阿姆河右岸區(qū)域構(gòu)造大剖面解析及成因探討*

李 智 李英強 何登發(fā) 李雙建 梅慶華 張志業(yè)

（1.中國石化深部地質(zhì)與資源重點實驗室北京 102206；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院 北京 100083；3.中國石化勘探分公司 成都 610041；4.中國石化河南油田分公司 河南南陽 473400）

阿姆河盆地（又稱阿姆達(dá)林盆地或卡拉庫姆盆地）右岸區(qū)塊即中石油巴格德雷合同區(qū)，行政區(qū)域?qū)儆谥衼喭翈炻固沽邪推罩荩乩砩衔挥谕翈炻固箹|北部阿姆河流域北側(cè)和土庫曼斯坦—烏茲別克斯坦國境線南側(cè)，構(gòu)造上橫跨阿姆河盆地東北部的查爾朱階地、別什肯特坳陷和吉薩爾山前沖斷帶，總面積18 620 km2，有效勘探面積14 314 km2。經(jīng)過多年勘探開發(fā)，目前在該區(qū)塊發(fā)現(xiàn)了薩曼捷佩、麥捷讓、別—皮、揚—恰、阿蓋雷、奧加爾雷等多個氣田，是中石油最大規(guī)模的海外天然氣勘探開發(fā)項目，成為西氣東輸?shù)闹匾獨庠吹?，對保障國?nèi)天然氣消費具有重要意義（劉合年等，2013；李智，2015；聶明龍等，2016；田雨，2016；單云鵬等，2020；王紅軍等，2020）。

阿姆河右岸區(qū)塊歷經(jīng)多年勘探開發(fā)，在基礎(chǔ)地質(zhì)認(rèn)識、油氣地質(zhì)條件綜合分析和配套工程工藝技術(shù)等方面均取得了大量進(jìn)展。學(xué)者已對查爾朱階地的構(gòu)造演化階段和油氣成藏過程（陸詩闊等，2013a；孫林等，2013）；斷裂走向、發(fā)育層位、性質(zhì)、組合樣式和控藏作用等均開展了深入研究（聶明龍等，2013a，2013b，2015；聶永生，2014；徐劍良，2019；張良杰等，2022）。但目前研究對整個阿姆河右岸地區(qū)的構(gòu)造形成時間和成因機(jī)制主控因素卻缺少深入探討。

因此，本文以地震、鉆井、測井等資料為基礎(chǔ)并借鑒國內(nèi)外前人研究成果，以斷層相關(guān)褶皺理論和鹽構(gòu)造理論為指導(dǎo)，分析阿姆河右岸地區(qū)不整合面展布，劃分構(gòu)造—地層層序；建立過阿姆河右岸的區(qū)域地質(zhì)幾何學(xué)大剖面，分析研究區(qū)構(gòu)造變形特征；在構(gòu)造復(fù)原理論指導(dǎo)下恢復(fù)其運動學(xué)過程；最終探討其成因機(jī)制，為鹽構(gòu)造變形區(qū)構(gòu)造演化成因分析和油氣勘探提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造位置

阿姆河盆地地理上位于烏茲別克斯坦、土庫曼斯坦、阿富汗和伊朗交界處。大地構(gòu)造位置屬于古特提斯洋構(gòu)造域，盆地走向NW-SE，面積約43.7×104km2（圖1a）。盆地四周被克孜勒庫姆山脈、科佩特山脈、突厥斯坦山脈和吉薩爾山脈等褶皺山系圍限，內(nèi)部坳隆構(gòu)造單元呈NW-SE 向條帶狀相間展布（圖1b），是中亞地區(qū)乃至世界面積和油氣資源潛力最大的含氣盆地之一。其構(gòu)造演化可劃分為前二疊紀(jì)基底形成期、二疊—三疊紀(jì)弧后裂谷期、侏羅—古近紀(jì)穩(wěn)定沉積期、新近紀(jì)以來擠壓抬升期。阿姆河右岸區(qū)塊位于阿姆河盆地東北部，呈NW-SE 向長三角形條帶狀展布，地表由西向東依次出露第四系—侏羅系地層（圖1c）。

圖1 阿姆河右岸區(qū)域構(gòu)造位置及地震測線位置圖Fig.1 Map showing the structure and seismic line locations in the Amu Darya Right Bank

1.2 地層發(fā)育特征

阿姆河盆地是在前二疊紀(jì)基底之上發(fā)育的中—新生界沉積盆地，根據(jù)巖性特征并結(jié)合大地構(gòu)造演化將地層劃分為前二疊紀(jì)基底、二疊—三疊系過渡層系和中—新生界沉積蓋層共3 套地層結(jié)構(gòu)（圖2），詳細(xì)特征如下。

圖2 阿姆河右岸地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive histogram of strata in the Amu Darya Right Bank

阿姆河盆地前二疊紀(jì)基底巖性有巖漿巖、火山碎屑巖和變質(zhì)沉積巖等；其成因則有經(jīng)后期改造的前寒武紀(jì)變質(zhì)巖、古生代不同時期巖漿巖與變質(zhì)巖組合和海西期褶皺基底等多種觀點（雷振宇等，2004；郭永強等，2006；張志偉等，2010）。

二疊—三疊系過渡層為砂礫巖、砂巖、粉砂巖等碎屑巖系和凝灰?guī)r、泥頁巖等旋回層。

中-下侏羅統(tǒng)赫塘—巴通階為深灰、灰黑色灰質(zhì)泥巖及灰色、淺灰色粉砂巖；上侏羅統(tǒng)卡洛夫—牛津階為海相碳酸鹽巖沉積；上侏羅統(tǒng)基末利—提塘階為膏鹽巖沉積（張婷等，2014；李香華等，2019）。

下白堊統(tǒng)為灰白色膏鹽巖與灰色泥巖互層；上白堊統(tǒng)為淺灰色灰?guī)r、深灰色泥巖和灰綠色泥巖互層。

古近系以海相碳酸鹽巖和泥巖沉積為主，巖性為淺灰色白云巖、灰色砂泥巖和黃褐色粉砂巖。

新近系—第四系為褐黃色流沙層和褐黃色泥巖及粉砂巖、細(xì)砂巖互層。

2 地質(zhì)結(jié)構(gòu)

2.1 區(qū)域性不整合面

受多期構(gòu)造運動影響，阿姆河盆地右岸區(qū)塊發(fā)育多個不整合面（圖3）。

圖3 阿姆河右岸不整合面分布示意圖（剖面位置見圖1c）Fig.3 Distribution diagram of unconformity surface in the Amu Darya Right Bank（profile shown in Fig.1c）

（1）二疊系底不整合

海西運動晚期二疊系—三疊系過渡層上超于褶皺基底之上的角度不整合。

（2）侏羅系底不整合

晚三疊世多個微板塊與歐亞大陸碰撞導(dǎo)致古特提斯洋關(guān)閉的基末利造山運動，造成二疊—三疊系地層被上覆的侏羅系地層削截。

（3）白堊系底不整合

晚侏羅世歐亞大陸與岡瓦納大陸碰撞，造成上侏羅統(tǒng)地層被下白堊統(tǒng)地層削截。

（4）古近系底不整合

晚白堊世擠壓抬升后，上白堊統(tǒng)地層被古近系地層削截。

（5）新近系底不整合

印度、阿拉伯板塊和歐亞大陸碰撞的喜馬拉雅運動，導(dǎo)致在褶皺向斜帶新近系—第四系地層上超于下伏古近系地層之上。

2.2 構(gòu)造—地層層序

構(gòu)造—地層層序是限定于兩個區(qū)域性不整合面之間的一套沉積巖石組合（何登發(fā)，2007）。根據(jù)區(qū)域不整合及地震反射層空間展布特征，將阿姆河右岸地區(qū)沉積地層劃分為6 套構(gòu)造層（圖4）。

圖4 阿姆河右岸構(gòu)造—地層層序Fig.4 Tectonic stratigraphic sequence in the Amu Darya Right Bank

基底構(gòu)造層巖性為強烈褶皺和高度變質(zhì)的晚古生代花崗巖、中基性火山巖、碎屑巖和變質(zhì)巖，地震剖面特征為空白雜亂反射。

二疊—三疊系構(gòu)造層發(fā)育于斷陷區(qū)，巖性為陸源碎屑巖和中酸性火山巖，局部為紅色粗碎屑，地震反射呈不連續(xù)弱反射特征。

侏羅系構(gòu)造層巖性從中-下侏羅統(tǒng)深灰色泥頁巖到上侏羅統(tǒng)海相碳酸鹽巖及膏鹽巖，為一個完整的海進(jìn)—海退旋回，頂部膏鹽巖地層由于層速度大，而導(dǎo)致地震剖面呈明顯的連續(xù)強振幅強反射特征。

白堊系構(gòu)造層巖性為陸相或淺海相紅色砂泥巖，頂部是一套白云巖沉積，地震波組呈連續(xù)層狀特征。

古近系構(gòu)造層巖性為碳酸鹽巖建造，地震反射波組呈連續(xù)空白弱反射特征。

新近系—第四系構(gòu)造層的沉積厚度和沉降中心與下伏構(gòu)造層相比發(fā)生巨大改變，巖性主要為褐黃色泥巖和粉砂巖，地震反射在底部為一套連續(xù)性強振幅波組。

2.3 構(gòu)造幾何學(xué)特征

阿姆河盆地右岸區(qū)塊現(xiàn)今構(gòu)造格局中間低，向東、西兩側(cè)均變高；從西向東橫跨查爾朱階地（伊利吉克構(gòu)造、薩曼杰佩構(gòu)造、奧加爾雷南斜坡、別列克特利—皮爾古伊構(gòu)造、揚古伊—恰什古伊構(gòu)造）、別什肯特坳陷（基爾?！獎e希克構(gòu)造、霍賈姆巴茲構(gòu)造、杜戈巴—召拉麥爾根斜坡）、吉薩爾山前沖斷帶（高爾達(dá)克構(gòu)造、阿克古莫拉姆構(gòu)造、加拉恰加特構(gòu)造、庫基塔格構(gòu)造）3 個二級構(gòu)造單元共12 個構(gòu)造帶，沉積地層自二疊系—第四系發(fā)育齊全（圖5）。

縱向上研究區(qū)主要發(fā)育上侏羅統(tǒng)基末利—提塘階膏鹽巖區(qū)域滑脫層和基底滑脫層兩套滑脫系統(tǒng)?；谆搶釉谥胁可睿驏|、西兩側(cè)變淺，控制了上覆整套沉積蓋層的沖斷變形，是研究區(qū)逆沖斷裂系統(tǒng)的滑脫層位?；├崽岭A厚層膏鹽巖在地下高溫高壓環(huán)境下的熔融使得鹽上白堊系—新近系地層與鹽下二疊系—侏羅系地層產(chǎn)生了截然不同的構(gòu)造形態(tài)。鹽上褶皺變形以陡窄的滑脫褶皺為特征，斷裂以傾向NW 的小斷距正斷層和走滑斷層為主；鹽下褶皺變形以寬緩的沖斷褶皺為特征，斷裂以傾向SE 的大斷距逆斷層為主。僅在研究區(qū)西部的伊利吉克和薩曼杰佩地區(qū)，由于膏鹽巖沉積減薄直至尖滅，而導(dǎo)致鹽上、鹽下具有相同的褶皺變形幅度（圖6a）。由于基末利—提塘階膏鹽巖巖性差異，基末利階鹽巖以塑性流動增厚為特征，在研究區(qū)中東部的背斜核部較厚，向西逐漸減薄；而提塘階膏巖流動性較差，在研究區(qū)中部以逆沖斷裂構(gòu)成的逆沖疊瓦變形系統(tǒng)為主要特征（圖6b）。

橫向上，強烈的擠壓隆升變形主要集中在東部的西南吉薩爾山前帶。山前帶深部基底內(nèi)發(fā)育由多條逆沖斷裂組成的構(gòu)造楔，是吉薩爾山隆升剝蝕的主要原因；在基底和鹽下地層發(fā)育由東向西的逆沖斷裂；而鹽上地層發(fā)育反向調(diào)節(jié)斷裂，白堊系及以上地層大量遭受剝蝕（圖6c）。中部別什肯特坳陷和西部查爾朱階地構(gòu)造變形相對較弱，發(fā)育位于基底高部位之上的古隆起，如薩曼杰佩和基爾桑古隆起（圖6d）。

圖6 阿姆河右岸區(qū)域地質(zhì)剖面的局部構(gòu)造現(xiàn)狀放大Fig.6 Enlargement of local structural status of regional geological profile on the Amu Darya Right Bank

2.4 主要斷裂特征

阿姆河右岸地區(qū)受多期次、多方向構(gòu)造應(yīng)力影響，斷裂發(fā)育。根據(jù)斷裂斷穿層位，可將斷裂劃分為鹽上斷層、鹽下斷層、基底斷層；根據(jù)斷裂性質(zhì)，可將斷裂劃分為正斷層、逆斷層、走滑斷層；根據(jù)斷裂活動期次，可將斷裂劃分為晚海西期斷層、印支期斷層、喜山期斷層。

鹽上正斷層：斷面陡傾，斷距不統(tǒng)一，剖面形態(tài)呈“V”字形組合，傾向NE 或SW，平面走向近E-W 或NW-SE，構(gòu)成地塹帶，是喜馬拉雅造山期調(diào)節(jié)運動變形的產(chǎn)物。

鹽上逆斷層：斷面陡傾，斷距較小，傾向NW 或NE，自膏鹽層向上破裂，走向NE-SW，主要分布在東部山前帶強擠壓應(yīng)力區(qū)，延伸距離大；在背斜構(gòu)造軸部發(fā)育。

鹽下逆斷層：斷面陡傾，斷距較大，傾向SE 或NW，由基底斷至膏鹽層；全區(qū)均有分布，延伸距離遠(yuǎn)，走向NE-SW，多發(fā)育于背斜軸部；形成于喜馬拉雅期或由裂陷期正斷層反轉(zhuǎn)而成。

3 構(gòu)造演化

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)背景結(jié)合平衡地質(zhì)剖面復(fù)原，將阿姆河右岸地區(qū)構(gòu)造演化劃分為4 個階段（圖7）。

圖7 過阿姆河右岸地區(qū)構(gòu)造演化Fig.7 Tectonic evolution of the Amu Darya Right Bank

3.1 前二疊紀(jì)基底形成期

古生代的巖漿巖和變質(zhì)巖經(jīng)海西運動發(fā)生固結(jié)，形成阿姆河盆地基底，且被查爾朱斷裂、布哈拉斷裂等基底大斷裂切割為NW-SE 向展布的基底斷裂帶。其中基底內(nèi)的塑性易滑動物質(zhì)，構(gòu)成了后期逆沖構(gòu)造楔，成為山前帶擠壓隆升的深部原因。

3.2 二疊紀(jì)—三疊紀(jì)弧后裂谷期

二疊紀(jì)—三疊紀(jì)，古特提斯洋向北俯沖產(chǎn)生弧后拉張環(huán)境，形成了一系列正斷層，在阿姆河盆地沉積了超覆于基底之上的陸源碎屑巖和中酸性火山巖過渡層系。在阿姆河右岸地區(qū)，沉積地層整體中間厚，向兩側(cè)減薄，在薩曼杰佩等基底古隆起區(qū)有向高部位填平超覆沉積特征。

3.3 侏羅紀(jì)—古近紀(jì)穩(wěn)定沉積期

從侏羅紀(jì)開始，阿姆河盆地大地構(gòu)造位置位于中生代特提斯火山弧北部邊緣海的被動陸緣中，連續(xù)沉降接受沉積。

中侏羅世—晚侏羅世的卡洛夫—牛津期，是一個海侵?jǐn)U大過程，早期海水來自盆地南部，沉積了1 000～1 600 m 的陸相和濱海相含煤碎屑巖建造；后期海侵進(jìn)一步擴(kuò)大，沉積碳酸鹽巖建造；沉積厚度在中部厚，向西部逐漸減薄。

晚侏羅世基莫利—提塘期，微板塊與歐亞大陸的碰撞導(dǎo)致阿姆河盆地西部的卡拉庫姆地區(qū)抬升遭受剝蝕，其余地區(qū)處于封閉海沉積環(huán)境，在強烈干旱環(huán)境下沉積了厚度達(dá)1 000 m 以上的膏鹽巖；整體沉積厚度在別什肯特坳陷和吉薩爾山前較厚，向查爾朱階地地區(qū)減薄直至尖滅消失。

早白堊世由于碰撞后的伸展作用，盆地開始緩慢下沉，沉陷幅度相對較小，沉積陸相或淺海相紅色砂泥巖；沉積厚度在阿姆河右岸地區(qū)較穩(wěn)定。

古近紀(jì)再次發(fā)生海侵，但規(guī)模和幅度均較白堊紀(jì)時期要小，在來自盆地西部海水作用下沉積了一套碳酸鹽巖建造。

3.4 新近紀(jì)擠壓抬升期

新近紀(jì)以來，由于印度板塊與歐亞大陸碰撞導(dǎo)致帕米爾地塊呈楔形向北楔入，阿拉伯板塊也與歐亞大陸碰撞，以及大高加索洋底活動擴(kuò)張引起右行剪切變形，多方向應(yīng)力共同導(dǎo)致阿姆河右岸在中新世遭受強烈擠壓作用，盆地西南造山帶向盆地內(nèi)仰沖。中新世以來的構(gòu)造運動最終形成了現(xiàn)今盆地形態(tài)及其內(nèi)部構(gòu)造格局。研究區(qū)由于受西南吉薩爾山隆升影響而發(fā)生褶皺變形，形成由西向東逐漸抬升的褶皺—沖斷帶（陸詩闊等，2013b）。

4 構(gòu)造特征控制因素

（1）新生代多方向構(gòu)造疊加影響

阿姆河右岸地區(qū)新生代受到西南部阿拉伯板塊與歐亞大陸碰撞、東南部印度板塊與歐亞大陸碰撞和北部大高加索洋洋底擴(kuò)張導(dǎo)致俄羅斯地臺東移的多方向構(gòu)造應(yīng)力場疊加作用（圖8）。

圖8 阿姆河右岸地區(qū)新生代構(gòu)造應(yīng)力Fig.8 Cenozoic tectonic stress in the Amu Darya Right Bank

其中印度板塊與歐亞大陸碰撞產(chǎn)生NE-SW 向褶皺，阿拉伯板塊與歐亞大陸碰撞產(chǎn)生NW-SE 向褶皺，兩個方向的褶皺在中亞地區(qū)產(chǎn)生疊加干涉。根據(jù)褶皺波干涉理論，這導(dǎo)致阿姆河右岸地區(qū)具有鹽上、鹽下分層構(gòu)造變形特征，褶皺的寬度和閉合度均存在差異。其中鹽上褶皺多為寬22～30 km 的NNE-SSW 向背斜，而鹽下褶皺多為寬9～17 km 的 NE-SW 向背斜。

（2）基底構(gòu)造楔活動對東部山前隆升的控制

阿姆河右岸地區(qū)東部緊鄰帕米爾弧形構(gòu)造帶，受新生代印度—歐亞板塊碰撞變形影響強烈而隆升造山（陳漢林等，2019）。

根據(jù)鄰區(qū)深鉆井資料，下石炭統(tǒng)為富含火山巖的粉砂質(zhì)砂巖和頁巖，其上不整合覆蓋二疊—三疊系安山巖、玄武巖及英安巖。結(jié)合區(qū)域重磁異常和斷裂展布，認(rèn)為阿姆河盆地基底是被基底走滑斷裂切割的“絲綢之路島鏈”的一部分，由島弧和弧前物質(zhì)相間分布構(gòu)成。

其中阿姆河右岸地區(qū)東部的基底就位于布哈拉弧前增生帶，巖石性質(zhì)柔軟，在構(gòu)造應(yīng)力擠壓下易發(fā)生變形發(fā)育基底構(gòu)造楔，成為引發(fā)東部地區(qū)隆升變形的根本原因。

（3）膏鹽層對分層構(gòu)造變形的調(diào)節(jié)作用

膏鹽巖是因海水遭受蒸發(fā)濃縮而導(dǎo)致鹽類結(jié)晶析出形成的蒸發(fā)巖，主要可分為氯化物（鹽巖）和硫酸鹽（石膏）兩類。阿姆河右岸地區(qū)的膏鹽巖發(fā)育于上侏羅統(tǒng)基末利—提塘階，是圖蘭地臺收縮為半封閉海盆而在淺水—深盆的咸水潟湖環(huán)境下沉積而成。研究區(qū)膏鹽巖平面上在中東部地區(qū)較厚而向西變薄尖滅；縱向上呈3 套石膏夾兩套鹽巖的夾心結(jié)構(gòu)（馬智等，2016；田雨等，2016）。

膏鹽巖在高溫高壓條件下塑性大、易變形，但當(dāng)埋深超過2 000 m 后，石膏會脫水變成硬石膏，而游離水則可溶解鹽層加大其流動性，兩類地層的巖石力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生較大差異。因此，以鹽巖為主的上膏鹽層流動性較強，厚度變化較大，對鹽層上、下的兩套能干性地層分層變形起到滑脫調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致形成了鹽上、鹽下分層構(gòu)造變形樣式和斷裂系統(tǒng)。而以石膏為主的下膏鹽層則厚度相對穩(wěn)定，以剛性變形為主，受擠壓作用形成一系列沖斷構(gòu)造和疊瓦構(gòu)造。

5 結(jié) 論

（1）阿姆河右岸區(qū)塊在古生代基底之上沉積了二疊系—第四系地層，縱向上識別出二疊系底、侏羅系底、白堊系底、古近系底、新近系底共5 個區(qū)域性不整合面，將地層劃分為基底、二疊—三疊系、侏羅系、白堊系、古近系和新近—第四系共6 套構(gòu)造—地層層序。

（2）以上侏羅統(tǒng)基末利—提塘階膏鹽巖為界，阿姆河右岸地區(qū)具鹽上、鹽下分層構(gòu)造變形特征；鹽上多發(fā)育陡窄的滑脫褶皺，斷裂以傾向NW 的小斷距正斷層和走滑斷層為主；鹽下多發(fā)育寬緩的沖斷褶皺，斷裂以傾向SE 的大斷距逆斷層為主。

（3）研究區(qū)構(gòu)造演化劃分為前二疊紀(jì)基底形成期、二疊紀(jì)—三疊紀(jì)弧后裂谷期、侏羅紀(jì)—古近紀(jì)穩(wěn)定沉積期和新近紀(jì)以來擠壓抬升期共4 期構(gòu)造演化階段。新生代多方向構(gòu)造疊加影響、基底構(gòu)造楔活動和膏鹽巖對分層構(gòu)造變形的調(diào)節(jié)作用是阿姆河盆地右岸地區(qū)縱向分層、橫向分帶構(gòu)造特征的主要控制因素。