商琳，戴俊生，夏瑞杰，王鋒，葉志達

1) 中國石油大學地球科學與技術(shù)學院，山東青島， 266580； 2) 中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津， 300451； 3) 中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)項目經(jīng)理部，新疆庫爾勒， 841000

內(nèi)容提要: 為了明確柴達木盆地北緣東段石炭紀至白堊紀盆地演化歷史，分析石炭系—侏羅系缺失的原因，本文重新確定了石炭系和侏羅系殘余地層分布范圍，并根據(jù)平衡剖面恢復和斷裂落差計算，分析了主要斷裂的活動特征，提出了柴北緣東段石炭紀至白堊紀的構(gòu)造演化模式。應用有限單元法模擬了柴北緣東段印支期(三疊紀)、燕山早期(早—中侏羅世)、燕山晚期(晚侏羅世—白堊紀)的應力場，對構(gòu)造演化模式加以驗證。研究結(jié)果表明：柴北緣東段自石炭紀至白堊紀經(jīng)歷了石炭紀—二疊紀伸展、三疊紀擠壓褶皺、早—中侏羅世斷陷、晚侏羅世—白堊紀早期擠壓坳陷和白堊紀末擠壓反轉(zhuǎn)五個構(gòu)造演化階段。三疊紀，柴北緣東段在印支期發(fā)育兩排近東西走向的背斜凸起，造成石炭系—二疊系在各地區(qū)遭受不同程度的剝蝕；侏羅紀—白堊紀早期，歐南地區(qū)為繼承性隆起區(qū)，未完全接受沉積；白堊紀末，受燕山晚期旋回影響，構(gòu)造反轉(zhuǎn)，逆沖斷裂復活，綠梁山、錫鐵山、埃姆尼克山、歐隆布魯克山等主要山體隆升，遭受剝蝕。

長期以來眾多學者對柴達木盆地的演化作了大量研究，對于柴達木中生代盆地性質(zhì)有較大爭議。一種觀點認為柴達木盆地中生代為擠壓型或前陸盆地(車自成，1986；夏文臣等，1998)。另一種觀點認為柴達木中、新生代盆地經(jīng)歷了早期拉張斷陷后期擠壓坳陷兩個階段；而對于拉張斷陷時期， 顧樹松等(1990)、王鴻禎等(1990)、黃漢純等(1996)認為是侏羅紀—白堊紀，金之鈞等(2004)、孫國強等(2004)、湯良杰等(2004)、汪勁草等(2007)則認為早—中侏羅世為伸展裂陷階段。

同時受勘探程度和研究程度的限制，對于柴達木盆地北緣(簡稱"柴北緣")東段古生代—早中生代局部的盆地演化研究的相對較少(湯良杰等，1999)。柴北緣東段勘探程度較低，地震測網(wǎng)密度低，品質(zhì)較差，導致前人對于柴北緣地層分布的認識存在一定的問題。多位學者認為歐南凹陷殘留較厚的石炭系和侏羅系 (李守軍等，2000；陳志勇等，2005；萬傳治等，2006；甘貴元等，2006；馬寅生等，2012)，但最新的鉆井資料表明歐南凹陷上侏羅統(tǒng)不整合于元古宙之上，缺失了石炭系和中—下侏羅統(tǒng)。

考慮到石炭系、中—下侏羅統(tǒng)烴源巖對于柴達木盆地油氣勘探的重要性，目前迫切需要對柴北緣東段石炭紀—白堊紀構(gòu)造演化重新認識。

1 柴北緣東段地質(zhì)概況

柴達木盆地及周邊山區(qū)位于古亞洲洋和特提斯洋的接合部位，夾于祁連山和唐古拉山之間，屬于青藏高原北部，其地勢高峻，地質(zhì)構(gòu)造十分復雜，其西以阿爾金斷裂為界與塔里木盆地相接(戴俊生等，2003)。本次研究的柴北緣東段西起魚卡東到德令哈，前人的研究表明研究區(qū)為北西向北沖斷裂組成的隆—坳、凹—凸相間的構(gòu)造格局，主要受北緣壓扭斷裂體系控制。平面上各斷裂均呈"反S型"狀展布，由北而南成帶狀排列，并有向西北端收斂向東南方向發(fā)散的趨勢，由西向東有由NWW到 EW延伸的特點(湯良杰等，2002；袁亞娟等，2010)，主要由祁連山南緣斷裂、歐北斷裂、歐南斷裂、埃北斷裂、埃南斷裂、綠南斷裂等一系列山前斷裂組成(圖1)，以逆沖為主，伴隨走滑作用。

圖1 柴達木盆地北緣東段位置圖 Fig．1 Location of the eastern section of North Qaidam

2 殘余地層分布特征

2．1 石炭系沉積特征

石炭紀的柴達木盆地是以淺海碳酸鹽巖沉積為主的裂谷盆地，柴北緣東段石炭系為淺海碳酸鹽臺地相沉積及以扇三角洲、辮狀河三角洲為主的海陸過渡相沉積(廖黔渝，2010)，廣泛分布于歐龍布魯克山、綠梁山、錫鐵山、埃姆尼克山、牦牛山等地。研究區(qū)石炭系發(fā)育齊全，可對比性較好，自下而上發(fā)育下石炭統(tǒng)穿山溝組(C1ch)、城墻溝組(C1c)、懷頭他拉組(C1h)，上石炭統(tǒng)克魯克組(C2k)、扎布薩尕秀組(C2zh)(圖2)。石炭系與上覆地層和下伏地層都呈角度不整合接觸，石炭系內(nèi)部上石炭統(tǒng)與下石炭統(tǒng)呈平行不整合接觸，各組內(nèi)部整合接觸。穿山溝組主要見于穿山溝和城墻溝地區(qū)，主要由碳酸鹽巖(灰?guī)r、生物灰?guī)r)組成，夾少量鈣質(zhì)頁巖、粉砂巖，顏色為灰、灰黑色。城墻溝組見于城墻溝、穿山溝等剖面，主要為砂質(zhì)灰?guī)r、生物灰?guī)r、灰色泥巖。懷頭他拉組下段為砂巖、灰?guī)r段，中段為灰?guī)r段， 上段為灰?guī)r夾砂、頁巖段，主要分布于石灰溝、城墻溝、穿山溝、德令哈凹陷、霍布遜凹陷等地區(qū)?？唆斂私M主要見于歐隆布魯克山北坡和懷頭他拉地區(qū)，巖性以灰、灰黑色灰?guī)r、砂巖、含礫砂巖、泥頁巖、碳質(zhì)泥巖為主，夾薄煤層。扎布薩尕秀組見于石灰溝、扎布薩尕秀等剖面及尕丘1井，巖性為灰、灰黑色厚層狀生物灰?guī)r、灰?guī)r，夾粉砂巖，碳質(zhì)泥巖等。

圖2 柴達木盆地北緣東段石炭系地層對比剖面 Fig．2 The stratigraphic correlation of Carboniferous in the eastern section of North Qaidam

2．2 侏羅系沉積特征

侏羅系各階段是連續(xù)沉積的(陳志勇等，2005)，為一套河湖沼澤含煤沉積，巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖、礫巖及煤層為主，自下而上發(fā)育下侏羅統(tǒng)小煤溝組(J1x)、中侏羅統(tǒng)大煤溝組(J2d)、上侏羅統(tǒng)采石嶺組(J3c)和紅水溝組(J3h)。侏羅系與下伏古生界或基巖呈角度不整合接觸，侏羅系各組之間呈整合接觸(金振奎等，2006)。

圖3 柴達木盆地北緣東段侏羅系地層對比剖面 Fig．3 The stratigraphic correlation of Jurassic in the eastern section of North Qaidam

通過研究區(qū)侏羅系地層對比(圖3)，認為下侏羅統(tǒng)小煤溝組地層主要分布在柴達木盆地西部，在東段小煤溝組分布較局限，僅在大煤溝、綠草山剖面見小煤溝組發(fā)育。

中侏羅統(tǒng)分布范圍較下侏羅統(tǒng)發(fā)生了很大變化，大煤溝組1～3段(自下而上為J2d1、J2d2、J2d3)僅在大煤溝、綠草山和紅山剖面發(fā)育，推測大煤溝組1～3段分布局限于紅山凹陷。大頭羊剖面從大煤溝組第3段開始發(fā)育，沉積物為大套礫巖，分析此時大頭羊剖面靠近盆地邊界。從大煤溝組4～7段(自下而上為J2d4、J2d5、J2d6、J2d7)分布穩(wěn)定，各剖面都見出露，推測從大煤溝組第四段沉積期開始，湖盆擴展到整個柴北緣東段。花石溝、歐南、達達肯烏拉山、埃南等剖面自大煤溝組第5段才開始發(fā)育，且底部發(fā)育大套礫巖，與下伏古生界或基巖呈角度不整合接觸，推測這些剖面距物源較近。

上侏羅統(tǒng)與上覆白堊系呈整合或平行不整合接觸，在圓頂山、大煤溝、花石溝、達達肯烏拉山等剖面及歐1井都有發(fā)育，下部為灰黃色砂礫巖，中部為灰綠色、灰紅色泥巖，上部為大套灰紅色泥巖，分布范圍較中侏羅統(tǒng)略有擴大。

2．3 石炭系、侏羅系殘余分布

通過野外露頭及鉆井石炭系地層對比，結(jié)合地震層位標定追蹤，確定了石炭系、侏羅系殘余地層分布范圍(圖4)。石炭系主要分布在綠梁山—紅山—錫鐵山—歐南凹陷一線以南和以北地區(qū)，德令哈凹陷、霍布遜凹陷殘留厚度大范圍廣的石炭系，魚卡凹陷、歐南凹陷缺失了石炭系(圖4a)。侏羅系小煤溝組在柴北緣東段分布于紅山、小柴旦及綠梁山南側(cè)地區(qū)(圖4b)；中侏羅統(tǒng)分布范圍向東擴展，呈NW轉(zhuǎn)變?yōu)榻麰W向展布，歐南凹陷沒有中侏羅統(tǒng)分布(圖4c)；上侏羅統(tǒng)廣泛分布于魚卡、紅山、德令哈、霍布遜等凹陷(圖4d)，厚度也有所增大，歐1井鉆探結(jié)果顯示歐南凹陷殘留較厚的上侏羅統(tǒng)。

圖4 柴達木盆地北緣東段石炭系和侏羅系殘余分布圖Fig. 4 Distribution of relic Carboniferous and Jurassic in the eastern section of North Qaidam (a) 石炭系；(b) 下侏羅統(tǒng)；(c) 中侏羅統(tǒng)；(d) 上侏羅統(tǒng) (a) Carboniferous; (b) Lower Jurassic; (c) Middle Jurassic;(d) Upper Jurassic

3 斷裂活動特征

3.1 平衡剖面分析

根據(jù)新的鉆井資料和野外露頭資料，重新對地震剖面進行層位標定追蹤，為了分析各期構(gòu)造運動對盆地的影響，選則了關(guān)鍵地震測線編制了構(gòu)造演化剖面。由于研究區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，抬升剝蝕嚴重，造成剖面無法平衡，因此在編制構(gòu)造演化剖面過程中利用地層結(jié)構(gòu)外延、斷層切割關(guān)系和褶皺變形特征等地層要素特點恢復了被剝蝕前的地層形態(tài)，估算了關(guān)鍵時期的剝蝕厚度。為了較為全面的反映研究區(qū)的構(gòu)造演化過程，以橫穿研究區(qū)的CDM97472-NE493．4測線構(gòu)造演化剖面(圖5)為例來進行說明，剖面位置見圖1。

由圖5可知，石炭系沉積后侏羅系沉積前，盆地整體遭受抬升剝蝕，柴北緣東段逆沖斷裂強烈活動伴生褶皺，歐南地區(qū)凸起形成，古生界剝蝕殆盡；南部的霍布遜凹陷抬升相對較弱，石炭系及下伏古生界仍有殘留。早—中侏羅世，盆地處在伸展環(huán)境，歐南地區(qū)凸起向北縮小，至晚侏羅世—白堊紀，霍布遜凹陷與歐南凹陷連成一片，沉降中心位于歐南一帶。白堊紀，盆地受到燕山晚期旋回的影響，逆沖斷裂復活，歐隆布魯克山、埃姆尼克山等山脈開始微弱隆升，白堊系頂部遭受剝蝕。新近紀至第四紀，盆地遭受強烈擠壓，歐隆布魯克山、埃姆尼克山等山脈在逆沖推覆的同時大幅度抬升，造成中生界、古生界乃至盆地基底遭受剝蝕；山前地區(qū)盆地受擠壓大幅度拗陷，接受巨厚的新近系和第四系沉積。

圖5 柴達木盆地東部構(gòu)造演化剖面Fig. 5 Tectonic evolution sections in the eastern Qaidam Basin

地震資料解釋及平衡剖面復原結(jié)果表明，柴北緣主要斷裂形成與演化主要有3種類型：①持續(xù)活動斷裂，這類斷裂兩盤各層位厚度具有明顯差異(圖6a)，在盆地形成演化過程中一直活動，對盆地演化具有決定作用，如埃南斷裂、綠南斷裂等；②早期形成后期不活動斷裂，斷裂兩盤深部老地層具有明顯位移，向上并未切穿淺部新地層(圖6b)，斷裂在盆地形成初期發(fā)育，后期活動性減弱甚至停止活動，如歐南凹陷、霍布遜凹陷深部斷裂；③晚期發(fā)育斷裂，這類斷裂兩盤深部老地層厚度相差不大，只在淺部新地層兩盤厚度有明顯差異(圖6c)，主要為新生代發(fā)育斷裂，如陵間斷裂。

3.2 斷裂落差分析

柴北緣發(fā)育了眾多的斷裂多數(shù)屬于生長斷裂，這些生長斷裂的活動，導致了地殼的抬升與下陷，控制著盆地的形成和演化。筆者應用斷裂古落差法研究了柴北緣主要斷裂的性質(zhì)和活動強度。

生長斷裂的落差可以表示為兩盤地層的厚度差，即：斷裂落差(D)=下盤厚度(H)-上盤厚度(h)。若D>0，說明斷裂表現(xiàn)為逆斷裂性質(zhì)，若D<0，則表現(xiàn)為正斷裂性質(zhì)。由于地層剝蝕嚴重，對于印支期和燕山早期而言，只能計算埃姆尼克山東側(cè)、小柴旦等地區(qū)的斷裂落差值，上升盤地層缺失地區(qū)只能用下降盤厚度代替斷裂落差。通過計算斷裂各時期平均落差(圖7)認為：柴北緣主要斷裂在印支期表現(xiàn)為逆斷裂，埃南斷裂活動性最強，其次為綠南斷裂；燕山早期(早—中侏羅世)，斷裂平均落差減小，并表現(xiàn)為正斷裂，推測柴北緣在侏羅紀處于拉張環(huán)境，埃北斷裂、歐南斷裂活動性較強，其余斷裂趨于停止；燕山晚期(晚侏羅世—白堊紀)，各條斷裂平均落差明顯增大，斷裂活動性都不同程度的增強，表現(xiàn)為逆斷裂，柴北緣東段在這一時期轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓環(huán)境。

4 構(gòu)造演化模式及地層缺失原因探討

根據(jù)殘余地層特征、平衡剖面復原結(jié)果以及斷裂活動規(guī)律，建立了柴北緣東段自石炭紀至白堊紀的構(gòu)造演化模式(圖5)。

圖6 不同類型斷裂特征Fig. 6 Characteristics of different types of faults (a) 持續(xù)活動斷裂；(b) 早期形成后期不活動斷裂；(c) 晚期發(fā)育斷裂 (a) continued active fault; (b) early active fault; (c) advanced active fault

圖8a為石炭紀—二疊紀伸展作用階段，石炭紀柴北緣東段經(jīng)歷了一個完整的海進—海退沉積旋回，石炭系屬較穩(wěn)定的準臺地型或海陸交互相建造(湯良杰等，1999；萬傳治等，2006)。石炭紀—二疊紀柴達木盆地是繼承性的連續(xù)沉積盆地(楊超等，2010)，二疊紀基本保持了石炭紀的海域，石炭系與二疊系地層在沉積期廣泛分布于柴北緣地區(qū)，是一套平面展布較為廣泛的沉積蓋層。

圖8b為三疊紀擠壓褶皺抬升階段，印支構(gòu)造運動期間，柴達木地塊與華北地塊發(fā)生陸間拼合，柴北緣整體處于隆升狀態(tài)，在NNE—SSW方向的擠壓作用下發(fā)育近東西走向逆沖斷裂，并伴生相關(guān)褶皺。根據(jù)地層對比發(fā)現(xiàn)石炭系缺失區(qū)域周圍，如歐南凹陷南北兩側(cè)的穿山溝、城墻溝剖面石炭系以碳酸鹽巖臺地沉積為主，邊緣相不發(fā)育，由此認為這些地區(qū)在沉積期接受了石炭系沉積。根據(jù)剝蝕區(qū)范圍(圖4a)，推測研究區(qū)在三疊紀發(fā)育兩排近東西走向背斜凸起，造成石炭系—二疊系在各地區(qū)遭受不同程度的剝蝕。

圖7 柴北緣主要斷裂平均落差Fig. 7 Average fault throw of the major faults in the eastern Qaidam Basin

圖8c、d為早—中侏羅世伸展斷陷階段，燕山運動早期，柴達木盆地處在兩次強烈擠壓碰撞之間的相對松馳伸展環(huán)境(王信國等，2006)，構(gòu)造反轉(zhuǎn)，在祁連山南緣、歐南、綠梁山地區(qū)發(fā)育多條近東西走向正斷裂。下侏羅統(tǒng)沉積主體在柴達木盆地西部(陳志勇等，2005；徐鳳銀等，2006)，柴北緣東段只在小柴旦及紅山地區(qū)接受了下侏羅統(tǒng)沉積。大煤溝剖面(剖面位置見圖1)，下侏羅統(tǒng)小煤溝組復成分礫巖，棱角狀分選磨圓差，為近物源沉積，推測早侏羅世盆地邊界在大煤溝附近，小柴旦以東地區(qū)為繼承性的隆起區(qū)，未接受沉積(圖8c)。中侏羅世，由于阿爾金山隆升，柴達木盆地沉積中心由柴西向東南方向遷移，向東擴展至整個祁連山山前(張守仁等，2000)；伸展作用逐漸增強，盆地邊界向北向南擴展，柴北緣東段形成了北斷南超的斷陷盆地。歐南地區(qū)周邊大煤溝、花石溝以及達達肯烏拉山剖面(剖面位置見圖1)，大煤溝組第五段才開始接受沉積，且出露的地層為一套近源快速堆積的沉積物，考慮到距離北部祁連山和南部柴南隆起物源區(qū)較遠，認為歐南地區(qū)為物源區(qū)，未接受中侏羅統(tǒng)沉積(圖8d)。

圖8e為晚侏羅世—白堊紀早期擠壓坳陷階段，晚侏羅世開始，伸展作用逐漸減弱，斷層的張性活動趨于停止，應力場逐漸由拉張轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓，但在上覆地層負荷作用下，柴北緣依然保持了持續(xù)下降接受沉積的構(gòu)造環(huán)境，形成了一套紅色磨拉石堆積(金之鈞等，2004)，具有擠壓坳陷型盆地特征，綠梁山南側(cè)尕丘地區(qū)開始接受沉積；上侏羅統(tǒng)與白堊系在盆地內(nèi)部大部分地區(qū)表現(xiàn)為整合接觸，表明晚侏羅世至白堊紀早期為連續(xù)沉積階段。據(jù)歐1井鉆探情況，歐南地區(qū)上中侏羅統(tǒng)發(fā)育較粗的厚層沖積扇—河流相沉積，認為歐南地區(qū)凸起范圍向北縮小，凸起南部已開始接受沉積，凸起北部仍為物源區(qū)。

圖8 柴北緣東段盆地演化模式Fig. 8 Basin evolution of the eastern section of North Qaidam (a) 石炭紀—二疊紀；(b) 三疊紀；(c) 早侏羅世；(d) 中侏羅世；(e) 晚侏羅世—白堊紀早期；(f) 白堊紀末 (a) Carboniferous—Permian; (b) Triassic; (c) Early Jurassic; (d) Middle Jurassic; (e) Late Jurassic—Early Cretaceous; (f) the end of Cretaceous

圖8f為白堊紀末期擠壓山體隆升階段，柴北緣受到燕山晚期旋回的影響，構(gòu)造反轉(zhuǎn)，逆沖斷裂復活，古近系與下伏白堊系和侏羅系呈角度不整合接觸。柴北緣地區(qū)開始發(fā)生明顯的隆升作用，綠梁山、錫鐵山、埃姆尼克山、歐隆布魯克山隆升，受擠壓作用和氣候的共同影響，盆地發(fā)生萎縮。全吉山等近N—S走向構(gòu)造開始隆升，造成白堊系及侏羅系在各地區(qū)遭受不同程度的剝蝕，中生代盆地演化終止。

5 應力場數(shù)值模擬驗證

柴達木盆地北緣東段自石炭紀至白堊紀主要經(jīng)歷了印支運動、早期燕山運動、晚期燕山運動三期構(gòu)造運動(湯良杰等，1999)，這三期構(gòu)造應力場的演化對柴北緣盆地演化起到了決定性的作用，為了驗證柴北緣構(gòu)造演化模式，對這三期構(gòu)造應力場進行了數(shù)值模擬。

柴達木地塊與華北地塊之間在印支期發(fā)生陸間拼合(吳漢寧等，1997)，造成柴北緣東段處于近NNE—SSW向的強烈擠壓應力場；侏羅紀西北地區(qū)處在兩次強烈擠壓碰撞之間的相對松馳伸展環(huán)境(湯良杰等，2004；王信國等，2006)，位于柴達木地塊與華北地塊之間的柴北緣地區(qū)處于近N—S向的陸內(nèi)拉張應力場；白堊紀末盆地受到燕山晚期旋回影響，柴達木地塊在南、北兩側(cè)碰撞作用的影響下柴北緣總體處于NNE—SSW擠壓構(gòu)造應力場(張明利等，2005；呂寶鳳等，2011)。

5.1 模擬方法

應力場模擬主要采用有限單元方法，建立地質(zhì)模型并劃分網(wǎng)格進而計算每個單元內(nèi)應力和應變值(Hicks et al.，1996；王紅才等，2002；張勝利，2010；戴俊生等，2011)，具體步驟如下：

(1)建立地質(zhì)模型。根據(jù)斷層活動性分析及地層沉積特征，建立各時期活動斷裂先存的模型；將斷層處理成具有一定寬度的斷裂帶。依據(jù)實際情況，將不同區(qū)塊賦以特定的力學參數(shù)，選用的力學參數(shù)來源于巖石力學試驗。

(2)確定邊界條件。根據(jù)聲發(fā)射古應力測試結(jié)果及前人研究成果(張明利等，2005)，通過反復模擬試驗，直至模型壓縮量和伸展量與構(gòu)造解析結(jié)果一致，最終確定印支期模型南、北邊界施加60MPa擠壓應力；燕山早期模型南、北邊界施加5MPa的拉張應力；燕山晚期模型南、北邊界施加80MPa的擠壓應力；在模型底面Z方向約束，滿足有限元分析要求。

(3)加載并輸出計算結(jié)果。對上述加載邊界條件的數(shù)學模型在ANSYS中求解，在后處理模塊中可得到印支期最大主壓應力、最小主壓應力、平面剪應力較清晰的應力分布云圖，模擬結(jié)果見圖9。

5.2 結(jié)果分析

在擠壓應力狀態(tài)下，最大主應力的大小與分布決定了盆地的起伏形態(tài)(邱登峰等，2012)；在拉張應力狀態(tài)下，張應力越大巖石的張性破裂程度越高，繼續(xù)擴展可以形成正斷層(Hasanpour et al.，2009; Cai Meifeng et al.，2009；Henderson et al.，2010)，這些區(qū)域也容易下陷接受沉積。在此主要分析印支期和燕山晚期的最大主應力以及燕山早期的最小主應力分布對構(gòu)造變形的影響。

柴北緣東段印支期最大主應力(圖9a，負值代表壓應力)在38.9～72.6 MPa之間，位于斷層北東盤的綠梁山、紅山、歐南地區(qū)最大主應力出現(xiàn)高值區(qū)，應力值大于50MPa，且分布穩(wěn)定，最大主應力方向與邊界擠壓應力方向一致，因此這些地區(qū)構(gòu)造活動相對較強，很容易在南北向擠壓力作用下發(fā)育近東西向背斜凸起，其中歐南地區(qū)高值區(qū)范圍最大，應力值大于60MPa；斷層南西盤出現(xiàn)最大主應力的低值區(qū)，這些地區(qū)容易形成低洼區(qū)。

柴北緣燕山早期最小主應力(圖9b，正值代表張應力)在1.54～13.4MPa之間，位于斷層走向轉(zhuǎn)換部位的小柴旦、紅山地區(qū)出現(xiàn)張應力的高值區(qū)，應力值大于5.8MPa；其次為位于斷層上盤的大柴旦、德令哈地區(qū)，應力值在5.3～8.0MPa之間。張應力的高值區(qū)容易形成低洼區(qū)，成為沉降中心。位于斷層上升盤的綠梁山、祁連山以及歐南地區(qū)，為張應力的低值區(qū)，這些地區(qū)容易成為相對隆起區(qū)，沉積厚度較小或成為剝蝕區(qū)。

圖9 柴北緣東段應力分布Fig. 9 Distribution of structural stress in the eastern section of North Qaidam (a) 印支期最大主應力σ1(MPa)；(b)燕山早期最小應力σ3(MPa)；(c)燕山晚期最大主應力σ1(MPa)； (d) 印支期剪應力σxy(MPa)；(e) 燕山早期剪應力σxy(MPa)；(f) 燕山晚期剪應力σxy(MPa) (a) The maximum stress of Indosinian (σ1, MPa); (b) the minimum stress of early Yanshanian(σ3, MPa); (c) the maximum stress of late Yanshanian(σ1, MPa); (d) the shear stress of Indosinian(σxy, MPa); (e) the shear stress of early Yanshanian (σxy, MPa); (f) the shear stress of late Yanshanian (σxy, MPa)

柴北緣燕山晚期最大主應力(圖9c，負值代表壓應力)在61.4～86.4MPa之間，位于斷層上盤的綠梁山、祁連山、歐隆布魯克山、錫鐵山、埃姆尼克山等山體處于最大主應力的高值區(qū)，應力值大于80MPa，柴北緣主要山體在燕山晚期應力場作用下在白堊紀末期開始隆升。位于斷層下盤的大柴旦、德令哈、歐南等地區(qū)為最大主應力的低值區(qū)，容易形成低洼區(qū)接受沉積。

印支期、燕山早期以及燕山晚期應力場數(shù)值模擬結(jié)果顯示各時期應力分布特征與盆地起伏形態(tài)基本對應，驗證了柴北緣東段石炭紀至白堊紀的構(gòu)造演化模式。同時，印支期和燕山晚期，柴北緣平面剪應力方向為右旋(圖9d，圖9f，負值代表右旋)，燕山早期，柴北緣平面剪應力方向為整體為左旋(圖9e，正值代表左旋)，因此研究區(qū)印支期和燕山晚期活動斷裂表現(xiàn)為壓扭性右旋走滑斷裂性質(zhì)，而燕山早期斷裂具有張扭性左旋走滑斷裂性質(zhì)。

6 結(jié)論

(1) 石炭系主要分布在綠梁山—紅山—錫鐵山—歐南凹陷一線以南和以北地區(qū)，歐南凹陷、魚卡凹陷石炭系基本無殘留；下侏羅統(tǒng)僅分布于紅山、小柴旦及綠梁山南側(cè)地區(qū)；中、上侏羅統(tǒng)分布范圍向東擴展，總體呈近EW向展布，歐南地區(qū)未有中侏羅統(tǒng)分布，除綠梁山南側(cè)、錫鐵山北側(cè)及歐隆布魯克山南側(cè)外，上侏羅統(tǒng)廣泛分布于柴北緣東段。

(2) 柴北緣東段斷裂的形成與演化主要有三種模式：持續(xù)活動斷裂、早期形成后期不活動斷裂、晚期發(fā)育斷裂。印支期和燕山晚期斷裂具有逆沖左旋走滑斷裂性質(zhì)，活動性較強，造成地層較強的抬升與剝蝕；燕山早期斷裂具有張扭性左旋走滑斷裂性質(zhì)，活動性較弱。

(3) 柴北緣東段自石炭紀至白堊紀經(jīng)歷了石炭紀—二疊紀伸展、三疊紀擠壓褶皺抬升、早—中侏羅世斷陷、晚侏羅世—白堊紀早期擠壓坳陷和白堊紀末擠壓山體隆升階段五個構(gòu)造演化階段。

(4) 柴北緣東段在沉積期接受了石炭系沉積，三疊紀擠壓碰撞造成逆沖斷裂活動并伴生相關(guān)褶皺是石炭系缺失主要原因；中—下侏羅統(tǒng)缺失主要受到古地理格局的控制，歐南、綠梁山一帶為印支期古凸起未完全接受沉積，上侏羅統(tǒng)地層缺失是古地理格局和后期抬升剝蝕共同作用的結(jié)果。