于俊峰，楊敏，劉存革，吳其林

(1.廣東石油化工學(xué)院 石油工程學(xué)院, 廣東 茂名 525000；2.中石化西北油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

位于新疆塔里木盆地北部的塔河油田是中國第一個(gè)古生界海相億噸級(jí)大油田。自2010年以來，隨著油氣勘探由淺層向超深層轉(zhuǎn)變，塔河油田的年產(chǎn)量從2007年的500萬噸左右達(dá)到2010年的1000萬噸，主要增加的產(chǎn)量來自古生界下構(gòu)造亞層。該層主要發(fā)育由走滑斷裂體系控制的碳酸鹽巖溶洞、溶蝕孔、縫洞和裂縫儲(chǔ)層，構(gòu)造樣式是研究該區(qū)構(gòu)造變形規(guī)律和儲(chǔ)層成因的基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究地區(qū)位于塔里木盆地沙雅隆起中段南翼的阿克庫勒凸起(圖1)。沙雅隆起發(fā)育于前震旦系變質(zhì)基底之上，為變形疊加的古隆起[1]。阿克庫勒凸起為沙雅隆起的次一級(jí)構(gòu)造單元(圖1)，位于沙雅隆起的中部[2,3]。阿克庫勒凸起經(jīng)歷了加里東、海西、印支-燕山、喜山等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其中，受加里東晚期、海西期以及燕山期等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)地殼擠壓抬升的影響，導(dǎo)致塔河地區(qū)阿克庫勒凸起主體部位及南部斜坡缺失志留系—上侏羅統(tǒng)的大部分地層，并且上奧陶統(tǒng)與中、下奧陶統(tǒng)分別遭受不同程度的剝蝕[4-6](圖2)。

圖1 研究區(qū)位置及主要斷裂分布

圖2 塔河地區(qū)古生界下構(gòu)造亞層地層關(guān)系

2 構(gòu)造樣式

從加里東到海西時(shí)期，塔中-塔北地區(qū)主要經(jīng)歷了裂陷及擠壓的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)環(huán)境，故在其主要構(gòu)造層的平面和剖面地質(zhì)上均產(chǎn)生了標(biāo)志性的構(gòu)造樣式[7-10]，塔河地區(qū)古生界下構(gòu)造亞層的平面、剖面構(gòu)造樣式最具有代表性。

2.1 平面斷裂樣式

塔河地區(qū)至少發(fā)育了5條NE向主斷裂帶，不同斷裂帶之間表現(xiàn)出了不同的組合樣式，同時(shí)，單條斷裂樣式也具有各自的特點(diǎn)。因此，依據(jù)斷裂帶在平面上的組合方式，將塔河油田斷裂平面樣式劃分為4種：弧形走滑斷裂、平行走滑斷裂、“X”形共軛剪切斷裂以及左行右階走滑斷裂樣式(圖3)。

圖3 塔河地區(qū)古生界地層平面斷裂樣式

以上特征揭示了塔河主體區(qū)斷裂北部邊界主要受到純剪作用控制，剪切過程中，應(yīng)變橢球體主軸λ1和λ2方向始終不變，因此主位移帶方向也大致保持不變。

3)“X”形共軛剪切斷裂樣式?！癤”形共軛剪切斷裂是塔河地區(qū)斷裂體系組合樣式的重要特點(diǎn)。該類型斷裂的主要形成機(jī)制是由作用于地質(zhì)體的水平壓應(yīng)力大于巖石的抗剪強(qiáng)度引起的巖石破裂，由于內(nèi)摩擦角的存在，其“X”剪裂角的φ/2小于45°，該種體系下引起“X”剪裂形成共軛走滑斷層。

4)左行右階走滑斷裂樣式。塔河主體區(qū)F67斷裂帶是獨(dú)立的左旋走滑斷裂系統(tǒng)，東西向由3條斷裂F67-1、F67-2、Fn構(gòu)成，南北向由4段右階走滑斷裂段構(gòu)成。其中，中段具有壓扭性質(zhì)，表現(xiàn)為奧陶系地層的鏟式滑脫逆沖特征，而向南段逐漸減弱。針對(duì)左行走滑斷層，左行右階走滑斷裂的疊置段或彎曲段表現(xiàn)為擠壓應(yīng)力狀態(tài)，在縱向上則表現(xiàn)為正花狀構(gòu)造；而左行左階走滑斷裂的疊置段或彎曲段表現(xiàn)為伸展應(yīng)力狀態(tài)，縱向上則表現(xiàn)為負(fù)花狀構(gòu)造。

2.2 剖面斷裂樣式

根據(jù)應(yīng)力的作用機(jī)制，研究區(qū)的剖面斷裂樣式可分為擠壓型、過渡型和走滑型共3大類8小類(圖4)。

2)過渡型。過渡型包括兩種類型：(1)“X”形擠壓-走滑斷裂。由于擠應(yīng)力和走滑分量的相互作用，巖石破裂不但在平面上表現(xiàn)為“X”形共軛剪切特征，剖面上也出現(xiàn)逆沖斷層與走滑斷層之間的“X”形交切關(guān)系，反映了走滑作用過程中派生的擠壓分量在局部構(gòu)造位置的擠壓與走滑的疊加效應(yīng)。在塔河地區(qū)F67斷裂的中段(圖4c)， Fn斷裂與走滑斷裂F67-2的錯(cuò)斷特征即反映了這樣的配置關(guān)系。剖面上，F(xiàn)67-2斷裂是直立的走滑斷裂，受到Fn斷裂向東擠壓逆沖作用的影響，形成了擠壓-走滑斷裂的組合特點(diǎn)(圖5)。(2)伸展-走滑斷裂。伸展-走滑斷裂樣式主要產(chǎn)生在F67斷裂的南段，TK494斷裂大部分以及F3斷均具有一定的走滑伸展性質(zhì)。主要表現(xiàn)為這三條斷裂在大規(guī)模走滑的同時(shí)，奧陶統(tǒng)頂界斷裂具有明顯的正斷層性質(zhì)(圖4d)。

3)走滑型。本區(qū)的走滑構(gòu)造樣式包括正、負(fù)花狀構(gòu)造，每一種又可細(xì)分為基底式和蓋層式(圖4e、4f)。

圖4 塔河地區(qū)古生界地層剖面斷裂樣式

圖5 塔河中部的F67斷裂帶擠壓-走滑地震剖面

正花狀構(gòu)造一般與壓扭性走滑斷裂伴生，在走滑斷裂上部形成背形構(gòu)造。它是聚斂型走滑斷層派生的在壓扭性應(yīng)力狀態(tài)中形成的構(gòu)造，一條陡立走滑斷層向上分叉撒開，以逆斷層組成的背沖構(gòu)造，斷層下陡上緩?fù)姑嫦蛏?，被切斷地層多成背形，但不具彎滑褶皺性質(zhì)。一般認(rèn)為，正花狀構(gòu)造的成因是壓剪性的，而負(fù)花狀構(gòu)造一般與張扭斷層伴生，走滑本身就可以產(chǎn)生。

沿塔河地區(qū)走滑主斷裂帶，普遍發(fā)育有由深向淺的兩套花狀構(gòu)造，說明走滑具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)。

3 構(gòu)造演化對(duì)樣式的控制作用

塔河地區(qū)經(jīng)歷了加里東早期伸展作用、加里東中期以后聚斂環(huán)境下的構(gòu)造變形，特別是在聚斂環(huán)境下，沙雅隆起北部邊界至艾丁西北部均受到不同程度的擠壓剪切作用，阿克庫勒凸起也受到擠壓剪切分量的影響，產(chǎn)生強(qiáng)烈的蓋層褶皺作用和走滑構(gòu)造系統(tǒng)。

3.1 加里東早期伸展裂陷階段正斷層的發(fā)育

早震旦世—早奧陶世，阿克庫勒凸起處于伸展作用下的盆地演化背景(圖6a)，輪臺(tái)、艾丁北、阿克庫木、阿克庫勒、塔河南、庫滿拗拉槽的邊界均發(fā)育有一系列基底式正斷層[12]，塔北隆起此時(shí)表現(xiàn)為與滿加爾凹陷連成一體的盆地-斜坡沉積區(qū)，古地形為西高東低，阿克庫勒地區(qū)寒武-奧陶系地層殘留厚度自南向北變薄。

3.2 加里東中期聚斂環(huán)境下的構(gòu)造變形

3.3 加里東晚期弱擠壓變形

在遞進(jìn)變形過程中斷層產(chǎn)狀也會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致觀測(cè)到的斷層并不總是簡單的共軛關(guān)系，但其具有相對(duì)普遍的規(guī)律，即在統(tǒng)一應(yīng)力場(chǎng)中形成剪切破裂的共軛組合，或在主斷層剪切位移誘導(dǎo)產(chǎn)生次級(jí)破裂。

3.4 海西期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響

圖6 過塔河地區(qū)-輪臺(tái)斷裂的構(gòu)造演化剖面

由圖6e構(gòu)造演化圖可見，海西構(gòu)造旋回的重要影響是輪臺(tái)斷裂在另一構(gòu)造幕的強(qiáng)烈繼承性逆沖活動(dòng)，并伴隨阿克庫勒凸起的持續(xù)隆升作用，輪南斷裂下盤阿克庫勒區(qū)仍保持一北東向展布、向南西方向傾伏的大型鼻狀凸起構(gòu)造形態(tài)。阿克庫勒地區(qū)表現(xiàn)為輪臺(tái)斷裂下降盤的整體抬升剝蝕，隆升幅度達(dá)1500 m左右。而艾丁北則是凸起邊界的褶皺作用，但凸起內(nèi)大斷裂基本停止活動(dòng)，在南北向擠壓作用下研究區(qū)斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，疊加變形區(qū)裂縫發(fā)育，并控制了阿克庫勒凸起碳酸鹽巖裂縫和古巖溶的發(fā)育[6]。

4 結(jié)論

(1)依據(jù)斷裂帶在平面上的組合方式，將塔河油田斷裂平面樣式劃分為4種：弧形走滑斷裂、平行走滑斷裂、“X”形共軛剪切斷裂以及左行右階走滑斷裂樣式。根據(jù)應(yīng)力的作用機(jī)制，研究區(qū)的剖面斷裂樣式主要可以劃分為擠壓型、過渡型以及走滑型，共3大類8小類。

(2)不同階段演化的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)過程、力學(xué)變化研究表明，古生界下構(gòu)造亞層的構(gòu)造變形主要是加里東中期至晚期，特別是中奧陶世晚期在北昆侖洋和阿爾金洋閉合的背景下，盆地北部邊界大規(guī)模剪切擠壓作用控制的，并形成以擠壓翻轉(zhuǎn)構(gòu)造、大型走滑斷裂為標(biāo)志的構(gòu)造樣式。