陳清文

庫車地區(qū)雙滑脫構(gòu)造建模方法研究及應(yīng)用

陳清文

（西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

庫車坳陷位于塔里木板塊和南天山造山帶的過渡部位，內(nèi)部構(gòu)造較為復(fù)雜，中部普遍發(fā)育厚度及巖性變化較大、塑性較強的兩套膏鹽巖。針對庫車地區(qū)多滑脫層發(fā)育的特點，在深化克拉蘇構(gòu)造帶鹽構(gòu)造建模的同時，充分考慮煤系滑脫層的作用，提出克深構(gòu)造帶受膏鹽巖和煤系地層共同控制的雙滑脫層構(gòu)造解釋模式，建立了典型剖面的地質(zhì)解釋模型。這一舉措改變了對中生界基底斷層和構(gòu)造樣式的認(rèn)識，由基底卷入構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)槭苜_系煤系地層控制的滑脫逆沖構(gòu)造，研究人員對雙滑脫構(gòu)造發(fā)育特征進(jìn)行進(jìn)一步的具有針對性的研究，并得到了克深2區(qū)塊三維地震資料的證實，從而進(jìn)一步明確了該區(qū)中生界斷裂發(fā)育及構(gòu)造變形機(jī)制，構(gòu)造模式及斷裂系統(tǒng)認(rèn)識更加合理，使得雙滑脫構(gòu)造建模技術(shù)漸趨完善。

庫車凹陷；克深區(qū)塊；雙滑脫構(gòu)造

庫車坳陷位于塔里木板塊和南天山造山帶的過渡部位。主要地形為山地以及戈壁，東西向長500 km，南北向?qū)捈s30~70 km，勘探面積約為2.8×104km2。

庫車坳陷內(nèi)部構(gòu)造較為復(fù)雜，主要原因是其古近系發(fā)展了一套膏巖。庫車坳陷中部普遍發(fā)育厚度及巖性變化較大、塑性較強的兩套膏鹽巖，縱向上根據(jù)巖石力學(xué)性質(zhì)和地層結(jié)構(gòu)特征可以分為 3 套互相獨立卻又互相影響各具特點的空間層系，即以膏鹽層為主要滑脫層的鹽上、鹽巖段和鹽下三個構(gòu)造層。所以全層位構(gòu)造建模就必須綜合考慮鹽上、膏鹽層和鹽下三個構(gòu)造層的變形特征。而鹽下構(gòu)造層還普遍發(fā)育侏羅系煤系弱滑脫層，這使得其對白堊系-古近系的構(gòu)造樣式、構(gòu)造變形、斷裂特征都有重要的控制作用。

1 克深鹽下構(gòu)造當(dāng)前模式

首先在鹽構(gòu)造理論引入之前，我們以斷層相關(guān)褶皺理論為基礎(chǔ)可知克深區(qū)帶-克拉蘇背斜帶的構(gòu)造樣式分為堆垛背斜和高角度逆沖疊瓦構(gòu)造。

然而克拉4井實際鉆探結(jié)果表明，這兩種構(gòu)造模式都不正確，因為在巨厚鹽巖發(fā)育區(qū)，構(gòu)造變形不完全遵循斷層相關(guān)褶理論。因此，我們又重新提出了倒轉(zhuǎn)構(gòu)造和低角度逆沖疊瓦構(gòu)造兩種可能的構(gòu)造樣式，用來指導(dǎo)克深區(qū)帶的構(gòu)造解釋。

但是在實際情況中倒轉(zhuǎn)背斜模式很難得到更多的地震資料的支持。在克深地震資料連片解釋中，主要采用另一種解釋模式—即克深與克拉蘇之間發(fā)育大斷裂，斷距最大可達(dá)2 000~4 000 m，深層形成了低角度逆沖疊瓦構(gòu)造樣式。

2 雙滑脫層構(gòu)造建模思路及相關(guān)

2.1 建模思路

由于當(dāng)時對于鹽下復(fù)雜構(gòu)造的構(gòu)造建模的認(rèn)識具有一定的局限性，而相關(guān)地區(qū)構(gòu)造勘探一直沒有取得理想成果，庫車地區(qū)的勘探的進(jìn)展陷入了停滯。針對這些難題，在深化克拉蘇構(gòu)造帶鹽構(gòu)造建模的同時，充分研究庫車地區(qū)多滑脫層發(fā)育特點，并考慮到煤系滑脫層的作用，研究人員以克深構(gòu)造帶受膏鹽巖和煤系地層共同控制的雙滑脫層構(gòu)造解釋模式為基礎(chǔ)，建立了典型剖面的地質(zhì)解釋模型。通過進(jìn)一步深化研究雙滑脫構(gòu)造建模技術(shù)，改變對中生界基底斷層和構(gòu)造樣式的認(rèn)識，思路上以侏羅系煤系地層控制的滑脫逆沖構(gòu)造代替原來的基底卷入構(gòu)造。從而進(jìn)一步合理化構(gòu)造模式及對斷裂系統(tǒng)的認(rèn)識，日趨完善了雙滑脫構(gòu)造建模技術(shù)。

2.2 雙滑脫構(gòu)造特征

通過一系列的模擬實驗，研究表明雙滑脫構(gòu)造本身的動力學(xué)特征不同于斷層相關(guān)褶皺構(gòu)造。這種不同主要在于，逆沖斷塊間的相互接觸傳播擠壓應(yīng)力作為驅(qū)動力，雙滑脫依靠的則是下滑脫層的塑性流動。因此對于雙滑脫構(gòu)造獨特的動力學(xué)特征（圖1），歸納出了以下幾點：

（1）由于滑脫層的驅(qū)動，初始斷塊形成優(yōu)先進(jìn)行前驅(qū)以及上驅(qū)發(fā)展。同時產(chǎn)生的阻力不斷累積，當(dāng)發(fā)展停滯時，便在前部形成新斷塊。

（2）雖然已經(jīng)成形的的斷塊不再發(fā)展，但是會隨著新形成的活躍斷塊一同發(fā)展。

（3）構(gòu)造以前展式的形式進(jìn)行逐次發(fā)育。

圖1 雙滑脫構(gòu)造運動學(xué)特點

與此同時，在研究中發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出雙滑脫構(gòu)造具有以下的幾何學(xué)特征（圖2）：

（1）每個逆沖斷層都因為有兩套滑脫層的支撐，從而使得前鋒和后緣可能發(fā)生“懸浮”。這種情況與一般在重力作用下而發(fā)生彎曲下降并與下伏構(gòu)造接觸的情況不同。這種“懸浮”于滑脫層的現(xiàn)象，是因被滑脫層分隔而導(dǎo)致的。

（2）下滑脫層沒有對斷塊進(jìn)行隔離，斷塊之間至少還有接觸。

（3）同一模型中，斷塊發(fā)育不同，規(guī)模有較大的差異，既可能發(fā)育大的斷塊，也發(fā)育小的斷夾塊。

（4）斷塊完整性較好，具有明顯弧形特征。

（5）構(gòu)造發(fā)育主要有兩種類型，單斷式構(gòu)造和突發(fā)構(gòu)造。需要進(jìn)一步說明的是，突發(fā)構(gòu)造源自單斷式構(gòu)造進(jìn)一步地發(fā)育。

圖2 雙滑脫構(gòu)造幾何學(xué)特點

2.3 古構(gòu)造法平衡分析

研究中，通過印模法我們進(jìn)行古構(gòu)造分析，以進(jìn)行古地貌還原，從而對研究地區(qū)關(guān)研究地區(qū)的雙滑脫構(gòu)造進(jìn)行進(jìn)一步的確認(rèn)。

印模法技可概括為為以下五個步驟：殘留厚度-剝蝕恢復(fù)-去壓實恢復(fù)-構(gòu)造恢復(fù)-印模法恢復(fù)。結(jié)合沉積前的古地質(zhì)背景，古構(gòu)造特征、物源、古流向分析等幾個地質(zhì)學(xué)方面分析，從而進(jìn)行相對古地貌恢復(fù)。

我們基于庫車地區(qū)雙滑脫構(gòu)造發(fā)育最為核心的的區(qū)域——克拉蘇地區(qū)的各段長度圖示，經(jīng)過計算得出了自西往東該區(qū)域各段的縮短率：吐孜阿瓦特段的縮短率約為52.5%，博孜段的縮短率約為25.5%，大北段的縮短率約為14%，而克深段的縮短率約為15%。這和結(jié)果，充分表明相對于克拉蘇地區(qū)東段的構(gòu)造主應(yīng)力，其西段的構(gòu)造主應(yīng)力更強。這一結(jié)果有力的支持了，西段表現(xiàn)為強烈逆掩推覆的結(jié)構(gòu)特征。

2.4 分布特征及規(guī)律

克拉蘇地區(qū)作為庫車凹陷雙滑脫最為發(fā)育的地區(qū)，其構(gòu)造特征具有很強的代表性，基于滑脫層的發(fā)育特點，在垂向構(gòu)造發(fā)育和平展展布特征上都變化顯著。經(jīng)歸納總結(jié)，其主要表現(xiàn)在于：

（1）吐孜阿瓦特段，作為克拉蘇構(gòu)造的最西段，受南部的溫宿凸起影響的同時由于下滑脫層發(fā)育不完全，導(dǎo)致構(gòu)造基地卷入。構(gòu)造特點為，近隆起呈疊瓦狀構(gòu)造，后緣強逆沖，且構(gòu)造急劇抬升。

（2）博孜段，構(gòu)造相對較為破碎，由于應(yīng)力集中在古隆起前緣釋放，其前緣隆升劇烈，從而表現(xiàn)為近隆起強推覆的顯著特征。

（3）大北段，作為區(qū)帶扭動最為顯著的區(qū)域，大北段的構(gòu)造特征主要體現(xiàn)在顯著的斜向發(fā)育。其中部的隆升特征較為強烈且伴生局部單發(fā)性突發(fā)構(gòu)造。

（4）克深段，凹陷寬緩且距離古隆起位置最遠(yuǎn)。

其構(gòu)造特征主要為后緣隆起。由于其縮短量相較其他段最為輕微，從而使得構(gòu)造有了較強的完整性。

3 結(jié)論

（1）兩套滑脫層綜合作用，使得大量疊瓦狀構(gòu)造發(fā)育存在，而每個疊瓦狀構(gòu)造都有成藏的可能性，這一特征使得雙滑脫構(gòu)造成為高效的油氣成藏模式之一。

（2）上滑脫層（古近系膏鹽層）可以作為優(yōu)質(zhì)蓋層。經(jīng)過勘探證實，當(dāng)純度較高的鹽巖達(dá)到30 m時，可以保障油氣的不散失。克拉蘇地區(qū)的最厚處達(dá)到4 000 m的古近系膏鹽層，即使經(jīng)歷劇烈區(qū)域構(gòu)造變化，也可以保護(hù)油氣不逸散。

（3）下滑脫層（中生界煤系地層）不僅是優(yōu)質(zhì)的烴源巖，也是構(gòu)造驅(qū)動的主要因素。

［1］楊茂智,劉軍,劉永雷,周紅波,李建峰,李睿林. 庫車前陸沖斷帶雙滑脫構(gòu)造發(fā)育特點分析[J]. 石油地質(zhì)與工程,2015,02:15-18+24.

［2］馮許魁,朱斗星,商國璽,谷永興,許建華,劉永雷. 庫車前陸沖斷帶構(gòu)造變形特征物理模擬[J]. 河南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2015,03:339-343．

［3］袁坤平,王岳鵬,商國璽,周紅波,白建樸,李濤. 克拉蘇地區(qū)雙滑脫層間構(gòu)造分段性研究[J]. 石油地質(zhì)與工程,2016,03:45-47+51．

［4］劉玉萍,尹宏偉,張潔,徐士進(jìn),解國愛. 褶皺—沖斷體系雙層滑脫構(gòu)造變形物理模擬實驗[J]. 石油實驗地質(zhì),2008,04:424-428.

［5］王椿鏞,張先康,吳慶舉,祝治平. 華北盆地滑脫構(gòu)造的地震學(xué)證據(jù)[J]. 地球物理學(xué)報,1994,05:613-620．

［6］吳禮明,丁文龍,曾維特,許長春,久凱. 滑脫構(gòu)造與油氣成藏的關(guān)系[J]. 特種油氣藏,2011,05:60-63+138．

Research and Application of Double Decollement Modeling Technology in Kuche Region

（School of Earth Sciences and Engineering, Xi’an Shiyou University, Shaanxi Xi’an 710065,China）

Kuche depression is located in Tarim block and the transition area of the south Tianshan orogenic belt. Internal structure is relatively complex, two sets of gypsum-salt rocks are common development in central, whose thickness is bigger and lithological change is plasticity strong. According to the characteristics of Kuche area whose decollement layer is more development, the role of coal decollement layer should be considered in salt tectonic modeling of Crassus structural belt, it's pointed out that Keshen tectonic belt is controlled by double decollement layer structure interpretation model of gypsum-salt rocks and coal measures strata, and the geological interpretation model of typical section has been established. The move have changed the understanding of Mesozoic basement faults and tectonic style. The researchers studied double decollement development characteristics, and the research result was confirmed by 3D seismic data of Keshen2 block. Mesozoic fault development and tectonic deformation mechanism in the area were further defined, structure model and fracture system were more reasonable, which made double decollement modeling technology gradually perfect.

Kuche depression; Keshen block; double decollement modeling

TE 122

A

1004-0935（2017）03-0301-03

2016-12-30

陳清文（1987-），女，碩士，新疆維吾爾自治區(qū)庫爾勒市人，研究方向：礦物學(xué)、礦床學(xué)、巖石學(xué)。