塔中隆起深层构造样式及其成因探讨

王洪浩李江海孙唯童程雅琳

（1.“造山带与地壳演化”教育部重点实验室·北京大学地球与空间科学学院，北京　100871；2.北京大学石油与天然气研究中心，北京　100871）



塔中隆起深层构造样式及其成因探讨

王洪浩1，2李江海1，2孙唯童1，2程雅琳1，2

（1.“造山带与地壳演化”教育部重点实验室·北京大学地球与空间科学学院，北京100871；2.北京大学石油与天然气研究中心，北京100871）

摘要塔中隆起是研究塔里木盆地下古生界构造样式的良好窗口。基于对塔中隆起三维地震工区的精细解析，依据断裂期次匹配关系及断裂组合方式，可将塔中隆起三维地震工区分为3个构造样式区，即西部单冲推覆构造区、中部盐上盖层滑脱构造区及东部继承性冲断构造区。塔中隆起三维地震工区在整体上具有西部构造区变形弱，东部构造变形强的特征。最西部的单冲推覆构造区构造样式以简单的单冲推覆构造为主，且推覆构造主要集中在塔中I号断裂带，同时盐下深部地层还保存有早期的正断裂。中部的盐上盖层滑脱构造区构造样式以挤压型盐上盖层滑脱为特征，且向东滑脱幅度明显增大，盐下深部早期正断裂大多发生反转。东部继承性冲断构造区发育大量的基底卷入型逆冲断层，断层多刺穿盐层，且逆冲断层多沿早期正断裂发育。区域挤压应力的差异、膏盐岩分布的差异及先存断裂的影响是导致工区内不同区域构造特征差异的主要因素。

关键词塔中隆起深层构造样式构造区

修订回稿日期：2016－01－09

0　引言

塔中隆起是塔里木盆地中央隆起上的一个次级构造单元［1-3］，自1983年开始，本区开始油气勘探。近年来，随着大面积三维地震不断实施，塔中隆起下古生界碳酸盐岩油气勘探不断取得突破，使塔中隆起成为塔里木盆地重要的油气区［4-5］。塔中隆起构造样式复杂，多期构造叠合形成复杂的断裂系统，对于油气圈闭的形成有着重要作用。前人在三维地震解释的基础上主要探讨了塔中隆起的古构造成因、构造演化过程［6］，分析了塔中隆起断裂系统的构造样式、分布与演化特征［7］，并探讨了断裂系统在中央隆起带形成演化过程中的作用［8-9］及与海相碳酸盐岩油气分布的关系［10］。

但前期对本区构造样式的研究主要集中在奥陶系及上部地层，对于奥陶系以下深部构造研究较少，且缺少深部构造样式的分段性及形成不同构造样式主控因素的研究。笔者通过三维地震资料精细解释，对塔中隆起深层构造样式进行解析，并依据断裂期次匹配关系及断裂组合方式，对三维工区进行分段性研究，并分析深部构造差异的成因。

1　区域地质概况

塔中隆起位于塔里木盆地中央隆起带中部，面积约为2.145×104km2，南部与塘古孜巴斯坳陷、北部与阿瓦提—满加尔坳陷相邻，东部与塔东低凸起、西部与巴楚凸起相接。塔中隆起形成于晚加里东—早海西期，隆起内发育复杂的断裂系统（以NW和近EW向为主），主要包括塔中Ⅰ号断裂带、塔中10号断裂带、塔中Ⅱ号断裂带、塔中南缘断裂带、塔中8号断裂带、塔中3井断裂带和塔中5井断裂带等，整体组成向NW发散、SE收敛的帚状断裂体系。志留纪—泥盆纪，本区还发育一组NE向具有走滑性质的断裂体系，切割了前期NW向断裂（图1）［10-12］。

图1　塔里木盆地塔中隆起主要断裂分布图

新元古代—早古生代，塔中地区经历了从伸展到挤压构造背景的变化，其应力变化主要受塔里木南缘板块活动的影响，具体可以划分为3个阶段：①南华纪—早奥陶世，塔里木陆块从Rodinia超大陆中裂解［13］，塔里木南缘发育被动大陆边缘［14］，塔中地区受伸展应力作用发育塔中北斜坡断陷构造；②中奥陶世—晚奥陶世，北昆仑洋的俯冲消减和阿尔金沟—弧—盆体系的消亡，导致本区由伸展体制转变为挤压体制［15］，塔中前缘隆起开始形成；③志留纪—晚泥盆世，挤压作用持续进行，塔中发育前陆冲断与走滑构造变形［6］524。此外，钻井资料显示塔中地区中—下寒武统发育一套膏盐岩，但该套膏盐岩在全区内厚度普遍较小，导致盐底辟构造不发育，而是作为区域的滑脱层协调盐上层和盐下层变形，影响了构造样式分区和油气分布特征。受控于塔中地区区域地质背景，新元古代—早古生代断裂系统基本可以划分为3个期次［7］798：①南华纪—早奥陶世伸展断裂发育期；②中奥陶世—晚奥陶世挤压断裂发育期；③志留纪走滑断裂发育期。

塔中隆起构造格局于奥陶纪末基本定型，后期虽经历了多期构造运动，但其基本构造格局没有发生改变［9，16］。新近纪印度板块和欧亚板块碰撞产生的远程效应对塔里木陆块影响明显，导致塔里木陆块中央隆起带（包括西部的巴楚隆起、中部的塔中隆起和东部的塔东隆起）进入强烈差异沉降阶段，但表现为西强东弱的特点。西部巴楚隆起快速隆升并发育大量喜山期的断裂系统，而塔中、塔东隆起区构造相对稳定，以沉降为主，局部发育扭动构造，对构造格局的影响甚微。

2　塔中隆起深层构造样式分区

塔中隆起深层构造样式复杂，可识别的构造样式有铲式逆冲断层和牵引背斜组合、生长断层、正反转构造、叠瓦状逆冲断裂和断块组合、对冲构造、背冲构造、铲式逆冲断层和反向调节断层组合等［17］，且深部多期构造叠合形成复杂的断裂系统，在整体上具有“平面分区、纵向分层”的特征。“纵向分层”是指塔中地区中—下寒武统膏盐岩作为区域变形的滑脱层，基底与寒武系盐上盖层通常具有不同的构造变形特征。“平面分区”是指依据断裂期次匹配关系及断裂组合方式，可将本区三维地震工区分为3个构造样式区，即西部单冲推覆构造区、中部盐上盖层滑脱构造区及东部继承性冲断构造区（图2、图3）。从西向东，塔中隆起三维工区整体呈现出变形从弱到强的特征。

图2　塔中隆起不同构造区典型地震剖面解释图

图3　塔中隆起断裂模式分布图

2.1西部单冲推覆构造区

本区位于三维地震工区最西部，构造样式基本以单冲推覆构造为主，同时盐下深部地层可见早期未反转的正断裂（图3A）。逆冲推覆构造主要集中在东北部的塔中Ⅰ号断裂带，盐下基底卷入变形，剖面西南部基本未见推覆构造。逆冲断层上盘地层被挤压形成背斜，下盘盐下深部地层发育数条断面北倾的基底正断层。紧邻逆冲断裂发育一小断陷，断陷左侧正断层性质已不大明显，被逆冲断裂削去部分地层。推测其成因，可能为后期受到挤压，在断陷左侧断层形成应力集中点［18］，挤压推覆方向与原正断裂面倾向方向相同，由于挤压强度大，原正断裂面附近形成一系列小断裂，使得正断层被重新改造，正断层被后期的压性构造曲折并截顶。而深部小断陷内地层也受到挤压向下弯曲，形成如今的构造样式。

2.2中部盐上盖层滑脱构造区

本区位于三维地震工区的中部，构造样式以挤压型盐上盖层滑脱为特征。按变形的强弱又可以分为中西部盐上盖层弱滑脱构造区和中东部盐上盖层强滑脱构造区。本区西部具有初步盖层滑脱特征，越向东挤压滑脱幅度明显增大，直至过渡到东部基底冲断区。

西段盖层弱滑脱构造区内发育塔中10号及塔中Ⅰ号断裂带，断裂带附近中寒武统—奥陶系地层在挤压作用下沿膏盐层滑脱逆冲，但逆冲幅度较小。此外本区还发育有大量的走滑花状构造，塔中Ⅰ号断裂带以南地区以花状构造为主（图3B1），主干断裂切割晚奥陶世断裂，直插入基底，向上一般截切于石炭系底部，主干断裂两侧发育大量逆断层，剖面上呈正花状构造。此外，本段中塔中Ⅰ号断裂也表现出走滑性质，剖面上近于直立，其羽状断裂为正断层性质，剖面上解释为负花状构造。

东段盖层强滑脱构造区具有典型盐上冲断变形、膏盐层塑性变形、盐下褶皱变形的分层变形结构（图3B2）。盐上地层沿膏盐层顶面发生滑脱，并形成类似于向南俯冲的叠瓦状推覆构造；膏盐岩地层由于厚度较小，未出现明显的底辟刺穿构造，主要作为变形的滑脱层；盐下基底先存正断层发生反转，形成具有逆冲性质反转构造。盐上地层构造变形强度总体上大于盐下地层构造变形强度。

2.3东部继承性冲断构造区

本区位于三维地震工区的东部，构造样式以大量的基底卷入型挤压冲断为特征。由于变形较强，逆冲断裂多刺穿盐岩层，且多沿盐下早期正断裂发育，具有继承性的特征，故名继承性冲断构造区。本区由塔中Ⅰ号断裂和塔中5号断裂等一系列下穿至基底，上切至志留系的逆冲断裂组成。塔中Ⅰ号断裂上下两盘错动断距大，通过一系列同向及反向断层调节，断层吸收挤压冲断位移。塔中5号断裂在平面上表现为弧形断裂（图1），剖面上由两条逆冲断裂组成“Y”字型（图3C）。

不同构造区的构造样式直接控制本区的油气分布。单冲推覆构造区内除塔中Ⅰ号断裂带上盘发生褶皱变形外，其他地区地层变形微弱，不利于油气聚集。中部盐上盖层滑脱构造区内上寒武统—奥陶系沿膏盐岩滑脱变形，抬升至浅层。尤其是中东部盐上盖层强滑脱构造区中寒武统上覆地层以一系列断层传播褶皱吸收来自下部断裂位移，并与不整合面上的志留系—泥盆系泥岩段形成储盖组合，成为油气藏发育的有利部位，可作为滑脱层上部白云岩主要勘探区。东部继承性冲断构造区内基底卷入型逆冲断裂将塔中Ⅰ号断裂南部膏盐岩下伏地层抬升至浅层，这为勘探寒武系原生古油气藏提供了有利条件［19］。

3　构造样式分区成因探讨

塔中隆起三维地震工区整体上具有西部构造区变形弱，东部变形强的特征。导致不同区域构造特征差异的因素主要包括区域挤压应力的差异、膏盐岩分布的差异及先存断裂的影响等。各种因素共同作用，导致三维地震工区形成不同的构造样式分区。

3.1区域挤压应力差异

区域构造背景的变化是影响本区构造样式的重要因素。震旦纪—早古生代塔里木盆地整体处于伸展背景，塔中地区发育一系列正断裂。中奥陶世北昆仑洋的俯冲消减和阿尔金沟—弧—盆体系的消亡，在塔南地区形成了周缘前陆褶皱冲断带和塔南周缘前陆盆地，挤压挠曲使塔中成为塔南前陆盆地向塔里木克拉通盆地过渡的前缘隆起［6］523。晚奥陶世西昆仑—阿尔金地体与塔里木板块碰撞，盆地南缘处于持续收缩的挤压构造环境，塔中地区发育强烈的前陆冲断与走滑构造变形。

中奥陶世后南缘的挤压应力向北传播，成为塔中地区构造反转的主要因素。但挤压应力传播到塔中三维工区处，工区的不同区域所受的应力存在差异。在工区西部的单冲推覆构造区，来自东南方向的古冲断构造的前锋带终止于塔中南缘断裂，盐上滑脱冲断构造不发育，仅在塔中Ⅰ号断裂带处发育高角度逆冲断裂，部分来自东南方向的水平位移量转化为西北走向的帚状走滑断裂，工区西部所受的挤压应力较小，仅在塔中Ⅰ号断裂处发育高角度逆冲断层，且逆冲断层下盘盐下深层正断层未发生反转。工区东部所受的挤压应力较大，发育盐上盖层滑脱构造及大量基底卷入型逆冲断层，且盐下早期正断裂大多发生反转。

3.2中—下寒武统膏盐差异分布

膏盐岩作为区域变形的滑脱层，对区域变形构造样式有着重要影响。本区中—下寒武统膏盐岩在本区内并非均匀分布。在三维地震工区西部的单冲推覆构造区，膏盐岩层较薄，加之挤压应力较弱，滑脱构造不明显。工区中部的盐上盖层滑脱构造区内膏盐岩厚度向东逐步增厚，在中东部盐上盖层强滑脱构造区处（图3B2）达到最厚，盐上盖层滑脱构造明显，使本区具有典型盐上冲断变形、膏盐层塑性变形、盐下褶皱变形的分层变形结构。到工区东部继承性冲断构造区，膏盐岩厚度减薄，加之挤压应力增强，逆冲断层多沿早期正断层发育，并刺穿盐岩层，形成复杂的基底卷入型逆冲断裂。

3.3先存断裂影响

塔中隆起早期发育先存正断裂，中奥陶世以后，塔中地区主要受南缘挤压应力的影响，早期正断裂成为挤压应力集中的部位，后期逆冲断层多沿早期正断层发育，形成反转构造。若挤压应力较强，膏盐岩层较薄，如工区东部继承性冲断构造区，反转的逆冲断层会刺穿盐层，直接控制盐上层的构造样式。因此，先存断裂的分布和条数也是影响工区内后期构造样式的重要因素。此外，膏盐岩发生局部聚集增厚也主要受基底先存断裂控制［20-22］，这与世界其他地区的盐构造发育特征也非常相似。

4　结论

1）依据断裂期次匹配关系及断裂组合方式，塔中隆起三维地震工区可分为3个构造样式区，即西部单冲推覆构造区、中部盐上盖层滑脱构造区及东部继承性冲断构造区，其中中部盐上盖层滑脱构造区按照变形的强弱又可以分为中西部盐上盖层弱滑脱构造区和中东部盐上盖层强滑脱构造区。

2）塔中隆起三维地震工区在整体上具有西部构造区变形弱，东部构造变形强的特征。最西部的单冲推覆构造区构造样式以简单的单冲推覆构造为主，且推覆构造主要集中在塔中Ⅰ号断裂带，同时盐下深部地层还保存有早期的正断裂。中部的盐上盖层滑脱构造区构造样式以挤压型盐上盖层滑脱为特征，且向东滑脱幅度明显增大，盐下深部早期正断裂大多发生反转。东部继承性冲断构造区发育大量的基底卷入型逆冲断层，断层多刺穿盐层，且逆冲断层多沿早期正断裂发育。

3）导致塔中隆起三维地震工区不同区域构造特征差异的因素主要包括区域挤压应力的差异、膏盐岩分布的差异及先存断裂的影响等。工区内所受挤压应力大小的差异是导致西部构造区变形弱，东部构造区变形强的主要原因；膏盐岩的厚度直接影响滑脱作用的强弱和垂向上的分层结构；先存的早期正断裂作为后期的应力集中点，主要控制了后期反转构造的位置。

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（编辑：卢栎羽）

作者简介：王洪浩（1989－），博士研究生，研究方向为盆地分析，盐构造变形研究。E-mail：whhpeking@163.com。

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.007

文献标识码：B

文章编号：2095-1132（2016）01-0023-05