄皮构造),基底卷入型冲断构造(厚皮构造)见于北缘的根带。新生界膏盐层之上构造变形以滑脱褶皱为特色,之下以冲断构造为特色。库车褶皱冲断带是印度-亚洲碰撞远程效应下,(南)天山晚新生代造山过程的产物。褶皱冲断带构造变形的动力来源主要是造山楔向塔里木盆地推进所形成的挤压构造应力。褶皱冲断带构造变形的起始时间为约23Ma,构造变形具有阶段式加速的特点,已经识别出约23Ma、约10Ma、5~2Ma和1~0Ma共4个变形加速期。褶皱冲断带的演化过程为前展式,褶皱冲断带前锋向南推进的同时,后缘持续变形。     

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。     

扎格罗斯褶皱冲断带构造变形特征

扎格罗斯褶皱冲断带是扎格罗斯碰撞造山带的前陆褶皱冲断带, 也是波斯湾周缘前陆盆地的楔顶带, 自北东到南西垂直于构造线方向可分为高扎格罗斯冲断带和扎格罗斯简单褶皱带, 自北西到南东沿构造线方向可分为洛雷斯坦区(Lorestan)、迪兹富勒湾区(Dezful Embayment)和法尔斯区(Fars)。扎格罗斯褶皱冲断带的形成始于晚白垩世阿拉伯板块的洋壳向北俯冲到欧亚板块之下, 褶皱冲断构造从北东部缝合带向南西方向伸展, 并在上新世基本定型。本文选取了横切扎格罗斯褶皱冲断带的3条地质剖面和两条局部地震剖面进行构造变形分析。剖面分析显示研究区垂向上由一条大滑脱面将扎格罗斯褶皱冲断带剖面分为上、下两个构造层, 褶皱冲断变形从北东到南西向由强变弱。研究区发育走滑、挤压和拉张3种构造变形, 挤压构造变形占主导地位。挤压构造变形又包括滑脱褶皱、断展褶皱、断弯褶皱和双重构造等。     

库车褶皱冲断带克拉苏三角带的位移转换构造

根据对库车褶皱冲断带的地面地质调查和地震反射剖面的解释表明, 库车褶皱冲断带克拉苏三角带发育垂直构造走向的位移转换构造.在地面上, 位移转换构造分别表现为库姆格列木、巴什基奇克和开依雷艾肯背斜以及吐孜麻扎、喀桑托开和吉迪克背斜构造的走向侧接构造样式; 在地下表现为库-巴冲断层、喀桑托开冲断层的断距的反接关系.位移转换构造发育的动力学背景可能与南天山重力滑动构造有关.      

南天山库车褶皱-冲断带喀拉玉尔滚构造带新生代变形特征及其控制因素

喀拉玉尔滚构造带是南天山库车褶皱-冲断带的变形前缘, 其地下深层变形特征仍然不清楚.结合野外地质调查结果、数字高程模型数据、钻井数据和高品质二维地震反射剖面, 厘定喀拉玉尔滚构造带背斜的平面展布、几何学和运动学特征及变形时间, 并结合前人研究成果探讨喀拉玉尔滚构造带新生代变形控制因素.喀拉玉尔滚构造带为典型的挤压构造带, 近EW向延伸约165km, 由一系列带状背斜组成, 且背斜核部发育多条隐伏逆冲断层.喀拉玉尔滚构造带新生代变形特征主要表现为5个方面: (1)北喀背斜为盐枕构造; (2)中喀背斜和南喀背斜的几何形态不对称、背斜倾伏方向相反, 分别为向北和向南, 二者交汇处发生了位移转换; (3)羊塔克背斜和英买力背斜为基本对称的低幅度滑脱褶皱; (4)背斜幅度整体上从西往东逐渐降低; (5)背斜变形时间从西往东逐渐变新.研究结果表明, 喀拉玉尔滚构造带新生代变形主要受区域挤压作用、盐层和基底构造共同控制.      

盐层厚度对褶皱拼接样式的影响——以库车褶皱 冲断带西段前缘背斜带为例

本文综合利用钻井、地震反射剖面、遥感卫星影像和数字高程模型数据,分析了库车褶皱-冲断带前缘盐层厚度的变化特征及其对背斜样式(波长W)、褶皱拼接样式的影响。研究表明,秋里塔格构造带由于下伏盐层初始厚度约1.0km,且存在大量外来盐岩流入,发育延伸大约300km的背斜带;其背斜初始波长约22km,枢纽间距(D)达到10.3km的背斜也能发生斜向拼接。然而,喀拉玉尔滚构造带下伏盐层初始厚度为0.1~0.9km,且由西往东减薄;它主要由雁列式背斜构成,背斜波长较小(大约7~11km)。由于下伏盐层厚度不同,背斜核部断层发育特征也存在明显差异,导致枢纽间距(D)为6.5km的中喀、南喀背斜发生斜向拼接,而枢纽间距较小(D=6.1km)的北喀背斜却成为孤立背斜。因此,我们认为盐层的厚度不同导致了褶皱波长和断层发育特征的差异,进而影响背斜之间能否发生拼接。本文的研究结果需要得到进一步深入研究的验证,但势必将有助于加深对于挤压环境下盐构造变形样式及其对褶皱发育的控制作用的理解。     

库车褶皱冲断带克拉苏三角带及其油气潜力

塔里木盆地库车褶皱冲断带克拉苏构造带在古近系膏盐岩之下发育克拉苏三角带。克拉苏三角带发育时代约在中新世中期，位于古近系膏盐岩和侏罗系煤系之间，为Ⅱ类三角带。上新世时，该三角带底部被突破，库车褶皱冲断带前缘扩展至秋里塔格构造。克拉苏三角带的发展与超压封套的发和有关；突破层位在伊－蒙混层向伊利石的转换边界。克拉苏三角带深层是有利的油气勘探目标。     

库车前陆褶皱-冲断带盐构造差异变形和分段性特征探讨

通过野外地质调查、GIS分析、三维可视化分析、盐相关构造变形样式的探讨、平衡剖面分析以及缩短量和缩短率的估算,表明库车前陆褶皱—冲断带盐构造具有明显的差异变形和分段性特征。差异变形主要表现为纵向上不同层次变形的差异性以及平面上构造变形的分带性与分段性。段与段的分界一般为走滑断层,在野外可见大量断层三角面、擦痕、阶步、错断的山脊和河谷等现象,地貌GIS分析可以揭示一些构造分段的细节特征,三维可视化反映了隐伏的残留盐枕的分段性。不同的段具有迥然不同的构造变形样式,平衡剖面分析可以估算出不同段落缩短量和缩短率的明显差异。盐构造差异变形和分段性的形成一方面受控于天山造山带的分段性活动过程,还和盐岩层本身的沉积学特征及盐体展布格局有关,同时还明显受到基底构造的控制,与基底古隆起、基底断裂及古构造断坡的发育密切相关。     

南天山库车秋里塔格褶皱带三维构造分析

笔者利用库车秋里塔格地区3000km的二维地震反射资料，结合地表构造测量成果，分段叙述秋里塔格褶皱带的构造几何学和运动学性质，说明构造交汇部位断层和褶皱的叠加过渡关系，并通过二维构造剖面的组合，建立秋里塔格褶皱带的三维构造几何模型。研究发现秋里塔格褶皱带为浅部断层传播褶皱与深部断层转折褶皱叠加形成的复合型背斜带，深部台阶状逆断层的叠加作用、叠加断层位移量的转换、断层断坡高度的变化造成地表背斜沿走向发生变化，笔者通过测量断层叠加方式、断层位移量转换、断层断坡高度，说明秋里塔格褶皱带背斜叠加、扭曲、分叉现象的构造机理，并且给出了秋里塔格褶皱带断层的滑移量。     

库车前陆褶皱-冲断带基底断裂对盐构造形成的影响

地震剖面解释和构造物理模拟实验表明,库车前陆褶皱—冲断带前古近系基底构造对上覆盐构造的形成演化有重要的控制作用。位于冲断带前缘的秋里塔格构造带西段前古近系基底表现为古隆起形态,并发育有丰富的基底断裂和盐构造。基底断裂大多表现为逆断裂,其走向与地表山系基本一致,倾向主要为NNW和SSE,具有较明显的分段特征。古近系库姆格列木组膏盐层塑性流动变形形成的盐构造主要有盐枕、盐推覆、盐焊接和鱼尾构造等。前古近系基底断裂通过影响古近系库姆格列木组膏盐层的塑性流动方式和平面展布特征,进而控制盐层及上覆层的构造变形过程,最终导致在盐层和上覆层形成了大量形态各异的盐相关构造。     

库车前陆冲断带克拉苏构造带变形影响因素分析——基于离散元数值模拟研究

在解释库车前陆冲断带克拉苏构造带三维地震剖面的基础上,采用离散元数值模拟手段、单因素变量控制方法,通过六组模拟对比实验,探讨挤压背景下应变速率大小和作用时间、盐岩展布形态、先存盐底辟、基底先存断裂以及基底古隆起等因素,对库车前陆冲断带克拉苏构造带变形的影响。离散元数值模拟结果表明:相比于应变速率大小,应力作用时间对冲断带变形的影响更为显著,变形缩短率相同时导致挤压隆升幅度更大,可达70.25%,向前传播距离均更远,横向上变形范围可达73.82%,盐下层叠瓦状逆冲断裂倾角更小。先存底辟主要影响挤压端垂向变形规模,使得隆升幅度更大。先存断裂主要影响挤压端水平方向变形范围,挤压变形水平传播更远。基底古隆起和盐岩展布形态对克拉苏构造带变形也具有重要影响,基底隆起前沿形成应力集中带,盐岩在此聚集形成构造三角带。由于盐岩的分隔作用,盐上层变形相对较弱,靠近挤压端发育背斜和冲断构造,向盆地方向逐渐变为宽缓的向斜构造。     

晚新生代以来天山南、北麓冲断作用的定量分析

利用地表地质、二维地震和钻、测井资料建立了两条横穿天山南、北麓库车河地区和金钩河—安集海河地区的构造剖面,从几何学和运动学的角度探讨新生代以来不同序次台阶状逆断层及其相关褶皱的叠加过程、以及叠加过程中断层形态、褶皱形态与位移量之间的定量关系。生长地层和生长不整合分析表明,上新世早期(4.2～5Ma)可能是天山南、北麓新生代冲断褶皱的主要形成期,发育自天山内部的台阶状逆断层在向两侧沉积盆地扩展过程中形成多个滑脱面和断坡,断层位移在断坡位置引发褶皱变形,从而形成南北方向背斜带成排分布的构造格局。在天山南麓库车河剖面中,控制库车地区构造变形的三条台阶状逆断层位移量分别为5.7km、6.3km和18km,它们的活动时代由老到新,而位移量却逐渐增大,反映新生代以来天山南麓的冲断作用可能存在一个加速的过程。按上述数值计算,渐新世(23Ma)以来的缩短速率为1.3mm/a,上新世(5.2±0.2Ma)以来的缩短速率为3.6mm/a。在天山北麓金钩河—安集海河剖面中,山前深部楔形体内的断层位移量为16.9km,但只有6km的位移量沿中上侏罗统西山窑组煤层内的滑脱面向北传递至第二排背斜带,而至第三排背斜带,位移量已递减为0.22～0.29km。以上新世早期(4.2～5Ma)作为构造活动时间,计算出该剖面上、下构造层上新世以来的缩短速率为2.6～3.1mm/a和3.8～4.5mm/a,其中下构造层内的山前深部楔形体、霍尔果斯深层背斜和安集海背斜的缩短速率分别为3.9～4.6mm/a、1.2～1.4mm/a和0.04～0.38mm/a,这说明由于断层位移量在向北传递过程中不断被褶皱作用吸收或沿反冲断层向南消减,各排背斜带的变形强度由南向北依次减弱。     

新疆库车新生代前陆褶皱冲断带的变形特征、时代和机制

库车前陆褶皱冲断带自北向南可分为基底冲断带、箱状背斜带、梳状背斜带和挠曲褶皱带,东西方向上可分为西段、中段和东段。本文分段叙述了各变形带的变形特征,指出东段箱状背斜带不发育,秋里塔格山脉(构造带)东延未进入东段,因而总体看自西向东变形强度减弱,地形上趋于夷平。该冲断带的形成经历了两次重大的冲断活动,分别发生在中新世和早(-中)更新世;相应地,该带可分为南、北两个"盆""山"亚系统,两者在地层记录、变形期次和变形机制上尚有若干差异。库车前陆褶皱冲断带的发育,除了受南天山的冲断和向南扩展引起的近南北向挤压应力场控制外,还受到基底断裂在新生代的活化和膏盐层底辟的制约,前者以近北西向的构造变换带及其共轭发育的近北东向断层最为重要,后者既控制了秋里塔格山脉的形成(主要受垂直的挤压应力场作用),也在库车前陆褶皱冲断带东西方向的变形分段中起了重要作用。文章还讨论了变形与地貌发育的关系和在油气勘探中的指导意义。     

准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带变形特征及成因机制模拟

准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带发育于北天山和博格达山北侧的准噶尔盆地南部的山前地区,构造变形具有明显的横向分带、纵向分段、垂向分层特征,其主控因素在于挤压应力的作用方式和滑脱层的空间分布规律。西段受北天山斜向挤压应力作用影响,发育北西西向四排雁列式褶皱-冲断带,构造变形样式为基底卷入式厚皮构造和盖层滑脱式薄皮构造,变形过程受侏罗系煤层和白垩系、古近系高塑性泥岩层等多滑脱层控制。滑脱层及其上覆岩层厚度决定变形的强度和应力向前传递的远近程度,厚度越大,褶皱变形强度越大。东段受博格达山正向楔冲挤压应力作用影响,发育近东西向向北凸出的弧形基底卷入式褶皱-冲断带,滑脱构造不发育。根据构造变形特征和相似理论,利用沙箱模拟实验分别对正向挤压和15°、30°、45°等斜向挤压平面变形进行了模拟,结果表明正向挤压和15°斜向挤压是形成东段和西段变形特征的主控应力条件,并设计了斜向和正向挤压组合边界平面模拟实验进行了验证,合理地解释了东、西段构造变形的差异。利用双滑脱层剖面模型实验对西段四排褶皱-冲断带的演化过程进行了模拟再现。     

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.     

柴达木盆地南翼山—尖顶山地区构造特征及变形时间的确定

南翼山-尖顶山地区位于柴达木盆地西北部,与阿尔金斜坡带毗邻,一系列北西向紧闭背斜和夹于其间的宽缓向斜构成了本区的构造格架.研究区自中生代以来主要经历了两个阶段的变形作用:(1)在早-中侏罗世,主要受到伸展作用控制,形成箕状断陷;(2)狮子沟期-现在,一直受到SW-NE向挤压作用.尖顶山背斜自狮子沟期开始形成,其下伏早期控陷正断层由于挤压发生反转作用,形成了大型断层传播褶皱;南翼山背斜自七个泉期开始形成,由深部、浅部两个背斜构造叠合而成,深部为一大型断层转折褶皱,浅部为构成Ⅰ型构造三角带的两个台阶状逆冲断层的相向逆冲作用在断层上部形成一个类似于滑脱褶皱的箱状背斜.南翼山背斜、尖顶山背斜的形态比较完整,构造形成时间与油气成熟、运移的时间匹配良好,具有十分有利的油气勘探前景.     

桂西天峨—凤山地区碳酸盐岩台地韧性剪切变形带

桂西天峨—凤山地区泥盆纪至二叠纪碳酸盐岩台地相地层均不同程度地发生过韧性剪切变形变质作用。在碳酸盐岩台地边缘,主要沿石炭系、二叠系的一定层位,形成了一套浅变质强变形、面型展布的钙质韧性剪切变形带,剪切变形带由强、弱变形亚带及两者之间过渡亚带组成。显微镜下观察发现:强变形带内变质变形岩石具糜棱结构,韧性剪切变形构造发育,属糜棱岩系列。研究表明,区内钙质韧性剪切变形带属浅层次逆冲型,主要是弧—陆碰撞挤压构造环境下变形分解作用的产物。