库车地区双滑脱构造建模方法研究及应用

陈清文

库车地区双滑脱构造建模方法研究及应用

陈清文

（西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065）

库车坳陷位于塔里木板块和南天山造山带的过渡部位，内部构造较为复杂，中部普遍发育厚度及岩性变化较大、塑性较强的两套膏盐岩。针对库车地区多滑脱层发育的特点，在深化克拉苏构造带盐构造建模的同时，充分考虑煤系滑脱层的作用，提出克深构造带受膏盐岩和煤系地层共同控制的双滑脱层构造解释模式，建立了典型剖面的地质解释模型。这一举措改变了对中生界基底断层和构造样式的认识，由基底卷入构造转变为受侏罗系煤系地层控制的滑脱逆冲构造，研究人员对双滑脱构造发育特征进行进一步的具有针对性的研究，并得到了克深2区块三维地震资料的证实，从而进一步明确了该区中生界断裂发育及构造变形机制，构造模式及断裂系统认识更加合理，使得双滑脱构造建模技术渐趋完善。

库车凹陷；克深区块；双滑脱构造

库车坳陷位于塔里木板块和南天山造山带的过渡部位。主要地形为山地以及戈壁，东西向长500 km，南北向宽约30~70 km，勘探面积约为2.8×104km2。

库车坳陷内部构造较为复杂，主要原因是其古近系发展了一套膏岩。库车坳陷中部普遍发育厚度及岩性变化较大、塑性较强的两套膏盐岩，纵向上根据岩石力学性质和地层结构特征可以分为 3 套互相独立却又互相影响各具特点的空间层系，即以膏盐层为主要滑脱层的盐上、盐岩段和盐下三个构造层。所以全层位构造建模就必须综合考虑盐上、膏盐层和盐下三个构造层的变形特征。而盐下构造层还普遍发育侏罗系煤系弱滑脱层，这使得其对白垩系-古近系的构造样式、构造变形、断裂特征都有重要的控制作用。

1 克深盐下构造当前模式

首先在盐构造理论引入之前，我们以断层相关褶皱理论为基础可知克深区带-克拉苏背斜带的构造样式分为堆垛背斜和高角度逆冲叠瓦构造。

然而克拉4井实际钻探结果表明，这两种构造模式都不正确，因为在巨厚盐岩发育区，构造变形不完全遵循断层相关褶理论。因此，我们又重新提出了倒转构造和低角度逆冲叠瓦构造两种可能的构造样式，用来指导克深区带的构造解释。

但是在实际情况中倒转背斜模式很难得到更多的地震资料的支持。在克深地震资料连片解释中，主要采用另一种解释模式—即克深与克拉苏之间发育大断裂，断距最大可达2 000~4 000 m，深层形成了低角度逆冲叠瓦构造样式。

2 双滑脱层构造建模思路及相关

2.1 建模思路

由于当时对于盐下复杂构造的构造建模的认识具有一定的局限性，而相关地区构造勘探一直没有取得理想成果，库车地区的勘探的进展陷入了停滞。针对这些难题，在深化克拉苏构造带盐构造建模的同时，充分研究库车地区多滑脱层发育特点，并考虑到煤系滑脱层的作用，研究人员以克深构造带受膏盐岩和煤系地层共同控制的双滑脱层构造解释模式为基础，建立了典型剖面的地质解释模型。通过进一步深化研究双滑脱构造建模技术，改变对中生界基底断层和构造样式的认识，思路上以侏罗系煤系地层控制的滑脱逆冲构造代替原来的基底卷入构造。从而进一步合理化构造模式及对断裂系统的认识，日趋完善了双滑脱构造建模技术。

2.2 双滑脱构造特征

通过一系列的模拟实验，研究表明双滑脱构造本身的动力学特征不同于断层相关褶皱构造。这种不同主要在于，逆冲断块间的相互接触传播挤压应力作为驱动力，双滑脱依靠的则是下滑脱层的塑性流动。因此对于双滑脱构造独特的动力学特征（图1），归纳出了以下几点：

（1）由于滑脱层的驱动，初始断块形成优先进行前驱以及上驱发展。同时产生的阻力不断累积，当发展停滞时，便在前部形成新断块。

（2）虽然已经成形的的断块不再发展，但是会随着新形成的活跃断块一同发展。

（3）构造以前展式的形式进行逐次发育。

图1 双滑脱构造运动学特点

与此同时，在研究中发现并总结出双滑脱构造具有以下的几何学特征（图2）：

（1）每个逆冲断层都因为有两套滑脱层的支撑，从而使得前锋和后缘可能发生“悬浮”。这种情况与一般在重力作用下而发生弯曲下降并与下伏构造接触的情况不同。这种“悬浮”于滑脱层的现象，是因被滑脱层分隔而导致的。

（2）下滑脱层没有对断块进行隔离，断块之间至少还有接触。

（3）同一模型中，断块发育不同，规模有较大的差异，既可能发育大的断块，也发育小的断夹块。

（4）断块完整性较好，具有明显弧形特征。

（5）构造发育主要有两种类型，单断式构造和突发构造。需要进一步说明的是，突发构造源自单断式构造进一步地发育。

图2 双滑脱构造几何学特点

2.3 古构造法平衡分析

研究中，通过印模法我们进行古构造分析，以进行古地貌还原，从而对研究地区关研究地区的双滑脱构造进行进一步的确认。

印模法技可概括为为以下五个步骤：残留厚度-剥蚀恢复-去压实恢复-构造恢复-印模法恢复。结合沉积前的古地质背景，古构造特征、物源、古流向分析等几个地质学方面分析，从而进行相对古地貌恢复。

我们基于库车地区双滑脱构造发育最为核心的的区域——克拉苏地区的各段长度图示，经过计算得出了自西往东该区域各段的缩短率：吐孜阿瓦特段的缩短率约为52.5%，博孜段的缩短率约为25.5%，大北段的缩短率约为14%，而克深段的缩短率约为15%。这和结果，充分表明相对于克拉苏地区东段的构造主应力，其西段的构造主应力更强。这一结果有力的支持了，西段表现为强烈逆掩推覆的结构特征。

2.4 分布特征及规律

克拉苏地区作为库车凹陷双滑脱最为发育的地区，其构造特征具有很强的代表性，基于滑脱层的发育特点，在垂向构造发育和平展展布特征上都变化显著。经归纳总结，其主要表现在于：

（1）吐孜阿瓦特段，作为克拉苏构造的最西段，受南部的温宿凸起影响的同时由于下滑脱层发育不完全，导致构造基地卷入。构造特点为，近隆起呈叠瓦状构造，后缘强逆冲，且构造急剧抬升。

（2）博孜段，构造相对较为破碎，由于应力集中在古隆起前缘释放，其前缘隆升剧烈，从而表现为近隆起强推覆的显著特征。

（3）大北段，作为区带扭动最为显著的区域，大北段的构造特征主要体现在显著的斜向发育。其中部的隆升特征较为强烈且伴生局部单发性突发构造。

（4）克深段，凹陷宽缓且距离古隆起位置最远。

其构造特征主要为后缘隆起。由于其缩短量相较其他段最为轻微，从而使得构造有了较强的完整性。

3 结论

（1）两套滑脱层综合作用，使得大量叠瓦状构造发育存在，而每个叠瓦状构造都有成藏的可能性，这一特征使得双滑脱构造成为高效的油气成藏模式之一。

（2）上滑脱层（古近系膏盐层）可以作为优质盖层。经过勘探证实，当纯度较高的盐岩达到30 m时，可以保障油气的不散失。克拉苏地区的最厚处达到4 000 m的古近系膏盐层，即使经历剧烈区域构造变化，也可以保护油气不逸散。

（3）下滑脱层（中生界煤系地层）不仅是优质的烃源岩，也是构造驱动的主要因素。

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Research and Application of Double Decollement Modeling Technology in Kuche Region

（School of Earth Sciences and Engineering, Xi’an Shiyou University, Shaanxi Xi’an 710065,China）

Kuche depression is located in Tarim block and the transition area of the south Tianshan orogenic belt. Internal structure is relatively complex, two sets of gypsum-salt rocks are common development in central, whose thickness is bigger and lithological change is plasticity strong. According to the characteristics of Kuche area whose decollement layer is more development, the role of coal decollement layer should be considered in salt tectonic modeling of Crassus structural belt, it's pointed out that Keshen tectonic belt is controlled by double decollement layer structure interpretation model of gypsum-salt rocks and coal measures strata, and the geological interpretation model of typical section has been established. The move have changed the understanding of Mesozoic basement faults and tectonic style. The researchers studied double decollement development characteristics, and the research result was confirmed by 3D seismic data of Keshen2 block. Mesozoic fault development and tectonic deformation mechanism in the area were further defined, structure model and fracture system were more reasonable, which made double decollement modeling technology gradually perfect.

Kuche depression; Keshen block; double decollement modeling

TE 122

A

1004-0935（2017）03-0301-03

2016-12-30

陈清文（1987-），女，硕士，新疆维吾尔自治区库尔勒市人，研究方向：矿物学、矿床学、岩石学。