中亞地區(qū)阿姆河盆地查爾朱、布哈拉階地構(gòu)造特征及演化

張志偉，何永垚，王春生，鄧彥濤，張宏偉，王英民

（1中國石油勘探開發(fā)研究院海外研究中心；2中國石油大學(xué)（北京））

中亞地區(qū)阿姆河盆地查爾朱、布哈拉階地構(gòu)造特征及演化

張志偉1，何永垚2，王春生1，鄧彥濤2，張宏偉1，王英民2

（1中國石油勘探開發(fā)研究院海外研究中心；2中國石油大學(xué)（北京））

阿姆河盆地是中亞地區(qū)重要的含油氣盆地，位于阿姆河北岸的查爾朱階地和布哈拉階地為盆地的二級構(gòu)造單元，其油氣資源量占全盆地的一半。油氣主要富集于階地的局部背斜構(gòu)造和生物礁圈閉中，這些圈閉與該區(qū)構(gòu)造形成演化密不可分。利用常規(guī)地質(zhì)資料，通過精細地層對比和地震資料解釋，識別出兩個關(guān)鍵界面：侏羅紀末的斷拗轉(zhuǎn)換面和早第三紀末的區(qū)域角度不整合面，并結(jié)合板塊構(gòu)造理論確定了構(gòu)造變形時期。研究認為，侏羅紀以來兩階地經(jīng)歷了侏羅紀—白堊紀斷陷—拗陷期和早第三紀抬升—改造期兩個重要演化階段，形成了上、中、下三大構(gòu)造層。斷陷—拗陷階段的沉積控制了該區(qū)的構(gòu)造格局；中構(gòu)造層膏鹽層的發(fā)育豐富了后期的構(gòu)造樣式。早第三紀—晚第三紀的構(gòu)造運動使該區(qū)構(gòu)造發(fā)生了強烈變革，形成了典型的逆斷裂、走滑斷裂帶和不對稱復(fù)合背斜構(gòu)造帶。

阿姆河盆地；查爾朱階地；布哈拉階地；構(gòu)造特征；構(gòu)造演化

張志偉

張志偉1962年出生,博士,高級工程師。主要從事海外石油地質(zhì)勘探評價工作。聯(lián)系地址：100083北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號；電話：(010)83593623

阿姆河盆地油氣資源豐富，尤其是天然氣資源，在中亞地區(qū)占有重要地位。該盆地目前已發(fā)現(xiàn)的油氣田80%位于古隆起和斷階帶上［1］，主要圈閉類型為背斜圈閉和生物礁圈閉。前人的研究主要針對整個盆地，因阿姆河盆地與塔里木盆地自中生代以來一直處于相同的大地構(gòu)造位置——特提斯構(gòu)造域的北緣［2－4］，經(jīng)歷了類似的地質(zhì)演化，從而一些研究者［5－8］據(jù)此將它們進行對比分析，許多學(xué)者強調(diào)克佩特造山帶對盆地構(gòu)造沉積的控制，而對盆地北緣，即對阿姆河北岸的查爾朱階地和布哈拉階地研究較少。本文通過對盆地北緣的構(gòu)造特征及其演化歷史的分析，認識到查爾朱階地以低幅背斜為主，而布哈拉階地逆斷裂發(fā)育，以擠壓背斜為主，因此對于阿姆河北岸地區(qū)來說，應(yīng)強調(diào)早第三紀末的構(gòu)造變革。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 地理位置及構(gòu)造單元劃分

阿姆河盆地,又稱卡拉庫姆盆地或阿姆達林盆地,在地史上屬于勞亞域與岡瓦納域之間的特提斯域［9－10］，位于中亞構(gòu)造域中西部。特提斯構(gòu)造帶共有80多個沉積盆地，擁有1500×108t以上油氣探明儲量，其中，阿姆河盆地探明儲量為42.57×108t。

阿姆河盆地主要位于烏茲別克斯坦南部、土庫曼斯坦東北部及阿富汗西北部，面積為42×104km2，是中亞地區(qū)重要的含油氣盆地[11]。該盆地為北西走向的箕狀盆地，西南冀窄而陡，盆地西南和東南分別以克佩特山脈和帕羅米蘇斯山脈為界，其南側(cè)為波斯高原，東界與西北界分別為吉薩爾山脈和克孜爾勒山脈所限（圖1）。

根據(jù)基底起伏和沉積蓋層的構(gòu)造形態(tài)，將盆地劃分為西南部科佩特山前坳陷帶、中央卡拉庫姆隆起帶和東北部阿姆河坳陷帶等三個一級構(gòu)造單元[12－13]，盆地內(nèi)主要發(fā)育北西向和北東向的兩組斷裂，控制了構(gòu)造格局和沉積蓋層的分布特征（圖1）。

查爾朱階地和布哈拉階地屬于阿姆河坳陷帶中的二級構(gòu)造帶，其中間均以區(qū)域性正斷裂分隔，位于阿姆河坳陷的東北斜坡。

圖1 阿姆河盆地構(gòu)造單元劃分及研究區(qū)局部構(gòu)造分布簡圖

1.2 區(qū)域地層分布

阿姆河盆地地層可分為基底、過渡層、沉積蓋層三段式結(jié)構(gòu)，其中基底及過渡層主要由前侏羅系的火山巖及變質(zhì)巖構(gòu)成，局部凹陷帶存在二疊系—三疊系的碎屑巖。沉積蓋層主要由侏羅系、白堊系、第三系、第四系的碳酸鹽巖、膏鹽巖、碎屑巖組成。沉積蓋層自下而上可分為中—下侏羅統(tǒng)（J1－2）,上侏羅統(tǒng)卡洛階—牛津階（J3k-o）,上侏羅統(tǒng)基莫利階—提塘階（J3km-t）,下白堊統(tǒng)尼歐克姆階（K1no）、阿普特階（K1ap）、阿爾布階（K1al），上白堊統(tǒng)賽諾曼階（K2cm）、土倫階（K2t）、賽諾階（K2sn）以及第三系和第四系（圖2）。

圖2 阿姆河盆地地層綜合柱狀圖

2 構(gòu)造特征

2.1 斷裂特征

查爾朱、布哈拉階地主要存在三組斷裂（圖1）：

（1）北東向斷裂。該方向斷裂控制了二級構(gòu)造帶內(nèi)的三級構(gòu)造單元，為晚期逆沖斷裂，加茲利凸起和卡甘凸起等邊界斷裂均為此類斷裂（圖3）；

（2）北西向斷裂，如布哈拉斷裂（圖4）、查爾朱斷裂。該組斷裂為早期正斷裂，延伸整個布哈拉階地和查爾朱階地并控制了它們的構(gòu)造格局；

（3）北西或近東西向的斷裂。該組斷裂與北東向斷裂相伴生，在地震剖面上表現(xiàn)為走滑斷裂（圖5）。

2.2 局部構(gòu)造特征

布哈拉、查爾朱階地內(nèi)均發(fā)育大型的局部凸起，其間以布哈拉斷裂相隔，兩階地內(nèi)局部構(gòu)造具有明顯的差異（圖1）。

圖3 逆斷裂典型地震剖面

圖4 正斷裂典型地震剖面

圖5 走滑斷裂典型地震剖面

布哈拉階地局部構(gòu)造較發(fā)育，4個凸起呈北西西走向，地層傾角1°～20°，幅度50～300m，均表現(xiàn)為存在多個高點的復(fù)式凸起。若沿凸起頂部標志層拉平，則凸起消失，顯然這些凸起與區(qū)域擠壓密切相關(guān)，它們以逆斷裂為邊界發(fā)生褶皺（圖6）。

圖6 擠壓背斜

查爾朱階地同樣發(fā)育一系列凸起。與布哈拉階地不同的是，查爾朱階地的凸起是在基底古凸起背景上發(fā)育起來的，它們幾乎不受后期的擠壓改造，表現(xiàn)為上緩下陡的構(gòu)造形態(tài)，淺層的構(gòu)造巖層傾角小，深層構(gòu)造巖層傾角較大，上、下構(gòu)造的高點發(fā)生了明顯的位移，巖層的厚度由軸部向兩翼變厚（圖7），單個凸起的圈閉面積隨圈閉幅度的上升呈指數(shù)式增長（圖8）。這種格局的形成，一方面在于中—下侏羅統(tǒng)沉積前該地區(qū)存在古地形凸起，另一方面在于侏羅系—白堊系的穩(wěn)定沉降提供了足夠的容納空間。

圖7 披覆背斜

圖8 圈閉面積隨圈閉幅度的變化

2.3 構(gòu)造層劃分

盆地基底的研究，既影響對盆地構(gòu)造格局的認識和構(gòu)造演化史的分析，又關(guān)系著區(qū)域烴源巖分布和油氣運移方向，因此，對基底的性質(zhì)、形成時期等的研究尤為重要。對于阿姆河盆地基底，前人做了許多工作，如李春昱［2］指出阿姆河盆地基底是海西褶皺帶及經(jīng)古生代后期改造的前寒武系變質(zhì)巖；雷振宇等［6］認為阿姆河盆地為海西期的褶皺基底；郭永強等［14］研究指出阿姆河盆地基底由不同時期的古生代巖漿巖及變質(zhì)巖組成。結(jié)合前人的認識，并據(jù)地震和鉆井資料分析，筆者認為阿姆河盆地基底包含了寒武系—石炭系不同時期的火成巖和變質(zhì)巖系，在此基礎(chǔ)上發(fā)育了自二疊紀以來不同性質(zhì)的沉積層系。

構(gòu)造層為一定地區(qū)在一定的構(gòu)造發(fā)展階段中所形成的地質(zhì)體的組合。相鄰構(gòu)造層以區(qū)域性不整合或假整合接觸。構(gòu)造層的正確劃分是重塑該地區(qū)構(gòu)造演化的一條重要途徑，在查爾朱、布哈拉階地可以識別出兩個主要區(qū)域不整合界面：三疊系頂面及下第三系頂面。應(yīng)該注意的是，區(qū)域滑脫層同樣會造成界面上下的構(gòu)造樣式差異，如研究區(qū)廣泛存在的膏鹽巖層。

根據(jù)區(qū)域不整合面、區(qū)域滑脫層及構(gòu)造變形特征，將查爾朱、布哈拉階地自二疊紀以來的地層分為下、中、上三大構(gòu)造層以及鹽下、鹽上兩個構(gòu)造亞層（表1）。

表1 阿姆河盆地構(gòu)造層劃分和構(gòu)造演化關(guān)系表

下構(gòu)造層包括二疊系—三疊系，為一過渡層，主要由中—酸性火山巖和變質(zhì)巖組成,局部為陸相沉積的紅色粗碎屑巖；盆地南部最厚約2 200 m,向北逐漸變薄。在查爾朱階地較薄，在布哈拉階地缺失。下構(gòu)造層在地震剖面上表現(xiàn)為一套強反射，連續(xù)性較好，局部有火成巖侵入現(xiàn)象（圖9）。

中構(gòu)造層包括侏羅系、白堊系及下第三系。中—下侏羅統(tǒng)為一套碎屑巖沉積，上侏羅統(tǒng)發(fā)育石灰?guī)r及區(qū)域性膏鹽巖，它們由南向北減?。话讏紫禐樯澳鄮r互層的碎屑巖沉積；下第三系下部為石灰?guī)r與膏鹽互層，中部為泥巖，上部發(fā)育砂巖。上侏羅統(tǒng)膏鹽巖層作為一個滑脫層，又可將中構(gòu)造層分為鹽上、鹽下兩個構(gòu)造亞層，它們在斷裂發(fā)育和褶皺變形上均存在一定的差異：鹽下亞層斷裂發(fā)育及褶皺變形主要受控于斷陷—拗陷期構(gòu)造運動，發(fā)育正斷層；鹽上亞層斷裂及褶皺變形主要受控于抬升—改造期構(gòu)造運動，發(fā)育逆斷層，褶皺、撓曲變形強烈（表1，圖9）。

上構(gòu)造層包括上第三系和第四系，主要為砂泥巖互層。查爾朱、布哈拉階地上構(gòu)造層構(gòu)造特征表現(xiàn)為變形較弱，受中構(gòu)造層的影響，發(fā)育披覆背斜，局部與下伏下第三系成角度不整合接觸（圖9）。

圖9 查爾朱、布哈拉階地構(gòu)造層序

3 構(gòu)造演化特征

阿姆河盆地的形成和發(fā)育經(jīng)歷了二疊紀—三疊紀裂陷期，侏羅紀—白堊紀斷陷—拗陷期和新生代抬升改造期三個構(gòu)造演化階段。查爾朱、布哈拉階地形成演化同樣也經(jīng)歷了三個階段。受資料的限制，在此只討論侏羅紀以來的構(gòu)造演化情況。

3.1 侏羅紀—白堊紀斷陷—拗陷階段

侏羅紀—白堊紀是阿姆河盆地形成的關(guān)鍵時期，主要表現(xiàn)為穩(wěn)定沉降，當(dāng)時構(gòu)造比較穩(wěn)定，斷裂不發(fā)育。

早侏羅世,正斷裂發(fā)育。中—下侏羅統(tǒng)在布哈拉階地沉積較薄，甚至缺失，而在查爾朱階地沉積較厚，整體由南向北明顯減薄，局部凸起表現(xiàn)為上超。中—下侏羅統(tǒng)沉積后，盆地北緣的南北幅度差異縮小，填平補齊作用明顯（圖10a）。

晚侏羅世，構(gòu)造相對穩(wěn)定，區(qū)域海侵，查爾朱階地廣泛沉積石灰?guī)r，局部發(fā)育生物礁；布哈拉階地北部缺少石灰?guī)r沉積，偶見上超接觸。這一時期，在查爾朱階地還形成了巨厚的膏鹽層，膏鹽層的沉積減小了查爾朱、布哈拉階地的構(gòu)造幅度。更重要是，這一套膏鹽層在后期的構(gòu)造變革中起著重要作用，它作為區(qū)域滑脫分隔層，造成其上下構(gòu)造樣式的差異，滑脫層之上褶皺強烈，走滑斷裂發(fā)育，滑脫層之下褶皺較弱，斷裂以正斷裂為主，油氣富集帶亦分為鹽上帶和鹽下帶（圖10b）。

早白堊世,區(qū)域整體沉降，盆地內(nèi)廣泛沉積了一套泥巖夾砂巖的地層，地層南厚北薄，在布哈拉地區(qū)發(fā)育兩套區(qū)域厚度穩(wěn)定的砂巖儲層（圖10c）。

晚白堊世，盆地進一步沉降，沉降幅度進一步加大，物源充足，沉積速率明顯加快（圖11），沉積厚度大,研究區(qū)廣泛發(fā)育砂泥巖的互層，受古地形影響,局部地區(qū)沉積呈“楔形”（圖10d）。這一時期斷裂不發(fā)育，但局部構(gòu)造幅度差異顯著，為后期的鼻狀構(gòu)造形成奠定了古地貌背景。

3.2 新生代抬升改造階段

圖10 阿姆河盆地北緣構(gòu)造演化剖面

早第三紀末期，印度板塊和阿拉伯板塊與歐亞板塊碰撞，帕米爾板塊向北擠入，導(dǎo)致阿姆河盆地與塔里木盆地分離，并產(chǎn)生了大量走滑斷裂［14－15］。查爾朱階地與布哈拉階地受北西—南東向的擠壓，阿姆河盆地北緣發(fā)生了強烈的構(gòu)造變革（圖10e），區(qū)域抬升，局部遭受剝蝕，形成了早第三紀末的區(qū)域角度不整合(圖12)，經(jīng)歷了該次構(gòu)造運動，查爾朱階地和布哈拉階地構(gòu)造面貌發(fā)生了巨大的變化。

圖11 阿姆河盆地查爾朱、布哈拉地區(qū)地層沉積速率

在查爾朱階地和布哈拉階地的主要構(gòu)造變形特征為：

（1）形成了多個凸起。這些凸起多為不對稱背斜，構(gòu)造幅度在100m以上，具有多個構(gòu)造高點，背斜邊緣發(fā)育斷裂。

（2）逆斷裂、走滑斷裂發(fā)育。逆斷裂呈北東向和近東西向延伸，最大斷距達1000m，在凸起之間的鞍部和膏鹽層上部發(fā)育典型的北西向走滑斷裂，斷距不大。

（3）局部早期正斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)。地層發(fā)生撓曲或“蹺蹺板”倒轉(zhuǎn)。

圖12 早第三紀末不整合面

（4）以膏鹽層作為滑脫層形成揉皺、斷裂。這些斷裂特征表現(xiàn)為斷距不大，斷面筆直，并終止于膏鹽層內(nèi)部。

綜上所述，侏羅紀以來，查爾朱階地和布哈拉階地經(jīng)歷了斷陷—拗陷期、抬升—改造期兩個重要的演化階段，其中斷陷－拗陷階段的沉積控制了該區(qū)的早期構(gòu)造格局，膏鹽層的發(fā)育豐富了后期的構(gòu)造樣式，早第三紀末的構(gòu)造運動使該區(qū)構(gòu)造發(fā)生了強烈的變革，形成了典型的逆沖、走滑斷裂帶和不對稱復(fù)合背斜構(gòu)造帶。

4 結(jié)論

布哈拉斷裂作為一條區(qū)域斷裂，使得查爾朱階地和布哈拉階地具有不同的構(gòu)造特征：查爾朱階地以披覆背斜為特征，布哈拉階地發(fā)育擠壓短軸背斜，斷裂以高角度逆斷裂為主，短軸背斜以逆斷裂為邊界在其上升盤發(fā)育。

查爾朱階地和布哈拉階地自侏羅紀以來主要經(jīng)歷了侏羅紀—早第三紀斷陷—拗陷期及晚第三紀—第四紀抬升—改造期兩個階段，形成了三大構(gòu)造層。中、下構(gòu)造層的形成決定了該區(qū)早期的構(gòu)造格局；中構(gòu)造層變形強烈，地層褶皺、撓曲、倒轉(zhuǎn)、斷裂活動均發(fā)生在該構(gòu)造層；上構(gòu)造層變形較弱，受中構(gòu)造層的影響，局部發(fā)育披覆背斜，與下伏下第三系成角度不整合接觸。

［1］王素華，錢祥麟.中亞與中國西北盆地構(gòu)造演化及含油氣性［J］.石油與天然氣地質(zhì)，1999，20(4)：321－323.

［2］李春昱.亞洲古板塊劃分及有關(guān)問題［J］.地質(zhì)學(xué)報，1992，57(1)：1－8.

［3］Replumaz A，Negredo A M，Guillot S，et al.Multiple episodes of continental subduction during India/Asia convergence：Insight from seismic tomography and tectonic reconstruction［J］，Tectonophysics，2009：1－10.

［4］Golonka J.Plate tectonic evolution of the southern margin of Eurasia in the Mesozoic and Cenozoic［J］，Tectonophysics，2004：235－273.

［5］王成善，李祥輝，胡修棉.再論印度—亞洲大陸碰撞的啟動時間［J］.地質(zhì)學(xué)報，2003，77(1)：17－22.

［6］雷振宇，杜社寬，張朝軍，等.中亞地區(qū)與中國西部盆地類比及其油氣勘探潛力［J］.地球?qū)W報，2004，25(1)：67－71.

［7］羅金海，周新源，邱斌，等.塔里木—卡拉庫姆地區(qū)的油氣地質(zhì)特征與區(qū)域地質(zhì)演化［J］.地質(zhì)論評，2005，51(4)：409－414.

［8］白國平，殷進垠.中亞卡拉庫姆盆地油氣分布特征與成藏模式［J］.古地理學(xué)報，2007，9(3)：284－300.

［9］賈承造，楊樹鋒，陳漢林，等.特提斯北緣盆地群構(gòu)造地質(zhì)與天然氣［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

［10］丘東洲，謝淵，李曉清，等.亞洲特提斯域巖相古地理與油氣聚集地質(zhì)特征［J］.海相油氣地質(zhì)，2009，14(2)：41－50.

［11］郭永強，劉洛夫，朱勝利，等.阿姆達林盆地含油氣系統(tǒng)劃分與評價［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33（4）：515-520.

［12］徐文世，劉秀聯(lián)，余志清，等.中亞阿姆河含油氣盆地構(gòu)造特征［J］.天然氣地球科學(xué),2009,20(5)：744－748.

［13］Ulmishek G F.Petroleum geology and resources of the Amu-Darya Basin,Turkmenistan,Uzbekistan,Afghanistan,and I-ran［R］.USGS,2004：1-38.

［14］郭永強，劉洛夫，朱勝利，等.阿姆達林盆地油氣地質(zhì)特征與有利區(qū)帶預(yù)測［J］.新疆石油地質(zhì),2006,27(2)：260－264.

［15］Otto S C.Mesozoic-Cenozoic history of deformation and petroleum systems in sedimentary basins of Central Asia：Implications of collisions on the Eurasian margin［J］，Petroleum Geoscience,1997：327－341.

編輯：趙國憲

Structural Characteristics and Evolution of Chardzhou and Bukhara Terraces in Amu-Darya Basin，Middle Asia

Zhang Zhiwei,He Yongyao,Wang Chunsheng，Deng Yangtao，Zhang Hongwei，Wang Yingmin

Amu-Darya Basin is one of the significant large potential petroliferous basins in Middle Asia.Both Chardzhou and Bukhara terraces,which are located in the northeastern of Amu-Darya Basin,provide more than a half of petroleum resources volume of the basin.Rich hydrocarbon is accumulated dominantly in local anticlines and reef traps,which are closely relative with structural formation and evolution in this basin.On the basis on available geological data,fine stratigraphic correlation and seismic data interpretation,two key geological interfaces,the faulting-depression transform interface at the end of Jurassic and the regional angular unconformity at the end of Paleogene,are recognized and the relative deformation phases are defined according to the theory of plate tectonics.It is suggested that the important stages of Jurassic-Cretaceous faulted depression and Paleogene compressed uplifting-reformation have undergone within these terraces,which results in forming the upper,the middle and the lower synthems.The sedimentation in the faulted depression stage controlled the tectonic framework of this region and the development of the salt layers in the middle synthem advanced the succeeding tectonic patterns.Tectonic movements during Paleogene-Neogene time brought on extensive structure deformation in this region,which constructs a series of typical structural belts such as thrust belts,strike-slip fault belts and asymmetrical composite anticline belts.

Amu-Darya Basin；Chardzhou Terrace；Bukhara Terrace;Structural characteristics；Tectonic evolution

book=48,ebook=60

TE111.1

A

1672-9854(2010)-04-0048-09

2010-03-09；改回日期：2010-08-30

Zhang Zhiwei：male,Doctor,Senior Geologist.Add：PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration&Development, 20 Xueyuan Rd.,Beijing,100083 China