塔中隆起深層構造樣式及其成因探討

王洪浩李江海孫唯童程雅琳

（1.“造山帶與地殼演化”教育部重點實驗室·北京大學地球與空間科學學院，北京　100871；2.北京大學石油與天然氣研究中心，北京　100871）

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塔中隆起深層構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”教育部重點實驗室·北京大學地球與空間科學學院，北京100871；2.北京大學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造樣式的良好窗口?；趯λ新∑鹑S地震工區的精細解析，依據斷裂期次匹配關系及斷裂組合方式，可將塔中隆起三維地震工區分為3個構造樣式區，即西部單沖推覆構造區、中部鹽上蓋層滑脫構造區及東部繼承性沖斷構造區。塔中隆起三維地震工區在整體上具有西部構造區變形弱，東部構造變形強的特征。最西部的單沖推覆構造區構造樣式以簡單的單沖推覆構造為主，且推覆構造主要集中在塔中I號斷裂帶，同時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造區構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生反轉。東部繼承性沖斷構造區發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育。區域擠壓應力的差異、膏鹽巖分布的差異及先存斷裂的影響是導致工區內不同區域構造特征差異的主要因素。

關鍵詞塔中隆起深層構造樣式構造區

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次級構造單元［1-3］，自1983年開始，本區開始油氣勘探。近年來，隨著大面積三維地震不斷實施，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［4-5］。塔中隆起構造樣式復雜，多期構造疊合形成復雜的斷裂系統，對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上主要探討了塔中隆起的古構造成因、構造演化過程［6］，分析了塔中隆起斷裂系統的構造樣式、分布與演化特征［7］，并探討了斷裂系統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系［10］。

但前期對本區構造樣式的研究主要集中在奧陶系及上部地層，對于奧陶系以下深部構造研究較少，且缺少深部構造樣式的分段性及形成不同構造樣式主控因素的研究。筆者通過三維地震資料精細解釋，對塔中隆起深層構造樣式進行解析，并依據斷裂期次匹配關系及斷裂組合方式，對三維工區進行分段性研究，并分析深部構造差異的成因。

1　區域地質概況

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，隆起內發育復雜的斷裂系統（以NW和近EW向為主），主要包括塔中Ⅰ號斷裂帶、塔中10號斷裂帶、塔中Ⅱ號斷裂帶、塔中南緣斷裂帶、塔中8號斷裂帶、塔中3井斷裂帶和塔中5井斷裂帶等，整體組成向NW發散、SE收斂的帚狀斷裂體系。志留紀—泥盆紀，本區還發育一組NE向具有走滑性質的斷裂體系，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，塔中地區經歷了從伸展到擠壓構造背景的變化，其應力變化主要受塔里木南緣板塊活動的影響，具體可以劃分為3個階段：①南華紀—早奧陶世，塔里木陸塊從Rodinia超大陸中裂解［13］，塔里木南緣發育被動大陸邊緣［14］，塔中地區受伸展應力作用發育塔中北斜坡斷陷構造；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，導致本區由伸展體制轉變為擠壓體制［15］，塔中前緣隆起開始形成；③志留紀—晚泥盆世，擠壓作用持續進行，塔中發育前陸沖斷與走滑構造變形［6］524。此外，鉆井資料顯示塔中地區中—下寒武統發育一套膏鹽巖，但該套膏鹽巖在全區內厚度普遍較小，導致鹽底辟構造不發育，而是作為區域的滑脫層協調鹽上層和鹽下層變形，影響了構造樣式分區和油氣分布特征。受控于塔中地區區域地質背景，新元古代—早古生代斷裂系統基本可以劃分為3個期次［7］798：①南華紀—早奧陶世伸展斷裂發育期；②中奧陶世—晚奧陶世擠壓斷裂發育期；③志留紀走滑斷裂發育期。

塔中隆起構造格局于奧陶紀末基本定型，后期雖經歷了多期構造運動，但其基本構造格局沒有發生改變［9，16］。新近紀印度板塊和歐亞板塊碰撞產生的遠程效應對塔里木陸塊影響明顯，導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）進入強烈差異沉降階段，但表現為西強東弱的特點。西部巴楚隆起快速隆升并發育大量喜山期的斷裂系統，而塔中、塔東隆起區構造相對穩定，以沉降為主，局部發育扭動構造，對構造格局的影響甚微。

2　塔中隆起深層構造樣式分區

塔中隆起深層構造樣式復雜，可識別的構造樣式有鏟式逆沖斷層和牽引背斜組合、生長斷層、正反轉構造、疊瓦狀逆沖斷裂和斷塊組合、對沖構造、背沖構造、鏟式逆沖斷層和反向調節斷層組合等［17］，且深部多期構造疊合形成復雜的斷裂系統，在整體上具有“平面分區、縱向分層”的特征?！翱v向分層”是指塔中地區中—下寒武統膏鹽巖作為區域變形的滑脫層，基底與寒武系鹽上蓋層通常具有不同的構造變形特征?！捌矫娣謪^”是指依據斷裂期次匹配關系及斷裂組合方式，可將本區三維地震工區分為3個構造樣式區，即西部單沖推覆構造區、中部鹽上蓋層滑脫構造區及東部繼承性沖斷構造區（圖2、圖3）。從西向東，塔中隆起三維工區整體呈現出變形從弱到強的特征。

圖2　塔中隆起不同構造區典型地震剖面解釋圖

圖3　塔中隆起斷裂模式分布圖

2.1西部單沖推覆構造區

本區位于三維地震工區最西部，構造樣式基本以單沖推覆構造為主，同時鹽下深部地層可見早期未反轉的正斷裂（圖3A）。逆沖推覆構造主要集中在東北部的塔中Ⅰ號斷裂帶，鹽下基底卷入變形，剖面西南部基本未見推覆構造。逆沖斷層上盤地層被擠壓形成背斜，下盤鹽下深部地層發育數條斷面北傾的基底正斷層。緊鄰逆沖斷裂發育一小斷陷，斷陷左側正斷層性質已不大明顯，被逆沖斷裂削去部分地層。推測其成因，可能為后期受到擠壓，在斷陷左側斷層形成應力集中點［18］，擠壓推覆方向與原正斷裂面傾向方向相同，由于擠壓強度大，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造曲折并截頂。而深部小斷陷內地層也受到擠壓向下彎曲，形成如今的構造樣式。

2.2中部鹽上蓋層滑脫構造區

本區位于三維地震工區的中部，構造樣式以擠壓型鹽上蓋層滑脫為特征。按變形的強弱又可以分為中西部鹽上蓋層弱滑脫構造區和中東部鹽上蓋層強滑脫構造區。本區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。

西段蓋層弱滑脫構造區內發育塔中10號及塔中Ⅰ號斷裂帶，斷裂帶附近中寒武統—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。此外本區還發育有大量的走滑花狀構造，塔中Ⅰ號斷裂帶以南地區以花狀構造為主（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，主干斷裂兩側發育大量逆斷層，剖面上呈正花狀構造。此外，本段中塔中Ⅰ號斷裂也表現出走滑性質，剖面上近于直立，其羽狀斷裂為正斷層性質，剖面上解釋為負花狀構造。

東段蓋層強滑脫構造區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構（圖3B2）。鹽上地層沿膏鹽層頂面發生滑脫，并形成類似于向南俯沖的疊瓦狀推覆構造；膏鹽巖地層由于厚度較小，未出現明顯的底辟刺穿構造，主要作為變形的滑脫層；鹽下基底先存正斷層發生反轉，形成具有逆沖性質反轉構造。鹽上地層構造變形強度總體上大于鹽下地層構造變形強度。

2.3東部繼承性沖斷構造區

本區位于三維地震工區的東部，構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，逆沖斷裂多刺穿鹽巖層，且多沿鹽下早期正斷裂發育，具有繼承性的特征，故名繼承性沖斷構造區。本區由塔中Ⅰ號斷裂和塔中5號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號斷裂上下兩盤錯動斷距大，通過一系列同向及反向斷層調節，斷層吸收擠壓沖斷位移。塔中5號斷裂在平面上表現為弧形斷裂（圖1），剖面上由兩條逆沖斷裂組成“Y”字型（圖3C）。

不同構造區的構造樣式直接控制本區的油氣分布。單沖推覆構造區內除塔中Ⅰ號斷裂帶上盤發生褶皺變形外，其他地區地層變形微弱，不利于油氣聚集。中部鹽上蓋層滑脫構造區內上寒武統—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滑脫構造區中寒武統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蓋組合，成為油氣藏發育的有利部位，可作為滑脫層上部白云巖主要勘探區。東部繼承性沖斷構造區內基底卷入型逆沖斷裂將塔中Ⅰ號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　構造樣式分區成因探討

塔中隆起三維地震工區整體上具有西部構造區變形弱，東部變形強的特征。導致不同區域構造特征差異的因素主要包括區域擠壓應力的差異、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，導致三維地震工區形成不同的構造樣式分區。

3.1區域擠壓應力差異

區域構造背景的變化是影響本區構造樣式的重要因素。震旦紀—早古生代塔里木盆地整體處于伸展背景，塔中地區發育一系列正斷裂。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，盆地南緣處于持續收縮的擠壓構造環境，塔中地區發育強烈的前陸沖斷與走滑構造變形。

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

3.2中—下寒武統膏鹽差異分布

膏鹽巖作為區域變形的滑脫層，對區域變形構造樣式有著重要影響。本區中—下寒武統膏鹽巖在本區內并非均勻分布。在三維地震工區西部的單沖推覆構造區，膏鹽巖層較薄，加之擠壓應力較弱，滑脫構造不明顯。工區中部的鹽上蓋層滑脫構造區內膏鹽巖厚度向東逐步增厚，在中東部鹽上蓋層強滑脫構造區處（圖3B2）達到最厚，鹽上蓋層滑脫構造明顯，使本區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構。到工區東部繼承性沖斷構造區，膏鹽巖厚度減薄，加之擠壓應力增強，逆沖斷層多沿早期正斷層發育，并刺穿鹽巖層，形成復雜的基底卷入型逆沖斷裂。

3.3先存斷裂影響

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

4　結論

1）依據斷裂期次匹配關系及斷裂組合方式，塔中隆起三維地震工區可分為3個構造樣式區，即西部單沖推覆構造區、中部鹽上蓋層滑脫構造區及東部繼承性沖斷構造區，其中中部鹽上蓋層滑脫構造區按照變形的強弱又可以分為中西部鹽上蓋層弱滑脫構造區和中東部鹽上蓋層強滑脫構造區。

2）塔中隆起三維地震工區在整體上具有西部構造區變形弱，東部構造變形強的特征。最西部的單沖推覆構造區構造樣式以簡單的單沖推覆構造為主，且推覆構造主要集中在塔中Ⅰ號斷裂帶，同時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造區構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生反轉。東部繼承性沖斷構造區發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育。

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

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（編輯：盧櫟羽）

作者簡介：王洪浩（1989－），博士研究生，研究方向為盆地分析，鹽構造變形研究。E-mail：whhpeking@163.com。

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.007

文獻標識碼：B

文章編號：2095-1132（2016）01-0023-05