塔里木盆地塘古巴斯坳陷玛东构造带断裂特征及成因探讨

郭　颖, 汤良杰*, 余腾孝, 田亚杰, 岳　勇,陈　刚, 龙　禹

塔里木盆地塘古巴斯坳陷玛东构造带断裂特征及成因探讨

郭颖1,2, 汤良杰1,2*, 余腾孝3, 田亚杰1,2, 岳勇3,陈刚1,2, 龙禹1,2

(1.中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249; 2.中国石油大学 盆地与油藏研究中心,北京 102249; 3.中国石化 西北油田分公司, 新疆 乌鲁木齐 830011)

塘古巴斯坳陷是塔里木盆地油气勘探的重要接替区, 初步研究显示玛东构造带具有良好的油气远景, 但是构造研究相对薄弱, 制约了下一步的油气勘探。本文利用最新的钻井和地震资料解释成果, 对塘古巴斯坳陷玛东构造带断裂构造的几何学和运动学特征进行了分析, 并探讨了断裂差异演化的成因机制。结果表明, 玛东构造带纵向上以中寒武统阿瓦塔格组膏盐岩为界, 形成盐下基底卷入逆冲断裂和盐上盖层滑脱逆冲断裂两套变形系统; 横向上从南向北, 划分为3个构造段, 且断裂组合样式逐渐复杂。构造带南段、中段和北段断裂主要活动期分别为志留纪–泥盆纪、中奥陶世末–二叠纪以及晚奥陶世中期–泥盆纪, 断裂活动具有中段早、两端晚以及中间延续时间长、两端延续时间短的特征。不同构造段地层缩短量和缩短率反映, 构造带北段在志留纪–泥盆纪缩短作用最强, 构造带中段和南段则在晚奥陶世缩短作用最强, 断裂活动性整体具有由北东往南西减弱的规律。玛东构造带差异构造变形受多重因素控制, 包括: 基底断裂的控制作用、古隆起的隆升阻挡作用、构造应力场的叠加作用、盐岩层系的调节作用和区域构造的反转作用。

塘古巴斯坳陷; 玛东构造带; 断裂构造; 差异构造活动; 构造演化; 成因机制

0 引 言

玛东构造带属于塔里木盆地塘古巴斯坳陷西部的一个次级构造单元, 因地理位置处于玛扎塔格山东侧而得名。勘探实践显示, 2010年玛东构造带之中的玉北 1断裂带获得工业油流, 实现了塔西南坳陷奥陶系油气勘探导向性突破; 后续钻井不同程度的油气显示证实, 玛东构造带奥陶系风化壳碳酸盐岩具有良好的油气成藏条件, 具备广阔的勘探前景(丁文龙等, 2012; 斯尚华等, 2013; 乔桂林等, 2014)。

盆地构造背景和沉积充填序列揭示, 塔里木盆地南部经历了多期不同性质构造应力作用, 发育多个主不整合界面, 形成复杂的断裂系统(Lin et al., 2012; 刘家铎等, 2014; 张光亚等, 2015)。针对玛东构造带及邻区主不整合特征以及断裂构造特征, 前人曾做过相关研究工作(李曰俊等, 2008; 何碧竹等, 2011a, 2013; 杨勇等, 2014; 范小根等, 2015; 郭颖等, 2015)。一般认为, 研究区发育中浅层盖层滑脱与深层基底卷入断裂, 主要经历了加里东中期、加里东晚期–海西早期与海西晚期3次变形过程, 逆冲构造是基底构造变形的关键(云金表等, 2013; 黄太柱, 2014; 李浩武等, 2014; 陈刚等, 2015)。但是受到研究资料的限制, 与玛东构造带相关的许多问题还未进行深入探讨, 特别是断裂构造演化过程、成因机制以及与和田古隆起的关系等方面仍存在疑问。

本文主要利用最近几年完成的三维地震资料和钻井资料, 在系统分析研究区断裂构造几何学、运动学特征的基础上, 对玛东构造带断裂活动差异性及其与和田古隆起的形成演化关系展开探讨, 并对构造带成因机制提出了新的认识。

1　地质背景

塘古巴斯坳陷位于塔里木盆地南部, 北西与巴楚隆起相邻, 北东与塔中隆起相连, 南西与麦盖提斜坡相接, 南东则与阿尔金造山带相邻。坳陷内部发育一系列NE-SW 走向, NW-SE方向上近平行排列的大型前陆褶皱冲断带(图1)。玛东构造带位于褶皱冲断带前锋位置, 北起塔中隆起南缘, 西与玛扎塔格断裂带毗邻, 东至塘南台地, 平面上延伸超过 220 km, 走向从南往北由 NNE逐渐转变为NEE, 为一略向 NW 凸出的大型帚状构造带(图 1),剖面上主逆冲断层断面倾向 NW, 倾角上陡下缓,往深部归并于中寒武统膏盐层系。

研究区基底之上地层较为齐全, 发育古生界、三叠系和新生界, 缺失侏罗系和白垩系(刘家铎等, 2014; 何碧竹等, 2015)。寒武系-中奥陶统为海相碳酸盐岩沉积, 其中, 中寒武统发育较厚的含膏盐岩层系, 为区域主滑脱层; 上奥陶统沉积期发生沉积相变, 塘古巴斯坳陷演化为混积陆棚相, 坳陷周边隆起区为碳酸盐台地相。志留系–泥盆系沉积海相碎屑岩, 仅分布于玛东构造带西北部。石炭系–二叠系全区连续分布, 为海陆交互相碳酸盐岩和碎屑岩沉积。古生代之后, 塔里木盆地结束海相沉积, 三叠系为陆相碎屑岩沉积, 残存于构造带北端; 新生界则总体转变为遍布全区的巨厚河湖相沉积(图2)。

图1　玛东构造带构造纲要略图Fig.1 Simplified structural map of the Madong structural belt

2　断裂构造几何学特征

地震解释结果显示, 玛东构造带受中寒武统阿瓦塔格组膏盐岩的塑性流动的影响, 形成盐上和盐下两套变形系统。沿构造带走向, 自南向北断裂带冲起高度逐渐变大、断裂构造样式逐渐复杂, 使构造带可以划分为3个构造段。

2.1构造带南段

构造带南段以A-A′剖面为代表, 主要发育4组SSW-NNE走向断裂带, 构造样式较为简单。盐下地层发育少量逆冲断层, 断层倾角70°～90°, 断距主要体现在NWW倾向断裂上, SEE倾向断裂断距较小。盐上古生界逆冲断裂带, 为单条铲式主冲断裂或紧闭的“Y”字形断裂组合样式, 剖面上表现为由NWW往 SEE方向逆冲, 主断面上陡下缓, 向上断至石炭系底面, 向下终止于中寒武统阿瓦塔格组膏盐岩滑脱层。各断裂带不发育或者仅发育1条背冲断裂, 构成不对称的背斜形态。整体上, 该构造段盐上断裂控制的褶皱变形带较窄, 指示具有一定的走滑分量(图3a)。

2.2构造带中段

构造带中段以 B-B′剖面为代表, 近似等间距发育7组SW-NE走向断裂带, 断裂带排列较构造带南段紧密, 断裂样式相对复杂。各断裂带盐下地层发育2～3条逆冲断裂, 断裂上盘抬升使地层向上拱起,在垂向上与盐上断裂有良好对应关系。盐上发育铲式逆冲断裂, 主断裂由NW往SE方向逆冲, 断面沿中寒武统阿瓦塔格组膏盐层滑脱, 向上断至石炭系底面不整合或者延入石炭系–二叠系。各断裂带发育2～3条主冲断裂和 1～2条背冲断裂, 使高陡的不对称背斜潜山构造复杂化, 其中玉东 3断裂带叠加后期NWW向逆冲作用, 具有显著的双向逆冲的特点。该构造段盐上剧烈的逆冲作用, 引起潜山构造底部膏盐层塑性流动、增厚, 形成了明显的盐拱构造(图3b)。

图2　玛东构造带及邻区构造–地层层序组合Fig.2 Tecotono-stratigraphic sqeuences of the Madong structural belt and its adjacent areas

图3　通过玛东构造带地震解释剖面(剖面位置见图1)Fig.3 Seismic profiles crossing the Madong structural belt (positions as shown in Fig.1)

2.3构造带北段

构造带北段以 C-C′剖面为代表, 发育 5组SWW-NEE走向断裂带, 断裂带排列更加紧密。盐下逆冲断裂多为NNW倾向, 断面陡立, 向上切至膏盐岩层或突破膏岩层终止于奥陶系内部。盐上断裂自NNW往SSE方向逆冲, 构成叠瓦状逆冲构造, 主逆冲断裂断面陡直, 向上断至石炭系底面, 向下滑脱于中寒武统阿瓦塔格组膏盐层。各断裂带一般发育1～2条主冲断裂, 背冲断裂不发育或者断距小, 巨大的逆冲位移量造成地层高角度冲起、叠复, 垂直断距最大超过500 m。尤其是玛东3、玛东4和玛东5断裂带盐上和盐下断层垂向上交叉、重叠, 盐下、盐层和盐上地层具有随断裂活动一起卷入变形的特征, 构成复杂的断裂组合图案(图3c)。

此外, 构造带北段浅部地层中可见两条 NWWSEE向延伸的逆冲断裂, 断面倾向 NEE, 在平面上与玛东1、玛东2和玛东3断裂带近似直交, 但在剖面上断裂仅切断石炭系、二叠系和新生界, 向下终止于上奥陶统, 与深层断裂属于不同的断裂体系(图4)。

3　断裂构造运动学特征

结合剖面上不整合结构特征、断裂断穿层位、地层厚度、地层变形程度和断距大小等特征, 利用平衡剖面恢复技术综合分析, 确定玛东构造带断裂活动时间和缩短率、缩短量。

图4　玉东–玛东构造带NW走向断裂地震解释剖面(剖面位置见图1)Fig.4 Seismic profiles crossing the Yudong and Madong structural belt (positons as shown in Fig.1)

3.1断裂活动时间

研究区盐下断裂具有以下特点: 1)深部切入基底, 浅部一般断入中寒武统阿瓦塔格组, 但构造带北段个别断裂可断至上奥陶统; 2)除中寒武统阿瓦塔格组之外, 断裂两侧地层厚度基本相等。因此, 推测断裂活动可能对阿瓦塔格组地层沉积具有控制作用, 盐下断裂最可能属于中寒武世活化的前南华纪断裂, 中奥陶世之后伴随盐上断裂多期活动(黄太柱, 2014; 陈刚等, 2015)。

盐上地层沿构造带走向差异较大, 具有显著的分段差异发育特征。构造带南段盐上断层顶部为上奥陶统顶面不整合(T70界面), 深层滑脱于中寒武统膏盐岩层, 断裂上盘上寒武统–奥陶系变形一致, 断垒带顶部地震同相轴呈削蚀特征, 上奥陶统具有不同程度的缺失, 说明断裂活动始于奥陶系沉积末。由于该区段志留系–泥盆系缺失, 石炭系直接不整合于奥陶系之上, 地震同相轴呈连续分布且与下伏地层不协调, 反映断裂活动时间上限为石炭纪之前(图3a)。

构造带中段剖面上, 上寒武统–中奥陶统受挤压变形剧烈, 随断裂活动卷入变形, 断裂带之间的洼陷内上奥陶统向断隆高部位超覆减薄, 指示断裂构造在中奥陶世沉积之后开始发育, 并控制上奥陶统沉积。石炭系不整合覆盖在上奥陶统之上, 有微弱褶皱变形。研究区玉北7、玉北1、玉东2和玉东3断裂带顶部各发育一条逆冲断层, 断褶带较深部明显变窄, 以低幅度褶皱变形为主, 反映了断裂在石炭纪–二叠纪压扭性质的继承性活动方式 (图3b)。

构造带北段盐上主要构造变形层位于上寒武统–上奥陶统。地震同相轴显示, 上奥陶统下段与其下伏地层变形协调一致, 已经卷入断裂构造变形; 上奥陶统上段–泥盆系为同构造沉积, 与上覆石炭系–二叠系不整合接触, 反映该段断裂活动开始时间较玉北段稍晚, 可能在晚奥陶世中期开始活动, 志留纪持续变形, 石炭纪–二叠纪活动停止。该构造段浅部 NW 走向断裂两侧石炭系–二叠系基本等厚展布,新生界则呈现上盘薄、下盘厚的特征, 是断裂活动于新生代的有力证据(图3c、图4)。

3.2缩短率与缩短量

采用盐上、盐下层分别复原然后合并的思路,以线长平衡原理为主, 并兼顾面积平衡的方法, 对图3地震解释剖面进行构造复原(图5)。统计分析结果显示, 玛东构造带盐上层和盐下层缩短量和缩短率差异特征显著, 两者之间巨大的差异变形和缩短主要是通过盐层塑性流动变形进行调节(Konstantinovskaya and Malavieille, 2011; 汤良杰等, 2012)。从整体变形时序上看, 玛东构造带地层缩短作用主要发生在晚奥陶世–二叠纪, 构造带北段在志留纪–泥盆纪缩短量最大, 地层缩短7.63 km; 构造带中段和南段在晚奥陶世缩短量最大, 分别缩短 5.55 km和 2.75 km,体现了构造带分段差异活动特征。地层缩短量和缩短率同时也反映出各个构造段变形程度的不同, 构造带北段构造作用最强, 地质历史时期盐上地层缩短率达 37.68%, 相当于剖面缩短了三分之一以上,盐下地层缩短率也达到12.22%; 构造带中段虽然断裂发育数量最多, 但是总体构造强度不及构造带北段, 盐上和盐下缩短率分别为 26.2%和 8.8%; 构造带南段走滑分量大, 挤压构造变形最弱, 盐上、盐下地层缩短率最低, 只有16.02%和4.12%(表1)。

图5　过玛东构造带中段地震测线构造演化示意图(剖面位置见图1之b-b′)Fig.5 Sketches showing tectonic evolution of the middle segment of the Madong structural belt (b-b′ in Fig.1)

4　断裂构造演化与成因探讨

前文述及, 玛东构造带具有多期活动的特征(图5), 其演化过程与变形机理受控于盆地周边地球动力学背景, 与盆内和田古隆起构造演化具有成因上的联系。

表1　玛东构造带缩短量及缩短率计算Table 1 Analytical results of the shorting strains and rates of the Madong structural belt

4.1基底断裂形成期

塔里木地块统一基底形成于新元古代晚期的塔里木构造运动, 在挤压碰撞的应力场作用下, 盆地内部形成NE走向基底断裂(杨鑫等, 2014)。震旦纪,塔西南边缘因裂谷肩部翘倾剥蚀, 形成大规模低凸型基底古隆起(和田古隆起基底演化阶段)(何登发等, 2008; 高志前等, 2011), 古隆起顶部受张应力作用发育NW 向张裂, 与NE走向基底断裂相互切割。根据航磁、重力和地震资料解译结果(徐鸣洁等, 2005; 何碧竹等, 2011b; 闫磊等, 2014), 玛东构造带NE走向断裂与基底断裂发育位置在垂向上有良好的对应性, NE走向基底断裂为地层中应力低势区, 控制了盐上盖层滑脱型断裂发育的位置和规模(图5)。

4.2中–晚奥陶世

中奥陶世末期, 祁连–阿尔金–北昆仑洋盆俯冲消减, 带动阿尔金地体与塔里木地体拼贴、对接, 塔里木盆地由被动陆缘的伸展体制转变为挤压的克拉通沉积盆地(Torsvik and Cocks, 2013; 张光亚等, 2015)。在强烈的收缩和挤压构造背景下, 盆地西南部发生台盆分异(罗金海等, 2009; 许志琴等, 2011; Lin et al., 2012), “统一”的低凸型基底古隆起分化成隆升幅度较大的和田古隆起和孤立型塘南古隆起(台地) (图 6a)。相对刚性的和田古隆起受西昆仑碰撞推挤作用而隆升, 对塘南山前逆冲断裂由盆地边缘向盆地逆冲推覆产生阻挡作用, 再加上古隆起斜坡地形所产生的SE向重力滑动作用, 在山前逆冲断裂带前端形成NE走向玛东构造带(图7a)。在此过程中, 玛东构造带中段受到向SE的反作用力相对较强,使得上寒武统–中奥陶统顺膏盐层滑脱, 断裂形成于中奥陶统沉积之后; 构造带北段和南段分别向NEE和NNE偏转, 应力强度在晚奥陶世晚期之后才到断层破裂极限, 断裂形成时间相对构造带中段较晚。另外, 在区域NW-SE向应力场作用下, NW走向基底断裂在志留纪–泥盆纪发生走滑, 向上切穿盐上盖层形成撕裂断层(杨勇等, 2014), 将玛东构造带切成 3段, 并调节了各构造段之间水平位移量的差异。

4.3志留纪–泥盆纪

蛇绿岩(蛇绿混杂岩)与高压–超高压变质岩同位素年龄揭示, 志留纪–泥盆纪盆地南缘洋盆大规模消减和闭合(Matte et al., 1996; Zhang et al., 2005; 许志琴等, 2011; 何碧竹等, 2013), 区域挤压作用更加剧烈, 和田古隆起演化为大型边缘隆起带(Lin et al., 2009; 许志琴等, 2011)(图6b)。来自西昆仑和阿尔金构造应力的不均衡叠加效应, 导致研究区古构造应力场整体转变为 NNW-SSE向(李曰俊等, 2008; 何登发等, 2008; 何碧竹等, 2011b), 发育挤压构造和走滑构造两个相互关联的构造变形系统。

这一时期, 由于北祁连和北柴达木洋盆向北俯冲、碰撞以及塔里木地体的自身顺时针旋转(许志琴等, 2006; 王洪浩等, 2013; 李江海等, 2015), 使位于板块边界的阿尔金断裂呈左旋走滑, 并带动盆地内部断块发生逆时针旋转, 塔中断裂带作为大型调节断层带, 产生较大的左旋走滑分量。因此, 距离塔中断裂带最近的玛东构造带北段构造样式最为复杂, 发育基底卷入和盖层滑脱双重变形样式, 整体地层缩短量也最大; 沿构造带走向往南, 西昆仑NE-SW 向挤压作用对构造带的影响逐渐增强, 走滑位移分量逐渐增大, 断裂表现出明显的压扭性质,垂直于断裂带走向的地层缩短量逐渐减小(表1、图7b、图8)。

4.4二叠纪

二叠纪, 古特提斯洋向中昆仑地体俯冲作用达到高潮, 巴楚隆起区的西北部受南天洋闭合及岛弧碰撞的影响逐渐抬升, 形成 NW-SE走向低隆(吕海涛等, 2010)。盆地东南缘的古阿尔金断裂作为一条区域内的转换构造带发生剪切造山作用(李曰俊等, 2008), 对盆地内部构造作用影响相对较弱。此时, 玛东断裂带仅中段还有局部断裂持续活动, 表现为压扭断裂性质, 引起上泥盆统–二叠系呈弱褶皱变形特征, 地层缩短量和缩短率较之前也明显减小(表1)。

图6　玛东构造带及邻区前志留系顶面不整合古地质图(a)和仰视图(b)(据汤良杰, 2015)Fig.6 Paleogeologic map (a) and upward view (b) of the top surface of the Pre-Silurian in the Madong structural belt and its adjacent areas

4.5中–新生代

中–新生代阶段, 塔里木盆地构造演化整体进入强挤压–弱伸展交替模式, 盆地南部甜水海–羌塘地体、拉萨地体和印度地体相继向北俯冲、碰撞, 盆地南、北缘因造山带加载发生强烈的挠曲沉降(汤良杰等, 2004; 刘家铎等, 2014)。塔西南拖拽沉陷, 和田古隆起构造特征逐渐消失, 巴楚断隆作为阿瓦提–库车前陆盆地和塔西南前陆盆地共同的前缘隆起抬升、剥蚀(何文渊等, 2000; 李曰俊等, 2008), 其南、北缘发育一系列呈NWW向或近EW向展布的逆冲断裂带。玛东构造带浅部发育的NWW走向逆冲断裂也与上述动力学背景有关, 可能是玛扎塔格断裂带新生代活动所伴生的调节断层。

5　结 论

(1) 玛东构造带纵向上具有分层性, 以中寒武统阿瓦塔格组膏盐岩为界, 形成盐下基底卷入逆冲断裂和盐上盖层滑脱逆冲断裂两套变形系统; 横向上可划分为南段、中段和北段 3个构造段, 沿构造带走向自南向北, 断裂组合样式逐渐复杂, 断裂冲起高度逐渐增大。

(2) 研究区断裂活动时限和强度具有差异性。构造带南段、中段和北段断裂主要活动期分别为志留纪–泥盆纪、中奥陶世末–二叠纪以及晚奥陶世中期–泥盆纪, 反映玛东构造带断裂活动具有中段早、两端晚以及中间延续时间长、两端延续时间短的特征。地层缩短量和缩短率反映, 构造带北段在志留纪–泥盆纪缩短作用最强, 构造带中段和南段则在晚奥陶世缩短作用最强, 断裂构造整体具有由北东往南西活动性减弱的规律。

图7　玛东构造带形成机制示意图(剖面位置见图6)Fig.7 Sketch map showing the formation mechanism of the Madong structural belt (positions as shown in Fig.6)

图8　玛东构造带形成机制应力分析Fig.8 Stress analysis about the formation mechanism of the Madong structural belt

(3) 玛东构造带差异构造变形受控于多重因素,基底先存断裂决定了主控断裂和调节断裂的发育位置和规模; 和田古隆起的隆升阻挡作用影响断裂平面展布形态和断裂活动期次的差异; 构造应力场的叠加作用控制构造带断裂样式和变形强度; 盐层塑性流动变形调节构造带各区段不同演化阶段的变形差异以及相互之间的分段差异性; 区域构造的反转作用形成浅部断裂, 使断裂构造样式复杂化。

致谢： 中石化西北油田分公司在基础地质资料方面给予了大力支持, 写作过程中得到了山东科技大学倪金龙副教授和中国石油大学(北京)余一欣副教授的指导和鼓励, 中国科学院地质与地球物理研究所李曰俊研究员、中国地质科学院地质研究所何碧竹研究员在审稿过程中提出了宝贵的修改意见和建议,在此一并致以衷心的谢意。

陈刚, 汤良杰, 余腾孝, 龙禹, 岳勇, 郭颖, 张旭光, 谢欣彤. 2015. 塔里木盆地玉北地区断裂构造变形及其控制因素. 地球科学与环境学报, 37(3): 42–53.

丁文龙, 漆立新, 云露, 余腾孝, 吴礼明, 曹自成, 游声刚. 2012. 塔里木盆地巴楚–麦盖提地区古构造演化及其对奥陶系储层发育的控制作用. 岩石学报, 28(8): 2542–2556.

范小根, 程晓敢, 陈汉林, 王聪, 王春阳. 2015. 塔西南新生代前陆盆地东段盆山结构与冲断带变形特征. 大地构造与成矿学, 39(2): 241–249.

高志前, 樊太亮, 杨伟红, 王鑫. 2011. 塔西南地区早古生界台缘斜坡带特征及分布. 中南大学学报(自然科学版), 42(12): 3811–3817.

郭颖, 汤良杰, 岳勇, 陈刚, 龙禹, 谢欣彤. 2015. 旋回分析法在地层剥蚀量估算中的应用——以塔里木盆地玉北地区东部中下奥陶统鹰山组为例. 中国矿业大学学报, 44(4): 721–729.

何碧竹, 焦存礼, 许志琴, 蔡智慧, 刘士林, 张英利. 2011a. 阿尔金–西昆仑加里东中晚期构造作用在塔里木盆地塘古兹巴斯凹陷中的响应. 岩石学报, 27(11): 3435–3448.

何碧竹, 焦存礼, 蔡志慧, 张淼, 高爱荣. 2011b. 塔里木盆地中部航磁异常带新解译. 中国地质, 38(4): 961–969.

何碧竹, 焦存礼, 许志琴, 蔡智慧, 刘士林, 张建新, 李海兵, 张淼. 2015. 塔里木盆地显生宙古隆起的分布及迁移. 地学前缘, 22(3): 277–289.

何碧竹, 焦存礼, 许志琴, 刘士林, 蔡智慧, 李海兵, 张淼. 2013. 不整合结构构造与构造古地理环境——以加里东中期青藏高原北缘及塔里木盆地为例. 岩石学报, 29(6): 2184–2198.

何登发, 周新源, 杨海军, 管树巍, 张朝军. 2008. 塔里木盆地克拉通内古隆起的成因机制与构造类型. 地学前缘, 15(2): 207–221.

何文渊, 李江海, 钱祥麟, 张臣. 2000. 塔里木盆地巴楚断隆中新生代的构造演化. 北京大学学报(自然科学版), 36(4): 539–546.

黄太柱. 2014. 塔里木盆地玉北地区断裂系统解析. 石油与天然气地质, 35(1): 98–106.

李浩武, 王建君, 邬光辉, 史玲玲, 汪斌, 胡湘瑜, 高力等. 2014. 塔里木盆地塘古孜巴斯坳陷西部中加里东期断裂特征及形成机制. 中南大学学报(自然科学版), 45(12): 4331–4341.

李江海, 周肖贝, 李维波, 王洪浩, 刘仲兰, 张华添, 塔斯肯. 2015. 塔里木盆地及邻区寒武纪–三叠纪构造古地理格局的初步重建. 地质论评, 61(6): 1225–1234.

李曰俊, 吴根耀, 孟庆龙, 杨海军, 韩剑发, 李新生, 董立胜. 2008. 塔里木盆地中央地区的断裂系统: 几何学、运动学和动力学背景. 地质科学, 43(1): 82–118.

刘家铎, 漆立新, 田景春, 李宗杰, 张小兵, 何建军, 张翔, 孟万斌, 赵锡奎, 李坤, 祝贺, 杨永剑, 吴永良. 2014. 塔里木盆地构造演化与沉积格架. 北京: 科学出版社: 53–68.

罗金海, 雷刚林, 刘良, 肖中尧, 魏红兴, 车自成. 2009.阿尔金构造带对塔东南油气地质条件的制约. 大地构造与成矿学, 33(1): 76–85.

吕海涛, 张仲培, 邵志兵, 张根法 岳勇. 2010. 塔里木盆地巴楚–麦盖提地区早古生代古隆起的演化及其勘探意义. 石油与天然气地质, 31(1): 76–83.

乔桂林, 钱一雄, 曹自成, 岳勇, 张永东, 杨忠亮. 2014.塔里木盆地玉北地区奥陶系鹰山组储层特征及岩溶模式. 石油实验地质, 36(4): 416–421.

斯尚华, 陈红汉, 谭先锋, 李纯泉, 吴悠, 李楠. 2013. 塔里木盆地麦盖提斜坡玉北地区奥陶系油气输导体系与成藏期. 地球科学, 38(6): 1271–1280.

汤良杰. 2015. 玉北地区构造演化与断裂体系研究. 中国石油化工股份有限公司科学技术研究项目成果报告.

汤良杰, 漆立新, 邱海峻, 云露, 李萌, 谢大庆, 杨勇, 万桂梅. 2012. 塔里木盆地断裂构造分期差异活动及其变形机理. 岩石学报, 28(8): 2569–2583.

汤良杰, 张一伟, 金之钧, 贾承造. 2004. 塔里木盆地、柴达木盆地的开合旋回. 地质通报, 23(3): 254–260.

王洪浩, 李江海, 杨静懿, 周肖贝, 傅臣建, 李文山. 2013.塔里木陆块新元古代–早古生代古板块再造及漂移轨迹. 地球科学进展, 28(6): 637–647.

徐鸣洁, 王良书, 钟锴, 胡德昭, 李华, 胡旭芝. 2005. 塔里木盆地重磁场特征与基底结构分析. 高校地质学报, 11(4): 585–592.

许志琴, 李思田, 张建新, 杨经绥, 何碧竹, 李海兵, 林畅松, 蔡智慧. 2011. 塔里木地块与古亚洲/特提斯构造体系的对接. 岩石学报, 27(1): 1–22.

许志琴, 杨经绥, 李海兵, 张建新, 曾令森, 姜枚. 2006.青藏高原与大陆动力学——地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力. 中国地质, 33(2): 221–238.

闫磊, 李明, 潘文庆. 2014. 塔里木盆地二叠纪火成岩分布特征——基于高精度航磁资料. 地球物理学进展, 29(4): 1843–1848.

杨鑫, 徐旭辉, 钱一雄, 陈强璐, 储成林, 姜海健. 2014.塔里木盆地基底组成的区域差异性探讨. 大地构造与成矿学, 38(3): 544–556.

杨勇, 汤良杰, 余腾孝, 陈刚, 岳勇, 赵彬彬. 2014. 塔里木盆地玉北三维区撕裂断层特征及形成机制. 中国矿业大学学报, 43(3): 442–447.

云金表, 周波, 王书荣. 2013. 塔里木盆地玉北1井背斜带变形特征与形成机制. 石油与天然气地质, 34(2): 215– 219.

张光亚, 刘伟, 张磊, 于炳松, 李洪辉, 张宝民, 王黎栋. 2015. 塔里木克拉通寒武纪–奥陶纪原型盆地、岩性古地理与油气. 地学前缘, 22(3): 269–276.

Konstantinovskaya E and Malavieille J. 2011. Thrust wedges with décollement levels and syntectonic erosion: A view from analog models. Tectonophysics, 502: 336–350.

Lin C S, Yang H J, Liu J Y, Peng L, Cai Z Z, Yang X F and Yang Y H. 2009. Paleostructural geomorphology of the Paleozoic central uplift belt and its constraint on the development of depositional facies in the Tarim Basin. Science China: Earth Sciences, 52: 823–834.

Lin C S, Yang H J, Liu J Y, Rui Z F, Cai Z Z and Zhu Y F. 2012. Distribution and erosion of the Paleozoic tectonic unconformities in the Tarim Basin, Northwest China: Significance for the evolution of paleo-uplifts and tectonic geography during deformation. Journal of Asian Earth Sciences, 46: 1–19.

Matte P, Tapponnier P, Arnaud N, Bourjot L, Avouac J P, Vidal Ph, Liu Q, Pan Y S and Wang Y. 1996. Tectonics of Western Tibet, between the Tarim and the Indus. Earth and Planetary Science Letters, 142: 311–330.

Torsvik T H and Cocks L R M. 2013. Gondwana from top to base in space and time. Gondwana Research, 24(3-4): 999–1030.

Zhang J, Mattinson C G, Meng F C and Wan Y S. 2005. An Early Palaeozoic HP/HT granulite-garnet peridotite association in the south Altyn Tagh, NW China: P-T history and U-Pb geochronology. Journal of Metamorphic Geology, 23: 491–510.

Fault Features and Formation Mechanism of Madong Structural Belt in Tanggubasi Depression, Tarim Basin

GUO Ying1,2, TANG Liangjie1,2*, YU Tengxiao3, TIAN Yajie1,2, YUE Yong3, CHEN Gang1,2and LONG Yu1,2
(1. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 2. Basin & Reservoir Research Center, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 3. Northwest Oilfield Company, SINOPEC, Urumqi 830011, Xinjiang, China)

The Tanggubasi Depression is an important area for oil-gas exploration in the Tarim Basin. According to the preliminary research, there’s promising oil-gas prospect in the Madong structural belt. The geometry and kinematic characteristics of the fault structures of the Madong structural belt in the Tanggubasi Depression were analyzed based on the latest drilling and seismic data interpretation, and the formation mechanism of different fault evolution were discussed. The results demonstrated that it was bounded by gypsum-salt rocks of the Awatag Formation in the Middle Cambrian, with two vertical deformation systems: under-salt basement involved in thrust fracture and above-salt layer slipping from the thrust fracture. Two vertically distributed deformation systems can be recognized, which are divided by the evaporites rocks in the Middle Cambrian Awatag Formation, i.e., the thrust fracture and slip thrust fracture beneath and above the evaporates respectively. Three tectonic sections can be identified in the Madong structural belt laterally, displaying increasing complex fault combination from south to north. The south, middle and north sections of structural belt were mainly active in the Silurian-Devonian, the end of the Middle Ordovician-Permian and the late Middle Ordovician-Devonian. The structural belt is characterized by early but long duration activity in middle but late and short duration in two ends. It is demonstrated that the middle section of the structural belt was active earlier with long duration, whereas the ends of the belt were active later and only in a short period. The shorting strains and rates of different structural segments reflected that the strongest shorten of the north structural belt formed in Silurian-Devonian, and the strongest shorten of the middle and the south structural belt formed in the Late Ordovician, showing a gradually weaken inclination from north-east to south-west as a whole. The structural deformations of the Madong structural belt are controlled by factors including pre-existing basement faults, obstruction of palaeouplift, superposition effect of tectonic stress field, accomondation of the gypsum formation and regional tectonic structure inversion.

Tanggubasi Depression; Madong structural belt; fault structure; differential fault movement; structural evolution; formation mechanisms

TE121.2; P542

A

1001-1552(2016)04-0643-011

2015-06-14; 改回日期: 2015-12-09

项目资助: 国家自然科学基金项目(41572105, 41172125)、国家重点基础研究发展计划 973项目(2012CB214804)、国家科技重大专项(2011ZX05002-003-001)和中国石油化工股份有限公司项目(P14131, P11086)联合资助。

郭颖(1986–), 男, 在读博士研究生, 地质学专业。Email: guoy9991@163.com

汤良杰(1957–), 男, 教授, 从事构造地质学研究。Email: tanglj@cup.edu.cn