帕米尔西天山南部生长地层和生长不整合的地层

帕米尔西天山南部生长地层和生长不整合的地层

塔西山脉的晚新生代发生了强烈的变形，形成了帕米尔。西昆仑和西南天山脉的褶皱带控制了该地区的地形和河流系统，对气、物、河的运移、聚集、储存和地震活动有重要影响。塔西南山前晚新生代的构造活动与印度板块与欧亚大陆的汇聚、青藏高原的隆起、帕米尔地块向北挤压同期发生,而对帕米尔?西昆仑山北麓和西南天山南麓山前构造变形时代并不清楚,也缺乏系统的研究,其根源是:①发育于帕米尔?西昆仑山、天山和塔里木盆地交界地带几千米厚的晚新生代磨拉石已强烈变形,这套地层岩性单一,古生物化石缺乏,无法细化分层,给构造层位对比带来难度;②帕米尔—西昆仑山北麓和西南天山南麓的逆冲断层多为隐伏断层,地表以褶皱变形为主,尽管生长地层(又称同沉积地层)是判断褶皱变形时间的直接证据,但是识别生长地层除野外实地观察,还需要高品质的二维反射地震测线支持,这方面的资料比较缺乏。近两年来,塔里木油田分公司在塔里木盆地西缘开展油气勘探,沿帕米尔—西昆仑山北麓和西南天山南麓布置了几千千米的二维地震测线,通过地震测线的处理解释和地表构造的详细调查,在该地区发现了与构造活动有关的生长地层和生长不整合。1时代的特征:转换的历史生长地层是构造变形期沉积于背斜脊部和侧翼的地层,属于同构造期沉积地层,记录了褶皱发生和发展的过程(图1),识别与褶皱相关的生长地层,确定生长地层的层位和时代,可以帮助确定褶皱的起始时间和演化历史。生长地层在野外露头和地震剖面具有以下特征(图1):①生长地层与下伏生长前地层未出现沉积间断,两套地层的倾向保持一致,两者呈整合接触关系;②生长地层单层岩层的厚度向背斜脊部减薄,造成背斜翼部的生长地层呈楔形或扇形几何形态,生长地层楔的尖端指向背斜脊部;③背斜翼部生长地层的倾角由深至浅,逐渐变缓;④生长地层内部发育局部角度不整合,不整合面一般发育于靠近背斜脊部的侧翼,远离背斜脊部(向斜区)角度不整合渐变为假整合和整合。2塔西南前方的生长层2.1更新世西域晚期阿图什背斜、喀什背斜位于西南天山南麓,属于天山山前第三、四排褶皱。二维反射地震测线显示阿图什背斜、喀什背斜两翼发育低角度倾斜的生长地层(图2)。阿图什背斜南翼地层东南倾,下部地层的厚度及产状(约为340°∠18°)没有显著的变化,是一套生长前地层;上部地层产状逐步变缓,向上变为340°∠15°、12°、10°,地层厚度向阿图什背斜的脊部(向北)减薄,形成尖端指向北的沉积楔(生长地层楔),这是一套生长地层。阿图什背斜南翼的生长地层位于更新统西域组(Q1x)的上段是在更新世西域晚期沉积的,说明阿图什背斜的变形发生在更新世西域晚期。喀什背斜位于阿图什背斜南侧,背斜两翼均发育生长地层,生长前地层的产状为340°∠12°~10°,生长地层的产状向上变缓,喀什背斜北翼地层产状由340°∠10°变为340°∠8°。南翼地层产状由340°∠12°变为340°∠10°、8°、6°,喀什背斜两翼生长地层的厚度向背斜脊部减薄,形成对称的生长地层楔,喀什背斜顶部生长地层产状近于水平。喀什背斜生长地层也位于更新统西域组(Q1x),但是它的底界比阿图什背斜生长地层底界层位高(图2),说明喀什背斜生长地层形成晚于阿图什背斜生长地层,由此判断喀什背斜的变形晚于阿图什背斜。陈杰测量了阿图什背斜南翼博古孜河—干旱沟剖面上新统阿图什组(N2a)、更新统西域组(Q1x)磁性地层。博古孜河上新统阿图什组顶部被剥蚀,更新统西域组不整合于上新统阿图什组之上,干旱沟地层属于上新统阿图什组顶部,正好填补博古孜河上新统阿图什组顶部被剥蚀的部分。磁性地层数据显示博古孜河上新统阿图什组的年代为3.58~1.95Ma,干旱沟上新统阿图什组的年代为1.95~1.07Ma,博古孜河更新统西域组的年代在1.07Ma以内,这说明西南天山山前阿图什—喀什地区更新统西域组的沉积在距今1.07Ma以内。钻井和地震测线资料证实,阿图什背斜、喀什背斜生长地层的层位位于更新统西域组的上部(图2),它们是在更新世西域晚期沉积的。如果更新统西域组的沉积在1.07Ma内,那么,位于更新统西域组上部的阿图什背斜、喀什背斜生长地层的时代也在1.07Ma以内,因此阿图什背斜、喀什背斜开始变形的时间在距今1.07Ma以内。2.2帕米尔？西昆仓山2.2.1上新统乌恰群中的标志层西昆仑山前叶城段有三排褶皱,山前第一排是甫沙背斜,向北(塔里木盆地方向)是柯克亚背斜和固满背斜。柯克亚背斜和固满背斜发育生长地层(图3),柯克亚背斜北翼地层向北东方向倾斜。上新统阿图什组(N2a)下段地层产状为20°∠28°,上段地层倾向不变,倾角变缓为20°∠24°、21°、15°、10°、5°,地层厚度向柯克亚背斜脊部(向南)减薄,形成尖端指向南的沉积楔(生长地层楔),柯克亚背斜顶部生长地层产状近于水平。固满背斜北翼生长地层向北东方向倾斜,生长前地层产状为20°∠16°,生长地层产状向上逐步变缓,变为20°∠15°、13°、10°,地层厚度向固满背斜脊部(向南)减薄,形成北翼的生长地层楔。生长地层在固满背斜顶部近于水平,向南与柯克亚背斜北翼生长地层相接。钻井和地震测线资料显示,柯克亚背斜的生长地层位于上新统阿图什组上段,固满背斜的生长地层位于上新统阿图什组顶部,它们都是上新世沉积的,柯克亚背斜生长地层底界比固满背斜生长地层的底界层位低(图3),说明柯克亚背斜生长地层沉积时间早于固满背斜生长地层的沉积时间。叶城县甫沙村河西出露一套厚度达4000m的地层,笔者通过野外观测,结合区域地层资料,认为这套地层属于中新统乌恰群(N1wq)、上新统阿图什组(N2a),其中富含辉石碎屑的细砂岩(通常被称为“辉石条带砂岩”),位于甫沙剖面的上段。依据西昆仑山前地层划分方案,“辉石条带砂岩”是区分上新统阿图什组上、下段的标志层。因此,甫沙剖面的下段应该属于中新统乌恰群,中、上段是上新统阿图什组。郑洪波测量的甫沙剖面上段上新统阿图什组的磁性地层数据显示,这段地层的磁性年代为4.6~1.8Ma,遗憾的是郑洪波将磁性地层下段定义为上新统阿图什组(N2a),磁性地层年代为4.6~3.58Ma;上段定义为更新统西域组(Q1x),磁性地层年代为3.58~1.8Ma。依照郑洪波的划分方案,“辉石条带砂岩”被归属于更新统西域组,这与西昆仑山前地层划分方案相矛盾。作者认为,郑洪波测定的这套地层应该属于上新统阿图什组,至少“辉石条带砂岩”上、下层位(以砂岩为主的地层)不应该是更新统西域组,甫沙剖面顶部(北端)出露的灰色厚层状砂岩与邻区更新统西域组岩性面貌基本相同,地层出露位置与地质图标出的更新统西域组(Q1x)分布范围相吻合,因此甫沙剖面顶部地层可能属于更新统西域组。以上分析表明,西昆仑山前上新统阿图什组磁性地层年代为4.6~1.8Ma,“辉石条带砂岩”的磁性地层年代大约为3.04~2.58Ma,“辉石条带砂岩”上覆含砾砂岩和砾岩年代为2.14~1.8Ma。由于“辉石条带砂岩”上覆地层的岩性和沉积相明显不同于下伏地层,出现了大套砾岩,沉积速率明显加快,反映了晚上新世—早更新世西昆仑山的强烈隆升和剥蚀,这正好与笔者观察的柯克亚背斜、固满背斜生长地层发育于上新统阿图什组上段和顶部的结果相吻合,因此可以认为,柯克亚背斜、固满背斜开始变形的时间为晚上新世—早更新世(距今2.14~1.8Ma)。2.2.2斜的生长地层西昆仑山前的三排构造为苏盖特背斜、英吉莎背斜和阿克陶背斜(由山前向塔里木盆地),三排褶皱均发育生长地层(图4)。苏盖特背斜的生长地层位于上新统阿图什组下段(N2a),生长前地层产状340°∠31°,生长地层倾角向上逐步变缓,变为340°∠30°、28°、20°。英吉莎背斜的生长地层位于更新统西域组(Q1x),生长前地层产状340°∠21°,生长地层产状变为340°∠17°、14°。阿克陶背斜的生长地层位于更新统乌苏组(Q23w),生长前地层产状340°∠18°,生长地层产状变为340°∠16°、14°。很明显,由南向北(西昆仑山→塔里木盆地)生长地层的发育层位依次变新:苏盖特背斜的生长地层形成最早,它的底界位于上新统阿图什组(N2a)下段,依据郑洪波的磁性地层数据推算,地层年代大约为4.0Ma;英吉莎背斜的生长地层形成次之,它的底界位于更新统西域组(Q1x)上段,依据陈杰的磁性地层数据推算,其地层年代小于1.0Ma;阿克陶背斜的生长地层沉积的最晚,它的底界位于更新统乌苏组(Q23w),地层年代远小于1.0Ma。由此推算,苏盖特背斜的变形发生在上新世(距今4.0Ma),英吉莎背斜的变形发生在晚更新世(在距今1.0Ma以内),阿克陶背斜的变形发生在晚更新世—全新世。2.2.3乌泊尔断层南缘晚上新世乌泊尔断层位于帕米尔北麓,属于山前最新一排构造。乌泊尔断层上盘新生代盆地发育多个角度不整合面。通过分析不整合面的发育层位和形成时间,可以恢复乌泊尔断层的演化历史。乌泊尔地区发现3个角度不整合,深层不整合分布范围广,不整合面上覆地层为早更新统西域组(Q1x),下伏地层为前更新世地层。这期不整合属于区域不整合,帕米尔北麓均有分布,发育时代应该是晚上新世?早更新世。乌泊尔断层南侧发育2个时代更新的不整合,远离断层(向南)不整合消失,地层渐变为整合关系。由于这2个不整合不具有区域分布性质,所以仅发育于乌泊尔断层附近,属于断层、褶皱形成的构造生长不整合。野外考察发现,乌泊尔断层南侧全新统(Q4)角度不整合于渐新统巴什布拉克组(E23b)之上,不整合面下伏巴什布拉克组地层倾角为60°~70°,上覆全新统地层倾角为12°,不整合面向西南方向倾伏,地表发现的全新统?渐新统不整合与乌泊尔断层南侧浅层的生长不整合可以相连,因此乌泊尔断层南侧浅层的生长不整合的时代为全新世;另一个形成较早,可能是晚更新世。乌泊尔断层造成早更新世区域不整合面变形,并且形成晚更新世—全新世构造生长不整合,因此乌泊尔断层开始变形的时代应为晚更新世,全新世断层持续活动。由于乌泊尔断层通过地段的河床、阶地、冲积扇等现代地貌被错断,断距达20~30m,形成断层崖,这表明乌泊尔断层至今仍然活动。3不同变形时代的变形通过对生长地层和生长不整合的研究分析,初步确定了西南天山南麓阿图什背斜、喀什背斜开始变形的时间在距今1.07Ma以内,帕米尔北麓乌泊尔断层变形时代为晚更新世,并持续至今,西昆仑山北麓英吉莎地区的苏盖特背斜形成于上新世(距今4.0Ma),英吉莎背斜形成于晚更新世(距今1.0Ma以内),阿克陶背斜形成于更新世末期,叶城地区的柯克亚背斜、固满背斜形成于晚上新世—早更新世(距今2.14~1.8Ma),显然上述断层和褶皱形成于上新世—更新世。帕米尔—西昆仑山—西南天山山前变形的起始年代由山体向塔里木盆地变新,例如西南天山南麓有4排褶皱。最靠近山体的塔什皮萨克背斜变形时代为上新世—更新世,阿图什背斜、喀什背斜属于山前第三、四排褶皱,它们的变形时代是晚更新世(距今1.07Ma以内);西昆仑山北麓英吉莎地区有3排褶皱,最靠近山体的苏盖特背斜形成于上新世(距今4.0Ma),英吉莎背斜形成于晚更新世(距今1.0Ma以内),位于塔里木盆地边缘的阿克陶背斜形成于更新世末期;西昆仑山北麓叶城地区靠近山体的柯克亚背斜形成于晚上新世,位于盆地边缘的固满背斜形成于上新世末期