中国中西部前陆冲断带运动学分类、模型与勘探领域

根据冲断系统内断层位移传递和消减的方式,将中国中西部前陆冲断带划分为4类:①Ⅰ型前陆冲断带,断层位移沿滑脱面全部传递至盆地内部,根据冲断构造规模和结构,又可分为库车型、川西南型和酒泉型3个亚类;②Ⅱ型前陆冲断带,以准噶尔盆地南缘为代表,冲断带内既存在向盆地方向传递的位移,也存在向造山带方向消减的位移;③Ⅲ型前陆冲断带,以塔西南甫沙冲断带为代表,断层位移全部沿着深部构造楔顶部的反冲断面向造山带方向消减;④复杂边界制约下的前陆冲断带,主要发育在柴西南和柴北缘,冲断系统内断层位移的传递受柴达木盆地形态和周缘边界限制,以至没有形成稳定的前陆区和前陆盆地特有的楔形沉积结构。通过中西部前陆冲断带运动学分类和复杂构造建模,提出并论证了准噶尔盆地南缘深层叠加构造楔形体、川西北寒武系倒转推覆体下的晚古生代被动陆缘层序、库车中段—东段的煤下构造以及准噶尔盆地西北缘下盘掩伏构造4个勘探新领域。     

侧缘前陆构造带:一种前陆构造带的新类型——以龙门山为例

前陆构造带是造山带研究中一个非常重要的概念，指与造山带相邻的带状构造区域，由前陆冲断带和前陆盆地组成，可以分为周缘前陆构造带和弧后前陆构造带。前人在研究中国中—西部盆山系统时又提出了再生前陆构造带的概念，由再生造山带的前陆冲断带与再生前陆盆地组成。然而，晚三叠世由龙门山前陆冲断带与川西前陆盆地组成的龙门山前陆构造带在构造位置、沉积特征、地球动力学机制等方面与这3类前陆构造带有很大不同。在综合前人研究成果的基础上，研究提出龙门山前陆构造带在晚三叠世为一种新的前陆构造带类型——侧缘前陆构造带。由于松潘—甘孜褶皱带楔形的几何学特征，叠加其深部滑脱层的解耦作用，使得滑脱层之上的造山带表壳物质与下部"解耦"，向SE方向发生大规模侧向挤出，导致造山带侧缘龙门山地区的地壳发生缩短增厚和挠曲沉降，形成龙门山侧缘前陆冲断带和川西侧缘前陆盆地。小金弧形构造带内显示区域应力状态由松潘—甘孜褶皱带内部NE—SW向挤压，向龙门山前陆冲断带NW—SE向挤压过渡，是对侧缘前陆构造带特殊应力环境的应变响应。侧缘前陆构造带在形成和演化上依赖于造山带特殊的楔形几何样式和深部软弱沉积层构成的滑脱层。前者为强烈缩短变形的造山带表壳物质提供一个"出口"，后者使得滑脱层以上的表壳物质与下部的基底"解耦"，随着造山带的持续挤压缩短，受空间限制的表壳物质无法消减，从而向容易挤出的方向发生大规模位移。     

侧缘前陆构造带:一种前陆构造带的新类型——以龙门山为例

前陆构造带是造山带研究中一个非常重要的概念，指与造山带相邻的带状构造区域，由前陆冲断带和前陆盆地组成，可以分为周缘前陆构造带和弧后前陆构造带。前人在研究中国中—西部盆山系统时又提出了再生前陆构造带的概念，由再生造山带的前陆冲断带与再生前陆盆地组成。然而，晚三叠世由龙门山前陆冲断带与川西前陆盆地组成的龙门山前陆构造带在构造位置、沉积特征、地球动力学机制等方面与这3类前陆构造带有很大不同。在综合前人研究成果的基础上，研究提出龙门山前陆构造带在晚三叠世为一种新的前陆构造带类型——侧缘前陆构造带。由于松潘—甘孜褶皱带楔形的几何学特征，叠加其深部滑脱层的解耦作用，使得滑脱层之上的造山带表壳物质与下部"解耦"，向SE方向发生大规模侧向挤出，导致造山带侧缘龙门山地区的地壳发生缩短增厚和挠曲沉降，形成龙门山侧缘前陆冲断带和川西侧缘前陆盆地。小金弧形构造带内显示区域应力状态由松潘—甘孜褶皱带内部NE—SW向挤压，向龙门山前陆冲断带NW—SE向挤压过渡，是对侧缘前陆构造带特殊应力环境的应变响应。侧缘前陆构造带在形成和演化上依赖于造山带特殊的楔形几何样式和深部软弱沉积层构成的滑脱层。前者为强烈缩短变形的造山带表壳物质提供一个"出口"，后者使得滑脱层以上的表壳物质与下部的基底"解耦"，随着造山带的持续挤压缩短，受空间限制的表壳物质无法消减，从而向容易挤出的方向发生大规模位移。     

中国环青藏高原新生代巨型盆山体系构造特征与含油气前景

受印度-欧亚大陆碰撞及其持续的汇聚作用影响，中国中西部地区新生代构造最为显著的特征表现为环青藏高原的巨型盆山体系及盆、山结合部位的前陆盆地（及前陆冲断带）。结合大量的地质、地球物理资料，首先提出了环青藏高原巨型盆山体系的概念，描述了其分布特征，探讨了该体系的深部构造特征和成因动力学机制。重点研究了该体系内前陆盆地的构造特征，认为该体系内前陆盆地是喜山期再生前陆盆地（及冲断带）与海西晚期-印支期周缘、弧后前陆盆地组成的叠合式前陆盆地，其原型盆地包括海西-印支期周缘前陆盆地（如塔里木盆地北部、川西、鄂尔多斯盆地西缘等）、海西-印支期弧后前陆盆地（如塔里木盆地南部等）、喜山期再生前陆盆地（如库车、塔西南、准南等）。上述两期、三种原型盆地，在喜山期冲断隆升活动作用下，形成四类叠合式前陆盆地：叠加型、新生型、改造型和早衰型。中国环青藏高原巨型盆山体系内广泛发育多个前陆冲断带，构造变形极为复杂，主要构造样式有断层相关褶皱组合、盐相关褶皱、走滑-冲断构造组合等。最后分析了该体系内前陆盆地（及前陆冲断带）的油气地质条件，认为该区油气地质条件优越、油气资源丰富，是今后中国油气勘探的重要领域。     

龙门山前冲断带的油气勘探对准噶尔盆地南缘油气勘探的启示

通过对准南冲断带及其前陆盆地系统与四川盆地西部龙门山冲断带及其前陆盆地系统在构造与石油地质 特征等方面的广泛类比分析,在借鉴龙门山前冲断带在石油地质研究与油气勘探等方面的成功经验的基础上,对准南 构造带的油气勘探提出了五点有益的启示。     

川西北前陆扩展砂箱物理模拟及其深层晚期扩展变形特征

近年来油气勘探揭示了川西前陆北段油气资源的巨大潜力,但因受控于龙门山—川西前陆系统多期构造活动和山前带深埋藏等,川西前陆山前隐伏构造带含油气构造模型解释具有明显的多解性和不确定性。基于川西北前陆原型与实验室砂箱构造物理模型间几何学—运动学—动力学相似性原理,通过两组川西前陆北段扩展变形构造物理模型对比实验（即标准模型实验和断坪—断坡模型实验）,揭示川西冲断褶皱带—前陆盆地受控于中、下三叠统膏盐和下寒武统泥岩2套主滑脱层系,晚中生代—新生代呈现出分层式前陆扩展变形特征,基底断坪—断坡结构对川西北前陆深层冲断—冲起构造的控制影响作用最为明显。进一步结合川西北前陆双鱼石地区三维地震解释资料,揭示川西北前展式扩展晚期变形的古生界隐伏冲断—冲起构造构成了川西北深层主要的勘探潜力区。      

晚三叠世川西前陆盆地形成及沉积充填

晚三叠世川西前陆盆地是扬子板块边缘向西俯冲消减发生弧（陆）-陆碰撞形成造山带且在其前缘形成褶皱-冲断带并向川西地区逆冲推覆的结果,属于周缘前陆盆地。其经历了大地构造环境由伸展到挤压的复杂演化过程,沉积了巨厚的以陆相沉积为主的须家河组地层,形成了独特的平面和纵向上的沉积充填特征,即平面上由于龙门山逆冲推覆强烈使得造山带前缘大幅度挠曲沉降与克拉通边缘低幅稳定沉降形成的逆冲前缘陡坡充填和克拉通边缘缓坡充填的分异,纵向上则由于构造活动具活跃和平静交替的幕式特征,形成须一、须三、须五段以滨浅湖细粒为主的沉积和须二、须四、须六段厚层大面积砂岩交替充填形成的砂泥交互的＂三明治＂式的多套生储盖组合。     

多造山带控制下的四川复合前陆盆地初析

深入研究四川盆地的起源及其演化过程,对该区进一步的油气勘探开发具有重大的现实意义。为此,根据2008-2010年度国家科技重大专项攻关研究的成果,将川西前陆盆地和大巴山前陆盆地合二为一,通称为四川前陆盆地,并给出了支持这一观点的4点主要证据,即：相同的大地构造背景、形成机制对前陆盆地的影响、“形”与“质”两方面的统一性、共同拥有同一个前陆隆起带。重点分析了盆地区域构造背景及演化过程、原型盆地与主控造山带的关系,结果表明,四川前陆盆地经历了不同时期由不同造山带控制、沉积范围变化大、沉积中心频繁迁移的复杂演化过程,不同类型盆地的垂向叠置,不同时期原型盆地的横向叠加,构成了多造山带控制下的复合型前陆盆地。最后,对盆地构造区带进行了划分,共划分出：造山带后缘推覆构造带、造山带前缘出露前锋逆掩推覆构造带、造山带山前隐伏前锋构造带、前陆盆地中央坳陷带、前陆盆地前缘斜坡带、前陆盆地前缘隆起区等6个一级构造带以及15个次级构造带。     

我国中西部前陆盆地天然气分布规律与有利勘探区带优选

我国中西部前陆盆地天然气资源丰富,5个主要富气盆地的资源探明率只有9.3%,天然气勘探潜力较大。中西部前陆盆地大中型气田有7种富集成藏模式,其中冲断挤压作用是天然气分布的重要控制因素。研究分析了前陆盆地各二级构造带大中型气田类型及分布特点,认为冲断带下盘大型构造圈闭群、前渊斜坡岩性尖灭区带与浅层次生气藏、前缘隆起上的断块圈闭群等是前陆盆地有利的天然气富集区带。依据对前陆盆地地质规律深入研究的结果,结合目前天然气勘探实际,提出了大中型气田富集区带的优选原则,并优选了中西部前陆盆地5个天然气富集区带塔里木盆地库车前陆冲断带中的克依构造带逆冲断裂下盘的膏盐层下部大型构造圈闭群,柴达木盆地北缘冲断带的冷湖—南八仙构造带,四川盆地川西北前陆凹陷前渊区带的盐井沟—苏马头—龙泉山侏罗系浅层气,川西前缘斜坡带的梓潼斜坡上三叠统须家河组岩性尖灭区带,准噶尔盆地南缘第二排、第三排构造带的第三系、白垩系气藏。图1参4（曾宪斌摘）     

布罗内格罗右旋撕裂断层对马拉开波盆地东北部古近系构造和地层的控制作用

马拉开波盆地位于委内瑞拉西部。加勒比板块和南美洲板块在古近纪的斜向碰撞所引起冲断层作用及伴生的撕裂断层[即布罗内格罗（BurroNegro）右旋走滑断层带]导致了该盆地东北部的变形。前人为马拉开波盆地东北边缘的厚层古近系沉积中心建立了两个不同的构造模型。在第一个模型中，该沉积中心是一个前陆盆地，它受控于晚古新世一中始新世加勒比板块和南美洲板块南西向的斜向碰撞过程中的掩冲断层作用。第二个模型认为，不对称的古近系马拉开波沉积楔体受控于右旋撕裂断层的走向滑动，该断层将其西面较稳定的台地区（马拉开波盆地）与其东面走向南东的冲断席[拉腊（Lara）冲断席]分隔开。本文研究的资料支持第二个模型。 最深达到5s双程走时的区域地震剖面，揭示了马拉开波盆地东北部不对称的古近系沉积中心的构造。布罗内格罗断层是一条长约100km的右旋走滑断层，它把马拉开波盆地东部高度变形的深海相地层，同马拉开波盆地西部低变形程度的内、外陆架地层分隔开。布罗内格罗断层带东北面的地震剖面表明，以局部反转的逆断层和走滑断层为边界的狭长地下盆地，充填了约3km厚的渐新统和中新统海相碎屑沉积岩。始新统岩层构造隆起的深部地震反射为杂乱反射，位于成层性比较一致的渐新统和中新统次盆地之下。本文认为这些构造隆起是在渐新世-中新世斜向板块会聚过程中活化的陡倾断层带和页岩底辟。 从马拉开波盆地东北部和布罗内格罗断层带的地质特征和总体构造轮廓判断，一开始它是一条右旋撕裂断层。在本文的模型中，布罗内格罗断层带在目前的法尔孔地区吸收了该断层以东深水区冲断层前缘的南东向运动。马拉开波盆地古近系碎屑岩楔体具有前陆盆地许多常见的特征，其中包括现今马拉开波湖中部附近穹隆或前隆之上的上超现象。布罗内格罗断层带和马拉开波陆架边缘在古地理方面的一致性表明，碰撞之前南美洲被动陆缘的原始形状在平面上呈锯齿状。加勒比一南美洲板块斜向碰撞作用自西向东的推进，在马拉开波盆地东部形成了逐渐变新的平行撕裂断层，形成这些断层的大地构造作用可能与布罗内格罗断层的一样。     

塔中低凸起的形成和演化

根据对塔中地区及整个塔里木盆地构造－沉积特征（构造应力场、构造格局、沉积环境及物源、火山活动、逆中断层、地震反射特征）的分析，认为塔中低凸起是塔里木板块南部与南昆仑板块在早奥陶世末相撞的产物，板块碰撞使塔里木板块北部的被动大陆边缘盆地与南部的孤前陆盆地共存，唐古孜巴斯凹隐应属于孤后前陆盆地，塔中低凸起为前陆隆起，塔中Ⅰ号断裂为塔中前陆隆起冲断裂，其南部断裂为调节或补偿断裂，此期形成的逆冲带成为后期阿尔金走滑断层活动的基础。论述了塔中前陆隆起的构造－沉积演化特点。塔中Ⅰ号断裂形成时间早，断距大，北部直接与生油凹陷相连，既是重要的油原断层，也是能改造储集层物性的重要断层，沿Ⅰ号断裂的潜山勘探应是今后塔中地区的重点勘探区域，东部的构造变形强度大于西部，勘探前景应好于西部。早、中奥世强烈的火山活动使塘古孜巴斯凹陷可能缺乏烃源岩，补偿断层主要在志留纪－泥盆纪形成，石纪以后基本上为稳定的整体升降，因此对该凹隐的勘探应格外慎重。     

准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带构造特征及物理模拟实验

依据大量地震勘探资料,对准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带的构造特征进行了系统研究,并将其构造演化划分为碰撞前陆盆地、前陆盆地逆冲推覆、陆内拗陷逆冲褶皱、陆内拗陷抬升剥蚀和覆盖定型5个阶段。在此基础上,采用构造物理模拟实验方法对研究区典型剖面晚石炭世以来的构造演化进行了正演模拟,取得了与实际地质情况较高的吻合度。模拟结果表明,乌夏断裂带经历了由前陆盆地“前展式”逆冲向陆内拗陷“后展式”逆冲的转变。同时,实验结果进一步证实,NW-SE向挤压应力场的控制是乌夏断裂带形成、演化的根本原因,其主要受控于板块活动及造山带、边界控盆断裂的活动等关键因素。      

苏北-南黄海南部叠合盆地构造演化与海相油气勘探潜力

从板块作用机制入手,基于构造应力场、构造形迹和沉积建造等综合分析,把晚三叠世华南板块和华北板块碰撞以来苏北-南黄海南部叠合盆地的构造演化划分为4个阶段:1)晚三叠世-中侏罗世古特提斯洋关闭机制下的前陆盆地发育阶段;2)晚侏罗世-早白垩世伊佐奈歧板块斜向俯冲机制下的逆冲推覆构造体系发育阶段;3)晚白垩世-古近纪太平洋板块俯冲机制下的伸展盆地发育阶段,包括晚白垩世坳陷盆地发育阶段和古近纪断陷盆地发育阶段;4)新近纪喜马拉雅造山作用机制下的坳陷盆地发育阶段。关于古近纪箕状断陷(群)的发育过程,强调了NWW向基底断裂左行走滑拉分和NE向逆冲推覆体系分别对盆地形成和箕状断陷发育的控制作用,从建造-改造-保存的角度指出了海相油气系统赋存的有利地区。     

柴达木盆地北缘地区中生代盆地性质探讨

柴达木盆地北缘地区在侏罗纪主要受伸展构造体制控制,发育一系列规模较小的箕状断陷盆地。断陷中的中、下侏罗统沉积作用明显受断层控制,为断陷盆地。上侏罗统的沉积作用基本不受断层控制,为坳陷盆地。在白垩纪,柴北缘地区主要受挤压构造体制控制,在祁连山山前形成断层传播褶皱,沉积作用受挤压作用过程中形成的断层传播褶皱控制,为压性盆地。     

准噶尔盆地乌夏断裂带构造活动特征

乌夏断裂带位于准噶尔盆地西北缘的东部,是西北缘冲断带的一个重要组成部分。由于多期的构造活动,该区形成了多期的不整合。在断裂带和外缘的隆起区地层剥蚀程度较大,活动时间的厘定比较困难。在对乌夏地区地层的沉积特征和产状分析后发现,乌夏地区经历了早二叠世的前陆盆地发育阶段、二叠纪末的逆掩推覆、三叠纪末的构造强烈隆升、侏罗纪末期的构造微弱活动、至白垩纪的构造定形等多个阶段的演化而形成了现今的面貌。     

垭紫罗断裂带深部构造分段特征及构造变换作用

垭紫罗断裂带深部构造分段特征及构造变换的研究对其两侧盆地的构造化演化、沉积充填、油气成藏的差异分析均有重要意义。运用重、磁、电、震等资料的综合分析表明,垭紫罗断裂带走向上可分为3段,具有由西北段(威宁段)的4条深断层转换为中段(关岭段)2条深断层、至东南段(紫云段)时演变为1条深断层的构造变换特征,且正断层的主体倾向亦由WS倾变换为NE倾;同时,该断裂带对古生代沉积具有由西北段向东南段迁移的控制作用,即西北段控制了志留纪槽盆的沉积范围,西北段至中段则限定了泥盆系向黔中隆起的超覆边界与石炭纪深水槽盆沉积区,东南段则为二叠纪深水沉积带。垭紫罗断裂带中段(关岭段)的构造演化经历了泥盆纪初始伸展期、石炭纪断陷期、二叠纪裂谷期、三叠纪构造反转期和侏罗纪以来的陆内收缩期等5个阶段,其变形样式表现为晚古生代地堑的边界断层发生反转而形成的扇形背冲结构,构造剖面的缩短率高达51.68%。     

川西坳陷X区块须家河组三维地震构造解释

在三维地震资料解释基础上，对川西坳陷西部龙门山前缘X区块上三叠统须家河组断层和褶皱构造的特征及构造样式进行了分析。结果表明，X区块须家河组构造变形较复杂，断层按走向主要有北东和北北东或近南北向两组，分别形成于印支早中期和燕山期。褶皱的发育受断层控制，多为断层相关褶皱。须家河组构造样式主要有滑脱褶皱、铲形逆断层及其上盘断层褶皱组合、断展褶皱、对冲-背冲断层组合、冲起构造、断弯褶皱等六种类型。     

中上扬子地区晚三叠世—侏罗纪砂岩构造意义及盆山耦合关系

利用Dickinson等人建立的砂岩碎屑模型,对中上扬子地区晚三叠世—侏罗纪砂岩的组分特征进行研究,分析碎屑岩的物源区类型,认为晚三叠世—侏罗纪砂岩物源主要来自东秦岭—大别造山带、龙门山、江南逆冲带,具有明显的再旋回造山带属性,碎屑组分变化序列是盆缘造山带三期逆冲活动的沉积响应。通过分析晚三叠世—侏罗纪碎屑岩组分的构造意义,确定晚三叠世—侏罗纪中上扬子地区盆地性质为发育于碰撞造山、逆冲推覆带之前缘的前陆盆地,并探讨了东秦岭—大别造山带中生代的构造演化及其盆山耦合关系。