塔里木盆地雅克拉断凸走滑作用及其形成机理

罗小龙，汤良杰，谢大庆，邱海峻，蒋华山，杨 勇，陈绪云，张宇航

(1.长江大学地球科学学院，湖北武汉430100;2.中国石油大学盆地与油藏研究中心，北京102249;3.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京102249;4.中国石化西北分公司，新疆乌鲁木齐830011;5.国土资源部油气资源战略研究中心，北京100034)

受天山和昆仑山造山运动影响［1］，塔里木盆地在加里东中－晚期和海西晚期整体处于挤压环境中，雅克拉断凸也不例外，如亚南、轮台断裂都是因挤压形成的逆冲断层。对于雅克拉断凸在中、新生界挤压背景下出现明显的正断层，前人做过不少研究。有学者认为在挤压隆升的后期因高部位产生张应力而形成正断层，并称其为负反转构造［2－7］，有学者认为是挤压应力与该地区的走向不一致产生扭张应力而导致正断层的形成［8－12］。一些学者对反转构造观点持怀疑态度，认为只是小型逆冲、挤压背斜伴生正断层［13］。有部分学者认为该地区存在“负花状”构造［11，14］和雁列式断层［8，10］等走滑构造特征，但都没有进行深入、全面的研究。目前对研究区中、新生界关于走滑作用的认识还存在一些问题:①是否发生过走滑作用;②走滑相关构造有多大规模，表现出哪些具体特征;③走滑作用是如何形成的。本文通过对雅克拉断凸三维地震反射剖面进行解释，发现了该地区中－新生代存在走滑构造特征，根据断层与不整合的关系划分了走滑作用期次，另外还分析了走滑作用的形成机理。

1 地质概况

雅克拉断凸位于塔里木盆地北部，西起沙西凸起，东至草湖凹陷，北以亚南断裂与库车前陆盆地隔开，南接哈拉哈塘凹陷和阿克库勒凸起，是东北坳陷区沙雅隆起的一个次级构造单元，近东西走向，长约300 km，南北宽约30～110 km的狭长区块(图1)。雅克拉断凸是塔里木盆地含油气极为丰富的地区，本身虽不含烃源岩，但具有双向油气来源［15－16］，自1984年沙参2井取得海相古生界重大突破以来，目前已发现多个含有油气组合及大、中型油气田［5，11］。亚南和轮台断裂在加里东中－晚期和海西晚期挤压作用下形成基底卷入型逆冲断层，是雅克拉断凸的主控断裂。该地区构造演化阶段主要经历了加里东期缓慢、稳定隆升，海西－印支期大幅度抬升并遭受强烈剥蚀，燕山中－晚期至喜马拉雅早期处于伸展环境，其后稳定发展至喜马拉雅晚期定型(图2，图3)。研究区域包括雅克拉断凸及其南北边界的邻近地区。

图1 雅克拉断凸地理位置Fig.1 Geographical position of the Yakela faulted salient，Tarim Basin

图2 雅克拉断凸巴什基奇克组顶界断裂系统Fig.2 Fault system on top of the Bashijiqike Formation in the Yakela faulted salient，Tarim Basin

图3 雅克拉断凸分段地质演化剖面(测线位置见图2)Fig.3 Geologic evolution of different sections in the Yakela faulted salient，Tarim Basin(see Fig.2 for the location)

2 走滑作用表现形式

地震资料解释表明，有多种证据显示雅克拉断凸在中－新生代发生过走滑作用。

2.1 平面特征

雅克拉断凸内的亚南断裂与轮台断裂在平面上皆呈线性延伸，亚南断裂呈北东东走向，延伸长度约300 km，轮台断裂主体亦呈北东东走向，轮台县以东呈近东西走向，延伸长度约200 km(图1)。

研究区走滑作用使得沿亚南断裂与轮台断裂附近区域发生破裂，破裂表现为与主位移带呈一定角度的、延伸不长的雁列式断层系，为研究该断层系特征，根据其不同位置的雁列轴方向变化，将其划分为8个组进行分析(表1;图2)。

走滑带Fs1雁列轴与主位移带(与基底主控断裂走向一致)夹角约为22°(图4a)，利用走滑应变椭圆对其进行构造解析可知(图2)，此断层为左旋扭动产生的张破裂系，表现为左阶式雁列正断层系。Fs2雁列轴与主位移带夹角约为24°(图4b)，表明此断层系是左旋扭动产生的张破裂，表现为左阶式雁列正断层系。Fs3雁列轴与主位移带夹角约为33°(图4c)，表明此断层系是左旋扭动产生的张破裂，表现为左阶式雁列正断层系。Fs4雁列轴与主位移带夹角约为19°(图4d)，表明此断层系是左旋扭动产生的张破裂，表现为左阶式雁列正断层系。Fs5雁列轴与主位移带夹角约为32°(图4e)，表明此断层系是左旋扭动产生的张破裂，表现为右阶式雁列正断层系。Fs6雁列轴与主位移带夹角约为6°(图4f)，表明此断层系是左旋扭动产生的同向剪切破裂，表现为右阶式雁列正断层系。Fs7雁列轴与主位移带夹角约为34°(图4g)，表明此断层系是左旋扭动产生的张破裂，表现为右阶式雁列正断层系。Fs8雁列轴与主位移带夹角约为13°(图4h)，表明此断层系是左旋扭动产生的同向剪切破裂，表现为右阶式雁列正断层系(图2)。

表1 雅克拉断凸各走滑断层系统要素Table 1 Key fault elements of each strike-slip system in the Yakela Faulted salient，Tarim Basin

2.2 剖面特征

2.2.1 花状构造

研究区亚南断裂中段下部断面陡立、直插基底，上部分支断层向上撒开，形成下窄上宽的像花朵一样的破裂带，因亚南断裂早期为基底卷入的大型逆断层，尽管经过后期走滑作用改造，但K1kp/An(K1kp)不整合面之下仍然为逆断层，而上部则为呈花状撒开的正断层，最终该处断裂形成了下逆上正的特殊的负花状构造(图5)。

2.2.2 海豚效应与丝带效应

图4 雅克拉断凸主走滑断裂系统断层走向玫瑰花图Fig.4 Fault strike rose maps of the main strike-slip systems in the Yakela Faulted salient，Tarim Basin

图5 雅克拉断凸中部构造剖面图(测线位置见图2)Fig.5 Interpreted seismic line showing the strike-slip structures of the middle part in the Yakela Faulted salient，Tarim Basin(see Fig.2 for the location)

图6 雅克拉断凸走滑作用产生的丝带效应(测线位置见图2)Fig.6 Dolphin effect of strike-slip in the Yakela Faulted salient，Tarim Basin(see Fig.2 for the location)

在走滑断层走向不同位置，断层上升盘与下降盘交替呈现，即不同位置剖面上会表现出正、逆断层的差异，称为海豚效应和丝带效应［17－18］。雅克拉断凸走滑断层呈弯曲轨迹，形态复杂，在弯曲断层的不同位置，断层面与断层走向必然存在差异，导致弯曲处主应力性质发生变化，一些部位出现挤压应力，而另一些部位则表现出拉张应力，进一步导致在相应的剖面上出现逆断层与正断层，总体上看，同一条断层两盘起伏不同步形成了海豚效应，不同位置的剖面上正、逆断层的交替呈现又形成了丝带效应(图6)。雅克拉断凸亚南断裂在剖面B—B'处发育正断层，白垩系与古近系整体微向下弯曲，而在剖面E—E'处则发育逆断层，白垩系与古近系明显向上隆起，整条断层上、下盘并非固定不变，而是呈交替变化，海豚效应明显。

综上所述，雅克拉断凸边界断裂附近，以白垩系与古近系为主的地层内发育走滑作用相关的断层系，亚南断裂附近的断层系皆为张破裂所形成，呈左阶式雁列排列，轮台断裂附近的断层系为张破裂和同向剪切破裂所致，呈右阶式雁列排列;剖面上，亚南断裂中、东部及附近区域发育负花状构造，并可见海豚效应与丝带效应，其余地方这些特征不明显，上述分析表明研究区确实在中－新生代发生过走滑作用，但规模不大，且北面走滑作用比南面强。

3 走滑作用时间

研究区走滑断层系多数断层上切至古近系上部，少数断层切穿古近系达到新近系下部，下切至白垩系底部，但皆没有切穿白垩系，表明走滑作用应晚于侏罗纪，而早于第四纪;断层上、下盘厚度从白垩系至古近系大致相等，在新近系中的部分断层上、下盘厚度也基本相同，表明走滑作用主要时期为古近纪末期(图3，图5)。另据前人关于塔里木盆地构造运动的研究结果表明，侏罗纪－古新世为弱伸展运动阶段，晚古近纪－第四纪为挤压运动阶段［19－21］。综合上述分析，走滑作用可能始于燕山晚期运动，喜马拉雅早期运动走滑作用表现为由弱至强再至弱的过程，喜马拉雅晚期运动走滑作用完全停止。

4 走滑作用形成机理

图7 雅克拉断凸地层走滑构造成因示意图(据文献［12］修改)Fig.7 Sketch map for origin mechanism of strike-slip structure of strata in the Yakela Faulted salient，Tarim Basin(modified according to literature［12］)

从加里东中期塔里木盆地处于挤压环境下开始，雅克拉断凸缓慢隆升，至海西晚期因剧烈构造运动导致雅克拉断凸大幅度抬升并遭受强烈剥蚀，只在断凸两翼剩余少数早古生代地层，至此断凸形成，其走向为北东东向。燕山中－晚期至喜马拉雅早期，因造山和板块运动［22］，塔里木盆地继续遭受南北向挤压［1］，由于雅克拉断凸先存基底断裂为北东东走向，南北向挤压应力分解为北东东向的走滑剪切应力和垂直于该方向的挤压应力(图7)，走滑剪切应力作用在基底断裂上导致断裂带及其附近区域产生左旋扭应力场［23］;另外，造山运动的结果在天山山前形成库车前陆盆地［24－25］，而雅克拉断凸处于该前陆盆地的挠曲部位［8，10，26］，隆起表面弯曲产生张应力(图7a)，图3 中的正断层及B'—B、C'—C剖面内的亚南断裂发生反转皆体现出此张应力的作用，该应力方向与雅克拉断凸的走向垂直，张应力方向为北北西向，其南北方向的分应力被该方向挤压应力消减掉，而东西向的分应力成为拉张主应力方向，正是这个方向的张应力与上述扭应力合成左旋张扭应力，其结果使雅克拉断凸在燕山中－晚期至喜马拉雅早期发生走滑作用，而走滑作用导致在以白垩系和古近系为主的地层中形成了断层系(图7b)。

5 结论

1)雅克拉断凸主走滑断裂在平面上呈线性延伸，发生走滑作用是左旋张扭应力所致。走滑作用导致研究区西部发育同向剪切破裂，表现为与主位移带夹角较小的、延伸不长的正断层系，沿亚南断裂呈左阶式雁列排列;中、东部北面发育张破裂，表现为与主位移带夹角较大的、延伸不长的正断层系，沿亚南断裂呈左阶式雁列排列;中、东部南面发育张破裂与同向剪切破裂，所表现出的正断层系沿轮台断裂呈右阶式雁列排列。剖面上存在负花状构造样式，还可见海豚效应与丝带效应。走滑作用有一定的规模，其强度北面比南面大。

2)雅克拉断凸走滑作用可能始于燕山晚期运动，主要作用时期为喜马拉雅早期运动，喜马拉雅晚期运动走滑作用完全停止。

3)雅克拉断凸基底断裂走向为北东东向，当该地区燕山中、晚期－喜马拉雅早期再次遭受南北向挤压时，先存基底断裂走向与挤压应力存在一个夹角导致左旋扭应力形成;同时雅克拉断凸地区处于库车前陆盆地的前缘隆起上，因挠曲作用在该部位产生北北西向引张力，两力合成左旋张扭应力，导致发生走滑作用及发育与之相关的伸展构造。

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