西昆侖山前甫沙—克里陽地區(qū)中新生代構(gòu)造事件的裂變徑跡證據(jù)及其地質(zhì)意義

廖曉，王震亮，范昌育，楊有星，解巧明，趙子龍

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西昆侖山前甫沙—克里陽地區(qū)中新生代構(gòu)造事件的裂變徑跡證據(jù)及其地質(zhì)意義

廖曉1, 2，王震亮1, 2，范昌育1, 2，楊有星3，解巧明1, 2，趙子龍1, 2

(1. 西北大學(xué) 大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安，710069； 2. 西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安，710069； 3. 中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京，100029)

基于甫沙—克里陽地區(qū)位于塔里木盆地和西昆侖造山帶的盆山結(jié)合部位，其構(gòu)造位置特殊、演化復(fù)雜，綜合運(yùn)用鋯石、磷灰石裂變徑跡測(cè)年及磷灰石熱演化歷史模擬方法，結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查和地震資料，對(duì)該地區(qū)進(jìn)行低溫?zé)崮甏鷮W(xué)研究。研究結(jié)果表明：甫沙—克里陽地區(qū)中新生代發(fā)生5期構(gòu)造事件，對(duì)應(yīng)地質(zhì)時(shí)代分別為晚三疊世、晚侏羅世、晚白堊世、早中新世和上新世；各期構(gòu)造事件在本區(qū)及周鄰均具有明顯的地質(zhì)響應(yīng)，其中，晚三疊世的構(gòu)造事件具有長(zhǎng)期整體抬升的特征，該事件使得本區(qū)烴源巖的熱演化程度延緩，為油氣的晚期成藏奠定了基礎(chǔ)；而上新世的快速抬升事件則使得研究區(qū)內(nèi)烴源巖、斷裂輸導(dǎo)和圈閉等成藏要素相互耦合，促使油氣發(fā)生晚期成藏，對(duì)該區(qū)油氣聚集具有重要的控制作用。

油氣聚集；裂變徑跡；構(gòu)造事件；中新生代；甫沙—克里陽地區(qū)；西昆侖山前

西昆侖造山帶位于青藏高原的西北緣、塔里木盆地的西南緣，西接帕米爾，東連阿爾金山和東昆侖山，是中央造山帶的重要組成部分。其構(gòu)造線呈近東西向，綿延2 000多km，是1條復(fù)合型造山帶。西昆侖造山帶跨越和銜接帕米爾高原、塔里木盆地西南坳陷、青藏高原、阿爾金斷裂、東昆侖造山帶等眾多性質(zhì)各不相同的構(gòu)造單元，自中生代以來先后經(jīng)歷了晚三疊世羌塘地塊和塔里木板塊碰撞拼貼，古特提斯洋消 失[1?4]，晚侏羅世構(gòu)造帶深部物質(zhì)持續(xù)匯聚和向上運(yùn)移引發(fā)的北向逆沖擴(kuò)展[5?8]，晚白堊世緩慢隆升和均勻沉降[9?11]，中新世印度板塊向歐亞板塊俯沖導(dǎo)致西昆侖造山帶強(qiáng)烈地北向逆沖擴(kuò)展[12?14]，上新世受青藏高原快速隆起發(fā)生快速抬升[15?16]，地球動(dòng)力學(xué)背景演化過程復(fù)雜，對(duì)應(yīng)的沉積格局經(jīng)歷了由海相到內(nèi)陸湖盆再到以海灣三角洲為主的局限海盆，最終由海到陸的多期變遷轉(zhuǎn)換[5, 17?18]。地層展布既有古近系在塔西南 坳陷全盆分布，也有侏羅系局限分布于西昆侖山 前[16?17, 19]，逆沖推覆、褶皺變形、三角帶構(gòu)造、不整合、抬升剝蝕現(xiàn)象發(fā)育[13, 20?24]，發(fā)育于不同時(shí)期的斷裂混為一體[25?26]，烴源巖、儲(chǔ)集層、蓋層、圈閉、輸導(dǎo)體系等油氣地質(zhì)條件發(fā)育[24, 27]，并且陸續(xù)不斷地有油氣發(fā)現(xiàn)。獨(dú)特的大地構(gòu)造位置、復(fù)雜的沉積演化、良好的油氣成藏條件使得西昆侖造山帶及相鄰區(qū)域倍受眾多研究者的青睞，成為研究的熱點(diǎn)地區(qū)。甫沙—克里陽地區(qū)位于西昆侖造山帶北部的中東段，是塔里木盆地西南坳陷重要的構(gòu)造轉(zhuǎn)折帶，多期次疊加的構(gòu)造作用使得區(qū)內(nèi)現(xiàn)今褶皺、斷裂、逆沖推覆等構(gòu)造發(fā)育[24, 26, 28]，地層出露分布范圍差異大、不整合現(xiàn)象普遍發(fā)育[18?19]?？驴藖喣鲇蜌馓锖涂聳|1井高產(chǎn)油氣流在該區(qū)被相繼發(fā)現(xiàn)，充分顯示了該區(qū)良好的油氣勘探前景。該區(qū)在中新生代前陸盆地發(fā)展演化階段時(shí)發(fā)生了幾期構(gòu)造事件，不同期次的構(gòu)造事件有何差異，對(duì)后期柯克亞、柯東1井等的油氣聚集成藏產(chǎn)生了什么影響，這些問題都制約了人們對(duì)該區(qū)的科學(xué)認(rèn)知和進(jìn)一步油氣勘探，而前人對(duì)這方面的研究很少，因此，在研究甫沙—克里陽地區(qū)中新生代構(gòu)造事件發(fā)生時(shí)間、期次、特征差異的基礎(chǔ)上，探討其對(duì)該區(qū)油氣成藏地質(zhì)條件的影響，不僅對(duì)認(rèn)識(shí)本區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造演化特征具有重要的科學(xué)意義，而且對(duì)指導(dǎo)其后續(xù)的油氣勘探也具有現(xiàn)實(shí)價(jià)值。為此，本文作者在前人工作的基礎(chǔ)上，通過野外地質(zhì)調(diào)查和地震資料，利用裂變徑跡熱年代學(xué)方法并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征對(duì)磷灰石裂變徑跡的時(shí)間--?溫度熱演化歷史進(jìn)行模擬。通過將磷灰石、鋯石裂變徑跡測(cè)年及磷灰石熱模擬結(jié)果與區(qū)域構(gòu)造背景和沉積響應(yīng)相結(jié)合，研究甫沙—克里陽地區(qū)中生代以來發(fā)生的構(gòu)造事件特征，并探討其對(duì)油氣成藏地質(zhì)條件的影響。

1 地質(zhì)背景

甫沙—克里陽地區(qū)位于塔里木盆地和西昆侖造山帶盆山結(jié)合帶的中東部(見圖1(a))，西起造山帶山前弧形構(gòu)造轉(zhuǎn)折處，東至克里陽以東，呈近東西向展布(見圖1(b))。該區(qū)現(xiàn)存地層主體出露晚古生代和新生代地層，周緣分布少量中生代地層(見圖1(b))。古生代地層主要由晚古生代海相沉積組成，沉積了厚層的臺(tái)地相碳酸鹽巖夾陸棚相碎屑巖；中生代地層則為內(nèi)陸盆地演化時(shí)期的濱淺湖、河流和沖積扇相砂泥巖沉積；新生代沉積由古近系海灣三角洲相蒸發(fā)巖和碎屑巖建造、新近系陸相碎屑巖建造和第四系陸相磨拉石建造組成(見圖1(c))。甫沙—克里陽地區(qū)處于盆山結(jié)合部位，自中生代以來，隨著西昆侖造山帶隆升，發(fā)生了多期次構(gòu)造事件，使得區(qū)內(nèi)地層逆沖變形和抬升剝蝕嚴(yán)重，沉積層序間存在葉爾羌群與達(dá)里約爾組、英吉莎群與克孜勒蘇群、烏拉根組與卡拉塔爾組之間等多期不整合現(xiàn)象(見圖1(c))。經(jīng)過多年勘探，在柯克亞背斜的中新統(tǒng)和柯東1井白堊系獲得了高產(chǎn)油氣流，相繼發(fā)現(xiàn)了柯克亞凝析油氣田和柯東1井(見圖1(b))。

2 樣品分布與測(cè)試結(jié)果

2.1 樣品采集與分布

根據(jù)甫沙—克里陽地區(qū)現(xiàn)今地層總體呈近東西向展布的特征，本次研究的10個(gè)樣品自東向西方向呈條帶狀分布，層位為泥盆系、石炭系和白堊系，巖性均為砂巖(圖1(b)、表1)。樣品XN-1和XN-2采自克里陽東部的泥盆系和白堊系，XN-3，XN-4，XN-5和XN-6采自甫沙—克里陽地區(qū)南部的泥盆系，XN-7和XN-8分別采自斷裂上盤與斷裂帶相距約3.0 km和3.2 km的石炭系，XN-9和XN-10采自甫沙西北部的白堊系和石炭系。所有樣品均采自野外新鮮露頭，采集質(zhì)量均超過5 kg。本次裂變徑跡測(cè)試分析在中國科學(xué)院高能物理研究所完成。采用外探測(cè)器法分析裂變徑 跡[29]。將采集的樣品經(jīng)粗碎、細(xì)碎后，用手工淘洗粗選，應(yīng)用重液分離和電磁分選挑選出磷灰石和鋯石單礦物。將磷灰石顆粒置于玻璃片上，用環(huán)氧樹脂滴固，經(jīng)研磨和拋光后制成光薄片，使得礦物內(nèi)表面露出。在25 ℃下用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7% HNO3蝕刻30 s揭示自發(fā)徑跡，將低鈾白云母外探測(cè)器和礦物一起放入反應(yīng)堆輻照，然后在25 ℃下用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40% HF蝕刻20 s揭示誘發(fā)徑跡；中子注量利用CN5鈾玻璃標(biāo)定。利用AUTOSCAN儀器選擇平行軸的柱面測(cè)出自發(fā)徑跡和誘發(fā)徑跡密度以及水平封閉徑跡長(zhǎng)度。根據(jù)IUGS推薦的常數(shù)法和標(biāo)準(zhǔn)裂變徑跡年齡方程計(jì)算裂變徑跡年齡。本文獲得的磷灰石和鋯石Zeta常數(shù)分別為410±17.6和90.9±2.8。測(cè)試分析結(jié)果見表1。獲得的有效測(cè)試裂變徑跡年齡樣品共10個(gè)，其中磷灰石和鋯石裂變徑跡年齡樣品均為5個(gè)。

圖1 甫沙—克里陽地區(qū)構(gòu)造位置、地質(zhì)圖及地層柱狀圖(構(gòu)造位置據(jù)文獻(xiàn)[7]修改)

2.2 裂變徑跡測(cè)試結(jié)果

磷灰石和鋯石裂變徑跡測(cè)試結(jié)果反映了樣品所經(jīng)歷的最高古地溫的時(shí)間及其熱演化歷史[30]。從表1可知：甫沙—克里陽地區(qū)各樣品的裂變徑跡年齡分布在65~223 Ma之間，均小于樣品所寄地層年齡，說明這些樣品都經(jīng)歷了完全退火，其裂變徑跡年齡代表了最老的抬升年齡。其中，XN-3樣品磷灰石和XN-8樣品鋯石裂變徑跡年齡的檢驗(yàn)概率(2)分別為0和0.5%，均小于5.0%，表明這2個(gè)樣品在地質(zhì)歷史時(shí)期經(jīng)歷了復(fù)雜的熱演化歷史。裂變徑跡年齡為混合年齡，可利用年齡概率分布和高斯擬合曲線的方法對(duì)其進(jìn)行年齡分解，得出不同的峰值年齡，代表不同時(shí)期的冷卻年齡[31?32]。現(xiàn)使用BRANDON[33]推薦的方法，通過BinomFit軟件對(duì)這2組混合年齡進(jìn)行分解，共得到4個(gè)不同的高斯擬合峰值年齡，由此獲得其相應(yīng)的冷卻抬升年齡，見表2。XN-3樣品的33個(gè)磷灰石顆粒裂變徑跡年齡為38.59~165.63 Ma。該混合年齡被分解成110.1 Ma和57.8 Ma這2個(gè)高斯擬合峰值年齡，表明其在部分退火帶時(shí)期主要經(jīng)歷了與之對(duì)應(yīng)的早白堊世晚期和古新世晚期這2個(gè)期次的冷卻抬升事件；XN-8樣品的35個(gè)鋯石顆粒裂變徑跡年齡為166.00~ 314.13 Ma，其混合年齡(219.00±10.00) Ma被分解成249.30 Ma和191.50 Ma這2個(gè)高斯擬合峰值年齡，表明其經(jīng)歷了早三疊世和早侏羅世這2個(gè)時(shí)期的冷卻抬升事件。

表1 甫沙—克里陽地區(qū)裂變徑跡測(cè)試結(jié)果

注：為顆粒數(shù)；s為自發(fā)徑跡數(shù)；s為礦物中自發(fā)裂變徑跡密度；i為誘發(fā)裂變徑跡數(shù)；i為云母外探測(cè)器記錄的礦物中誘發(fā)裂變徑跡密度；為所測(cè)徑跡數(shù)；d為中子注量監(jiān)測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃組件的誘發(fā)裂變徑跡密度；(2)為Chi-sq檢驗(yàn)概率；為年齡誤差。

表2 甫沙—克里陽地區(qū)裂變徑跡年齡分解結(jié)果

本區(qū)測(cè)試的XN-2，XN-3，XN-5，XN-7和XN-9樣品磷灰石裂變徑跡長(zhǎng)度(見表1)均比磷灰石裂變徑跡的原始長(zhǎng)度小，這說明磷灰石裂變徑跡在形成之后均受到構(gòu)造熱事件的影響而發(fā)生部分退火甚至完全退火。

3 裂變徑跡測(cè)試結(jié)果所反映的構(gòu)造事件

3.1 裂變徑跡年齡分布

將甫沙—克里陽地區(qū)不同層位磷灰石和鋯石裂變徑跡年齡及其分解所得的高斯擬合峰值年齡投在年齡分布圖上，所得結(jié)果見圖2。從圖2可以看出峰值年齡集中分布在3個(gè)時(shí)間段，分別為191.50~249.30 ，138.00~ 156.00和57.80~110.10 Ma，分別對(duì)應(yīng)地質(zhì)時(shí)代為晚三疊世、晚侏羅世和晚白堊世，反映出該區(qū)地層在這3個(gè)時(shí)期內(nèi)發(fā)生了明顯的冷卻抬升構(gòu)造事件。

圖2 甫沙—克里陽地區(qū)樣品裂變徑跡年齡分布

3.2 磷灰石裂變徑跡熱模擬

隨著溫度升高，磷灰石裂變徑跡的長(zhǎng)度和密度均逐漸減小，每一條徑跡記錄了低于封閉溫度的某一階段熱演化歷史信息，因此，可利用磷灰石單顆粒的徑跡年齡和長(zhǎng)度進(jìn)行熱歷史模擬[29, 34?35]。本次研究就是利用KETCHAM等[36]提出的多組分復(fù)雜成分Monte Carlo退火模型，運(yùn)用HeFTy軟件對(duì)甫沙—克里陽地區(qū)磷灰石樣品的裂變徑跡年齡和長(zhǎng)度進(jìn)行熱史反演模擬。

模擬過程中的參數(shù)設(shè)置如下：原始徑跡長(zhǎng)度為16.3 μm；現(xiàn)今地表溫度為20 ℃；以古沉積溫度10 ℃和實(shí)際測(cè)試樣品的地層年齡為初始溫度和時(shí)間；時(shí) 間?溫度歷史曲線中的最大溫度為200 ℃；擬合選項(xiàng)選取限制任意搜索項(xiàng)(CRS)；擬合曲線數(shù)量超過50 000條。另外，熱史反演模擬時(shí)，最重要的就是根據(jù)樣品所處的地質(zhì)背景確定限制約束條件。本區(qū)三疊系普遍遭受剝蝕缺失[18]，因此，三疊紀(jì)地層存在明顯的緩慢埋藏甚至溫度降低現(xiàn)象；依據(jù)本次測(cè)試的磷灰石顆粒年齡分布得知早白堊紀(jì)為其地層埋藏最高溫度時(shí)期。實(shí)際模擬過程可分為3步：1) 設(shè)定時(shí)間?溫度演化曲線中的參數(shù)和約束條件；2) 基于退火模型，使用正演法求出徑跡年齡和長(zhǎng)度的模擬值；3) 比較模擬值和實(shí)測(cè)值，評(píng)價(jià)模擬結(jié)果，找出最佳的時(shí)間?溫度演化曲線。在進(jìn)行模擬結(jié)果質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，一般采用模擬值與實(shí)測(cè)值的吻合程度GOF進(jìn)行表征，若GOF大于0.05，則認(rèn)為模擬過程是比較可信的；若GOF大于0.50，則認(rèn)為模擬結(jié)果是高質(zhì)量的。

本次的磷灰石裂變徑跡熱模擬結(jié)果如圖3所示，其中XN-2和XN-5樣品的長(zhǎng)度GOF和年齡GOF均大于或等于0.5，表明模擬結(jié)果是高質(zhì)量的。XN-3樣品的長(zhǎng)度GOF為0.23，年齡GOF為0.77；XN-7樣品的長(zhǎng)度GOF為0.12，年齡GOF為0.95；XN-9樣品的長(zhǎng)度GOF為0.33，年齡GOF為0.46，模擬結(jié)果檢測(cè)值均大于0.05，表明模擬結(jié)果是比較可信的(見表3)。

XN-2樣品的熱模擬結(jié)果表明：該樣品在距今 106 Ma即早白堊世晚期達(dá)到最大埋藏古地溫90 ℃，在53~106 Ma存在緩慢的地層抬升冷卻過程，在53 Ma內(nèi)溫度降低20 ℃，降溫速率為0.38 ℃/Ma；自14.00~21.00 Ma和0~2.00 Ma存在2次快速冷卻抬升，降溫幅度分別為10 ℃和35 ℃，降溫速率分別為 1.43 ℃/Ma和17.5 ℃/Ma，見表4。

XN-3和XN-5樣品自泥盆紀(jì)沉積以來經(jīng)歷了相似的熱演化歷史，分別在80 Ma和104 Ma達(dá)到最大埋藏古地溫106 ℃和123 ℃，后期均存在著3次抬升冷卻過程。XN-3樣品的第1次抬升冷卻事件發(fā)生在80~56 Ma，溫度降低46.7 ℃，降溫速率為1.96 ℃/Ma；新生代的2次抬升冷卻事件發(fā)生在18~22 Ma和 0~5 Ma，降溫幅度分別為8 ℃和27 ℃，降溫速率分別為2 ℃/Ma和5.4 ℃/Ma。XN-5樣品的3次抬升冷卻過程分別發(fā)生在58~104，16~33及0~4 Ma，第1次抬升使得樣品從123 ℃降低到69 ℃，冷卻速率為1.17 ℃/Ma；漸新世的抬升降溫幅度為12 ℃，冷卻速率為0.71 ℃/Ma；上新世的抬升降溫幅度為29 ℃，冷卻速率為7.25 ℃/Ma，抬升冷卻事件持續(xù)至今。

XN-7樣品在108 Ma達(dá)到最大埋藏溫度114 ℃，之后主要經(jīng)歷了3次抬升事件，分別發(fā)生在100~108，4~22及0~4 Ma；早白堊世晚期的抬升降溫幅度為 47 ℃，冷卻速率為5.9 ℃/Ma；中新世的抬升降溫幅度為15 ℃，冷卻速率為0.83 ℃/Ma；從4 Ma開始樣品發(fā)生強(qiáng)烈抬升冷卻，溫度從52 ℃降至20 ℃，并持續(xù)至今，冷卻速率為8 ℃/Ma。

XN-9樣品的熱歷史模擬結(jié)果也表明了3次抬升冷卻事件：第1次緩慢抬升事件發(fā)生在66~117 Ma，降溫幅度為26.5 ℃，冷卻速率為0.52 ℃/Ma；新生代的2次抬升事件分別發(fā)生在17~25 Ma和0~3 Ma，降溫幅度分別為20 ℃和16 ℃，冷卻速率為2.5 ℃/Ma和5.33 ℃/Ma。

圖3 甫沙—克里陽地區(qū)磷灰石裂變徑跡熱史模擬結(jié)果

表3 甫沙—克里陽地區(qū)磷灰石熱史模擬GOF檢測(cè)值

注：長(zhǎng)度GOF代表徑跡長(zhǎng)度模擬值與實(shí)測(cè)值的吻合程度；年齡GOF代表徑跡年齡模擬值與實(shí)測(cè)值的吻合程度。

甫沙—克里陽地區(qū)5個(gè)樣品的磷灰石裂變徑跡熱模擬結(jié)果表明白堊紀(jì)為地層的最大埋藏古地溫時(shí)期，之后主要經(jīng)歷了3次抬升冷卻事件：第1次發(fā)生在晚白堊世，地層冷卻速率為0.38~5.90 ℃/Ma；第2次抬升冷卻事件發(fā)生在中新世，冷卻速率為0.71~ 2.50 ℃/Ma；第3次抬升事件發(fā)生在上新世并持續(xù)至今，地層冷卻速率為5.33~17.5 ℃/Ma，冷卻速率與前2次相比明顯增大，是快速擠壓抬升的結(jié)果。

表4 甫沙—克里陽地區(qū)磷灰石熱史模擬構(gòu)造抬升事件

4 中新生代構(gòu)造事件

甫沙—克里陽地區(qū)中生代以來的第1期構(gòu)造事件發(fā)生在晚三疊世，此時(shí)羌塘地塊和塔里木板塊碰撞拼貼，古特提斯洋消失，塔里木板塊南緣形成1個(gè)弧后前陸變形造山區(qū)[37]。強(qiáng)烈的構(gòu)造擠壓作用使得該區(qū)三疊系整體被抬升遭受剝蝕，全區(qū)普遍缺失三疊紀(jì)沉積，這從該區(qū)南北向的地質(zhì)剖面＇，＇和＇可以明顯看出(圖4(a)，(c)和(d))。同時(shí)造成了下伏石炭系、二疊系與上覆侏羅系之間的廣泛不整合接觸，例如上石炭統(tǒng)卡拉烏依組厚層灰黑色灰?guī)r與下侏羅統(tǒng)康蘇組暗紅色、灰綠色砂巖夾薄層泥巖、煤線的高角度不整合(圖5(a))，中二疊統(tǒng)棋盤組灰綠色、肉紅色砂巖與中下侏羅統(tǒng)葉爾羌群磚紅色細(xì)砂巖之間的平行不整合接觸，并且在不整合面上部發(fā)育1.2 m厚的礫巖(圖5(b)和(c))。

晚侏羅世西昆侖山以南之前發(fā)生的多次碰撞作用使得西昆侖構(gòu)造帶深部物質(zhì)沿著昆中結(jié)合帶發(fā)生匯聚和向上運(yùn)移，西昆侖山體發(fā)生快速抬升；同時(shí)，塔里木地塊自北向南開始俯沖，北向的逆沖擴(kuò)展和南向的陸內(nèi)俯沖使得該地區(qū)處于對(duì)沖擠壓狀態(tài)[9, 38]。正是在這種構(gòu)造背景下，該地區(qū)發(fā)生隆升事件，上石炭統(tǒng)阿孜干組灰黑色泥晶灰?guī)r逆沖推覆在上白堊統(tǒng)英吉莎群肉紅色、灰綠色細(xì)砂巖夾薄層泥巖之上(圖5(d))；中二疊統(tǒng)棋盤組生物碎屑灰?guī)r、粉砂巖、泥巖互層與下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群磚紅色、灰綠色細(xì)砂巖夾薄層紅色泥巖之間地層缺失，且產(chǎn)狀差別很大，形成高角度不整合接觸(圖5(e))。

甫沙—克里陽地區(qū)晚白堊世發(fā)育第三期構(gòu)造事件，此時(shí)發(fā)生自南向北、近于水平的深層緩慢拆離作用[9]，使得該區(qū)晚白堊世—古近紀(jì)沉積地層以連續(xù)整合接觸為主，只是在局部存在不整合，如下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群磚紅色、黃綠色細(xì)砂巖與古新統(tǒng)阿爾塔什組白色膏巖、上白堊統(tǒng)英吉莎群細(xì)砂巖與始新統(tǒng)卡拉塔爾組膏巖之間的角度不整合接觸(圖5(f)和(g))。本區(qū)的5個(gè)磷灰石樣品熱史模擬結(jié)果均反映了此期構(gòu)造事件(見表4)。金小赤等[39]對(duì)柯克亞、克里陽和桑株剖面不整合面、沉積界面、沉積環(huán)境、沉積物厚度、粒度變化特征進(jìn)行了綜合研究，結(jié)果表明西昆侖在晚白堊世發(fā)生了明顯的隆升。

第4期構(gòu)造事件發(fā)生在早中新世，這與SOBEL等[40?42]對(duì)克里陽南部周緣地區(qū)所得出的磷灰石裂變徑跡年齡相一致。該時(shí)期由于印度板塊持續(xù)向北擠壓，造成了西昆侖山體抬升[9, 37]。王永等[43]利用沉積學(xué)、地貌學(xué)和古地磁學(xué)的方法研究認(rèn)為西昆侖在約25 Ma發(fā)生整體隆升。金小赤等[39,42, 44]從沉積相、地層厚度、巖石成分和粒度分析等沉積學(xué)的角度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)西昆侖在中新世經(jīng)歷了強(qiáng)烈的抬升剝露。該區(qū)普遍發(fā)育的古近系卡拉塔爾組厚層白色膏巖與巴什布拉克組砂泥巖互層之間的角度不整合接觸(圖5(h))以及始新統(tǒng)烏拉根組砂巖逆沖推覆在中新統(tǒng)烏恰群暗紅色泥巖之上(圖5(i))均表明這次擠壓構(gòu)造抬升剝蝕事件的發(fā)生。同時(shí)，熱模擬結(jié)果表明位于甫沙—克里陽地區(qū)西部的XN-5和XN-9樣品比東部的XN-2和XN-3樣品抬升開始時(shí)間早，本次冷卻抬升事件具有西部發(fā)生早而東部發(fā)生晚的特征。程曉敢等[28]利用地震資料對(duì)該區(qū)新生代構(gòu)造變形特征進(jìn)行研究，認(rèn)為西昆侖山前同一排構(gòu)造帶的變形存在著由西向東遷移的特征。

第5期構(gòu)造事件發(fā)生在上新世，熱模擬結(jié)果表明甫沙—克里陽地區(qū)該期抬升開始時(shí)間很接近且地層冷卻速率均明顯加快，這可能是受青藏高原快速隆升的影響。黎敦朋等[41,45]對(duì)該區(qū)相鄰區(qū)域進(jìn)行了裂變徑跡年代學(xué)分析，結(jié)果表明自4.7 Ma以來西昆侖發(fā)生了整體大規(guī)模抬升。源自西昆侖造山帶的擠壓沖斷作用使得山前沖斷帶開始形成，并且表現(xiàn)為由造山帶向前陸方向逐漸變新的“前展式”變形[28]。JIN等[17,44, 42]通過對(duì)西昆侖山前盆地新生代沉積序列進(jìn)行研究，認(rèn)為西昆侖在中新世晚期—上新世早期發(fā)生了快速隆升。中新世晚期—上新世早期塔西南山前盆地沉積環(huán)境由相對(duì)平靜的河湖相轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖俣逊e的山前沖積扇和河流相[39, 44, 46]，沉積速率由早期的0.015 mm/a增加到0.950 mm/a[5]，古流向也由烏恰群的NEE—SWW方向轉(zhuǎn)變?yōu)榘D什組時(shí)期的SWW—NEE[47]。ZHENG 等[5, 48?49]使用古地磁方法進(jìn)行研究，認(rèn)為西昆侖造山帶在4.5 Ma開始隆升。以上這些研究均表明甫沙—克里陽地區(qū)自上新世至今發(fā)生了快速抬升剝蝕事件。

圖4 甫沙—克里陽地區(qū)地質(zhì)剖面

綜上所述，甫沙—克里陽地區(qū)測(cè)試樣品的裂變徑跡年齡和磷灰石裂變徑跡熱模擬所反映的構(gòu)造事件期次、起止時(shí)間與其所處的構(gòu)造背景及構(gòu)造事件導(dǎo)致的地層分布、接觸關(guān)系見圖6。由圖6可知：甫沙—克里陽地區(qū)中生代以來主要經(jīng)歷了晚三疊世、晚侏羅世、晚白堊世、早中新世和上新世5期構(gòu)造事件，并且均具有明顯的區(qū)域構(gòu)造背景和沉積響應(yīng)。晚三疊世的擠壓構(gòu)造持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，抬升幅度大，地層整體被抬升遭受了嚴(yán)重剝蝕；晚侏羅世構(gòu)造抬升使得該區(qū)地層整體被抬升剝蝕，但其持續(xù)時(shí)間短；在晚白堊世和早中新世，只是本區(qū)的局部地區(qū)地層被抬升剝蝕，大部分地區(qū)沉積地層仍以連續(xù)沉積為主，發(fā)生了明顯的差異抬升剝蝕事件；而上新世則發(fā)生整體、快速地?cái)D壓抬升，地層冷卻速率顯著加快。

5 油氣地質(zhì)意義

甫沙—克里陽地區(qū)中新生代共發(fā)生了5期構(gòu)造事件。其中，晚三疊世的整體性抬升事件使得該區(qū)普遍缺失晚二疊世和三疊紀(jì)沉積，下伏石炭系—下二疊統(tǒng)海相泥質(zhì)烴源巖的熱演化程度被延緩降低，該區(qū)柯克亞油氣田地層埋藏?zé)嵫莼非€變化趨勢(shì)也說明這點(diǎn)[50]。同時(shí)，隨著該區(qū)應(yīng)力場(chǎng)由擠壓向拉張轉(zhuǎn)換，早中侏羅世發(fā)育一系列受北西西—南東東走向正斷層控制的斷陷盆地[46]，控制了該區(qū)中下侏羅統(tǒng)陸相沖積扇和沼澤煤系地層的沉積展布范圍，使其以狹長(zhǎng)的條帶狀平行西昆侖山的走向分布于其山前地帶，最終控制了該區(qū)另外一套重要烴源巖中下侏羅統(tǒng)地層的分布范圍。上新世構(gòu)造事件對(duì)甫沙—克里陽地區(qū)油氣聚集的影響示意圖見圖7。

圖5 甫沙—克里陽地區(qū)野外地質(zhì)特征

圖6 甫沙—克里陽地區(qū)中新生代構(gòu)造事件

圖7 上新世構(gòu)造事件對(duì)甫沙—克里陽地區(qū)油氣聚集的影響示意圖

第2期的構(gòu)造事件發(fā)生在晚侏羅世，持續(xù)時(shí)間較短。該區(qū)普遍缺失上侏羅統(tǒng)，使得下伏中下侏羅統(tǒng)泥巖和煤系烴源巖與其上覆白堊系砂巖地層直接接觸，有利于后續(xù)中下侏羅統(tǒng)烴源巖生成的油氣在白堊系儲(chǔ)層中聚集成藏。該套有利的烴源巖和儲(chǔ)集層組合已經(jīng)被柯東1井的勘探結(jié)果所證實(shí)。

晚白堊世和早中新世的2期差異性構(gòu)造抬升事件使得本區(qū)白堊系、古近系和新近系以連續(xù)沉積為主，偶見不整合接觸和逆沖推覆構(gòu)造，構(gòu)造擠壓抬升強(qiáng)度較弱。晚白堊世的擠壓構(gòu)造抬升事件形成了分布范圍較廣泛的自西昆侖山前向塔里木盆地內(nèi)部逆沖推覆的低角度斷層(圖4(c)中斷層F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4和F5)，為下伏油氣的向上運(yùn)移提供了通道。

上新世的快速擠壓抬升事件使得中新統(tǒng)烏恰群被抬升剝蝕充當(dāng)物源，鄰近山前區(qū)域地層進(jìn)入到快速埋藏階段，加劇了該區(qū)主力烴源巖石炭系—下二疊統(tǒng)泥巖的熱演化程度，油氣大量生成。何登發(fā)等[50?51]針對(duì)本區(qū)烴源巖熱演化的研究也說明這點(diǎn)。強(qiáng)烈的擠壓逆沖推覆作用還使得本區(qū)在西昆侖山前形成一系列高角度逆沖斷層(圖4(b)中斷層F6，F(xiàn)7，F(xiàn)8，F(xiàn)9和F10)的同時(shí)，發(fā)育與斷層相關(guān)的背斜圈閉(圖4)。何登發(fā)等[50,52]運(yùn)用相態(tài)資料和有機(jī)包裹體地球化學(xué)方法對(duì)柯克亞凝析油氣田及柯東—柯克亞構(gòu)造帶的油氣成藏特征進(jìn)行了研究，結(jié)果表明該區(qū)油氣的主要成藏時(shí)期為上新世晚期，具有明顯的晚期成藏特征。以上均說明此期構(gòu)造事件在促使本區(qū)烴源巖熱演化程度加劇、形成高角度深層大斷裂運(yùn)移通道和背斜圈閉等油氣地質(zhì)條件發(fā)育的基礎(chǔ)上，確實(shí)發(fā)生了油氣的聚集成藏作用。

綜上所述，晚三疊世和上新世的2期構(gòu)造事件對(duì)甫沙—克里陽地區(qū)的油氣聚集產(chǎn)生了重要的影響。正是在晚三疊世整體地層被長(zhǎng)時(shí)間抬升剝蝕、主力烴源巖石炭系—下二疊統(tǒng)熱演化程度被延緩的前提下，上新世的整體快速擠壓抬升事件促使本區(qū)烴源巖、斷裂輸導(dǎo)、圈閉等油氣地質(zhì)條件相互耦合，使得該區(qū)油氣能夠聚集成藏(見圖7)。可以說，晚三疊世的構(gòu)造抬升事件是該區(qū)油氣聚集的基礎(chǔ)，而上新世的快速擠壓抬升作用則是控制該區(qū)油氣聚集的關(guān)鍵。

6 結(jié)論

1) 甫沙—克里陽地區(qū)中新生代經(jīng)歷了5期構(gòu)造抬升事件，主要對(duì)應(yīng)于晚三疊世、晚侏羅世、晚白堊世、早中新世和上新世，并且均具有明顯的區(qū)域構(gòu)造背景和沉積響應(yīng)。

2) 晚三疊世構(gòu)造事件為整體長(zhǎng)時(shí)間的冷卻抬升事件，晚侏羅世的整體性抬升剝蝕事件持續(xù)時(shí)間較短，晚白堊世和早中新世兩期構(gòu)造抬升事件在本區(qū)表現(xiàn)為差異性隆升剝蝕，并且早中新世構(gòu)造抬升具有西早東晚的特征，而上新世則整體快速地抬升剝蝕。

3) 晚三疊世的整體性構(gòu)造抬升事件使得甫沙—克里陽地區(qū)烴源巖熱演化程度被延緩，生烴潛力被保存，為油氣晚期成藏奠定了基礎(chǔ)；而上新世以來的快速擠壓抬升則促使烴源巖、斷裂輸導(dǎo)、圈閉等油氣地質(zhì)條件發(fā)育，并且各成藏要素能夠相互耦合，促進(jìn)該區(qū)油氣的晚期成藏，是控制該區(qū)油氣聚集的關(guān)鍵。

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(編輯 陳燦華)

Fission track evidence for Meso-Cenozoic tectonic event of Fusha—Keliyang area in piedmont of the western Kunlun Mountains and its geological significance

LIAO Xiao1, 2, WANG Zhenliang1, 2, FAN Changyu1, 2, YANG Youxing3, XIE Qiaoming1, 2, ZHAO Zilong1, 2

(1. State Key Laboratory of Continental Dynamics, Northwest University, Xi’an 710069, China; 2. Department of Geology, Northwest University, Xi’an 710069, China; 3. Oil and Gas Resource Research Center, China Geological Survey, Beijing 100029, China)

The Fusha—Keliyang area is located in the conjunction region of Tarim Basin and western Kunlun Orogenic Belt, which has a special tectonic location and complex evolutionary history. Zircon, apatite fission track dating and time-temperature thermal history modeling combined with field geological survey and seismic data were carried out to analyze the uplifting history of the Fusha—Keliyang area.The results show that the Fusha—Keliyang area undergoes five cooling events which occurs in the Late Triassic, Late Jurassic, Late Cretaceous, Early Miocene and Pliocene. The five cooling events have good response relationship with the regional background and field geological characteristics. The Late Triassic uplift event has the characteristics of long-term overall uplift, which lays the foundation for the late hydrocarbon accumulation. The Pliocene uplift event makes the source rock, faults, trap couple with each other in the study area, which leads to oil and gas accumulation in the late stage, and plays an important role in controlling the hydrocarbon accumulation in the area.

hydrocarbon accumulation; fission track; tectonic event; Meso—Cenozoic; Fusha—Keliyang area; piedmont of the western Kunlun Mountains

P542

A

10.11817/j.issn.1672-7207.2018.03.018

1672?7207(2018)03?0642?13

2017?08?08；

2017?10?09

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41672121)；中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(DD20160203) (Project(41672121) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(DD20160203) supported by the Program of China Geological Survey)

王震亮，博士，教授，從事油氣地質(zhì)學(xué)研究；E-mail: mianxnwu@163.com