塔里木盆地温宿凸起构造特征新认识*
2022-10-17刘亚雷高永进张君峰白忠凯程明华张远银杨有星
刘亚雷 高永进 张君峰 白忠凯 程明华 张远银 杨有星
温宿凸起位于塔里木盆地西北缘,前人将其划归为塔里木盆地一级构造单元塔北隆起最西端的一个二级构造单元。在近十几年来的油气勘探中,塔里木盆地构造单元的划分方案已几经修订变更,但温宿凸起却一直被归属为塔北隆起(贾承造,1997,2004;郑民,2008;李曰俊等,2009,2012;王步清等,2009;杨海军等,2010;赵岩,2013)。对温宿凸起的构造变形、几何学和运动学等特征,前人亦曾做过诸多研究,认为温宿凸起以逆冲变形为主,是一个受边界断裂和基底隆升控制的继承性构造,表现为基底卷入式厚皮构造与盖层冲断滑脱构造的叠加复合(苗继军等,2005;陈槚俊等,2018;帕日地古丽·布苏克等,2020);也有学者认为温宿凸起的构造变形以走滑为主(何光玉等,2020)。温宿凸起发育有世界上为数不多且保存较为完整的典型前寒武纪蓝片岩地体,前人对蓝片岩的热史演化、变形期次及原岩产出的大地构造背景也做过相关研究(张志勇等,2008;郑碧海等,2008; Chenetal., 2017;Luetal.,2017,2018;Xiaetal.,2017;王富军等,2021),时代主要集中在中-新元古代,更多的强调蓝片岩地体俯冲、折返和折返后的过程中经历的构造变形事件,说明了温宿凸起在震旦纪以前的构造特征,没有涉及古生代和中-新生代。前人的这些研究,从有限的地球物理和露头区资料入手,将温宿凸起作为一个整体进行研究,但对其内部构造单元划分鲜有涉及,对其地层发育和新近纪差异沉降的特征关注也很少,进而影响了对其构造属性和构造特征的判断。
基于塔里木盆地34条区域地震大剖面的详细解释,笔者团队对其构造单元进行了重新划分,将原柯坪断隆提升为塔里木盆地内一级构造单元(Baietal.,2020;张君峰等,2020),并将温宿凸起归属为柯坪断隆而非塔北隆起,而喀拉玉尔滚大型走滑断裂则被定义为柯坪断隆和塔北隆起的界线。本文拟从温宿凸起周边和内部断裂、地质结构、内部构造单元划分和构造演化等方面研究入手,详细说明其构造归属和构造特征,对重新认识塔里木盆地西北部构造演化和构造格局有重要意义。
1 区域构造特征
温宿凸起处于塔里木盆地多个构造单元交汇处,是一个长期发育的残余古隆起,周边均受断裂构造控制(图1),北以古木别孜断裂带(F1)为界与库车坳陷乌什凹陷相过渡,南以沙井子断裂带(F2)为界与北部坳陷阿瓦提凹陷相隔,东以喀拉玉尔滚断裂(F3)为界与塔北隆起英买力低凸起相接,西以印干断裂(F4)为界与阿合奇凸起相邻,整体上被乌什和阿瓦提等生烃凹陷所围,呈北东向展布(贾承造,1997,2004;苗继军等,2005;郑民,2008;李曰俊等,2009,2012;王步清等,2009;杨海军等,2010;赵岩,2013;陈槚俊等,2018;张君峰等,2019,2020,2022;帕日地古丽·布苏克等,2020)。作为塔里木盆地二级构造单元,温宿凸起的构造演化特征受全盆地构造演化的制约,控制其形成和演化的主要断裂为沙井子断裂和古木别孜断裂,次级断裂控制了凸起内部构造单元的划分。
图1 塔里木盆地西北缘构造单元划分图
基于野外地质剖面观察以及对物探资料和地质资料的分析,特别是结合近几年新的钻井资料,本文深化了温宿凸起及周缘地层的研究和认识,基本明确了温宿凸起地层发育与展布特征。温宿凸起基底以上地层整体西高东低,西段元古界变质岩阿克苏群出露地表,缺失古生界、中生界和古近系,新生界由东向西逐层剥蚀尖灭,构造高部位上,与下伏中元古界阿克苏群变质岩呈角度不整合接触,局部地区新近系不整合于震旦系之上(图2)。最新钻井资料(高永进等,2021;张君峰等,2022)证实,沙井子断裂带上盘至温宿凸起基底隆起的斜坡部位,发育寒武系、奥陶系、志留系、石炭系、二叠系,缺失泥盆系,可见温宿凸起地层系统同柯坪地区有一定的相似性(表1)。
图2 温宿凸起温参1井和新温地1井综合地层柱状图(据张君峰等,2019修改)
表1 温宿地区及周缘地层简表
2 温宿凸起断裂构造特征和构造单元划分
2.1 温宿凸起周缘断裂
温宿凸起周缘一级断裂主要有三条(图3),分别为古木别孜断裂(F1)、沙井子断裂(F2)和喀拉玉尔滚断裂(F3),这三条断裂同时也是塔里木盆地一级构造单元的边界断裂(贾承造,1997,2004;郑民,2008;李曰俊等,2009,2012;陈槚俊等,2018;帕日地古丽·布苏克等,2020;张君峰等,2020);发育二级断裂一条,为印干断裂(F4)(肖安成等,2002;杨庚等,2003),分隔二级构造单元温宿凸起和阿合奇凸起,各断裂特征如下。
图3 温宿凸起断裂分布图(吉迪克组二岩性段顶面)
2.1.1 古木别孜断裂带
古木别孜断裂带包括浅层古木别孜断裂和深层乌什南断裂(又称为温宿北断裂)(郑民,2008;何登发等,2011;陈槚俊等,2018;张君峰等,2020),位于温宿凸起北部,古木别孜背斜之下,是隶属于库车坳陷乌什凹陷南部边缘的逆冲断层,浅层古木别孜断裂和深层乌什南断裂为倾向不同的断裂,控制温宿凸起和乌什凹陷构造单元界线的为深层乌什南断裂,倾向南东(图4)。
温宿凸起的形成演化与古木别孜断裂带密切相关,加里东期末-海西期初的造山作用使塔里木板块内受到挤压,发生构造调整和构造变形,在这一构造演化阶段,古木别孜断裂带(乌什南断裂)形成,控制了温宿凸起北部边界;海西期末-印支期,中天山地块与塔里木古陆碰撞,南天山碰撞造山带形成,古木别孜断裂带(乌什南断裂)第二次发生强烈的北冲作用是温宿凸起构造隆升的直接控制因素; 新生代晚期,在强烈的喜马拉雅造山作用过程中,南天山造山带复活,古木别孜断裂带深部基底卷入型冲断层(乌什南断裂)第三次强烈北冲,并在温宿凸起-乌什凹陷的分界地段形成反冲断层(古木别孜断裂)及其相关的断层传播褶皱——古木别孜背斜。经历新生代晚期的构造变形之后,古木别孜断裂带最终定型(郑民等,2007;何登发等,2011;陈槚俊等,2018;张君峰等,2020)。
2.1.2 沙井子断裂带
沙井子断裂带位于温宿凸起东南缘,构成温宿凸起的东南边界,分隔阿瓦提凹陷与温宿凸起。断裂带平面上呈NE-SW走向,长度约163km,东北端抵达喀拉玉尔滚断裂,西南端接柯坪塔格断裂并与阿恰断裂交汇。这是一条在塔里木盆地隆坳格局的形成演化过程中起着重要作用的断裂构造带,属于塔里木盆地的一级断裂。
沙井子断裂是一条复杂的断裂构造带,逆冲构造主要包括两期:早期深部楔状冲断构造和后期基底卷入型逆冲构造(图5)(齐英敏等,2012;李曰俊等,2013;刘亚雷,2013;Wenetal.,2019)。
图5 BB′地震剖面构造解释方案
温宿凸起的形成演化与沙井子断裂带密切相关。奥陶纪-泥盆纪为深部隐伏楔状冲断构造形成演化阶段,其形成时间是奥陶纪末-志留纪初,志留纪-泥盆纪是其主要演化阶段,动力来源是昆仑山加里东期碰撞造山作用。构造楔由NW倾的主冲断层和SE倾的反冲断层组成,控制着温宿凸起的南边界。二叠纪末-三叠纪初为沙井子基底卷入型逆冲断裂形成阶段。南天山碰撞造山作用改变了塔里木盆地晚泥盆世-二叠纪的区域性伸展构造背景,使沙井子地区进入了一个区域性挤压构造演化阶段,形成高角度基底卷入型挤压走滑断裂,错断早期形成的深部楔状冲断构造,该时期的构造活动较强,导致温宿凸起核部大量地层被剥蚀,此时温宿凸起的基本形态已经形成。新近纪中期为沙井子断裂定型期,喜马拉雅造山作用的远程效应造成了中亚地区长期处于强烈的挤压构造背景下,形成了一系列的挤压冲断构造。在此过程中,沙井子断裂再次活动,发生较大规模的冲断作用,强烈冲断作用造成温宿凸起持续性抬升。
2.1.3 喀拉玉尔滚断裂带
喀拉玉尔滚断裂带由深层、浅层两条不同的断裂带构成,深层断裂形成发育于晚二叠纪,中新生代继承性活动,基本定型于白垩纪,是一条基底卷入型挤压走滑断裂带(图6)。深层断裂导致中新生代盖层褶皱变形,沿断裂走向,东盘库车坳陷中新生代地层构成的褶皱带在近断裂处受到牵引偏转,由北东东向变为北西向,而沿断裂东盘发育的3个单体穹隆则呈右阶雁行排列,自北向南依次为北喀背斜、中喀背斜和南喀背斜(贺电等,2009)。
图6 CC′地震剖面构造解释方案
浅层断裂是一条NW向延伸的右旋走滑断裂,受挤压-剪切作用而形成。该断裂延伸长度约70km,断面倾向NE,剖面上具有捩断层性质。北段为柯坪断隆与库车坳陷的分界断裂,南段则分割塔北隆起内部构造单元,再向南隐状于北部坳陷之中。剖面显示喀拉玉尔滚断裂带古近纪以来至少经历了早期褶皱冲断(中新世)和晚期右旋走滑活动(更新世、第四纪)两期构造变形。喀拉玉尔滚断裂带雁列褶皱之一的北喀背斜受到其下盲冲断层控制,形成褶皱北翼较南翼缓倾。
喀拉玉尔滚断裂的形成起到了对断裂东、西两侧构造单元的调节作用,西侧乌什-温宿地区压缩量小,而东侧库车-塔北地区压缩量相对较大。喀拉玉尔滚断裂与塔里木盆地北部地区其他几条NW向走滑断裂共同构成了调节带,使得塔里木盆地北部地区出现了东、西构造分段性。
2.1.4 印干断裂
印干断裂位于柯坪断隆内部,为划分柯坪断隆次级构造单元温宿凸起和阿合奇凸起的二级断裂。断裂走向北西,倾向南西,倾角40°~50°,断层南盘(上盘)出露地层由北至南依次为寒武-奥陶系、志留系、泥盆系、石炭-二叠系、古近系,断层上盘的奥陶系鹰山组灰岩及蓬莱坝组白云岩,向北东逆覆于北盘(下盘)上古生界之上,在断层走向转折处为库车组所覆盖,为一条右行走滑起协调作用的转换带(肖安成等,2002;杨庚等,2003)。该断裂形成于早海西期,对晚泥盆系沉积有一定的影响,在晚海西期和喜马拉雅期均有活动。
2.2 温宿凸起内部断裂
温宿凸起内部发育三级断裂二条,分别为温宿断裂(F5)和温宿南断裂(F6)(图3),控制着温宿凸起内部构造单元的划分;更次一级断裂若干条,控制局部构造。依据这些断裂发育的位置,可以将它们分为三大断裂系,分别为平台区断裂系、鼻隆区断裂系和斜坡区断裂系。
2.2.1 平台区断裂
平台区断裂指的是北缘受古木别孜断裂带控制的断裂体系,表现为北东走向线性逆冲断裂,断距和规模都不大,区域上最长约20km,主要受新生代晚期古木别孜断裂构造带深部基底卷入型逆冲断层第三次强烈北冲的影响。
DD′测线为温宿凸起西部的一条地震剖面(图7),在该剖面中,蓝色断裂即为温宿凸起平台区断裂。可以看出,断裂向下断至基底,向上断开库车组(TN2k)底界,未断开库车组上部地层。从断距上看,吉迪克底界(TN1j)断距最大,向上(TN1j1-TN2k)断距逐渐变小,断开库车组底界后几乎不再有断距,说明断裂形成于新近系吉迪克组沉积早期,形成后持续活动,库车组沉积早期断裂定型,停止活动。断裂形成主要受古木别孜断裂强烈北冲的影响。断裂控制了平台区局部构造的形成。在剖面最南侧,发育控制温宿凸起内部构造形成的温宿南断裂。
图7 DD′地震剖面构造解释方案
2.2.2 鼻隆区断裂
鼻隆区断裂主要发育在温宿凸起主体部位,指的是受柯坪断隆晚喜马拉雅运动期再活动形成的系列放射状的断层系,表现为北东走向的线性高陡断裂,断距和规模都不大,区域上最长约15km。
EE′测线为过温宿凸起的一条地震剖面(图8),在该剖面中,蓝色断裂即为温宿凸起鼻隆区断裂。断裂基本都发育在隆起之上,向下断至基底,向上断开库车组后逐渐消失,未断开库车组上部地层。吉迪克组底部(TN1j)断距明显大于上覆地层(TN1j1-TN2k)断距,说明断裂形成于吉迪克组沉积早期,形成后持续活动,库车组早期为最终定型期。断裂呈放射状展开,总体以逆冲断层为主,大都较直立,断裂形成主要是因为受喜马拉雅造山作用远程效应的影响,整个柯坪断隆在晚喜马拉雅期受挤压作用导致的。
图8 EE′地震剖面构造解释方案
2.2.3 斜坡区断裂
斜坡区断裂指的是受周边断裂晚喜马拉雅期再活动形成的北东走向的具有走滑性质的断层,主要发育在周缘断裂带向凸起区过渡的斜坡部位,表现为北东走向的线性高陡逆断层,断距小,规模不大,区域上最长约35km。在断裂逆冲推覆过程中,在斜坡区极易形成断层相关褶皱。
FF′测线为拼接的过温宿凸起的近东西向剖面(图9),剖面上蓝色断层即为斜坡区断层。可以看出,断层向下断开基底,向上断至库车组底界,吉迪克组底部(TN1j)断距明显大于上覆地层断距,说明断裂形成于吉迪克组沉积早期,形成后持续活动,库车组早期为最终定型期。断裂形成主要是受喜马拉雅造山作用远程效应的影响,周边断裂再活动,断层逆冲推覆过程中,在斜坡部位形成系列断层,并形成相关褶皱,在断层上盘可形成一系列圈闭。
图9 FF′地震剖面构造解释方案(上)及地质剖面(下)
综上所述,温宿凸起三级断裂体系主要形成于新近纪吉迪克组沉积早期,断裂形成后持续活动,库车组早期为断裂最终定型期。喜马拉雅造山作用的远程效应,造成了中亚地区长期处于强烈的挤压构造背景下,形成了一系列挤压冲断构造,南部沙井子断裂和北部古木别孜断裂发生再次冲断(郑民,2008;齐英敏等,2012;李曰俊等,2013;刘亚雷,2013;张君峰等,2020),影响了温宿凸起内部三级断裂的发育,控制了温宿凸起内部构造格局和构造单元的划分。
2.3 温宿凸起地质结构特征
从露头和地震剖面可以看出,印干山以东的阿克苏构造区为一背斜构造,核部为元古界变质岩(阿克苏群),两翼为古生界,向北向南依次可见古生界的完整层序,该区以极其复杂的褶皱、冲断层(沙井子断裂带)组合为特征。
温宿凸起平面上呈北东-南西向展布,核部面积自西南向东北逐渐减小,并经喀拉玉尔滚转换带逐渐过渡到塔北隆起轮台低凸起和英买力低凸起。剖面上,温宿凸起为一个由两条主边界断层控制的大型锥状凸起,南北向地质结构表现为夹持在乌什凹陷和阿瓦提凹陷中间的一个古隆起(图10),北缘为南倾的乌什南断裂,其东端与喀拉玉尔滚横向断裂斜接,西部延入柯坪断隆后消失,整体呈北东-南西走向。
图10 GG′测线地质结构剖面
温宿凸起东西向地质结构表现为西高东低的鼻状构造,向西翘起(图9下)。凸起西端出露元古界变质岩,盖层被剥蚀殆尽。凸起东段基底埋藏较深,覆盖层厚度有3~4km,古近系、新近系向周边凹陷由薄变厚。由此可见,受不同断裂带的影响,温宿凸起内部构造性质也有所不同。
2.4 温宿凸起构造单元划分
基于温宿凸起周边和内部断裂构造特征研究,温宿凸起可以分为4个构造单元(图11),分别为:(1)阿克雅断凸带;(2)阿克苏低凸带;(3)古木别孜断裂带;(4)沙井子过渡带。
图11 温宿凸起构造单元划分图
2.4.1 阿克苏低凸带
位于温宿凸起隆起区东侧,南边界为沙井子断裂带(F2),北边界为古木别孜断裂带(F1)南侧,西边界以温宿南断裂(F6)为界,东边界以斜坡向喀拉玉尔滚断裂带过渡。基底为元古界,隆起幅度相对较高,靠近沙井子断裂带古生界有分布。阿克雅断凸带和阿克苏低凸带为温宿凸起的主体,两者边界均受断裂或古老基底控制。
2.4.2 阿克雅断凸带
位于温宿凸起隆起区西侧,边界受断裂和尖灭线控制,东边界为温宿南断裂带(F6),北边界为温宿断裂(F5),向西向南受吉迪克组二段顶尖灭线控制。
2.4.3 古木别孜断裂带
受古木别孜断裂(F1)控制的背斜带,南界为温宿断裂(F5),东侧与喀拉玉尔滚断裂带相接,西界受吉迪克组二段顶尖灭线控制。主要包括古木别孜背斜、古木别孜西背斜等。
2.4.4 沙井子过渡带
受分隔阿瓦提凹陷和温宿凸起的沙井子断裂控制,形成深部楔状冲断构造、基底卷入型逆冲构造(齐英敏等,2012;李曰俊等,2013;刘亚雷,2013)。该构造带为阿瓦提凹陷经沙井子断裂带上盘向温宿凸起过渡部分,故称之为“沙井子过渡带”。
3 温宿凸起构造演化历史
受沙井子断裂带和古木别孜断裂带的影响,温宿凸起南、北两侧地层厚度相差较大,南侧阿瓦提凹陷内部沉积序列比较完整,而北侧古木别孜断裂带附近发育多个不整合面。温宿凸起是一个长期发育的残余古隆起,其形成和演化受沙井子断裂带、古木别孜断裂带的控制,过温宿凸起南北方向的构造演化剖面(图12)表明,温宿凸起的演化史可划分为以下几个阶段:
图12 过阿瓦提凹陷-温宿凸起-乌什凹陷南北向构造演化剖面
3.1 奥陶系沉积前稳定沉积、基底形成阶段
残留的震旦系、寒武系-下奥陶统等古生界层序在温宿凸起两侧的厚度基本一致,其层序的产状和结构也相似,说明边界断裂在早奥陶世之前尚未形成,该区域基本处于稳定沉积阶段。
3.2 志留系沉积前古凸起形成阶段
中-晚奥陶世,由于塔里木南缘的挤压,北昆仑洋、阿尔金洋的俯冲消减与关闭,中昆仑地体与塔里木地体相碰撞导致位移向北传递。在塔里木盆地北部地区的基底形成滑脱面,沿滑脱面形成一系列由南向北逆冲的断层及相关褶皱,古木别孜断裂带(乌什南断裂)最初沿滑脱层向上传播,形成断层传播褶皱,且持续的挤压导致褶皱前翼发生突破,该断裂控制了温宿凸起北边界。同时,沙井子深部冲断楔开始形成,控制着温宿凸起的南边界。该阶段,温宿凸起雏形形成,高部位开始遭受剥蚀。
3.3 三叠系沉积前强烈冲断剥蚀阶段
志留纪-泥盆纪,沙井子断裂带深部隐伏楔状冲断构造形成演化阶段。此阶段,乌什凹陷发生了区域隆升,造成了志留系-泥盆系的缺失,表明温宿凸起的基底持续隆升,该期隆升主要受沙井子断裂带深部冲断楔的影响。
二叠纪末-三叠纪初,南天山碰撞造山作用为塔里木盆地北部提供了强烈的南北向挤压构造应力,沙井子基底卷入型断裂和沙南断裂形成,并且向阿瓦提凹陷发生强烈冲断;同时,乌什凹陷内三叠系与下伏层序的不整合指示北界古木别孜断裂带(乌什南断裂)也发生二次向北逆冲。该时期的构造活动较强,导致了温宿凸起核部大量地层剥蚀。此时温宿凸起的基本形态已经形成。
3.4 新近系吉迪克组沉积前持续冲断剥蚀阶段
三叠纪-白垩纪,古木别孜断裂带(乌什南断裂)一直处于活动期,乌参1井所揭示的侏罗系缺失,指示乌什凹陷在中生代也具有构造隆升的史实。该阶段,沙井子基底卷入型断裂和沙南断裂强裂冲断,造成温宿凸起中生代的缺失,局部区域形成白垩系与下伏地层之间的不整合接触。随后,沙南断裂定型。这期冲断作用的动力来源来自拉萨地块与古亚洲大陆的碰撞造山作用。
古近纪,沙井子断裂仍在活动,导致了温宿凸起核部古近系的抬升与剥蚀,并且在凸起北翼形成小型膝褶带。温宿凸起持续隆升过程中,古生界-中生界遭受剥蚀,向南逐层剥蚀尖灭,向北断超剥蚀尖灭。
3.5 新近纪中晚期-第四纪沉积-冲断-整体沉降发展阶段
新近系康村组沉积前,温宿凸起停止隆升活动,东部开始接受吉迪克组沉积,受地势高低影响,西部高部位继续遭受剥蚀,未接受沉积。
吉迪克组一段沉积前,温宿凸起内部次级断层发育,控制凸起次级构造单元的形成,断层形成后持续活动。喜马拉雅造山作用的远程效应,造成了中亚地区长期处于强烈的挤压构造背景下,形成了一系列的挤压冲断构造。吉迪克组沉积期间,沙井子基底卷入型断裂发生第三次较大规模的冲断作用,并基本定型。北部古木别孜断裂带(乌什南断裂)发生第三次冲断,并在温宿凸起-乌什凹陷的分界地段形成反冲断层(古木别孜断裂)及其相关的断层传播褶皱——古木别孜背斜。南北强烈冲断作用造成温宿凸起持续性抬升,地层遭受到了不同程度的剥蚀,在凸起内部发育一系列次级断层。
库车组沉积前,温宿凸起继承性沉积,内部次级断层持续性活动,东部接受康村组沉积,西部高部位未接受沉积,自东向西地层逐渐减薄。
库车组沉积中晚期,温宿凸起不再隆升,内部次级断层停止活动,基本定型,接受了库车组中晚期-第四系稳定沉积,凸起西部高部位依然未接受沉积。经历新生代晚期的构造变形之后,温宿凸起及其北缘的古木别孜构造带最终定型。至此,温宿凸起最终定型,形成了现今的构造面貌。
综上所述,温宿凸起具有长期隆升、短期沉降的特点,其形成和演化主要受北部古木别孜断裂带和南部沙井子断裂带控制。上述两条断裂形成并持续活动,导致温宿凸起长期隆升,造成了地层的广泛剥蚀,可能会形成储集性能良好的风化壳储层;喜马拉雅运动中期为温宿凸起构造稳定沉降阶段,沉积了新近系吉迪克组碎屑岩储层。喜马拉雅运动晚期差异隆升形成西高东低的大型鼻状构造背景,通过古木别孜、沙井子和喀拉玉尔滚等大断裂与周边富烃凹陷相连,是油气运聚的有利指向区,具备形成大型油气田的地质条件。
4 讨论
4.1 温宿凸起和塔北隆起构造性质的差异性
前人对塔北隆起构造单元划分和构造演化做过系统研究(李曰俊等,2009;杨海军等,2010;赵岩,2013),认为奥陶纪末-志留纪初,塔北加里东古隆起形成,构成塔北隆起的雏形。该古隆起主要包括轮台凸起和轮南低凸起,西侧英买力低凸起没有发生明显的相对隆升,不属于塔北加里东古隆起的组成部分,为古隆起斜坡的坡脚部位。泥盆纪,塔北古隆起进一步隆升。轮台凸起和轮南低凸起继续一体演化,大型北东向鼻状背斜基本定型。二叠纪,塔北地区强烈的岩浆活动及其相关的断裂构造见于英买力低凸起,其它地区的岩浆活动都比较弱。岩浆活动总体趋势是由东向西逐渐加强,到英买力低凸起,二叠纪岩浆作用异常强烈,致使该地区古生界受到强烈破坏。二叠纪末-三叠纪初,南天山洋闭合,中天山与塔里木地块发生碰撞造山作用,形成南天山造山带。造山带南缘进入库车周缘前陆盆地演化阶段,塔北隆起则成了库车前陆盆地的前缘隆起。白垩纪-新近纪,南天山碰撞造山后的构造应力松弛和块体的侧向构造逃逸作用,在塔北隆起上形成了一系列正断层。新近纪末-第四纪,喜马拉雅造山作用的远程效应引起南天山造山带的复活,塔里木盆地发生陆内造山作用。南天山造山楔向塔里木盆地推进,形成库车褶皱冲断带和北塔里木前陆盆地;随着岩石圈的整体挠曲沉降,塔北隆起转变为新生代北塔里木前陆盆地的前渊带,此时的塔北隆起已演变为一个残余古隆起。
由此可见,印支期是塔北隆起定型阶段。该阶段,塔北隆起向西影响至英买力低凸起,加之二叠纪英买力地区发生了强烈的岩浆活动,因此,根据“将岩浆作用做为含油气盆地构造单元划分的主要依据之一”这一原则(张君峰等,2020),将英买力低凸起做为塔北隆起最西端更为合理。
温宿凸起构造高部位大面积缺失古生代、中生代地层,晚新生代地层往往直接不整合于前寒武纪变质基地之上,其曾发生过前石炭纪、中生代和晚新生代三次大规模的构造隆升,第四纪才最终定型(郑碧海等,2008;张志勇等,2008;Chenetal., 2017;Luetal.,2017,2018;Xiaetal.,2017;张君峰等,2019;王富军等,2021)。晚新生代的大规模隆升和强烈的构造变形,是温宿凸起与塔北隆起其它二级构造单元的明显不同之处。新近纪末-第四纪,塔北残余古隆起为北塔里木前陆盆地的前渊带(李曰俊等,2009;杨海军等,2010;赵岩,2013),而温宿凸起为持续性的古隆起。所以,不能将其同塔北残余古隆起一道作为北塔里木前陆盆地的前渊带。因为温宿凸起和塔北古隆起构造性质有本质差异,不应将其归属为塔北隆起的一部分。
4.2 温宿凸起和柯坪断隆基底属性和地层单元有一定的相似性
过柯坪断隆-温宿凸起的广域电磁反演电阻率综合解释剖面(图13)表明,温宿凸起和柯坪断隆有相同的高阻隆升特征,两者磁、电特征均有一定的相似性,说明它们有相同的基底属性。温声明等(2006)在南天山山前冲断带的研究中指出,南天山山前冲断带具有明显的分段性,自东向西可分为3段:东部为库车坳陷、中部为柯坪断隆、西部为喀什北缘。中段柯坪块体根据基底背景和地层分布状况可分为柯坪主体、东倾末端为温宿凸起、西倾末端为八盘-西克尔地区,这说明同巴楚隆起类似,温宿凸起和柯坪断隆有相似的构造属性,它们均经过了多期冲断构造(肖安成等,2002;杨庚等,2003)。最新钻探结果证实,温宿凸起沙井子断裂带上盘发育寒武系、奥陶系、志留系、石炭系、二叠系(高永进等,2021;张君峰等,2022),地层系统可与柯坪地区对比(表1)。可见,温宿凸起和柯坪断隆基底属性和地层单元有一定的相似性。
图13 HH′广域电磁反演电阻率与分层叠合剖面(a)和地质解释剖面(b)
前人指出,阿克苏鼻隆是一个古生代以来的长期发育的古隆起,隆起之上,从古生界一直到新生界古近系大量缺失,古隆起的存在,控制了中新生代的沉积作用,也制约了新生代的层序。新生代晚期,阿克苏鼻隆由于深部老断裂的复活,产生向北西方向的冲断隆升。在上、下盘高差不大的西部,产生多级的小型冲断块。在上、下盘高差较大的东部(乌什凹陷南缘),阿克苏鼻隆的基底冲断,导致乌什凹陷的盖层发育反冲断层,这为古木别孜背斜的形成提供了动力学的背景(郑民,2008)。古木别孜构造带的形成演化与阿克苏鼻隆的形成演化密切相关,同温宿凸起南边界沙井子构造带、柯坪褶皱冲断带南侧的柯坪塔格断裂类似(肖安成等,2002;杨庚等,2003;杨海军等,2010;齐英敏等,2012;李曰俊等,2013;刘亚雷,2013),它们均直接受控于昆仑加里东碰撞造山作用和南天山海西期末-印支期造山作用的影响,应该做为同一个构造单元(柯坪断隆)统一进行研究。
4.3 喀拉玉尔滚断裂为塔北隆起和温宿凸起的边界断裂
前人明确指出:喀拉玉尔滚断裂是乌什凹陷与库车坳陷、温宿凸起与塔北隆起的构造分界,对乌什凹陷-温宿凸起与库车坳陷-塔北隆起起到了调节作用,它的形成在南天山南北向断裂带中具有特殊意义(邬光辉和郑多明,2004;贺电等,2009)。
乌什-温宿地区的构造缩短量和缩短率分别为13~21km和14%~20%,而库车-塔北地区西端分别为29km和37%,符合喀拉玉尔滚右旋走滑的调节作用。喀拉玉尔滚断裂西侧主要以高角度逆冲断层为主导致构造抬升强烈,水平缩短量相对较小;而断裂东侧主要为低角度的逆冲断层及伴生的双重构造、断弯褶皱、断展褶皱为主,水平缩短量相对较大。受海西末期-印支期大规模造山运动的影响,喀拉玉尔滚断裂的形成错断了乌什-温宿与库车-塔北地区,形成了两个构造带,从而产生了不同的缩短量(贺电等,2009)。
喀拉玉尔滚断裂构造带分为地表新生界喀拉玉尔滚断裂和地下古生界喀拉玉尔滚断裂两部分。前者仅发育于古近系以上的地层中,是库车晚新生代褶皱冲断带形成演化过程中形成的一条表层撕裂断层。后者是勘探界通常所说的喀拉玉尔滚断裂,它是发育于古生界的一条挤压走滑断裂构造带,是英买力低凸起的西部边界,走向北西,主控断层倾向北东。古生界喀拉玉尔滚构造带形成于海西末期-印支初期,基本定型于白垩纪,新生代(特别是第四纪晚期)在浅层滑脱冲断过程中发生调整。可见,喀拉玉尔滚断裂分隔了断裂东西两侧的构造单元(乌什凹陷与库车坳陷、温宿凸起与塔北隆起),对两侧构造单元起调节作用,所以,将其作为塔北隆起和温宿凸起的边界断裂更为合理。
进行盆地构造单元划分时,通常是将大型断裂作为一级构造单元的边界(王步清等,2009;李曰俊等,2012)。前人将规模较小的印干断裂作为塔北隆起的西边界,而将分隔东西两侧构造单元的喀拉玉尔滚大型走滑断裂做为塔北隆起的内部断裂,显然这种方案不太符合一级构造单元边界划分原则。因此,喀拉玉尔滚断裂是塔北隆起最西端次级构造单元英买力低凸起的西边界,同时亦是塔北隆起的西边界,它分隔了塔北隆起和温宿凸起。
由前文可知,温宿凸起正向构造单元是切实存在的,在前人构造单元划分方案中,在塔里木盆地内部,温宿凸起北为库车坳陷,东南为北部坳陷,周边只有塔北隆起一个一级正向构造单元,故只能将其归属于塔北隆起。但如果把柯坪断隆归并为塔里木盆地,且为盆地一级正向构造单元,将温宿凸起归属为柯坪断隆次级构造单元,这个问题便迎刃而解了。因此,将温宿凸起归属于柯坪断隆东段二级构造单元,将喀拉玉尔滚大型走滑断裂做为柯坪断隆(温宿凸起)和塔北隆起(英买力低凸起)的分界线更为合理,也更加符合客观地质事实。
5 结论
(1)温宿凸起周边受古木别孜断裂、沙井子断裂、喀拉玉尔滚断裂和印干断裂控制,内部断裂可分为平台区断裂、鼻隆区断裂和斜坡区断裂。
(2)温宿凸起平面上呈北东-南西向展布,剖面上为一个由两条主边界断层控制的大型凸起,南北向地质结构表现为夹持在乌什凹陷和阿瓦提凹陷中间的一个古隆起。温宿凸起内部可以分为阿克苏低凸带、阿克雅断凸带、古木别孜断裂带和沙井子过渡带等4个构造带。
(3)加里东晚期-喜马拉雅早期,受边界两条主断裂形成并持续活动的影响,温宿凸起长期隆升,造成了地层的广泛剥蚀;喜马拉雅中期为温宿凸起构造稳定沉降阶段,沉积了新近系吉迪克组碎屑岩沉积。喜马拉雅晚期差异隆升形成西高东低的大型鼻状构造背景,东部接受了新近系康村组、库车组沉积,西部高部位未接受沉积。边界断裂定型后,温宿凸起亦最终定型,形成了现今的构造面貌。
(4)在塔里木盆地构造单元划分方案中,柯坪断隆为盆地一级构造单元,温宿凸起属于柯坪断隆的一部分,喀拉玉尔滚断裂为柯坪断隆和塔北隆起的分界断裂。
致谢研究过程中,曾与吴根耀研究员、齐英敏、桑洪、郑民、孟庆龙、赵岩等高级工程师进行过有益的讨论; 同韩淼、张金虎、孙智超、苗苗青、李清瑶等同事进行过多次交流; 审稿人对文章质量提高提了诸多建设性意见;以上帮助使作者受益匪浅,在此一并表示由衷的感谢!