王洪浩李江海孫唯童程雅琳

（1.“造山帶與地殼演化”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京　100871；2.北京大學(xué)石油與天然氣研究中心，北京　100871）

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塔中隆起深層構(gòu)造樣式及其成因探討

王洪浩1，2李江海1，2孫唯童1，2程雅琳1，2

（1.“造山帶與地殼演化”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京100871；2.北京大學(xué)石油與天然氣研究中心，北京100871）

摘要塔中隆起是研究塔里木盆地下古生界構(gòu)造樣式的良好窗口?；趯?duì)塔中隆起三維地震工區(qū)的精細(xì)解析，依據(jù)斷裂期次匹配關(guān)系及斷裂組合方式，可將塔中隆起三維地震工區(qū)分為3個(gè)構(gòu)造樣式區(qū)，即西部單沖推覆構(gòu)造區(qū)、中部鹽上蓋層滑脫構(gòu)造區(qū)及東部繼承性沖斷構(gòu)造區(qū)。塔中隆起三維地震工區(qū)在整體上具有西部構(gòu)造區(qū)變形弱，東部構(gòu)造變形強(qiáng)的特征。最西部的單沖推覆構(gòu)造區(qū)構(gòu)造樣式以簡單的單沖推覆構(gòu)造為主，且推覆構(gòu)造主要集中在塔中I號(hào)斷裂帶，同時(shí)鹽下深部地層還保存有早期的正斷裂。中部的鹽上蓋層滑脫構(gòu)造區(qū)構(gòu)造樣式以擠壓型鹽上蓋層滑脫為特征，且向東滑脫幅度明顯增大，鹽下深部早期正斷裂大多發(fā)生反轉(zhuǎn)。東部繼承性沖斷構(gòu)造區(qū)發(fā)育大量的基底卷入型逆沖斷層，斷層多刺穿鹽層，且逆沖斷層多沿早期正斷裂發(fā)育。區(qū)域擠壓應(yīng)力的差異、膏鹽巖分布的差異及先存斷裂的影響是導(dǎo)致工區(qū)內(nèi)不同區(qū)域構(gòu)造特征差異的主要因素。

關(guān)鍵詞塔中隆起深層構(gòu)造樣式構(gòu)造區(qū)

修訂回稿日期：2016－01－09

0　引言

塔中隆起是塔里木盆地中央隆起上的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元［1-3］，自1983年開始，本區(qū)開始油氣勘探。近年來，隨著大面積三維地震不斷實(shí)施，塔中隆起下古生界碳酸鹽巖油氣勘探不斷取得突破，使塔中隆起成為塔里木盆地重要的油氣區(qū)［4-5］。塔中隆起構(gòu)造樣式復(fù)雜，多期構(gòu)造疊合形成復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)，對(duì)于油氣圈閉的形成有著重要作用。前人在三維地震解釋的基礎(chǔ)上主要探討了塔中隆起的古構(gòu)造成因、構(gòu)造演化過程［6］，分析了塔中隆起斷裂系統(tǒng)的構(gòu)造樣式、分布與演化特征［7］，并探討了斷裂系統(tǒng)在中央隆起帶形成演化過程中的作用［8-9］及與海相碳酸鹽巖油氣分布的關(guān)系［10］。

但前期對(duì)本區(qū)構(gòu)造樣式的研究主要集中在奧陶系及上部地層，對(duì)于奧陶系以下深部構(gòu)造研究較少，且缺少深部構(gòu)造樣式的分段性及形成不同構(gòu)造樣式主控因素的研究。筆者通過三維地震資料精細(xì)解釋，對(duì)塔中隆起深層構(gòu)造樣式進(jìn)行解析，并依據(jù)斷裂期次匹配關(guān)系及斷裂組合方式，對(duì)三維工區(qū)進(jìn)行分段性研究，并分析深部構(gòu)造差異的成因。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

塔中隆起位于塔里木盆地中央隆起帶中部，面積約為2.145×104km2，南部與塘古孜巴斯坳陷、北部與阿瓦提—滿加爾坳陷相鄰，東部與塔東低凸起、西部與巴楚凸起相接。塔中隆起形成于晚加里東—早海西期，隆起內(nèi)發(fā)育復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)（以NW和近EW向?yàn)橹鳎饕ㄋ孝裉?hào)斷裂帶、塔中10號(hào)斷裂帶、塔中Ⅱ號(hào)斷裂帶、塔中南緣斷裂帶、塔中8號(hào)斷裂帶、塔中3井?dāng)嗔褞Ш退?井?dāng)嗔褞У龋w組成向NW發(fā)散、SE收斂的帚狀斷裂體系。志留紀(jì)—泥盆紀(jì)，本區(qū)還發(fā)育一組NE向具有走滑性質(zhì)的斷裂體系，切割了前期NW向斷裂（圖1）［10-12］。

圖1　塔里木盆地塔中隆起主要斷裂分布圖

新元古代—早古生代，塔中地區(qū)經(jīng)歷了從伸展到擠壓構(gòu)造背景的變化，其應(yīng)力變化主要受塔里木南緣板塊活動(dòng)的影響，具體可以劃分為3個(gè)階段：①南華紀(jì)—早奧陶世，塔里木陸塊從Rodinia超大陸中裂解［13］，塔里木南緣發(fā)育被動(dòng)大陸邊緣［14］，塔中地區(qū)受伸展應(yīng)力作用發(fā)育塔中北斜坡斷陷構(gòu)造；②中奧陶世—晚奧陶世，北昆侖洋的俯沖消減和阿爾金溝—弧—盆體系的消亡，導(dǎo)致本區(qū)由伸展體制轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓體制［15］，塔中前緣隆起開始形成；③志留紀(jì)—晚泥盆世，擠壓作用持續(xù)進(jìn)行，塔中發(fā)育前陸沖斷與走滑構(gòu)造變形［6］524。此外，鉆井資料顯示塔中地區(qū)中—下寒武統(tǒng)發(fā)育一套膏鹽巖，但該套膏鹽巖在全區(qū)內(nèi)厚度普遍較小，導(dǎo)致鹽底辟構(gòu)造不發(fā)育，而是作為區(qū)域的滑脫層協(xié)調(diào)鹽上層和鹽下層變形，影響了構(gòu)造樣式分區(qū)和油氣分布特征。受控于塔中地區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景，新元古代—早古生代斷裂系統(tǒng)基本可以劃分為3個(gè)期次［7］798：①南華紀(jì)—早奧陶世伸展斷裂發(fā)育期；②中奧陶世—晚奧陶世擠壓斷裂發(fā)育期；③志留紀(jì)走滑斷裂發(fā)育期。

塔中隆起構(gòu)造格局于奧陶紀(jì)末基本定型，后期雖經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，但其基本構(gòu)造格局沒有發(fā)生改變［9，16］。新近紀(jì)印度板塊和歐亞板塊碰撞產(chǎn)生的遠(yuǎn)程效應(yīng)對(duì)塔里木陸塊影響明顯，導(dǎo)致塔里木陸塊中央隆起帶（包括西部的巴楚隆起、中部的塔中隆起和東部的塔東隆起）進(jìn)入強(qiáng)烈差異沉降階段，但表現(xiàn)為西強(qiáng)東弱的特點(diǎn)。西部巴楚隆起快速隆升并發(fā)育大量喜山期的斷裂系統(tǒng)，而塔中、塔東隆起區(qū)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，以沉降為主，局部發(fā)育扭動(dòng)構(gòu)造，對(duì)構(gòu)造格局的影響甚微。

2　塔中隆起深層構(gòu)造樣式分區(qū)

塔中隆起深層構(gòu)造樣式復(fù)雜，可識(shí)別的構(gòu)造樣式有鏟式逆沖斷層和牽引背斜組合、生長斷層、正反轉(zhuǎn)構(gòu)造、疊瓦狀逆沖斷裂和斷塊組合、對(duì)沖構(gòu)造、背沖構(gòu)造、鏟式逆沖斷層和反向調(diào)節(jié)斷層組合等［17］，且深部多期構(gòu)造疊合形成復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)，在整體上具有“平面分區(qū)、縱向分層”的特征?！翱v向分層”是指塔中地區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏鹽巖作為區(qū)域變形的滑脫層，基底與寒武系鹽上蓋層通常具有不同的構(gòu)造變形特征?！捌矫娣謪^(qū)”是指依據(jù)斷裂期次匹配關(guān)系及斷裂組合方式，可將本區(qū)三維地震工區(qū)分為3個(gè)構(gòu)造樣式區(qū)，即西部單沖推覆構(gòu)造區(qū)、中部鹽上蓋層滑脫構(gòu)造區(qū)及東部繼承性沖斷構(gòu)造區(qū)（圖2、圖3）。從西向東，塔中隆起三維工區(qū)整體呈現(xiàn)出變形從弱到強(qiáng)的特征。

圖2　塔中隆起不同構(gòu)造區(qū)典型地震剖面解釋圖

圖3　塔中隆起斷裂模式分布圖

2.1西部單沖推覆構(gòu)造區(qū)

本區(qū)位于三維地震工區(qū)最西部，構(gòu)造樣式基本以單沖推覆構(gòu)造為主，同時(shí)鹽下深部地層可見早期未反轉(zhuǎn)的正斷裂（圖3A）。逆沖推覆構(gòu)造主要集中在東北部的塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶，鹽下基底卷入變形，剖面西南部基本未見推覆構(gòu)造。逆沖斷層上盤地層被擠壓形成背斜，下盤鹽下深部地層發(fā)育數(shù)條斷面北傾的基底正斷層。緊鄰逆沖斷裂發(fā)育一小斷陷，斷陷左側(cè)正斷層性質(zhì)已不大明顯，被逆沖斷裂削去部分地層。推測(cè)其成因，可能為后期受到擠壓，在斷陷左側(cè)斷層形成應(yīng)力集中點(diǎn)［18］，擠壓推覆方向與原正斷裂面傾向方向相同，由于擠壓強(qiáng)度大，原正斷裂面附近形成一系列小斷裂，使得正斷層被重新改造，正斷層被后期的壓性構(gòu)造曲折并截頂。而深部小斷陷內(nèi)地層也受到擠壓向下彎曲，形成如今的構(gòu)造樣式。

2.2中部鹽上蓋層滑脫構(gòu)造區(qū)

本區(qū)位于三維地震工區(qū)的中部，構(gòu)造樣式以擠壓型鹽上蓋層滑脫為特征。按變形的強(qiáng)弱又可以分為中西部鹽上蓋層弱滑脫構(gòu)造區(qū)和中東部鹽上蓋層強(qiáng)滑脫構(gòu)造區(qū)。本區(qū)西部具有初步蓋層滑脫特征，越向東擠壓滑脫幅度明顯增大，直至過渡到東部基底沖斷區(qū)。

西段蓋層弱滑脫構(gòu)造區(qū)內(nèi)發(fā)育塔中10號(hào)及塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶，斷裂帶附近中寒武統(tǒng)—奧陶系地層在擠壓作用下沿膏鹽層滑脫逆沖，但逆沖幅度較小。此外本區(qū)還發(fā)育有大量的走滑花狀構(gòu)造，塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶以南地區(qū)以花狀構(gòu)造為主（圖3B1），主干斷裂切割晚奧陶世斷裂，直插入基底，向上一般截切于石炭系底部，主干斷裂兩側(cè)發(fā)育大量逆斷層，剖面上呈正花狀構(gòu)造。此外，本段中塔中Ⅰ號(hào)斷裂也表現(xiàn)出走滑性質(zhì)，剖面上近于直立，其羽狀斷裂為正斷層性質(zhì)，剖面上解釋為負(fù)花狀構(gòu)造。

東段蓋層強(qiáng)滑脫構(gòu)造區(qū)具有典型鹽上沖斷變形、膏鹽層塑性變形、鹽下褶皺變形的分層變形結(jié)構(gòu)（圖3B2）。鹽上地層沿膏鹽層頂面發(fā)生滑脫，并形成類似于向南俯沖的疊瓦狀推覆構(gòu)造；膏鹽巖地層由于厚度較小，未出現(xiàn)明顯的底辟刺穿構(gòu)造，主要作為變形的滑脫層；鹽下基底先存正斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)，形成具有逆沖性質(zhì)反轉(zhuǎn)構(gòu)造。鹽上地層構(gòu)造變形強(qiáng)度總體上大于鹽下地層構(gòu)造變形強(qiáng)度。

2.3東部繼承性沖斷構(gòu)造區(qū)

本區(qū)位于三維地震工區(qū)的東部，構(gòu)造樣式以大量的基底卷入型擠壓沖斷為特征。由于變形較強(qiáng)，逆沖斷裂多刺穿鹽巖層，且多沿鹽下早期正斷裂發(fā)育，具有繼承性的特征，故名繼承性沖斷構(gòu)造區(qū)。本區(qū)由塔中Ⅰ號(hào)斷裂和塔中5號(hào)斷裂等一系列下穿至基底，上切至志留系的逆沖斷裂組成。塔中Ⅰ號(hào)斷裂上下兩盤錯(cuò)動(dòng)斷距大，通過一系列同向及反向斷層調(diào)節(jié)，斷層吸收擠壓沖斷位移。塔中5號(hào)斷裂在平面上表現(xiàn)為弧形斷裂（圖1），剖面上由兩條逆沖斷裂組成“Y”字型（圖3C）。

不同構(gòu)造區(qū)的構(gòu)造樣式直接控制本區(qū)的油氣分布。單沖推覆構(gòu)造區(qū)內(nèi)除塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶上盤發(fā)生褶皺變形外，其他地區(qū)地層變形微弱，不利于油氣聚集。中部鹽上蓋層滑脫構(gòu)造區(qū)內(nèi)上寒武統(tǒng)—奧陶系沿膏鹽巖滑脫變形，抬升至淺層。尤其是中東部鹽上蓋層強(qiáng)滑脫構(gòu)造區(qū)中寒武統(tǒng)上覆地層以一系列斷層傳播褶皺吸收來自下部斷裂位移，并與不整合面上的志留系—泥盆系泥巖段形成儲(chǔ)蓋組合，成為油氣藏發(fā)育的有利部位，可作為滑脫層上部白云巖主要勘探區(qū)。東部繼承性沖斷構(gòu)造區(qū)內(nèi)基底卷入型逆沖斷裂將塔中Ⅰ號(hào)斷裂南部膏鹽巖下伏地層抬升至淺層，這為勘探寒武系原生古油氣藏提供了有利條件［19］。

3　構(gòu)造樣式分區(qū)成因探討

塔中隆起三維地震工區(qū)整體上具有西部構(gòu)造區(qū)變形弱，東部變形強(qiáng)的特征。導(dǎo)致不同區(qū)域構(gòu)造特征差異的因素主要包括區(qū)域擠壓應(yīng)力的差異、膏鹽巖分布的差異及先存斷裂的影響等。各種因素共同作用，導(dǎo)致三維地震工區(qū)形成不同的構(gòu)造樣式分區(qū)。

3.1區(qū)域擠壓應(yīng)力差異

區(qū)域構(gòu)造背景的變化是影響本區(qū)構(gòu)造樣式的重要因素。震旦紀(jì)—早古生代塔里木盆地整體處于伸展背景，塔中地區(qū)發(fā)育一系列正斷裂。中奧陶世北昆侖洋的俯沖消減和阿爾金溝—弧—盆體系的消亡，在塔南地區(qū)形成了周緣前陸褶皺沖斷帶和塔南周緣前陸盆地，擠壓撓曲使塔中成為塔南前陸盆地向塔里木克拉通盆地過渡的前緣隆起［6］523。晚奧陶世西昆侖—阿爾金地體與塔里木板塊碰撞，盆地南緣處于持續(xù)收縮的擠壓構(gòu)造環(huán)境，塔中地區(qū)發(fā)育強(qiáng)烈的前陸沖斷與走滑構(gòu)造變形。

中奧陶世后南緣的擠壓應(yīng)力向北傳播，成為塔中地區(qū)構(gòu)造反轉(zhuǎn)的主要因素。但擠壓應(yīng)力傳播到塔中三維工區(qū)處，工區(qū)的不同區(qū)域所受的應(yīng)力存在差異。在工區(qū)西部的單沖推覆構(gòu)造區(qū)，來自東南方向的古沖斷構(gòu)造的前鋒帶終止于塔中南緣斷裂，鹽上滑脫沖斷構(gòu)造不發(fā)育，僅在塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶處發(fā)育高角度逆沖斷裂，部分來自東南方向的水平位移量轉(zhuǎn)化為西北走向的帚狀走滑斷裂，工區(qū)西部所受的擠壓應(yīng)力較小，僅在塔中Ⅰ號(hào)斷裂處發(fā)育高角度逆沖斷層，且逆沖斷層下盤鹽下深層正斷層未發(fā)生反轉(zhuǎn)。工區(qū)東部所受的擠壓應(yīng)力較大，發(fā)育鹽上蓋層滑脫構(gòu)造及大量基底卷入型逆沖斷層，且鹽下早期正斷裂大多發(fā)生反轉(zhuǎn)。

3.2中—下寒武統(tǒng)膏鹽差異分布

膏鹽巖作為區(qū)域變形的滑脫層，對(duì)區(qū)域變形構(gòu)造樣式有著重要影響。本區(qū)中—下寒武統(tǒng)膏鹽巖在本區(qū)內(nèi)并非均勻分布。在三維地震工區(qū)西部的單沖推覆構(gòu)造區(qū)，膏鹽巖層較薄，加之?dāng)D壓應(yīng)力較弱，滑脫構(gòu)造不明顯。工區(qū)中部的鹽上蓋層滑脫構(gòu)造區(qū)內(nèi)膏鹽巖厚度向東逐步增厚，在中東部鹽上蓋層強(qiáng)滑脫構(gòu)造區(qū)處（圖3B2）達(dá)到最厚，鹽上蓋層滑脫構(gòu)造明顯，使本區(qū)具有典型鹽上沖斷變形、膏鹽層塑性變形、鹽下褶皺變形的分層變形結(jié)構(gòu)。到工區(qū)東部繼承性沖斷構(gòu)造區(qū)，膏鹽巖厚度減薄，加之?dāng)D壓應(yīng)力增強(qiáng)，逆沖斷層多沿早期正斷層發(fā)育，并刺穿鹽巖層，形成復(fù)雜的基底卷入型逆沖斷裂。

3.3先存斷裂影響

塔中隆起早期發(fā)育先存正斷裂，中奧陶世以后，塔中地區(qū)主要受南緣擠壓應(yīng)力的影響，早期正斷裂成為擠壓應(yīng)力集中的部位，后期逆沖斷層多沿早期正斷層發(fā)育，形成反轉(zhuǎn)構(gòu)造。若擠壓應(yīng)力較強(qiáng)，膏鹽巖層較薄，如工區(qū)東部繼承性沖斷構(gòu)造區(qū)，反轉(zhuǎn)的逆沖斷層會(huì)刺穿鹽層，直接控制鹽上層的構(gòu)造樣式。因此，先存斷裂的分布和條數(shù)也是影響工區(qū)內(nèi)后期構(gòu)造樣式的重要因素。此外，膏鹽巖發(fā)生局部聚集增厚也主要受基底先存斷裂控制［20-22］，這與世界其他地區(qū)的鹽構(gòu)造發(fā)育特征也非常相似。

4　結(jié)論

1）依據(jù)斷裂期次匹配關(guān)系及斷裂組合方式，塔中隆起三維地震工區(qū)可分為3個(gè)構(gòu)造樣式區(qū)，即西部單沖推覆構(gòu)造區(qū)、中部鹽上蓋層滑脫構(gòu)造區(qū)及東部繼承性沖斷構(gòu)造區(qū)，其中中部鹽上蓋層滑脫構(gòu)造區(qū)按照變形的強(qiáng)弱又可以分為中西部鹽上蓋層弱滑脫構(gòu)造區(qū)和中東部鹽上蓋層強(qiáng)滑脫構(gòu)造區(qū)。

2）塔中隆起三維地震工區(qū)在整體上具有西部構(gòu)造區(qū)變形弱，東部構(gòu)造變形強(qiáng)的特征。最西部的單沖推覆構(gòu)造區(qū)構(gòu)造樣式以簡單的單沖推覆構(gòu)造為主，且推覆構(gòu)造主要集中在塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶，同時(shí)鹽下深部地層還保存有早期的正斷裂。中部的鹽上蓋層滑脫構(gòu)造區(qū)構(gòu)造樣式以擠壓型鹽上蓋層滑脫為特征，且向東滑脫幅度明顯增大，鹽下深部早期正斷裂大多發(fā)生反轉(zhuǎn)。東部繼承性沖斷構(gòu)造區(qū)發(fā)育大量的基底卷入型逆沖斷層，斷層多刺穿鹽層，且逆沖斷層多沿早期正斷裂發(fā)育。

3）導(dǎo)致塔中隆起三維地震工區(qū)不同區(qū)域構(gòu)造特征差異的因素主要包括區(qū)域擠壓應(yīng)力的差異、膏鹽巖分布的差異及先存斷裂的影響等。工區(qū)內(nèi)所受擠壓應(yīng)力大小的差異是導(dǎo)致西部構(gòu)造區(qū)變形弱，東部構(gòu)造區(qū)變形強(qiáng)的主要原因；膏鹽巖的厚度直接影響滑脫作用的強(qiáng)弱和垂向上的分層結(jié)構(gòu)；先存的早期正斷裂作為后期的應(yīng)力集中點(diǎn)，主要控制了后期反轉(zhuǎn)構(gòu)造的位置。

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（編輯：盧櫟羽）

作者簡介：王洪浩（1989－），博士研究生，研究方向?yàn)榕璧胤治?，鹽構(gòu)造變形研究。E-mail：whhpeking@163.com。

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.007

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：2095-1132（2016）01-0023-05