塔里木盆地巴楚隆起玛扎塔格断裂带几何学与运动学特征

张 永,郑孟林,陈槚俊,邓铭哲,田方磊,张伟康，李英强

[1.中国石化 石油勘探开发研究院， 北京 100083; 2.中国石油 新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000；3.中国地质大学(北京) 能源学院， 北京 100083； 4.中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所,江苏 无锡 214126]

作为组成巴楚隆起南界断裂带断裂之一，玛扎塔格断裂带由于和田河气田的发现与投产[1]，关于断裂带几何学与运动学及其储层、成藏的研究为学者们所关注。在前人的研究中，多将玛扎塔格断裂带解释为一条基底卷入型的断裂构造带，由近乎平行的玛扎塔格南断裂和玛扎塔格北断裂构成，在剖面上多将两断裂组成“Y”字形[2-6]，或由数条断裂组成扭断裂系，在剖面上表现为正花状构造[7-8]，也有学者将其解释为基底卷入构造型的共轭-非对称型膝褶带[9]，或表现为剪切断层弯曲褶皱样式[10]。在对断裂带活动期次的讨论中，主要存在有两种主要观点，分别为将其划分为中新世、上新世和第四纪的三期冲断[3,11-15]，或者为早期正断层后期发生反转所形成[12]，并经历了加里东-海西期及喜马拉雅期的改造的四期活动的观点[8]。虽然上述学者对玛扎塔格断裂带进行了详细的构造解释及形成期次、时间厘定，但在对断裂带的解析中普遍缺乏定量解析，尤其是对于各期断裂的构造活动强弱缺乏关注，而玛扎塔格断裂带作为巴楚隆起南界断裂东段的一部分，断裂带最近一期的活动在地表留下了完整清晰的痕迹，其活动可能响应于青藏高原的隆升活动[16]，因此定量研究玛扎塔格断裂带的几何学、运动学特征不仅有利于间接探讨巴楚隆起隆升速率、原因及时限，对于探究克拉通内构造变形对于青藏高原隆升活动的响应作用也具有重要意义。本文使用数条近垂直于玛扎塔格断裂带走向的地震剖面，结合断裂带内钻井资料，以断层相关褶皱理论为指导，通过精细定量构造解释，识别了断裂带深部变形特征，并建立玛扎塔格断裂带三维模型，探究了各期断裂活动强度特征，最终厘定了玛扎塔格断裂带的活动期次。

1 区域地质概况

玛扎塔格断裂带位于巴楚隆起西南侧，走向北西西(图1)，西与古董山构造带和海米罗斯断裂带相接，东止于玛东构造带[17]，延伸长度约110 km，断裂带地表为玛扎塔格山，为该断裂带活动所形成的地表露头，主要出露古近系和新近系，断裂带其他部位主要为第四系所覆盖，钻井资料及地震层位追踪资料显示，玛扎塔格断裂带以前寒武系为基底，整体缺失中生界，中寒武统发育局限环境下盐岩层或膏盐岩层，多缺失中、上奥陶统，下奥陶统以海相碳酸盐岩为主，泥盆系仅见东河塘组，石炭系厚度较大，主要以海相碳酸盐岩为主，二叠系可见有火山岩发育，古近系见蒸发环境下的膏岩层稳定分布，新近系和第四系主要以碎屑岩为主。鉴于盐岩及膏岩层的塑性较好，且两套岩层在断裂带分布较为稳定，可作为区域性滑脱层。

图1 巴楚隆起玛扎塔格断裂带分布特征及剖面位置Fig.1 Locations and distribution of the Mazartag fault zone and other fault zones in the Bachu Uplifta.塔里木盆地构造单元划分；b.巴楚隆起断裂展布；c.玛扎塔格断列带展布Ⅰ.阿瓦提凹陷；Ⅱ.巴楚隆起；Ⅲ.麦盖提斜坡；Ⅳ.柯坪断隆;Faq.阿恰断裂；Ftmxk.吐木休克断裂；Fklsy.卡拉沙依断裂；Fgds.古董山断裂；Fmztg.玛扎塔格断裂；Fhmls.海米罗斯断裂带；Fslby.色力布亚断裂带；Fbd.巴东断裂

2 玛扎塔格断裂带几何学特征

玛扎塔格断裂带在平面上走向近东西，平面上可见其主要由3条断层组成，各断层之间走向平行，由西至东断裂带走向整体未发生较大变化。断裂带内有多口钻井，多钻至奥陶系，可为断裂带内层位标定提供准确钻井依据，玛扎塔格断裂带南侧还可见有鸟山断裂。玛扎塔格断裂带有多条二维地震剖面垂直其走向切过，本节选取6条剖面，结合局部地区的浅表剖面，由西向东描述断裂带在各剖面上几何学特征。

2.1 剖面几何学特征

剖面MZ05-116位于玛扎塔格断裂带最西端，结合浅表，可推测浅层构造样式为向东逆冲的背斜构造，上盘地层强烈隆升，遭受剥蚀夷平，断层F1向深部产状变缓收敛至古近系底滑脱层，浅层构造整体表现为断层转折褶皱样式，断层向上突破至地表，后期遭受剥蚀，经识别分析，可知断层未发生转折时上盘地层截层角(θ)为4.7°，地层向斜翼间角半角(γ)为0.59°，根据断层转折褶皱几何形态与下伏断层定量关系[18]可推知，断层转折角(φ)为22°，上盘截层角(β)约为-5°，断层滑移率介于1.0～1.1，新生界断层滑移量约为1.7 km；古生界中可明显识别出另一构造，经层位追踪可见，背斜顶部二叠系仅余下统部分地层，上覆新近系，剖面更北侧见阿图什组削截古近系。根据轴面划分结果可推测断层古生界中断层F2形态，断层北倾，整体产状较缓，主要断开古生界，上盘地层在断层作用下发生褶皱变形，古生界构造整体仍表现为断层转折褶皱样式，断层向上可能进入古近系底部滑脱面，向下滑脱至中寒武统滑脱层中，向斜褶皱翼间角半角约为74.7°，断层转折角约为30°，断层滑移量约为2.52 km，相较于浅层变形，古生界断层滑移量更大，褶皱幅度也更大。同时，断层F2下盘地层虽然也发生抬升变形，但其主要为更深部断层作用所导致；寒武系之下地层中可见有更深层的构造变形，通过寒武系的轴面划分可识别出基底之中断层F3表现为南倾断层，断层向上突破下寒武统底，并收敛至中寒武统滑脱层中，上盘地层向北逆冲过程中，发生褶皱变形，形成背斜褶皱，断层F3向深部收敛于基底滑脱层中(图2)。

图2 玛扎塔格断裂带MZ05-116地震剖面(剖面位置见图1)Fig.2 Seismic section MZ05-116 of the Mazhatage fault zone (see Fig.1 for the section location)

剖面OGS14-30为剖面MZ05-116东侧剖面，断裂带北侧可见有薄层志留系，向南逐渐减薄尖灭。该剖面中可明显识别追踪出断裂带内地层大角度倾斜的产状(图3)，而新生界在断裂带两侧产状具有明显差异，在剖面南侧表现为起伏较大、强烈褶皱变形特征，而在断裂带北侧则产状较为平缓，根据切层点及地层产状变化，可识别出新生界断层F1，与剖面MZ05-116相比，剖面南侧新生界变形更为复杂，存在有多个向斜及背斜，在背向斜前方，断层发生突破，褶皱顶部出露地表，后方多个起伏较小的背向斜的形成可能起因于新生界沿早期不平整的古生界滑脱层滑移过程中发生褶皱变形，新生界断层向上出露地表，遭受剥蚀；古生界的同相轴可显著识别出地层产状的变化，借助Ma8井钻井数据，可对断裂带内地层进行准确标定，根据地层切层点可识别出断层F2产状，F2断层向上部断穿了古生界，并导致上盘发生强烈褶皱变形，上盘地层抬升变形后遭受风化剥蚀，其所形成的背斜顶被夷平，新近系阿图什组削截古近系、中、上二叠统及下二叠统，向下其产状逐渐变缓收敛于中寒武统滑脱层中，其向斜轴面翼间角半角约为72.56°，据公式计算断层转折角约为35°，断层滑移量约为3.14 km；中寒武统滑脱层之下仍表现出一背斜，为基底之中断层F3活动结果，该断层导致古生界多套地层变形，并向上突破下寒武统底界，断至中寒武统底，位移传递到滑脱层中并将位移量沿滑脱层传递，基底断层向下收敛于基底滑脱层中。

图3 玛扎塔格断裂带OGSZ14-30地震解释剖面(剖面位置见图1)Fig.3 Seismic interpretation of section OGSZ14-30 of the Mazhatage fault zone (see Fig.1 for the section location)

剖面YL-NS13位于玛扎塔格断裂带中部，空白地震剖面中可见断裂带内地震反射品质较差，断列带内浅层明显发育有一角度不整合面，断裂带两侧浅层地层产状显著不一致，通过切层点识别及新近系轴面可识别出新生界断层F1，可见背斜褶皱顶部，褶皱幅度较低，与上一剖面中同一断层相比，该剖面中断层所造成的断距较小，F1断层向上产状逐渐变陡，并向上出露地表，断层向下产状逐渐变缓收敛于古近系底部滑脱层中；根据新近系阿图什组与下伏地层的削截关系及被削截后残余地层的产状，可以推断断裂带内地层形态为一较为紧闭的背斜，断层F2的活动使地层发生较大角度翘倾，背斜顶部的古近系及新近系部分地层也发生了褶皱变形，背斜顶部的古近系、上二叠统及部分下二叠统被削截，F2断层表现为北倾，其向上逆冲至古近系底并为新生界沿古近系底断层所截，向下部产状逐渐变缓并收敛于中寒武统滑脱层中，该断层所形成褶皱翼间角半角约为76.3°，断层转折角为27.4°，滑移距约为2.4 km。通过对前寒武系中同相轴的识别，可推测前寒武系中断层F3的形态，其仍为主要断开寒武系及前寒武系的断层，断层向下不收敛于基底滑脱层之中，向上部仅断开了寒武系底，并导致寒武系之上的各地层发生小幅度抬升及褶皱，而后为断层F2的活动所改造，形成古生界的构造样式(图4)。

图4 玛扎塔格断裂带YL-NS13地震剖面(剖面位置见图1)Fig.4 Seismic interpretation of section YL-NS13 of the Mazhatage fault zone (see Fig.1 for the section location)

剖面35ALL-ma位于玛扎塔格断裂带中东部，泥盆系向南部逐渐减薄至尖灭，地震剖面中可见断裂带内地震反射品质较差，断列带内浅层发育有角度不整合面，断裂带两侧浅层地层产状显著不一致(图5)，通过切层点识别及新近系轴面可识别出新生界断层F1，与上一剖面中同一断层相比，该剖面中断层所造成的断距较小，F1断层向上产状逐渐变陡，并出露地表，向下产状逐渐变缓收敛于古近系底滑脱层中，通过剖面解释结果及角度关系可知，断层F1所形成的向斜翼间角半角(γ)约为80°，断层未发生转折时与上盘地层切层角(θ)约为12.5°，断层转折角(φ)约为18°，断层转折后与上盘地层夹角(β)约为78°，断层滑移距约为2.61 km；断层F2的活动使背斜顶部的古近系及新近系部分地层也发生了褶皱变形，背斜顶部的古近系、上二叠统及部分下二叠统削截，F2断层表现为北倾，其向上逆冲至古近系底并为新生界沿古近系底断层所截，向下部产状逐渐变缓并收敛于中寒武统滑脱层中，该断层翼间角半角(γ)约为82.1°，断层转折角(φ)约为18°，其滑移距约为5.38 km。断层F2下盘地层仍存在有寒武系底界形态与上覆地层形态不一致的特征，通过对前寒武系中同相轴的识别，可推测前寒武系中断层F3的形态，其仍为主要断开寒武系及前寒武系的断层，断层向下收敛于基底滑脱层之中，向上部仅断开了寒武系底，并断至中寒武统滑脱层中，并导致寒武系之上的各地层发生小幅度抬升及褶皱，而后为断层F2的活动所改造，形成古生界现今构造样式。

图5 玛扎塔格断裂带35ALL-ma地震剖面(剖面位置见图1)Fig.5 Seismic interpretation of section 35ALL-ma of the Mazartag fault zone (see Fig.1 for the section location)

剖面OGS14-40位于玛扎塔格断裂带中东部，通过层位追踪识别，结合浅表地质剖面，可绘制出浅层地层变形样式如图6所示，其为断层F1逆冲至地表所形成的构造，断层F1向上发生多次小幅转折，与剖面35ALL-ma相比，该剖面中F1产状更缓，且F1断层在上部产生小幅分支断层，该剖面中断层出露地表的部分同样遭受风化剥蚀夷平，经解释计算可知该剖面中F1断层所形成褶皱翼间角半角约为(γ)约为86°，断层未发生转折时与上盘地层切层角(θ)约为16°，断层转折角(φ)约为10°，断层转折后与上盘地层夹角(β)约为-15°，断层滑移距约为2.15 km；古生界的构造样式与上一剖面相比发生了一些变化，由地震剖面可见，断裂带北部地层产状变缓，而断裂带南部地层相对有变陡的趋势，古生界仍发育有北倾断层F2，断层导致上盘地层发生褶皱隆升，地层隆升幅度相较上一剖面较小，该断层向下部收敛于中寒武统滑脱层之中，在近褶皱向斜处，可见有断层F4发育，断层产状较陡，从解释结果上来看，断层F4的断距要大于F2的断距，推测断层F4可能为早期基底断层向上的延伸部分，而后期为断层F2所错断；该剖面中仍可见由基底断层F3活动所导致的地层褶皱变形。

图6 玛扎塔格断裂带OGS14-40地震剖面(剖面位置见图1)Fig.6 Seismic interpretation of section OGS14-40 of the Mazartag fault zone (see Fig.1 for the section location)

剖面MZ98-222位于玛扎塔格断裂带东部，该剖面南部过玛北1井，由玛北1井钻井资料可知，剖面南部自上而下可见有第四系、新近系、二叠系、石炭系、下奥陶统等，而由与该剖面相交剖面的投影可知，剖面北部可见上奥陶统。该剖面中部明显发育一背斜隆起，纵向上中部地层反射较为清晰，剖面浅部地层发育有新生界断层F1，断层以古近系底面为滑脱面，向上逆冲至地表，断层的活动使上盘地层发生翘倾，新生界整体出露地表，遭受剥蚀夷平，上盘仅残余褶皱向斜部分。古生界所形成的背斜褶皱也存在有石炭系之上地层和下伏地层轴面不一致的现象，通过轴面识别可推测出断层F2表现为北倾，其向下收敛于中寒武统滑脱层中，而整体产状均较缓，向上部终止于石炭系底，断层的活动导致上覆地层形成前翼陡短、后翼长缓的背斜褶皱，褶皱表现为断层传播褶皱样式，褶皱后翼向斜翼间角半角约为84.8°，断层转折角约为10.4°，断层滑移量约为3.62 km。新生界的冲断在该断层活动形成的褶皱基础之上沿古近系底部滑脱面滑动而成，与上一剖面相比，该剖面中段裂活动明显减弱，且断层F2未向上突破至古近系底部。寒武系及下伏地层的褶皱变形则是由于断层F3的活动，F3断层主要发育在前寒武系中，其下部产状渐缓收敛至基底滑脱层中，前寒武系中仍可见有断层活动所导致的地层倾斜(图7)。

图7 玛扎塔格断裂带MZ98-222地震剖面(剖面位置见图1)Fig.7 Seismic interpretation of section MZ98-222 of the Mazartag fault zone (see Fig.1 for the section location)

由上述6条地震剖面可以看出，玛扎塔断裂带主要表现为分层变形特征，断裂带在整体上构造样式较为一致。各剖面差异主要反映在断层活动强度及其在地层中产状(表1)。其中，新生界断层F1由南向北逆冲，以古近系底面为滑脱层，导致上盘地层褶皱变形，形成背斜并逆冲至地表，组成背斜的地层主要为古近系、新近系及第四系，后期遭受剥蚀夷平，仅残余背斜一部分或者完全被剥蚀，由西向东，断层倾角经历陡—缓—陡—缓的过程，通过对各剖面F1断层的滑移量对比来看，其在断裂带中部具有滑移量较大，向两端滑移量较小的特点，滑移量为1.7～2.61 km，同时对其断层转折角进行比较也不难发现其具有东部大(φ=22°)而向西部减小(φ=10°)的特征；古生界断裂F2表现为由北向南逆冲，该断层的活动是玛扎塔格断裂带古生界背斜的主要成因，上盘地层在断层活动作用下强烈隆升，并遭受剥蚀，在剖面上，通过对F2断层滑移距的统计可知，F2断层在剖面35ALL-ma中最大，向两端仅具有减小的趋势，其断层转折角同样具有在西部较大、东部较小的特征。盐下及基底地层倾斜翘升则是基底断层的活动所致，基底之中断层表现为南倾，沿断裂带由西向东，基底断层F3的构造样式较为一致，在断开寒武系底界的同时，导致寒武系及奥陶至二叠系发生一系列翘倾及隆升，由剖面中各地层产状可以推测，该断层的活动可能是多期的。综上可知，玛扎塔格断裂带整体表现为分层变形特征，断层分别以古近系底、中寒武统底为界和基底滑脱面为滑脱层，古生界和新生界的构造变形均受到基底断层活动的影响，断裂在走向上产状较为一致，分布稳定。通过对同一剖面中新生界构造和古生界构造的定量参数特征对比，可以看出，新生界断层和古生界断层所形成褶皱向斜的翼间角基本上都介于75°～86°，断层活动性越弱的剖面其向斜翼间角半角角度越小，符合活动强度弱而褶皱趋于平缓的特征，总体而言，古生界构造活动普遍强于新生界构造活动，其活动强度的差异也在侧面证实了玛扎塔格断裂带分层变形的特征。

表1 玛扎塔格断裂带各剖面断层定量几何学特征统计(剖面位置见图1)Table 1 Statistics of quantitative geometric characteristics of faults in various sections of the Mazartag fault zone (see Fig.1 for the section locations)

2.2 三维几何学特征

上述剖面分别描述了玛扎塔格断裂带在各处的几何学特征，基于上述断裂解释方案，建立了玛扎塔格断裂带的三维形态(图8)，由其三维空间特征可看到玛扎塔格断裂带新生界断层、古生界断层及基底断层在垂向上的叠置样式。新生界断层整体上走向稳定，沿走向上仅发生小幅转折，其南侧的鸟山断裂的新生界断层与其基本平行，延伸长度较短，在鸟山断裂发育的部位，也恰是玛扎塔断裂带新生界断层走向发生小幅转折的部位，在过该处的地震剖面中也可见玛扎塔格断裂新生界断层F1所形成的褶皱后翼发生了褶皱变形，而在其他位置处均未见该现象，据此可推测该处经受了更强的挤压应力，不仅导致了鸟山断裂的形成，也导致褶皱后翼发生褶皱变形，此外还可见断层F1在沿断层走向在其末端向南发生小幅转折，断面逐渐变窄，表现出断层逐渐消失的趋势；古生界断层及基底断层在三维空间上表现为上下叠置，倾向相反，基底断层收敛于基底滑脱层中，基底滑脱面在断裂带走向上表现为西低东高，基底断面在走向上略有起伏，在断裂带中部略下凹，基底断层在玛扎塔格断裂带多表现为隐伏特征或仅略切穿寒武系底面，其隐伏特征在断裂带西部表现更为显著；古生界断裂在垂向上位于基底断裂之上，其走向基本稳定，断层在鸟山断裂发育处和断裂带东端发生小幅转折，断面在西部产状陡，向东部产状略微变缓，玛扎塔格断裂带的三维特征中可见沿断裂带，寒武系底地层在基底作用下向上隆起变形。此外，在玛扎塔格古生界断层F2的局部位置可见有分支断层F4发育，该断层延伸长度有限，与古生界主断层在空间上表现为交切关系。

图8 玛扎塔格断裂带断层三维形态Fig.8 3D morphology of the Mazartag fault zonea.新生界断层及古近系底面；b.新生界断层及鸟山断裂新生界断层;c.古生界断层及寒武系底、基底;d.基底断层及古生界断层

3 运动学特征

以上述地震解释结果为基础，通过采用平衡剖面复原方法，对OGS14-40剖面进行了构造复原，复原结果如图9所示。玛扎塔格断裂带演化分为如下几个过程，寒武系沉积之前，在盆地张性应力背景条件下[19-21]，在玛扎塔格断裂带形成了早期的张性正断层[22]，并导致断层之上地层发生小幅度坳陷，至中晚奥陶世在北昆仑洋向中昆仑地体下的俯冲作用影响下[23-24]，塔里木盆地南部发生碰撞，盆地此时的应力场转为挤压环境，在上奥陶世沉积之前，早期形成的正断层发生反转，断层上盘地层向上运动，断开了寒武系底部的部分地层，并使上覆地层在该断层活动作用下形成低幅隆起，中奥陶统在该期断层的活动作用下可能出露水面遭受剥蚀，导致断裂带内中奥陶统大部缺失，也可见由于该断层形成的低幅隆起，晚奥陶世沉积地层向隆起方向减薄尖灭；至志留纪，塔里木盆地南部仍处于挤压环境，在该应力条件下，中晚奥陶世形成的断层继续活动，但其活动强度较弱，但仍导致上覆地层持续隆升，并形成志留系向南部减薄尖灭的现象；泥盆到石炭纪，塔里木盆地南部表现为张性应力环境，此时稳定沉积了石炭纪地层，至晚二叠纪到三叠纪，古特提斯洋向中昆仑地体的俯冲达到高潮[25-27]，塔里木盆地南部再次遭受碰撞，该期碰撞较为强烈，导致断裂带南侧地层强烈向巴楚楔入，形成了沿中寒武统滑脱层滑脱并由北向南逆冲的断层，该断层的活动导致中寒武统至二叠系发生褶皱变形；古近系沉积后，塔里木盆地受印度-欧亚板块的碰撞影响，南部遭受挤压，在挤压作用下，北倾断层持续性活动，并导致古近系褶皱变形；新近系阿图什组沉积前，北倾断层再次活化，并导致沉积的新近系安居安组和帕卡布拉克组地层发生褶皱变形，在沉积期间，早期断层活动所形成的褶皱变形出露地表遭受剥蚀夷平；至上新世到第四纪，青藏高原的隆升、中亚地区的强烈挤压及一系列构造事件导致塔西南重新处于挤压环境，此前古近系沉积了一套膏岩层，在该期强烈挤压作用下，古近系之上地层沿该膏岩层发生滑动，发生突破形成由南向北逆冲的新生界断层，新生界各地层在该断层的活动下向上强烈逆冲，出露地表形成地表的玛扎塔格山，并遭受部分剥蚀，形成现今形态。

图9 过玛扎塔格断裂带OGS14-40剖面演化过程Fig.9 Evolution of section OGS14-40 across the Mazartag fault zone

4 讨论

4.1 断裂带形成时间及期次及活动强度

关于断裂带的活动时间和期次的研究一直是断裂构造研究的重点，断裂带活动时间和期次的确定是进行断裂成因分析的前提和基础，同时断裂的活动也在很大程度上影响了油气的垂向运移。由上述所描述的玛扎塔格断裂带几何学和运动学特征中可知，玛扎塔格断裂带不仅在纵向上具有显著分层变形特征，各构造层断裂的活动也具有分期性。上文已述新生界断层形成时间约为上新世至第四纪，通过断裂几何学特征的定量解析可知，其断层滑移距为1.7～2.61 km，断层的滑移量具有在中间较大，两端较小的特征，其基本上代表了新生界断层的活动强度变化，同时断层在不同部位的转折角也略有差异，但均表现为低角度转折特征；虽然新生界断层所形成的的背斜褶皱大部分被剥蚀夷平，但从浅表剖面所补齐的褶皱形态中仍可见从新近系帕卡布拉克组开始就表现为显著的楔状减薄的特征，基本可证明新生界断层开始活动时间约为中新世中晚期。而古生界断裂在新近纪早期发生了强烈的构造活动，该期构造活动反映在断裂带南部古近系至新近系安居安组的结构中，断裂带北侧地层中可识别出多期不整合(图10)。根据地层接触关系可将其进一步划分为两期，分别对应于古新世末期和中新世末期，该断层在古新世末期活动强度极大，形成了规模较大的背斜褶皱，在上文中对于该褶皱的定量描述中可知，断层的滑移距多在2.4 km以上，在断裂带中部可达5.15 km，断层在上部地层中角度多为30°左右，但在部分剖面中如断裂带中部35ALL-ma剖面和断裂带东部MZ05-222剖面，断层表现为低角度转折特征，断层的转折角基本上控制了古生界褶皱形态，低角度转折的断层所形成的古生界褶皱较为宽缓；在古生界断层形成并活动之前，玛扎塔格断裂带就具有背斜形态，上文的论述中证明，该背斜形态可能形成于志留纪沉积之前，并对应于塔西南中晚奥陶世和田古隆起的形成过程[15]，该期构造活动主要为基底中断层活动的结果，最早可追溯至中晚奥陶世，断层在后期的活动或滑脱至中寒武统底，或突破中寒武统，并为后期断层所改造。

图10 扎塔格断裂带北侧地层接触关系特征(剖面位置见图1)Fig.10 Unconformity contact features on the north side of the Mazartag fault zone (see Fig.1 for the section locations)a.剖面MZ98-222；b.剖面MZ98214

4.2 断裂带成因机制

在前人对于玛扎塔格断裂带成因的讨论中，基本上已经将玛扎塔格显生宙以来的多期构造运动对应于盆地周缘板块的活动，即中晚奥陶世塔里木与中昆仑地体碰撞[4,28-30]、古新世末期印度与欧亚板块碰撞[30-32]。玛扎塔格断裂带现今石炭系埋深等值线图[1]指示了在玛扎塔格断裂带变形过程中最大主应力的方向，基本上指示了其应力来源为塔西南山前。然而，玛扎塔格断裂带位处塔里木盆地腹地，其应表现为克拉通内部较稳定的环境，虽然其具有产生断裂的外部应力条件，但断裂在该处的产生必然有更深层的原因。从塔里木盆地的航磁异常及航磁化极异常图以及接收函数成像图[33-35]均可见玛扎塔格断裂带表现出深部断裂的特征，前人的研究中也基本认同基底活动断层的存在[36]，上文中的论述也说明了玛扎塔格断裂带在中-晚奥陶世就表现出逆冲断裂活动的特征，且该期活动对应了基底断层的活动，前寒武纪塔里木盆地处于张性应力背景下，盆地内发育裂谷，玛扎塔格断裂带基底断层也可能为早期张性应力条件下形成的正断层在后期盆地周缘受挤压应力条件下发生反转而形成的，在基底断层活动形成的低缓背斜基础之上，受后期多期挤压应力影响，分别沿中寒武统底界面和古近系底形成了古生界和新生界断裂。

4.3 断裂几何学、运动学特征对油气成藏的影响

随着塔里木盆地勘探进展和深入，塔里木盆地的勘探逐渐由浅层走向中深层，由“岩溶”走向“断控”，顺北油气田的发现推进了以走滑断裂控制的油气成藏类型的勘探和突破[37-43]。在对盆地内逆冲断裂的研究过程中，学者们也认识到断层活动对于褶皱形成过程和样式的控制，在对褶皱背向斜转折端的认识上，已有学者将其解释为“膝褶带”构造，而非早期所认识的断层[44]，这意味着连续的膝褶地层可能更有利于油气的保存甚至是聚集，目前已有学者指出膝褶带生长过程中有利于储集空间的产生[45-46]，在对于膝褶带的扩容作用研究中，也有学者已总结出膝褶带内地层为扩容或封堵的判别关系[9]。对于本文所研究的玛扎塔格断裂带，其向斜翼间半角多为70°～90°，膝褶带内夹角β多大于α，对膝褶带内储集空间的形成是有利的。目前在玛扎塔格断裂带上已发现的油气藏主要储集层为奥陶系和石炭系，其成藏期次主要为加里东晚-海西早期，海西晚期和喜马拉雅期等3个期次，恰对应于断裂带的几个主活动期次。此外，和田河气田其主要以喜马拉雅期气藏为主，对应于早新生代断裂的强烈活动和有利的输导背景，而晚新生代以古近系底面为滑脱层的逆冲构造的形成，则是对下伏残留构造和已形成油气藏的有利保存因素，鉴于巴楚隆起新近纪-第四纪强烈逆冲活动，新生界的滑脱样式的构造利于后期油气的保存。

5 结论

1) 玛扎塔格断裂带在剖面上表现为新生界、古生界及基底的3套构造变形，多滑脱层、多期构造活动、多应力条件是形成断裂带分层变形的原因。

2) 玛扎塔格断裂带总体构造样式在走向上基本一致，但断层的倾角在走向上具有差异，断层产状和滑移量的差异是造成断裂带各剖面断裂带形态差异的原因，各构造层中断层滑移量的差异性也进一步证明了断裂分层变形特征。

3) 玛扎塔格断裂带为震旦纪早期基底正断层发生反转基础上形成的构造，基底断裂发生反转后在晚奥陶世、志留纪持续活动；古生界断层在中、晚二叠世形成并强烈活动，在古新世、中新世均再次活化并导致地层褶皱变形；新生界断裂形成并活动于上新世至第四纪，并导致新生界发生强烈逆冲变形。新生界逆冲滑脱构造利于早期油气藏的保存。