博樂盆地及周緣石炭紀以來構造應力場解析

張 美，穆玉慶，韓立國，繆 灝

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博樂盆地及周緣石炭紀以來構造應力場解析

張 美，穆玉慶，韓立國，繆 灝

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院西部分院，山東東營 257000）

博樂盆地具有較好的含油氣遠景，但地質研究程度較低，需要對其形成的構造應力場進行分析。選取構造條件復雜的博樂隆起為主要研究區(qū)，采用古構造分析方法進行構造應力場解析。通過統(tǒng)計分析節(jié)理、斷層發(fā)育特征，確定了博樂隆起主要發(fā)育三組斷裂、四期節(jié)理。利用共軛X剪節(jié)理求取最大主應力方位，結合區(qū)域構造演化認識，確定博樂盆地石炭紀以來主要經歷了早二疊世NNW-SSE向擠壓構造應力場、早二疊世末-中二疊世NWW-SEE向擠壓構造應力場、晚二疊世末-三疊世NEE-SWW向擠壓構造應力場和晚侏羅世至白堊世NNE-SSW向擠壓構造應力場。

博樂盆地；石炭紀；構造應力場

博樂盆地位于新疆準噶爾盆地以西，面積約為7 500 km2，自西向東可劃分為三個次級構造單元：溫泉坳陷、博樂隆起、精河坳陷（圖1）。該盆地為上古生界、新生界的疊合盆地，泥盆系直接覆蓋在中元古界變質巖之上，根據野外露頭、地震和鉆井資料分析，盆地主要發(fā)育泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系、新第三系和第四系地層。其中古生界地層發(fā)育厚度較大，中–新生界地層相對較薄[1]。本文主要通過對博樂隆起的構造形變進行分析，研究盆地的構造演化過程，有助于研究地層沉積及烴源巖展布。

圖1 博樂盆地構造單元

1 區(qū)域構造分析

博樂盆地是海西構造運動時期由于天山地槽的回返、山體隆升，在天山山系西段寒武系基底上形成的山間盆地[2-3]。海西初期，天山地槽開始回返，海退發(fā)生，阿拉套山、別珍套山和科吉爾琴山雛形形成，直到海西中期該區(qū)一直處于抬升階段。伴隨山體隆升作用的影響，兩坳夾一隆的構造格局基本形成。海西晚期湖盆下降，普遍接受沉積，除博樂隆起外，形成二疊系上統(tǒng)深湖相和火山噴發(fā)相沉積構造。海西末期至印支期湖盆抬升，遭受風化剝蝕，使盆地普遍缺失該時期的三疊系和下侏羅統(tǒng)的部分沉積，同時由于該時期的山體隆升擠壓作用，壓扭性逆斷裂發(fā)育，兩坳夾一隆的構造格局更加明顯。燕山中期盆地下降，局部接受沉積，形成了中、下侏羅統(tǒng)河流相和湖沼相交替沉積建造；燕山晚期盆地一直處于抬升階段，原沉降中心抬起褶皺，形成侏羅系巖層山前褶皺，而普遍缺失上侏羅統(tǒng)和白堊系沉積。喜山期，造山運動強烈，盆地下降，沉積中心東移，溫泉坳陷普遍接收大面積厚層濱淺湖和河流相泛濫平原相沉積，由于三面環(huán)山隆升的作用，褶皺構造及同生和伴生斷裂十分發(fā)育，形成現今的構造格局[4–6]。

2 博樂隆起構造測量與數據處理

本次研究主要采用古構造分析方法，以構造環(huán)境較為復雜的博樂隆起為重點研究區(qū)域，選取大型斷裂發(fā)育區(qū)為踏勘實測點，對石炭系地層發(fā)育的節(jié)理、斷層進行觀察測量。在分析節(jié)理性質、產狀、期次的基礎之上，確定構造應力方向，再結合區(qū)域構造背景，確定博樂盆地構造應力場的變化過程。

野外工作線路主要有6條：科克賽、烏蘭達坂、南山煤礦、喀拉布拉、大河沿子河、阿沙勒阿烏河，全長約105 km，觀測點60個，地層產狀描述點12個，斷層產狀描述點6個，剪節(jié)理描述點66個，取樣50塊。

數據處理過程。首先，在野外通過節(jié)理、斷層之間相互切割關系對剪節(jié)理進行初步的分期與配套[7]；其次，利用吳氏網對早期區(qū)域節(jié)理產狀進行復平[4]（圖2）；再利用赤平投影軟件StereoNett對每期節(jié)理、斷層進行產狀統(tǒng)計；最后，利用吳氏網繪制各期節(jié)理的主應力圖解，求取最大主應力方位[8]。

a.原始產狀 b.將地層旋轉到水平狀態(tài) c.恢復到原始產狀

3 石炭紀以來構造應力場解析

構造應力場解析主要是探索構造形變與應力狀態(tài)之間的動力學關系，進而研究區(qū)域構造演化過程。目前構造應力場研究的方法主要有古構造分析法（節(jié)理、褶皺、斷層、擦痕、巖墻等）、顯微與超顯微組構分析法（如石英、方解石等礦物的光軸方位等）、實驗方法、數值分析法以及物理模擬法等[9–11]。

通過野外踏勘及前期地質圖分析，博樂地區(qū)共發(fā)育三組斷層，節(jié)理描述點具體分布在三組斷層附近。通過節(jié)理、斷層之間相互切割關系，分析認為博樂隆起區(qū)主要發(fā)育4期剪節(jié)理。Ⅰ期早期區(qū)域剪節(jié)理發(fā)育規(guī)模一般較大，主要見于科克賽、南山煤礦地區(qū)，延伸長度為1~2 m，產狀近乎直立，剪節(jié)理充填程度較高，為半充填—充填，充填物主要為泥質、方解石（圖3）。Ⅱ期剪節(jié)理發(fā)育規(guī)模中等-大，主要見于科克賽、大河沿子河、阿沙勒阿烏河地區(qū)，延伸長度為0.5~3 m；剪節(jié)理充填程度為未充填—半充填，充填物主要為泥質、方解石（圖3）。Ⅲ期剪節(jié)理發(fā)育規(guī)模小-中等，主要見于科克賽、烏蘭達坂、大河沿子河地區(qū)，延伸長度為0.5~2.0 m；剪節(jié)理充填程度為半充填—充填，充填物主要為泥質、方解石（圖3）。Ⅳ期剪節(jié)理發(fā)育規(guī)模較小，主要見于科克賽中北部，延伸長度約0.5 m；剪節(jié)理充填程度為未充填—半充填，充填物主要為方解石、泥質（圖3）?？瓶速?、南山煤礦局部地區(qū)發(fā)育傾角較陡的區(qū)域剪節(jié)理、X型剪節(jié)理，烏蘭達坂地區(qū)發(fā)育走滑性質的剪節(jié)理，斷層交匯處多發(fā)育X型剪節(jié)理。

根據區(qū)域地質演化分析，博樂盆地石炭紀以來構造應力場分為四期。第一期為早二疊世，海西運動初期，在NNW-SSE向擠壓構造應力場作用下，博樂盆地雛形開始形成，在盆地邊緣近EW、NW-SE走向山脈隆升，盆地內部石炭系地層內伴生大規(guī)模的NNE-SSW走向的剪節(jié)理；第二期為早二疊世末-中二疊世，海西運動中期，在NWW-SEE向擠壓構造應力場作用下，博樂地區(qū)仍處于抬升階段，盆地邊緣構造反差繼續(xù)加強，盆地內部NE-SW走向的博樂隆起開始隆升，分割博樂盆地為兩大坳陷（溫泉坳陷與精河坳陷），在博樂隆起內部伴生了大量NEE-SWW走向的逆斷層、NE-SW走向的剪節(jié)理；第三期為晚二疊世末-三疊世，海西運動末期至印支運動期，在NEE-SWW向擠壓構造應力場作用下，盆地邊界形成了由NNW-SSE向壓扭性逆斷裂帶，盆地內部相應伴生大量NW-SE走向的剪節(jié)理；第四期為晚侏羅世至白堊世，燕山運動晚期，在NNE-SSW向擠壓構造應力場作用下，盆地邊界阿拉套地區(qū)侏羅系地層發(fā)生強烈逆掩推覆隆起，白堊系地層廣泛缺失，盆地內部石炭系地層伴生小規(guī)模的NNW-SSE走向逆斷層及同走向的剪節(jié)理（圖4）。

圖3 Ⅰ-Ⅳ期剪節(jié)理野外照片

4 結論

（1）通過野外踏勘，發(fā)現博樂隆起主要發(fā)育三組逆斷裂：NEE-SWW向、NNW-SSE向、NNW-SSE向逆斷層，表明主要受擠壓構造應力場作用。

（2）在斷裂發(fā)育區(qū)剪節(jié)理較發(fā)育，先后共四期，充填程度不等，第Ⅰ期早期區(qū)域剪節(jié)理發(fā)育規(guī)模最大，此后逐漸變小，表明構造運動對石炭系地層影響越來越小。

（3）結合區(qū)域地質演化分析，博樂盆地石炭紀以來構造應力場主要應為四期。第一期為早二疊世，海西運動初期，為NNW-SSE向擠壓構造應力場；第二期為早二疊世末-中二疊世，海西運動中期，為NWW-SEE向擠壓構造應力場；第三期為晚二疊世末-三疊世，海西運動末期至印支運動期，為NEE-SWW向擠壓構造應力場；第四期為晚侏羅世至白堊世，燕山運動晚期，為NNE-SSW向擠壓構造應力場。

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編輯：趙川喜

1673–8217（2017）05–0005–04

TE111

A

2017–03–10

張美，助理工程師，1988年9月生，2014年畢業(yè)于中國石油大學（華東）礦產普查與勘探專業(yè)，目前從事油氣田勘探開發(fā)工作。