塔里木盆地西南坳陷蘇2構(gòu)造模型

塔里木盆地西南坳陷蘇2構(gòu)造模型

蘇二構(gòu)造位于哈薩克斯坦英吉沙縣西南約23公里處。在構(gòu)造上，它屬于西昆侖褶皺帶的蘇蓋特構(gòu)造帶西部。由于該區(qū)十分偏遠(yuǎn),野外地質(zhì)調(diào)查資料較少,且用于構(gòu)造建模的地震剖面品質(zhì)較差,為推動該區(qū)帶的勘探進(jìn)程,本文利用最新的二維地震剖面,結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查成果和鄰區(qū)鉆井、測井資料,確定了蘇2構(gòu)造的變形時間和變形方式;并探討了蘇2構(gòu)造存在下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群的可能性。1中寒武統(tǒng)膏鹽巖地層蘇2構(gòu)造位于西昆侖山前西段,南接西昆侖山,北接英吉沙構(gòu)造帶(圖1)。山前發(fā)育基底卷入逆沖斷層,往盆地內(nèi)發(fā)育與膏鹽層相關(guān)的滑脫構(gòu)造、疊瓦式構(gòu)造和反沖構(gòu)造。蘇蓋特構(gòu)造帶的形成與基底疊瓦式?jīng)_斷構(gòu)造相關(guān),而英吉沙構(gòu)造帶的形成則與滑脫斷層的前緣反沖有關(guān);滑脫變形發(fā)育于深部中寒武統(tǒng)膏鹽巖。1998年,在蘇2構(gòu)造東南18km處鉆探過蘇1井,因工程事故而未鉆入目的層下白堊統(tǒng)提前完鉆,近地表鉆遇厚712m的二疊系,其下為古近系。蘇蓋特構(gòu)造帶卷入變形的地層主要為古生界上部、中生界和新生界(圖2)。其中泥盆系為淺?；驗I海相沉積;中上二疊統(tǒng)以濱海碎屑巖為主;侏羅系-下白堊統(tǒng)為一套河湖相、海相潮坪或近岸沖積扇沉積,巖性以淺變質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖為主;石炭系-下二疊統(tǒng)為臺內(nèi)淺灘相沉積,巖性以碳酸鹽巖和細(xì)碎屑巖夾蒸發(fā)潮坪相膏泥巖為主;上白堊統(tǒng)-古近系為一套海相沉積,由西向東海相沉積逐漸減少,巖性以碳酸鹽巖、膏泥巖為主;中新統(tǒng)烏恰群為一套在干旱環(huán)境下沉積的棕紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和砂礫巖;上新統(tǒng)阿圖什組為河流相、沖積扇相,巖性以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和含礫細(xì)砂巖為主;第四系下更新統(tǒng)西域組普遍認(rèn)為是一套前陸沖斷帶山前磨拉石沉積。2下白堊統(tǒng)與阿克陶地層的構(gòu)造背景平面上,蘇蓋特構(gòu)造帶與鄰區(qū)在地層和構(gòu)造上明顯不協(xié)調(diào),該區(qū)鄰近盆地處突然出露較大面積的泥盆系,南北長近40km,東西寬約7km(圖2),該套地層與南側(cè)侏羅系既有角度不整合接觸也有斷層接觸。北側(cè)泥盆系、中部侏羅系和南側(cè)的石炭系等在平面上組成一較大規(guī)模的向斜,各套地層內(nèi)部發(fā)育非常復(fù)雜的褶皺和斷裂變形。蘇蓋特構(gòu)造北西側(cè)可見侏羅系、白堊系和古近系等地層呈北東走向,而鄰近區(qū)域同一套地層總體呈北西走向,地層走向夾角約90°(圖2)。北東走向地層與位于其北西側(cè)的石炭系等呈斷層接觸,斷層走向北東,右旋走滑,走滑距離在20km以上。蘇蓋特構(gòu)造南東側(cè)可見侏羅系、白堊系和古近系等在同由路克一帶由山前向盆地彎曲(圖2)。筆者認(rèn)為,強烈構(gòu)造應(yīng)力作用導(dǎo)致在蘇蓋特構(gòu)造帶西側(cè)附近發(fā)生構(gòu)造轉(zhuǎn)換,使包括下白堊統(tǒng)在內(nèi)的部分地層相互順時針方向旋轉(zhuǎn)了約90°,形成右行走滑斷層,現(xiàn)今北東走向的下白堊統(tǒng)與阿克陶東風(fēng)煤礦北西走向的下白堊統(tǒng)本來是一體的。往南東,通過走滑斷層的調(diào)節(jié)作用,在蘇1、蘇2構(gòu)造帶下白堊統(tǒng)隱伏于地下,并呈弧形向北東方向突出,在依格孜牙南約6km處的同由路克剖面下白堊統(tǒng)再一次出露地表,并逐漸與區(qū)域地層產(chǎn)狀一致。3項目建模3.1基底進(jìn)入斷層與構(gòu)造格架經(jīng)野外地質(zhì)調(diào)查及構(gòu)造分析發(fā)現(xiàn),原地質(zhì)填圖顯示蘇1井南一套紫紅色致密砂巖是下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群,但多種證據(jù)顯示該套地層不是克孜勒蘇群,而是更老地層;紫紅色致密砂巖與其北側(cè)石炭系呈斷層接觸,斷層由北向南沖,屬于反沖斷層;紫紅色致密砂巖與其南側(cè)較老地層不是斷層接觸,而是整合接觸;泥盆系變形強烈,地層內(nèi)部褶皺、斷層發(fā)育(圖3)。根據(jù)山前沖斷帶構(gòu)造變形有關(guān)理論,綜合野外地質(zhì)調(diào)查資料、地震和鉆井資料,建立了一條南北向構(gòu)造剖面(圖4)。該地震剖面穿過蘇2背斜高點,鄰近區(qū)域蘇1井、英深1井和英科1井等井的鉆井?dāng)?shù)據(jù)為層位標(biāo)定和構(gòu)造模型的建立提供了可靠依據(jù)(圖4)。蘇2構(gòu)造可劃分出3套斷層系統(tǒng):靠近造山帶的基底卷入斷層,靠近盆地的反沖斷層和深部滑脫斷層系統(tǒng)(圖4)?；拙砣霐鄬酉到y(tǒng)以斷層F1為主體,由山前向盆地沖斷推覆,使侏羅系、石炭系和泥盆系等較老地層逆沖于新生界之上;斷層F1下盤發(fā)育斷層F1-1,該斷層的形成與古近系滑脫層密切相關(guān);F1斷層前緣受阻擋作用,發(fā)育反沖斷層F1-2,形成突發(fā)構(gòu)造,使泥盆系等較老地層抬升出露,該套地層剖面厚度在2000~3000m;反沖斷層系統(tǒng)以斷層F3為主體,該斷層的反沖作用使新近系、第四系等反向逆沖于較老地層之上,F3斷層不是順層反沖,而是切層反沖,具有一定的走滑分量,在不同的地震剖面上具有不同的幾何形態(tài),由北西向南東,該斷層傾角變陡,與地層交角變大。深部滑脫斷層系統(tǒng)以斷層F2為主體,發(fā)育一系列疊瓦式逆沖斷層,蘇2構(gòu)造的形成與疊瓦式逆沖斷層的發(fā)育密切相關(guān)。分析各斷層幾何形態(tài)和斷開層位,斷層F2、F2-1和F2-2的形成時間與基底卷入斷層系統(tǒng)、反沖斷層系統(tǒng)是一致的,而斷層F2-3并沒有明顯切開上覆地層,推測為侏羅紀(jì)前形成的斷層?；拙砣霐嗔严到y(tǒng)、深部滑脫斷裂系統(tǒng)和反沖斷裂系統(tǒng)在剖面上組成構(gòu)造楔,構(gòu)造楔內(nèi)發(fā)育蘇2背斜,該背斜南翼陡、北翼緩;南翼被斷裂部分改造,北翼形態(tài)相對完整;總體上呈寬緩背斜形態(tài),褶皺軸面南傾。蘇2背斜的形成與中寒武統(tǒng)鹽滑脫上拱、疊瓦式推覆及南側(cè)基底卷入斷裂的推擠作用有關(guān)。如上所述,在奧依塔格剖面和同由路克剖面均出露有下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群,且該套地層在平面上向蘇蓋特構(gòu)造帶并沒有減薄的趨勢。那么該套地層在蘇蓋特構(gòu)造帶是出露后被剝蝕,還是隱伏于蘇蓋特構(gòu)造帶地表之下?該套地層在奧依塔格剖面整合沉積于侏羅系之上,構(gòu)造應(yīng)力使該套地層的走向逆時針旋轉(zhuǎn)近90°,由原來的北西向變?yōu)楝F(xiàn)今的北東向;在同由路克剖面,露頭區(qū)下白堊統(tǒng)在平面上具有從山前向盆地彎曲的趨勢,并逐漸被第四系所覆蓋;而蘇蓋特構(gòu)造帶南側(cè)泥盆系等較老地層與侏羅系部分區(qū)域是斷層接觸,部分區(qū)域為不整合接觸。因此,該套地層是從深部抬升至淺部的,在空間幾何關(guān)系上很難取代原來與侏羅系呈整合接觸關(guān)系的白堊系。從地震反射特征來看,古近系底反射界面之下有一組相對連續(xù)的強反射,與古近系底反射界面呈小角度相交,這也是研究區(qū)白堊系標(biāo)志性的地震反射特征。分析認(rèn)為下白堊統(tǒng)隱伏于蘇蓋特構(gòu)造帶之下,蘇和蘇構(gòu)造不僅有下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群,而且還有侏羅系分布(圖5)。3.2區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景磷灰石裂變徑跡研究表明,新生代西昆侖山前帶的構(gòu)造變形時間由造山帶的逆沖斷裂系向前陸盆地依次變新,斷裂系統(tǒng)的擴(kuò)展可劃分為4個時段:222.5×106~215×106a、178.4×106~113.3×106a、71.1×106~22.7×106a和22×106a(特別是5×106a以來);野外地質(zhì)調(diào)查和地震剖面解析均表明:西昆侖山北麓前陸沖斷帶褶皺變形時間由山前向盆地逐漸變新,山前帶為上新世早期(距今4.6×106a)、前陸沖斷帶為上新世中、晚期(距今3.6×106~1.8×106a)、沖斷帶前鋒為更新世早、中期。通過對西昆侖山的野外地質(zhì)調(diào)查及地震剖面解析發(fā)現(xiàn),西段烏泊爾構(gòu)造帶存在西域礫巖組,與下伏地層呈角度不整合接觸;東段柯東構(gòu)造帶處于前陸沖斷帶向沖斷帶前鋒過渡的部位,其構(gòu)造變形始于更新世早期,全新世基本定型;而中段蘇蓋特構(gòu)造帶在阿圖什組中、上部開始發(fā)育生長地層,至更新世晚期基本定型。根據(jù)各斷裂幾何學(xué)特征,認(rèn)為斷層F2-3為早期斷層,形成時間在三疊紀(jì)末,其余斷層在上新世—第四紀(jì)形成,構(gòu)造變形總體由山前向盆地、由深部向淺部擴(kuò)展,認(rèn)為山前基底卷入斷層系統(tǒng)發(fā)育最早,與深部滑脫相關(guān)的疊瓦式斷裂系統(tǒng)次之,而反沖斷裂系統(tǒng)發(fā)育最晚。通過分析地震偏移剖面,可識別的變形主要發(fā)育于新生代的上新世—更新世早期。區(qū)域上塔西南地區(qū)在二疊-三疊紀(jì)發(fā)生過一次強烈的構(gòu)造變形,導(dǎo)致該區(qū)弧后前陸盆地的發(fā)育以及大部分區(qū)域三疊系的缺失。剖面上二疊-三疊系的變形被新生代構(gòu)造變形強烈改造,在深部斷裂系統(tǒng)可隱約識別2條近山前斷裂,它們只斷開二疊系及