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塔里木盆地東部古生代中期伸展構(gòu)造的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義*

2022-08-18 08:42楊海軍李曰俊馬德波魏紅興李洪輝羅彩明段云江黃彤飛趙甜玉
地質(zhì)科學(xué) 2022年3期
關(guān)鍵詞:剖面斷層生長(zhǎng)

楊海軍 李曰俊 馬德波 魏紅興 李洪輝羅彩明 趙 巖 段云江 黃彤飛 趙甜玉

(1.中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司 新疆庫(kù)爾勒 841000;2.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所,油氣資源研究重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室 北京 100029;3.中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 北京 100083;4.科新石油技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司 新疆庫(kù)爾勒 841000)

塔里木盆地東南緣的阿爾金山,是特提斯超級(jí)造山帶最北緣的縫合帶之一(常承法等,1973;S'eng?r et al.,1985,1987,1988,1990,1992,1993;Chang et al.,1986;Tozer,1989;Hsü et al.,1995;賈承造等,2001;潘裕生等,2010;吳福元等,2020;曾慶高等,2020)。它是一條早古生代的增生—碰撞造山帶,也是為數(shù)不多的閉合后沒(méi)有再打開(kāi)的原特提斯縫合帶(常承法等,1973;新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局,1993;劉良等,1999;Sobel and Amaud,1999;郝杰等,2006;楊經(jīng)綏等,2008;潘裕生等,2010;張占斌等,2012;張建新等,2015;李三忠等,2016a,2016b;Zhang et al.,2017;牟墩玲等,2018;馬拓等,2019);只是被后期的構(gòu)造變形改造,尤其是晚新生代印度板塊—亞洲板塊碰撞遠(yuǎn)程效應(yīng)下的大規(guī)模走滑斷裂——阿爾金斷裂的強(qiáng)烈改造(Tapponnier and Molnar,1977;郭令智等,1992;崔軍文等,1999;許志琴等,1999;葛肖虹等,2001;湯良杰等,2002;陳漢林等,2009;謝會(huì)文等,2012;宋星童等,2019;Laborde et al.,2019)。阿爾金早古生代增生—碰撞造山作用是原特提斯構(gòu)造演化歷史的重要記錄,對(duì)原特提斯研究具有特殊的意義。

關(guān)于阿爾金早古生代增生—碰撞造山作用的研究,以往多集中于造山帶內(nèi)蛇綠巖、高壓—超高壓變質(zhì)巖和俯沖—碰撞相關(guān)的巖漿巖(劉良等,1999,2013;Sobel and Amaud,1999;Zhang et al.,2001,2014;吳峻等,2001;楊經(jīng)綏等,2003,2008;郝杰等,2006;潘裕生等,2010;張建新等,2010,2015;蓋永生等,2015;康磊等,2016;李三忠等,2016a;牟墩玲等,2018;馬拓等,2019;吳玉等,2021);而對(duì)于相鄰盆地(塔里木和柴達(dá)木)內(nèi)的研究相對(duì)較少。以往的研究多關(guān)注其增生—碰撞作用,特別是碰撞起始時(shí)間,關(guān)于碰撞后伸展階段的研究相對(duì)較少。

塔里木盆地內(nèi)地層發(fā)育較全,后期構(gòu)造變形對(duì)先存構(gòu)造的改造較弱,早期的構(gòu)造變形可以比較好地保存下來(lái)。同時(shí),作為一個(gè)克拉通之上的沉積盆地,塔里木盆地內(nèi)部的構(gòu)造變形相對(duì)較弱,尤其是碰撞后的伸展構(gòu)造,規(guī)模普遍較小,因而,在早期采集的品質(zhì)較低的地震資料上不容易被發(fā)現(xiàn)而忽略掉。隨著地震勘探技術(shù)的提高,特別是三維地震資料的大面積采集,地震資料的品質(zhì)大幅提高,塔里木盆地周邊碰撞造山作用在盆地內(nèi)形成的碰撞后構(gòu)造陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)(趙巖等,2012;Li et al.,2013,2015;李曰俊等,2014;劉云祥等,2014;李洪輝等,2020;Wen et al.,2020)。

近年來(lái),作者在認(rèn)真、系統(tǒng)的地震資料解釋基礎(chǔ)上,對(duì)塔里木盆地的斷裂系統(tǒng)又開(kāi)展了新一輪的研究。塔里木盆地東部的古生代中期伸展構(gòu)造就是這一輪地震資料解釋過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的。我們認(rèn)為,它們是塔里木地塊—柴達(dá)木地塊早古生代碰撞造山作用的碰撞后構(gòu)造。本文介紹這一新的發(fā)現(xiàn),并討論其地質(zhì)意義。

1 地質(zhì)背景

塔里木盆地因發(fā)育其中的塔里木河而得名,是中亞地區(qū)的一個(gè)大型中-新生代沉積盆地。它發(fā)育于塔里木克拉通之上,具有前南華系結(jié)晶基底和南華系—第四系沉積蓋層(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局,1993;賈承造,1997;賈承造等,2001,2002,2004;張師本等,2004;鄔光輝等,2020,2021)。經(jīng)過(guò)幾十年的油氣勘探,已經(jīng)在塔里木盆地的多個(gè)層系發(fā)現(xiàn)油氣田/藏,使之成為我國(guó)陸上最大的含油氣盆地(賈承造,1997;何治亮等,2001;賈承造等,2002;李丕龍等,2010;Laborde et al.,2019;Wu et al.,2021)。

在全球大地構(gòu)造格局中,塔里木地塊與東側(cè)的華北地塊和西側(cè)的卡拉庫(kù)姆地塊相連,分隔北側(cè)的阿爾泰(中亞)和南側(cè)特提斯兩大超級(jí)造山帶(S'eng?r et al.,1988,1993;Xiao et al.,2009;許志琴等,2011)?,F(xiàn)今的塔里木盆地四面環(huán)山,地貌上呈現(xiàn)一大型山間盆地特征。盆地北側(cè)為南天山山脈,西南側(cè)是西昆侖山脈,東南緣是阿爾金山脈(圖1)。它們都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期復(fù)雜的構(gòu)造演化過(guò)程形成的造山帶。塔里木盆地的地質(zhì)構(gòu)造演化嚴(yán)格受這些造山帶構(gòu)造演化過(guò)程的控制。

圖1 塔里木盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾脱芯繀^(qū)位置(據(jù)Li et al.,2015,2022 修改)Fig.1 Tectonic units of the Tarim Basin showing the location of studied area(modified after Li et al.,2015,2022)

塔里木盆地北側(cè)的南天山造山帶,是阿爾泰(中亞)造山帶最南緣的一條縫合帶,經(jīng)歷了古生代到中生代早期的增生—碰撞造山作用和晚新生代陸內(nèi)造山作用(王作勛等,1990;Windley et al.,1990;Allen et al.,1992;肖 序常等,1992;S'eng?r et al.,1993;Lu et al.,1994;湯耀慶等,1995;Brookfield,2000;李曰俊等,2001,2009,2010;Xiao et al.,2004,2009;肖文交等,2006;楊海軍等,2010,2020;Charvet et al.,2011;趙 巖 等,2012;Li et al.,2013,2016a;Wen et al.,2017,2020;李洪輝等,2020)。

西昆侖和阿爾金造山帶是特提斯超級(jí)造山帶北緣的縫合帶,是特提斯尤其是特提斯 早 期 構(gòu) 造 演 化 的 重 要 記 錄(常 承 法 等,1973;Hsü and Bernoulli,1978;S'eng?r,1984,1988,1992;Chang et al.,1986;Dewey,1988;Tozer,1989;Hsü et al.,1995;S'eng?r and Nata'in,1996;許志琴等,2006;潘裕生等,2010;Xu et al.,2015;李三忠等,2016a;曾慶高等,2020;吳福元等,2020)。前者位于塔里木盆地的西南側(cè),后者位于塔里木盆地東南側(cè)(圖1)。

西昆侖山是一條復(fù)雜的增生—碰撞造山帶,經(jīng)歷了古生代復(fù)合增生造山作用(Chang et al.,1986;Yao and Hsü,1994;潘裕生等,1996;楊樹(shù)峰等,1999;肖文交等,2000;周輝等,2000;郝杰等,2003;Xiao et al.,2005;Wang et al.,2014)和三疊紀(jì)碰撞造山作用(Sobel,1999;程曉敢等,2012a;陳延貴等,2018;Wu et al.,2021;Li et al.,2022),并疊加了晚新生代印度板塊—亞洲板塊碰撞遠(yuǎn)程效應(yīng)下的大規(guī)模陸內(nèi)造山作用(伍秀芳等,2004;陳漢林等,2010,2018;Cowgill,2010;Sobel et al.,2011;王道軒等,2011;程曉敢等,2012b;梁瀚等,2012;Cao et al.,2015)。

阿爾金山是一條早古生代的增生—碰撞造山帶(常承法等,1973;劉良等,1999,2013;吳峻等,2001;Zhang et al.,2001,2014;楊經(jīng)綏等,2003,2008;郝杰等,2006;張建新等,2010,2015;康磊等,2016;牟墩玲等,2018;吳玉等,2021;Teng et al.,2022),疊加有中-新生代的構(gòu)造改造,特別是晚新生代阿爾金斷裂大規(guī)模左行剪切走滑作用的強(qiáng)烈改造(崔軍文等,1999;許志琴等,1999;湯良杰等,2002;陳漢林等,2009;謝會(huì)文等,2012;宋星童等,2019)。

2 地震解釋在塔里木盆地東部發(fā)現(xiàn)古生代中期的伸展構(gòu)造

塔里木盆地幾乎全部被新生界所覆蓋,包括聞名于世的塔克拉瑪干沙漠。盆地內(nèi)保存下來(lái)的前新生代構(gòu)造深埋于地下,地表無(wú)法直接觀察、分析,因而,這些構(gòu)造的發(fā)現(xiàn)和研究都必須借助于地震資料和地震資料解釋。中國(guó)石油塔里木油田(及其前身塔里木石油勘探開(kāi)發(fā)指揮部)、大慶油田和中國(guó)石化西北油田(及西部新區(qū)勘探指揮部)在塔里木盆地油氣勘探過(guò)程中采集了大量的地震資料。本文所用的地震資料主要來(lái)自中國(guó)石油塔里木油田。

地震資料解釋是世界上油氣勘探開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。層位標(biāo)定是地震資料解釋的基礎(chǔ)性工作。通過(guò)層位標(biāo)定,可以建立地震地層與年代地層、巖石地層之間的對(duì)比關(guān)系,明確地震剖面上各主要反射層的地質(zhì)含義。一般選擇過(guò)鉆井的較高品質(zhì)的地震剖面,運(yùn)用地震合成記錄、單井VSP(Vertical Seismic Profile)資料以及運(yùn)用鉆井地層研究成果,進(jìn)行地震資料的層位標(biāo)定。層位標(biāo)定后,才能引層、解釋。

塔里木盆地的探井基本上都有鉆井/錄井報(bào)告。一些重要的探井還有單井評(píng)價(jià)報(bào)告。在鉆井井位論證、鉆井/錄井報(bào)告和單井評(píng)價(jià)報(bào)告撰寫的過(guò)程中,地震地層與年代地層、巖石地層的對(duì)比關(guān)系是必不可少的研究?jī)?nèi)容。而且,井位論證前,地震資料解釋一直沒(méi)有停止過(guò)。另外,中國(guó)石油和中國(guó)石化還在塔里木盆地完成了很多地層學(xué)的專題研究(李洪輝等,1992;王仁德,1992;周東延等,1992;周棣康等,2000;賈承造等,2004;張師本等,2004)。

伴隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)的深入,特別是塔里木石油會(huì)戰(zhàn)以來(lái),已有數(shù)十年的地震資料采集和解釋。塔里木盆地的每一個(gè)構(gòu)造單元、每一個(gè)區(qū)塊都已經(jīng)完成了許多輪的地震資料層位標(biāo)定。目前,塔里木盆地各地震反射層的地質(zhì)含義都已經(jīng)基本明確,地震地層與年代地層、巖石地層之間的關(guān)系也已經(jīng)建立。本文直接采用這些層位標(biāo)定和地層研究的成果,特別是塔里木油田勘探開(kāi)發(fā)研究院各區(qū)塊研究科室的層位標(biāo)定方案。層位標(biāo)定之后,就是引層和層位解釋。層位解釋后的構(gòu)造解釋基本上屬于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容,這也是我們工作的核心。

自2020 年起,我們開(kāi)展了新一輪以斷裂為核心研究?jī)?nèi)容的全塔里木盆地地震資料解釋。這一輪地震資料解釋在塔里木盆地東部(簡(jiǎn)稱“塔東”)首次發(fā)現(xiàn)了古生代中期伸展構(gòu)造(圖2~圖7)。

圖2 塔里木盆地東部發(fā)現(xiàn)的古生代中期正斷層分布圖紅線.古生代中期正斷層;黑線.其它斷層Fig.2 Distribution of the Mid-Paleozoic normal faults revealed in the eastern Tarim Basin

塔東地區(qū)的古生代中期伸展構(gòu)造首先是在TLM-Z75區(qū)域性地震大剖面上發(fā)現(xiàn)的(圖3)。這是一條30 多年前采集的地震剖面。我們這次重新解釋它時(shí),在剖面中部,塔東低凸起/塔東背斜的北翼的古生代地層中發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)地塹。古生界頂部是一個(gè)大的不整合。從塔東背斜北翼向核部,侏羅系—白堊系逐漸超覆于古生界之上。斷點(diǎn)清晰的3 個(gè)地塹之上,白堊系直接不整合于上泥盆統(tǒng)至石炭系下部。鑒于塔東南地區(qū)曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)侏羅紀(jì)伸展構(gòu)造(陳漢林等,2009),所以,一開(kāi)始我們以為這也是侏羅紀(jì)伸展構(gòu)造。不過(guò),隨后的仔細(xì)分析,特別是完成斷層生長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算后,發(fā)現(xiàn)這是古生代的伸展構(gòu)造,形成于上泥盆統(tǒng)沉積之前,晚泥盆世—石炭紀(jì)繼承性活動(dòng),中生界沉積之前停止活動(dòng)(圖3b~圖3d)。

圖3 A-A'地震剖面上的古生代中期正斷層(剖面位置同時(shí)標(biāo)注于圖1)紅線.古生代中期正斷裂;黑色線條.其它斷裂;GI.斷層生長(zhǎng)指數(shù)Fig.3 The Middle Paleozoic normal faults on the A-A'seismic profile(the profile location is also shown in Fig.1)

A-A'地震剖面上的伸展構(gòu)造(正斷層及其組合成的塹壘構(gòu)造)見(jiàn)于剖面中部(圖3a)。剖面左側(cè)的2 個(gè)地塹的正斷層向上斷至上泥盆統(tǒng)底后停止,明確告訴我們,正斷層活動(dòng)起始于上泥盆統(tǒng)沉積之前。中間3 個(gè)最清晰的地塹的正斷層向上斷開(kāi)上泥盆統(tǒng)底,進(jìn)入上泥盆統(tǒng)—石炭系,但是沒(méi)有斷開(kāi)白堊系底(圖3b、圖3c)。它們不是同期形成的斷裂?或者同期形成,但是斷層活動(dòng)結(jié)束的時(shí)間不同?我們?cè)谥虚g3 個(gè)斷點(diǎn)清晰的地塹中各選一條較適合斷層生長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算的斷層,分別是F1、F2 和F3,計(jì)算斷層生長(zhǎng)指數(shù),分析斷層活動(dòng)性(圖3c、圖3d)。

斷層生長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算結(jié)果顯示,這3 個(gè)地塹的形成和演化過(guò)程基本一致(圖3d)。F1、F2 和F3 斷層在上泥盆統(tǒng)—石炭系的斷層生長(zhǎng)指數(shù)1.08、1.18 和1.05,均大于1,說(shuō)明斷層在晚泥盆世—石炭紀(jì)有活動(dòng)。不過(guò),由于3 條斷層發(fā)育部位白堊系直接不整合覆蓋于上泥盆統(tǒng)—石炭系之上,缺失石炭系大部分、二疊系、三疊系和侏羅系,所以,這里的斷層生長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算結(jié)果只能說(shuō)明,正斷層在晚泥盆世及之后仍有活動(dòng);無(wú)法直接給出斷層活動(dòng)停止的確切時(shí)間。

3 條斷層中-下泥盆統(tǒng)的上部(La 反射層與上泥盆統(tǒng)底之間的地層)地層的斷層生長(zhǎng)指數(shù)分別是1.15、1.21 和1.11,中下部(La 反射層與泥盆系底之間的地層)的斷層生長(zhǎng)指數(shù)分別為1.17、1.09 和1.08,說(shuō)明它們?cè)谠?中泥盆世均有活動(dòng),且活動(dòng)性相對(duì)較強(qiáng)。而志留系內(nèi)部由于缺乏地塹內(nèi)外對(duì)應(yīng)關(guān)系(清晰可靠的標(biāo)志層/反射層),無(wú)法分層、段進(jìn)行斷層生長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算,所以,將志留系作為一個(gè)整體一起測(cè)量、計(jì)算。計(jì)算結(jié)果,3 條斷層的斷層生長(zhǎng)指數(shù)分別是1.16、1.03 和1.04,指示它們?cè)谥玖艏o(jì)有活動(dòng),即它們起碼在志留紀(jì)就已經(jīng)形成了。志留系以下,因地塹內(nèi)部的反射太差,無(wú)法測(cè)量、計(jì)算斷層生長(zhǎng)指數(shù),推測(cè)斷層生長(zhǎng)指數(shù)可能是1,斷層可能還沒(méi)有開(kāi)始活動(dòng)。

結(jié)合左側(cè)兩個(gè)向上斷至上泥盆統(tǒng)底后停止活動(dòng)的地塹/正斷層分析,作者認(rèn)為,TLM-Z75 上在古生界發(fā)現(xiàn)的伸展構(gòu)造/正斷層形成時(shí)間基本一致,即均形成于志留紀(jì);其第一個(gè)斷層活動(dòng)階段結(jié)束于中泥盆世末,上泥盆統(tǒng)沉積之前;此后,部分?jǐn)鄬尤杂欣^承性活動(dòng),并于白堊系沉積之前全部停止活動(dòng)(確切時(shí)間無(wú)法由此剖面給出)。

隨后,我們對(duì)附近的地震剖面進(jìn)行了有針對(duì)性的認(rèn)真搜索,又在多條地震剖面上發(fā)現(xiàn)了該期伸展構(gòu)造(圖4~圖7)。

B-B'是與A-A'近于平行的一條區(qū)域性地震大剖面(圖1,圖4)。該剖面上所發(fā)現(xiàn)的正斷層更靠近背斜北翼的坡腳部位,地層發(fā)育較全(與A-A'剖面相比),更有利于斷層活動(dòng)性分析。剖面上所發(fā)現(xiàn)的正斷層向上基本上都終止于上泥盆統(tǒng)的底,沒(méi)有再向上延伸。顯然斷層活動(dòng)結(jié)束的時(shí)間是明確的,就是中泥盆世末至晚泥盆世初。這就是前文所說(shuō)的正斷層活動(dòng)第一階段的結(jié)束時(shí)間。此外,該剖面上發(fā)育侏羅系。即使侏羅系直接不整合上覆于發(fā)育正斷層的古生界之上的部位,正斷層也沒(méi)有斷開(kāi)侏羅系的底,未進(jìn)入侏羅系,說(shuō)明本次所發(fā)現(xiàn)的正斷層在侏羅紀(jì)沒(méi)有活動(dòng),與陳漢林等(2009)在阿爾金山前發(fā)現(xiàn)的侏羅紀(jì)正斷層不是同期形成斷層。從B-B'剖面看,第一階段也就是該期正斷層的主要活動(dòng)階段,是該期斷層的形成期;此后的斷層活動(dòng)是其復(fù)活或繼承性演化。接下來(lái),我們需要判定正斷層活動(dòng)的起始時(shí)間和演化過(guò)程。

圖4b 和圖4c 是B-B'剖面正斷層發(fā)育較好部分的放大圖,也是我們要重點(diǎn)剖析的部分。其右側(cè),侏羅系—白堊系直接不整合于中-下泥盆統(tǒng)甚至志留系之上,大套地層缺失,無(wú)法準(zhǔn)確判定斷層活動(dòng)結(jié)束的時(shí)間,不適合斷層活動(dòng)性分析。我們?cè)谧髠?cè)地層發(fā)育相對(duì)較全,特別是發(fā)育有沒(méi)被正斷層斷開(kāi)的上泥盆統(tǒng)—石炭系的部位,選取F1、F2和F3 斷層,進(jìn)行斷層生長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算,分析正斷層形成演化歷史(圖4)。

圖4 塔東地區(qū)B-B'二維地震剖面上的古生代中期正斷層(剖面位置同時(shí)標(biāo)注于圖1)紅線.古生代中期正斷裂;黑色線條.其它斷裂;GI.斷層生長(zhǎng)指數(shù)Fig.4 The Mid-Paleozoic normal faults on B-B' 2D regional seismic profile in the eastern Tarim Basin(the profile location is shown in Fig.1)

在中志留統(tǒng)以下(Lb 反射層之下)的地層中,F(xiàn)1、F2 和F3 斷層兩側(cè)的同時(shí)代地層厚度相同,生長(zhǎng)指數(shù)為1,說(shuō)明斷層在中志留世之前沒(méi)有活動(dòng),尚未形成。斷層兩側(cè)同期地層厚度的差異出現(xiàn)在中志留統(tǒng)—中泥盆統(tǒng)。F1、F2 和F3 在中-上志留統(tǒng)的斷層生長(zhǎng)指數(shù)分別是1.22、1.15 和1.06,在中-下泥盆統(tǒng)的斷層生長(zhǎng)指數(shù)分別是1.13、1.10 和1.16。斷層生長(zhǎng)指數(shù)說(shuō)明,正斷層活動(dòng)起始于中志留世,并持續(xù)至中泥盆世。

該剖面上有上泥盆統(tǒng)發(fā)育的部分,多數(shù)正斷層向上終止于上泥盆統(tǒng)的底,說(shuō)明斷層在上泥盆統(tǒng)沉積之前停止活動(dòng)。圖4c 上的F4 及其左側(cè)的兩條傾向相對(duì)的正斷層,不適合斷層生長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算。前者是因受其右側(cè)分支斷層的影響;后者是因?yàn)閮蓷l正斷層向下過(guò)早地匯聚到一起,上部分開(kāi)相互獨(dú)立部分很短。不過(guò),這里確鑿無(wú)疑地存在上泥盆統(tǒng)—石炭系,正斷層向上斷開(kāi)中-下泥盆統(tǒng)至上泥盆統(tǒng)底后終止,沒(méi)有繼續(xù)向上延伸。這就確鑿無(wú)誤地給出了斷層活動(dòng)結(jié)束的時(shí)間,是中泥盆世末。

C-C'地震剖面F1 斷層生長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算結(jié)果支持上述斷層活動(dòng)性分析結(jié)果(圖5)。C-C'剖面上的F1 在晚泥盆世—石炭紀(jì)有明顯的活動(dòng),這與A-A'剖面的情況類似。這一階段的斷層活動(dòng)是斷層形成之后復(fù)活或繼承性活動(dòng),屬于另一構(gòu)造活動(dòng)階段的產(chǎn)物。

D-D'是與C-C'近于平行的一條區(qū)域性地震剖面(圖5,圖6),所發(fā)現(xiàn)的正斷層也類似。不過(guò),D-D'剖面上的正斷層斷距很?。ǖ卣鹌拭娉叨龋?,加之受地震反射質(zhì)量的限制,大部分?jǐn)鄬硬贿m合斷層生長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算。仔細(xì)篩選,我們從中選取F1 和F2 兩條斷層開(kāi)展斷層生長(zhǎng)指數(shù)測(cè)量、計(jì)算。

圖5 塔東地區(qū)C-C'二維地震剖面上的古生代中期正斷層(剖面位置同時(shí)標(biāo)注于圖1)紅線.古生代中期正斷裂;黑色線條.其它斷裂;GI.斷層生長(zhǎng)指數(shù)Fig.5 The Mid-Paleozoic normal faults on the C-C' 2D seismic profile in the eastern Tarim Basin(the profile location is also shown in Fig.1)

圖6 塔東地區(qū)D-D'二維地震剖面上的中志留世—中泥盆世正斷層(剖面位置同時(shí)標(biāo)注于圖1)紅線.古生代中期正斷裂;黑色線條.其它斷裂;GI.斷層生長(zhǎng)指數(shù)Fig.6 The S2—D2 normal faults on the D-D' 2D seismic profile in the eastern Tarim Basin(the profile location is also shown in Fig.1)

D-D'剖面發(fā)育有三疊系。三疊系不整合于古生界之上。剖面左側(cè)的古生界比較完整,三疊系不整合于二疊系之上。正斷層向上均未斷開(kāi)三疊系的底,甚至沒(méi)有斷層斷開(kāi)二疊系的底。大部分?jǐn)鄬酉蛏蠑嘀罝3—C 的底面后停止活動(dòng),少數(shù)停止在D3—C 下部La 反射層處停止活動(dòng)(該大致相當(dāng)于石炭系的底界)。F1 和F2 向上均斷開(kāi)D3—C 的底面進(jìn)入D3—C,停止于La 反射層。其上泥盆統(tǒng)的斷層生長(zhǎng)指數(shù)分別為1.05 和1.08,在中-下泥盆統(tǒng)的生長(zhǎng)指數(shù)分別為1.05 和1.12。說(shuō)明斷層在晚泥盆世和早-中泥盆世均有活動(dòng),斷層的形成時(shí)間早于晚泥盆世。F2 處地震反射差,而且其與右側(cè)的斷層在泥盆系底附近就匯聚到一起,所以,其泥盆系之下的斷層生長(zhǎng)指數(shù)無(wú)法計(jì)算。F1 在中-上志留統(tǒng)的斷層生長(zhǎng)指數(shù)是1.02,指示斷層已經(jīng)開(kāi)始活動(dòng)。其在下志留統(tǒng)的斷層生長(zhǎng)指數(shù)是1.00,說(shuō)明斷層尚未開(kāi)始活動(dòng),還沒(méi)有形成。

除了區(qū)域地震大剖面之外,我們最近又在TD2 井區(qū)的二維地震剖面上發(fā)現(xiàn)了古生代中期的伸展構(gòu)造(圖7)。這進(jìn)一步證實(shí)了塔東地區(qū)古生代中期伸展構(gòu)造的存在。

圖7 塔東TD2 井區(qū)E-E'和F-F'二維地震剖面上的古生代中期正斷層(剖面位置見(jiàn)于圖2)紅線.古生代中期正斷裂;黑色線條.其它斷裂Fig.7 The Mid-Paleozoic normal faults on the E-E'and F-F' 2D seismic profiles in the TD2 well block,eastern Tarim Basin(see profile locations in Fig.2)

根據(jù)上述地震解釋成果結(jié)果,本輪地震解釋在塔東地區(qū)古生界發(fā)現(xiàn)的正斷層,斷層活動(dòng)起始于中志留世,持續(xù)至中泥盆世后,大部分?jǐn)鄬釉谏夏嗯杞y(tǒng)沉積之前終止活動(dòng),少數(shù)在晚泥盆世有繼承性活動(dòng),個(gè)別斷層的活動(dòng)持續(xù)至石炭紀(jì)晚期后停止活動(dòng)。

3 討 論:塔東古生代中期伸展構(gòu)造是塔里木地塊—柴達(dá)木地塊碰撞造山的碰撞后構(gòu)造

古阿爾金洋消減—閉合直至塔里木地塊—柴達(dá)木地塊碰撞造山,形成了阿爾金早古生代增生—碰撞造山帶。根據(jù)造山帶內(nèi)蛇綠巖和俯沖—碰撞相關(guān)巖漿巖、變質(zhì)巖的同位素年代學(xué)、地球化學(xué)和巖石學(xué)等研究結(jié)果表明,古阿爾金洋的打開(kāi)起始于前寒武紀(jì)末至寒武紀(jì)早期,至中寒武世就已經(jīng)演化成一個(gè)廣闊的大洋;自晚寒武世—早奧陶世,阿爾金洋的洋殼開(kāi)始向柴達(dá)木地塊之下俯沖(劉良等,1999,2013;Zhang et al.,2001,2014,2017;郝杰等,2006;楊經(jīng)綏等,2008;崔美慧等,2011;張占斌等,2012;Wang et al.,2014;蓋永生等,2015;張建新等,2015;康磊等,2016;牟墩玲等,2018;馬拓等,2019;郭晶等,2021;曹福根等,2022;Teng et al.,2022)。自此開(kāi)啟了阿爾金早古生代增生—碰撞造山帶的演化歷史。關(guān)于阿爾金洋最終閉合的時(shí)間,也就是塔里木地塊—柴達(dá)木地塊碰撞的起始時(shí)間,多認(rèn)為發(fā)生于中-晚奧陶世(郝杰等,2006;張建新等,2010,2015;Zhang et al.,2014;范亞洲等,2018;吳玉等,2021)。早古生代晚期,阿爾金碰撞造山作用結(jié)束。此后,阿爾金增生—碰撞造山帶的構(gòu)造演化進(jìn)入造山后伸展階段(劉良等,2013;Wang et al.,2014;康磊等,2016;馬拓等,2019;Teng et al.,2022)。

碰撞造山作用引起造山帶及其相鄰盆地/克拉通構(gòu)造變形,形成碰撞相關(guān)構(gòu)造。碰撞相關(guān)構(gòu)造是碰撞造山作用最直觀、最可靠的記錄,在碰撞造山帶研究中具有重要意義。作者以往在塔里木盆地的地震資料解釋過(guò)程中,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了塔里木地塊—柴達(dá)木地塊碰撞造山時(shí)形成的同碰撞構(gòu)造,并根據(jù)同碰撞構(gòu)造的變形時(shí)間判定,塔里木地塊—柴達(dá)木地塊之間的碰撞造山作用起始于中奧陶世末—晚奧陶世初,持續(xù)至早志留世(Li et al.,2016b,2022;黃少英等,2020)。

塔里木盆地東部發(fā)現(xiàn)的古生代中期伸展構(gòu)造位于阿爾金早古生代碰撞造山帶前陸部位,伸展構(gòu)造形成時(shí)間(中志留世—中泥盆世)緊隨同碰撞構(gòu)造形成(晚奧陶世—早志留世)之后(Li et al.,2016b,2022;楊海軍等,2020),且與造山帶內(nèi)碰撞后巖漿巖的年齡(康磊等,2016;Teng et al.,2022)吻合較好。所以,作者認(rèn)為塔東的中志留世—中泥盆世伸展構(gòu)造是阿爾金早古生代碰撞造山的碰撞后構(gòu)造,其起始時(shí)間(早志留世末至中志留世初)就是塔里木地塊—柴達(dá)木地塊碰撞造山作用結(jié)束的時(shí)間。該期碰撞后構(gòu)造,在塔里木盆地的其它地區(qū)也有發(fā)育(李曰俊等,2014;劉云祥等,2014;Li et al.,2015;黃少英等,2020)。

4 結(jié) 論

(1)塔里木盆地東部首次發(fā)現(xiàn)古生代中期的伸展構(gòu)造。它們是一系列近N-S 走向的正斷層及其所組成的雁列狀張扭性斷層帶。張扭性斷層帶有兩組,走向分別為NE-SW和NW-SE,呈共軛組合關(guān)系。

(2)塔東新發(fā)現(xiàn)的古生代中期伸展構(gòu)造(正斷層)形成時(shí)間是中志留世—中泥盆世,部分在晚泥盆世—石炭紀(jì)有繼承性活動(dòng)或復(fù)活。

(3)塔東的中志留世—中泥盆世伸展構(gòu)造是阿爾金早古生代碰撞造山作用的碰撞后構(gòu)造。晚泥盆世—石炭紀(jì)的斷層活動(dòng)是碰撞后構(gòu)造的復(fù)活,或繼承性活動(dòng),不屬于碰撞后構(gòu)造。

(4)根據(jù)碰撞后構(gòu)造變形時(shí)間分析,塔里木地塊—柴達(dá)木地塊之間的碰撞造山作用結(jié)束于早志留世末至中志留世初,然后進(jìn)入中志留世—中泥盆世碰撞后應(yīng)力松弛階段。這一碰撞造山作用是原特提斯構(gòu)造演化的重要內(nèi)容。

致 謝研究和成文過(guò)程中,王道軒教授、黃少英博士、張瑋博士提供了友好的指導(dǎo)意見(jiàn)。審稿人和編輯的建設(shè)性修改意見(jiàn),使論文質(zhì)量得到明顯提高。地震剖面來(lái)自中國(guó)石油塔里木油田。塔里木油田勘探開(kāi)發(fā)研究院為我們的地震資料解釋工作提供了資料和工作站的方便。在此一并致以由衷的謝意。

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