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古生界海相億噸級大油田。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、縫洞和裂縫儲層，構(gòu)造樣式是研究該區(qū)構(gòu)造變形規(guī)律和儲層成因的基礎(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，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

從加里東到海西時期，塔中-塔北地區(qū)主要經(jīng)歷了裂陷及擠壓的構(gòu)造動力學(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，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，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的特點(diǎn)。

3 構(gòu)造演化對樣式的控制作用

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、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)狀也會發(fā)生變化，導(dǎo)致觀測到的斷層并不總是簡單的共軛關(guān)系，但其具有相對普遍的規(guī)律，即在統(tǒng)一應(yīng)力場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)生次級破裂。

3.4 海西期構(gòu)造運(yùn)動的影響

圖6 過塔河地區(qū)-輪臺斷裂的構(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斷裂在另一構(gòu)造幕的強(qiáng)烈繼承性逆沖活動，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，在南北向擠壓作用下研究區(qū)斷裂活動強(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。