塔里木盆地西南坳陷苏2构造模型

塔里木盆地西南坳陷苏2构造模型

苏二构造位于哈萨克斯坦英吉沙县西南约23公里处。在构造上，它属于西昆仑褶皱带的苏盖特构造带西部。由于该区十分偏远,野外地质调查资料较少,且用于构造建模的地震剖面品质较差,为推动该区带的勘探进程,本文利用最新的二维地震剖面,结合野外地质调查成果和邻区钻井、测井资料,确定了苏2构造的变形时间和变形方式;并探讨了苏2构造存在下白垩统克孜勒苏群的可能性。1中寒武统膏盐岩地层苏2构造位于西昆仑山前西段,南接西昆仑山,北接英吉沙构造带(图1)。山前发育基底卷入逆冲断层,往盆地内发育与膏盐层相关的滑脱构造、叠瓦式构造和反冲构造。苏盖特构造带的形成与基底叠瓦式冲断构造相关,而英吉沙构造带的形成则与滑脱断层的前缘反冲有关;滑脱变形发育于深部中寒武统膏盐岩。1998年,在苏2构造东南18km处钻探过苏1井,因工程事故而未钻入目的层下白垩统提前完钻,近地表钻遇厚712m的二叠系,其下为古近系。苏盖特构造带卷入变形的地层主要为古生界上部、中生界和新生界(图2)。其中泥盆系为浅海或滨海相沉积;中上二叠统以滨海碎屑岩为主;侏罗系-下白垩统为一套河湖相、海相潮坪或近岸冲积扇沉积,岩性以浅变质碎屑岩和碳酸盐岩为主;石炭系-下二叠统为台内浅滩相沉积,岩性以碳酸盐岩和细碎屑岩夹蒸发潮坪相膏泥岩为主;上白垩统-古近系为一套海相沉积,由西向东海相沉积逐渐减少,岩性以碳酸盐岩、膏泥岩为主;中新统乌恰群为一套在干旱环境下沉积的棕红色泥岩、泥质粉砂岩和砂砾岩;上新统阿图什组为河流相、冲积扇相,岩性以泥岩、泥质粉砂岩和含砾细砂岩为主;第四系下更新统西域组普遍认为是一套前陆冲断带山前磨拉石沉积。2下白垩统与阿克陶地层的构造背景平面上,苏盖特构造带与邻区在地层和构造上明显不协调,该区邻近盆地处突然出露较大面积的泥盆系,南北长近40km,东西宽约7km(图2),该套地层与南侧侏罗系既有角度不整合接触也有断层接触。北侧泥盆系、中部侏罗系和南侧的石炭系等在平面上组成一较大规模的向斜,各套地层内部发育非常复杂的褶皱和断裂变形。苏盖特构造北西侧可见侏罗系、白垩系和古近系等地层呈北东走向,而邻近区域同一套地层总体呈北西走向,地层走向夹角约90°(图2)。北东走向地层与位于其北西侧的石炭系等呈断层接触,断层走向北东,右旋走滑,走滑距离在20km以上。苏盖特构造南东侧可见侏罗系、白垩系和古近系等在同由路克一带由山前向盆地弯曲(图2)。笔者认为,强烈构造应力作用导致在苏盖特构造带西侧附近发生构造转换,使包括下白垩统在内的部分地层相互顺时针方向旋转了约90°,形成右行走滑断层,现今北东走向的下白垩统与阿克陶东风煤矿北西走向的下白垩统本来是一体的。往南东,通过走滑断层的调节作用,在苏1、苏2构造带下白垩统隐伏于地下,并呈弧形向北东方向突出,在依格孜牙南约6km处的同由路克剖面下白垩统再一次出露地表,并逐渐与区域地层产状一致。3项目建模3.1基底进入断层与构造格架经野外地质调查及构造分析发现,原地质填图显示苏1井南一套紫红色致密砂岩是下白垩统克孜勒苏群,但多种证据显示该套地层不是克孜勒苏群,而是更老地层;紫红色致密砂岩与其北侧石炭系呈断层接触,断层由北向南冲,属于反冲断层;紫红色致密砂岩与其南侧较老地层不是断层接触,而是整合接触;泥盆系变形强烈,地层内部褶皱、断层发育(图3)。根据山前冲断带构造变形有关理论,综合野外地质调查资料、地震和钻井资料,建立了一条南北向构造剖面(图4)。该地震剖面穿过苏2背斜高点,邻近区域苏1井、英深1井和英科1井等井的钻井数据为层位标定和构造模型的建立提供了可靠依据(图4)。苏2构造可划分出3套断层系统:靠近造山带的基底卷入断层,靠近盆地的反冲断层和深部滑脱断层系统(图4)。基底卷入断层系统以断层F1为主体,由山前向盆地冲断推覆,使侏罗系、石炭系和泥盆系等较老地层逆冲于新生界之上;断层F1下盘发育断层F1-1,该断层的形成与古近系滑脱层密切相关;F1断层前缘受阻挡作用,发育反冲断层F1-2,形成突发构造,使泥盆系等较老地层抬升出露,该套地层剖面厚度在2000~3000m;反冲断层系统以断层F3为主体,该断层的反冲作用使新近系、第四系等反向逆冲于较老地层之上,F3断层不是顺层反冲,而是切层反冲,具有一定的走滑分量,在不同的地震剖面上具有不同的几何形态,由北西向南东,该断层倾角变陡,与地层交角变大。深部滑脱断层系统以断层F2为主体,发育一系列叠瓦式逆冲断层,苏2构造的形成与叠瓦式逆冲断层的发育密切相关。分析各断层几何形态和断开层位,断层F2、F2-1和F2-2的形成时间与基底卷入断层系统、反冲断层系统是一致的,而断层F2-3并没有明显切开上覆地层,推测为侏罗纪前形成的断层。基底卷入断裂系统、深部滑脱断裂系统和反冲断裂系统在剖面上组成构造楔,构造楔内发育苏2背斜,该背斜南翼陡、北翼缓;南翼被断裂部分改造,北翼形态相对完整;总体上呈宽缓背斜形态,褶皱轴面南倾。苏2背斜的形成与中寒武统盐滑脱上拱、叠瓦式推覆及南侧基底卷入断裂的推挤作用有关。如上所述,在奥依塔格剖面和同由路克剖面均出露有下白垩统克孜勒苏群,且该套地层在平面上向苏盖特构造带并没有减薄的趋势。那么该套地层在苏盖特构造带是出露后被剥蚀,还是隐伏于苏盖特构造带地表之下?该套地层在奥依塔格剖面整合沉积于侏罗系之上,构造应力使该套地层的走向逆时针旋转近90°,由原来的北西向变为现今的北东向;在同由路克剖面,露头区下白垩统在平面上具有从山前向盆地弯曲的趋势,并逐渐被第四系所覆盖;而苏盖特构造带南侧泥盆系等较老地层与侏罗系部分区域是断层接触,部分区域为不整合接触。因此,该套地层是从深部抬升至浅部的,在空间几何关系上很难取代原来与侏罗系呈整合接触关系的白垩系。从地震反射特征来看,古近系底反射界面之下有一组相对连续的强反射,与古近系底反射界面呈小角度相交,这也是研究区白垩系标志性的地震反射特征。分析认为下白垩统隐伏于苏盖特构造带之下,苏和苏构造不仅有下白垩统克孜勒苏群,而且还有侏罗系分布(图5)。3.2区域地质构造背景磷灰石裂变径迹研究表明,新生代西昆仑山前带的构造变形时间由造山带的逆冲断裂系向前陆盆地依次变新,断裂系统的扩展可划分为4个时段:222.5×106~215×106a、178.4×106~113.3×106a、71.1×106~22.7×106a和22×106a(特别是5×106a以来);野外地质调查和地震剖面解析均表明:西昆仑山北麓前陆冲断带褶皱变形时间由山前向盆地逐渐变新,山前带为上新世早期(距今4.6×106a)、前陆冲断带为上新世中、晚期(距今3.6×106~1.8×106a)、冲断带前锋为更新世早、中期。通过对西昆仑山的野外地质调查及地震剖面解析发现,西段乌泊尔构造带存在西域砾岩组,与下伏地层呈角度不整合接触;东段柯东构造带处于前陆冲断带向冲断带前锋过渡的部位,其构造变形始于更新世早期,全新世基本定型;而中段苏盖特构造带在阿图什组中、上部开始发育生长地层,至更新世晚期基本定型。根据各断裂几何学特征,认为断层F2-3为早期断层,形成时间在三叠纪末,其余断层在上新世—第四纪形成,构造变形总体由山前向盆地、由深部向浅部扩展,认为山前基底卷入断层系统发育最早,与深部滑脱相关的叠瓦式断裂系统次之,而反冲断裂系统发育最晚。通过分析地震偏移剖面,可识别的变形主要发育于新生代的上新世—更新世早期。区域上塔西南地区在二叠-三叠纪发生过一次强烈的构造变形,导致该区弧后前陆盆地的发育以及大部分区域三叠系的缺失。剖面上二叠-三叠系的变形被新生代构造变形强烈改造,在深部断裂系统可隐约识别2条近山前断裂,它们只断开二叠系及