侯 蓉，魏凌云，王振奇

(1. 長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100； 2. 中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830013)

準(zhǔn)噶爾盆地南緣霍瑪吐背斜帶構(gòu)造演化分析

侯 蓉1，魏凌云2，王振奇1

(1. 長(zhǎng)江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100； 2. 中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830013)

霍瑪吐背斜帶位于準(zhǔn)噶爾盆地北天山的山前沖斷帶，擁有良好的石油地質(zhì)條件，大地構(gòu)造位置比較復(fù)雜，受晚古生代以來的海西、印支、燕山和喜山多期次(或同期次)不同構(gòu)造體系的疊加與復(fù)合，形成眾多的圈閉，發(fā)育規(guī)模和時(shí)空展布等具有多期性、多樣性和復(fù)雜性等特點(diǎn)，油氣苗顯示活躍，資源量大。其中，霍—瑪—吐構(gòu)造帶是準(zhǔn)南規(guī)模最大的一排構(gòu)造單元，具有良好油氣勘探前景。

準(zhǔn)噶爾盆地南緣；滑脫層；構(gòu)造樣式；構(gòu)造演化

霍瑪吐背斜帶是典型富油氣構(gòu)造帶，其位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣沖斷帶中，由于多種構(gòu)造變形使油氣分布出現(xiàn)差異性和復(fù)雜性。因此，對(duì)于我國(guó)西部前陸盆地沖斷帶，其研究的重點(diǎn)是復(fù)雜構(gòu)造變形特征與構(gòu)造樣式[1-3]?；衄斖卤承睅г谕砉派瓿闪舜箨懫春?，中生代是進(jìn)人陸內(nèi)演化階段的分水嶺，新生代由于印度板塊與亞洲板塊碰撞，特別是印度板塊向北擠壓，天山古造山與古構(gòu)造重新復(fù)活，使天山山脈再度隆起，山體向兩側(cè)盆地方向發(fā)生大規(guī)模的逆沖推覆，進(jìn)而沉積了巨厚的新生代在中生代沉積盆地上，形成現(xiàn)今地形地貌和構(gòu)造格局[4-6]。該區(qū)前陸盆地構(gòu)造形成與油氣成藏的控制因素是中新生代山前逆沖構(gòu)造帶的形成及其構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換，決定著整個(gè)準(zhǔn)噶爾盆地的形成、成烴、成藏過程及富集特征及規(guī)律[7-8]。從霍爾果斯背斜到安集海背斜、瑪納斯背斜到瑪北背斜、吐谷魯背斜到呼圖壁背斜，褶皺強(qiáng)度逐漸減弱，軸部出露地層由老變新，表明來自南部的主應(yīng)力向北逐漸減弱；研究區(qū)構(gòu)造縮短量自東向西逐漸減小，且遞減梯度逐漸增大；斷層對(duì)構(gòu)造具有重要的控制作用，其走向與構(gòu)造軸向基本一致。

1 主要滑脫層

霍瑪吐背斜帶的形成機(jī)制與變形機(jī)制跟工區(qū)內(nèi)的幾個(gè)重要的滑脫層有關(guān)，它們對(duì)滑脫斷層的發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。研究工區(qū)內(nèi)主要發(fā)育中下侏羅統(tǒng)煤系地層、白堊系吐谷魯群泥巖層及古近系安集海河組泥巖層等3套構(gòu)造滑脫層。準(zhǔn)噶爾盆地南緣的構(gòu)造滑脫層通過控制逆沖推覆斷裂帶的發(fā)育從而控制南緣區(qū)域構(gòu)造展布特征及相關(guān)褶皺變形。中下侏羅統(tǒng)的八道灣組和西山窯組廣泛分布煤層及碳質(zhì)泥巖層，是南緣沖斷帶的區(qū)域性構(gòu)造滑脫層，厚度較大。吐谷魯群為一套局部性的構(gòu)造滑脫層，厚度介于680～2 000 m，主要發(fā)育湖相泥巖地層。由于褶皺層間調(diào)節(jié)斷層的作用，古近系安集海河組分布著一套構(gòu)造主體部位地層局部加厚的巨厚淺—半深湖相泥巖沉積，厚度介于500～1 200 m，普遍發(fā)育異常高壓，泥巖層塑性強(qiáng)，是重要的區(qū)域性構(gòu)造滑脫層。

2 構(gòu)造樣式

構(gòu)造樣式是在相同環(huán)境下，所生成的應(yīng)力配置相同的結(jié)構(gòu)變形的組合構(gòu)造。他們具有結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)相似或相同的構(gòu)造特征和變形機(jī)理。不僅對(duì)油氣的運(yùn)移、聚集與保存進(jìn)行控制，也對(duì)沉積相帶的生儲(chǔ)油層的空間分布具有深刻的影響。由于霍瑪吐背斜帶處于準(zhǔn)噶爾盆地南緣山前沖斷帶并發(fā)育多套朔性滑脫層。因此，構(gòu)造樣式為塑性滑脫層內(nèi)脆性變形的斷層相關(guān)褶皺，且以多種構(gòu)造樣式不同期次的疊加為主?；衄斖卤承睘樯?、淺層不同褶皺類型疊加而成的復(fù)合型背斜，深部由于基底的位移量向上傳遞形成了斷裂并由山前不斷向盆地內(nèi)傳遞，形成反向的褶皺調(diào)節(jié)斷層以及相關(guān)轉(zhuǎn)折褶皺。淺部強(qiáng)烈的擠壓形成低角度逆掩斷層，斷層上盤沿上滑脫面古近系泥巖向前推覆遇阻不能繼續(xù)向前陸方向傳遞，形成一個(gè)犁狀的破裂逆斷層作為介質(zhì)將位移傳遞至地面，從而導(dǎo)致“犁形”斷裂及霍瑪吐構(gòu)造帶的形成。

霍瑪吐背斜帶處于準(zhǔn)噶爾盆地南緣山前沖斷帶，由于沉積層巨厚，內(nèi)部發(fā)生多層次的滑脫，基底構(gòu)造對(duì)上部的構(gòu)造變形不起直接的控制作用，存在深淺變形的調(diào)節(jié)帶，構(gòu)造樣式的疊加在沉積蓋層內(nèi)形成脆性變形的斷層相關(guān)褶皺。南緣3大成藏組合的油氣分布特征皆由構(gòu)造樣式及其疊加特征控制，準(zhǔn)噶爾盆地南緣霍瑪吐背斜帶構(gòu)造樣式展布見表1。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地南緣霍瑪吐背斜帶構(gòu)造樣式展布

斷層傳播褶皺是在擠壓應(yīng)力作用下，由于牽引作用的影響，地層沿先發(fā)育的斷層發(fā)生褶皺而形成的，常與大型逆沖斷層伴生。斷層上升盤發(fā)生強(qiáng)烈變形而下盤不變形或微弱變形，使該地區(qū)易形成下生上儲(chǔ)或自生自儲(chǔ)油氣藏。由于褶皺作用對(duì)沖斷層滑移量的吸收，使得背斜軸面在斷面上的終止點(diǎn)和斷層轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的距離即斷層的滑移量向上逐漸減小；軸面固定的斷層傳播褶皺發(fā)育方式與層厚不變斷層傳播褶皺相似，但前者的背斜軸面固定，引起前翼厚度增厚或減薄[9]，隨深度加大褶皺越來越緊閉。膝折褶皺是斷層轉(zhuǎn)折褶皺的最初形式，當(dāng)斷層開始滑動(dòng)時(shí)形成膝折帶，用來調(diào)節(jié)上盤巖石沿?cái)鄬用娴幕瑒?dòng),隨位移的增大，膝折帶變寬且膝折幅度加大，當(dāng)上盤斷坡后點(diǎn)越過下盤斷坡前點(diǎn)時(shí)地層發(fā)生褶皺以，沿上部斷層段發(fā)生平移，則會(huì)形成斷層轉(zhuǎn)折褶皺。當(dāng)褶皺下伏的斷層存在多個(gè)斜坡，隨著滑移量加大，膝折帶重疊干涉會(huì)形成多個(gè)新軸面和巖層傾斜區(qū)，最后形成復(fù)雜的褶皺形態(tài)。楔形構(gòu)造是霍瑪吐構(gòu)造帶主要的構(gòu)造樣式之一，包括一個(gè)拆離層位和兩個(gè)或多個(gè)拆離層位兩種類型?；衄斖聵?gòu)造帶發(fā)育由兩個(gè)或多個(gè)拆離層位形成的構(gòu)造三角楔，由上下相接的兩條或多條反向沖斷層和正向沖斷層構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)造楔，是斷層轉(zhuǎn)折褶皺的組合。他控制著前陸沖斷構(gòu)造位移量的消減和前陸沖斷帶構(gòu)造分布的范圍和變形的方式。

瑪納斯背斜位于第2排構(gòu)造霍—瑪—吐背斜中段，面積約312 km2，瑪納斯背斜是一個(gè)頂部轉(zhuǎn)折端被剝蝕的斷層傳播褶皺，背斜核部出露的地層為古近系安集海河組，逆沖斷層沿古近系滑脫層沖出地表，致使地表褶皺呈現(xiàn)緊閉形態(tài)且北翼較南翼陡，背斜深部發(fā)育斷層轉(zhuǎn)折褶皺，中部為楔形構(gòu)造，為一個(gè)斷層轉(zhuǎn)折—斷層傳播疊加褶皺(圖1)。

圖1 瑪納斯背斜構(gòu)造樣式地震剖面圖(TG201104K)

從區(qū)域平面分布上看，工區(qū)內(nèi)的構(gòu)造樣式分布具有一定的規(guī)律性，斷層傳播褶皺發(fā)育于霍瑪吐背斜帶的中上組合，斷層轉(zhuǎn)折褶皺則在霍瑪吐背斜帶的中下組合發(fā)育，構(gòu)造三角楔在霍爾果斯背斜、瑪納斯背斜、吐谷魯背斜均有發(fā)現(xiàn)。從理論上看，構(gòu)造三角楔內(nèi)的圈閉由于處于反沖斷裂的下盤，而白堊系地層能夠作為良好的蓋層，所以其有利于油氣的聚集與成藏。反沖斷層與反沖斷層次生的斷裂所圍成的斷塊由于上覆巨厚的安集海河組泥巖的遮擋，也是良好的油氣圈閉。安集海背斜的褶皺調(diào)節(jié)斷層與安集海背斜之間的斷背斜同樣具有優(yōu)良的成藏條件?？傮w來說，準(zhǔn)噶爾盆地南緣霍瑪吐背斜帶的構(gòu)造三角楔以及反沖斷層與其伴生的南傾小斷裂的斷塊、斷背斜等是本地區(qū)勘探的有利區(qū)帶。

3 構(gòu)造演化分析

準(zhǔn)噶爾盆地南緣中新生代盆地是受擠壓撓曲作用形成的類前陸盆地，霍瑪吐背斜帶位于北天山山前沖斷帶的二級(jí)構(gòu)造單元上，在石炭紀(jì)火成巖基底之上沉積形成，石炭紀(jì)末期由于受晚海西、印支、燕山及喜山等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，霍瑪吐背斜帶在經(jīng)歷了匯聚型陸緣殘留海盆地、前陸盆地、壓扭盆地、陸內(nèi)凹陷和再生前陸盆地階段之后，最終在喜山末期定型，卷入褶皺變形的主地層為中—新生界以及古生界上部的石炭系和二疊系，并發(fā)育有兩排褶皺逆沖構(gòu)造，形成霍爾果斯背斜、瑪納斯背斜、吐谷魯背斜、獨(dú)山子背斜、安集海背斜、呼圖壁背斜等構(gòu)造[10-13]。

根據(jù)構(gòu)造演化分析，霍瑪吐背斜帶可分為4個(gè)演化階段：a晚白堊世—漸新世，坳陷盆地階段；b中新世—上新世，再生前陸盆地發(fā)展階段；c上新世—更新世，再生前陸盆地發(fā)展階段；d更新世—全新世，再生前陸盆地發(fā)展階段。

1)晚白堊世—漸新世

準(zhǔn)噶爾盆地南緣在白堊紀(jì)為坳陷盆地階段的成熟時(shí)期(見圖2)，沉積范圍與較侏羅系相比有所增大。晚白堊世末期，由于構(gòu)造活動(dòng)的影響，北天山隆升，四棵樹凹陷受到擠壓作用整體隆升，由于剝蝕夷平作用使盆地邊緣缺失部分上白堊統(tǒng)的地層。古新世—始新世繼承了白堊系構(gòu)造格局，盆地穩(wěn)定下沉，湖盆范圍逐漸擴(kuò)大，漸新世晚期南緣構(gòu)造活動(dòng)加強(qiáng)。在霍瑪吐背斜帶的大部分地區(qū)，白堊紀(jì)—古近紀(jì)構(gòu)造大體比較穩(wěn)定，此處以獨(dú)山子所在四棵樹凹陷為例。

圖2 四棵樹凹陷白堊系沉積末構(gòu)造

2)中新世—上新世

漸新世末，由于印度次大陸與歐亞大陸南緣的碰撞作用，從中新世開始，天山再次隆升成為陸內(nèi)造山帶，使天山山前急劇下沉發(fā)育再生前陸盆地(見圖3)。中新世初期，沙灣組地層延續(xù)下伏地層的走勢(shì)，構(gòu)造格局為北高南低，西高東低，此時(shí)喜山運(yùn)動(dòng)開始發(fā)生，第2排背斜帶和第3排背斜帶來深部的基底卷入式斷裂發(fā)育，該斷層突破侏羅系地層，在白堊系吐谷魯群中繼續(xù)滑脫沖斷形成斷層轉(zhuǎn)折褶皺。

圖3 瑪納斯背斜獨(dú)山子組沉積前構(gòu)造

3)上新世—更新世

上新世和早更新世是準(zhǔn)南前陸盆地構(gòu)造活動(dòng)最活躍的時(shí)期，受喜山末期造山運(yùn)動(dòng)的影響，北天山大幅度逆沖隆升，使天山山前進(jìn)入再生前陸盆地的發(fā)展階段，由于南部擠壓應(yīng)力場(chǎng)的影響，邊界斷裂活動(dòng)劇烈，使得天山山前地區(qū)大幅沉降。早期形成的各類構(gòu)造的幅度加大，褶皺幅度加強(qiáng)，表皮構(gòu)造的完整性被破壞，表現(xiàn)為明顯的擠壓推覆特征，如圖4。第2排背斜帶在深部斷層轉(zhuǎn)折褶皺前端不斷發(fā)育的同時(shí)，遇到了反沖的阻力，這種阻力產(chǎn)生了反向的逆沖斷層，同樣，這條反沖斷層也是滑脫斷層，他沿著白堊系吐谷魯群滑脫，并在深部斷層轉(zhuǎn)折褶皺的交匯處突破地層，從下到上切割了白堊系東溝組、古近系紫泥泉子組的地層，并古近系巨厚的安集海河組地層內(nèi)消失。除了第四系晚期發(fā)育的突破地表的霍瑪吐斷裂，第2排構(gòu)造帶基本定型。

圖4 瑪納斯背斜獨(dú)山子組沉積至第四系沉積構(gòu)造

4)更新世—全新世

喜山運(yùn)動(dòng)晚期，再生前陸盆地發(fā)育劇烈，由于巨大的擠壓應(yīng)力影響，第1排構(gòu)造帶運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地層縮短幅度增大，并發(fā)育了基底卷入式的深部大斷裂，在第1排構(gòu)造帶和第2排構(gòu)造帶之間突破至古近系安集海河組泥巖滑脫層，并沿著安集海河組滑脫，形成位移量巨大的霍瑪吐斷裂，在第2排的霍、瑪、吐3個(gè)背斜中該斷裂均突破地表，直至現(xiàn)今仍然發(fā)育(圖5)。第2排構(gòu)造帶的3個(gè)背斜的構(gòu)造幅度又一次得到增強(qiáng)，與此同時(shí)，反沖地層也再次發(fā)育，導(dǎo)致霍、瑪、吐3個(gè)背斜的第四系地層均有向南旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

圖5 瑪納斯背斜第四系晚期沉積構(gòu)造

4 結(jié) 語

1)霍瑪吐背斜帶受喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響使準(zhǔn)南前陸盆地構(gòu)造格局復(fù)雜，形成了多個(gè)滑脫斷層及多種構(gòu)造樣式，其相互疊加使霍瑪吐背斜帶構(gòu)造樣式更為復(fù)雜。

2)霍瑪吐背斜帶以古近系—新近系為構(gòu)造主體，近于東西向直線排列，但各構(gòu)造橫向上并不連續(xù)，以瑪納斯構(gòu)造為中心，呈向北微凸的雁狀排列。

3)受燕山III幕影響，盆地邊緣缺失部分上白堊統(tǒng)；喜山運(yùn)動(dòng)早期，來自深部的基底卷入式斷裂發(fā)育；喜山運(yùn)動(dòng)末期，受南部擠壓應(yīng)力場(chǎng)影響，擠壓推覆特征明顯；喜山運(yùn)動(dòng)晚期，巨大的擠壓應(yīng)力作用使構(gòu)造帶發(fā)育了發(fā)育了基底卷入式的深部大斷裂，在第3排構(gòu)造帶的背斜構(gòu)造幅度也再一次得到加強(qiáng)，并最終定型。

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An Analysis of Tectonic Evolution in Southern Margin of Huomatu Anticline in Junggar Basin

HOU Rong1, WEI Lingyun2, WANG Zhenqi1

(1.KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOil-GasResourceofMinistryofEducation,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China; 2.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,XinjiangOilfieldBranch,ChinaPetroleum,Urumchi,Xinjiang830013,China)

HuoMaTu anticline belt is located in the piedmont thrust belt of southern margin of Junggar basin with good petroleum geological conditions. Its tectonic position is more complex with the superposition and recombination of different tectonic systems in the Hercynian days, including Indosinian, Yanshan and Himalayan periods since late Paleozoic times. A large number of traps are formated, as has the characteristics of multiphase nature, diversity and complexity in the development scale and space-time distribution and so on. There is active seepage and large amount of resources. Among them, the Huoerguosi-Manasi-Tugulu structure belt is the largest structural unit, and it has favorable foreground of exploration.

Southern margin of the Junggar basin; Decollement; Tectonic style; Tectonic evolution

2017-05-27

侯蓉(1990-)，女，四川遂寧人，在讀碩士研究生，研究方向：油氣構(gòu)造與盆地分析，手機(jī)：18062789397，E-mail：991448494@qq.com；通訊作者：王振奇(1963-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：wzq@yangtzen.edu.cn.

P618.13

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.002