塔里木盆地北緣沙雅隆起兩階段走滑變形的證據(jù)

何光玉，顧 憶，趙永強(qiáng)，姚澤偉，3，鄭曉麗，肖思東，5，黃繼文，賈存善，周雨雙

(1.浙江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，杭州 310027；2.中國(guó)石化 石油勘探開發(fā)研究院 無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無(wú)錫 214126；3.浙江大學(xué) 海洋學(xué)院，浙江 舟山 316021；4.東方地球物理公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000；5.浙江國(guó)高能源科技有限公司，杭州 310023)

沙雅隆起即塔北隆起，位于塔里木盆地北緣，走向北東東；其北鄰庫(kù)車坳陷，南接順北低隆，西與阿瓦提凹陷以喀拉玉爾滾走滑斷裂為界，東鄰孔雀河斜坡，東西長(zhǎng)約360 km，南北寬約70～100 km，面積約25 200～36 000 km2(圖1)。

前人研究[1-3]表明，沙雅隆起斷裂活動(dòng)?xùn)|西有別：東段主要發(fā)育輪臺(tái)、亞南和輪南等近東西向斷裂，活動(dòng)于加里東期、海西期和印支—喜馬拉雅期；西段主要發(fā)育喀拉玉爾滾北西向斷裂與羊塔克、英買7等近東西向斷裂，早、晚古生代逆沖活動(dòng)強(qiáng)烈。由于東段亞南斷裂與輪臺(tái)斷裂的強(qiáng)烈活動(dòng)，造成其間的雅克拉斷凸為沙雅隆起抬升最高的區(qū)帶，呈近東西走向，面積約4 400 km2[4]。

圖1 塔里木盆地沙雅隆起構(gòu)造位置 F1.輪臺(tái)斷裂；F2.亞南斷裂；F3.輪南斷裂；F4.喀拉玉爾滾斷裂；F5.羊塔克斷裂；F6.英買7斷裂Fig.1 Tectonic location of Shaya Uplift, Tarim Basin

沙雅隆起主要經(jīng)歷了4期構(gòu)造演化階段，即震旦紀(jì)—中奧陶世的斜坡階段、晚奧陶世末—三疊紀(jì)的逆沖階段、侏羅紀(jì)—古近紀(jì)的反轉(zhuǎn)階段與新近紀(jì)—第四紀(jì)的改造階段[5]。構(gòu)造變形時(shí)間與變形特征不僅存在東、西差異[6]，而且還存在上、下差異：在元古界和古生界中發(fā)育逆斷層，而在中新生界中發(fā)育正斷層[7]，表現(xiàn)出負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造的特征[8]。

總的來(lái)看，前人對(duì)于沙雅隆起構(gòu)造變形的認(rèn)識(shí)，主要是下部逆沖、上部伸展，早期逆沖、晚期伸展。這一認(rèn)識(shí)，既與剖面上主干斷層的產(chǎn)狀沿走向多變相矛盾，又與平面上基底斷層呈“掃帚狀”與“疊瓦扇狀拖尾”等分布的特征相矛盾。因?yàn)?，這些都是走滑斷裂的特征。

基于三維地震剖面的精細(xì)地質(zhì)解釋，結(jié)合斷層平面成圖，本文首次提出沙雅隆起兩階段走滑變形的特征，以期能起到拋磚引玉的作用。

1 地質(zhì)背景

前人研究[9-10]表明，塔里木盆地為一穩(wěn)定的克拉通盆地，內(nèi)部構(gòu)造變形很弱，早震旦世普遍處于隆起狀態(tài)，缺失沉積；晚震旦世進(jìn)入伸展?fàn)顟B(tài)，發(fā)育小型斷陷；寒武紀(jì)至二疊紀(jì)，西部和北部發(fā)育臺(tái)地，沉積了巨厚的海相碳酸鹽巖，東部發(fā)育深盆，接受了更大厚度的海相碎屑巖沉積；期間于中奧陶世末、晚奧陶世早期和晚奧陶世末，由于北側(cè)天山洋的俯沖與消減，發(fā)生加里東中期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[11]。

中—晚志留世，由于南側(cè)阿爾金洋的關(guān)閉和阿爾金造山帶的隆升，發(fā)生加里東晚期運(yùn)動(dòng)，塔里木盆地南部抬升，普遍缺失志留系的沉積。至中泥盆世末，西昆侖早古生代火山島弧與塔里木大陸碰撞，海西早期運(yùn)動(dòng)發(fā)生，昆侖洋關(guān)閉，庫(kù)地縫合線形成，塔里木西北部發(fā)生抬升，地層遭受強(qiáng)烈剝蝕，大面積缺失泥盆系[12-13]。在沙雅隆起及其以北地區(qū)由于構(gòu)造隆升，造成了志留紀(jì)晚期和泥盆紀(jì)的沉積間斷，下石炭統(tǒng)角度不整合于志留系之上。沙雅隆起東部主要為近東西展布的潮坪相與淺海陸棚相，西部主要為濱岸相與三角洲相[14]。

晚泥盆世—石炭紀(jì)，塔里木板塊處于弱伸展構(gòu)造環(huán)境之中，沉積了一定厚度的石炭系和二疊系，在塔中地區(qū)伴隨有少量基性巖漿活動(dòng)。早二疊世晚期—晚二疊世，伊犁地塊與塔里木板塊碰撞，南天山洋自東向西呈剪刀式閉合，海西晚期運(yùn)動(dòng)發(fā)生，南天山造山帶形成，在塔北地區(qū)伴隨有中—酸性巖漿活動(dòng)。同時(shí)，塔北地區(qū)快速抬升，遭受強(qiáng)烈剝蝕，并一直持續(xù)至三疊紀(jì)，因而大面積缺失古生界[15]。

侏羅紀(jì)以來(lái)，受西昆侖造山帶的影響[16]，塔里木盆地西部處于相對(duì)隆升，沉積缺失，而包括庫(kù)車在內(nèi)的塔里木盆地東部則處于大面積沉降，接受沉積，并一直持續(xù)至早白堊世。早白堊世末，擠壓作用增強(qiáng)，沙雅隆起西部地區(qū)處于抬升狀態(tài)，缺失相應(yīng)沉積。

古近紀(jì)末，印度—西藏板塊碰撞發(fā)生，南天山復(fù)活[17-20]，在山前地帶發(fā)育前陸盆地，沉積了巨大厚度的新近系。

2 數(shù)據(jù)與方法

本次研究，以構(gòu)造變形最為強(qiáng)烈的雅克拉斷凸帶為例，該斷凸帶位于沙雅隆起的中—東部；研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于中國(guó)石化西北油田分公司2個(gè)三維地震工區(qū)(LT3d與KUD3d)的數(shù)據(jù)體。其中，輪臺(tái)三維地震工區(qū)(LT3d)面積約1 400 km2，庫(kù)都三維地震工區(qū)(KUD3d)面積約3 300 km2(圖1)。數(shù)據(jù)采樣與處理成像精度為100 m×100 m。

上述數(shù)據(jù)所采用的是中國(guó)石化西北油田分公司與中國(guó)石油塔里木油田公司的綜合地震分層。該分層從鉆井出發(fā)，做到了縱、橫向地震剖面的閉合。

根據(jù)鉆井資料，研究區(qū)地震波的平均速度約為4 000 m/s。因此，從地表面往下1 s處的埋深約為4 000/2=2 000 m。

3 走滑變形的證據(jù)

三維地震剖面分析表明，沙雅隆起走滑變形的證據(jù)主要有：(1)在地震剖面上，下部構(gòu)造層為正花狀構(gòu)造，上部構(gòu)造層為負(fù)花狀構(gòu)造；(2)在斷層平面圖上，形成上述花狀構(gòu)造的斷層呈“掃帚狀”與“疊瓦扇狀拖尾”分布。

3.1 剖面上的花狀構(gòu)造變形特征

眾所周知，走滑變形的一個(gè)重要特征是剖面上的花狀構(gòu)造。其中，壓扭變形形成正花狀構(gòu)造，張扭變形形成負(fù)花狀構(gòu)造[21]。

三維地震分析表明，沙雅隆起的雅克拉斷凸帶既具有壓扭變形特征，也具有張扭變形特征。這是因?yàn)?，該區(qū)深部發(fā)育典型的正花狀構(gòu)造，淺部發(fā)育典型的負(fù)花狀構(gòu)造(圖2,3)。圖2表明，在輪臺(tái)三維地震工區(qū)，雅克拉斷凸帶的深部(古生界—前古生界)主要發(fā)育輪臺(tái)南、輪臺(tái)、雅克拉、亞南和庫(kù)南等5條斷裂，它們傾向南或北，相向傾斜，相背逆沖，整體表現(xiàn)為向上撒開，向下收斂，且直插基底的大型正花狀構(gòu)造特征。斷層活動(dòng)的結(jié)果，造成斷裂斷層上盤的前寒武系直接逆沖于下盤的古生界與中生界三疊系之上。

圖2表明，在輪臺(tái)三維地震工區(qū)雅克拉斷凸帶的淺部(中—新生界)，主要發(fā)育輪臺(tái)、雅克拉和亞南等3條具有伸展性質(zhì)的主干斷裂，并形成了3個(gè)半花狀構(gòu)造，一起組成了一個(gè)一定規(guī)模的負(fù)花狀構(gòu)造。該負(fù)花狀構(gòu)造主要分布于侏羅系、白堊系和古近系構(gòu)造層之中，其次分布于新近系吉迪克組之中，再次分布于康村組與庫(kù)車組之中，表明構(gòu)造活動(dòng)逐漸減弱。

圖2 塔里木盆地沙雅隆起輪臺(tái)地區(qū)A-A’測(cè)線地震剖面剖面位置見圖1。 F1.輪臺(tái)南斷裂；F2.輪臺(tái)斷裂；F3.雅克拉斷裂；F4.亞南斷裂；F5.庫(kù)南斷裂Fig.2 Seismic profile A-A’ of Luntai area, Shaya Uplift, Tarim Basin

圖3 塔里木盆地沙雅隆起庫(kù)南地區(qū)B-B’測(cè)線地震剖面剖面位置見圖1。 F1.輪臺(tái)南斷裂；F2.輪臺(tái)斷裂；F3.輪臺(tái)北①號(hào)斷裂；F4.輪臺(tái)北②號(hào)斷裂；F5.雅克拉斷裂；F6.亞南斷裂；F7.庫(kù)南斷裂Fig.3 Seismic profile B-B’ of Kunan area, Shaya Uplift, Tarim Basin

與圖2相比，圖3也具有類似的特征。不同的是，圖3所示的庫(kù)南地區(qū)花狀構(gòu)造的斷層數(shù)量更多，斷距更大，因而花狀構(gòu)造的規(guī)模也更大。

3.2 平面上斷層的分布特征

本區(qū)走滑變形的第二個(gè)證據(jù)是在斷層平面圖上，形成上述花狀構(gòu)造的斷層呈“掃帚狀”與“疊瓦扇狀拖尾”分布(圖4)。

圖4為根據(jù)前述三維地震剖面解釋好的斷層，投影到白堊系底界面編制而成。圖4表明，雅克拉斷凸帶的斷層整體上具有向東收斂、向西撒開的“掃帚狀”分布特點(diǎn)；同時(shí)，還可見次級(jí)斷層或分支斷層的展布具有“疊瓦扇狀”拖尾的現(xiàn)象。

4 走滑變形的時(shí)間

三維地震剖面分析表明，塔里木盆地北緣沙雅隆起經(jīng)歷了兩階段的走滑構(gòu)造變形：第一階段為加里東晚期—印支期的壓扭構(gòu)造變形；第二階段為喜馬拉雅期的張扭構(gòu)造變形。

4.1 第一階段的壓扭構(gòu)造變形

圖2與圖3表明，沙雅隆起雅克拉構(gòu)造帶侏羅系下伏前寒武系的古老地層，該古老地層向南、北分別逆沖于古生界和中生界三疊系之上，表明三疊紀(jì)末的壓扭構(gòu)造變形。同時(shí)，圖3可見輪臺(tái)南斷裂在寒武—奧陶—志留系中向南的逆沖特征，以及在上泥盆統(tǒng)—石炭系中輕微的褶皺特征，表明該壓扭構(gòu)造變形向前還可以追溯到海西期與加里東晚期。

圖4 塔里木盆地沙雅隆起雅克拉斷凸帶白堊系底面斷層分布平面圖位置見圖1。Fig.4 Fault distribution of Cretaceous in Yakela Fault Uplift, Shaya Uplift, Tarim Basin

4.2 第二階段的張扭構(gòu)造變形

圖2與圖3表明，沙雅隆起雅克拉構(gòu)造帶在侏羅系及其以上的中—新生界構(gòu)造層中發(fā)育大量正斷層。但是，真正控制沉積的是古近系及其以上構(gòu)造層，且控制沉積的正斷層向上逐漸不發(fā)育，這說(shuō)明第二階段的張扭構(gòu)造變形開始于古近紀(jì)，進(jìn)入新近紀(jì)后逐漸減弱。

5 地質(zhì)意義

眾所周知，走滑構(gòu)造屬于基底卷入構(gòu)造，屬于原地的東西，向下往往斷達(dá)巖石圈。因此，上述雅克拉走滑構(gòu)造帶的厘定，表明塔里木盆地北緣存在斷達(dá)深部的構(gòu)造分隔帶。由于這一構(gòu)造分隔帶形成于加里東晚期—印支期，因此可以推斷在加里東晚期—印支期，塔里木盆地北緣不存在統(tǒng)一的構(gòu)造—沉積環(huán)境，沙雅走滑構(gòu)造帶為一重要的構(gòu)造—沉積分隔帶。

此外，上述分析表明，雅克拉構(gòu)造帶的壓扭構(gòu)造變形始于加里東晚期(志留紀(jì))，自加里東晚期至印支—燕山期一直處于壓扭構(gòu)造變形階段；而張扭構(gòu)造變形始于喜馬拉雅早期(古近紀(jì))，自喜馬拉雅早期—晚期一直處于張扭構(gòu)造變形階段。因此，加里東晚期與喜馬拉雅早期應(yīng)該是塔里木盆地北緣非常重要的2個(gè)構(gòu)造變革期。

6 結(jié)論

(1)塔里木盆地北緣沙雅隆起經(jīng)歷了兩階段的走滑構(gòu)造變形：第一階段為加里東晚期—印支期的壓扭構(gòu)造變形；第二階段為喜馬拉雅期的張扭構(gòu)造變形。

(2)剖面上，早、晚兩期走滑變形造成了沙雅隆起正、負(fù)花狀構(gòu)造的上、下疊合，屬于疊合花狀構(gòu)造；平面上，這些斷層呈“掃帚狀”和“疊瓦扇狀拖尾”展布。

(3)塔里木盆地北緣可能不存在統(tǒng)一的構(gòu)造—沉積環(huán)境，沙雅走滑構(gòu)造帶為一重要的構(gòu)造—沉積分隔帶，加里東晚期與喜馬拉雅早期是塔里木盆地北緣非常重要的2個(gè)構(gòu)造變革期。