中国中西部前陆冲断带构造演化及变形特征

前陆冲断带可以分为3种基本类型:弧后前陆型、周缘前陆型和再生前陆型冲断带。相对国外典型前陆冲断带,中国中西部前陆冲断带在构造演化和变形方面具有独特性,属于再生前陆型冲断带,普遍经历了两期逆冲构造变形、或者"伸展-挤压-伸展-挤压"多期构造变形的叠加。中国中西部的再生前陆冲断带多具有"分带、分段和分层"的结构特征,表现出以主干断裂为界往往可以划分为若干个冲断变形带,沿走向方向表现为几个在构造变形上具有明显差异的变形区段,在垂向上由于滑脱层的发育表现出不协调的分层收缩、上下叠置的变形特征。     

天山南北前陆冲断带构造滑脱层分布差异及对圈闭样式的控制作用

天山南北前陆冲断带具有较强的差异变形特征,滑脱层的差异对前陆冲断带变形特征及圈闭样式的影响较大,对于天山南北油气勘探具有重要意义。以地震资料解释为基础,通过断距测量、缩短量统计及平衡剖面复原等手段,对天山南北前陆冲断带构造变形差异进行研究,取得如下认识:(1)天山南北前陆冲断带滑脱层性质不同,库车前陆冲断带以古近系膏盐岩为滑脱层,分层变形特征显著;准噶尔盆地南缘前陆冲断带深层断层多穿过滑脱层,分层性差;(2)天山南北前陆冲断带新生代构造变形差异明显,库车前陆冲断带在该时期的平均缩短率为12.1%,准噶尔盆地南缘前陆冲断带的平均缩短率为9.93%,库车前陆冲断带的新生代变形强度比准噶尔盆地南缘前陆冲断带更强;(3)受滑脱层差异的影响,库车前陆冲断带滑脱层上下平均断距总体大于准噶尔盆地南缘前陆冲断带,且库车前陆冲断带的缩短量呈现“单段多峰”复杂的变化趋势,这是准噶尔盆地南缘前陆冲断带没有的特点,表明库车前陆冲断带滑脱层塑性和分层能力比准噶尔盆地南缘前陆冲断带强;(4)基于天山南北前陆冲断带断层活动和滑脱层差异的影响,准噶尔盆地南缘前陆冲断带以岩性—构造的复合圈闭为主,而库车前陆冲断带以盐下大型构造圈闭为主,岩性—构造圈闭为辅。准噶尔盆地南缘前陆冲断带深层和库车前陆冲断带的侏罗系—三叠系煤层、泥岩层等滑脱层控制的岩性—构造圈闭是未来油气勘探的有利目标。     

盆山地壳横向变化对挤压构造变形的影响——来自砂箱模拟实验的启示

前陆克拉通与造山带增生楔在地壳结构、力学性质等方面有明显的差异。挤压作用使盆山地壳横向变化通过构造变形表现出来。本文设计了具有深浅两个滑脱层"克拉通"与不同能干性的"造山楔"接触砂箱模型,通过模拟实验分析了盆山地壳横向差异变化对挤压构造变形的影响。实验结果表明,端部的挤压收缩位移由刚性的"克拉通"推挤相对软弱的"造山楔"使之形成挤压"冲起构造",而"造山楔"发生收缩变形的同时也斜向推挤刚性的"克拉通",并通过克拉通内部的滑脱层将收缩应变向克拉通内部传递。受不同深度滑脱层发育的影响,"克拉通"发育分层不协调收缩变形。在挤压作用下,随着"造山楔"与"克拉通"地壳在横向上能干性差异的增加,"造山楔"收缩形成的"冲起构造"幅度减小,而向"克拉通"侧向(斜向)挤压形成的"反冲构造"幅度增加,"造山楔"通过深层滑脱层向"克拉通"传递收缩应变的调节能力减弱,通过浅层滑脱层向"克拉通"传递收缩应变的调节能力增强。"造山楔"由深层过渡至浅层形成强变形带,由"克拉通"边缘至内部形成的深层冲断褶皱与浅层褶皱冲断组合过渡为深层褶皱与浅层的褶皱冲断组合,"克拉通"边缘的冲断带由深层的前展式楔状逆冲叠瓦扇构造向"克拉通"内部的浅层褶皱组合过渡。实验结果为理解中国西北部复杂山前冲断带构造的形成机制具有启示作用。     

基于离散元数值模拟的西南天山山前冲断带构造变形控制因素研究

西南天山山前褶皱冲断带的变形与其东侧的柯坪冲断带的大规模薄皮滑脱明显不同,它以发育"堆垛"构造和基底卷入逆冲构造为特征,是什么因素控制了该冲断带的变形。本文基于地震解释剖面,采用离散元数值模拟研究手段,单因素变量控制方法,设计了先存断裂模型,滑脱层模型和先存断裂与不同内聚力的滑脱层组合模型共5组数值模拟实验,分析西南天山山前褶皱冲断带的构造变形的控制因素。实验结果表明:滑脱层岩石强度控制了其下先存断裂向上突破的难易程度,滑脱层内聚力较强时,沿先存薄弱带易突破滑脱层形成逆冲推覆构造;滑脱层内聚力较弱时,滑脱层将发育成逆冲体系的顶板断裂,阻碍滑脱层之下单元中先存断裂后期活动向上传播,易形成相互叠覆的逆冲片。弱内聚力滑脱层发育的地区,变形前锋向前陆方向传播得更快、更远,变形主要发生在滑脱层之上单元,易形成冲起构造和三角带,滑脱层之下单元构造变形相对较弱。通过对比分析,认为西南天山山前冲断带发育堆垛构造和基底卷入逆冲构造变形,主要受控于发育上白垩统-古近系的膏盐层和前新生代的先存断裂。     

准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带变形特征及成因机制模拟

准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带发育于北天山和博格达山北侧的准噶尔盆地南部的山前地区,构造变形具有明显的横向分带、纵向分段、垂向分层特征,其主控因素在于挤压应力的作用方式和滑脱层的空间分布规律。西段受北天山斜向挤压应力作用影响,发育北西西向四排雁列式褶皱-冲断带,构造变形样式为基底卷入式厚皮构造和盖层滑脱式薄皮构造,变形过程受侏罗系煤层和白垩系、古近系高塑性泥岩层等多滑脱层控制。滑脱层及其上覆岩层厚度决定变形的强度和应力向前传递的远近程度,厚度越大,褶皱变形强度越大。东段受博格达山正向楔冲挤压应力作用影响,发育近东西向向北凸出的弧形基底卷入式褶皱-冲断带,滑脱构造不发育。根据构造变形特征和相似理论,利用沙箱模拟实验分别对正向挤压和15°、30°、45°等斜向挤压平面变形进行了模拟,结果表明正向挤压和15°斜向挤压是形成东段和西段变形特征的主控应力条件,并设计了斜向和正向挤压组合边界平面模拟实验进行了验证,合理地解释了东、西段构造变形的差异。利用双滑脱层剖面模型实验对西段四排褶皱-冲断带的演化过程进行了模拟再现。     

塔西南新生代前陆盆地东段盆山结构与冲断带变形特征

塔西南新生代前陆盆地受西昆仑山造山带南北向挤压和帕米尔弧形构造带向北突进的影响,导致盆山结构与盆地冲断带构造变形在平行造山带方向表现出明显差异。本文通过地震资料解释,系统研究了塔西南新生代前陆盆地东段盆山结构与冲断带的构造变形特征,认为塔西南新生代前陆盆地东段盆山结构表现为西昆仑造山带向北大规模冲断,盆地区挠曲沉降,前陆地区发育宽的褶皱冲断带,冲断带前锋已扩展至捷得背斜一线,褶皱冲断带与前渊坳陷存在大范围重叠。盆地东段的褶皱冲断带在纵向上可以分为基底卷入变形带、滑脱变形带。山前第一排变形带受多期构造叠加影响,产生横向变形的分异:西段柯东段早期为构造楔形体变形形成的背斜构造,后期被甫沙–克里阳右行走滑断裂改造,剖面呈现复杂的变形特征;东段克里阳段构造变形以早期的逆冲推覆为主。结合生长地层与磁性地层分析,冲断带的变形总体表现出前展式的构造变形特征,上新世阿图什组沉积期开始形成柯东构造带;随后变形向北传播,在上新世早中期形成柯克亚构造带;至早中更新世晚期,构造变形扩展至固满–合什塔格构造带。     

南天山晚新生代褶皱冲断带构造特征

南天山晚新生代褶皱冲断带位于南天山南麓,是南天山陆内造山作用过程中,南天山造山楔向塔里木盆地推进的结果.褶皱冲断带的构造变形以挤压冲断构造为主,伴生有挤压走滑构造和盐相关构造.以盖层滑脱冲断为特征,伴生有基底卷入型冲断构造.褶皱冲断带的主滑脱冲断层由造山带向盆地方向逐渐抬升,而且,"厚皮"构造向造山带方向越来越发育,"薄皮"构造向盆地方向越来越发育.整个褶皱冲断带从东到西冲断作用发生的时间基本一致,起始于中新世中-晚期并一直持续到现今;冲断高峰发生于新近纪晚期-第四纪.褶皱冲断带的形成过程为前展式,由南天山向塔里木盆地推进.受地层剖面结构、沉积建造、基底起伏、所处的构造部位等因素控制,南天山褶皱冲断带的构造变形特征沿走向具有明显的分段性,从东到西划分出4个次级褶皱冲断带:库车、乌什、柯坪和喀什北褶皱冲断带.每个次级褶皱冲断带在共性的基础上,都有自己独特的构造变形特点.     

四川盆地周缘冲断带构造演化及变形差异性研究

四川盆地西缘和北缘被前陆冲断带围限,各冲断带在构造演化和变形特征上具有明显的差异。龙门山前陆冲断带主要经历了两期明显的缩短变形:印支期和新生代,龙门山南段以新生代变形为主,以中—高角度基底卷入的叠瓦构造为特点,而北段以印支期变形为主,表现为低角度基底卷入的叠瓦构造。米仓山前陆冲断带主要经历了四期逆冲变形:印支期、中侏罗世早期、晚侏罗世—早白垩世及新生代,构造变形在平面上以叠加构造为特征,剖面上以中—下三叠统为界,滑脱层以下,基底卷入型冲断构造、反冲构造及断层相关褶皱较为发育,而在该滑脱层之上冲断构造和反冲构造不发育。大巴山前陆冲断带主要经历了三期逆冲变形:印支期、中侏罗世中—晚期及新生代,构造变形具有多层次滑脱的特点。由南西向北东,构造变形由以脆性为主逐渐转变为以韧性为主。     

塔里木盆地库车坳陷中部构造变形样式及分布特征

库车坳陷是塔里木盆地北部一个次级构造单元,受晚新生代陆内造山作用控制,发育典型的挤压冲断构造; 同时,由于古近系和新近系盐层的存在,发育丰富的盐相关构造; 另外,冲断构造各段之间的调节作用还形成了一系列的走滑构造。本文利用最新的2D、3D 地震资料及钻井资料,分析总结了库车坳陷中部的变形样式及分布特征。研究结果表明: 1)根据变形的成因机制,将库车坳陷的构造变形划分为收缩构造、盐构造及走滑构造。2)收缩构造以逆冲断层及褶皱样式为主,盐上构造层可划分为断层相关褶皱和褶皱相关断层,其中断层多在盐层内滑脱。盐下构造层根据断层组合方式可划分为叠瓦状冲断构造、楔形冲断构造及滑脱冲断构造。盐构造可以划分为盐席、盐墙、盐楔入、盐刺穿及盐拱构造。走滑构造在剖面上可见花状构造及不协调变形,平面上则可见雁列褶皱、马尾断层及海豚效应。3)收缩构造及盐构造主要分布于克拉苏构造带及秋里塔格构造带内,自南天山至盆地中心,盐下构造层由叠瓦状冲断构造过渡至滑脱冲断构造,过渡带内则发育楔形冲断构造; 走滑构造集中于坳陷西部的阿瓦特-却勒构造段以及东部的克拉3-东秋8构造段。     

准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带分析

讨论了与准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带有关的4个问题。(1)准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带具有纵向分带、横向分段和垂向构造分层的特征:纵向上由南至北可分为逆冲推覆构造带、基底卷入褶皱-冲断带和滑脱型褶皱-冲断带三个带;横向上,基底卷入褶皱-冲断带从西至东按横向调节带分为5个段,构造特征表现为反冲断层从不发育到向南反冲的位移逐渐增大、反冲断层所滑脱的层位亦逐渐加深;滑脱型褶皱-冲断带以红车断裂为界划分为西段和东段,西段构造运动弱,构造变形具双层结构;东段构造运动较强,发育大型冲向后陆的反向逆冲断层,构造变形多具有3层结构。(2)逆冲断层-褶皱类型按其形成机制分为基底卷入型冲断-褶皱、滑脱型冲断-褶皱以及基底卷入-滑脱混合型冲断-褶皱3大类,其中,基底卷入型冲断-褶皱的特征是褶皱作用发生在逆冲断裂之前,而滑脱型冲断-褶皱以冲断和褶皱同时或冲断层先于褶皱形成为特征。(3)本区存在横向和纵向传递带。横向调节带一般分布于基底卷入型褶皱-冲断带,主要为左旋走滑断层;纵向传递带分布于滑脱型褶皱-冲断带,以逆冲断层系斜列分布和位移纵向斜列传递为特征。(4)褶皱-冲断带形成的主控因素主要有:近南北向的水平挤压作用,上新世末—早更新世末和晚侏罗世末发生的构造变形以及古近系、下白垩统和下—中侏罗统发育的三套异常高压泥岩层相关的滑脱作用。     

构造平衡分析及其对前陆褶皱冲断带构造极性的制约:以浙西北地区为例

应用多级平衡恢复原则,对浙西北地区褶皱-冲断构造样式及其组合进行缩短量计算与分析,同时,对前陆褶皱冲断带的变形缩短量和前陆盆地的缩短量及其二者关系进行了探讨,表明后者包容于前者之中.平衡缩短量与构造样式空间展布关系的研究表明前陆褶皱冲断带蕴含了递进变形的复杂过程,记录了造山作用及其挤压变形从初始→发展→顶峰→尾声的连续过程.综合分析表明缩短量自南东向北西呈递减趋势,即向前陆方向缩短量减少,与应变状态向前陆方向减弱是协调一致的.构造平衡及其综合分析是浙西北前陆褶皱冲断带向北西的构造极性的主要制约因素之一.     

前陆盆地冲断带构造分段特征及其对油气成藏的控制作用

以中国中西部典型前陆盆地为例,分析了典型前陆盆地前陆冲断带的构造分段特征,总结构造分段的主控因素主要包括构造动力学背景、调节构造、构造变形期次与构造叠加、滑脱层与构造变形强度的影响等。中国中西部前陆冲断带的油气勘探成果表明,构造分段特征对不同构造段油气成藏具有明显的影响和控制作用,主要表现为:不同构造段的油气富集层位不同;不同构造段的油气成藏时间及成藏期次特征存在差异,主成藏期也不同。     

冲断构造带深层变形的空间分布规律——以库车坳陷克拉苏构造带为例

传统上认为前陆冲断带内部的背斜构造具有"成排成带分段"的特征,在表观认识和宏观尺度上讲,容易理解这一特征,并且通过"成排成带分段"的解剖,直接为含油气区带评价和地震解释方案的落实提供指导作用。随着前陆冲断带深层结构的精细解剖和三维空间内构造变形的准确刻画,发现前陆冲断带深层构造变形的分布并非成排成带分段的特征,褶皱构造的发育与分布明显受前陆冲断构造位移量及各个断层位移量的大小所控制,各个断层控制的逆冲岩席在垂向上相互叠置、侧向上交叉对接、走向上错落有致, 3D立体空间内由多个次级弧形体组成鳞片状分布。本文以中国天然气勘探最为成功、勘探资料最为详实的库车坳陷克拉苏构造带为例,通过地震剖面精细构造解释,揭示出构造变形的运动学特征及其构造位移量在传播过程中的分异和转换,进而控制冲断带内部构造岩席的生长发育和空间展布特征,并在3D立体空间内揭示冲断岩席受构造位移量的控制而成鳞片状分布的规律,控制这一分布规律的主控因素是冲断构造位移量与冲断岩席长度之间定量的几何关系。这一认识提升了油气藏评价和构造圈闭描述的精度。     

塔里木盆地多期改造-晚期定型复合构造与油气战略选区

受关键构造变革期制约,叠合盆地具有分期差异变形特征。从变形角度分析,塔里木盆地可以追溯出5期主要的构造改造作用,即加里东中期、加里东晚期-海西早期、海西晚期、印支-燕山期和喜马拉雅期,并影响塔里木盆地的发展演化历史。通过对塔北、塔中和库车已知油气聚集区解剖表明:古生代多期改造形成的断裂、褶皱、隆升、剥蚀和岩溶作用,对台盆区巨型海相碳酸盐岩古岩溶油气藏的形成具有重要的控制作用;中、新生代多期改造过程,对前陆褶皱-冲断带大规模油气聚集成藏具有重要的控制作用;这些已知油气聚集区带都是在喜马拉雅晚期最终定型的,总体构成多期改造-晚期定型复合构造油气聚集模式。综合分析了塔里木新区分期差异构造变形特征,在此基础上,依据叠合盆地多期改造-晚期定型构造模式,对塔里木新区进行了区块评价和油气战略选区,认为巴楚隆起、麦盖提斜坡和西昆仑山前褶皱-冲断带是近期油气勘探突破的首选地区,塔东地区、塘古巴斯坳陷和阿瓦提断陷具有良好的油气勘探前景。     

祁连山北缘深部弧形褶皱—逆冲带及其油气勘探前景

祁连山北缘-河西走廊西段位于青藏高原东北缘,是新生代陆内构造活动最强烈地区。基于野外构造观测、横跨山前及前陆盆地区的三维地震构造分析与解释,结合地震地质属性提取分析,识别出祁连山北缘-酒泉盆地西段窟窿山-柳沟庄带隐伏的弧形褶皱-逆冲带,该弧形构造是造山带基底逆冲构造楔体垂向差异抬升与向前陆方向差异运动的产物;该弧形结构控制本区下白垩统地层裂缝发育、分布与破裂强度,并与本区先期断裂、裂缝带产生构造叠加效应,形成弧形构造“中央强裂缝发育带”,是形成构造裂缝型油气藏的有利区域。     

Differential Hydrocarbon Accumulation Controlled by Structural Styles along the Southern and Northern Tianshan Thrust Belt

The Kuqa and the Southern Junggar foreland thrust belts, which lie to the southern and northern Tianshan, respectively, were formed under a strong compressional tectonic setting. Due to the differential propagation and deformation under the control of the décollement horizon, the structural deformation styles differ in the Kuqa and Southern Junggar thrust belts. Imbricated stacking is developed in the Kuqa thrust belt, forming a piggyback imbricated pattern of faulted anticline and fault-block structural assemblage dominated by salt structures. In contrast, wedge-shaped thrusts are developed in Southern Junggar, mainly forming vertical laminated patterns of multi-wedge-structure stacks strongly influenced by the décollement horizons. The different deformation patterns and structural styles of the north and south of Tian Shan control the contrasting characteristics of hydrocarbon accumulation in the foreland thrust belts of the Kuqa and the Southern Junggar thrust belts, including the variance in the hydrocarbon trap types, pathway systems and hydrocarbon-bearing horizons. Proven by the hydrocarbon accumulation research and exploration achievements, recent exploration targets should focus on sub-salt piggyback imbricated structural patterns in the Kuqa and the deep laminated patterns in the Southern Junggar thrust belt.     

塔里木盆地主要山前带差异构造变形及对油气成藏的控制

塔里木盆地库车、塔西南和塔东南山前带在构造变形和活动强度等方面存在较大的差异性,这也决定了油气地质条件与油气分布的不均衡性。通过对3个山前带地质剖面的对比研究,结合对典型成藏模式的剖析,探讨山前带差异构造变形特征对油气成藏的控制作用。库车山前带以逆冲推覆及盐构造为主,构造圈闭规模大、幅度高;主要有盐下和盐上两种成藏模式,通源断裂十分发育,库姆格列木组膏盐岩对盐下油气的保存非常有利。塔西南山前带变形分段特征明显,包括三角带构造、双重逆冲、叠加背斜等,构造圈闭规模和完整性不如库车山前带;成藏模式也体现出分段差异,上白垩统-阿尔塔什组膏泥岩和普司格组泥岩的封闭效果较好,但运移路径复杂,先存油气易遭受后期调整和破坏。塔东南山前带具有一定构造分段性,若羌凹陷山前以冲断变形为主,远离山前的第二排背斜、断背斜圈闭具备基本的成藏条件;民丰凹陷山前以叠瓦逆冲和三角带构造为主,古近系膏泥岩封盖能力有限,深部逆冲断块及凹陷内部的低幅度背斜等是较现实的勘探目标。     

鄂西弧形构造变形特征及成因机制

对川东-湘鄂西断褶带内鄂西地区的弧形构造,从构造剖面特征、叠加褶皱样式和断裂性质入手进行几何学和运动学分析。结果发现鄂西弧形构造具有多期变形特征:早期普遍为北东东向的直线型褶皱,随着弧形带扩展,在东、西两翼分别发育右行和左行的逆冲-走滑断裂,同时分别形成北北东向和北西西向的弧形褶皱。晚期弧形带中部发育北北东向构造并叠加改造了早期北东东和北西西向褶皱,同时在黄陵背斜以西还发育交切早期构造的北北西向仙女山右行走滑断裂。根据弧形带扩展的几何学-运动学分类原则,并结合前人的古地磁研究结果,推测鄂西弧形构造应属于构造弯曲形成的弯曲弧。区域滑脱层和黄陵隆起阻挡可能是控制弧形样式的主要原因。区域滑脱层控制了拆离滑脱褶皱的构造样式; 黄陵基底隆起的阻挡作用使弧形带东翼进一步弯曲变形,并导致了构造应力场方向发生改变,造成了晚期北北东向与早期北东东向构造的叠加。由此恢复的鄂西弧形构造变形过程对于揭示川东-湘鄂西断褶带构造演化具有重要的指示意义。