前陆冲断带构造分段特征--以准噶尔盆地西北缘断裂构造带为例

前陆冲断带普遍具有构造分段的特点。横断层、侧断坡与斜断坡常是构造分段的边界 ,它们起着运动方向、变形速率、构造样式与成因机制转换的作用。准噶尔西北缘前陆冲断带是古生代晚期—中生代早期发展起来的大型冲断推覆系统 ,南自车排子 ,北至夏子街、红旗坝的大型断裂带为其冲断前锋断裂。由于形成时间、活动方式与受力条件等出现变化 ,车排子—夏子街断裂带被北西向的横断层分割为构造样式与地质结构截然不同的三段 ,南段为红山嘴—车排子断裂带 ,构成车排子断隆的东部逆冲边界 ;中段为具压扭性质的克拉玛依—百口泉断裂带 ;北段为具冲断推覆性质的乌尔禾—夏子街断裂带。中生代晚期—新生代以来该前陆冲断带被稳定埋藏 ,构造分段是导致含油气性差异的主要原因     

准噶尔盆地西北缘前陆冲断带二叠纪逆冲断裂活动的沉积响应

笔者从160口单井剖面、15条联井剖面及5个层位平面渐次展开了准噶尔西北缘前陆冲断带二叠纪逆冲断裂活动的沉积响应研究。各种成因扇体(冲积扇、水下扇、扇三角洲)在佳木河组和上乌尔禾组地层中最为发育，其沉积分布严格受不同时期活动的同生断裂控制。由早二叠世佳木河期至晚二叠世上乌尔禾期，扇体在克拉玛依-夏子街地区叠置程度较好，由盆缘向盆内迁移、推进明显；在车排子中拐地区叠置程度相对较差，局部略呈向盆缘老山收缩、后退趋势，表明红山嘴车排子断裂带与克拉玛依-百口泉断阶带、乌尔禾-夏子街断褶带逆冲活动的强度及地域迁移性有明显差异。二叠纪总体为一由弱到强的前展式推覆冲断及渐进式扇体迁移模式，即随同生控扇断裂由老山向盆缘的前展式推覆活动，相应地，各构造带扇体逐渐由盆缘向盆地方向发育、推进，扇体面积不断扩大，显示出明显的渐进式迁移的沉积响应，两者形成良好的耦合性。进而引入“活动性指数”的概念与方法，对前陆冲断带同生断裂的冲断活动强度进行了定量化统计分析，据二叠纪冲断推覆事件的地层、沉积标识，识别出3个逆冲推覆幕、7个逆冲推覆事件，划分出P1j-P1f、P2x—P2w、P3w三套构造层序，并指出在P1f、P2x及P2 3w各时期，由红山嘴-车排子→克拉玛依-百口泉→乌尔禾-夏子街构造带，同生断裂活动性趋于增强；在乌尔禾-夏子街断褶带，由早二叠世佳木河期到中、晚二叠世乌尔禾期，冲断推覆强度逐渐增大。     

塔里木盆地西北缘柯坪冲断带构造变形特征

柯坪冲断带位于塔里木盆地西北缘,是新生代南天山褶皱冲断系的一部分.本文根据野外实际考察和地震剖面解释,总结了该冲断带的构造变形特征.它是发育于古生界中且以中寒武统膏盐层为主滑脱面的薄皮构造,是内部结构相对简单的叠瓦状冲断,因更新世才定型而具暴露式冲断前锋,有断层传播褶皱发育但已遭强烈剥蚀,前展式冲断.上新世晚期的冲断曾控制了磨拉石盆地发育（西域组砾岩）,但该盆地已遭更新世的冲断推覆作用破坏.根据平衡剖面恢复,柯坪冲断带南部3排冲断层的总构造缩短量为29.1%-40.7%.     

准噶尔盆地西北缘晚二叠世-侏罗纪大孢子组合

准噶尔盆地西北缘上二叠—中侏罗统由下而上可划分为上二叠统上乌尔禾组、下三叠统百口泉组、中三叠统克拉玛依组、上三叠统白碱滩组、下侏罗统八道湾组、三工河组及中侏罗统西山窑组和头屯河组.在10余口井的岩心、岩屑样品分析中,发现5个大孢子组合,通过对主要属种地史分布规律的分析和与国内外各地同时代大孢子组合的对比,将其时代归为晚二叠—中侏罗世.这些大孢子组合的建立和完善,对准噶尔盆地西北缘的地层划分对比及全盆地生物地层工作及油气勘探研究具有深远的意义.     

扎伊尔山冲断-走滑构造演化特征与物理模拟

早期认为准噶尔盆地西北缘扎伊尔山构造带是典型的逆冲推覆构造体,但其在新的过山二维地震剖面上表现出冲断-走滑构造的特征,"石炭系—二叠系挤压推覆"和"三叠系—侏罗系压扭走滑"两阶段形成了前陆冲断带完整的冲断-走滑体系。通过物理模拟西北缘挤压、扭动两个阶段地层、断层性质和样式变化,证实了西北缘冲断-走滑构造体系的存在,总结其发育规律,归纳出平面"川"字型样式和剖面"从"字型模式。地质构造模式的建立为西北缘整体构造认识指出新的方向,同时对地震解释和井位部署具有重要作用。     

塔里木盆地西北缘沙井子构造带断裂构造分析

沙井子构造带位于塔里木盆地西北缘,是分隔阿瓦提凹陷和温宿凸起的边界断裂。它是塔里木盆地研究最薄弱的大型断裂构造带之一。根据系统、精细的地震资料解释,沙井子构造带存在3套断裂体系:深部楔状冲断构造、狭义沙井子断裂和浅部的伸张构造。深部楔状冲断构造形成于志留纪—泥盆纪,由北西倾向的主冲断层和南东倾向的反冲断层形成构造楔; 构造楔主要由前寒武纪变质岩组成,冲断前锋楔入于寒武系中部,造成上覆地层向温宿凸起方向的急剧抬升。狭义的沙井子断裂,即通常所说的沙井子断裂,为一条高角度基底卷入型挤压走滑断裂,形成于二叠纪末—三叠纪初,错断了早期的深部冲断楔。浅部的伸展构造形成于第四纪早-中期,为一系列较小规模的正断层,沿狭义沙井子断裂呈右步雁列状排列,构成左行剪切张扭性断裂带。深部的楔状冲断构造和浅部的伸展构造是本次研究的新发现。     

准噶尔盆地西北缘断裂带构造变形机制——基于物理实验模拟研究

准噶尔盆地西北缘发育以红车(红山嘴、车排子)、克白(克拉玛依、百口泉)和乌夏(乌尔河、夏子街)为代表的边缘断裂系统,是影响石炭纪—三叠纪地层发育特征和控制油气聚集的关键因素。准噶尔盆地西北缘断裂带属性及形成机制是地球科学界广泛讨论的问题,并一直存在争议。基于区域地质背景和前人研究成果,采用物理砂箱实验模拟准噶尔盆地西北缘断裂带构造变形机制。实验结果表明,乌夏、克白断裂带主要由一条西倾的主断裂控制,两侧断裂不对称分布,为不对称状花状断裂。红车断裂带主要由2条主断裂控制,呈雁列状分布,整体表现为近似对称的花状构造。通过物理模拟正演,认为准噶尔盆地西北缘早石炭世—晚三叠世演化过程可分为2个阶段,即残余洋盆俯冲阶段和右旋走滑阶段。准噶尔盆地西北缘构造石炭纪—三叠纪地层圈闭发育,可能是逆冲断裂和褶皱形成的断鼻、断块和排列背斜,这些伴生构造圈闭是准噶尔盆地西北缘油气成藏的关键因素。     

准噶尔盆地西北缘横断层特征及形成机制探讨

准噶尔盆地西北缘是全盆地油气最为富集的区域, 沿着北东向克-乌断裂带有数条北西向横断层分布, 与主断裂直交或斜交, 这些横断层具有重要的构造与成藏意义。 运用地貌影像资料、区域布格重力异常、地震资料, 标定出横断层, 并分析其特征, 最后结合构造模拟实验探讨了横断层形成机制。 研究表明：1） 准噶尔盆地西北缘横断层是克-乌断裂活动产生的伴生构造, 呈近等间距分布在克-乌断裂带上, 为北西走向, 具有走滑性质;2） 构造模拟实验结果表明, 这些横断层主要为斜向挤压环境下形成的 X 型共轭剪切断层或主逆冲断裂活动差异造成的调节断层。     

冲断构造与正反转构造物理模拟实验的研究进展

冲断构造和正反转构造是我国西部叠合盆地中典型的构造样式,其构造物理模拟实验是研究和模拟自然界冲断构造（正反转构造）变形特征和动力学过程的一种有效的实验方法。在查阅大量相关资料的基础上,本文概述了物理模拟实验的发展历史,以及国内外在实验理论、实验技术和从二维到三维转变等方面的研究现状。目前,构造物理模拟实验已被广泛应用于构造地质学、石油构造地质学等众多研究领域,是油气勘探研究由定性描述跨入半定量-定量分析的有效途径之一。本文分别阐述了冲断构造和正反转构造在近年来取得的进展：1）在冲断构造物理模拟实验方面,介绍了双指向冲断构造和推覆体、地表作用对冲断构造的影响以及冲断构造中地层缩短量和应变等3方面的进展;2）在正反转构造物理模拟实验方面主要讲述了基底对反转构造演化型式的制约以及反转临界条件的三维构造模拟取得的进展。同时,认为物理模拟在未来的发展过程中应紧密结合数值模拟、高精度成像技术和数据采集技术等。作为研究构造变形机制的重要媒介,冲断构造物理模拟在塑性变形对冲断构造的影响、如何反映现代构造地质学成果以及模拟过程中如何加入化学物质迁移等问题方面仍存在不足。此外,高端实验室的建设和模拟技术也是构造物理模拟实验面临的一个问题。     

准噶尔盆地西北缘乌尔禾鼻隆中下三叠统沉积相特征

通过岩芯观察、薄片鉴定、测井和录井资料分析,认为准噶尔盆地西北缘乌尔禾鼻隆地区三叠系百口泉组和克拉玛依组主要发育砂砾岩、砾岩、砂质砾岩及少量砂岩、泥岩;该区的储层以低孔低渗为主,在克拉玛依组可见到少量中孔中渗储层;通过单井沉积相、剖面沉积相研究,结合研究区的构造背景和沉积环境,认为研究区物源以其西部黄羊泉以西地区为主,北部哈拉阿拉特山为辅;百口泉组发育冲积扇沉积,克拉玛依组发育扇三角洲沉积,沉积环境控制了研究区优质储层的分布。     

准噶尔西北缘前陆冲断带三叠纪-侏罗纪逆冲断裂活动的沉积响应

笔者从冲断活动的产物———各种成因扇体(冲积扇、水下扇、扇三角洲)出发,由160口单井剖面、15条联井剖面、8个层位平面渐次展开了准噶尔西北缘前陆冲断带三叠—侏罗纪逆冲断裂活动的沉积响应研究。三叠纪扇体在乌尔禾—夏子街地区发育叠置程度最好,T1b到T3b,其由盆内向盆缘老山方向退缩迁移明显,并具T1b到T2k1由盆缘向盆内、T2k2到T3b由盆内向盆缘迁移的2个进退波动变化。侏罗纪扇体在八道湾组最为发育,总体叠置关系较差,J1b到J2t,均呈由盆内向盆缘老山退缩沉积的退覆式迁移特征。三叠纪到侏罗纪,总体为由强到弱的退覆式冲断活动及扇体迁移模式,即随主要同生控扇断裂分布由盆缘向老山方向退缩迁移,冲断活动强度由盆缘向盆地方向逐渐减弱直至停息;相应地,各期扇体平面上分布规模渐小,总体呈由盆内向盆缘老山退缩迁移的沉积响应,两者耦合性良好。各类扇体的沉积分布受不同时期同生断裂活动的严格控制,其时空叠置及迁移规律的差异是红山嘴—车排子、克拉玛依—百口泉及乌尔禾—夏子街各构造带冲断作用地域性及作用强度差异性的沉积响应。进而引入“活动性指数”的概念与方法,对前陆冲断带同生断裂的冲断活动强度进行了定量化统计分析,并根据冲断推覆事件的地层、沉积标识划分出T1b-T3b、J1b-J2x、J2t三套构造层序,识别出三叠—侏罗纪的3个逆冲推覆幕、6次逆冲推覆事件。     

准噶尔盆地西北缘中生代油砂分布特征及开发前景

对准噶尔盆地西北缘油砂的分布层位、厚度和品质等特征的研究表明,准噶尔盆地西北缘油砂主要分布在乌尔禾—夏子街、白碱滩、黑油山、红山嘴地区的三叠系克拉玛依组、侏罗系齐古组和白垩系吐谷鲁组等中生代地层中。对该地区油砂开发前景进行分析,准噶尔盆地西北缘油砂储量约1.32亿t。油砂分布范围广、含油砂层多(3～14层),厚度较大(1.5～26.15m),含油率较高(3%～18%),油砂品质好,大面积出露地表,可进行露天采掘,具有一定工业开采价值。同时油砂开采会对准噶尔盆地西北缘生态环境造成一定影响,国内目前油砂开采技术不成熟,成本较高,油砂开发基础设施缺乏,这些都是急待解决的问题。     

准噶尔盆地南缘小渠子背斜T/P 同构造不整合几何学、运动学特征及地质意义

为探讨准噶尔盆地南缘二叠纪-三叠纪盆地构造性质及构造演化过程,笔者对盆地南缘小渠子背斜保存较完整的T/P 不整合进行了几何学、运动学和沉积韵律旋回特征的分析。T/P 不整合具有同构造不整合的特点,表现为不整合之下削蚀、之上超覆,是由于盆地南缘经历晚二叠世-早三叠世区域性挤压作用造成的。通过对小渠子地区深层地质结构的分析,认为晚二叠世-早三叠世的构造演化过程与早石炭世伸展断陷的反转密切相关。     

准噶尔盆地西北缘下二叠统佳木河组沉积-岩相特征及与油气关系

准噶尔盆地西北缘的下二叠统佳木河组是一个油气聚集非常丰富的地区,其沉积岩相十分复杂。佳木河组下亚组为火山火山碎屑岩体系,中、上亚组是由正常碎屑岩体系和火山火山碎屑岩体系构成的复合体系。从下到上随着火山岩的大量喷发堆积及构造活动,环中拐地区不断凸起,沉积岩相不断向东迁移,油气的聚集也随之东移     

Kinematics of syn-tectonic unconformities and implications for the tectonic evolution of the Hala'alat Mountains at the northwestern margin of the Junggar Basin,Central Asian Orogenic Belt

The Hala’alat Mountains are located at the transition between the West Junggar and the Junggar Basin.In this area,rocks are Carboniferous,with younger strata above them that have been identified through well data and high-resolution 3D seismic profiles.Among these strata,seven unconformities are observed and distributed at the bases of:the Permian Jiamuhe Formation,the Permian Fengcheng Formation,the Triassic Baikouquan Formation,the Jurassic Badaowan Formation,the Jurassic Xishanyao Formation,the Cretaceous Tugulu Group and the Paleogene.On the basis of balanced sections,these unconformities are determined to have been formed by erosion of uplifts or rotated fault blocks primarily during the Mesozoic and Cenozoic.In conjunction with the currently understood tectonic background of the surrounding areas,the following conclusions are proposed:the unconformities at the bases of the Permian Jiamuhe and Fengcheng formations are most likely related to the subduction and closure of the Junggar Ocean during the late Carboniferous-early Permian;the unconformities at the bases of the Triassic Baikouquan and Jurassic Badaowan formations are closely related to the late Permian-Triassic Durbut sinistral slip fault;the unconformities at the bases of the middle Jurassic Xishanyao Formation and Cretaceous Tugulu Group may be related to reactivation of the Durbut dextral slip fault in the late Jurassic-early Cretaceous,and the unconformity that gives rise to the widely observed absence of the upper Cretaceous in the northern Junggar Basin may be closely related to large scale uplift.All of these geological phenomena indicate that the West Junggar was not calm in the Mesozoic and Cenozoic and that it experienced at least four periods of tectonic movement.     

准噶尔盆地南缘山前带阿什里背斜精细构造建模

准噶尔盆地南缘山前冲断带经历了多期叠加构造活动,构造变形特征复杂,对研究陆内造山变形机制具有重要意义。阿什里背斜处于北天山后方前陆部位,构造样式为分层滑脱变形体系控制的复式叠加背斜,垂向上包括浅层薄皮推覆构造系统和中深层复合构造楔系统。钻井和地震反射信息揭示,阿什里地区主要滑脱层为基底滑脱层,石炭系、二叠系泥岩层,中下侏罗统八道湾组、西山窑组煤层。阿什里背斜侏罗系底部不整合面受基底发育的叠加构造楔(由2~3个冲断席构成)控制,反冲断层之上石炭系-三叠系构成不对称背斜。阿什里西南大型石炭系推覆体之下发育泥盆系-石炭系组成的冲断席,构成(楔端点向上方突破的)构造楔。阿什里背斜北侧以一向斜与喀拉扎背斜过渡,指示冲断位移沿浅部滑脱层向北继续传播。阿什里及邻区发育的石炭系与三叠系-中下侏罗统不整合、二叠系内部不整合、二叠系与三叠系削截不整合、三叠系与侏罗系不整合、新近系与第四系不整合揭示了中-晚二叠世以来多期构造活动。其中,阿1井核部二叠系梧桐沟组之下钻遇的凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb同位素分析结果显示其年龄为289.1±7Ma(95%置信度),指示了晚海西期的构造活动。根据阿什里地区地震剖面的精细构造几何学、运动学解析,结合关键不整合面,划分了5个关键构造演化期次:中二叠世阿什里西南逆冲推覆形成古隆起;晚二叠世-晚三叠世阿什里地区存在两期小规模冲断活动;侏罗纪整体稳定沉降或弱坳陷;白垩纪-古近纪多幕隆升构造活动使阿什里地区沿基底发育叠加构造楔;中新世北天山剧烈造山活动中阿什里基底构造楔向北突破形成阿克屯-喀拉扎背斜。