陳文萍， 胡望水*， 李 濤， 王淑君， 葛 勛， 姜天陽(yáng)， 李拉毛才旦

(1.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430100；2.青海油田天然氣采油廠，格爾木 816000)

柴達(dá)木盆地是青藏高原北部最大的中、新生代山間盆地[1]，為阿爾金山、祁連山和昆侖山所圍繞，形成“三山一盆”的構(gòu)造格局，具有復(fù)雜的盆山關(guān)系[2]。盆地內(nèi)巨厚的新生代沉積地層及構(gòu)造變形記錄了印度-歐亞板塊碰撞以來(lái)青藏高原，特別是高原北部隆升、擴(kuò)展的信息[3-7]，因此，中外學(xué)者對(duì)該地展開(kāi)了大量的研究，并取得了一定的進(jìn)展[8-22]。

目前而對(duì)于中生界原型盆地性質(zhì)的認(rèn)識(shí)還存在著較大爭(zhēng)議：①部分學(xué)者認(rèn)為包括柴達(dá)木盆地在內(nèi)的中國(guó)西北地區(qū)各大沉積盆地均為壓(扭)性盆地而不同于中國(guó)東部的裂谷伸展盆地[23-28]；② 部分學(xué)者認(rèn)為是區(qū)域伸展構(gòu)造背景下的裂陷盆地[29-30]；③也有部分學(xué)者認(rèn)為是與阿爾金斷裂的走滑活動(dòng)有關(guān)的拉分盆地；④還有部分學(xué)者認(rèn)為是由早、中侏羅世伸展斷陷盆地和晚侏羅世(至白堊紀(jì))擠壓坳陷型盆地疊加而成的[31-33]；⑤部分學(xué)者認(rèn)為柴達(dá)木盆地為單純的擠壓性盆地，昆侖山和祁連山相向向盆地?cái)D壓對(duì)沖，盆地受擠壓沉降[27]。目前對(duì)于柴達(dá)木盆地負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造研究較少，故結(jié)合整個(gè)柴達(dá)木盆地、柴達(dá)木盆地西部躍進(jìn)二號(hào)東以及柴達(dá)木盆地北部地區(qū)三維地震資料，詳細(xì)地分析柴達(dá)木盆地構(gòu)造特征、規(guī)律，剖析該區(qū)構(gòu)造特征及其發(fā)育演化，首次發(fā)現(xiàn)柴達(dá)木地區(qū)發(fā)育負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造。其意義在于研究結(jié)果對(duì)于負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造的識(shí)別以及柴達(dá)木盆地區(qū)域構(gòu)造研究有重要指導(dǎo)作用。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

柴達(dá)木盆地地處青藏高原，北部為阿爾金山，西南部發(fā)育昆侖山脈，東北部為祁連山。整個(gè)柴達(dá)木盆地被阿爾金、昆侖、祁連山等構(gòu)造帶所圍限(圖1)。盆地面積約1.2×105km2，海拔為2 700～3 000 m，發(fā)育并保存了完整、巨厚的新生代沉積物[32]。

圖1 柴達(dá)木盆周緣山脈現(xiàn)今地貌圖

2 柴達(dá)木盆地區(qū)域扭動(dòng)構(gòu)造特征

整個(gè)柴達(dá)木盆地褶皺呈雁列式排列，褶皺走向?yàn)楸蔽?南東向。柴達(dá)木盆地主要發(fā)育卷入褶皺(圖2)，卷入褶皺構(gòu)造變形的最新的地層是澀北組(Q1s)，而七個(gè)泉組組之上的地層均為披覆充填，由此可以確定該地定型期是早更新世末期。褶皺發(fā)育的地方，發(fā)育了許多正斷層，正斷層的走向與褶皺走向不一致，斷層與褶皺呈銳角相交，切斷了背斜的軸線，反映了該地?cái)鄬訛楹笊鷺?gòu)造，通過(guò)對(duì)青海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院提供的地震資料做精細(xì)構(gòu)造解釋?zhuān)刹襁_(dá)木盆地昆北-烏南-大烏斯-油南-油泉子-南翼山-尖頂山(QY-06040)地震反射剖面構(gòu)造解釋圖可見(jiàn)(具體剖面位置見(jiàn)圖3左下角)，該區(qū)變形帶上寬下窄，構(gòu)造變形帶近乎直立，深淺層變形具有很好的一致性，表明一次變形的產(chǎn)生。斷層縱向斷距不大，但變形較強(qiáng)烈，表明水平位移較大，斷層組合整體上呈正花狀構(gòu)造，是典型的壓扭構(gòu)造特征。柴達(dá)木盆地昆北-東柴山-茫崖-油墩子-黃瓜梁-大風(fēng)山-長(zhǎng)尾梁-東坪-牛鼻子梁(QY-06080)剖面(圖4)柴達(dá)木盆地花狀構(gòu)造特征也十分明顯，特別是西部靠近昆侖山一帶，斷層斷裂致地表，呈雁列狀排列，斷層組合多呈花狀構(gòu)造，是典型的走滑構(gòu)造特征，阿爾金-尖頂山-黑梁子-大風(fēng)山-紅三旱三、四號(hào)-臺(tái)南(CDM-1089)地震剖面(圖5)與QY-06040和CMD-1089剖面有相似的特征。

圖2 柴達(dá)木盆地西北部地質(zhì)簡(jiǎn)圖(1)中國(guó)石油青海油田分公司，中國(guó)石油大學(xué)(北京)，2006.柴達(dá)木盆地地質(zhì)圖(1:100萬(wàn))草圖。

圖3 柴達(dá)木盆地QY-06040地震反射剖面構(gòu)造解釋圖(3)地震精細(xì)資料由青海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院提供。

2.1 柴達(dá)木盆地西部壓扭構(gòu)造特征

柴達(dá)木盆地西部(簡(jiǎn)稱(chēng)柴西)早期走滑構(gòu)造主要分布在西北部，受阿爾金山脈的控制，構(gòu)造走向多為北西-南東。柴西地區(qū)從盆緣至中央?yún)^(qū)(圖6)，構(gòu)造發(fā)育時(shí)間由早至晚。七個(gè)泉組地層卷入構(gòu)造范圍內(nèi)，部分為假整合，部分為平行不整合，由此可確定卷入褶皺構(gòu)造變形的最新的地層是Q1s(澀北組)，所以定型期是早更新世末期七個(gè)泉組沉積時(shí)期。柴西大部分的局部構(gòu)造上發(fā)育正斷層(圖6)，正斷層在平面上的展布特征為：①走向以近北東-南西為主；②斷層平面延伸規(guī)模小；③斷層走向與褶皺走向不一致，呈銳角相交；④斷層切斷了背斜軸線，反映了該地區(qū)背斜和褶皺的先后成因關(guān)系，說(shuō)明此處的正斷層為后生構(gòu)造。

柴達(dá)木盆地西部躍進(jìn)二號(hào)地區(qū)地震剖面圖(圖7)反映出該區(qū)變形帶窄，且上寬下窄，構(gòu)造變形帶近乎直立，斷層整體上呈花狀構(gòu)造特征。

2.2 柴達(dá)木盆地北部壓扭構(gòu)造特征

柴達(dá)木盆地北部地區(qū)(簡(jiǎn)稱(chēng)柴北)壓扭構(gòu)造主要分布在祁連山附近，受祁連山的控制，構(gòu)造走向多為北北西-南南東。柴北地區(qū)的構(gòu)造發(fā)育特征與柴西地區(qū)相同，從盆緣至中央構(gòu)造發(fā)育時(shí)間從早至晚(圖8)。該區(qū)七個(gè)泉組卷入褶皺范圍內(nèi)，大部分地區(qū)七個(gè)泉組與早期地層呈角度不整合。由此可確定柴北卷入褶皺構(gòu)造變形的最新的地層是澀北組(Q1s)，幾乎所有的局部構(gòu)造上發(fā)育正斷層，正斷層平面展布特點(diǎn)：①走向近北北西-南南東；②斷層平面延伸規(guī)模?。虎蹟鄬幼呦蚺c褶皺走向不一致，呈銳角相交；④切斷了背斜軸線，反映了兩者的先后成因關(guān)系。正斷層發(fā)育時(shí)間在Q1s(澀北組)沉積期后，柴達(dá)木組沉積之前。

圖4 柴達(dá)木盆地QY-06080地震反射剖面構(gòu)造解釋圖②

圖5 柴達(dá)木盆地CMD-1089地震反射剖面構(gòu)造解釋圖②

圖6 柴達(dá)木盆地西部主要褶皺構(gòu)造帶分布圖[區(qū)域位置見(jiàn)圖2(a)；據(jù)文獻(xiàn)[1]]

圖7 柴達(dá)木盆北部主要褶皺構(gòu)造帶分布圖[區(qū)域位置見(jiàn)圖2(b)]

3 柴達(dá)木盆地負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造的識(shí)別

走滑構(gòu)造在平面上表現(xiàn)為扭動(dòng)褶皺構(gòu)造斜列或雁列，剖面上表現(xiàn)為變形帶較窄，斷層縱向斷距不大，但是變形較強(qiáng)烈，斷層組合為花狀構(gòu)造。該區(qū)褶皺構(gòu)造排列為典型的雁列排列，該區(qū)構(gòu)造變形帶窄(圖3～圖5)，斷層縱向斷距不大變形較強(qiáng)烈，斷層剖面組合為花狀構(gòu)造，是走滑構(gòu)造的典型特征。整體上柴達(dá)木盆地符合走滑構(gòu)造特征，柴西、柴北等地區(qū)走滑構(gòu)造有不同特征。

柴西和柴北褶皺分別呈左階和右階展布說(shuō)明柴西和柴北分別受不同的構(gòu)造帶影響，柴西地區(qū)主要受昆侖山構(gòu)造帶的影響，昆侖山構(gòu)造帶為左階右行走滑變形帶，受其影響的柴西地區(qū)雁列褶皺也為典型的走滑構(gòu)造特征。柴北地區(qū)主要受祁連山構(gòu)造帶的影響，祁連山構(gòu)造帶為右階左行走滑變形帶，受其影響的柴北地區(qū)雁列褶皺是典型的走滑構(gòu)造特征。

3.1 柴西地區(qū)躍進(jìn)二號(hào)地區(qū)負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造

柴西區(qū)第四紀(jì)沉積前該地區(qū)同一構(gòu)造帶內(nèi)褶皺呈左階右行展布，是典型的壓扭構(gòu)造特征，七個(gè)泉組沉積后柴西地區(qū)構(gòu)造具有兩個(gè)典型的特征(圖6)：①同一構(gòu)造帶內(nèi)褶皺與主斷裂的交接關(guān)系顯示主斷裂發(fā)生了右行塊體運(yùn)動(dòng)(圖6中紅色箭頭)；②同一褶皺構(gòu)造帶內(nèi)次級(jí)正斷層與主斷裂的交接關(guān)系顯示斷裂發(fā)生了左行塊體運(yùn)動(dòng)(圖6中藍(lán)色箭頭)。右行塊體運(yùn)動(dòng)符合早期柴西地區(qū)壓扭構(gòu)造特征，左行塊體運(yùn)動(dòng)則主要發(fā)生在七個(gè)泉組沉積末期，是典型的張扭構(gòu)造特征，所以柴西地區(qū)在七個(gè)泉組沉積末期構(gòu)造發(fā)生了負(fù)反轉(zhuǎn)。

柴達(dá)木盆地西部躍進(jìn)二號(hào)地區(qū)東高點(diǎn)剖面上(圖8)，下干柴溝組次級(jí)斷層呈逆斷層，斷層斷面形狀近平直，上部略緩，靠近主走滑斷裂帶處傾角較陡，所有次級(jí)斷裂向下均收斂于主走滑斷裂上，構(gòu)成花正狀構(gòu)造，上干柴溝組-七個(gè)泉組發(fā)育的多達(dá)15條次級(jí)斷裂，斷層斷面產(chǎn)狀略呈凹面，上部陡，下部略緩，所有次級(jí)斷裂向下均收斂于主走滑斷裂上，構(gòu)成負(fù)花狀構(gòu)造。平面上次級(jí)逆斷裂呈斜列式展布，且與主干斷裂帶呈斜交關(guān)系。平面上躍進(jìn)二號(hào)地區(qū)下干柴溝組及之前的地層次級(jí)逆斷裂呈斜列式展布，且與主干斷裂帶呈斜交關(guān)系。其斷裂帶構(gòu)造走向與右行力偶產(chǎn)生的應(yīng)變橢圓中構(gòu)造走向一致，其中次級(jí)逆斷裂走向與應(yīng)變橢圓中的擠壓作用下的逆斷裂走向一致，說(shuō)明研究區(qū)早期(下干柴溝組)構(gòu)造為右行壓扭作用的結(jié)果。而上干柴溝組-七個(gè)泉組在平面上次級(jí)正斷裂也呈斜列式展布，且與主干斷裂帶呈斜交關(guān)系。斷裂帶構(gòu)造走向與左行力偶產(chǎn)生的應(yīng)變橢圓中構(gòu)造走向一致，其中次級(jí)正斷裂帶走向與應(yīng)變橢圓中的伸展作用下的正斷裂走向一致，說(shuō)明研究區(qū)晚期(Q1q期后)構(gòu)造為左行張扭作用的結(jié)果。

圖8 柴達(dá)木盆地躍進(jìn)二號(hào)地區(qū)line1010地震反射剖面構(gòu)造解釋圖(5)地震精細(xì)資料由青海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院提供。

3.2 柴北地區(qū)負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造

由柴北地區(qū)同一構(gòu)造帶內(nèi)褶皺也存在著兩種不同的展布特征(圖8)，紅色箭頭代表著左行塊體運(yùn)動(dòng)，藍(lán)色箭頭代表著右行塊體運(yùn)動(dòng)，柴北地區(qū)褶皺很明顯呈右階系列展布，說(shuō)明該區(qū)也發(fā)生了兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，早期為壓扭構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，七個(gè)泉組沉積末期則構(gòu)造發(fā)生反轉(zhuǎn)為張扭構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。

走滑構(gòu)造另一典型特征為其次級(jí)壓扭斷裂與主干壓扭斷裂呈斜交關(guān)系展布，從柴西躍進(jìn)二號(hào)平面構(gòu)造圖可見(jiàn)該地區(qū)次級(jí)伴生斷裂收斂于主走滑斷裂與主走滑位移帶呈銳角相交。柴北平面構(gòu)造圖也可見(jiàn)該區(qū)的次級(jí)斷層與主干斷層呈斜交展布。

剖面上走滑構(gòu)造特征表現(xiàn)為典型的花狀構(gòu)造，構(gòu)造變形帶窄(圖9)，且上寬下窄，帶近乎直立，深淺層變形具有很好的一直性，表明一次變形產(chǎn)生。斷層縱向斷距不大，但變形較強(qiáng)烈，表明水平位移較大。是典型的壓扭構(gòu)造特征。從柴北區(qū)域構(gòu)造圖可見(jiàn)該區(qū)幾乎所有的局部構(gòu)造上都發(fā)育正斷層，正斷層平面延伸規(guī)模小斷層走向與主斷裂、褶皺走向不一致，呈銳角相交，正斷層呈斜列或雁列，也反映了張扭斷裂特征。

圖9 柴達(dá)木盆地北部地區(qū)冷湖凹陷地震反射剖面構(gòu)造解釋圖(7)地震精細(xì)資料由青海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院提供。

柴北地區(qū)冷湖凹陷剖面圖為典型的伸展斷裂，其正斷層發(fā)育特征斷層傾角較大；呈地塹組合；且從地震剖面來(lái)看，正斷層已經(jīng)出露地表。也說(shuō)明了該地區(qū)的構(gòu)造為后生構(gòu)造，其定型期在早更新世末期(即七個(gè)泉組沉積末期)。說(shuō)明柴北地區(qū)新生代盆地發(fā)生了負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造作用。

4 柴達(dá)木盆地新生代構(gòu)造演化

根據(jù)柴達(dá)木盆地構(gòu)造特征，可將柴達(dá)木盆地新生代構(gòu)造演化階段劃分為三個(gè)主要的階段。

圖10 獅35井和砂新2井沉降史圖[32]

(2)七個(gè)泉組沉積后，柴達(dá)木盆地構(gòu)造作用主要為張扭作用。從柴西躍進(jìn)二號(hào)地震剖面可見(jiàn)該地七個(gè)泉組沉積后發(fā)育了大量的次級(jí)正斷層，次級(jí)正斷層與主走滑斷層組合呈負(fù)花狀構(gòu)造，從柴北冷湖七號(hào)trace555剖面也可見(jiàn)該區(qū)七個(gè)泉組沉積后斷層為正斷層，斷層組合為負(fù)花狀構(gòu)造。由此可說(shuō)明柴達(dá)木盆地新生代后期，發(fā)生負(fù)反作用，早期的壓扭，到后期轉(zhuǎn)變?yōu)閺埮ぷ饔?。獅35井和砂新2井沉降史曲線可見(jiàn)七個(gè)泉組沉積后該區(qū)沉降曲線下凸反映拉張裂陷作用。兩口井的構(gòu)造沉降曲線下凸變化較小，說(shuō)明該區(qū)拉張裂陷負(fù)反轉(zhuǎn)作用時(shí)期較短。

(3)現(xiàn)今，由獅35井和砂新2井沉降史曲線可見(jiàn)，從七個(gè)泉組沉積后到現(xiàn)今，沉積曲線在向上凸，說(shuō)明現(xiàn)今柴達(dá)木盆地處于擠壓隆升期，柴達(dá)木盆地在持續(xù)緩慢隆升。

5 結(jié)論

(1)無(wú)論是柴北地區(qū)還是柴西地區(qū)都發(fā)育卷入褶皺，區(qū)域褶皺呈雁列式排列，斷層走向與褶皺走向斜交；剖面上斷層組合為典型的花狀構(gòu)造，由此可判斷柴達(dá)木盆地主要發(fā)生扭動(dòng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。

(2)柴達(dá)木盆地褶皺存在著兩種不同的展布特征，柴西地區(qū)褶皺呈左階右行展布，柴北地區(qū)褶皺呈右階左行展布，兩個(gè)地區(qū)都存在著左行和右行兩個(gè)不同方向的運(yùn)動(dòng)，表明柴達(dá)木盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生了構(gòu)造反轉(zhuǎn)。

(3)柴達(dá)木盆地發(fā)育負(fù)反走滑轉(zhuǎn)構(gòu)造，其識(shí)別方法首先是區(qū)域上具有走滑構(gòu)造的特征：褶皺雁列式展布，斷層組合為典型的花狀構(gòu)造。其次為該區(qū)具有負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造的識(shí)別特征：其剖面構(gòu)造斷層為上正下逆的疊加式復(fù)合構(gòu)造，區(qū)域應(yīng)力具有兩種不同的運(yùn)動(dòng)方向。

(4)柴達(dá)木盆地構(gòu)造演化基本可分為三個(gè)階段：①七個(gè)泉組沉積前壓扭構(gòu)造作用；②七個(gè)泉組沉積后張扭構(gòu)造作用即負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造作用；③現(xiàn)今緩慢沉積時(shí)期。