塔里木盆地塔中低凸起内部构造变形特征

现󰀁代󰀁地󰀁质

GEOSCIENCE

Vol󰀁24󰀁No󰀁6

Dec󰀁2010

塔里木盆地塔中低凸起内部构造变形特征

余一欣,黄太柱,汤良杰,陈绪云,崔泽宏

(1󰀁中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京󰀁102249;

1,2

3

1,2

3

4

2󰀁中国石油大学盆地与油藏研究中心,北京󰀁102249;

3󰀁中国石化西北分公司,新疆乌鲁木齐󰀁830011;4󰀁中国石油勘探开发研究院,北京󰀁100083)

摘要:根据地震剖面解释成果,分析了塔里木盆地塔中低凸起内部主要构造变形特征。塔中地区构造变形以层内滑脱和基底卷入并存,伸展、逆冲、反转与走滑相伴生为主要特征,主要构造样式可分为挤压构造、走滑构造、拉张构造、反转构造和塑性流动构造等5大类,进一步可细分为多个亚类。受早期构造背景和区域动力学机制变化影响,塔中地区不同构造样式分布具有一定规律性,NW向和NE向断裂分别具有挤压逆冲和走滑性质,拉张构造发育在深部中、下寒武统和浅部三叠系内,而反转构造主要发育在深部寒武系和奥陶系内。关键词:构造样式;挤压;走滑;伸展;塔中低凸起

中图分类号:TE121󰀁2󰀁󰀁󰀁󰀁文献标志码:A󰀁󰀁󰀁󰀁文章编号:1000-8527(2010)06-1029-06

InternalStructuralDeformationoftheTazhongLowerUplift,TarimBasin

YUYi󰀂xin,HUANGTai󰀂zhu,TANGLiang󰀂jie,CHENXu󰀂yun,CUIZe󰀂hong

1,2

3

1,2

3

4

(1󰀁StateKeyLaboratoryforPetroleumResourcesandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing󰀁102249,China;2󰀁BasinandReservoirResearchCenter,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing󰀁102249,China;3󰀁NorthwesternOilfieldCompany,SINOPEC,Urumqi,Xinjiang

830011,China;4󰀁ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChina,Beijing󰀁100083,China)

Abstract:Basedontheinterpretationofseismicprofiles,theinternalstructuraldeformationoftheTazhonglowerupliftwereanalyzed.Thestructuraldeformationinthestudyareawasfeaturedbythecombineddistortionofdetachmentandbasement󰀂involved,aswellasextension,thrusting,inversionandstrikeslipping.IntheTazhongloweruplif,tthestructuralstylescouldbedividedintofivetypes,includingcompressiona,lstrikeslip󰀂ping,extensiona,linversionandplasticstructures,andmoresubtypescouldalsobeidentified.Influencedbytheearlygeologicalbackgroundsandvariouskinematicmechanisms,thedistributionfeaturesofthestructuresintheTazhongareaaredifferen.tTheNW󰀂andNE󰀂strikingfaultsarethrustandstrikeslipfaults,respectively.TheextensionalstructuresaremostlystitutedintheTriassic,andtheinversionstructuresaredistributedintheCambrianandOrdovician.

Keywords:structuralstyle;compression;strikeslipping;extension;Tazhongloweruplift

0󰀁引󰀁言

构造样式是各类盆地中构造组合的几何形态

[1]

表达,是同一期构造变形或同一应力作用下所

[2]

产生的构造的总和。同一类构造样式具有相似的总体特征,这种总体特征使得它们可以与其他构造样式区分开来。盆地构造样式研究是盆地构

󰀁󰀁收稿日期:

2010󰀂07󰀂20;改回日期:

造分析的基础,对确定构造圈闭类型,指导油气勘探具有重要意义。目前已提出了多种含油气

[1-6]

盆地构造样式划分方案,其中Hardingeta.l(1979)将基底是否卷入构造变形作为主要划分依据,将构造样式分为基底卷入型和盖层滑脱型两大类,并根据力学性质进一步细分出8类次级构造样式

[5]

[3]

。由于该划分方案将板块构造和油气勘

2010󰀂09󰀂18;责任编辑:孙义梅。

󰀁󰀁基金项目:国家自然科学基金项目(40802030,40972090);国家油气重大专项(2008ZX05002-006)。

󰀁󰀁作者简介:余一欣,男,讲师,1977年出生,构造地质学专业,主要从事盆地分析和构造地质方面的研究工作。

Emai:lyuxin0707@163󰀁com。

1030现󰀁代󰀁地󰀁质2010年󰀁

探实践紧密结合,明确提出了各种构造样式在板塔中低凸起发育的NW向和近EW向断裂在

块构造中的主要发育部位,以及影响构造样式产平面上组成整体向NW发散、SE收敛的扫帚状断状变化的主要因素,因此得到广泛认可和应用。裂体系(图1)。近期在塔中地区还发现了一组NE

[9-10]

但由于不同地区地质条件的多样性和复杂性,有向断裂切割了NW向断裂。塔中地区下古生时仅是根据基底是否卷入构造变形来进行构造样界整体表现为受塔中1号断裂带和塔中南缘断裂式划分,并不能全面反映实际的构造变形特征。带夹持、由许多局部高点和侵蚀山头组成的完整本文主要根据地震剖面解释结果,结合构造样式巨型背斜,上古生界则为一个西倾斜的鼻状构造,形成动力学机制,并考虑部分构造样式的特殊性,中生界及以上地层则发育更为宽缓的鼻状构对塔里木盆地塔中低凸起内部主要构造样式类型造[11]。从深层往浅层,构造变形强度逐渐减小,及其发育特征进行分析,为本地区的构造解释和油气勘探提供新的思路。

构造幅度逐渐降低,地层趋于水平,反映了塔中低凸起主要是一个发育于早古生代的古隆起。

1󰀁地质概况

2󰀁构造样式类型划分

塔中低凸起位于塔里木盆地中央隆起带中段,从地震剖面解释结果来看,塔中地区构造变东、西分别以塔中1号断裂和吐木休克2号断裂与形复杂,具有层内滑脱与基底卷入并存,伸展、塔东隆起和巴楚隆起相接,南、北分别以塔中南缘逆冲、反转与走滑相伴生的特点。本文根据构造断裂带和塔中1号断裂带与塘古孜巴斯凹陷和满加样式的形成动力学机制,并考虑部分构造样式的

42

尔凹陷相邻,面积约2󰀁8!10km(图1)。塔中低特殊性,将塔中低凸起的主要构造样式划分为挤凸起目前是塔里木盆地的主力探区之一,多种类压构造、走滑构造、拉张构造、反转构造、塑性型的油气藏在垂向上复合叠置,横向上连片成带,流动构造等5大类,每大类还可进一步细分为多

[7-8]

共同构成了一个典型的复式油气聚集区。个亚类(图2)。

图1󰀁塔里木盆地塔中低凸起构造纲要图(岩浆岩分布据文献󰀂)

Fig󰀁1󰀁SimplifiedmapshowingmajorstructuralfeaturesintheTazhongloweruplift,Tarimbasin

󰀁󰀁󰀂李曰俊.塔中 巴楚地区断裂系统、火成岩及其对油气的控制作用.中国石化西部新区勘探指挥部.2005.

󰀁

第6期余一欣等:塔里木盆地塔中低凸起内部构造变形特征1031

3󰀁主要构造样式发育特征

3󰀁1󰀁挤压构造样式

挤压构造样式是塔中低凸起最为发育的一类构造样式,全区均有分布,主要由逆冲断裂及其相伴生的构造组成,包括逆冲断层、逆冲断裂带、滑脱断裂、背冲断块、断背斜、断层相关褶皱和潜山 披覆构造等。

塔中地区NW向断裂带均具有挤压逆冲性质,主断裂上盘多发育反冲断裂,共同形成背冲断块构造(图3A)。不同类型的断层相关褶皱在该地区也较为发育,包括断层传播褶皱(图3B)、断层转折褶皱(图3C)、断层滑脱褶皱(图3D)等。部分地区的挤压构造变形卷入了基底(3B),而有些地区的挤压变形则以中、下寒武统膏盐岩为滑脱面,基底并未卷入变形(图3C)。

潜山 披覆构造由剥蚀面以下的潜山和剥蚀面以上的披覆背斜叠加形成。根据潜山成因,可将潜山 披覆构造分为断块潜山 披覆构造、褶皱潜山

图2󰀁塔里木盆地塔中低凸起主要构造样式划分示意图Fig󰀁2󰀁Sketchmapshowingthedivisionofstructuralstylesin

theTazhongloweruplift

披覆构造、溶蚀潜山 披覆构造和岩浆岩潜山 披覆构造

[5]

。受NW向逆冲断裂带形成的背冲断块

构造隆升影响,塔中地区奥陶系顶部遭受剥蚀,形

图3󰀁塔里木盆地塔中低凸起主要挤压构造样式Fig󰀁3󰀁CompressionalstructuresintheTazhongloweruplift

1032现󰀁代󰀁地󰀁质2010年󰀁

成风化壳。上覆地层超覆在背冲断块构造顶部,形成披覆背斜,与下伏的奥陶系潜山构造共同构成断块潜山 披覆背斜构造样式(图4)。潜山 披覆构造是塔中地区重要的圈闭类型和勘探目标之一,为了强调该类构造样式的重要性,本文特将其与其他类型的挤压构造样式区分开来。

图5󰀁塔中低凸起TZ45井区走滑断裂带发育特征

(据文献[10],修改)

Fig󰀁5󰀁Interpretedprofileshowingthestrikeslippingfaults

intheTZ45wellregion,Tazhongloweruplift

早有晚。寒武纪 早奥陶世,塔里木板块南、北缘表现为被动大陆边缘性质,整个塔里木盆地及其周缘地区处于拉张构造环境

图4󰀁塔中低凸起塔中2号断裂带潜山 披覆构造样式Fig󰀁4󰀁Compositestructuralstyleofburiedmountainand

drapeanticlineintheTazhongNo󰀁2faultbelt

[12]

。在塔中地区的

地震剖面上也比较清楚地反映出切割中、下寒武统的正断层,主要表现为同相轴错断,地层向北逐渐增厚。由于后期挤压作用导致构造反转,早期正断层变得比较陡立(图6A)。塔中地区深层的正断层主要分布在塔中1号断裂带北侧,东、西

[13]

两段连续,而中段不连续。

塔中低凸起内部三叠系及其上覆地层虽然没有遭受过强烈的构造运动影响,但受岩浆隆起刺穿作用和印支运动影响,局部地区处于弱拉张背景,导致三叠系内部发育了一些晚期正断层,断距较小,但对分析塔中地区的晚期构造活动特征具有重要指示意义(图6B)。3󰀁4󰀁反转构造样式

塔中地区的反转构造样式主要包括反转断裂

3󰀁2󰀁走滑构造样式

除NW向逆冲断裂外,塔中地区还发育多条呈NE向展布的断裂,并对NW向断裂起东、西分段作用(图1)。NE向断裂具有一定的走滑性质,主干断裂在地震剖面上表现为近直立形态,向上分叉,形成多条分支断裂,共同组成负花状或正花状构造(图5)。3󰀁3󰀁拉张构造样式

塔中地区的拉张构造样式以正断层及相关构造为主。塔中地区正断层规模较小,发育时代有

图6󰀁塔中低凸起正断层发育特征

Fig󰀁6󰀁InterpretedprofilesshowingthenormalfaultsintheTazhongloweruplift

󰀁

第6期余一欣等:塔里木盆地塔中低凸起内部构造变形特征1033

及其相关的局部构造。震旦纪 寒武纪,塔中地区处于拉张应力场背景,此时正断层发育(图6A)。随着南天山洋的聚敛消减,塔里木盆地的应力场背景从拉张转变为挤压。早期正断层可以为后期逆冲断层的发育提供应力集中点,使逆冲断层在先存正断层前方发育,如塔中2号断裂带和塔中10号断裂带等(图4)。此外,早期正断层还可能被后期的压性构造错断,使其产生褶曲并截顶。如塔中1号断裂带,先期形成的正断层被后期的逆冲断层错断,并产生褶曲(图6A)。

1

对中寒武统顶面(T8)进行层拉平之后,也可以发现在中、下寒武统内发育一些受正断层控制的箕状断陷(图7)。这些箕状断陷受后期挤压作

图8󰀁塔中10号断裂带深部发育的低幅度盐枕构造Fig󰀁8󰀁

SaltpillowswithlowamplitudeintheTazhongNo󰀁10faultbelt

用影响,反转为受逆冲断裂控制的断背斜构造。

在这些箕状断陷靠近正断层的一侧可以形成深凹度盐枕和滑脱断裂的发育是与膏盐层的厚度密切

[14-15]

带,发育较厚层的沉积,有利于烃源岩的发育。相关的。当膏盐层厚度较薄时,挤压作用形

成的盐枕隆起幅度不会太大,并容易导致膏盐层和上覆层产生破裂,从而形成滑脱逆冲断裂。塔中地区中、下寒武统含盐层系厚度较薄,局部地

区聚集增厚后的最大厚度也仅为500m左右,在挤压作用下易形成低幅度盐枕和滑脱逆冲断裂,与塔里木盆地北部库车坳陷隆起幅度最高可达4000m以上的盐枕构造形成鲜明对比。

岩浆岩在塔中地区分布广泛(图1),在深层主要受主干断裂控制,沿断裂向上喷出,形成岩浆底辟构造,向上穿过石炭系、泥盆系、志留系、奥陶系等,并侵入二叠系内,在地震剖面上形成

图7󰀁塔中低凸起中、下寒武统顶面(T18)被拉平后显示

的箕状断陷特征

Fig󰀁7󰀁Half󰀂grabenfaultdepressionsshowedbyflattening

thetopoftheLowerandMiddleCambrian

[16]

非平行的强反射特征。塔中地区的岩浆活动对油气聚集成藏具有一定影响,如在TZ47井区发现了

岩浆岩侧向遮挡油气藏。

3󰀁5󰀁塑性流动构造样式

塑性流动构造样式主要是指受膏盐岩、岩浆等物质发生塑性流动影响而形成的构造样式,塔中地区主要包括盐枕和岩浆底辟构造。

中、下寒武统是塔中地区主要的含盐层系,由于该层系厚度较薄,并含有白云岩、泥岩、砂岩等夹层,其塑性流动特征并不十分明显,在地震剖面上大多呈良好的层状反射特征,仅在局部地区发生了较明显的聚集增厚现象,形成了隆起幅度非常低的盐枕构造(图8)。

从地震剖面来看,塔中地区盐枕构造的顶部一般都发生了破裂,形成了在膏盐层内部滑脱的大型逆冲断裂(图4,图8)。研究表明,这种低幅4󰀁结󰀁论

(1)塔里木盆地塔中低凸起内部构造变形复杂,具有层内滑脱和基底卷入并存,伸展、逆冲、

反转与走滑相伴生的特点。塔中地区构造样式可划分为挤压构造、走滑构造、拉张构造、反转构造和塑性流动构造等5大类,进一步可细分为多个亚类。

(2)挤压构造是塔中地区最主要的构造样式,类型多样,遍布全区分布;走滑构造以NE向走滑断裂及其伴生的花状构造为主;拉张构造以正断层为主,规模较小,主要发育在深部中、下寒武统和浅部三叠系内;反转构造主要在早期拉张背景下经过挤压作用形成,与早期正断层关系密切,

1034现󰀁代󰀁地󰀁质2010年󰀁

主要发育在深部寒武系和奥陶系内;塑性流动构造仅在局部地区有所发育,其中中、下寒武统膏盐层的厚度决定了低幅度盐枕构造的发育形式。

研究过程中得到了钱一雄、竺知新、李慧莉、宁飞、何春波和王鹏昊等人的指导和帮助,在此深表谢意。参考文献:

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//童

晓光,梁狄刚.塔里木盆地油气勘探论文集.乌鲁木齐:新