中亚地区阿姆河盆地查尔朱、布哈拉阶地构造特征及演化

张志伟，何永垚，王春生，邓彦涛，张宏伟，王英民

（1中国石油勘探开发研究院海外研究中心；2中国石油大学（北京））

中亚地区阿姆河盆地查尔朱、布哈拉阶地构造特征及演化

张志伟1，何永垚2，王春生1，邓彦涛2，张宏伟1，王英民2

（1中国石油勘探开发研究院海外研究中心；2中国石油大学（北京））

阿姆河盆地是中亚地区重要的含油气盆地，位于阿姆河北岸的查尔朱阶地和布哈拉阶地为盆地的二级构造单元，其油气资源量占全盆地的一半。油气主要富集于阶地的局部背斜构造和生物礁圈闭中，这些圈闭与该区构造形成演化密不可分。利用常规地质资料，通过精细地层对比和地震资料解释，识别出两个关键界面：侏罗纪末的断拗转换面和早第三纪末的区域角度不整合面，并结合板块构造理论确定了构造变形时期。研究认为，侏罗纪以来两阶地经历了侏罗纪—白垩纪断陷—拗陷期和早第三纪抬升—改造期两个重要演化阶段，形成了上、中、下三大构造层。断陷—拗陷阶段的沉积控制了该区的构造格局；中构造层膏盐层的发育丰富了后期的构造样式。早第三纪—晚第三纪的构造运动使该区构造发生了强烈变革，形成了典型的逆断裂、走滑断裂带和不对称复合背斜构造带。

阿姆河盆地；查尔朱阶地；布哈拉阶地；构造特征；构造演化

张志伟

张志伟1962年出生,博士,高级工程师。主要从事海外石油地质勘探评价工作。联系地址：100083北京市海淀区学院路20号；电话：(010)83593623

阿姆河盆地油气资源丰富，尤其是天然气资源，在中亚地区占有重要地位。该盆地目前已发现的油气田80%位于古隆起和断阶带上［1］，主要圈闭类型为背斜圈闭和生物礁圈闭。前人的研究主要针对整个盆地，因阿姆河盆地与塔里木盆地自中生代以来一直处于相同的大地构造位置——特提斯构造域的北缘［2－4］，经历了类似的地质演化，从而一些研究者［5－8］据此将它们进行对比分析，许多学者强调克佩特造山带对盆地构造沉积的控制，而对盆地北缘，即对阿姆河北岸的查尔朱阶地和布哈拉阶地研究较少。本文通过对盆地北缘的构造特征及其演化历史的分析，认识到查尔朱阶地以低幅背斜为主，而布哈拉阶地逆断裂发育，以挤压背斜为主，因此对于阿姆河北岸地区来说，应强调早第三纪末的构造变革。

1 区域地质概况

1.1 地理位置及构造单元划分

阿姆河盆地,又称卡拉库姆盆地或阿姆达林盆地,在地史上属于劳亚域与冈瓦纳域之间的特提斯域［9－10］，位于中亚构造域中西部。特提斯构造带共有80多个沉积盆地，拥有1500×108t以上油气探明储量，其中，阿姆河盆地探明储量为42.57×108t。

阿姆河盆地主要位于乌兹别克斯坦南部、土库曼斯坦东北部及阿富汗西北部，面积为42×104km2，是中亚地区重要的含油气盆地[11]。该盆地为北西走向的箕状盆地，西南冀窄而陡，盆地西南和东南分别以克佩特山脉和帕罗米苏斯山脉为界，其南侧为波斯高原，东界与西北界分别为吉萨尔山脉和克孜尔勒山脉所限（图1）。

根据基底起伏和沉积盖层的构造形态，将盆地划分为西南部科佩特山前坳陷带、中央卡拉库姆隆起带和东北部阿姆河坳陷带等三个一级构造单元[12－13]，盆地内主要发育北西向和北东向的两组断裂，控制了构造格局和沉积盖层的分布特征（图1）。

查尔朱阶地和布哈拉阶地属于阿姆河坳陷带中的二级构造带，其中间均以区域性正断裂分隔，位于阿姆河坳陷的东北斜坡。

图1 阿姆河盆地构造单元划分及研究区局部构造分布简图

1.2 区域地层分布

阿姆河盆地地层可分为基底、过渡层、沉积盖层三段式结构，其中基底及过渡层主要由前侏罗系的火山岩及变质岩构成，局部凹陷带存在二叠系—三叠系的碎屑岩。沉积盖层主要由侏罗系、白垩系、第三系、第四系的碳酸盐岩、膏盐岩、碎屑岩组成。沉积盖层自下而上可分为中—下侏罗统（J1－2）,上侏罗统卡洛阶—牛津阶（J3k-o）,上侏罗统基莫利阶—提塘阶（J3km-t）,下白垩统尼欧克姆阶（K1no）、阿普特阶（K1ap）、阿尔布阶（K1al），上白垩统赛诺曼阶（K2cm）、土伦阶（K2t）、赛诺阶（K2sn）以及第三系和第四系（图2）。

图2 阿姆河盆地地层综合柱状图

2 构造特征

2.1 断裂特征

查尔朱、布哈拉阶地主要存在三组断裂（图1）：

（1）北东向断裂。该方向断裂控制了二级构造带内的三级构造单元，为晚期逆冲断裂，加兹利凸起和卡甘凸起等边界断裂均为此类断裂（图3）；

（2）北西向断裂，如布哈拉断裂（图4）、查尔朱断裂。该组断裂为早期正断裂，延伸整个布哈拉阶地和查尔朱阶地并控制了它们的构造格局；

（3）北西或近东西向的断裂。该组断裂与北东向断裂相伴生，在地震剖面上表现为走滑断裂（图5）。

2.2 局部构造特征

布哈拉、查尔朱阶地内均发育大型的局部凸起，其间以布哈拉断裂相隔，两阶地内局部构造具有明显的差异（图1）。

图3 逆断裂典型地震剖面

图4 正断裂典型地震剖面

图5 走滑断裂典型地震剖面

布哈拉阶地局部构造较发育，4个凸起呈北西西走向，地层倾角1°～20°，幅度50～300m，均表现为存在多个高点的复式凸起。若沿凸起顶部标志层拉平，则凸起消失，显然这些凸起与区域挤压密切相关，它们以逆断裂为边界发生褶皱（图6）。

图6 挤压背斜

查尔朱阶地同样发育一系列凸起。与布哈拉阶地不同的是，查尔朱阶地的凸起是在基底古凸起背景上发育起来的，它们几乎不受后期的挤压改造，表现为上缓下陡的构造形态，浅层的构造岩层倾角小，深层构造岩层倾角较大，上、下构造的高点发生了明显的位移，岩层的厚度由轴部向两翼变厚（图7），单个凸起的圈闭面积随圈闭幅度的上升呈指数式增长（图8）。这种格局的形成，一方面在于中—下侏罗统沉积前该地区存在古地形凸起，另一方面在于侏罗系—白垩系的稳定沉降提供了足够的容纳空间。

图7 披覆背斜

图8 圈闭面积随圈闭幅度的变化

2.3 构造层划分

盆地基底的研究，既影响对盆地构造格局的认识和构造演化史的分析，又关系着区域烃源岩分布和油气运移方向，因此，对基底的性质、形成时期等的研究尤为重要。对于阿姆河盆地基底，前人做了许多工作，如李春昱［2］指出阿姆河盆地基底是海西褶皱带及经古生代后期改造的前寒武系变质岩；雷振宇等［6］认为阿姆河盆地为海西期的褶皱基底；郭永强等［14］研究指出阿姆河盆地基底由不同时期的古生代岩浆岩及变质岩组成。结合前人的认识，并据地震和钻井资料分析，笔者认为阿姆河盆地基底包含了寒武系—石炭系不同时期的火成岩和变质岩系，在此基础上发育了自二叠纪以来不同性质的沉积层系。

构造层为一定地区在一定的构造发展阶段中所形成的地质体的组合。相邻构造层以区域性不整合或假整合接触。构造层的正确划分是重塑该地区构造演化的一条重要途径，在查尔朱、布哈拉阶地可以识别出两个主要区域不整合界面：三叠系顶面及下第三系顶面。应该注意的是，区域滑脱层同样会造成界面上下的构造样式差异，如研究区广泛存在的膏盐岩层。

根据区域不整合面、区域滑脱层及构造变形特征，将查尔朱、布哈拉阶地自二叠纪以来的地层分为下、中、上三大构造层以及盐下、盐上两个构造亚层（表1）。

表1 阿姆河盆地构造层划分和构造演化关系表

下构造层包括二叠系—三叠系，为一过渡层，主要由中—酸性火山岩和变质岩组成,局部为陆相沉积的红色粗碎屑岩；盆地南部最厚约2 200 m,向北逐渐变薄。在查尔朱阶地较薄，在布哈拉阶地缺失。下构造层在地震剖面上表现为一套强反射，连续性较好，局部有火成岩侵入现象（图9）。

中构造层包括侏罗系、白垩系及下第三系。中—下侏罗统为一套碎屑岩沉积，上侏罗统发育石灰岩及区域性膏盐岩，它们由南向北减薄；白垩系为砂泥岩互层的碎屑岩沉积；下第三系下部为石灰岩与膏盐互层，中部为泥岩，上部发育砂岩。上侏罗统膏盐岩层作为一个滑脱层，又可将中构造层分为盐上、盐下两个构造亚层，它们在断裂发育和褶皱变形上均存在一定的差异：盐下亚层断裂发育及褶皱变形主要受控于断陷—拗陷期构造运动，发育正断层；盐上亚层断裂及褶皱变形主要受控于抬升—改造期构造运动，发育逆断层，褶皱、挠曲变形强烈（表1，图9）。

上构造层包括上第三系和第四系，主要为砂泥岩互层。查尔朱、布哈拉阶地上构造层构造特征表现为变形较弱，受中构造层的影响，发育披覆背斜，局部与下伏下第三系成角度不整合接触（图9）。

图9 查尔朱、布哈拉阶地构造层序

3 构造演化特征

阿姆河盆地的形成和发育经历了二叠纪—三叠纪裂陷期，侏罗纪—白垩纪断陷—拗陷期和新生代抬升改造期三个构造演化阶段。查尔朱、布哈拉阶地形成演化同样也经历了三个阶段。受资料的限制，在此只讨论侏罗纪以来的构造演化情况。

3.1 侏罗纪—白垩纪断陷—拗陷阶段

侏罗纪—白垩纪是阿姆河盆地形成的关键时期，主要表现为稳定沉降，当时构造比较稳定，断裂不发育。

早侏罗世,正断裂发育。中—下侏罗统在布哈拉阶地沉积较薄，甚至缺失，而在查尔朱阶地沉积较厚，整体由南向北明显减薄，局部凸起表现为上超。中—下侏罗统沉积后，盆地北缘的南北幅度差异缩小，填平补齐作用明显（图10a）。

晚侏罗世，构造相对稳定，区域海侵，查尔朱阶地广泛沉积石灰岩，局部发育生物礁；布哈拉阶地北部缺少石灰岩沉积，偶见上超接触。这一时期，在查尔朱阶地还形成了巨厚的膏盐层，膏盐层的沉积减小了查尔朱、布哈拉阶地的构造幅度。更重要是，这一套膏盐层在后期的构造变革中起着重要作用，它作为区域滑脱分隔层，造成其上下构造样式的差异，滑脱层之上褶皱强烈，走滑断裂发育，滑脱层之下褶皱较弱，断裂以正断裂为主，油气富集带亦分为盐上带和盐下带（图10b）。

早白垩世,区域整体沉降，盆地内广泛沉积了一套泥岩夹砂岩的地层，地层南厚北薄，在布哈拉地区发育两套区域厚度稳定的砂岩储层（图10c）。

晚白垩世，盆地进一步沉降，沉降幅度进一步加大，物源充足，沉积速率明显加快（图11），沉积厚度大,研究区广泛发育砂泥岩的互层，受古地形影响,局部地区沉积呈“楔形”（图10d）。这一时期断裂不发育，但局部构造幅度差异显著，为后期的鼻状构造形成奠定了古地貌背景。

3.2 新生代抬升改造阶段

图10 阿姆河盆地北缘构造演化剖面

早第三纪末期，印度板块和阿拉伯板块与欧亚板块碰撞，帕米尔板块向北挤入，导致阿姆河盆地与塔里木盆地分离，并产生了大量走滑断裂［14－15］。查尔朱阶地与布哈拉阶地受北西—南东向的挤压，阿姆河盆地北缘发生了强烈的构造变革（图10e），区域抬升，局部遭受剥蚀，形成了早第三纪末的区域角度不整合(图12)，经历了该次构造运动，查尔朱阶地和布哈拉阶地构造面貌发生了巨大的变化。

图11 阿姆河盆地查尔朱、布哈拉地区地层沉积速率

在查尔朱阶地和布哈拉阶地的主要构造变形特征为：

（1）形成了多个凸起。这些凸起多为不对称背斜，构造幅度在100m以上，具有多个构造高点，背斜边缘发育断裂。

（2）逆断裂、走滑断裂发育。逆断裂呈北东向和近东西向延伸，最大断距达1000m，在凸起之间的鞍部和膏盐层上部发育典型的北西向走滑断裂，断距不大。

（3）局部早期正断层发生反转。地层发生挠曲或“跷跷板”倒转。

图12 早第三纪末不整合面

（4）以膏盐层作为滑脱层形成揉皱、断裂。这些断裂特征表现为断距不大，断面笔直，并终止于膏盐层内部。

综上所述，侏罗纪以来，查尔朱阶地和布哈拉阶地经历了断陷—拗陷期、抬升—改造期两个重要的演化阶段，其中断陷－拗陷阶段的沉积控制了该区的早期构造格局，膏盐层的发育丰富了后期的构造样式，早第三纪末的构造运动使该区构造发生了强烈的变革，形成了典型的逆冲、走滑断裂带和不对称复合背斜构造带。

4 结论

布哈拉断裂作为一条区域断裂，使得查尔朱阶地和布哈拉阶地具有不同的构造特征：查尔朱阶地以披覆背斜为特征，布哈拉阶地发育挤压短轴背斜，断裂以高角度逆断裂为主，短轴背斜以逆断裂为边界在其上升盘发育。

查尔朱阶地和布哈拉阶地自侏罗纪以来主要经历了侏罗纪—早第三纪断陷—拗陷期及晚第三纪—第四纪抬升—改造期两个阶段，形成了三大构造层。中、下构造层的形成决定了该区早期的构造格局；中构造层变形强烈，地层褶皱、挠曲、倒转、断裂活动均发生在该构造层；上构造层变形较弱，受中构造层的影响，局部发育披覆背斜，与下伏下第三系成角度不整合接触。

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编辑：赵国宪

Structural Characteristics and Evolution of Chardzhou and Bukhara Terraces in Amu-Darya Basin，Middle Asia

Zhang Zhiwei,He Yongyao,Wang Chunsheng，Deng Yangtao，Zhang Hongwei，Wang Yingmin

Amu-Darya Basin is one of the significant large potential petroliferous basins in Middle Asia.Both Chardzhou and Bukhara terraces,which are located in the northeastern of Amu-Darya Basin,provide more than a half of petroleum resources volume of the basin.Rich hydrocarbon is accumulated dominantly in local anticlines and reef traps,which are closely relative with structural formation and evolution in this basin.On the basis on available geological data,fine stratigraphic correlation and seismic data interpretation,two key geological interfaces,the faulting-depression transform interface at the end of Jurassic and the regional angular unconformity at the end of Paleogene,are recognized and the relative deformation phases are defined according to the theory of plate tectonics.It is suggested that the important stages of Jurassic-Cretaceous faulted depression and Paleogene compressed uplifting-reformation have undergone within these terraces,which results in forming the upper,the middle and the lower synthems.The sedimentation in the faulted depression stage controlled the tectonic framework of this region and the development of the salt layers in the middle synthem advanced the succeeding tectonic patterns.Tectonic movements during Paleogene-Neogene time brought on extensive structure deformation in this region,which constructs a series of typical structural belts such as thrust belts,strike-slip fault belts and asymmetrical composite anticline belts.

Amu-Darya Basin；Chardzhou Terrace；Bukhara Terrace;Structural characteristics；Tectonic evolution

book=48,ebook=60

TE111.1

A

1672-9854(2010)-04-0048-09

2010-03-09；改回日期：2010-08-30

Zhang Zhiwei：male,Doctor,Senior Geologist.Add：PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration&Development, 20 Xueyuan Rd.,Beijing,100083 China