何 磊，何登發(fā)，孫方源

（1．中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川成都 610081；2．中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083）

塔北隆起位于庫車前陸沖斷帶與北部拗陷之間，同時(shí)具有海相和陸相油源，油氣成藏條件較好，來自于塔北隆起北部庫車坳陷的陸相油源與塔北隆起南部的海相油源相交匯，致使油氣向塔北隆起高部位運(yùn)移。經(jīng)過前人近幾十年來的不斷勘探，塔北隆起已先后發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)油氣藏，已經(jīng)成為塔里木盆地油氣勘探的主戰(zhàn)場之一。塔北隆起經(jīng)過多期構(gòu)造演化，西段構(gòu)造樣式演化特征對油氣勘探具有重要意義[1-4]。沙井子斷裂帶位于塔北隆起阿瓦提凹陷與溫宿凸起的邊界，作為阿瓦提凹陷與溫宿凸起的邊界斷裂，具有十分重要的地質(zhì)意義。鉆至該斷裂帶的沙南 1井、沙南2井均見一定的油氣顯示，雖然沒有形成工業(yè)油流，但兩口井的油氣顯示表明沙井子斷裂帶具有一定的勘探前景。斷裂是圈閉形成演化和油氣運(yùn)聚成藏的關(guān)鍵性控制因素之一[5-6]，自20世紀(jì)80年代對塔里木盆地大規(guī)?？碧介_發(fā)以來，一些學(xué)者對塔里木盆地?cái)嗔褬?gòu)造特征進(jìn)行了深入研究，對斷裂構(gòu)造樣式、組合類型、發(fā)育分布規(guī)律、斷裂構(gòu)造形成機(jī)制提出了新的認(rèn)識[7-10]，斷裂構(gòu)造研究對于油氣勘探具有十分重要的指導(dǎo)意義。

沙井子斷裂在地震剖面上表現(xiàn)為一條高角度基底卷入型走滑斷裂[11-12]，一些學(xué)者認(rèn)為沙井子斷裂是一條復(fù)雜的斷裂帶，并不是一條單一的斷層，對沙井子斷裂帶的形成演化時(shí)間也有不同認(rèn)識。塔北隆起具有多期次構(gòu)造疊加的特點(diǎn)，而不整合面可以指示一期構(gòu)造活動(dòng)，精確識別不整合面有助于確定斷裂成因機(jī)制，前人對這一方面的研究相對薄弱。

本次研究重點(diǎn)聚焦于沙井子斷裂帶的構(gòu)造及演化特征，在大量區(qū)域鉆井及二維地震資料基礎(chǔ)之上，結(jié)合區(qū)域不整合面，開展精細(xì)的構(gòu)造解釋與反演，分析沙井子斷裂帶北緣的構(gòu)造及演化特征。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

沙井子斷裂帶是塔里木盆地的一條重要的邊界斷裂帶，位于塔里木盆地西北緣，構(gòu)成阿瓦提凹陷與溫宿凸起的分界，也作為阿瓦提凹陷西北部的控凹邊界斷裂，在平面上大致呈北東-南西向，本次研究聚焦于沙井子斷裂帶西北緣（圖1）。

圖1 塔北隆起西段沙井子斷裂帶區(qū)域位置

沙井子斷裂帶內(nèi)震旦系至新生界地層均有發(fā)育，兩側(cè)地層發(fā)育也較為齊全，除中生界侏羅系外、古生界-新生界均有發(fā)育；沙井子斷裂帶核部地層剝蝕嚴(yán)重，古近系及第四系直接覆蓋在震旦系-寒武系之上。塔北隆起西段地區(qū)中寒武統(tǒng)及古近系發(fā)育兩套膏鹽巖層，影響了區(qū)域內(nèi)整體構(gòu)造樣式的發(fā)育。研究區(qū)共存在前震旦系頂界、志留系-上奧陶系底部、三疊系-古生界、新生界-白堊系、第四系-新近系等5個(gè)主要不整合面，因塔北隆起具有多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊加的特點(diǎn)，地層變形程度強(qiáng)烈，中生界-古生界不同層系之間接觸方式不同，不整合面的存在對于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具有重要的指示意義。

2 沙井子斷裂帶西北緣構(gòu)造特征

通過對過沙井子斷裂帶西北緣的二維地震測線進(jìn)行精細(xì)構(gòu)造解釋，建立精細(xì)構(gòu)造變形模型，對研究區(qū)內(nèi)主要斷層進(jìn)行追蹤組合并命名，在剖面上識別出三條主要的大型斷層，即沙井子 1號斷層（Fsjz1）、沙井子2號斷層（Fsjz2）及沙井子3號斷層（Fsjz3），三條斷層呈銳角相交，近雁列式分布，表明沙井子斷裂帶具有走滑、扭動(dòng)的性質(zhì)。

2.1 沙井子斷裂帶構(gòu)造特征

研究區(qū)內(nèi)沙井子斷裂帶具有明顯的分段特征，不同地段之間斷裂構(gòu)造樣式有所差異。根據(jù)沙井子斷裂帶不同地段之間斷層構(gòu)造樣式間的差異，將沙井子斷裂帶自南向北分為南西段、中段以及北東段。

2.1.1 沙井子斷裂帶南西段構(gòu)造特征

測線01自南向北穿過溫宿凸起與烏什凹陷。南西段共發(fā)育兩大主干斷層，自南向北依次為Fsjz2及Fsjz1斷層，基底深部構(gòu)造楔的活動(dòng)造成中生界及古生界地層向北大幅抬升，F(xiàn)sjz2斷層切穿震旦系，向上斷至三疊系，將中生界及古生界輕微錯(cuò)斷，斷距不大。Fsjz1為一條高角度的基底卷入型斷層，斷層切穿基底，向上斷至吉迪克組（N1j），斷層上盤古生界、中生界地層大部分被剝蝕，造成新近系吉迪克組直接覆蓋在中生界-古生界之上。Fsjz1斷層具有三角剪切性質(zhì)，經(jīng)軸面分析，在其斷層斷點(diǎn)上方形成三角剪切區(qū)域，自南向北，新生界經(jīng)過三角剪切區(qū)域，地層逐漸減薄抬升。此現(xiàn)象表明：Fsjz1斷層后期對新生界起到一定的改造作用。N1j與下伏地層的角度不整合接觸，F(xiàn)sjz1斷層自下向上斷距不一，表明沙井子斷裂帶具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)（圖2）。

圖2 測線01地震剖面解釋模型

2.1.2 沙井子斷裂帶中段構(gòu)造特征

沙井子斷裂帶中段的測線02與南西段不同，構(gòu)造樣式發(fā)生改變，F(xiàn)sjz1、Fsjz2及Fsjz3斷層均發(fā)育。其中，F(xiàn)sjz3斷層滑脫消亡于中寒武統(tǒng)的膏鹽巖層內(nèi)，根據(jù)軸面分析可精確識別斷層形態(tài)，上盤為典型的斷層傳播褶皺，斷層上切至三疊系，白堊系與上覆古近系底界呈角度不整合接觸，表明上覆地層與下伏褶皺不屬于同一期次。Fsjz2斷層切穿震旦系，向上斷至二疊系，將中生界及古生界輕微錯(cuò)斷，斷層端點(diǎn)上方古生界厚度向北減薄，上覆新生界發(fā)生輕微旋轉(zhuǎn)，F(xiàn)siz1斷層與測線01相比，無太大變化。新生界內(nèi)部發(fā)育正斷層，正斷層切穿吉迪克組，向上斷開第四系至近地表，但斷層斷距上下一致，無明顯變化，表明正斷層形成于第四系沉積末期（圖3）。

圖3 測線02地震剖面解釋模型

2.1.3 沙井子斷裂帶北東段構(gòu)造特征

測線 03地震剖面揭示了沙井子斷裂帶北東段的構(gòu)造特征，沙井子中段發(fā)育的Fsjz3斷層在此處已不發(fā)育，且剖面構(gòu)造樣式也發(fā)生一定改變。與中段測線02相比，淺層發(fā)育多條次級正斷層，剖面橫向上可分為南北兩套正斷層系統(tǒng)，正斷層呈近似花狀構(gòu)造（圖4），斷距上下基本一致，結(jié)合中段正斷層斷距特征，表明其形成于第四系沉積晚期。

圖4 測線03地震剖面解釋模型

沙井子斷裂帶西北緣斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，地層剝蝕嚴(yán)重，經(jīng)二維地震剖面揭示，沙井子斷裂帶西北緣主要由三條斷層即Fsjz1、Fsjz2、Fsjz3斷層組成。

Fsjz1斷層在地震剖面上表現(xiàn)為一條大型卷入式高角度逆沖斷層，切穿震旦系-新生界，其上盤的古生界-中生界大部分遭受剝蝕，斷距上下不一，向上斷距逐漸減小，這種斷距之間的差異表明Fsjz1斷層具多期活動(dòng)的特征。

Fsjz2斷層為一條高角度基底卷入式逆沖斷層，斷穿震旦系-二疊系，斷層規(guī)模較小，斷距上下一致且斷距不大，表明該斷層僅發(fā)生一期沖斷活動(dòng)，對深部地層形態(tài)起到一定調(diào)節(jié)改造作用。

Fsjz3斷層為一條滑脫消亡于中寒武統(tǒng)膏鹽層內(nèi)的逆沖斷層，只在沙井子斷裂中段發(fā)育，上盤為典型的斷層轉(zhuǎn)折褶皺，該斷層斷穿奧陶系-三疊系，對上覆地層形態(tài)影響不大。

沙井子斷裂帶中段及北東段淺層發(fā)育一系列正斷層，各地段之間正斷層發(fā)育規(guī)模均不同，自南西至北東段，正斷層發(fā)育從無至有，規(guī)模逐漸加大，表明沙井子斷裂帶淺層局部伸展拉張作用逐漸增強(qiáng)。淺層發(fā)育的正斷層系統(tǒng)對沙井子斷裂帶后期的調(diào)節(jié)改造十分重要。

沙井子斷裂帶深部地震波阻反射雜亂，表明構(gòu)造活動(dòng)復(fù)雜強(qiáng)烈；但古生界-新生界向北部大幅抬升，表明基底深部早期存在構(gòu)造楔，基底構(gòu)造楔的活動(dòng)導(dǎo)致上覆地層明顯抬升。在此基礎(chǔ)之上，沙井子斷裂帶主要受控于Fsjz1斷層的多期次逆沖活動(dòng)，經(jīng)過Fsjz2斷層、Fsjz3斷層及淺層后期正斷層的調(diào)節(jié)，形成現(xiàn)今復(fù)雜構(gòu)造形態(tài)。

2.2 關(guān)于三條斷層活動(dòng)期次的討論

沙井子斷裂帶在地震剖面上主要分為三條主干斷層，多個(gè)不整合面的存在表明沙井子斷裂帶經(jīng)歷多期構(gòu)造活動(dòng)。本文根據(jù)研究區(qū)地層厚度變化、不整合面分布特征及三條主干斷層切穿地層等因素來探討三條主干斷層的活動(dòng)期次。

Fsjz1斷層活動(dòng)期次：在各段二維地震剖面上均能識別N1j與下伏地層之間的不整合面，且Fsjz1斷層N1j斷距小于三疊系斷距，表明Fsjz1斷層不止發(fā)生一期沖斷活動(dòng)。三疊系底與下伏古生界呈角度不整合接觸，且Fsjz1斷層古生界斷距要大于三疊系斷距，這也充分說明不是同一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成的，F(xiàn)sjz1斷層上盤志留系-二疊系全部遭受剝蝕，與下伏保留較完整的震旦系-中下奧陶系有著明顯不同，指示奧陶系沉積末期該斷層必然也存在一期沖斷活動(dòng)。上述不整合面分布特征及斷層斷距特征表明，F(xiàn)sjz1斷層活動(dòng)時(shí)期為奧陶系沉積末期、二疊系沉積末期及古近系沉積末期。

Fsjz2斷層活動(dòng)期次：二維地震測線揭示 Fsjz2斷層切穿二疊系，在二疊系內(nèi)部存在同相軸向北減薄的現(xiàn)象，此為生長地層發(fā)育的標(biāo)志，且Fsjz2斷層切穿地層的斷距上下一致，表明Fsjz2斷層形成于二疊系沉積末期。由于后期持續(xù)擠壓應(yīng)力的增強(qiáng)，沙井子斷裂帶新生界-中生界受Fsjz2斷層的影響，地層形態(tài)均遭受不同程度的改造。

Fsjz3斷層活動(dòng)期次：Fsjz3為一條滑脫于中寒武統(tǒng)膏鹽巖層內(nèi)的斷層，其切穿地層的斷距上下一致。上盤為典型的斷層轉(zhuǎn)折褶皺，F(xiàn)sjz3斷層的沖斷活動(dòng)使上盤古生界-新生界均呈現(xiàn)背斜構(gòu)造形態(tài)。剖面揭示白堊系與上覆古近系底界為角度不整合接觸，受Fsjz3斷層活動(dòng)影響該斷層端點(diǎn)上方，新生界背斜形態(tài)較下伏古生界-中生界更寬緩，白堊系內(nèi)部同相軸兩側(cè)厚度較大且向背斜核部逐漸減薄，表明存在生長地層，F(xiàn)sjz3斷層活動(dòng)時(shí)期為白堊系沉積末期。

3 沙井子斷裂帶構(gòu)造演化特征

據(jù)上文三條主干斷層活動(dòng)時(shí)期的分析，沙井子斷裂帶的構(gòu)造演化可分為如下階段（圖5）：

圖5 沙井子斷裂帶西北緣演化模式

震旦系沉積時(shí)期：全區(qū)無明顯的構(gòu)造活動(dòng)痕跡，屬于地層穩(wěn)定沉積的階段，此時(shí)地層起伏不大，形成了前震旦系頂界面這一在塔北地區(qū)形成年代最早、持續(xù)時(shí)間最長、分布范圍最廣的區(qū)域不整合面。

寒武系沉積末期：基底沖斷楔發(fā)育并開始活動(dòng)，致使全區(qū)古生界向北開始逐漸抬升，震旦系-寒武系局部遭受剝蝕并逐漸尖滅，至此階段，溫宿凸起的雛形已經(jīng)形成。

奧陶系沉積末期：中昆侖地體與塔里木地體相碰撞，沙井子斷裂帶遭受擠壓，F(xiàn)sjz1斷層開始發(fā)生沖斷活動(dòng)，造成上盤奧陶系被剝蝕殆盡，F(xiàn)sjz1斷層下盤地層較完整穩(wěn)定，沒有明顯構(gòu)造活動(dòng)痕跡，層序較穩(wěn)定。

志留系-二疊系沉積階段：受到海西-印支運(yùn)動(dòng)的影響，區(qū)域內(nèi)強(qiáng)烈的擠壓應(yīng)力致使Fsjz1斷層再次發(fā)生沖斷，致使斷層上盤志留系-二疊系全部遭受剝蝕，兩期沖斷活動(dòng)致使寒武系暴露于地表。在此階段，F(xiàn)sjz2斷層開始發(fā)生沖斷活動(dòng)，向上斷至二疊系，造成古生界內(nèi)部層序輕微錯(cuò)斷，但對沙井子斷裂帶整體構(gòu)造形態(tài)沒有太大影響，只起到了一定調(diào)節(jié)改造作用。

白堊系沉積末期：由于燕山運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈擠壓，中寒武統(tǒng)的膏鹽巖層發(fā)生塑性流動(dòng)，成為區(qū)域性的滑脫層，沿鹽層滑脫的 Fsjz3斷層開始發(fā)生沖斷活動(dòng)，造成中生界-古生界產(chǎn)生褶皺變形。

古近系沉積末期：燕山運(yùn)動(dòng)晚期Fsjz1地層發(fā)生第三次沖斷活動(dòng)，沖斷活動(dòng)導(dǎo)致 Fsjz1上盤的侏羅系、白堊系全部剝蝕殆盡。

庫車組（N1k）沉積末期：屬于地層沉積階段，隨著新近系逐漸沉積加厚，新生界向北經(jīng)Fsjz1斷層上方開始發(fā)生減薄旋轉(zhuǎn)，構(gòu)造活動(dòng)不明顯。

第四系沉積末期：此時(shí)為喜馬拉雅碰撞造山作用晚期，全區(qū)受來自于造山帶方向的強(qiáng)烈擠壓應(yīng)力，沙井子斷裂帶發(fā)生一系列沖斷活動(dòng)，在大的擠壓背景下局部會(huì)形成小規(guī)模的伸展構(gòu)造，沙井子斷裂帶中段、北東段淺層發(fā)生拉張走滑作用，發(fā)育一系列正斷層，形成現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)。

基于演化平衡剖面，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)了各演化時(shí)期剖面地層的縮短率，結(jié)果表明剖面地層整體縮短率為37.00%，其中寒武系沉積末期縮短率為1.90%，奧陶系沉積末期縮短率為 5.80%，二疊系沉積末期縮短率為11.10%，古近系沉積末期縮短率為12.40%，庫車組沉積末期縮短率為11.70%，第四系沉積時(shí)期伸展率為5.90%。沙井子斷裂帶在二疊系沉積末期、古近系沉積末期及庫車組沉積末期變形最強(qiáng)，致使區(qū)域內(nèi)新生界-古生界大部分遭受剝蝕（圖6）。

圖6 沙井子斷裂帶西北緣各演化階段縮短率統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

（1）沙井子斷裂帶西北緣由三條斷層組成，斷裂活動(dòng)時(shí)間、剖面斷裂樣式各有不同，具有明顯的分段特征。

（2）Fszj1斷層在剖面上表現(xiàn)為一條高角度基底卷入式逆沖斷層，斷距上下不一，具有多期次活動(dòng)的特點(diǎn)；Fsjz2斷層為一條高角度逆沖斷層，規(guī)模不大，調(diào)節(jié)深部地層形態(tài)；Fsjz3斷層僅在沙井子斷裂帶中段發(fā)育，剖面上滑脫消亡于中寒武統(tǒng)膏鹽層內(nèi)，上盤為典型的斷層轉(zhuǎn)折褶皺；淺層內(nèi)部發(fā)育一系列次級正斷層。

（3）沙井子斷裂帶受控于基底沖斷楔活動(dòng)，自寒武系沉積末期發(fā)育，經(jīng)歷奧陶系沉積末期、二疊系沉積末期、白堊系沉積末期、古近系及第四系沉積末期等多期構(gòu)造活動(dòng)影響，形成現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)。