陳文萍，胡望水，王 琳，李 濤，李拉毛才旦，李相明

（1.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430100；2.青海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，甘肅敦煌 736200；3.青海油田天然氣采油廠，青海格爾木 816000）

在地史發(fā)展過(guò)程中，不同時(shí)期、不同性質(zhì)構(gòu)造相互疊加的現(xiàn)象稱(chēng)為構(gòu)造反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)構(gòu)造的形成與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的變化有關(guān),如由伸展構(gòu)造體系轉(zhuǎn)化為壓縮構(gòu)造體系，反之亦然[1-3]。1981 年Glennie and Boegner 完整的提出了“反轉(zhuǎn)構(gòu)造”的概念并將這一術(shù)語(yǔ)用于盆地構(gòu)造分析中。自此，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了大量反轉(zhuǎn)構(gòu)造研究[1-15]。但目前取得巨大進(jìn)展的是正反轉(zhuǎn)構(gòu)造，對(duì)負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造研究較少，且存在著較大的爭(zhēng)議，Harding 認(rèn)為構(gòu)造反轉(zhuǎn)即為構(gòu)造起伏在極性上的變化[5]；Cooper 等認(rèn)為正反轉(zhuǎn)構(gòu)造是在控制盆地的伸展斷層受到擠壓作用發(fā)生反向運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的,負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造是在先存的縮短構(gòu)造體系發(fā)生伸展作用時(shí)產(chǎn)生的[6]。2000 年胡望水等認(rèn)為反轉(zhuǎn)構(gòu)造是指構(gòu)造變形作用發(fā)生反向變化所產(chǎn)生的與前期構(gòu)造性質(zhì)相反的一種疊加構(gòu)造，分為正、負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造兩種類(lèi)型[14]，但目前一些學(xué)者對(duì)于柴達(dá)木盆地的研究集中在其扭動(dòng)性上，對(duì)于負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造較少，負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造特征及成因等尚待深入研究。目前一些地質(zhì)學(xué)家認(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）性盆地而根本不同于中國(guó)東部的裂谷類(lèi)伸展盆地[1，17]，并且大部分學(xué)者將其動(dòng)力學(xué)機(jī)制歸因?yàn)橛《劝鍓K碰撞傳遞的“遠(yuǎn)程應(yīng)力”效應(yīng)[8]。而1997 年楊明慧認(rèn)為在新構(gòu)造期柴達(dá)木盆地為非壓（扭）性盆地，恰恰相反而是盆地伸展作用[18]形成的伸展盆地。本文則認(rèn)為柴達(dá)木盆地構(gòu)造作用是存在反轉(zhuǎn)的，并非單純的壓扭或者伸展。

負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造即在先存的縮短走滑構(gòu)造體系發(fā)生張扭作用時(shí)產(chǎn)生的構(gòu)造。本文以柴達(dá)木盆地西部躍進(jìn)二號(hào)東負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造為例，利用三維地震資料，詳細(xì)分析了躍進(jìn)二號(hào)東負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造特征、規(guī)律，確定了負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造期，在區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)背景研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)造演化剖面分析，剖析躍進(jìn)二號(hào)東構(gòu)造發(fā)育歷史及成因機(jī)制。其意義在于研究結(jié)果對(duì)于油田深度開(kāi)發(fā)和柴達(dá)木盆地區(qū)域構(gòu)造研究，均有重要的指導(dǎo)作用。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

柴達(dá)木盆地新生代以來(lái)，印度板塊向北俯沖與歐亞大陸發(fā)生陸陸碰撞，青藏高原持續(xù)隆升并且不斷向北推擠，而柴達(dá)木盆地位于青藏高原的東北角，應(yīng)力傳遞在其西北側(cè)受到塔里木板塊的阻擋，在東北側(cè)受到華北板塊的阻擋，因此該盆地處于整個(gè)青藏高原前緣構(gòu)造應(yīng)力的集中部位，構(gòu)造活動(dòng)十分強(qiáng)烈[12-33]。

喜山運(yùn)動(dòng)早期印度板塊與歐亞板塊發(fā)生的南北方向的水平擠壓，陸陸碰撞作用促使阿爾金山和祁連山的再次活動(dòng)，同時(shí)西伯利亞板塊向南移阻擋印度板塊的向北擠壓，發(fā)育了北東東向的阿爾金斷裂和北西向或北西西向的北祁連北緣斷裂、中祁連斷裂，昆北斷裂、柴北緣斷裂等，它們均以右行走滑為主。喜山運(yùn)動(dòng)晚期，青藏高原的陸內(nèi)俯沖進(jìn)一步加劇，北東向的水平擠壓為主要的應(yīng)力方向，阿爾金斷裂在此時(shí)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的左行走滑，同時(shí)昆侖山、祁連山也開(kāi)始向盆地逆沖推覆，盆地進(jìn)入了擠壓反轉(zhuǎn)階段，原北西西向的右行走滑斷裂均轉(zhuǎn)變?yōu)橄虮被蛳蚰系哪鏇_兼左行走滑[21]。柴達(dá)木盆地分布著三個(gè)主要的走滑斷裂，西北緣主要的SW-NE 向的阿爾金走滑斷裂帶為主走滑斷裂帶，東西兩側(cè)則為NW-SEE 向展布的祁連壓扭走滑斷裂帶和NW-SSE 向展布的昆侖壓扭走滑斷裂帶（見(jiàn)圖1）。根據(jù)古地磁、遙感等地質(zhì)資料也證實(shí)了周緣區(qū)域性走滑斷裂旋向的改變導(dǎo)致柴達(dá)木地塊前后出現(xiàn)逆時(shí)針和順時(shí)針旋轉(zhuǎn)[20]。所以新生代的柴達(dá)木盆地始終處于巨大的壓扭應(yīng)力場(chǎng)中，這也就解釋了該盆地早期右行走滑，而后期轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮凶呋呢?fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造。

研究區(qū)主要發(fā)育的新生代地層有：路樂(lè)河組（E1+2）、下干柴溝組（E3）、下干柴溝組下段、下干柴溝組上段、上干柴溝組（N1）、下油砂山組、上油砂山組、獅子溝組、七個(gè)泉組（Q1）、澀北組（Q2）、察爾汗組（Q3）。斷裂主要發(fā)生在局部背斜構(gòu)造上，且正斷層走向與褶皺走向不一致，呈銳角相交，且部分切斷了背斜的軸線，斷裂貫穿第四紀(jì)地層，反映了該地區(qū)構(gòu)造為后生負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造，主要發(fā)育于第四紀(jì)沉積時(shí)期（見(jiàn)圖2、表1）。

圖1 柴達(dá)木盆地構(gòu)造分區(qū)圖（據(jù)葛肖虹等2005）Fig.1 Tectonic zoning map of Qaidam basin（from Ge Xiaohong et al.2005）

圖2 柴西地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)吳嬋2013）Fig.2 Regional geological map of western Qaidam（from Wu Chan 2013）

表1 柴達(dá)木盆地柴西地區(qū)新生代地層構(gòu)造演化Tab.1 Tectonic and Cenozoic stratigraphic structural evolution in the western Qaidam

2 喜山早期右行走滑構(gòu)造體系

2.1 剖面正花狀構(gòu)造

在三維時(shí)間地震剖面上，E3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)成正花狀構(gòu)造（見(jiàn)圖3）。西部斷開(kāi)層位為基底，中部斷開(kāi)層位由E3向地層逐漸變新，東南部斷開(kāi)層位最新，斷距同樣顯示由西部-中部-北部逐漸減小的特征，間接說(shuō)明走滑作用由西部-中部-東南部逐漸減弱的特征。扭動(dòng)構(gòu)造變形帶上寬下窄，主走滑斷裂帶傾角較陡，上部緩，下部近直立，構(gòu)成典型的正花狀構(gòu)造特征。下干柴溝組地層變形具有很好的一致性，地層厚度一致，斷層縱向斷距不大，但是水平斷距較大（見(jiàn)圖4a），表明變形較強(qiáng)烈，為典型的壓扭作用形成的后生走滑構(gòu)造。

2.2 平面雁列式斷層組合

2.3 右行走滑構(gòu)造

應(yīng)用Harding 的右行力偶走滑分析（見(jiàn)圖4），由圖4 可見(jiàn)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。

圖3 躍進(jìn)二號(hào)東走滑構(gòu)造地震地質(zhì)解釋剖面圖Fig.3 Seismological interpretation profile of Yuejin No.2 east strike-slip structure

3 左行走滑構(gòu)造樣式

張扭型負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造是指壓扭斷層因受力方式改變?yōu)閺埮にa(chǎn)生的與扭動(dòng)斷層小角度相交的反轉(zhuǎn)構(gòu)造，它沿盆地內(nèi)扭動(dòng)斷裂帶展布。張扭負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造發(fā)生在壓扭盆地的反轉(zhuǎn)期，即由前期擠壓或壓扭應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺埮?yīng)力場(chǎng)時(shí)期。

3.1 負(fù)花狀構(gòu)造

剖面上，N1～Q1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（見(jiàn)圖5）。且左行張扭次級(jí)斷裂在N1～Q1基本均被錯(cuò)斷，斷距顯示西部和東南部斷距較小，中部斷距較大的特征，說(shuō)明左行張扭走滑作用主要發(fā)生在中部高點(diǎn)部位可見(jiàn)，其中在N1～Q1層段的逆斷層，繼承了早期的壓扭作用，在的次級(jí)正斷層，主要受晚期張扭作用控制。斷層組合為負(fù)花狀構(gòu)造，為典型的張扭應(yīng)力作用的產(chǎn)物。該區(qū)斷層呈典型的雁列式，驗(yàn)證了時(shí)間剖面上花狀構(gòu)造解釋的準(zhǔn)確性，同時(shí)由于時(shí)間地震剖面上上干柴溝組～七個(gè)泉組地層厚度基本一致，即可確定其走滑構(gòu)造為典型的后生走滑構(gòu)造。

3.2 雁列式斷層組合

平面上，躍進(jìn)二號(hào)東高點(diǎn)上N1～Q1其主走滑斷裂位于研究區(qū)北段至東南部，是躍進(jìn)二號(hào)主控?cái)鄬?，控制著整個(gè)區(qū)域構(gòu)造格架。研究區(qū)西部-中部發(fā)育近東西走向次級(jí)斷裂，傾向有北傾和南傾兩種，組成地塹結(jié)構(gòu)，還發(fā)育一條北北東走向的次級(jí)斷裂，傾向北西西向；東南部次級(jí)斷裂走向變?yōu)楸蔽?南東走向?yàn)橹?，傾向南西向（見(jiàn)圖6a）。都與主走滑斷裂呈小角度相交，雁列式展布，符合扭動(dòng)構(gòu)造的特征，其夾角指示本盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向本盤(pán)向左運(yùn)動(dòng)，即主走滑斷裂西南側(cè)向南東方向運(yùn)動(dòng)。

圖4 K11右行走滑構(gòu)造斷裂組合關(guān)系及右行應(yīng)變橢圓分析Fig.4 （a）K11fault assemblage relationship and（b）right strain ellipse analysis of right-lateral strike-slip structures

圖5 躍進(jìn)二號(hào)東走滑構(gòu)造地震地質(zhì)解釋剖面圖LINE1010Fig.5 Seismological interpretation profile of Yuejin No.2 east strike-slip structure

圖6 K31左行走滑構(gòu)造斷裂組合關(guān)系及左行應(yīng)變橢圓分析Fig.6 （a）K31fault assemblage relationship and（b）left-lateral strain ellipse analysis of left-lateral strike-slip structures

3.3 左行走滑構(gòu)造

應(yīng)用Harding 的左行力偶走滑分析（見(jiàn)圖6b）可見(jiàn)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。通過(guò)研究區(qū)平、剖面結(jié)合，綜合分析，研究區(qū)后期構(gòu)造是左行張扭負(fù)反轉(zhuǎn)作用的左行走滑構(gòu)造。

3.4 走滑疊加構(gòu)造樣式

躍進(jìn)二號(hào)東構(gòu)造下部層序E1+2～E3發(fā)育為壓扭作用，形成的正花狀構(gòu)造樣式，其次級(jí)斷裂以逆斷層為主，主走滑斷裂西北走向?yàn)榻鼥|西向，構(gòu)造高點(diǎn)發(fā)育在西北部，東西走向，向東南部北西-南東走向轉(zhuǎn)換的中部位置，為下E1+2～E3的構(gòu)造高點(diǎn)，次級(jí)伴生逆斷裂以東西走向?yàn)橹?，東南部次級(jí)伴生斷裂走向與主走滑位移帶呈銳角相交。

4 負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造發(fā)育成因機(jī)制

4.1 躍進(jìn)二號(hào)東構(gòu)造負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造演化

盆地新生代以來(lái)整個(gè)柴達(dá)木盆地處于壓扭應(yīng)力場(chǎng)中，盡管其主應(yīng)力場(chǎng)的方向發(fā)生過(guò)變化但是柴達(dá)木盆地早期處于壓扭這一應(yīng)力場(chǎng)始終沒(méi)有改，而躍進(jìn)二號(hào)新生代中后期由壓扭轉(zhuǎn)變?yōu)閺埮ぃㄒ?jiàn)圖7）。

4.1.1 右行壓扭作用階段 躍進(jìn)二號(hào)地區(qū)新生代盆地由始新世路樂(lè)河組沉積時(shí)期開(kāi)始受右行壓扭作用發(fā)育一系列的逆斷層，次級(jí)逆斷層與主走滑斷層組成正花狀構(gòu)造（見(jiàn)圖7b）。

4.1.2 左行張扭負(fù)反轉(zhuǎn)階段 該地區(qū)在七個(gè)泉組沉積后受左行張扭作用發(fā)育一系列的次級(jí)正斷層，部分次級(jí)斷層繼承早期的逆斷層性質(zhì)，早期次級(jí)逆斷層與次級(jí)正斷層疊加，共同構(gòu)成了剖面上的花狀構(gòu)造，且該地區(qū)地層破碎程度較高。七個(gè)泉組沉積末期基本定型（見(jiàn)圖7a）。

4.2 負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造形成的機(jī)制

對(duì)于負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造的形成機(jī)制，可分為：（1）無(wú)斷層活動(dòng)的褶皺機(jī)制；（2）由犁式或平面式逆轉(zhuǎn)活動(dòng)控制下的斷展褶皺機(jī)制；（3）由走滑逆轉(zhuǎn)活動(dòng)控制下的負(fù)反轉(zhuǎn)走滑機(jī)制。

三維空間構(gòu)造特征綜合分析結(jié)果是，躍進(jìn)二號(hào)東構(gòu)造次級(jí)逆斷裂呈斜列式展布，且與主干斷裂帶呈斜交關(guān)系，表明躍進(jìn)二號(hào)東構(gòu)造早期后生構(gòu)造是右行壓扭作用的結(jié)果。發(fā)育的走滑構(gòu)造的應(yīng)變橢圓分析表明，Q1q 末期其構(gòu)造為右行壓扭作用的結(jié)果（見(jiàn)圖8a）。而獅子溝組、油砂山組、上干柴溝組發(fā)育的走滑構(gòu)造（Q1q期后）為左行張扭作用而產(chǎn)生的（見(jiàn)圖8b），七個(gè)泉組沉積后柴達(dá)木盆地區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化，由壓扭應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺埮?yīng)力場(chǎng)。在這區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)作用的控制下，躍進(jìn)二號(hào)東構(gòu)造走滑構(gòu)造在早期壓扭走滑構(gòu)造之上疊加了張扭走滑構(gòu)造。

圖7 躍進(jìn)二號(hào)地區(qū)走滑構(gòu)造演化圖Fig.7 Strike-slip tectonic evolution map of Yuejin No.2

從柴西地區(qū)地質(zhì)圖可見(jiàn)，大部分的局部背斜構(gòu)造上發(fā)育正斷層，且正斷層走向與褶皺走向不一致，呈銳角相交，且部分切斷了背斜的軸線，也反映了該地區(qū)構(gòu)造為后生負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造。

圖8 負(fù)反轉(zhuǎn)走滑構(gòu)造形成機(jī)制圖Fig.8 Map showing the formation mechanism of the negative reverse strike-slip structure

5 結(jié)論

（1）下干柴溝組～路樂(lè)河組下構(gòu)造層，三維地震剖面上為由次級(jí)逆斷層和主走滑斷裂帶組成的正花狀構(gòu)造；平面上顯示為雁列式次級(jí)逆斷裂與主干斷裂呈低角度斜交的空間組合型式，為典型的右行壓扭走滑構(gòu)造。

（2）上干柴溝組～獅子溝組上構(gòu)造層，發(fā)育左行張扭走滑構(gòu)造，三維地震剖面上顯示為由次級(jí)正斷層和主走滑斷裂帶組成的負(fù)花狀構(gòu)造，平面上表現(xiàn)為呈雁列式次級(jí)正斷層與主干斷裂呈斜交的空間組合關(guān)系。

（3）七個(gè)泉組沉積末期，在強(qiáng)烈的區(qū)域壓扭應(yīng)力場(chǎng)作用下，躍進(jìn)二號(hào)東發(fā)生較強(qiáng)烈的右行壓扭運(yùn)動(dòng)，在下構(gòu)造層產(chǎn)生壓扭構(gòu)造；在七個(gè)泉組沉積期后，研究區(qū)疊加發(fā)育了負(fù)花狀走滑構(gòu)造，推測(cè)為區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)變?yōu)閺埮?yīng)力場(chǎng)而產(chǎn)生的。這種應(yīng)力場(chǎng)可能反映柴達(dá)木盆地此時(shí)經(jīng)歷了一次張扭構(gòu)造作用。因此，躍進(jìn)二號(hào)東構(gòu)造是由早期壓扭走滑構(gòu)造作用與后期張扭走滑構(gòu)造作用而產(chǎn)生的疊加走滑構(gòu)造。