西昆仑帕米尔逆掩推覆带结构与变形特征

西昆仑帕米尔逆掩推覆带结构与变形特征

0冲断-褶皱系研究中的问题近年来，随着青藏高原研究的兴起，人们对青藏高原北缘以西昆仑岭-帕米尔造山带的了解日益深入。对于西昆仑造山带的活动而导致的塔里木盆地南缘的收缩冲断作用已达成共识,但由于资料、研究区域和研究内容的侧重点不同,目前对于西昆仑帕米尔山前冲断-褶皱系的结构、冲断样式及规模的了解并不深入,多数发表的文章和论著也多涉及造山带区域性和背景方面的探讨[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12],对其变形过程中的几何学和运动学的研究尚需进一步加强。本文中作者根据盆地周缘已有的地质和地球物理资料,特别利用了近年来由于石油勘探的需要而投入大量资金所获得的高品质人工地震资料,试图在这方面尽可能深入地了解新生代西昆仑帕米尔前陆冲断带内部的结构和变形过程。1逆冲推覆断系系统西昆仑冲断系统东西延伸达千余公里,其中在帕米尔和叶城一带有两个弧形弯曲或构造带,似一条柔性的绸带,环绕在塔里木盆地的西、南边缘,因此在每一个构造线变化的区段均可能产生与邻近构造单元完全不同的构造样式,变形复杂程度非常大。帕米尔冲断系统位于西昆仑的东北部,被夹于西昆仑、南天山和塔里木盆地三者之间,平面上呈向北突出的弧形。以别列托开苏河为界,帕米尔冲断系统可分为东段和西段(图1):(1)西段为帕米尔逆掩推覆带,呈东西走向,区内发育三、四排逆冲断层,并且逆冲断层出露地表,这在地表可以直接观察到,反映出帕米尔向北逆冲推覆的特征,是帕米尔与南天山对冲碰撞带,卷入地层为中、新生界;(2)东段为乌泊尔逆冲推覆带,呈北西-南东向展布,由三、四排逆冲断层组成,是帕米尔与塔里木盆地的汇聚带。乌泊尔逆冲推覆带前缘断层隐伏地下,冲断类型为盲冲型,卷入地层主要为古生界和古近系。区内又以乌泊尔逆冲推覆断裂为界,分为两个个次一级构造单元,分别为克拉托-明尧勒背斜带和乌泊尔背驮盆地。同一构造带的东西两段存在如此巨大的差异,说明帕米尔东西两段有着不同运动学背景,即西段以逆冲推覆为主,在南天山山前构造的阻碍下产生向上的滑脱(沿中侏罗统或古近系底);东南段除了逆冲活动以外,最主要的运动学原因是帕米尔东界沿先存的费尔干纳断裂系产生右旋走滑(图1)。2研究区的特性帕米尔逆掩推覆带即指塔铁-黑孜威乡以西的以帕米尔由南向北冲断为主的大规模的冲断区(图1)。研究区的变形特点具有非常统一的相似性,可应用其中的剖面来说明结构变化。在此我们对Ks02-499、Ks02-483和Ks02-458剖面(图1)南天山冲断带西部地区进行了南天山西段冲断带的构造变形分析,并建立研究区的构造模型。2.1克孜勒尔托-吾合沙鲁冲断片的宏观特性Ks02-499剖面的地理位置在西段的东侧,测线的南端通过了元古界变质岩出露地表的乌拉根隆起,测线的北端通过康苏河西侧,一直到达阿克彻依,测线长度超过30km。图2为原始测线和对于该剖面的解释结果。测线跨越帕米尔和南天山两个大的冲断体系,帕米尔冲断系统与南天山冲断系统在空间上交织在一起。帕米尔的冲断表现为直接掩覆于南天山冲断带之上的薄皮系统,其中外帕米尔带为沿着古近系底界滑脱的向北冲断形成的简单单斜。如果从整体性上考虑克孜勒尔托-吾合沙鲁冲断片则是直接的掩覆在由元古界构成的向南冲断地基底卷入的断片之上。现今的克孜勒苏河的地理位置仅仅是外帕米尔冲断系统的前缘断层所在,沿着该测线向北15km左右的浅层构造带,仍然是来自南侧的应变系统。所以,外帕米尔冲断系统的薄皮冲断成为本区地震剖面的一大特征。2.2北部南天山冲断系统Ks02-483线的结构与Ks02-499线具有相似性,其地理位置大致沿着吾合沙鲁乡,测线的南端切过了帕米尔的两个冲断片,测线的北端通过整个新生界出露区一直到达北缘的元古界变质岩出露区,测线长度超过33km。图3为原始测线和对于该剖面的解释结果。测线跨越帕米尔和南天山两个大的冲断体系。帕米尔的冲断表现为直接掩覆于南天山冲断带之上的薄皮系统,外帕米尔和克孜勒尔托-吾合沙鲁两个冲断片构成了向北推覆地叠瓦式冲断组合。北部南天山的冲断系统,主要表现为以元古界基底参与的深度较大的变形,这种变形表现为直接掩覆于帕米尔冲断系统之下的双重冲断构造组合,冲断片在深部的叠置导致了整个帕米尔系统成为向南倾斜的单斜构造。地表两个系统的结合点大致在吾合沙鲁乡向北3~4km。测线跨越帕米尔和南天山两个大的冲断体系。帕米尔的冲断表现为直接掩覆于南天山冲断带之上的薄皮系统,外帕米尔和克孜勒尔托-吾合沙鲁两个冲断片构成了向北推覆地叠瓦式冲断组合。北部南天山的冲断系统,主要表现为以元古界基底参与的深度较大的变形,这种变形表现为直接掩覆于帕米尔冲断系统之下的双重冲断构造组合,冲断片在深部的叠置导致了整个帕米尔系统成为向南倾斜的单斜构造。地表两个系统的结合点大致在吾合沙鲁乡向北3~4m。所以,与Ks02-499剖面一样,外帕米尔冲断系统的薄皮冲断成为本区地震剖面的一大特征。2.3形强度及特征Ks02-458线的地理位置见图4,该剖面位于整个帕米尔冲断系统弧形构造带的弧顶部位,因此变形强度最大,特征也最为明显。前述Ks02-499和Ks02-483地震剖面的特征,在Ks02-458测线上也能够体现出来,即来自于南侧的外帕米尔冲断系统向北冲断的叠瓦状构造基本上属于在南倾的大的构造背景下的构造叠加,浅层的变形强度和构造复杂程度均复杂于东侧相同构造带的剖面(图4)。3逆功带的变形模型通过地震剖面解释结果,利用Geosec2D和Discovery软件制作成图拟三维图(图5),用以反映帕米尔逆掩推覆带的变形模型:帕米尔逆掩推覆带由南向北的冲断作用表现为浅层滑脱的薄皮冲断为主,冲断作用主要是在新生界内部完成。各次级断片成叠瓦状构造样式,其断片南倾的格局是由于来自南天山冲断系统深部双重冲断构造的背景下实现。4逆冲推覆特征1)以别列托开苏河为界,将帕米尔冲断系统分为两个次级构造单元,分别为西部的帕米尔逆掩推覆带和东南部的乌泊尔逆冲推覆带:帕米尔逆掩推覆带是帕米尔与南天山对冲碰撞带,呈东西走向,区内发育三、四排逆冲断层,且逆冲断层出露地表,反映出帕米尔向北逆冲推覆的特征,卷入地层为中、新生界;2)帕米尔冲断系统新生代的强烈逆冲时期