張宇航
(1.油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京102249; 2.中國(guó)石油大學(xué)盆地與油藏研究中心,北京102249)
新生代天山隆升與塔里木盆地北緣現(xiàn)今構(gòu)造面貌關(guān)系
——來(lái)自巖石聲發(fā)射的證據(jù)
張宇航1,2
(1.油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京102249; 2.中國(guó)石油大學(xué)盆地與油藏研究中心,北京102249)
對(duì)塔里木盆地北緣四石廠剖面和庫(kù)車河剖面進(jìn)行聲發(fā)射樣品采集,并對(duì)志留系、二疊系、三疊系巖石樣品進(jìn)行巖石聲發(fā)射地應(yīng)力測(cè)試,以研究強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)下塔里木盆地北緣(柯坪隆起和庫(kù)車坳陷)的地應(yīng)力特征。測(cè)試結(jié)果顯示,志留系、二疊系、三疊系樣品所記錄的巖石聲發(fā)射最大主應(yīng)力分別為57.74 MPa、57.73 MPa、58.86 MPa。結(jié)合前人對(duì)地應(yīng)力的研究成果,認(rèn)為在塔里木盆地北緣喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)能夠被巖石記載的應(yīng)力約為57 MPa左右。塔里木盆地北緣自志留紀(jì)至今的地質(zhì)歷史過(guò)程中喜馬拉雅晚期遭受的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最為強(qiáng)烈,造成塔北地區(qū)現(xiàn)今的構(gòu)造面貌。這與新生代天山隆升有密切關(guān)系,印度板塊與歐亞板塊碰撞是其最主要的動(dòng)力學(xué)因素。
Kaiser效應(yīng);聲發(fā)射;最大主應(yīng)力;天山隆升;塔里木盆地北緣
塔里木盆地北緣毗鄰天山山脈,新生代天山隆升對(duì)塔里木盆地北緣構(gòu)造格局具有重要影響。關(guān)于該地區(qū)的構(gòu)造變形、地殼縮短、增厚以及隆升過(guò)程、與天山山脈之間的構(gòu)造耦合關(guān)系等是國(guó)內(nèi)外地球科學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題[1~7]。GPS觀測(cè)資料[1~3]與熱釋光測(cè)年[4~5]等都揭示出塔里木盆地北緣與天山相接部位現(xiàn)今地殼活動(dòng)十分強(qiáng)烈,南北向地殼快速縮短。天山之下的陸-陸碰撞是中、新生代發(fā)生的重要造山事件[6]。天山地區(qū)新生代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以山體向南北兩側(cè)雙向逆沖及天山地殼縮短為主要特征[3,5~6],新生代陸-陸碰撞導(dǎo)致了天山再次隆起和兩側(cè)盆地進(jìn)一步拗陷,逐漸形成現(xiàn)在的地貌與構(gòu)造格局[7]。不同的動(dòng)力學(xué)背景,在不同的地質(zhì)發(fā)展階段導(dǎo)致了不同的盆地類型、邊界條件和盆山耦合模式,因而產(chǎn)生了不同的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征[8]。塔里木盆地北緣的邊緣變形、現(xiàn)今地應(yīng)力狀態(tài)等,作為塔里木盆地動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)內(nèi)容之一,已經(jīng)受到地學(xué)界的廣泛重視[8~12]。
巖石聲發(fā)射法測(cè)量地應(yīng)力具有較高的準(zhǔn)確性[10~11,14~16]。目前已通過(guò)巖石聲發(fā)射[8,11~12]和測(cè)井資料計(jì)算地應(yīng)力[9]等方法對(duì)庫(kù)車山前擠壓區(qū)開(kāi)展了地應(yīng)力實(shí)測(cè)工作,獲得了庫(kù)車地區(qū)中生代以來(lái)經(jīng)歷的構(gòu)造期次和各期最大主應(yīng)力值[8,10~12]。但因?yàn)檫x取的測(cè)量方法不同導(dǎo)致獲取的地應(yīng)力值存在一定差異,而且對(duì)柯坪地區(qū)的地應(yīng)力實(shí)測(cè)工作尚屬空白。針對(duì)目前盆地北緣巖石地應(yīng)力測(cè)試工作存在的問(wèn)題,本文采用單軸巖石聲發(fā)射試驗(yàn)對(duì)天山南麓山前的柯坪及庫(kù)車地區(qū)的巖石樣品進(jìn)行測(cè)試,探討新生代天山隆升對(duì)塔里木盆地北緣的影響。
塔里木盆地處于哈薩克斯坦板塊、西伯利亞板塊、特提斯-羌塘板塊和柴達(dá)木板塊的交匯處,盆地周緣被天山、昆侖山和阿爾金山所夾持,喜馬拉雅期以來(lái)處于構(gòu)造活躍地帶(見(jiàn)圖1)。塔里木盆地盆地北緣包括柯坪隆起和庫(kù)車坳陷2個(gè)構(gòu)造單元。柯坪隆起位于天山造山帶與塔里木盆地之間,屬于西南天山前陸構(gòu)造的一部分,柯坪推覆構(gòu)造是天山山前新生代以來(lái)逆沖和褶皺變形最強(qiáng)烈地段[5]。庫(kù)車坳陷位于天山造山帶南側(cè),經(jīng)歷了多期構(gòu)造變革,并在喜馬拉雅期的構(gòu)造變動(dòng)中最終定格[8]。天山山前沉積了新生代巨厚的磨拉石建造,認(rèn)為天山在新生代有一個(gè)快速隆升過(guò)程,這次隆起和兩側(cè)盆地的強(qiáng)烈下沉主要發(fā)生在中新世以后[6~7]。
塔里木盆地北緣柯坪和庫(kù)車地區(qū)是古生代和中、新生代地層出露最完整的地區(qū)。其中庫(kù)車地區(qū)是中、新生代地層出露最齊全的地區(qū),尤以庫(kù)車河剖面最具代表性;柯坪地區(qū)是塔里木古生代克拉通邊緣拗陷盆地的典型代表,出露了完整的震旦系—二疊系海相沉積層序(見(jiàn)圖1)。
圖1 塔北地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Schematic geological map in Northern of Tarim Basin
巖石聲發(fā)射效應(yīng)能夠記錄巖石所遭受的最大應(yīng)力[14]。巖石在加載試驗(yàn)過(guò)程中因失穩(wěn)產(chǎn)生不可逆Kaiser效應(yīng)[8,15]。Kaiser效應(yīng)是巖石應(yīng)力測(cè)量的最基本依據(jù)[15],與巖石變形的不可逆性有關(guān)。
受地質(zhì)構(gòu)造和地殼運(yùn)動(dòng)的影響,淺部應(yīng)力與深部應(yīng)力在方向上具有一致性,淺部地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果能夠反映區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的特征[10]。考慮到深部圍壓對(duì)巖石的影響[11],本次所需實(shí)驗(yàn)樣品均取自地表淺層。
在前人研究的基礎(chǔ)上,為補(bǔ)充和完善塔里木盆地北緣巖石地應(yīng)力值,選擇在柯坪地區(qū)鐵熱克阿瓦提村四石廠剖面和庫(kù)車地區(qū)夏克闊坦村庫(kù)車河剖面進(jìn)行巖石地應(yīng)力樣品采集(見(jiàn)圖1)。
2.1.1 志留系樣品
志留系樣品采集于塔里木盆地北緣柯坪地區(qū)鐵熱克阿瓦提村四石廠剖面(見(jiàn)圖2),地理坐標(biāo)為北緯40°50'706″,東經(jīng)79°50'096″,海拔高程為1329±3 m。該測(cè)點(diǎn)屬志留系柯坪塔格組,由潮坪-濱外相碎屑組成(見(jiàn)圖3a),發(fā)育大型羽狀交錯(cuò)層理,巖性為灰綠色、紫紅色粉—細(xì)砂巖、泥巖、頁(yè)巖,厚度為100~200 m。
圖2 四石廠剖面野外信手剖面Fig.2 Field sketch profile of Sishichang section
圖3 柯坪地區(qū)樣品采集點(diǎn)Fig.3 Sampling station of Keping area
2.1.2 二疊系樣品
二疊系樣品采集于塔里木盆地北緣柯坪地區(qū)鐵熱克阿瓦提村四石廠剖面,地理坐標(biāo)為北緯40°49'747″,東經(jīng)79°50'129″,海拔高程1310 m。該測(cè)點(diǎn)屬二疊系康克林組,為砂巖向灰?guī)r過(guò)渡區(qū)(見(jiàn)圖3b),下部是灰色厚層礫巖和石英砂巖,中部以灰色中—厚層石英砂巖為主并夾礫巖和泥巖,局部發(fā)育灰?guī)r透鏡體,灰?guī)r透鏡體含蜓類、牙形石和雙殼類。巖層產(chǎn)狀147°∠62°。
2.1.3 三疊系樣品
三疊系樣品采集于塔里木盆地北緣庫(kù)車地區(qū)夏克闊坦村庫(kù)車河剖面,地理坐標(biāo)為北緯42°15'810″,東經(jīng)83°15'486″,海拔高程1822 m。該測(cè)點(diǎn)屬三疊系黃山街組,底部黃灰色砂巖整合于克拉瑪依組頂部黑色泥巖之上(見(jiàn)圖4);巖性以深灰色泥質(zhì)巖為主,底部和中部具有由黃灰色長(zhǎng)石粗砂巖、粉砂巖及炭質(zhì)泥巖組成的2套由粗到細(xì)的韻律層,砂巖頂部常夾煤線,泥巖中常夾餅狀泥灰質(zhì)團(tuán)塊(具同心構(gòu)造)及疊錐構(gòu)造。剖面中富含植物、孢粉、輪藻、介形類及板足鱟化石,層面見(jiàn)蟲(chóng)管遺跡。
圖4 庫(kù)車地區(qū)樣品采集點(diǎn)(三疊系黃山街組)Fig.4 Sampling station of Kuqa area
本次巖石聲發(fā)射求取地應(yīng)力的測(cè)試在中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。首先將野外采集的樣品嚴(yán)格加工為符合ISRM國(guó)際巖石力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的三組圓柱形試樣,然后采用美國(guó)物理聲學(xué)公司(PAC)的發(fā)射測(cè)試儀,通過(guò)AE(Win)For PCI-2 (E2.12)分析軟件進(jìn)行聲發(fā)射樣品測(cè)試。巖石聲發(fā)射發(fā)測(cè)量的主應(yīng)力值統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。
表1 巖石聲發(fā)射主應(yīng)力值統(tǒng)計(jì)表Table1 Cartogram of primary stress by rock acoustic emission
塔里木盆地北緣的巖石聲發(fā)射地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果定量記錄了它所受到的構(gòu)造變形強(qiáng)度。根據(jù)巖石聲發(fā)射測(cè)試結(jié)果,可以確定塔里木盆地北緣志留系所記錄的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力分別為57.74 MPa和52.37 MPa,二疊系所記錄的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力分別為53.64 MPa和45.36 MPa,三疊系所記錄的最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力分別為58.86 MPa和47.46 MPa。
目前關(guān)于塔北地區(qū)庫(kù)車坳陷中生代以來(lái)各期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的最大主應(yīng)力值尚有爭(zhēng)議(見(jiàn)表2)。
表2 庫(kù)車坳陷中新生代構(gòu)造期次與最大主應(yīng)力值Table2 Structural stage and primary stress,Kuqa depression
李軍等[9]利用測(cè)井資料計(jì)算庫(kù)車山前穩(wěn)定區(qū)DG1井3860~4980 m井段最大有效主應(yīng)力值為42.88~67.17 MPa,實(shí)驗(yàn)最大有效主應(yīng)力值為47~51 MPa;KL201和KL202井3636.8~4358.5 m井段測(cè)井資料計(jì)算最大有效主應(yīng)力值為50.75~71.29 MPa,實(shí)驗(yàn)最大有效主應(yīng)力值為53.04~69.6 MPa。曾聯(lián)波等[11]利用巖石聲發(fā)射效應(yīng)測(cè)得庫(kù)車山前構(gòu)造帶部分井的現(xiàn)今最大主應(yīng)力平均值N1+2為54 MPa,E1+2為96.6 MPa,K1為90.6 MPa,J1為96.7 MPa。
本次試驗(yàn)所得到的庫(kù)車地區(qū)現(xiàn)今最大主應(yīng)力平均值為56.76 MPa,與李軍等[9]、曾聯(lián)波等[11]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似,佐證了本次測(cè)試結(jié)果的可靠性。
已有的研究成果表明,塔里木盆地北緣山前構(gòu)造帶以擠壓構(gòu)造變形為主,最大主應(yīng)力方向近南北向[5,6,8~12,17],經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變革[8,10,12]。
庫(kù)車河位于庫(kù)車沖斷褶皺帶的中段[17],從該地區(qū)三疊系樣品的巖石聲發(fā)射響應(yīng)與時(shí)間曲線(見(jiàn)圖5)可以看出,水平和垂直方向上存在多個(gè)Kasier效應(yīng)點(diǎn),分別記錄了庫(kù)車地區(qū)三疊紀(jì)至今經(jīng)歷的多期構(gòu)造變革。
曾聯(lián)波等[11]對(duì)庫(kù)車山前構(gòu)造帶N1+2的巖石聲發(fā)射地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果顯示,其主應(yīng)力為49.8~55.9 MPa,而本次實(shí)測(cè)的T巖石聲發(fā)射地應(yīng)力值在47.46~58.86 MPa之間,兩者基本吻合。綜合曾聯(lián)波等[8]、張明利等[12]對(duì)庫(kù)車山前地區(qū)中新生代構(gòu)造期次及與其對(duì)應(yīng)的最大主應(yīng)力值的研究成果,確定本次實(shí)測(cè)的三疊系樣品的最大主應(yīng)力值為58.86 MPa,代表喜馬拉雅晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的主應(yīng)力值。三疊系樣品除現(xiàn)今最大主應(yīng)力值外,各方向仍然有2個(gè)明顯的Kaiser效應(yīng)點(diǎn)(見(jiàn)圖5),這與曾聯(lián)波等[8]實(shí)測(cè)庫(kù)車地區(qū)N1巖石聲發(fā)射響應(yīng)曲線特征相同,結(jié)合對(duì)庫(kù)車地區(qū)新近系巖石樣品實(shí)測(cè)的最大古應(yīng)力有效值(見(jiàn)表3),得到庫(kù)車坳陷喜馬拉雅晚期所遭受3次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的主應(yīng)力平均值分別為57.02 MPa、49.40 MPa和44.15 MPa。
庫(kù)車地區(qū)新近紀(jì)的構(gòu)造變形是從造山帶向坳陷內(nèi)部逐漸傳遞的過(guò)程[18]。上新世變形強(qiáng)烈,改造了早期斷層和褶皺[17],現(xiàn)今仍在強(qiáng)烈活動(dòng)。也有觀點(diǎn)認(rèn)為天山山脈現(xiàn)今的地質(zhì)面貌主要是受早更新世以來(lái)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響[20]。所以,塔里木盆地庫(kù)車地區(qū)在新生代經(jīng)歷了3次構(gòu)造運(yùn)動(dòng),分別代表早上新世的喜馬拉雅晚期Ⅰ幕運(yùn)動(dòng)、早更新世的喜馬拉雅晚期Ⅱ幕運(yùn)動(dòng)和中更新世開(kāi)始的喜馬拉雅晚期Ⅲ幕運(yùn)動(dòng)(曾聯(lián)波等[8]稱此為新構(gòu)造期,距今0.7 Ma—現(xiàn)今)。
表3 庫(kù)車坳陷巖石聲發(fā)射地應(yīng)力統(tǒng)計(jì)表Table3 Statistics of crustal stress by rock acoustic emission of Kuqa depression
本次在柯坪地區(qū)四石廠剖面,分別取早古生界志留系和晚古生界二疊系樣品進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量,從巖石聲發(fā)射響應(yīng)與時(shí)間曲線(見(jiàn)圖5)分析,水平和垂直各方向曲線穩(wěn)定,應(yīng)力表現(xiàn)為持續(xù)的加載過(guò)程,呈現(xiàn)出韌性破壞機(jī)制,確定該地區(qū)巖石樣品在推覆至地表之前并未記錄更早的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。
圖5 巖石聲發(fā)射響應(yīng)與時(shí)間曲線Fig.5 Cumulative Acoustic Emission count-time graph for rock tests
從巖石聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)得到柯坪地區(qū)志留系樣品的現(xiàn)今最大主應(yīng)力值為57.74 MPa,二疊系樣品的現(xiàn)今最大主應(yīng)力值為57.73 MPa。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析,柯坪地區(qū)推覆至地表的志留和二疊系是同期構(gòu)造作用改造的結(jié)果。巖石聲發(fā)射響應(yīng)與時(shí)間曲線揭示,志留系樣品各方向僅1個(gè)Kasier效應(yīng)點(diǎn),推測(cè)志留紀(jì)至今僅遭受了一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。阿圖什逆斷裂-背斜帶和柯坪地區(qū)多組推覆構(gòu)造的熱釋光測(cè)年研究表明,柯坪推覆構(gòu)造主要形成于早更新世[4~5]。結(jié)合前人資料和本次測(cè)試結(jié)果,確定柯坪隆起是喜馬拉雅晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造的結(jié)果。
綜合分析認(rèn)為,柯坪地區(qū)志留紀(jì)至今并未遭受早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈改造,志留紀(jì)—二疊紀(jì)是穩(wěn)定沉積期。缺失中生界的原因可能是由于該地區(qū)中生代為早期古隆起,并與巴楚隆起為一整體。李樂(lè)等[21]通過(guò)對(duì)地層系統(tǒng)、巖石組合、古生物和沉積特征分析證實(shí)柯坪和巴楚在前中生代是連為一體的。喜馬拉雅晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成柯坪隆起現(xiàn)今構(gòu)造面貌,引起這期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的最大主應(yīng)力值約為57.7 MPa。
塔里木盆地北部地區(qū)喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)占主導(dǎo)地位[10]。天山與喜馬拉雅山同受到南北方向的擠壓力,區(qū)內(nèi)俯沖活動(dòng)幾乎同期開(kāi)始,在新生代逆沖活動(dòng)開(kāi)始至今,天山南部底面可能隆升了1~2 km[6]。
塔里木板塊向天山之下俯沖,這個(gè)陸內(nèi)俯沖是導(dǎo)致新生代天山隆升的動(dòng)力學(xué)機(jī)制[6]。本次巖石聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)顯示庫(kù)車和柯坪地區(qū)在喜馬拉雅晚期受到了幾乎相同的地應(yīng)力作用,最大主應(yīng)力平均值為58.11 MPa,推測(cè)這是新生代印度板塊與歐亞板塊碰撞所傳遞到塔里木盆地北緣的最大平均主應(yīng)力值,造成了天山隆升和盆地北緣的現(xiàn)今構(gòu)造面貌。
現(xiàn)今天山南緣山前柯坪與庫(kù)車地區(qū)具有明顯的東西差異性。通過(guò)GPS觀測(cè)認(rèn)為天山具有分段變化特征,這種東西變形的顯著差異是由于帕米爾北向推擠和塔里木順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的共同作用[3]。但從實(shí)測(cè)地應(yīng)力來(lái)看,這種可能性不大。本次實(shí)測(cè)的天山南緣與塔里木盆地相接的東、西段受到的最大主應(yīng)力幾乎相同,推測(cè)天山南緣山前的東西差異為早期構(gòu)造格局,晚期只是在早期基礎(chǔ)上繼承改造。有證據(jù)表明天山在漸新世存在快速隆升,且新近紀(jì)不斷隆升,并且?guī)燔嚒焐脚枭较到y(tǒng)的變形樣式具有基底與蓋層的不一致性[18]。庫(kù)車地區(qū)新生代變形開(kāi)始時(shí)(距今24 Ma,正是吉迪克組沉積初期),南天山已經(jīng)隆升了1.1~3.7 km[22],所以庫(kù)車坳陷在此之前就已經(jīng)是一個(gè)早期坳陷了;后期由于喜馬拉雅晚期運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈改造,天山再次隆升形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局。庫(kù)車—天山邊界向盆地方向傾斜的正斷層也說(shuō)明了天山的多次隆升[18~19]。
巖石聲發(fā)射準(zhǔn)確記錄了喜馬拉雅晚期塔里木盆地北緣庫(kù)車坳陷與柯坪隆起的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。塔里木盆地北緣現(xiàn)今構(gòu)造格局(柯坪隆起、庫(kù)車坳陷)成型于新生代之前,是現(xiàn)今天山南緣山前東西段差異的主要原因。新生代受歐亞板塊南緣地體增生、板塊碰撞遠(yuǎn)距離效應(yīng)和天山地區(qū)復(fù)活造山影響,喜馬拉雅晚期原天山山前東、西段差異基礎(chǔ)上強(qiáng)烈改造,形成了現(xiàn)今柯坪隆起的推覆構(gòu)造以及庫(kù)車內(nèi)的褶皺與斷層。
庫(kù)車坳陷新生代喜馬拉雅晚期經(jīng)歷了上新世、早更新世和新構(gòu)造期(距今0.7 Ma—現(xiàn)今)3次構(gòu)造運(yùn)動(dòng),最大主應(yīng)力平均值分別是為57.02 MPa、49.40 MPa和44.15 MPa。
現(xiàn)今天山南緣山前柯坪與庫(kù)車地區(qū)的東西差異是晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在早期構(gòu)造格局基礎(chǔ)上的繼承與改造。新生代吉迪克組沉積前庫(kù)車坳陷與南天山之間已經(jīng)形成了一定規(guī)模的隆坳格局,喜馬拉雅晚期天山不斷隆升,造成了庫(kù)車坳陷的持續(xù)沉降與柯坪隆起的東西差異。
柯坪隆起現(xiàn)今構(gòu)造面貌是喜馬拉雅晚期運(yùn)動(dòng)改造的結(jié)果??缕郝∑鹪谙柴R拉雅晚期之前與巴楚隆起為一整體,并未遭受強(qiáng)烈地構(gòu)造改造,早更新世受天山復(fù)活造山的影響被推覆成型,最大主應(yīng)力平均值為57.74 MPa。
喜馬拉雅晚期是塔里木盆地北緣現(xiàn)今構(gòu)造的主要變形和定格期。天山南緣山前柯坪及庫(kù)車地區(qū)所受的構(gòu)造主應(yīng)力基本一致,這是新生代印度板塊與歐亞板塊碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)傳遞到塔里木盆地北緣的作用力。
[1]王琪,丁國(guó)瑜,喬學(xué)軍,等.天山現(xiàn)今地殼快速縮短與南北地塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)[J].科學(xué)通報(bào),2000,45(14): 1543~1547.WANG Qi,DING Guo-yu,QIAO Xue-jun,et al.Present-day crustal fast shortening and relative movement of north and south blocks in Tianshan Mountains[J].Chinese Science Bulletin,2000,45(14):1543~1547.
[2]Wang Q,Zhang P Z,Jeffrey T F,et al.Present-day crustal deformation in China constrained by global positioning system measurements[J].Science,2001,294:574~577.
[3]牛之俊,游新兆,楊少敏.利用GPS分析天山現(xiàn)今地殼形變特征[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2007,27(2): 1~7.NIU Zhi-jun,YOU Xin-zhao,YANG Shao-min.Analysis of contemporary crustal deformation characteristics with GPS data of Tianshan Mountain[J].Journal of Geodesy and Geodynamics,2007,27(2):1~7.
[4]沈軍,趙瑞斌,李軍,等.塔里木盆地西北緣河流階地變形測(cè)量與地殼縮短速率[J].科學(xué)通報(bào),2001,46 (4):334~337.SHEN Jun,ZHAO Rui-bin,LI Jun,et al.The river terraces deformation measurement in northwestern margin of Tarim Basin and crust shortening rate[J].Chinese Science Bulletin,2001,46(4):334~337.
[5]楊曉平,冉勇康,程建武,等.柯坪推覆構(gòu)造中的幾個(gè)新生褶皺帶階地變形測(cè)量與地殼縮短[J].中國(guó)科學(xué):D輯,2006,36(10):905~913.YANG Xiao-ping,RAN Yong-kang,CHENG Jian-wu,et al.New fold belt terraces deformation measurement and crust shortening in Kalpin nappe structure[J].Science in China:Series D,2006,36(10):905~913.
[6]盧德源,李秋生,高銳,等.橫跨天山的人工爆炸地震剖面[J].科學(xué)通報(bào),2000,45(9):982~987.LU De-yuan,LI Qiu-sheng,GAO Rui,et al.An artificial explosive seismic profile across the Tianshan Mounain[J].Chinese Science Bulletin,2000,45(9):982~987.
[7]張培震.天山及其前陸盆地的晚新生代構(gòu)造變形[J].科學(xué)通報(bào),2003,48(24):2249~2250.ZHANG Pei-zhen.Late Cenozoic tectonic deformation of Tianshan Mountains and its foreland basin[J].Chinese Science Bulletin,2003,48(24):2249~2250.
[8]曾聯(lián)波,譚成軒,張明利.塔里木盆地庫(kù)車坳陷中新生代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)及其油氣運(yùn)聚效應(yīng)[J].中國(guó)科學(xué):D輯,2004,34(增刊Ⅰ):98~106.ZENG Lian-bo,TAN Cheng-xuan,ZHANG Ming-li.Meso-Cenozoic tectonic stress field and hydrocarbon migration and accumulation in Kuqa depression,Tarim Basin[J].Science in China:Series D,2004,34(Supp.I):98~106.
[9]李軍,張超謨,王貴文,等.一種研究山前擠壓構(gòu)造區(qū)地應(yīng)力的新方法[J].地球?qū)W報(bào),2004,25(1):89~94.LI Jun,ZHANG Chao-mo,Wang Gui-wen,et al.A new method for studying ground stress in the structural compressive area of a foreland[J].Acta Geoscientica Sinica,2004,25(1):89~94.
[10]丁原辰,孫寶珊,汪西海,等.塔里木盆地北部油田古應(yīng)力的AE法測(cè)量[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào),1996,2(2):18~24.DING Yuan-chen,SUN Bao-shan,WANG Xi-hai,et al.Paleostress in northern Tarim oilfield estimated by AE[J].Journal of Geomechanics,1996,2(2):18~24.
[11]曾聯(lián)波,王貴文.塔里木盆地庫(kù)車山前構(gòu)造帶地應(yīng)力分布特征[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2005,32(3):59~60.ZENG Lian-bo,WANG Gui-wen.Distribution of earth stress in Kuche thrust belt,Tarim Basin[J].Petroleum Exploration and Development,2005,32(3):59~60.
[12]張明利,譚成軒,湯良杰,等.塔里木盆地庫(kù)車坳陷中新生代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分析[J].地球?qū)W報(bào),2004,25(6): 615~618.ZHANG Ming-li,TAN Chen-xuan,TANG Liang-jie,et al.An analysis of the Mesozoic-Cenozoic tectonic stress field in Kuqa depression,Tarim Basin[J].Acta Geoscientica Sinica,2004,25(6):615~618.
[13]吳滿路,張春山,廖椿庭,等.青藏高原腹地現(xiàn)今地應(yīng)力測(cè)量與應(yīng)力狀態(tài)研究[J].地球物理學(xué)報(bào),2005,48 (2):327~331.WU Man-lu,ZHANG Chun-shan,LIAO Chun-ting,et al.The recent state of stress in the central Qinghai-Tibet Plateau according to in-situ stress measurements[J].Chinese Journal of Geophysics,2005,48(2):327~332.
[14]Yoshikawa S M.Experimental studies on the Kaiser effect of stress history on acoustic emission activity-a possibility for estimation of rock stress[J].Journal of Acoustic Emission,1990,8(4):113~123.
[15]Lavrov A.The Kaiser effect in rocks:Principles and stress estimation techniques[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2003,40(2):151~171.
[16]Tuncay E,Ulusay R.Relation between Kaiser Effect levels and pre-stresses applied in the laboratory[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,2008,45(4):524~537.
[17]汪新,賈承造,楊樹(shù)鋒,等.南天山庫(kù)車沖斷褶皺帶構(gòu)造變形時(shí)間——以庫(kù)車河地區(qū)為例[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2002,76(1):55~62.WANG Xin,JIA Cheng-zao,YANG Shu-feng,et al.The Time of deformation on the Kuqa folds and thrust belt in the Southern Tianshan:Based on the Kuqa River area[J].Acta Geologica Sinica,2002,76(1):55~62.
[18]王清晨,張仲培,林偉.庫(kù)車—天山盆山系統(tǒng)新近紀(jì)變形特征[J].中國(guó)科學(xué):D輯,2004,34(增刊Ⅰ):45~55.WANG Qing-chen,ZHANG Zhong-pei,LIN Wei.Deformation features of Kuqa and Tianshan Basin-range System in Neogene[J].Science in China:Series D,2004,34(Supp.Ⅰ):45~55.
[19]王清晨,張仲培,林偉.庫(kù)車盆地—天山邊界的晚第三紀(jì)斷層活動(dòng)性質(zhì)與應(yīng)力狀態(tài)[J].科學(xué)通報(bào),2003,48 (24):2253~2559.WANG Qing-chen,ZHANG Zhong-pei,LIN Wei.Fault activity and stress state in Neogene in Kuqa basin and Tianshan boundary[J].Chinese Science Bulletin,2003,48(24):2253~2559.
[20]Sun J M,Zhu R X,James B.Timing of the Tianshan Mountains uplift constrained by magnetostratigraphic analysis of molasses deposits[J].Earth and Planetary Science Letters,2004,219:239~253.
[21]李樂(lè),侯貴廷,潘文慶,等.塔里木盆地巴楚地區(qū)二疊紀(jì)以來(lái)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)解析[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào),2011,17 (3):262~273.LI Le,HOU Gui-ting,PAN Wen-qing,et al.Study on structural stress fields since Permian in Bachu area,Tarim Basin[J].Journal of Geomechanics,2011,17(3):262~273.
[22]Yin A,Nie S,Harrison T M,et al.Late Cenozoic tectonic evolution of the southern Chinese Tianshan[J].Tectonics,1998,17(1):1~27.
Abstract:Strongly tectonic activity had been observed by field outcrop in the northern margin of the Tarim Basin.In order to find out regional stress field setting of active structure movement,the authors collected rock acoustic emission samples in Sishichang and Kuqa River section in the north margin of the Tarim Basin,and then experiment with Silurian,Triassic,Permian samples,rock ground stress test of acoustic emission.The recorded results of the maximum principal stress were 57.74 MPa,57.73 MPa and 58.86 MPa respectively.Summarized previous research results of study area,the rocks recorded the ground stress of the Himalayan movement about 57 MPa,in the northern margin of the Tarim Basin.Late Himalayan period had been suffered intensively,during the geology history stage of the northern margin,since Silurian period.Today’s tectonic features were formed.It is intimately relation to Cenozoic Tianshan Mountain uplifting;the main kinetic factor is Eurasian plate and India plate collision.
Key words:Kaiser Effect;acoustic emission;maximum principal stress;Tianshan Mountain uplifting;the north margin of Tarim Basin
RELATIONSHIP BETWEEN CENOZOIC TIANSHAN MOUNTAIN UPLIFTING AND CURRENT TECTONIC TOPOGRAPHY IN NORTH MARGIN OF TARIM BASIN: AN EVIDENCE FORM ROCK ACOUSTIC EMISSION
ZHANG Yu-hang1,2
(1.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing102249,China; 2.Basin&Reservoir Research Center,China University of Petroleum,Beijing102249,China)
P553
A
1006-6616(2012)02-0140-09
2011-12-07
全國(guó)油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查與評(píng)價(jià)國(guó)家專項(xiàng)(第二批)(2009GYXQ02-05);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41172125);國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05002-003-001)
張宇航(1983-),男,中國(guó)石油大學(xué)(北京)在讀博士研究生,主要從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究。E-mail:zyh_yx@ 126.com