袁浩偉，陳書平，戴 鹍，于洪洲，王信棚，汪譽(yù)新，趙懷博

(1.油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)石油大學(xué)(北京))，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 石油工程學(xué)院，北京 102249；4.中國(guó)石化 勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院，山東 東營(yíng) 257015)

柴窩堡凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣，北與博格達(dá)南緣逆沖推覆帶接壤，南臨北天山北部組成部分的依連哈比爾尕造山帶，東部由依連哈比爾尕造山帶東延部分黑山將其與吐哈盆地相隔(圖1a)，凹陷內(nèi)部發(fā)育的多走向斷裂反映了其多樣的動(dòng)力來源，對(duì)凹陷內(nèi)的油氣具有重要的控制作用。凹陷整體為狹長(zhǎng)帶狀的一隆兩坳的構(gòu)造格局，分別為三葛莊凸起、永豐次凹和達(dá)坂城次凹；作為主體的達(dá)坂城次凹夾于博格達(dá)山南緣沖斷帶與依連哈比爾尕山(簡(jiǎn)稱依山)和黑山之間，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂復(fù)雜且含油性好。斷裂系統(tǒng)控制著盆地的發(fā)展與演化[1-8]，因此對(duì)山前帶復(fù)雜斷裂構(gòu)造勘探研究的重點(diǎn)應(yīng)是對(duì)斷裂系統(tǒng)的研究。中、新生代達(dá)坂城次凹的構(gòu)造格架受博格達(dá)山造山帶和依山—黑山造山帶南北雙向擠壓構(gòu)造體制的夾持，表現(xiàn)為南北對(duì)沖構(gòu)造體系。南北兩側(cè)展現(xiàn)出的不同褶皺沖斷帶的幾何學(xué)樣式、各個(gè)造山帶活動(dòng)時(shí)間及影響范圍，都影響達(dá)坂城次凹斷裂系統(tǒng)的劃分。前人對(duì)達(dá)坂城次凹的構(gòu)造進(jìn)行了很多研究，俞仁連等[9]根據(jù)凹陷形成時(shí)間及改造作用將達(dá)坂城次凹分為6個(gè)構(gòu)造帶；馮永宏等[10]認(rèn)為達(dá)坂城次凹構(gòu)造線近東西向，根據(jù)變形特征對(duì)南北進(jìn)行分帶研究；曠理雄等[11]沿用了之前的分帶方案，并進(jìn)行了成藏研究；孫自明等[12]將達(dá)坂城次凹劃入博格達(dá)推覆構(gòu)造。但這些研究缺少對(duì)達(dá)坂城次凹多方向、多傾向斷層的動(dòng)力學(xué)條件的系統(tǒng)性分析，對(duì)斷裂系統(tǒng)的差異性分析不夠，也沒有將斷裂系統(tǒng)的發(fā)育與變形巖石組合結(jié)合起來。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地柴窩堡凹陷達(dá)坂城次凹及鄰區(qū)構(gòu)造格架(a)及達(dá)坂城次凹三疊系下倉(cāng)房群底面斷層分布(b)博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)由F1—F7斷層組成；依山斷裂系統(tǒng)由F8、F12—F16等斷層組成；黑山斷裂系統(tǒng)由F9—F11等斷層組成

本文利用鉆井、地震剖面和野外露頭觀察等資料[①區(qū)內(nèi)5口鉆井(達(dá)1井、達(dá)3井、坂參1井、柴2井和柴參1井)的測(cè)井資料；②達(dá)坂城次凹野外地質(zhì)考察資料；③130條貫穿南北的二維地震剖面和20多平方千米的三維地震資料]，對(duì)達(dá)坂城次凹斷裂系統(tǒng)進(jìn)行了研究?；谠焐叫ɡ碚揫13]、斷層相關(guān)褶皺理論[14]和滑脫褶皺構(gòu)造模型[15]，結(jié)合達(dá)1井、坂參1等井合成地震記錄(圖2)、反射軸特征和野外出露地層的約束，精細(xì)解釋了全區(qū)的地震剖面；選取典型地震剖面，進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，編制成深度剖面；運(yùn)用平衡剖面技術(shù)和2Dmove軟件進(jìn)行了演化剖面的繪制，并結(jié)合演化過程對(duì)斷裂系統(tǒng)演化進(jìn)行研究；最后在達(dá)坂城次凹斷裂系統(tǒng)解析的基礎(chǔ)上，探討各個(gè)斷裂系統(tǒng)的差異性、演化過程和動(dòng)力學(xué)特征，并結(jié)合現(xiàn)今烴源巖分布，探索該區(qū)潛在的油氣富集區(qū)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

柴窩堡凹陷位于新疆北部，處于哈薩克斯坦板塊與中朝板塊的交界處，南部為北天山造山帶[16-20]；盆地呈東西向延伸，通過三葛莊凸起將達(dá)坂城次凹和永豐次凹連通。作為主體的達(dá)坂城次凹，北臨博格達(dá)山，西南部與北天山北部組成部分的依山相接，東南部由黑山與吐哈盆地相分割(圖1a)；構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，凹陷內(nèi)呈現(xiàn)出復(fù)雜的斷裂結(jié)構(gòu)(圖1b)。

達(dá)坂城次凹自石炭紀(jì)以來構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為石炭紀(jì)末期，塔里木地塊與準(zhǔn)噶爾地塊發(fā)生碰撞拼合作用[17]，北天山開始活動(dòng)，達(dá)坂城次凹為擠壓環(huán)境；二疊紀(jì)，達(dá)坂城次凹在西伯利亞板塊向南擠壓背景下發(fā)生局部扭張作用；三疊紀(jì)末期發(fā)生印支運(yùn)動(dòng)，受羌塘地塊擠壓的遠(yuǎn)程效應(yīng)，達(dá)坂城次凹擠壓作用強(qiáng)烈并一直持續(xù)到侏羅紀(jì)；進(jìn)入晚侏羅世，構(gòu)造活動(dòng)減弱，表現(xiàn)為全區(qū)均勻沉積了侏羅系；新生代以來，由于印度板塊碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)，構(gòu)造擠壓及盆地抬升活動(dòng)顯著[21]。

博格達(dá)山作為北天山東段的分支，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為其作為板內(nèi)造山帶，于晚二疊世發(fā)生隆升并在后期持續(xù)活動(dòng)[21-22]，其中經(jīng)歷了印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)的階段性隆升，活動(dòng)一直延續(xù)到喜馬拉雅期[22-25]。依山和黑山作為北天山造山帶的組成部分，均是北天山洋于晚石炭世閉合后的產(chǎn)物，也經(jīng)歷了印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)，并在期間發(fā)生了多次沖斷活動(dòng)[26-29]。造山帶不同的展布方向，影響了達(dá)坂城次凹內(nèi)部的斷裂特征及其組合樣式。

達(dá)坂城次凹以石炭系火山巖為基底，二疊系及以上為沉積蓋層；二疊紀(jì)經(jīng)歷了殘留陸表海向陸相湖盆逐漸演化的過程。二疊系自下而上由石人子溝組(P1sh)、塔什庫(kù)拉組(P1t)、井井子溝組(P2j)、蘆草溝組(P2l)、紅雁池組(P2h)和下倉(cāng)房溝群(P3CH)組成(圖2)，沉積體系由井井子溝組沉積期的濱淺海相沉積向蘆草溝組和紅雁池組沉積期的陸相—湖泊相沉積轉(zhuǎn)變。井井子溝組—紅雁池組整體由砂泥巖組合及大套砂礫巖組成(圖2)，并且沉積了大套烴源巖，其中以蘆草溝組、紅雁池組為典型代表[30-32]。博格達(dá)山南側(cè)出露井井子溝組，巖性主要為灰綠色砂巖、泥巖、砂泥巖互層；在野外露頭中觀察，泥巖總體厚度大于砂巖；泥巖占比高，層內(nèi)能干性弱，容易發(fā)生破碎或?qū)觾?nèi)活動(dòng)；部分剖面砂巖層斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，破碎嚴(yán)重，其與泥巖無明顯分界；泥巖將砂巖層切斷并分隔開，砂巖層頂面有明顯階步，說明在砂泥巖層間發(fā)生錯(cuò)動(dòng)(圖3)。測(cè)井資料也表明，二疊系蘆草溝組發(fā)育大套砂泥巖互層，能干性弱。凹陷內(nèi)三疊系為沖積扇、河流和濱淺湖相，巖性主要以砂巖及礫巖為主；侏羅系為湖泊、河流相沉積，巖性主要為砂巖、泥巖并夾煤層；古近系和新近系為沖積扇、河流相，巖性主要為砂巖和多套礫巖。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地柴窩堡凹陷達(dá)坂城次凹達(dá)1井合成地震記錄及地層巖性描述

圖3 博格達(dá)山南側(cè)二疊系井井子溝組出露點(diǎn)野外剖面剖面位置見圖1；圖b為a圖中黑框線部分。

2 斷裂系統(tǒng)分布及特征

達(dá)坂城次凹地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，現(xiàn)今地形呈依山北坡陡、博格達(dá)山南坡緩的特征；受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造，次凹內(nèi)部發(fā)育了不同規(guī)模和不同期次的斷裂[33-34]。根據(jù)研究區(qū)斷層走向玫瑰花圖(圖1)，達(dá)坂城次凹主要發(fā)育了三組斷裂，分別為NEE向、近EW向和NWW向，但以近EW向和NE向斷層為主。南緣斷裂以依山和黑山為界，主要為南傾北沖的逆沖斷層，石炭系基底被卷入；北部以F1斷層與博格達(dá)基底楔沖構(gòu)造相連，為多條北傾且斷面平緩的逆沖斷層組成的斷裂構(gòu)造帶。將性質(zhì)相同、走向和傾向一致或相近(有時(shí)相互交切)的一組斷層稱為一個(gè)斷裂系統(tǒng)，它們是在相同動(dòng)力條件下產(chǎn)生的；一個(gè)斷裂系統(tǒng)內(nèi)，會(huì)存在與主斷層傾向相反的次級(jí)斷層。據(jù)此，將達(dá)坂城次凹劃分為博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)、依山斷裂系統(tǒng)和黑山斷裂系統(tǒng)(圖1)。

2.1 博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)

博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)是達(dá)坂城次凹中最主要的斷裂系統(tǒng)，且東西具有分段性，北部以F1斷層與博格達(dá)基底楔沖構(gòu)造相鄰，受博格達(dá)山隆升的強(qiáng)烈擠壓，其走向與山體形態(tài)一致；南部西段地區(qū)以F7斷層與依山斷裂系統(tǒng)為界(圖4)，東段以F3斷層和F9斷層分別與依山、黑山斷裂系統(tǒng)為界(圖5)。該斷裂系統(tǒng)范圍最廣，總體走向近東西，以北傾為主，其中F2、F3斷層貫穿達(dá)坂城次凹(圖1b)。該系統(tǒng)中主要斷層在地震剖面中的斷層性質(zhì)表現(xiàn)為沖斷層，沖斷層發(fā)生在前古近紀(jì)(因斷層幾乎都未切穿上覆古近系)，主要特征簡(jiǎn)述如下。

在達(dá)坂城次凹西部F4與F5斷層組成沖起構(gòu)造(圖4a)，達(dá)1井處即為沖起構(gòu)造南翼；在F4斷層之上，與多條反向斷層組成多層沖起構(gòu)造(圖4b)。但從剖面C—C′向東，由于F3斷層向盆地內(nèi)部推進(jìn)，F(xiàn)4斷層被限制并與F3相交。北部F1、F2、F3斷層共同組成疊瓦沖斷構(gòu)造樣式，自剖面C—C′向東，F(xiàn)1與F2向盆地內(nèi)部推進(jìn)，影響范圍變廣。逆斷層F3是一條正反轉(zhuǎn)斷層，上盤P2l和P2h厚度均大于其下盤厚度，三疊系厚度均等；上盤侏羅系厚度大于下盤(圖4a)。早中二疊世，研究區(qū)處于拉張背景，博格達(dá)山地區(qū)為陸間裂陷的沉積中心[22]，表現(xiàn)在達(dá)坂城次凹內(nèi)的達(dá)1井和柴參1井鉆遇紅雁池組厚度分別為720 m和760 m，而在區(qū)域地質(zhì)圖中博格達(dá)山地區(qū)的紅雁池組厚度普遍超過1 000 m，局部達(dá)1 600余m。由此認(rèn)為F3斷層在早中二疊世為正斷層，并控制該時(shí)期的沉積展布，于晚二疊世在擠壓區(qū)域背景下發(fā)生反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)槟鏀鄬?。全區(qū)F3斷層上盤侏羅系厚度明顯小于其下盤，表明在侏羅紀(jì)末期至古近紀(jì)，F(xiàn)3斷層構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，上盤侏羅系遭受剝蝕。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地柴窩堡凹陷達(dá)坂城次凹西部二維地震解釋剖面位置見圖1。

斷層F1、F2和F3均為在塑性滑脫層上部發(fā)育的薄皮滑脫斷層，并組合成疊瓦沖斷帶。這些斷層向上斷至侏羅系底部，向下與滑脫層相接，整體展現(xiàn)出斷層產(chǎn)狀上部陡、向下不斷變緩、最終與滑脫層相連接的鏟狀斷層組合。整體表現(xiàn)為滑脫帶上部褶皺和斷裂變形強(qiáng)烈，下部以斷裂為主的不協(xié)調(diào)變形。

綜上所述，博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)以疊瓦排列的逆沖斷層為主，局部為沖起構(gòu)造，其中斷層沿博格達(dá)山形平行伸展；且斷層數(shù)量多，斷層向下產(chǎn)狀變緩并收斂于中下二疊統(tǒng)的滑脫層中。該系統(tǒng)中正反轉(zhuǎn)斷層F3在早中二疊世為正斷層，控制博格達(dá)地區(qū)沉積中心，與區(qū)域構(gòu)造背景相吻合。

2.2 依山斷裂系統(tǒng)

依山斷裂系統(tǒng)由F14、F15、F12、F13、F16斷層及F8斷層近東西走向段等一系列南傾北沖的逆斷層所組成，斷層走向?yàn)榻鼥|西向和北西西向，斷層面傾角大。南部F14斷層與其南部斷層共同組成基底卷入沖斷帶，卷入地層為石炭系火山巖基底。依山斷裂系統(tǒng)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，表現(xiàn)為F14斷層逆沖到二疊系、三疊系之上，上盤為石炭系基底，整體斷穿侏羅系(圖4)。該斷裂系統(tǒng)具有顯著分段性：西段以F14斷層為典型特征，該斷裂活動(dòng)時(shí)間早，且中侏羅世強(qiáng)烈活動(dòng)，其南邊為2～3條山前逆沖斷層，侏羅系直接覆蓋在石炭系基底之上；東段表現(xiàn)為F12逆沖斷層南撤，推測(cè)與F14斷層間由F13斷層調(diào)節(jié)。F14斷層?xùn)|北部發(fā)育F8和F16斷層(圖1b)，在晚二疊世發(fā)生強(qiáng)烈活動(dòng)，其中F8斷層侏羅紀(jì)末期仍有活動(dòng)(三疊系中有斷距)(圖5a)。依山斷裂系統(tǒng)整體范圍較小，沖斷活動(dòng)具有西強(qiáng)東弱的特點(diǎn)，表現(xiàn)為東部的垂直斷距小，斷層面傾角相對(duì)較小。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地柴窩堡凹陷達(dá)坂城次凹東部二維地震解釋剖面位置見圖1。

2.3 黑山斷裂系統(tǒng)

黑山斷裂系統(tǒng)組合形態(tài)十分特別，平面上表現(xiàn)為近NE走向斷裂組合，剖面上南傾北沖斷層F8與斷層F3構(gòu)成三角帶構(gòu)造，F(xiàn)9和F10為在F8斷層上發(fā)育的反沖斷層(圖5b)。隨著F8斷層向東收斂，F(xiàn)9和F10與博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)底部滑脫層相交(圖5c)。東部地區(qū)斷層淺層兩系統(tǒng)相互干涉，深層由黑山斷裂系統(tǒng)控制，F(xiàn)17和F18組成沖起構(gòu)造，并影響上覆巖層形態(tài)，表現(xiàn)為F12斷層與F10斷層所夾地層形成背斜形態(tài),背斜幅度向上傳遞至侏羅系，該構(gòu)造樣式形成時(shí)間晚于侏羅系沉積?？傊芎谏叫毕驍D壓影響，黑山斷裂系統(tǒng)主要表現(xiàn)為斷層走向近NE向。

2.4 兩種類型的斷裂體系

上述斷裂系統(tǒng)的分析可以證明，博格達(dá)南、依山和黑山斷裂系統(tǒng)在斷裂發(fā)育和滑脫面層次上存在差別。依山和黑山斷裂系統(tǒng)為基底卷入沖斷體系，斷層向下產(chǎn)狀相對(duì)變緩，且延伸較遠(yuǎn)深入基巖；而博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)則存在淺層滑脫面的淺層滑脫體系，斷層產(chǎn)狀上陡下緩，在二疊系中發(fā)生滑脫。

博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)底部以滑脫層為其主要特征，對(duì)于滑脫層深度的證據(jù)如下：①博格達(dá)山北大龍口地區(qū)就存在二疊系滑脫層，其上部發(fā)育滑脫褶皺[35]。②達(dá)坂城次凹中下二疊統(tǒng)井井子溝組—蘆草溝組為大套連續(xù)砂泥組合并以泥巖為主，野外剖面中砂泥層間強(qiáng)烈變形，說明該地層能干性弱(圖3)。泥巖具有能干性弱的巖石學(xué)特征，在強(qiáng)烈擠壓過程中作為薄弱層具有明顯的潤(rùn)滑作用[36]；此時(shí)擠壓應(yīng)力及其上負(fù)載重力分量大于巖層間剪切強(qiáng)度或摩擦阻力，就會(huì)發(fā)生層內(nèi)塑性流動(dòng)或滑脫作用。③在地震剖面中，局部地區(qū)滑脫層與下部呈不整合接觸(圖4a，b)；圖5b中，滑脫層表現(xiàn)為同相軸連續(xù)且為中高振幅。④基于面積守恒法對(duì)滑脫層深度進(jìn)行驗(yàn)證。面積守恒法可以用來計(jì)算拉張或擠壓背景中滑脫層的深度[37]，在擠壓構(gòu)造區(qū)，某構(gòu)造界面的溢出面積(S)除以該構(gòu)造界面的縮短量(L)，就可以得到滑脫面深度(H)，即有S=HL[38]。根據(jù)面積守恒法對(duì)剖面中滑脫層深度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與地震剖面中滑脫層深度具有較高的擬合度(表1)。由此推斷博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)中存在中下二疊統(tǒng)滑脫層。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地柴窩堡凹陷達(dá)坂城次凹滑脫層深度

通過東西部不同剖面對(duì)比，滑脫斷層具有西平北陡的特點(diǎn)，西部滑脫層形態(tài)平緩，其前端F7前沖斷層斷至古近系(圖4)；中東部滑脫層北部翹傾，且被斷層F8所限制，滑脫層延伸范圍變窄(圖5)。

博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)與依山斷裂系統(tǒng)、黑山斷裂系統(tǒng)在達(dá)坂城次凹中部交匯，構(gòu)成對(duì)沖干涉構(gòu)造帶，典型的構(gòu)造樣式為三角帶構(gòu)造。三角帶構(gòu)造也有明顯的分段特征，在達(dá)坂城次凹西部，圖4中以F14斷層為主斷裂，其上盤為石炭系基底，下盤與北傾的F7斷層下盤共同構(gòu)成三角帶構(gòu)造；在F14上盤發(fā)育多條山前逆沖斷裂，斷層面產(chǎn)狀陡峭，該處石炭系直接與侏羅系接觸。在達(dá)坂城次凹東部，從C—C′剖面(圖5a)開始，南部山前斷裂南移，F(xiàn)12斷層北部產(chǎn)生F13、F18等南傾斷層，斷層傾角大，斷層向上延伸至古近系底部，向下切入基底。東部塑性滑脫層之上發(fā)育的疊瓦沖斷構(gòu)造中最南端的北傾斷層F9，向上切斷古近系，向下與底部滑脫面相接。在圖1b中，F(xiàn)7與南部F14斷裂距離較遠(yuǎn)，三角帶范圍大，向東推移，兩斷層之間水平距離縮短(圖4b)，三角帶范圍變?。恢吝_(dá)坂城次凹東部(圖5)，由于博格達(dá)應(yīng)力系統(tǒng)向北推移，F(xiàn)8收斂于F4斷層，使得三角帶構(gòu)造范圍縮小并逐漸消失。

綜上所述，達(dá)坂城次凹構(gòu)造變形特征受兩種斷裂體系發(fā)育強(qiáng)度的影響。博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)的淺層滑脫體系以近東西向斷層為主，控制范圍深入盆地中心，其中有反轉(zhuǎn)斷層F3和中下二疊統(tǒng)滑脫層，其與依山斷裂系統(tǒng)以F7和F14斷層之間的三角帶構(gòu)造為分界線(圖4，圖5a)。依山和黑山斷裂系統(tǒng)為基底卷入沖斷體系，斷層傾角大，卷入石炭系基底。達(dá)坂城次凹中部，兩種斷裂體系發(fā)生干涉，尤其在東部，在黑山斜向擠壓應(yīng)力之下，F(xiàn)17和F18組成沖起構(gòu)造，變形量向上傳播，上部地層發(fā)生褶皺；淺部發(fā)育與滑脫層相接且向南延伸的F10等斷層。

3 斷裂系統(tǒng)演化及動(dòng)力學(xué)

達(dá)坂城次凹構(gòu)造演化歷史復(fù)雜，經(jīng)歷了多期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換，即晚海西期、印支期、燕山期和喜馬拉雅期[16-17,23]。博格達(dá)山于晚二疊世開始隆升，在晚侏羅世—早白堊世發(fā)生了一次強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[25]，新生代中新世的變形極為強(qiáng)烈[26]。依山和黑山于晚二疊世發(fā)生增生造山作用，在早白堊世和中新世發(fā)生了兩次明顯的隆升事件[27-29]。達(dá)坂城次凹周緣造山活動(dòng)形成的擠壓背景是該區(qū)斷裂形成的主要?jiǎng)恿υ?。在達(dá)坂城次凹地震剖面的構(gòu)造解釋基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景，利用2DMove軟件，繪制了剖面C—C′演化剖面圖(圖6)，認(rèn)為該區(qū)斷裂主要經(jīng)歷了3個(gè)時(shí)期。

3.1 斷裂系統(tǒng)雛形期

準(zhǔn)噶爾洋盆閉合始于晚石炭世[24,28-29]，至早中二疊世,海西運(yùn)動(dòng)西伯利亞板塊與哈薩克斯坦板塊碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)導(dǎo)致達(dá)坂城次凹處于東西向扭張應(yīng)力下。達(dá)坂城次凹在該時(shí)期處于裂陷期，沉積中心位于現(xiàn)今的博格達(dá)山附近，沉積的中下二疊統(tǒng)在達(dá)坂城次凹內(nèi)由北向南逐漸減薄。該時(shí)期F3斷層為正斷層(圖6)，其控制了該時(shí)期的沉積空間展布。海西運(yùn)動(dòng)晚期(距今約260 Ma)，伴隨著天山分支依山和黑山褶皺回返形成山體，板內(nèi)博格達(dá)山造山運(yùn)動(dòng)開始[22-24]，達(dá)坂城次凹由扭張向擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)換，F(xiàn)3開始反轉(zhuǎn)，南部斷層F8開始活動(dòng)，此時(shí)博格達(dá)南、依山和黑山斷裂系統(tǒng)處于雛形期。

3.2 三疊紀(jì)末—侏羅紀(jì)末斷裂系統(tǒng)定型期

受燕山期拉薩地塊和羌塘地塊碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)，達(dá)坂城次凹經(jīng)歷三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)的收縮運(yùn)動(dòng)[23]，博格達(dá)南、依山和黑山斷裂系統(tǒng)的主干斷裂在三疊紀(jì)末均已形成(圖6)，博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)中F1、F2、F4、F5、F7斷層基本形成。在燕山期強(qiáng)烈構(gòu)造擠壓應(yīng)力作用下，中下二疊統(tǒng)井井子溝組—蘆草溝組沉積的大套泥巖或是具有砂泥巖互層段作為滑脫帶被激活，將先存正反轉(zhuǎn)斷層F3切斷，滑脫帶上部斷裂帶范圍不斷向前陸方向擴(kuò)展，斷裂幅度不斷增大。變形前端F7斷層向下產(chǎn)狀變緩，最終與滑脫帶相連，變形帶向凹陷內(nèi)部延伸更遠(yuǎn)?；搸喜堪l(fā)生滑脫變形，由于強(qiáng)烈擠壓作用，其特征表現(xiàn)為多斷層和變形帶范圍廣(圖5b)。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地柴窩堡凹陷達(dá)坂城次凹C-C′地震剖面平衡演化剖面

該時(shí)期，依山斷裂系統(tǒng)中的F14斷層形成，活動(dòng)程度劇烈，斷層位移量大，將上盤二疊系—三疊系推覆至地表遭受剝蝕(圖4b)；黑山斷裂系統(tǒng)中的F11斷層也已經(jīng)初具規(guī)模。中侏羅世弱伸展期，達(dá)坂城次凹內(nèi)部整體發(fā)生沉積。在晚侏羅世弱擠壓時(shí)期，博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)部分?jǐn)鄬又匦禄顒?dòng)，此時(shí)斷裂系統(tǒng)形態(tài)基本定型。

3.3 新生代斷裂系統(tǒng)復(fù)活期

新生代以來，受印度板塊向北強(qiáng)烈俯沖的遠(yuǎn)程效應(yīng)影響，博格達(dá)山、依山和黑山隆升，3大斷裂系統(tǒng)在該時(shí)期均發(fā)生斷層繼承性活動(dòng)，是斷裂系統(tǒng)復(fù)活期。該時(shí)期盆地處于整體壓陷背景，即復(fù)活前陸階段，博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)整體擠壓抬升，個(gè)別斷層活動(dòng)；在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的擠壓下，滑脫帶下逆沖斷層頂部沿滑脫帶發(fā)生滑脫變形，下部與可能存在的下地殼和上地幔之間的大型平緩的拆離滑脫面[30]連接，共同組成雙重構(gòu)造；沿博格達(dá)山體形態(tài)在達(dá)坂城次凹中部產(chǎn)生NS向擠壓應(yīng)力，斷層發(fā)生繼承性活動(dòng)，靠近博格達(dá)山的斷層發(fā)生逆沖推覆作用，將二疊系推出地表，此時(shí)還形成了F6、F9和F10等新生斷層。

在依山斷裂系統(tǒng)和黑山斷裂系統(tǒng)中，由于山體隆升，依山斷裂系統(tǒng)受NS向擠壓應(yīng)力，黑山斷裂系統(tǒng)受NW—SE向擠壓應(yīng)力，先存斷層發(fā)生繼承性活動(dòng)，在該時(shí)期中位移量不斷增大，斷裂幅度也相應(yīng)擴(kuò)大，斷層向下延伸深入巖石圈內(nèi)部(圖5a)。在達(dá)坂城次凹東部，NS向擠壓應(yīng)力與NW—SE向擠壓應(yīng)力發(fā)生干涉疊加作用，F(xiàn)9、F10斷層為北傾，下部與滑脫面相接，但受NW—SE向擠壓應(yīng)力作用，導(dǎo)致斷裂呈NE走向。雙體系干涉疊加后產(chǎn)生的斷層平面展布和剖面形態(tài)也說明，兩應(yīng)力場(chǎng)疊加時(shí)，淺部蓋層中斷層走向受雙體系干涉影響。深部受主控應(yīng)力場(chǎng)影響，控制斷層傾向及深部發(fā)育位置；而疊加干涉的弱應(yīng)力場(chǎng)，會(huì)體現(xiàn)在斷面形態(tài)和斷層的展布范圍上(圖1、圖5b和圖5c)。

博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)由于滑脫帶的存在，上部地層滑脫更遠(yuǎn)，斷裂帶向凹陷內(nèi)部擴(kuò)展范圍更大，且靠近山前帶地區(qū)逆沖斷層位移量大，將二疊系推出地表。趙利等[39-40]對(duì)是否存在滑脫層的山前沖斷帶物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了該觀點(diǎn)。由于缺少滑脫層，依山斷裂系統(tǒng)和黑山斷裂系統(tǒng)影響范圍小，構(gòu)造擠壓表現(xiàn)在單條斷層的位移量上，斷層深入巖石圈底部。

4 油氣地質(zhì)意義

在早中二疊世，達(dá)坂城次凹處于伸展背景之下，F(xiàn)3為控沉積斷層，此時(shí)沉積中心在博格達(dá)地區(qū)。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地柴窩堡地區(qū)二疊系蘆草溝組烴源巖厚度分布

通過測(cè)井和巖心數(shù)據(jù)以及沉積相推斷，二疊系蘆草溝組烴源巖厚度呈現(xiàn)由北向南逐漸減薄的展布特征(圖7)，這與在地震剖面中通過追蹤中下二疊統(tǒng)中強(qiáng)反射界面推測(cè)的蘆草溝組烴源巖展布相一致(圖2—圖4)。烴源巖的展布以及地震剖面結(jié)構(gòu)特征，證明了滑脫帶存在于早中二疊世的陸相、湖泊相沉積地層中[23,30-32]。博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)中，中下二疊統(tǒng)泥巖層厚度大，有機(jī)碳含量(TOC)高，具有良好的生油潛力。

博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)中，井井子溝組—蘆草溝組塑性滑脫層初始活動(dòng)發(fā)生在侏羅紀(jì)早期，燕山運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的構(gòu)造擠壓使得滑脫層內(nèi)發(fā)生層內(nèi)流動(dòng)及滑脫，在滑脫帶活動(dòng)時(shí)，層內(nèi)可能處于超壓狀態(tài)[41]，與烴源巖成熟時(shí)間相關(guān)。滑脫層臨近的蘆草溝組和紅雁池組烴源巖在晚三疊世進(jìn)入生油門限，并在侏羅紀(jì)達(dá)到生油高峰[21]。在達(dá)坂城次凹中，蘆草溝組烴源巖TOC均在2%～7%，鏡質(zhì)體反射率(Ro)在0.7%～0.8%[21-23]，處于深成作用階段的主成油帶，是優(yōu)質(zhì)烴源巖層系?；搸Э梢宰鳛橛行N源巖生成油氣的運(yùn)移通道，可貫通烴源巖及上部斷層，因此更有利于形成良好油氣藏的條件，具有更大的勘探潛力。博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)中，滑脫帶上部斷層具有油氣輸導(dǎo)作用，F(xiàn)4與F5沖起構(gòu)造(圖4b)、坂參1井附近的EES向背斜(圖1)均為可能的背斜圈閉；F2—F3可能形成斷塊構(gòu)造圈閉(圖5b-c)，滑脫層上部斷層可以有效溝通烴源巖層系與圈閉，形成有效油氣藏。南部依山斷裂體系中，石炭系火山巖基底卷入，缺少有效烴源巖，致使其成藏條件差；黑山斷裂體系中缺少滑脫層，斷層斷距大，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，不能形成有效圈閉。達(dá)坂城次凹今后的勘探重點(diǎn)，應(yīng)在博格達(dá)南斷裂體系滑脫帶上的背斜圈閉和斷塊圈閉中尋找更大的突破。

5 結(jié)論

(1)達(dá)坂城次凹現(xiàn)今都表現(xiàn)為逆沖斷層，部分山前斷層斷距大，將二疊系推出地表。其中依山斷裂系統(tǒng)和黑山斷裂系統(tǒng)為基底卷入構(gòu)造體系，博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)為含有淺層滑脫層的造山楔構(gòu)造體系?；摌?gòu)造是博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)主要特征，含有滑脫層的造山楔體系向盆內(nèi)延伸，其影響范圍更廣，對(duì)盆內(nèi)斷層形成的應(yīng)力場(chǎng)影響更大。

(2)結(jié)合周緣構(gòu)造背景，博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)于早二疊世開始活動(dòng)，印支期和燕山期斷裂形成，燕山期強(qiáng)烈擠壓激活滑脫層，喜馬拉雅期斷層繼承性活動(dòng)，最終形成博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)。依山斷裂系統(tǒng)和黑山斷裂體系于晚二疊世開始活動(dòng)，燕山期和喜馬拉雅期斷層大規(guī)模形成，至古近紀(jì)最終定形。

(3)博格達(dá)南斷裂系統(tǒng)在中下二疊統(tǒng)中存在滑脫層，且該區(qū)相同層段或鄰近層內(nèi)存在大套烴源巖層系，滑脫帶上部斷層有利于油氣輸導(dǎo)，因此滑脫帶上部背斜圈閉和斷塊構(gòu)造圈閉均具有良好的油氣勘探前景。