哈拉哈塘地区共轭走滑断裂差异特征及演化

关键词：共轭走滑断裂；多期活动；差异演化；成因机制；哈拉哈塘；塔里木盆地

引言

哈拉哈塘地区是塔里木油田碳酸盐岩原油重要开发领域，是保证塔里木盆地油气产量的主要阵地，它已保持10年50×104t以上稳产，依然具有较大的勘探开发潜能[12]。哈拉哈塘地区经历多个勘探开发阶段，其中，潜山岩溶储层、明暗河岩溶储层等均获得一定勘探发现[28]。近年来，塔里木克拉通内深层碳酸盐岩油藏证实与走滑断裂密切相关，哈拉哈塘地区发育X型共轭走滑断裂体系[1，910]，勘探开发证实，走滑断裂不但控制储层和成藏，还影响油气富集与产出[1115]，但哈拉哈塘地区走滑断裂微弱且两组断裂具有明显差异性，其控制因素与演化规律仍然存疑。

前期研究认为，哈拉哈塘地区具有分层差异性，其深部纯剪压扭与中、浅部单剪张扭受控于应力场的转变[1617]。NW与NE走向的共轭走滑断裂形成于中奥陶世末[16，18]，相继滑动而非同时运动可能是共轭断裂发育的重要机制[16]。黄少英等[10]认为走滑断层的形成经历了中寒武世末、中晚奥陶世和志留纪石炭纪三期主要活动，其形成受到NNW向基底断裂和薄弱带的控制，基底断裂与主挤压应力方向的夹角小于45◦1/2岩石内摩擦角。冯建伟等[9]解析了哈15断裂带，认为区域挤压应力衰减及三向应力状态的转变是走滑断裂分段性的主因。代兰等[19]解析了构造物理模拟实验结果，认为塔里木盆地哈拉哈塘地区共轭走滑断裂的分布具有不对称性，相继发育作用较弱；在纯剪共轭断裂基础上，以NE向单剪断裂优势发育为主，小位移继承性发育是形成与保存大型共轭走滑断裂系统的主因。

前人对哈拉哈塘地区走滑断裂开展了不同层面、不同方式的解析，但忽略了NE向和NW向两组主干断裂的差异性，本文根据高精度三维地震数据，解析两条典型走滑断裂的分层、分段及分区特征，建立其差异构造演化过程，探讨其成因机制。

1区域地质特征

塔里木盆地位于中国西部，是陆上最大含油气盆地，面积约56.0×104km2。盆地整体表现为似眼球形的菱形形态，四周被山脉围限，地质上表现为四周被大型逆冲与走滑断裂带围限[2021]。塔里木盆地经历多旋回构造沉积演变和多期强烈构造改造，具有大隆大拗的构造格局，不同走向和性质的断裂发育[22]，是一个由多种典型盆地叠加而成的复杂盆地[2324]。研究区哈拉哈塘地区位于塔北隆起中部，构造上属于塔里木盆地中北部的塔北隆起，整个隆起带走向近EW向，面积约4.5×104km2（图1）。

哈拉哈塘地区震旦系到第四系整体上发育较为齐全，研究区目前钻遇的最深地层为奥陶系。奥陶系上统桑塔木组、良里塔格组及吐木休克组部分地层缺失，逐步向北尖灭，志留系覆盖其上与之呈角度不整合接触关系。震旦系泥盆系以海相沉积地层为主，石炭系二叠系以海陆交互相地层为主，而三叠系第四系主要表现为陆相沉积[24]。

哈拉哈塘地区主要发育X型断裂体系。哈拉哈塘油田断裂为多期应力叠加，断裂断距小，断裂的活动强，造成断裂解释多解性强，平面组合复杂。剖面上断裂响应微弱，且受到岩溶改造的影响，虽然总体上也表现为陡直或者花状构造，但其剖面结构相对较为复杂。

2走滑断裂几何学特征

2.1走滑断裂的分布

结合哈拉哈塘地区构造特征，优选相干、最大似然属性等断层敏感属性分级判识走滑断裂，并以此为基础在面积约3400km2的三维工区开展走滑断层解释，落实了工区内奥陶系灰岩顶面走滑断层的分布（图2）。

通过三维地震资料识别与解释的大型走滑断裂带（I、II级）有15条，包括4条一级断层（FI6∼FI9）和12条二级断层（FII6∼FII17）。断层长度不等，最大（FII15）可达60km，最小（FII6）约15km，且向三维工区外部继续延伸。主干断层（I、II级）间距宽窄不一，发育较密的主干断层间距约5km，稍稀疏的部位约5km，最小约3km。

研究区走滑断层的走向主要为NW向和NE向，两组方向为主的断层相互交织成菱形或者网状，组成共轭走滑断裂体系。除却NE向和NW向断层之外，还发育少量近NS向、NWW向和NEE向的一些断裂，这些断层与主干断层邻接或交叉，使断裂系统更加复杂化。

另外，上寒武统底、奥陶系底、鹰山组底、鹰一段底和石炭系底的走滑断裂平面分布图也被解译并统计其要素（图3，图4）。总体看来，哈拉哈塘地区的走滑断层基本继承性发育，在上寒武统底界NE向和NW向主干断层均发育，两个方向的走滑断裂总长度基本一致，NE向略大于NW向的长度；至奥陶系底界，断裂继承性发展，NE向主干断层数量与长度显著增大，而NW向断层的属性与长度均减少，连续性变差；在鹰山组底界，NE向和NW向主干断层数量均较奥陶系减少；至鹰一段底界，NW向主干断层数量相对深层增加，NE向主干断层相对深层减少；至灰岩顶面，NE向和NW向主干断层长度均有所增加；在石炭系底界，多数断层不再发育，仅有少数断层发育，NE向和NW向断层长度极速减小，其中，两条NW向主干断层表现为雁列构造，NE向主干断层则连续性较强。

通过走滑断裂平面、剖面解释厘定了哈拉哈塘地区灰岩顶面走滑断裂的分布，发现了总长约1500km的一级至四级走滑断裂系统，其中，NE向长约835km，NW向长约665km。NE向的一级、二级、三级及四级长度分别约为194、130、104和408km，四级长度远高于一级，又高于二级和三级。NW向的二、三和四级走滑断裂长度分别约为217、79和369km，四级断层远长于二级，更远胜三级。

2.2共轭走滑断裂特征

1）剖面整体特征

根据地震构造解释，哈拉哈塘地区走滑断层自下而上均发育，主要发育于下古生界构造层中，特别是寒武系奥陶系中，向上在志留系二叠系中也有少量发育（图5），浅层中生界新生界断层更是极少，往往表现为雁列断层。

哈拉哈塘地区走滑断裂不同于塔里木克拉通其他地区走滑断裂的地方在于其发育典型的X型类共轭的走滑断裂系统。X型断裂系统在剖面上主要分布在下古生界，即寒武系中奥陶统中；在平面上由NE向和NW向两组走滑断裂组成，但地震剖面显示不同方向的走滑断裂在剖面上的变形程度与变形样式具有差异（图5）。

NW向走滑断裂在寒武系变形较强，地震反射波同相轴在上寒武统底面发生明显挠曲，上下变形具有垂向关联性，断裂高差较大，多条断层在寒武系的高差大于50m，向上走滑断裂相关变形变弱，断裂的高差变小，基本远小于寒武系的高差变化。而对于NE向主干走滑断裂来讲，其断裂相关变形特征与NW向断层大有不同，甚至可以说相反，主要表现为深部变形较弱而浅层较强，上下变形也具有不一致性，上面高差大而下面高差小。

2）平面整体特征

哈拉哈塘地区走滑断裂在下古生界较为发育，在平面上形成X型共轭断裂体系。以上奥陶统吐木休克组底为例，NW向走滑断裂以右旋为主，走向在330.0◦∼360：0◦（图6a），基本上近平行发育。NE向走滑断裂以左旋为主，走向在16.0◦∼30：0◦。NE向断层在东北部较发育，在西南连续性减弱。奥陶系发育的共轭走滑断裂体系中，两条不同走向的断裂夹角为26.3◦∼51：1◦，平均为39.9◦，中值约为44.0◦（图6b）。而在寒武系中，次级走滑断裂远比上部奥陶系中少，但其共轭断裂的二面角范围更大，在19.0◦∼62：3◦，平均为39.0◦，中值约为42.0◦（图6c），与奥陶系的二面角基本一致。与其他地区相比[25]，哈拉哈塘地区共轭走滑断裂的二面角相对较小，因此，在研究区形成了良好的菱形结构，但研究区与典型共轭走滑断裂的二面角有一定偏差，库仑断裂准则作用下的共轭断裂二面角应在60.0◦左右，但研究区寒武系和奥陶系的平均角度和中值角度均明显小于典型共轭走滑断裂二面角，证明哈拉哈塘地区走滑断裂的非典型性和独特性，可能受其他机制的作用。

次级断裂的走向变化很大，与主要断裂的相夹角度在6.0◦∼71.0◦，角度变化很大（图6d）。次级断裂多为R剪切正夹角，部分对称P型剪切断裂与主断裂呈负夹角，R′型剪切断裂发育较少。次级断裂与主断裂的夹角大多小于60.0◦，中值约为40.0◦，小于共轭大断裂之间的二面角。次级断裂的走向与其与大断裂形成的角度有一定的相关性。共轭断裂的二面角与NW走向的断裂走向呈较强的负相关，与NE走向的断裂走向呈较弱的正相关。这说明二面角与NW向断裂的方向关系更大。总之，除少量差异较大的数据可能为不规则小断裂所致外，共轭断裂二面角与大断裂走向具有较好的相关性，这表明主干断裂方向是二面角的主控因素。

2.3典型走滑断裂带特征

哈拉哈塘地区的走滑断裂具有典型性与特殊性，NE向与NW向的走滑断裂具有不同的分层构造变形特征，且共轭走滑断裂体系既具有X型共轭断裂的形态，又具有其特殊性。选取哈拉哈塘地区两条典型的走滑断裂带来解剖其分段及分类特征等，认识不同走向走滑断裂的构造特征。

1）FI7走滑断裂特征

FI7走滑断裂带总体为NE向，在上奥陶统吐木休克组底主要表现为南北两大断裂带，呈斜列排列，两条断裂偏移约1.6km。该断裂是哈拉哈塘地区典型的NE向断裂，在灰岩顶的总长度约48km。从北至南，根据断裂样式的差异，FI7走滑断裂可以划分为线性段、斜列段及叠覆段等多种类型，以线性和斜列等不成熟的断裂样式为主，少见叠覆构造（图7）。

该走滑断裂带主要与NW向的FII14和FII13交织，空间上可分为北段、中段和南段3大段（图8）。北段断裂较为连续，终止于NW向的FII14，发育多条次级断层与其连接，断裂带高差较大，线性斜列段在50m左右，北段起始段的线性段高差在30m左右，靠近FII14发育的叠覆段其高差在60m左右。中段总体上较为断续，其发育更不成熟，主要表现为线性、断续线性或者斜列等低成熟的断裂样式，断裂主要表现为孤立的小段，断裂落差较小。与FII13交织部位发生局部应力扰动，发育多组其他走向的小断层。南段主要表现为线性和斜列的断裂样式，与中段相比，主要表现为连锁的或者相互作用的斜列段，既发育左阶斜列，也发育右阶斜列，很多斜列段发育横向断层将其连锁，局部相互作用较强形成叠覆拉分段，落差可达60m。

FI7走滑断裂带为自下而上均发育的一条基本贯穿的走滑断裂，断裂自下而上既有继承性又有一定差异性（图8）。总体看来，吐木休克组底的走滑断裂北段连续性强于南段，强于中段，在各层面都具有以上特征，北段主要表现为强线性或者叠覆样式，而南段多表现为斜列断层的断裂组合，而中段主要表现为弱连续或者孤立的小段。自下而上，该断裂均与不同的NW向断层交织，在北段，深部寒武系多数NW向断层错断该断裂，NW向断层的活动要强于NE向断裂，向上NW向断层对NE向断层的切割现象逐渐不明显。中段主要表现为不同样式的斜列或孤立的断层的演化，断裂总体来说分段间隔较大，断层较为孤立。在南段，深部寒武系走滑断裂分段长度较小，断层较为孤立，向中段断层连续性加强；在奥陶系中，断层在断裂南段也主要表现为斜列样式，而向中段其连续性增强。南段NW向断裂基本不能切割NE向的主干断裂，体现了NW向断裂北强南弱的发育差异性。

2）FII14走滑断裂特征

FII14走滑断裂带总体为NW向，在上奥陶统吐木休克组底，断裂样式从北向南断裂差异较大，以FI8和FI9为界从构造样式上可以划分为3段。北段主要表现为线性段和叠覆段，断裂落差较大，最大落差大于60m，NE向断层预期交织，但并未改变断裂的总体走向和连续性；中段主要表现为NE向和NW向断裂以左阶、右阶排列的型式结合在一起，NE向和NW向的断裂段在不同的位置占据主导地位；而南段断层更弱，表现为孤立的断裂段，并明显被NE向的FII17错断，其尾段更是NW向和NE向小断层交织的断裂网络，断裂落差较小，在40m左右（图9）。

自下而上，FII14走滑断裂带基本为较为连续的走滑断裂带，断裂自下而上差异继承（图10）。自下而上，寒武系的走滑断裂基本为连续的线型，在寒武系主要表现为两条走滑断裂体系，在平面上呈斜列叠覆构造，在该界面上走滑断层走向基本没有改变，平直延伸，以比较长的线性构造为主。另外，NE向的走滑断层也发育，但基本都被NW向的主干断层所错断。在奥陶系底界面，断层基本继承了寒武系，但整体上断层由线性变化为斜列或者断续线性构造。北段的断层开始缩短，中段的断层变成孤立的断裂段，南段的断层也变得更加断续。大部分NE向的断层依然不能截切或者错断NW向的断层，仅有NE向的FII15切断了主干断层。在鹰山组底界，断裂更加连续，很多断层表现为断续的线性或者孤立的线段，比较突出的特征是FI9明显错断了主干断层，并在其周围形成扰动区，限制了NW向断层的发育。而在鹰一段底界，断裂长度则更加缩短，可能受到鹰山组内部成像的限制，走滑断层依然表现为NW向的断裂段，FI9仍然错断扰动主干断层的发育。向上走滑断裂的发育更加破碎，扰动也更加强烈，在整个中南段，主干断裂的走向摆动较大，特别是南段尾段，由NW向和NE向两组断裂形成了的似菱形的破裂网格。

2.4共轭走滑断层差异特征

在哈拉哈塘地区，主要发育NE向和NW向两组走滑断层，通过以上两条典型走滑断裂带的分析，两组断裂确实具有差异变形特征，它们表现的不是典型的共轭走滑断裂特征，这一点通过断层平面的分析也可以证明，各层断裂结构的演变，以及剖面上的变形特征也能够说明哈拉哈塘地区非典型的共轭走滑断层其两个走向的断裂带具有差异变形特征。

NW向和NE向走滑断层都比较发育，但是它们发育的样式、层位以及位置都有一定的差异。NW向的走滑断裂其走向集中在330◦∼360◦，该组断层在哈拉哈塘地区较为发育，延伸长度一般为30∼80km，在其南部的富满地区不太发育。NE走向走滑断层其走向集中在16◦∼30◦，在哈拉哈塘地区发育相对较少，而且主要集中在研究区东部，而在其南部的富满地区十分发育，其最大长度超过120km，基本上形成了以NE向断层为主体的断裂体系。

哈拉哈塘地区两组断层在寒武系奥陶系十分发育，是其发育的主要地层，但两组断层在空间上以及在不同的层位上，其构造样式、变形程度和变形趋势均有差异。NW向走滑断裂在剖面上以直立线性断裂为主，并发育少量的正花状构造，呈现压扭断裂特征，垂向断距一般低于60m，另外，通过断裂的落差统计以及变形特征发现其在寒武系变形程度较高，而在浅部变形程度较低。在平面上，走滑断层具有典型的分段特征，但多以未成熟或低成熟的线性、斜列样式为主，在深部其成熟度更高，表现为长线性特征，见叠覆构造，向浅部断层逐渐变得破碎、断续、孤立，断层样式多以简单线性或斜列样式为主，NE向断层对其的扰动也更强。NE向的走滑断层剖面上主要发育直立、花状构造及多层花状构造，垂向断距在40∼80m。断层在寒武系的变形较弱，向上变形程度增强。在平面上，走滑断层具有典型的分段特征，以未成熟或低成熟的线性、斜列样式为主，断裂段之间多呈未连接软连接状态，断裂贯穿程度低。从深至浅，NW向断层的扰动作用越来越弱，断层的连续性也有一定增强。与NW向走滑断层不同，NE向的走滑断层向上可延伸至二叠系，甚至新生界，在浅部表现为明显的雁列构造。通过FI7和FII14两条走滑断裂各层长度对比发现北西向走滑断裂的长度自寒武系至中奥陶统逐渐缩小，在吐木休克组底有所增强，而NE向主干断层则基本保持一致，在吐木休克组底也有所增强（图11）。

3共轭走滑断裂的形成演化

通过对研究区典型走滑断裂带进行解剖分析，哈拉哈塘地区共轭走滑断裂为独特的X型共轭断裂体系，两个方向的走滑断裂具有差异变形特征，因此，两条断层可能存在差异演化并存在不同于典型X型共轭断裂的形成机制。

3.1走滑断裂的发育期次

一般来说，走滑断层高陡直立，很难在地震剖面上判定其形成时期，但众多学者结合实际情况以及区域构造背景形成了适用于走滑断裂的研究方法[16，26]，包括地震地质综合分析，断层岩U-Pb测年以及结合流体包裹体的资料分析等。前人已针对塔里木克拉通走滑断裂的发育期次开展众多研究，包括地震资料解析和碳酸盐原位U-Pb测年等[10，16]。在哈拉哈塘区块也有一些学者针对性研究，基本形成了一定的共识，也即塔北地区走滑断裂主要形成于中奥陶世末，后期也经过多期断裂激活[910，1617，19]。但哈拉哈塘地区共轭走滑断裂的两组断层并非对称发育，变形程度存在差异。

断裂分析表明，上寒武统NW走向走滑断层规模大、贯穿程度高，而奥陶系NE走向走滑断层强度逐渐增强（图2，图3，图12）。在石炭系二叠系NE走向走滑断层规模更大、数量更多，而中新生界走滑断层主要沿深部的NE走滑断裂带发育，表明NE走向走滑断裂带活动期次多、断裂规模相对逐渐增强。

近年来，碳酸盐岩胶结物U-Pb测年技术取得重大进展，U-Pb年代学使断裂测年成为可能[16，2728]。460∼450Ma的断裂方解石U-Pb测年成果数据揭示塔里木盆地走滑断裂形成于中奥陶世末[16]。鉴于断裂活动早于胶结物充填时间，推断中奥陶世末已形成了走滑断裂，并形成了早于460Ma的方解石胶结。这与近期认为走滑断裂形成于中奥陶世末的认识一致[16]。而晚奥陶世的年龄数据可能代表随后埋藏期的持续胶结作用，也可能存在晚奥陶世的断裂持续活动，有待进一步研究。研究普遍检测到早二叠世的胶结物[16，29]。结合塔里木盆地早二叠世存在一期走滑断裂的地震证据[16，30]，推断哈拉哈塘油田存在早二叠世的走滑断裂活动，并与二叠纪火成岩引起的热液作用密切相关，因此在断裂沉淀大量的方解石胶结物。

同时，地震剖面显示，大量的走滑断裂终止于奥陶系吐木休克组底面，而且奥陶系走滑断裂主要表现为压扭构造，与其上覆的张扭构造性质相反，代表至少两期断裂活动。NW与NE向走滑断裂自深部向上延伸至二叠系，在剖面上形成多层花状构造，在NW向走滑断裂解释地震剖面上，可见至少3层花状构造（图12，图13），即发育在上寒武系、中奥陶统灰岩顶部以下以及石炭系二叠系等多个构造层内部。中奥陶世和石炭二叠纪至少发育两期走滑断裂体系，但晚寒武世是否发育走滑断裂体系因缺少断层岩的直接测定数据而缺乏定论。最新的地震剖面显示NW向的走滑断裂在寒武系、下奥陶统、中奥陶统具有强、弱、强的变化特征（图12，图13），但寒武统内部存在膏盐岩，在后期造山过程中可能在走滑断裂部位形成盐岩穿刺，导致局部变形程度大，因此，也是很难通过断裂的分层结构特征厘定是否发育寒武系的走滑断裂活动。

根据不同走向的走滑断裂变形情况，NW向的走滑断裂在寒武系变形较强，上下存在分层变形（图13a，图13b），可能存在断裂活动，而NE向走滑断层可能仅在北段存在错断变形现象。这种北段的断裂活动可能是早期的逆断层活动，也可能是压扭性质的走滑断裂活动，并且二叠纪之后北部造山过程变形强，且NE向的造山带意味着NW向断层更容易被激活，深层膏盐岩很容易沿断裂发生流动变形，在研究区北部也有逆冲断裂发现。另外，在中新生界依然可以发现另外一组NE向的张扭断裂系统，断距较大，而且与深部断裂特征相似，没有显著的断裂间断特征，揭示晚期走滑断裂活动期为古近纪。

根据不同走向的断裂解析结果，NW向的走滑断裂在中奥陶世大量继承发育压扭构造、石炭纪二叠纪少量激活并发生性质反转，以张扭性质激活；而NE向的走滑断裂在中奥陶世大量发育，以压扭性质为主，在石炭纪二叠纪少量激活，转变为张扭性质，在中新生代仍然发育极少数张扭性质的走滑断裂带。寒武系NW向强压扭性质断裂变形和NE向仅在北部局部段表现的弱压扭变形，但断层性质为逆断层或者压扭断层缺少证据支撑。

3.2共轭走滑断裂的成因机制

针对走滑断裂的力学成因机制模型主要有纯剪模型和单剪模型两种，前者用于解释共轭走滑断裂，后者可以解释线性的走滑断裂。哈拉哈塘地区构造相对平缓，先存构造发育较少，中下寒武统在地震剖面上显示较为平整[31]，在挤压作用下有利于形成较为对称的共轭断裂体系。但是地震地质资料解析发现哈拉哈塘不同于一般的共轭走滑断裂体系，主要表现在：1）研究区共轭断裂二面角为26◦∼51◦，平均约40◦，低于理想状态下的50◦∼60◦；2）典型共轭断裂以线性平直的断裂为主，研究区走滑断裂具有明显的简单剪切特征；3）理想共轭断裂两组断裂为同期形成，基本对称，研究区走滑断裂具有南北区域的差异性，也具有深浅层的变形差异性；4）理想共轭走滑断裂通过相继滑动在交叉部位形成菱形变形带，研究区缺少菱形变形带，以一组断层被另一组终止为主要特征。哈拉哈塘地区既包含纯剪特征又具备单剪特征，需将哈拉哈塘地区的走滑断裂演化结合起来讨论其成因机制。

结合区域构造背景，哈拉哈塘油田经历了多期不同性质、不同方向的挤压伸展旋回，影响着研究区走滑断裂的形成、扩张与多期激活。通过地震地质解译，认为研究区的共轭走滑断裂具有多期活动性，不同走向的断层之间也具有演化差异性。从时间上，可以划分为中奥陶世共轭断裂形成阶段、石炭纪二叠纪张扭走滑断裂活化阶段和中新生代张扭走滑断层活动阶段（图14），但在更早时期断层是否发育以及是否发育更多期次的断裂激活仍需要更细致的断裂解析和地球化学分析证据。

早中寒武世，塔里木盆地整体处于伸展状态，阿满拗拉槽自东向西打开[24]，哈拉哈塘油田也发育正断层体系。在上寒武统中，NW向断层具有较强的构造变形，可能代表一期压扭走滑断裂活动，当然也有可能叠加了后期断层活动造成的盐岩流动，而NE向的走滑断层整体变形较弱，仅在局部发生构造变形。该期可能发育以NW向断层为主的压扭构造，断裂可能继承早中寒武世伸展背景下的克拉通拗陷内小型正断层，他们可能普遍发育在下中寒武统，但其规模较小，后期埋深与构造变形较强，可能是地震剖面中寒武统下凹的地震响应。晚寒武世，阿尔金洋开始发生俯冲消减，挤压应力向盆地内部传递[24，30]。在塔中与塔北隆起均可见寒武系盐下层发育隆起，在哈拉哈塘区域也可见隆起变形，北昆仑洋与天山洋开始俯冲，塔北开始出现隆起雏形，一些断裂可能在早先的正断层发育部位开始激活，该期可能发育以NW向走滑断层为主的压扭性走滑断裂体系，或逆断层变形系统，北段可能有些NE向断层激活，形成于晚寒武世的弱挤压环境。这些NW向断层在剖面上多压扭花状构造，平面上呈线性，延伸较远，因为多期断裂变形叠加，早期可能为逆断层或者压扭性断裂。

3.2.1中奥陶世共轭断裂形成阶段

大规模走滑断裂形成于中奥陶世，断裂地震解析与断层岩U-Pb测年均证实了这一观点，X型共轭走滑断层主要为压扭性的断裂特征，少见张扭特征（图14a）。中奥陶世哈拉哈塘地区构造平缓、结构相对均一[24，30]，受控于中奥陶世原特提斯洋闭合的远程效应，在近NS向的挤压作用下形成共轭断裂。近NS向的挤压应力也与近NW向的剥蚀线方向匹配。该期的共轭断裂体系特征复杂，受控于多种剪切机制。在哈拉哈塘地区，在NW向先存断裂的影响下，近NS向的挤压应力形成初始的共轭破裂面，其略小的二面角可能与区域沉积盖层厚度大造成围岩压差大，降低剪切破裂角，弱先存构造造成的岩石力学机构差异等有关[3031]。哈拉哈塘地区并未在共轭交叉部位形成菱形变形带，断层经过相继活动后很快以一组方向的断裂活动为主导，在研究区表现分段变形的差异性以及北部地区NE向被NW向断层终止、NW向被北东向终止的差异变形特征，物理模拟实验也验证了共轭断裂发育在位移较小的时刻，随着位移增大，单条断层的演化逐渐受控于简单剪切变形特征[19]。另外，哈拉哈塘油田内部共轭断裂比较清晰，向南逐渐以一组为主，主要表现为不完全发育的共轭断裂，断裂向南尾段开成马尾状或者由两组断层组成的断裂网格，代表着断裂作用自北向南传递，可能受控于自北向南的反向挤压作用并向北传递逐渐消减[9，16]。

3.2.2石炭纪二叠纪张扭走滑断裂活化阶段

从晚石炭世至早中二叠世，塔北处于西昆仑及阿尔金造山后的应力松弛阶段，形成区域性的拉张状态，一些NW向和NE向的断层在新的应力场作用激活，走滑断裂由压扭构造转变为张扭构造，在剖面上继承性发育了一系列张扭断裂，剖面上呈现负花状、平面上多呈雁列式断层展布。在石炭系底界面，平面上NW向断层多表现为雁列式或线性特征，NE向断层叠覆构造偏多，断层更成熟（图14b）；虽然两组断层仍有不同形式的激活，但是共轭特征基本消失，属于简单剪切作用下的走滑断裂变形，是基底先存断裂与应力场转变共同作用的结果。在二叠系底界，继承了早期的伸展背景，仅少量NE向断层激活，并表现为雁列样式，为右行张扭走滑断裂活动（图14c）。石炭二叠系构造层中的张扭雁列断裂活动可能与早中二叠世的大火成岩省的形成具有动力机制上的联系，断裂岩的测年也支撑了该期断裂的活动。

3.2.3中新生代张扭走滑断层活动阶段

在中新生代，塔北地区从侏罗纪开始处于南天山碰撞造山后的应力松弛伸展环境，仅有极少数NE向走滑断层激活，在剖面上显示为花状构造，与深部的断裂弱连锁，平面上表现为雁列样式，为右旋走滑断裂活动（图14d）。

4结论

1）结合走滑断裂平、剖解释重新确定了哈拉哈塘地区面积约3400km2内灰岩顶面走滑断裂的分布，明确了总长约1500km的一级至四级走滑断裂系统。哈拉哈塘地区两组共轭走滑断层主要发育在寒武系奥陶系，它们的构造样式、变形程度和变形趋势在空间上均有差异。NW向走滑断裂在剖面上以直立线性断裂为主，并发育少量的正花状构造，呈现压扭断裂特征，平面上多为未成熟或低成熟的线性、斜列样式为主，深部变形程度与成熟度较高，浅部较低。NE向的走滑断层剖面上主要发育直立、花状构造以及多层花状构造，平面上以未成熟或低成熟的线性、斜列样式为主，断裂在寒武系的变形较弱，向上变形程度增强。从深至浅，NW向断层对北东向扰动作用越来越弱，NE向断层则此消彼长。

2）哈拉哈塘油田走滑断层具有多期活动特征，可以划分为中奥陶世共轭断裂形成阶段、石炭纪二叠纪张扭走滑断裂活化阶段和中新生代张扭走滑断层活动阶段。NW向断层主要在中奥陶世石炭纪多次激活，NE向断层在中奥陶世至新生代多次活化。

3）中奥陶世走滑断裂受控于纯剪和单剪的叠加变形，并受控应力场、先存构造以及区域厚度等影响，自北向南应力的消减造成南北断裂样式的差异性。在后期阶段走滑断裂激活受控于先存断裂与区域应力场转变，主要表现为单剪应力状态下的雁列构造变形。