塔里木盆地主要前陸沖斷帶差異構造變形

湯良杰等

摘 要： 利用庫車、塔西南和塔東南地區(qū)典型剖面等基礎資料，結合野外地質調查，對比分析三大前陸沖斷帶構造變形特征，進一步探討控制前陸沖斷帶差異變形特征的主要因素。塔里木盆地周緣前陸盆地構造變形的差異性主要體現(xiàn)在剖面上的分層差異性和平面上的分帶、分段差異性。庫車前陸沖斷帶發(fā)育4套滑脫層，剖面上深、中、淺層構造樣式差異明顯；塔西南前陸沖斷帶發(fā)育3套滑脫層，構造分層特征較為明顯；塔東南前陸沖斷帶發(fā)育2套滑脫層，構造的分層性與庫車、塔西南前陸沖斷帶比較則相對簡單。區(qū)域構造應力場、盆地邊界等則控制了前陸沖斷帶變形樣式的分段、分帶差異。庫車前陸沖斷帶與天山構造帶走向一致，具有明顯的構造分帶性，在局部應力調節(jié)處表現(xiàn)出一定的構造分段性差異；塔西南前陸沖斷帶與昆侖山擠壓方向呈不同角度相交，沿走向上體現(xiàn)出明顯的構造分段性，在各段存在分帶差異；塔東南前陸沖斷帶構造分段性明顯，分別與西昆侖山和阿爾金山的主控作用有關，向盆地方向分帶特征不太明顯。

關鍵詞： 前陸沖斷帶；滑脫層；構造變形；分層；分段；分帶；控制機理；塔里木盆地

中圖分類號： P54 文獻標志碼： A

Abstract： According to field investigation， based on typical profiles of Kuqa， southwestern Tarim and southeastern Tarim areas， the characteristics of structural deformation for the three foreland thrust belts were contrasted， and the main controlling factors of differential structural deformation were discussed. The differences of structural deformation of foreland basin around Tarim Basin are layered difference in vertical domain and segmentation and zonation differences in horizontal domain. Four detachment layers develop in Kuqa foreland thrust belt， and the differences of deep， middle and shallow tectonic styles in vertical domain are significant； three detachment layers develop in southwestern Tarim foreland thrust belt， and the layered characteristics of structure are significant； two detachment layers develop in southeastern Tarim foreland thrust belt， and contrasted with the above foreland thrust belts， the layered characteristics of structure is relatively simple. The regional tectonic stress field and basin boundary control the segmentation and zonation differences of deformation style of foreland tectonic belts. The strike of Kuqa foreland thrust belt， which is consistent with that of Tianshan tectonic belt， has obvious structural zonation； there is a certain segmentation in partial stress accommodation zones. Because of the different angles intersecting with the compression of Kunlun Mountains， the southwestern Tarim foreland thrust belt has obvious structural segmentation along the strike， and there is zonation in each segment. The southeastern Tarim foreland thrust belt is characterized by structural segmentation， which is mainly controlled by West Kunlun Mountains and Altun Tagh Mountains respectively； zonation towards the basin is not obvious.

Key words： foreland thrust belt； detachment layer； structural deformation； layered； segmentation； zonation； control mechanism； Tarim Basin

0 引 言

塔里木盆地與天山、西昆侖山、阿爾金山等構造帶相鄰，在盆地周緣山前相應分布有庫車、塔西南和塔東南等前陸沖斷帶[1-4]。庫車前陸沖斷帶已探明克拉2、依南、迪那2等油氣田，是國家“西氣東輸”工程的主要氣源地。

盧華復等對庫車前陸沖斷帶的構造演化[5-6]、沖斷變形[7-9]、分層分段特征[10-11]等做了大量的研究工作，特別是對該區(qū)特色的鹽相關構造變形[12-13]、物理模型建立等進行了探討[14-15]；并從幾何學和運動學角度定量分析了新生代沖斷褶皺的縮短量、縮短率等[16-17]。

隨著柯克亞凝析油氣藏的發(fā)現(xiàn)，崔軍文等對西昆侖山前的塔西南前陸沖斷帶開展了廣泛研究，主要集中在構造演化[18-19]、變形樣式[20-21]和變形時間[22-23]等方面，特別是對該區(qū)分段變形[24]和多套滑脫層[25]的地質認識較為深入；并以逆沖推覆、三角帶構造等為具有代表性的幾何特征[26]。

塔東南作為塔里木盆地油氣勘察的戰(zhàn)略新區(qū)，隨著近年來研究工作逐步加強，陳漢林等對其構造演化[27-28]、走滑-沖斷變形特征[29-30]、應力場[31]等進行了探討分析，但與庫車和塔西南前陸沖斷帶相比，該區(qū)勘探和認識程度仍然比較低。

庫車、塔西南和塔東南前陸沖斷帶在滑脫層、變形樣式、變形機理等方面存在較大差異。前人對庫車和塔西南前陸沖斷帶開展過一些對比研究[32-34]，但從差異構造變形及其控制機理角度開展庫車、塔西南和塔東南前陸沖斷帶的對比研究仍非常薄弱。本文利用庫車、塔西南和塔東南地區(qū)典型剖面等基礎資料，結合野外地質調查工作，對比分析這3個前陸沖斷帶構造樣式的剖面分層特征、平面分帶和分段特征，進而探討控制前陸沖斷帶差異構造變形特征的主要因素。

1 區(qū)域地質背景

庫車前陸沖斷帶位于天山和塔里木盆地的過渡位置，呈近EW向展布，是塔里木盆地鹽相關構造最為發(fā)育的地區(qū)之一。在西昆侖山前，塔西南前陸沖斷帶與山體的走向變化一致，呈現(xiàn)為巨大的弧形展布，主要有斷層相關褶皺、雙重構造、三角帶構造等[24，26]。塔東南前陸沖斷帶走向近NEE，與阿爾金走滑斷裂基本一致，前陸沖斷帶構造類型不豐富，受到阿爾金山的直接控制[32]（圖1）。

中新世開始，庫車地區(qū)在印度與歐亞板塊碰撞的遠程效應下，形成了前陸盆地和前陸沖斷帶，與典型的前陸盆地在構造演化、沉積背景等方面有所差別，稱之為再生前陸盆地[5-6]；而塔里木盆地南部在經(jīng)歷古近紀海侵之后，在西昆侖山和阿爾金山前也分別發(fā)育自造山帶向盆地的沖斷構造帶，總體上構成塔里木盆地南緣沖斷帶[32]。

2 構造-地層層序及對比分析

庫車坳陷從晚二疊世開始發(fā)育，地層系統(tǒng)包括上二疊統(tǒng)、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系（圖2）[35-39]。庫車坳陷的構造變形明顯受滑脫層的分隔和制約，該地區(qū)存在4套主滑脫層和若干次級滑脫層。主滑脫層包括：底滑脫層，位于前中生界內部，控制基底卷入型構造的發(fā)育；下滑脫層，為上三疊統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)煤系地層；上滑脫層，為古近系庫姆格列木組鹽（膏）巖層，局部厚度超過3 000 m，分布范圍較大；頂滑脫層，為新近系吉迪克組鹽（膏）巖層，最厚約1 500 m，主要位于庫車東部。其中，古近系庫姆格列木組鹽（膏）巖層是該區(qū)最重要的滑脫層[圖3（a）]，塑性流動特征明顯，在庫車坳陷構造變形過程中起著極其重要的作用。

塔西南山前地區(qū)地層主要為上古生界和中—新生界（圖2），其中，發(fā)育3套區(qū)域性滑脫層：中下寒武統(tǒng)底部的膏巖鹽、泥巖，在前陸沖斷帶沒有出露，但麥蓋提斜坡的少量鉆井已鉆遇這套泥巖，地震資料也揭示出沿著該滑脫層的滑脫現(xiàn)象；二疊系普司格組底部與頂部泥巖；古近系阿爾塔什組膏泥巖層，在野外特別發(fā)育[圖3（b）]，最大厚度超過1 000 m[34]，以喀什、葉城凹陷內最發(fā)育，向周緣隆起區(qū)減薄，且砂質增多。

塔東南地區(qū)劃出元古界、石炭系、二疊系、侏羅系、古近系、新近系、第四系，缺失下古生界、泥盆系、三疊系和白堊系（圖2）。該區(qū)發(fā)育了2套滑脫層：下滑脫層，為侏羅紀煤系地層，厚度較大，在阿爾金北緣前陸沖斷帶常作為塑性層形成逆沖推覆構造；上滑脫層，為古近系庫姆格列木群底部的膏泥巖，厚度不超過500 m，主要分布在民豐凹陷。

3 變形樣式剖面組合特征差異性分析

在水平擠壓應力作用下，庫車地區(qū)主要發(fā)生沖斷、褶皺，形成多種樣式的擠壓構造，如疊瓦逆沖構造、雙重逆沖構造、背沖斷塊及斷層相關的褶皺等；此外，還有鹽相關構造樣式，包括鹽枕、鹽墻、鹽推覆等。受庫車地區(qū)發(fā)育的4套滑脫層面制約，剖面上深、中、淺層構造樣式分異明顯（表1）。淺層構造樣式以鹽上大型推覆體為特征，卷入地層主要與吉迪克組和庫姆格列木組鹽（膏）巖層相關；主要發(fā)育鹽上大型推覆體，位于靠近山前的一側，推覆體由蘇維依組及以上地層組成，沿鹽巖層滑脫帶長距離運移形成。中層構造樣式為庫車標志性的大套鹽相關構造，與庫姆格列木組鹽（膏）巖層的塑性流動有關；主要發(fā)育鹽枕構造，呈底平上凸的不規(guī)則三角形，鹽體最大厚度超過3 000 m，此外還有鹽推覆、魚尾構造等鹽相關構造樣式。深層構造樣式主要出現(xiàn)在南天山山前，以發(fā)育在前新生界的沖斷構造為主；數(shù)條向北傾的逆沖斷層向下在侏羅系或三疊系泥巖（煤系）中滑脫，頂部消失在古近系底部鹽層中，從而形成典型的鹽下疊瓦雙重構造。

塔西南地區(qū)以類型豐富的擠壓構造樣式為主，包括推覆構造、三角帶構造、雙重逆沖構造、疊瓦逆沖構造等。走滑構造的特征也較明顯，如齊姆根山前次級構造帶，平面上呈左行雁列排布，具有右旋走滑擠壓活動性質。塔西南地區(qū)沿走向的構造樣式差異性很大，垂向上構造變形分層也很明顯，但仍可以歸納為深、中、淺層構造特征（表2）。淺層構造多表現(xiàn)為逆沖推覆、斷層相關褶皺等，構造地層為新生界，相關滑脫層為古近系阿爾塔什組膏泥巖層。中層構造體現(xiàn)為雙重逆沖構造和三角帶構造，構造地層為上古生界—新生界，滑脫層分別為二疊系普司格組泥巖層和古近系膏泥巖層。在柯克亞—桑株地區(qū)，古近系底部膏巖層之下發(fā)育疊瓦式逆沖構造，底板逆沖斷層沿著寒武系底面發(fā)育，頂板逆沖斷層沿著古近系底部膏泥巖發(fā)育，形成疊瓦逆沖構造或三角帶構造。深層構造多表現(xiàn)為雙重逆沖構造和疊瓦構造，構造地層為古生界，涉及滑脫層為中下寒武統(tǒng)

塔東南地區(qū)表現(xiàn)為擠壓逆沖兼具走滑的特點，以擠壓構造最為發(fā)育，主要包括逆沖斷裂帶、推覆構造、背沖斷塊、斷層相關褶皺等。如阿爾金北緣斷裂在野外主要表現(xiàn)為向盆地方向強烈的沖斷作用，在山前派生出多條NE向次級逆沖斷裂，斷裂帶附近往往發(fā)育規(guī)模較小的走滑斷層。與庫車、塔西南相比，塔東南構造的分層性較簡單，可以大致分為深、淺層構造樣式（表3）。淺層構造涉及侏羅系以上的層位，主要是推覆構造、斷層相關褶皺，構造樣式較

為簡單。在江尕勒薩依山前，元古界片麻巖沿侏羅紀煤系地層逆沖到中生界之上。深層構造多位于新疆民豐縣的西昆侖山前，樣式較為復雜，包括疊瓦構造、雙重構造、背沖構造等。

4 變形樣式平面組合特征差異性分析

分帶差異構造變形一般都受大型斷裂帶控制，庫車坳陷在平面上的構造分帶性是一個鮮明的特色。在庫車前陸沖斷帶，受南天山山前斷裂帶、克拉蘇—依奇克里克斷裂帶和秋里塔格斷裂帶的控制，從造山帶往前陸方向可分為北部沖斷帶、克拉蘇—依奇克里克疊加逆沖帶、拜城—陽霞凹陷帶、秋里塔格鹽相關構造帶、南部平緩背斜帶等，局部具有構造分段差異性（圖4）。北部沖斷帶為南天山山前第1排構造帶，下伏為一系列向南沖斷的北傾斷裂?？死K—依奇克里克構造帶為南天山山前第2排構造帶，包括西側的克拉蘇雙重構造和斷層褶皺疊加逆沖段以及東側的依奇克里克斷層相關褶皺疊加逆沖段。拜城—陽霞凹陷帶縱剖面上呈向斜形態(tài)， 中、新生界沉積厚度巨大。秋里塔格鹽相關構造帶處于沖斷帶前緣，為南天山山前第3排構造帶，橫向上鹽層及上覆層發(fā)育的構造樣式具有明顯的差別（圖4中A-A′、B-B′、C-C′剖面）。該構造帶由西向東可分為卻勒深部逆沖和鹽推覆疊加段、西秋里塔格深部逆沖和三角帶疊加構造段、東秋里塔格斷層傳播褶皺疊加段等。南部平緩背斜帶僅分布于前陸盆地的東部南緣斜坡上，在地表形成幅度較小的背斜。

塔西南坳陷呈弧形展布，沿走向上體現(xiàn)出明顯的構造分段性，自西向東可以劃分為帕米爾北緣弧形逆沖段、齊姆根走滑-擠壓段、柯克亞—桑株逆沖段和皮亞曼—和田南逆沖推覆段等4個構造段（圖5）。帕米爾北緣弧形逆沖段平面上呈NW向弧形展布，東南與齊姆根走滑-擠壓段相鄰，該段存在烏依塔格北逆沖推覆、斷層相關褶皺疊加構造帶以及烏泊爾斷背斜構造兩排構造帶（圖5中G-G′剖面）。齊姆根走滑-擠壓段按照局部特征劃分為阿克陶—英吉莎斷層相關褶皺和沖起構造疊加構造帶、蘇蓋特三角帶疊加構造帶、棋北鼻狀構造等3個構造帶，平面上呈左行雁列排布，具有右旋走滑-擠壓活動性質（圖5中H-H′、I-I′剖面）。

柯克亞—桑株逆沖段位于西昆侖山前沖斷帶的中東部，西部呈NWW向，向東轉為近EW向。按其空間組合，該段向盆地方向可劃分為甫沙—桑株三角帶和單斜構造帶、柯克亞雙重構造和被動滑脫疊加構造帶、固滿—合什塔格斷褶帶3個構造帶（圖5中J-J′剖面）。

皮亞曼—和田南逆沖推覆段位于西昆侖前陸沖斷帶的東部，近EW向展布，與主壓應力方向近于垂直，具有沖斷構造和推覆體疊加性質。其中，皮亞曼構造帶由上、下兩個楔狀體構成疊加背斜（圖5中K-K′剖面），和田南背斜帶由斷坡背斜和生長地層組成（圖5中L-L′剖面）。

塔東南地區(qū)構造也表現(xiàn)出一定的分段性和分帶性特征，主要與阿爾金山和西昆侖山的作用有關。民豐走滑-擠壓段的形成主要與西昆侖造山帶向北擠壓作用有關，發(fā)育有疊瓦逆沖構造和三角帶等（圖6中M-M′、N-N′剖面）；往盆地方向發(fā)育民南鼻狀構造、民豐斷背斜、于田斷背斜等3個構造帶，在西昆侖、阿爾金聯(lián)合作用的扭壓應力場下與阿爾金山NE走向斜交。周新源等認為阿其克構造也是這2個不同沖斷帶相互轉換的產(chǎn)物[32]。若羌逆沖推覆段與阿爾金構造帶平行展布，受阿爾金北緣斷裂沖斷影響，主要以逆沖推覆為特征。相對于南天山、西昆侖山來說，阿爾金北緣沖斷帶規(guī)模不大，沖斷作用影響的范圍較?。▓D7），向盆地方向分別為若羌背沖構造帶和若北弱變形構造帶（圖6中O-O′、P-P′剖面）。

5 差異構造變形機理分析

塔里木盆地周緣前陸剖面和平面變形特征的差異性受滑脫層、區(qū)域構造應力場、盆地邊界等因素的控制。

滑脫層的物性、展布范圍等控制了前陸沖斷帶變形樣式的分層差異。庫車地區(qū)庫姆格列木組鹽（膏）主要分布在中、西部，厚度較大，塑性變形強烈，構造樣式分層特征明顯。塔西南前陸沖斷帶沿走向構造變形豐富多樣，沒有統(tǒng)一的分層結構特征。區(qū)內以古近系阿爾塔什組膏泥巖層和二疊系普司格組泥巖兩套滑脫層為主，相對于庫車膏鹽層厚度來說較小，盡管無法形成大規(guī)模的鹽相關構造，但為該區(qū)三角帶和雙重構造等具有代表特征變形樣式的發(fā)育提供了必要條件。相比之下，塔東南地區(qū)古近系膏巖層分布局限，而侏羅系煤系地層的塑性流動比較低，滑脫層發(fā)育情況不如庫車、塔西南地區(qū)，構造分層性不太明顯。

區(qū)域構造應力場和盆地邊界等控制了前陸沖斷帶變形樣式的分段、分帶差異。庫車坳陷與天山構造帶走向一致，與SN向擠壓方向垂直，以強烈的逆沖推覆作用為主。在膏鹽巖等塑性層的傳遞下，擠壓應力和構造變形向盆地方向擴展，使該區(qū)具有明顯的構造分帶性；由于SN向變形的非均質性，致使局部產(chǎn)生差異擠壓應力場，形成SN向走滑作用等調節(jié)構造，所以該區(qū)也表現(xiàn)出一定的構造分段性差異。受帕米爾突刺強力擠入的影響，西昆侖山在塔西南坳陷的構造應力存在EW向差異[26]：沿走向自西向東，塔西南各構造段與西昆侖山的擠壓應力分別呈垂直、平行、斜交等夾角關系，派生不同性質應力場，剖面上表現(xiàn)為逆沖推覆的變形差異；各構造段向盆地方向遞進變形，在各段存在分帶差異。塔東南坳陷民豐凹陷在西昆侖山前主要表現(xiàn)為強烈的逆沖推覆，同時具有扭壓特征，其擠壓應力與鄰近塔西南和田段具有可比性。新生代以來，阿爾金斷裂發(fā)生大規(guī)模左行走滑，呈NE向線性展布，其北側塔東南地區(qū)具有一定的走滑特征和構造分段特征；若羌山前受阿爾金北緣斷裂的沖斷作用而強烈變形，但向盆地方向的擴展范圍有限，其褶皺沖斷帶的規(guī)模與強度皆不及庫車和塔西南地區(qū)，構造分帶性也不明顯。

6 結 語

（1）庫車坳陷庫姆格列木組鹽（膏）厚度大，塑性流動強，變形樣式以鹽相關構造、疊瓦逆沖等擠壓構造為主，剖面上構造分層變形特征明顯；塔西南坳陷則有古近系阿爾塔什組膏泥巖層和二疊系普司格組泥巖兩套主力滑脫層系，構造樣式以三角帶構造、雙重逆沖構造等為主，同樣體現(xiàn)出深、中、淺3種層次的構造差異性；塔東南地區(qū)滑脫層發(fā)育情況相對較差，該區(qū)以逆沖推覆、斷層相關褶皺、背沖和對沖斷塊等為特征，分層差異性不太明顯。

（2）區(qū)域構造應力場和盆地邊界等則控制了前陸沖斷帶變形樣式的分段、分帶差異。庫車坳陷與天山SN向擠壓垂直，構造變形通過膏鹽巖等塑性層的傳遞，使該區(qū)具有明顯的構造分帶性；塔西南坳陷沿走向與昆侖山擠壓方向呈不同角度相交，因此構造樣式體現(xiàn)出逆沖推覆的變形差異；塔東南坳陷民豐凹陷在西昆侖山和阿爾金山的聯(lián)合作用下，主要表現(xiàn)為強烈的逆沖推覆，同時具有扭壓特征；若羌山前受阿爾金北緣斷裂的沖斷作用而強烈變形，但其規(guī)模與強度有限，向盆地方向的分帶特征不太明顯。

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