利用三维地震属性分析识别阿尔金断裂新生代早期构造活动

阿尔金断裂是青藏高原最显著也是最重要的地质构造单元之一,其新生代起始活动时间的认定一直都是大家关注的热点,对研究高原的形成和应力传递均有着重要的意义.前人的研究成果证实阿尔金断裂新生代的开始活动时间大约在35.5Ma,在柴达木盆地其对应的沉积层位为下干柴沟组上段.本文以盆地内部近阿尔金断裂带的红柳泉-七个泉地区为例,开展了钻井约束下的三维地震资料属性提取及分析工作,并进行同期岩相古地理研究.结果表明在下干柴沟组上段从XG2时期起,研究区岩相古地理从深湖相开始分异,逐渐发育为控制岩性差异的同沉积水下隆起,这些隆起带渐次演化为与左旋剪切相关的雁列褶皱带,对应于与阿尔金早期隆升相关的构造演化过程.表明阿尔金断裂新生代活动的沉积响应最早在约40Ma开始,该方法对于和构造隆升相关的沉积记录识别比直接的地质学方法更为敏感.     

阿尔金断裂带新生代活动在柴达木盆地中的响应

阿尔金断裂新生代以来发生多期次的走滑运动,并伴随强烈的隆升作用,进而影响柴达木盆地新生代的构造演化。本文通过遥感卫星影像解译、地震反射剖面解释、区域地层分析,结合野外考察资料对阿尔金断裂新生代活动在柴达木盆地中的响应进行了研究。对柴达木盆地卫星影像的解译发现盆地中褶皱形态指示了近东西走向的褶皱构造带与近南北走向的褶皱构造带的叠加干涉效应,其中近东西向褶皱构造带是在印度/欧亚板块碰撞作用下青藏高原隆升并向北东扩展过程的响应,近南北向褶皱构造带是阿尔金断裂新生代活动的响应。对NW-SE向穿过阿尔金山-柴达木盆地的盆山结合带地震反射剖面的再解释,发现新生代地层中发育的多层生长地层,记录了阿尔金断裂新生代活动的信息。对盆地中新生代地层分布等厚图褶皱干涉样式的分析表明,上油砂山组沉积时期(14.9Ma)阿尔金断裂活动已经明显影响到柴达木盆地,而狮子沟组沉积时期(8.2~2.6Ma)断裂活动对柴达木盆地改造最强。通过对研究区已有的低温热年代学数据和沉积、构造、磁性地层年代学等方面研究成果的总结和分析,认为阿尔金断裂在新生代至少存在三期(~30Ma,~8Ma、~2.6Ma)强烈的构造活动和隆升作用,在柴达木盆地内表现为相应地质时代沉积速率的加快、沉积物岩性的变化、构造地貌的变形和同构造生长地层的出现。其中后两期(~8Ma、~2.6Ma)构造活动在整个青藏高原及周边地区广泛存在,为准同期构造事件,而月牙山地区地震地表破裂带的发现则表明阿尔金断裂带现在仍在强烈活动,并且直接影响到了柴达木盆地。阿尔金断裂带新生代以来的构造活动具有多期性,并影响和改造了柴达木盆地,可能对油气成藏有重要影响。     

阿尔金断裂对柴达木盆地西南地区的影响——来自构造节理分析的证据

阿尔金断裂在100～85 Ma、40～25 Ma、10～8 Ma具有多期活动的特征。通过对柴达木盆地西南地区中-新生代地层中构造节理数据的采集、层面校正和综合分析,认为阿尔金断裂多期活动在柴达木盆地西南地区的表征存在差异：即晚白垩世断裂走滑活动对该地区的影响范围较窄,限于阿尔金山前附近;始新世上干柴沟组、中新世下油砂山组沉积之后,阿尔金断裂2期明显的走滑逆冲活动影响范围逐渐增大,可分别达到干柴沟、油砂山一带。这可能与南部青藏高原的多期推覆逆冲导致阿尔金断裂被动活化有关。因此,盆地西南地区油气勘探过程中阿尔金断裂3期走滑逆冲活动的影响值得重视。     

阿尔金断裂带年代学和阿尔金山隆升

对阿尔金山断裂带内变形的中生代剪切带中眼球状片麻岩、糜棱岩化花岗片麻岩和新生代剪切带中强变形绿片岩系列样品中同构造新生云母矿物的⁴⁰Ar-³⁹Ar法定年,获得了164.3~178.4Ma和26.3~36.4Ma两组年龄。结合阿尔金走滑断裂水平错距的研究,认为164.3~178.4Ma的年龄代表阿尔金走滑断裂带的起始活动时间(早侏罗世末—中侏罗世),尔后分别在距今100~85Ma,40~25Ma和10~8Ma发生多次脉冲式走滑活动。新生代沉积物研究表明上干柴沟组和下干柴沟组砂岩骨架矿物成份含量明显不同,随时间变化,石英含量减少,岩屑组份和不稳定矿物含量增加,分选性逐渐变差。这表明阿尔金山在渐新世(下干柴沟组时期)开始发生明显的隆升。地震和柴达木—塔里木盆地沉积速率资料显示在晚中新世山体也发生了一次强烈的隆升。七个泉组(上新世末—早更新世初)和下伏沉积物(上新世中期)之间的角度不整合反映了最后一次强烈隆升事件发生在晚上新世。多数隆升事件和阿尔金断裂带新生代脉冲式活动的同位素年龄完全一致,表明阿尔金山的隆升和断裂带的活动具有密切的成因联系。     

柴达木盆地西北缘始新世晚期古隆起与阿尔金断裂的形成

研究阿尔金断裂的演化是理解青藏高原隆升过程的重要环节.本文以柴达木盆地西北缘的地震剖面、残余厚度图、沉积相图等资料进行沉积、构造的综合研究,揭示了柴达木盆地西北缘在始新世晚期开始抬升,因此导致柴达木盆地西北缘生长地层的发育.这种抬升作用在平面上则表现为与阿尔金断裂呈～30°相交的NWW-SEE走向古隆起,以及与之相关的如冲积扇等边缘沉积相.本文分析认为阿尔金断裂在始新世晚期开始孕育,在深部形成左旋性质的韧性剪切带,在地表则通过形成左阶雁列式褶皱(即古隆起)来调节深部的位移量.     

阿尔金构造带对塔东南油气地质条件的制约

阿尔金构造带包括阿尔金碰撞造山带和阿尔金逆冲-走滑断裂系。阿尔金造山带是塔里木盆地周边已知的最古老的碰撞造山带,以高压-超高压变质作用为标志的峰期碰撞造山作用发生于晚寒武-早奥陶世,这次碰撞造山作用很可能引起相邻塔东南地区的大幅度隆升,导致塔东南地区的中-上奥陶统遭受剥蚀,并使塔东南地区在志留-二叠纪期间总体处于不利于沉积的地质环境,隆升作用也在一定程度上推迟了寒武-奥陶系烃源岩的生排烃时间。从中生代开始的阿尔金逆冲-走滑断裂系错移并改造了阿尔金碰撞造山带,并在阿尔金山和塔东南地区造成了一系列的侏罗纪沉积盆地,这些盆地中沉积了塔东南地区重要的烃源岩和储集岩。阿尔金断裂系的压扭特性容易在断裂两侧形成次生的构造圈闭,隐伏的车尔臣断裂两侧是这种次生构造圈闭发育的有利部位,它们应该是重要的油气勘探区域。柴达木盆地西部阿尔金斜坡带油气勘探的成功经验从侧面说明,塔东南地区的油气勘探应该加强寻找山前冲积扇-水下扇储集体内发育的油气藏,并且在地面油砂附近寻找残存的油气藏。     

柴西红三旱一号地区新生代砂岩成分分析及其区域构造意义

高精度的磁性年代研究表明,柴达木盆地红三旱一号地区下干柴沟组-上干柴沟组年龄为40~26.5 Ma,上、下干柴沟组地层的分界年龄约为35.5 Ma。根据盆地内的沉积物与物源区的相关性,采集了柴达木盆地红三旱一号剖面新生代的砂岩样品,用Dickinson-Gazzi方法进行成分分析统计,反映物源区的变化对沉积区砂岩组分具有明显的影响。对砂岩样品的成分统计模式分析表明,下干柴沟组沉积时期,沉积环境比较稳定,说明此时阿尔金山没有快速隆升,而到了上干柴沟组沉积时期沉积环境变得不稳定。结合区域热年代学资料表明,阿尔金山在渐新世强烈隆升,这可能与阿尔金断裂的快速走滑有关。     

阿尔金断裂为边界的盆地斜坡带扇三角洲

柴达木盆地西部阿尔金断裂系是分割柴达木与塔里木盆地的一条重要的大型逆冲-走滑断裂系,其南缘斜坡西段第三系广泛发育扇三角洲沉积。通过对盆地形成的构造动力学背景及沉积物供给速率、可容空间增长速率、盆地边界条件、源区与湖盆距离等条件分析入手,在大量野外露头精细描述和沉积特征论述的基础上,认为阿尔金斜坡西段第三系发育两种层序序列类型的扇三角洲:退积型和进积型。在此基础上建立了两种扇三角洲沉积模式。阿尔金斜坡西段生储盖组合发育较好。下干柴沟组上部湖相暗色泥岩为主要的烃源岩,进积型扇三角洲前缘水下分流河道、河口坝,以及退积型水下辫状河道砂体具有较好的储集性能和成藏条件,是本区油气勘探的重点。阿尔金斜坡西段第三系扇三角洲的研究为深入讨论阿尔金造山带的形成演化提供了沉积学方面的依据。     

晚中生代以来阿尔金断裂的走滑模式

对阿尔金断裂两侧塔里木和柴达木盆地晚中生代以来沉积特征以及柴达木盆地反“S”型构造演化的研究表明，始新世中期以前塔里木盆地和柴达木盆地是一个连通的盆地，阿尔金走滑断裂对柴达木盆地内地表新时代的沉积和反“S”型构造形成的控制起始于始新世中期。在阿尔金断裂中段采集的受到走滑变形作用改造的侏罗纪地层和糜棱岩化加里东期花岗岩的样品，测出了激光微区^40Ar/^39Ar等时线年龄为89～92Ma。这说明阿尔金断裂在晚白垩世开始发生韧性走滑运动，而且走滑作用起始于地下深部，并伴有低级变质作用。地表的走滑响应明显地滞后于深部的起始走滑，说明走滑作用是从深部向地表扩展的。     

柴达木西部第三系砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS年龄对阿尔金造山带隆升的制约

阿尔金造山带是青藏高原北缘一条受到走滑断裂强烈改造的碰撞造山带,构成了现今青藏高原北部的构造边界。阿尔金造山带的隆升是青藏高原隆起过程的重要组成部分。本文对柴达木盆地西北部干柴沟剖面的下干柴沟组(E31)和下油砂山组下段(N12)砂岩的碎屑锆石进行了LA-ICP-MSU-Pb年代学分析,并对这些样品进行了碎屑重矿物分析。本文分析的第三系砂岩样品的碎屑锆石U-Pb年龄谱中均包括显著的印支期和加里东期的年龄峰期,下干柴沟组和下油砂山组的年龄谱存在明显的差别:下干柴沟组样品的年龄谱中印支期峰值相对显著,而下油砂山组样品的年龄谱中加里东期峰值逐渐变得显著。重矿物组合的稳定系数也从下干柴沟组到下油砂山组迅速降低,说明碎屑由高成熟度转变为低成熟度,物源由远变近。由此证实渐新世早期和上新世早期阿尔金经历了强烈的隆升。尽管阿尔金造山带经历的碰撞造山过程早在早古生代就已结束,但是现今出露的阿尔金山系主要是在新生代经受构造运动而隆起形成的。此工作也证实碎屑锆石年龄谱结合重矿物组合分析是研究地层物源和盆山耦合的一种有效的方法。     

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带新生代山体抬升和剥蚀的裂变径迹证据

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带的裂变径迹测年证据表明,该地区于9～7 Ma以来发生过快速抬升和剥蚀,并且一直持续形成了现今所见的阿尔金山。新生代以来至少经历了三次抬升:早期43.6～24.3Ma、中期19.6～13.6 Ma、晚期9～7 Ma。抬升速率先缓慢、后相对快速,9～7 Ma以来的抬升速率为0.94 mm/a。晚期的构造拾升可能与阿尔金断裂带左行走滑活动有关,而与相邻的柴达木盆地北缘地区的构造抬升并不一致。     

阿尔金断裂新生代构造活动的两阶段性——来自地震属性分析的证据

自新生代以来,柴达木盆地西北缘各构造单元受青藏高原持续挤压和阿尔金断裂走滑的影响,构造变形复杂,发育有多种不同性质,不同规模的断裂.地震属性技术是三维(3D)地震资料解释和构造分析的可靠依据,有助于客观、准确的揭示断裂的空间分布情况,是复杂地区地质解释的重要工具.本文利用地震属性技术,对位于阿尔金断裂南侧柴达木盆地西部的小梁山背斜深、浅层进行详细的断裂解译,发现该地区深部发育早期EW向逆冲断层;晚期由于阿尔金断裂大规模走滑的作用,形成由深部引发的NW向“楔形”逆冲断层,深部NW向断层的活动引发浅层的滑脱褶皱.综合分析认为阿尔金断裂新生代的活动分为早期隆升形成EW向斜向逆冲断层,晚期走滑运动发育控制现今背斜形态的NW向断层,具有两阶段活动的特点.     

阿尔金断裂新生代活动方式及其与柴达木盆地的耦合分析

位于青藏高原北缘的阿尔金左旋走滑断裂是世界上规模最大也是最重要的线性构造之一,其新生代以来的活动方式是限定高原生长机制的重要边界条件.本文在对阿尔金山中不同方向隆起构造进行分析的基础上,综合前人资料论证了阿尔金断裂在晚始新世-中中新世时以基底剪切为主,大规模地表走滑则发生在中中新世以后.对柴达木盆地内近东西向和北西向断裂系统的分布、形态、活动时间进行了详细的分析,发现它们是在不同时间、不同区域、不同控制条件下形成的两套断裂系统,与阿尔金断裂的两阶段活动方式存在很好的耦合关系.柴达木盆地西北侧的沉积和构造特征表明阿尔金山的隆升幅度和范围在中中新世达到最大,随后则逐渐减小,这种变化也与阿尔金断裂从基底剪切到地表走滑的转换非常吻合.     

新生代阿尔金断裂带的演化:来自沿线盆地沉积记录的启示SCIEI北大核心CSCD

阿尔金断裂带是青藏高原自印度与欧亚大陆碰撞后向北扩展的前缘断裂,其新生代活动性对于研究青藏高原隆升与扩展过程和机制具有重要意义。近些年,运用热年代学、断裂几何学和运动学、沉积学、磁性地层学和地震学等方法对阿尔金断裂带的性质、组成结构、断裂活动时代、走滑断裂运动特征、走滑位移量和走滑速率等进行了细致的研究,而对阿尔金断裂带沿线受其控制的新生代沉积盆地的地层年代、沉积演化特征虽然也有一定研究,但往往仅限于单个盆地,缺乏对沿线盆地整体的对比认识,造成对阿尔金断裂带走滑起始时间及阿尔金山的隆升历史存在不同的认识。本文对近二十年来阿尔金断裂带沿线新生代沉积盆地的磁性地层年代与沉积相演化的研究进展进行综述,建立阿尔金断裂带沿线盆地新生代沉积序列和年代框架;辅助热年代学等资料,提出阿尔金断裂带的三阶段演化模型:始新世-中中新世,阿尔金断裂带以大幅度的走滑运动为主,同时伴随着阿尔金山小范围的隆升;中中新世开始,阿尔金山开始大规模的隆升,伴随着较少量的走滑运动;晚中新世以来,阿尔金断裂带构造活动加强。     

阿尔金山南缘断裂带的分段分带特征及其构造演化

通过卫星遥感图像分析和野外调查,参考最新的地质调查和前人研究成果,系统总结了阿尔金山南 缘断裂带的构造特征,表明该断裂带具有沿走向上的多级分段性、横向上的多级分带性,其构造活动性质和运动方 向具有多级周期性反复的演化特点。这是地壳波浪状构造运动在阿尔金山南缘断裂带的具体体现。因此任何单 一的左行、右行或逆冲、正滑作用模式都不能全面、合理地解释其构造演化过程。