準(zhǔn)噶爾盆地南緣中段構(gòu)造變形特征及次級分段劃分

姜顏良，孫文潔，崔立杰，杜彥男，李孫義，孔雪，吳孔友

（1.中石化石油物探技術(shù)研究院有限公司，江蘇 南京 211103；2.中國石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000；3.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580；4.山東石油化工學(xué)院，山東 東營 257000）

0 引言

準(zhǔn)噶爾盆地南緣山前帶構(gòu)造是華力西運(yùn)動晚期以來多次構(gòu)造運(yùn)動疊加改造的結(jié)果［1-3］。 燕山期以來，特別是喜山期，印度板塊與歐亞大陸板塊遠(yuǎn)程碰撞，發(fā)生陸內(nèi)強(qiáng)烈的俯沖造山作用，導(dǎo)致天山不斷隆升和向盆地方向逆沖推覆，在北天山山前形成了多排斷褶帶［1-2，4］，構(gòu)造變形錯綜復(fù)雜，相互疊加，發(fā)育多重構(gòu)造樣式。 受構(gòu)造運(yùn)動方向、變形時間、變形強(qiáng)度、變形速率和邊界條件等眾多因素的影響， 山前帶東西方向上具有明顯的構(gòu)造分段特征［5-8］。 構(gòu)造變換帶通常作為構(gòu)造分段的邊界［7-10］，研究區(qū)南緣中段山前帶發(fā)育眾多不同性質(zhì)和不同規(guī)模的擠壓域構(gòu)造變換帶， 這些構(gòu)造變換帶兩側(cè)的區(qū)帶存在明顯的構(gòu)造變形差異， 致使南緣中段東西方向上也存在次級的分段特征。

前人對擠壓域構(gòu)造變換帶的研究較少， 僅有少數(shù)學(xué)者初步探討了南緣中段構(gòu)造變換帶的發(fā)育特征［5-9］，對該地區(qū)構(gòu)造解釋方案及變形特征的認(rèn)識存在差異［1-2，4-5，11-13］。 汪新偉等［5，9］以擠壓域變換構(gòu)造的類型和變形差異為依據(jù)， 探討了南緣中段構(gòu)造變換帶的發(fā)育特征， 認(rèn)為基底先存構(gòu)造、 滑脫斷層順層滑脫的轉(zhuǎn)變、 沉積相和巖性差異以及擠壓應(yīng)力作用方式的差異是構(gòu)造變換帶形成的主控因素。 而孫自明等［8］認(rèn)為，大型基底斷裂（如烏魯木齊-米泉隱伏斷裂和紅車斷裂）是控制構(gòu)造分段的主要因素， 盆緣調(diào)節(jié)構(gòu)造是造成次級構(gòu)造分段的主要原因，但尚未進(jìn)行次級分段的劃分。另外，程光鎖等［6］認(rèn)為，研究區(qū)發(fā)育的橫斷層、側(cè)斷坡與斜斷坡等調(diào)節(jié)構(gòu)造是構(gòu)造分段的邊界。 周小軍等［7］則認(rèn)為研究區(qū)發(fā)育的橫斷層缺少切實的證據(jù)， 從背斜間的變形樣式和變形程度方面探討了橫向構(gòu)造轉(zhuǎn)換關(guān)系，認(rèn)為南緣中段橫向上主要表現(xiàn)為構(gòu)造樣式相近、構(gòu)造變形強(qiáng)度發(fā)生此消彼長的構(gòu)造轉(zhuǎn)換關(guān)系， 這種橫向轉(zhuǎn)換關(guān)系與汪新偉等［5-6］按照擠壓域變換構(gòu)造的類型進(jìn)行分類的橫向構(gòu)造變換帶的含義不同。 由于構(gòu)造變換帶的縱向分帶、橫向分段作用可以控制不同區(qū)帶、區(qū)段的構(gòu)造變形樣式， 進(jìn)而控制油氣勘探的有利區(qū)帶分布， 因此有必要結(jié)合構(gòu)造變換帶及構(gòu)造變形差異對南緣中段進(jìn)行次級分段劃分。

本文對橫跨南緣中段最新采集處理的地震剖面進(jìn)行精細(xì)的沉積-構(gòu)造解釋，應(yīng)用斷層相關(guān)褶皺理論和斷層滑移距離定量分析方法， 探討研究區(qū)復(fù)雜疊加構(gòu)造變形特征及差異性。結(jié)合前人研究，明確構(gòu)造變換帶的性質(zhì)、規(guī)模及發(fā)育特征，然后以擠壓域構(gòu)造變換帶的分布、構(gòu)造變形強(qiáng)度和變形樣式的差異為依據(jù)，對準(zhǔn)噶爾盆地南緣中段進(jìn)行次級分段劃分。 構(gòu)造分段及變形特征的明確， 對理解研究區(qū)油氣成藏條件和指導(dǎo)油氣勘探具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地南緣是在準(zhǔn)噶爾元古代陸核基礎(chǔ)上發(fā)育起來的大型陸內(nèi)坳陷盆地［2］。 以紅車斷裂和烏魯木齊-米泉隱伏斷裂為界，準(zhǔn)噶爾盆地南緣劃分為南緣西段、中段和東段3 個大的區(qū)域構(gòu)造段［2，5-6，8-9］。 其中：紅車斷裂呈NNW 向展布，具有右旋走滑性質(zhì)；在北部構(gòu)成了準(zhǔn)噶爾盆地腹部與車排子隆起的邊界， 向北延伸切穿中拐凸起； 在南緣地區(qū)構(gòu)成了昌吉凹陷與四棵樹凹陷的邊界，向南延伸，逐漸隱伏于山前逆沖推覆構(gòu)造帶之下。 烏魯木齊-米泉隱伏斷裂整體上呈NE 向展布，是一條大型左旋走滑基底斷裂，具有壓扭性質(zhì)；平面上切割并錯斷NWW 向和近EW 向斷裂。 在布伽重力異常圖上存在明顯的重力梯度帶， 航磁異常圖上也見高、低磁異常的分界及異常軸的錯斷［8］，該斷裂影響了南緣山前3 排斷褶帶、 柴窩堡凹陷及東部博格達(dá)山山前斷褶帶之間的構(gòu)造變形差異。 研究區(qū)南緣中段位于北天山山前， 具體指烏魯木齊-米泉隱伏斷裂以西、紅車斷裂以東的區(qū)域，長約200 km，寬約50 km。

石炭紀(jì)末的擠壓作用使研究區(qū)古亞洲洋全面消亡，北天山有限洋盆開始向前陸盆地轉(zhuǎn)換旋回，到早二疊世早期，天山洋盆閉合，徹底結(jié)束了天山的古洋盆演化歷程，形成了南緣盆地的基底［14-16］。 從二疊紀(jì)—第四紀(jì)依次進(jìn)入陸內(nèi)裂陷—坳陷—前陸盆地的陸內(nèi)演化發(fā)育階段［2，14-16］，經(jīng)歷了海西末、印支、燕山和喜山期的多期構(gòu)造運(yùn)動［17-22］。 燕山期以來，特別是喜山期在來自天山隆升產(chǎn)生的向北擠壓應(yīng)力作用下，中、新生代地層沿三疊系、侏羅系煤層和白堊系、古近系高塑性泥巖層發(fā)生滑脫和褶皺變形，由于擠壓作用的持續(xù)進(jìn)行，共發(fā)育了由多個背斜帶和一系列逆沖斷層組成的3 排斷褶帶［1，12］。

由于邊界條件和應(yīng)力作用的時間、方式、方向不盡相同， 南緣中段山前地區(qū)發(fā)育的3 排斷褶帶變形呈現(xiàn)顯著差異。第1 排斷褶帶緊鄰北天山，構(gòu)造變形程度最大，形成于燕山期［11，23］，主要指齊古斷褶帶，典型的背斜有喀拉扎背斜、阿克屯背斜、昌吉背斜、齊古背斜、清水河背斜、南瑪納斯背斜、南安集海背斜、托斯臺背斜等。 由于遭受擠壓隆升，該構(gòu)造帶地層剝蝕嚴(yán)重，背斜核部主要出露較老的侏羅系—白堊系。 第2 排斷褶帶構(gòu)造形態(tài)最明顯，形成于古近紀(jì)末期［23-29］，主要指霍瑪吐背斜帶，典型的背斜有霍爾果斯背斜、瑪納斯背斜、吐谷魯背斜等，背斜多為長軸背斜，單個背斜的規(guī)模較大，褶皺構(gòu)造的地表出露較新的新生代地層。第3 排斷褶帶構(gòu)造變形程度低，形成于第四紀(jì)［23-26，30-31］，主要指呼安背斜帶，典型的背斜有呼圖壁背斜、安集海背斜、獨(dú)山子背斜等，受滑脫層影響較大，在遠(yuǎn)離山前地區(qū)發(fā)育。 整體上看，這些斷褶帶平面上呈向北凸出的弧形，大致等間距平行于北天山山前帶（見圖1）。 南緣中段山前地區(qū)發(fā)育的這3 排斷褶帶的構(gòu)造變形特征及東西方向的分段劃分是本文研究的重點(diǎn)。

2 構(gòu)造變形特征

2.1 構(gòu)造樣式發(fā)育特征

對南緣中段典型地震剖面進(jìn)行精細(xì)的沉積-構(gòu)造解析（見圖2），發(fā)現(xiàn)山前帶構(gòu)造變形錯綜復(fù)雜。 AA'剖面昌吉褶皺基底發(fā)育眾多向北逆沖的斷裂， 剖面上構(gòu)成逆沖疊瓦狀構(gòu)造，并在前緣發(fā)育多條反沖分支斷層，調(diào)節(jié)褶皺的變形，構(gòu)成多級沖起構(gòu)造，其與對應(yīng)的褶皺構(gòu)造疊加組合成突發(fā)構(gòu)造， 正向逆沖斷層和相應(yīng)的反沖斷層以及之間的斷夾塊形成多個構(gòu)造楔。 昌吉背斜基底發(fā)育大型基底卷入型構(gòu)造楔， 正向逆沖斷層在前緣發(fā)生順層滑脫， 其與相應(yīng)的反沖和分支斷層組合成滑脫式小型構(gòu)造楔， 之間的斷夾塊呈復(fù)雜不規(guī)則的多邊形向上隆升，構(gòu)成了昌吉背斜的整體，形成背形堆垛式雙重構(gòu)造，強(qiáng)烈改造著昌吉背斜的構(gòu)造形態(tài)。

圖2 南緣中段典型地震剖面構(gòu)造解析Fig.2 Tectonic analysis of a typical seismic profile in the middle part of the southern margin

昌吉背斜處除了發(fā)育基底卷入型斷裂體系疊加組合成的各種擠壓構(gòu)造樣式外， 在向盆地內(nèi)部過渡的區(qū)域，分別在三疊系、白堊系吐谷魯群、古近系安集海河組中發(fā)育3 組滑脫斷層，構(gòu)成順層滑脫型斷裂體系。其中：基底三疊系的大型滑脫斷層和白堊系吐谷魯群中的滑脫斷層向北遠(yuǎn)距離滑脫，在前緣向上逆沖，影響呼圖壁背斜的發(fā)育， 使其呈現(xiàn)明顯的構(gòu)造分層特征——底部層系（三疊系—侏羅系）表現(xiàn)出斷滑褶皺特征，中部層系（白堊系—古近系）表現(xiàn)出斷展褶皺特征。 遠(yuǎn)離山前的呼圖壁背斜（第3 排背斜）構(gòu)造變形程度明顯比昌吉背斜（第1 排背斜）輕，構(gòu)造相互疊加的復(fù)合構(gòu)造樣式也明顯少于昌吉背斜。值得注意的是，南部的基底卷入型斷裂的主干斷裂（如霍瑪吐斷裂）與頂部層系向呼圖壁背斜附近傳遞的滑脫斷裂未有明顯的順方向逆沖滑脫的搭接關(guān)系。

BB'剖面和CC'剖面具有非常相似的構(gòu)造形態(tài)和構(gòu)造樣式。在第1 排背斜（齊古背斜、南瑪納斯背斜）基底處都發(fā)育多條正向逆沖斷層， 剖面上構(gòu)成逆沖疊瓦狀構(gòu)造，在前緣發(fā)育大型反向逆沖斷層，相互疊加組合成大型的基底卷入型構(gòu)造楔。 正向逆沖斷裂的主干斷裂（霍瑪吐斷裂）向北遠(yuǎn)距離逆沖，在第2 排背斜（吐谷魯背斜、瑪納斯背斜）頂部沖出地表，在古近系安集海河組發(fā)育的大型反沖滑脫斷層、 正向逆沖斷層及分支斷層組合成“鱷魚嘴狀”的構(gòu)造三角楔，其中的斷夾塊整體向前（前陸）傾，傾向與整體逆沖方向相同，構(gòu)成前傾雙重構(gòu)造。第1 排背斜向第2 排背斜過渡區(qū)域，分別在三疊系、白堊系和古近系發(fā)育大型的順層斷層，并發(fā)育多條反沖和分支斷層， 剖面上構(gòu)成沖起構(gòu)造和多級沖起構(gòu)造樣式；這些斷層相互疊加在不同層位上，發(fā)育相應(yīng)的構(gòu)造楔，由于構(gòu)造楔的楔入長度不同，第2 排背斜（吐谷魯背斜、瑪納斯背斜）構(gòu)造高點(diǎn)在不同層位上發(fā)生偏移， 使得第2 排背斜垂向上表現(xiàn)出明顯的分層特征。 另外，BB'剖面和CC'剖面的第1 排背斜和第2排背斜之間的向斜表現(xiàn)出非常相似的構(gòu)造形態(tài)， 向斜兩翼較陡，但核部寬緩，形似“碗狀”，受滑脫斷層背沖的影響， 瑪納斯南向斜和吐谷魯南向斜展現(xiàn)出了大型背沖型沖凹構(gòu)造的特點(diǎn)。

DD'剖面中，緊鄰山前地區(qū)發(fā)育巨大的單斜構(gòu)造，可作為其下方存在大型基底卷入型構(gòu)造楔的證據(jù)。 該剖面中只發(fā)育三疊系和白堊系2 套滑脫斷層， 在霍爾果斯背斜底部層位， 基底滑脫斷層發(fā)育小型的反沖和分支斷層，與上方白堊系發(fā)育的滑脫斷層相交，形成滑脫式構(gòu)造楔，其中的斷夾塊長度大于斷層位移，斷夾塊整體向后（后陸）傾，構(gòu)成正常雙重構(gòu)造樣式。頂部的霍瑪吐斷裂與下方滑脫斷層發(fā)育的反沖斷層相互疊加，組合成新的滑脫式小型構(gòu)造楔， 該構(gòu)造楔楔入長度比下部的構(gòu)造楔長， 這種現(xiàn)象也很好地解釋了霍爾果斯背斜深部和淺部層系構(gòu)造高點(diǎn)不一致的現(xiàn)象。 白堊系滑脫斷層順層滑脫， 在安集海背斜頂部發(fā)育多條分支斷層，形成多級沖起構(gòu)造樣式，改造了安集海背斜的形態(tài)。 相比于AA'，BB'，CC'剖面，DD'剖面在緊鄰山前地區(qū)反向沖斷層和突發(fā)構(gòu)造發(fā)育較少， 疊加復(fù)雜程度相對較低。

通過分析構(gòu)造變形特征發(fā)現(xiàn)， 研究區(qū)構(gòu)造全部表現(xiàn)出擠壓構(gòu)造樣式， 除了發(fā)育沖起構(gòu)造、 多級沖起構(gòu)造、疊瓦狀構(gòu)造等基礎(chǔ)的構(gòu)造樣式外，還發(fā)育由這些基礎(chǔ)構(gòu)造相互疊加組合成的復(fù)合構(gòu)造樣式， 如背形堆垛式雙重構(gòu)造、前傾雙重構(gòu)造、構(gòu)造楔、突發(fā)構(gòu)造等。山前地區(qū)發(fā)育的3 排背斜屬于典型的斷層相關(guān)褶皺， 背斜構(gòu)造受基底卷入型斷裂體系和順層滑脫型斷裂體系聯(lián)合控制。第1 排背斜（昌吉背斜、齊古背斜、南瑪納斯背斜）受控于基底卷入型斷裂體系，屬于基底卷入型褶皺-沖斷帶；第2 排背斜（吐谷魯背斜、瑪納斯背斜、霍爾果斯背斜）和第3 排背斜受控于順層滑脫型斷裂體系，屬于蓋層滑脫型褶皺-沖斷帶；順層滑脫型斷裂體系的發(fā)育，使得第2、第3 排構(gòu)造垂向上表現(xiàn)出明顯的分層特征。

對比發(fā)現(xiàn)，AA'剖面南部發(fā)育的基底卷入型斷裂的主干斷裂與向盆地內(nèi)部傳遞的滑脫斷裂未有明顯的順方向逆沖滑脫的搭接關(guān)系， 而BB'，CC'，DD'剖面則有明顯的這種順方向搭接關(guān)系， 特別是BB'，CC'剖面的這種搭接關(guān)系在剖面上非常相似， 并且都在第2 排背斜頂部沖出地表。 這種不同類型斷裂搭接關(guān)系的差異性， 可以作為AA'剖面區(qū)分BB'，CC'，DD'剖面東西分段的依據(jù)。 從構(gòu)造變形程度和樣式上看，AA'剖面顯示的第1 排背斜（昌吉背斜）的南翼比BB'，CC'剖面的第1 排背斜（齊古背斜、南瑪納斯背斜）的南翼更陡，CC'剖面第1 排背斜（南瑪納斯背斜）的南翼很緩，DD'剖面沒有發(fā)育第1 排背斜，發(fā)育單斜構(gòu)造。整體上看，4條剖面顯示的第1 排構(gòu)造的褶皺程度和遭受斷層改造的程度自東向西逐漸減弱， 自東向西由兩翼陡傾的緊閉背斜逐漸過渡到單斜構(gòu)造。BB'，CC'剖面構(gòu)造變形程度和變形樣式相似性較高。 以上4 條剖面顯示的構(gòu)造變形差異，可以作為接下來進(jìn)行東西分段的依據(jù)。

2.2 斷層滑移距離分析

為了定量分析研究區(qū)構(gòu)造變形特征， 給東西分段提供可靠的依據(jù)， 本文對4 條典型地震剖面解釋出來的斷層進(jìn)行了滑移距離統(tǒng)計，斷層編號見圖2。 從斷層滑移距離的定量分析發(fā)現(xiàn)， 研究區(qū)斷層的滑移距離總體是漸變的，表現(xiàn)出滑移距離“由深至淺”逐漸變小的發(fā)育趨勢，具有繼承性發(fā)育的特點(diǎn)（見圖3）。 部分大斷裂（如霍瑪吐斷裂）存在一定的拐點(diǎn)（深藍(lán)色虛線和紫紅色虛線具有不同的斜率），是斷裂多次活動、繼承性發(fā)育的有力證據(jù)。

圖3 4 條地震剖面斷層滑移距離統(tǒng)計Fig.3 Fault slip distance of the four seismic profiles

對比4 條剖面的同一主干斷裂發(fā)現(xiàn)：AA'剖面對應(yīng)的霍瑪吐斷裂（FA11）滑移距離在底部層系（三疊系）最大，超過6 000 m；DD'剖面其滑移距離最小，小于3 500 m；BB'剖面和CC'剖面對應(yīng)的霍瑪吐斷裂（分別為FB12，F(xiàn)C12）在底部層系（三疊系）滑移距離相當(dāng)，在4 000～5 000 m。 整體上看，AA'剖面霍瑪吐斷裂整個層系的滑移距離大于其余3 條剖面；DD'剖面對應(yīng)的霍瑪吐斷裂（FD12）滑移距離整體相對較小。 這表明AA'剖面所在地區(qū)遭受擠壓變形的程度更強(qiáng)， 即南緣東部比西部遭受來自南部的擠壓程度更大，與前人［9］研究的南緣構(gòu)造變形程度東強(qiáng)西弱特征相吻合。

如上文所述，BB'剖面和CC'剖面的構(gòu)造整體變形形態(tài)和斷層分布極為相似。從圖3 也可看出，這2 條剖面對應(yīng)的霍瑪吐斷裂的最大滑移距離相近， 不同的是BB'，CC'剖面對應(yīng)的霍瑪吐斷裂的滑移距離在變化上存在一定的差異性。 對比2 條剖面的構(gòu)造變形（見圖2）發(fā)現(xiàn)，BB'剖面霍瑪吐斷裂受擠壓在底部層系抬升的幅度比CC'剖面的高。 另外，BB'剖面中的齊古背斜比CC'剖面的南瑪納斯背斜的發(fā)育完整性高，且兩翼褶皺的程度也比南瑪納斯背斜高。 霍瑪吐斷裂滑移距離變化存在差異性的原因應(yīng)該是：BB'剖面處一部分?jǐn)D壓應(yīng)力分配給了齊古背斜的褶皺變形， 而CC'剖面分配給南瑪納斯背斜褶皺變形的應(yīng)力相對較?。?另外，CC'剖面底部層系的大型構(gòu)造楔與此處的霍瑪吐斷裂搭接的方向一致，有利于霍瑪吐斷裂的向前逆沖。CC'剖面頂部層系的霍瑪吐斷裂的滑移距離發(fā)生急劇下降， 是因為在頂部層系的古近系安集海河組滑脫層中， 霍瑪吐斷裂近于水平順層滑動， 另外又發(fā)育了多條分支斷層和反向逆沖斷層進(jìn)行調(diào)節(jié)， 從而使得頂部層系的滑移距離表現(xiàn)得較小。 以上4 條剖面顯示的斷層滑移距離的差異，可以作為接下來構(gòu)造分段的依據(jù)。

3 構(gòu)造變換帶發(fā)育特征

構(gòu)造變換帶是指構(gòu)造變形區(qū)調(diào)節(jié)應(yīng)力時空分布差異的構(gòu)造［5，25］，強(qiáng)調(diào)的是有差異的守恒，或者是構(gòu)造有規(guī)律的變化。 在擠壓構(gòu)造區(qū)， 構(gòu)造變換帶包括變換構(gòu)造、變換構(gòu)造之間起到連接作用的傳遞帶、對變換構(gòu)造和傳遞帶起到調(diào)節(jié)均衡作用的調(diào)節(jié)帶3 個部分［25］。 有些學(xué)者［7-10］也將調(diào)節(jié)帶、傳遞帶、轉(zhuǎn)換帶、變換帶、變換構(gòu)造等同描述， 但表達(dá)的都是指構(gòu)造首尾之間表現(xiàn)出的幾何學(xué)上不連續(xù)、不協(xié)調(diào)，通過褶皺、斷層位移互補(bǔ)轉(zhuǎn)變、傳遞、疊覆來調(diào)節(jié)應(yīng)變和位移變化的構(gòu)造。 準(zhǔn)噶爾盆地南緣地區(qū)發(fā)育縱向和橫向2 種性質(zhì)的構(gòu)造變換帶，由于兩者都屬于傳遞帶的范疇，故也稱為縱向傳遞帶和橫向傳遞帶。

縱向構(gòu)造變換帶的特點(diǎn)是主逆沖斷層通過分支斷層或褶皺等構(gòu)造傳遞到另一條主逆沖斷層時， 位移量沿逆沖斷層走向保持不變或均勻變化［5］。 南緣中段發(fā)育的縱向構(gòu)造變換帶都為褶皺型， 以主逆沖斷層和背斜斜列展布、位移縱向斜列傳遞為特征，山前地區(qū)發(fā)育的3 排背斜帶中， 相鄰背斜之間發(fā)育的構(gòu)造變換帶就是這種褶皺型（見圖4，箭頭代表斷層的運(yùn)動方向，下同），包括齊古-昌吉構(gòu)造變換帶、南瑪納斯-清水河構(gòu)造變換帶、吐谷魯-呼圖壁構(gòu)造變換帶、瑪納斯-吐谷魯構(gòu)造變換帶、霍爾果斯-瑪納斯構(gòu)造變換帶，其中，霍瑪吐背斜帶中的瑪納斯-吐谷魯構(gòu)造變換帶、 霍爾果斯-瑪納斯構(gòu)造變換帶最為典型。 3 個背斜構(gòu)造呈近乎平行的斜列展布，分別受控于相應(yīng)的主逆沖斷層，而3 條主逆沖斷層首尾不相連，因逆沖位移量的變化，在它們之間發(fā)生了位移量的互補(bǔ)和傳遞， 從而形成了以向斜為調(diào)節(jié)帶進(jìn)行過渡的褶皺型縱向構(gòu)造變換帶。

圖4 南緣中段縱向和橫向構(gòu)造變換帶分布Fig.4 Distribution of vertical and horizontal tectonic transformation zones in the middle part of southern margin

橫向構(gòu)造變換帶的特點(diǎn)是沖斷帶的總位移或縮短量沿逆沖斷層走向在短距離內(nèi)發(fā)生突變， 常以走滑性質(zhì)的構(gòu)造來調(diào)節(jié)兩側(cè)不同的縮短變形［10］。 南緣中段橫向構(gòu)造變換帶類型較多，主要包括以下3 種。

1）大型基底斷裂。 該類構(gòu)造變換帶兩側(cè)區(qū)域的基底和沉積蓋層都呈現(xiàn)明顯的地勢落差， 如山前地區(qū)發(fā)育的紅車斷裂和烏魯木齊-米泉隱伏斷裂，這2 條斷裂是劃分南緣東段、中段和西段的區(qū)域邊界斷裂，對應(yīng)的構(gòu)造變換帶為紅車-巴音溝河構(gòu)造變換帶和米泉-烏魯木齊-永豐構(gòu)造變換帶。 在規(guī)模上，這2 條構(gòu)造變換帶為研究區(qū)的一級構(gòu)造變換帶， 調(diào)節(jié)著變形區(qū)應(yīng)力時空分布差異，控制著南緣各段的沉積-構(gòu)造格局。 變換帶東西兩側(cè)基底具有明顯的階梯狀落差， 沉積蓋層的厚度也形成了巨大的反差。

2）橫向走滑斷層。 該類構(gòu)造變換帶以左旋或右旋走滑的方式來調(diào)節(jié)和傳遞相鄰地帶的構(gòu)造變形差異。野外觀察發(fā)現(xiàn)， 在南緣西部逆沖推覆構(gòu)造帶的伊林黑比爾根山前大斷裂被走滑斷層切割， 這些走滑斷層就屬于橫向走滑斷層。 例如：金溝河南部盆-山交界處發(fā)育的左旋走滑斷層，命名為金溝河構(gòu)造變換帶；瑪納斯河南部盆-山交界處發(fā)育的左旋走滑斷層，命名為瑪納斯河南部構(gòu)造變換帶；呼圖壁河?xùn)|南部盆-山交界處發(fā)育的右旋走滑斷層， 命名為呼圖壁河?xùn)|南部構(gòu)造變換帶。這些構(gòu)造變換帶的規(guī)模及影響范圍都較小，起到調(diào)節(jié)局部構(gòu)造變形差異的作用， 因此劃分為三級構(gòu)造變換帶。

3）橫推斷層，又叫撕裂斷層、捩斷層，是規(guī)模相對較小的局部滑動斷層，常與褶皺、逆沖斷層、正斷層等構(gòu)造伴生。 其走向一般垂直于褶皺樞紐和逆沖推覆構(gòu)造的前緣， 相鄰區(qū)塊遭受擠壓應(yīng)力作用的強(qiáng)度不一致容易產(chǎn)生此構(gòu)造［32］。 南緣中段昌吉背斜與阿克屯背斜交界處， 發(fā)育典型的橫推斷層， 昌吉河就是其地表表現(xiàn)，其東側(cè)的斷褶帶構(gòu)造變形強(qiáng)度比西側(cè)大，控制兩側(cè)背斜變形的主逆沖斷層相互錯開， 兩側(cè)的地層也發(fā)生錯斷，地表上表現(xiàn)為基底卷入型褶皺-沖斷帶向柴窩堡凹陷過渡的地層出現(xiàn)“大拐彎”現(xiàn)象，以及地表出露的地層呈現(xiàn)“西老東新”的特征，將其命名為昌吉河構(gòu)造變換帶，按照發(fā)育規(guī)模也劃分為三級構(gòu)造變換帶。

分析發(fā)現(xiàn)， 南緣中段發(fā)育的橫向構(gòu)造變換帶和縱向構(gòu)造變換帶在平面上的分布具有規(guī)律性（見圖4），次級構(gòu)造變換帶相鄰變形區(qū)域的沉積-構(gòu)造格局基本相同，但構(gòu)造變形樣式和變形程度有所差異。 其中，走滑斷層性質(zhì)的橫向構(gòu)造變換帶主要發(fā)育在山前逆沖推覆構(gòu)造帶（盆-山交界處），基底卷入型褶皺-沖斷帶（第1 排背斜帶）中橫向構(gòu)造變換帶和縱向構(gòu)造變換帶都有發(fā)育， 但是相鄰背斜之間也是主要發(fā)育褶皺型縱向構(gòu)造變換帶， 只是局部地區(qū)發(fā)育了代表橫向構(gòu)造變換帶的橫推斷層。 蓋層滑脫型褶皺-沖斷帶（第2、第3 排背斜帶）相鄰的背斜之間全部為褶皺型縱向構(gòu)造變換帶。

從變換構(gòu)造沿走向和傾向變化的特點(diǎn)來看， 昌吉河構(gòu)造變換帶屬于共線聚斂型傳遞帶， 依據(jù)是昌吉背斜和阿克屯背斜之間有1 個橫推斷層連接， 兩者并未重疊，而是在同一直線上，2 個主干斷層的傾向匯聚到傳遞帶區(qū)域。南瑪納斯-清水河褶皺型縱向構(gòu)造變換帶屬于趨近背離型傳遞帶， 依據(jù)是南瑪納斯背斜和清水河背斜相互靠近，但并未重疊，2 個主干斷層的傾向共同背離傳遞帶區(qū)域。其余的齊古-昌吉褶皺型縱向構(gòu)造變換帶、吐谷魯-呼圖壁褶皺型縱向構(gòu)造變換帶、瑪納斯-吐谷魯褶皺型縱向構(gòu)造變換帶、 霍爾果斯-瑪納斯褶皺型縱向構(gòu)造變換帶都屬于疊覆同向型傳遞帶，特點(diǎn)是背斜之間有相互重疊交匯部位， 主干斷層的傾向向傳遞帶區(qū)域匯聚（見圖4）。 另外，按照地形的相對變化和地勢特征來看， 研究區(qū)主要發(fā)育凸起向斜型調(diào)節(jié)帶和凸起復(fù)合型調(diào)節(jié)帶2 種類型， 分別位于齊古背斜向吐谷魯背斜過渡的區(qū)域和清水河背斜向瑪納斯背斜過渡的區(qū)域（見圖4）。

4 次級分段方案及特征

通過對南緣地區(qū)發(fā)育的構(gòu)造變換帶特征及其對周圍構(gòu)造格局影響的研究， 發(fā)現(xiàn)南緣中段緊鄰山前地區(qū)發(fā)育的構(gòu)造變換帶從東向西將基底卷入型褶皺-沖斷帶劃分為5 個小段（見圖5），即喀拉扎背斜段（S1）、昌吉背斜段（S2）、齊古-清水河背斜段（S3）、南瑪納斯背斜段（S4）和南安集海背斜段（S5）。 這些小的分段構(gòu)造變形上的差異， 表現(xiàn)為自東向西各段內(nèi)反沖調(diào)節(jié)斷層由發(fā)育轉(zhuǎn)向不發(fā)育， 斷層滑移距離也是自東向西逐漸減小。 汪新偉等［9］認(rèn)為，這種現(xiàn)象可能與逆沖推覆構(gòu)造由南向北推覆過程中主應(yīng)力面并非保持水平而是向東發(fā)生傾斜有關(guān)。另外，盆地基底的先存構(gòu)造所產(chǎn)生的橫向調(diào)節(jié)帶也起到了重要作用。 南緣中段遠(yuǎn)離山前地區(qū)發(fā)育的構(gòu)造變換帶將蓋層滑脫型褶皺-沖斷帶劃分為4 個小段（見圖5），自東向西分別為呼圖壁背斜段（N1）、呼西-吐谷魯背斜段（N2）、瑪納斯背斜段（N3）、安集海-霍爾果斯段（N4）。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地南緣中段次級分段劃分Fig.5 Sub-segment division of structural zone in the middle part of the southern margin in Junggar Basin

觀察發(fā)現(xiàn)，南緣中段3 排褶皺-沖斷帶中發(fā)育的橫向構(gòu)造變換帶和縱向構(gòu)造變換帶在南北方向上走向大致相同，具有很好的連接過渡性，如呼圖壁河?xùn)|南部構(gòu)造變換帶、 齊古-昌吉構(gòu)造變換帶和吐谷魯-呼圖壁構(gòu)造變換帶，瑪納斯河南部構(gòu)造變換帶、南瑪納斯-清水河構(gòu)造變換帶和瑪納斯-吐谷魯構(gòu)造變換帶，金溝河構(gòu)造變換帶和霍爾果斯-瑪納斯構(gòu)造變換帶。 因此，依據(jù)構(gòu)造變換帶的位置，可以將所在不同排的、具有相同走向的構(gòu)造變換帶合并成一個大的復(fù)合構(gòu)造變換帶。 這樣整個南緣中段就劃分為5 個復(fù)合段（見圖5， 其中TH1—TZ5見圖4，①—見圖1，—見圖4），自東向西分別為頭屯河-喀拉扎背斜段（SN1）、昌吉-呼圖壁背斜段（SN2）、齊古-清水河-吐谷魯-呼西背斜段（SN3）、南瑪納斯-瑪納斯背斜段（SN4）、南安集海-霍爾果斯-安集海背斜段（SN5）。

根據(jù)以上構(gòu)造變換帶的分段方案， 結(jié)合上文對構(gòu)造樣式和變形特征的差異性對比分析， 可以將南緣中段劃分為3 個大的構(gòu)造段，即Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段，其中Ⅰ，Ⅱ段按照構(gòu)造變換帶和各自的構(gòu)造特征， 又進(jìn)行了次級的劃分。AA'剖面構(gòu)造變形特征明顯區(qū)別于BB'，CC'，DD'剖面；BB'剖面和CC'剖面所在的齊古-清水河-吐谷魯-呼西背斜段和南瑪納斯-瑪納斯背斜段具有非常相似的構(gòu)造樣式和構(gòu)造變形特征， 與AA'剖面和DD'剖面所在的構(gòu)造段具有明顯構(gòu)造變形差異。另外，南緣中段東西邊界的頭屯河-喀拉扎背斜段和南安集海-霍爾果斯-安集海背斜段， 由于靠近紅車-巴音溝構(gòu)造變換帶和米泉-烏魯木齊-永豐構(gòu)造變換帶， 受這2 個區(qū)域構(gòu)造變換帶走滑運(yùn)動的影響， 周圍構(gòu)造平面分布上具有明顯的雁列式特征， 剖面上的構(gòu)造變形特征也明顯區(qū)別于其他分段。 因此將AA'剖面所在的區(qū)域劃分為Ⅰ-2 段，BB'剖面和CC'剖面所在的區(qū)域分別劃分為Ⅱ-1 段和Ⅱ-2 段；DD'剖面所在的區(qū)域劃分為Ⅲ段（見圖5、圖6）。

圖6 南緣中段次級分段方案立體示意Fig.6 Three-dimensional schematic diagram of the sub-segment division scheme in the middle part of the southern margin

5 結(jié)論

1）南緣中段背斜構(gòu)造受基底卷入型斷裂體系和順層滑脫型斷裂體系聯(lián)合控制， 各種構(gòu)造相互疊加形成背形堆垛式雙重構(gòu)造、構(gòu)造楔、突發(fā)構(gòu)造等復(fù)合構(gòu)造樣式；滑脫斷層的發(fā)育使構(gòu)造垂向上表現(xiàn)出分層特征；構(gòu)造變形程度自南向北、自東向西逐漸減弱。斷層滑移距離總體表現(xiàn)出“由深至淺”逐漸變小的發(fā)育特征，主干斷層滑移距離變化存在明顯拐點(diǎn)，是斷層多次活動、繼承性發(fā)育的有力證據(jù)。

2）南緣中段發(fā)育縱向和橫向2 種性質(zhì)的構(gòu)造變換帶，縱向變換帶都為褶皺型，主要發(fā)育在蓋層滑脫型褶皺-沖斷帶相鄰背斜的過渡區(qū)域，以主逆沖斷層和背斜斜列展布、位移縱向斜列傳遞為特征，多數(shù)屬于疊覆同向型傳遞帶。橫向構(gòu)造變換帶發(fā)育類型較多，主要包括大型基底斷裂、橫向走滑斷層和橫推斷層，主要分布在盆-山交界處，以總位移或縮短量沿斷層走向在短距離內(nèi)發(fā)生突變?yōu)樘卣鳌?/p>

3）依據(jù)構(gòu)造變換帶將基底卷入型褶皺-沖斷帶劃分成5 個小段，將蓋層滑脫型褶皺-沖斷帶劃分成4 個小段。 由于構(gòu)造變換帶在南北方向上具有很好的連接過渡性，因此將構(gòu)造段合并為5 個復(fù)合段，最后結(jié)合構(gòu)造變形差異，將南緣中段精細(xì)劃分為Ⅰ-1 段、Ⅰ-2 段、Ⅱ-1 段、Ⅱ-2 段、Ⅲ段。該方案綜合考慮了構(gòu)造變換帶和構(gòu)造變形特征，是南緣中段次級分段的最終方案。