塔里木盆地庫車坳陷中、新生代界收縮構造變形特征

塔里木盆地庫車坳陷中、新生代界收縮構造變形特征

草莓是一個多旋回造山帶。按照板塊構造理論,中國北方的古亞洲洋盆在古生代經(jīng)過多期開合后最終在晚古生代末期海西運動中完全關閉,實現(xiàn)了塔里木、華北等陸塊最終與西伯利亞陸塊的拼貼成為同一的大陸,洋盆關閉形成了海西期造山帶并相伴在山前地區(qū)形成前陸盆地和發(fā)育前陸沖斷褶皺帶。但是,那些在古生代末期或中生代初期形成的前陸盆地和前陸沖斷褶皺帶受到中、新生代時期相繼發(fā)生的不同性質的地殼構造變形和地表地質作用的影響,特別是在塔里木、華北等陸塊南側的特提斯洋的關閉過程和印度—澳大利亞板塊向北運動與歐亞板塊碰撞過程的影響。國內外學者早已注意到中國西部山前坳陷不同于典型的前陸盆地[1~4]。陳發(fā)景將那些與碰撞造山帶不相鄰、但也是大陸地殼壓陷-撓曲作用形成的盆地稱為“撓曲類前陸盆地”或“類前陸盆地”。劉和甫根據(jù)中國西北部山前坳陷的構造位置、構造變形特征提出再生前陸盆地和分割前陸盆地概念,并明確定義“再生前陸盆地”的形成機制主要與再旋回造山作用所產(chǎn)生的地殼縮短和構造負荷有關,而“分割前陸盆地”是前陸環(huán)境中基底在擠壓體制下發(fā)生破裂(或早期基底斷裂再活動)導致基底隆起將前陸盆地分割為孤立的小型盆地。塔里木克拉通與中天山巖漿弧(陸塊?)之間在古生代的南天山洋于古生代末期“海西運動”中關閉形成南天山造山帶,而新生代晚期印度—澳大利亞板塊與歐亞板塊碰撞引起的遠程區(qū)域擠壓力作用導致“海西運動”形成的南天山造山帶再次發(fā)生造山隆起,并相應地在天山山前發(fā)育山前坳陷和沖斷褶皺帶,因而塔里木盆地庫車坳陷被認為是南天山山前新生代晚期發(fā)育的再生前陸盆地。猶如周緣前陸盆地與碰撞造山帶或弧后前陸盆地與陸緣巖漿弧造山帶的耦合類似,再生前陸盆地與板內造山帶在時空演化上也是密切相關的,需要在綜合分析各種資料基礎上建立一個構造模型來解釋庫車坳陷與南天山造山帶在盆山結構、構造運動學和動力學等方面的耦合關系。近20年來,關于庫車坳陷構造變形模型的論著頗多[7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18],這些模型無論是在解釋盆山關系還是解釋盆地內部構造變形特征方面均有較大分歧。本文結合油氣勘探資料對庫車坳陷收縮構造變形模型的相關問題進行討論。1地表露頭構造格架和反射波場特征庫車坳陷充填的主要沉積層為中、新生界。其中,侏羅系中下部發(fā)育有一套區(qū)域性含煤巖層,古近系底部(庫姆格列木群,主要分布在庫車坳陷中、西部)和新近系底部(吉迪克組,主要分布在東部)發(fā)育有厚度不等的膏鹽巖和含膏鹽泥巖巖層,其他地層為以砂泥巖互層為主的碎屑巖層。這些沉積巖層不僅巖性和厚度的橫向變化明顯,還包含多個區(qū)域性、局部的不整合面。在地面地質圖中,南天山由強烈變形、變質的古生界和震旦系組成,局部有中生界沉積層不整合在古生界之上。由南天山山腳向庫車坳陷內部地面依次出露變質基底巖層、石炭—二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系等地層,內部雖有小型褶皺,總體上則構成一個向盆地傾斜的單斜構造帶(圖1)。進入盆地后,地面地質露頭顯示一系列中、新生界表現(xiàn)為NEE向—近EW向的褶皺構造。其中,背斜相對緊閉,核部或陡翼發(fā)育逆沖斷層,向斜相對寬緩。與山前單斜帶褶皺過渡的強變形帶稱為克拉蘇—依奇克里克構造帶,有兩排緊閉背斜和2~3條逆沖斷層構成(圖2-a)。地面出露的背斜核部地層由北向南分別為白堊系、古近系,背斜翼部地層傾角普遍在60°以上。向南的構造變形明顯減弱,也是庫車坳陷新近系、第四系的沉積中心,稱為拜城凹陷。在地面地質圖上,拜城凹陷也是一個寬緩的近EW向向斜構造,其南部還發(fā)育有一個近EW向—NEE向復式背斜構造帶,稱為秋里塔格構造帶(圖2-b)。秋里塔格構造帶在地面出露并卷入褶皺和逆沖斷層變形的主要是新近系和第四系,背斜翼部巖層產(chǎn)狀普遍可以高達70°以上,局部甚至發(fā)生倒轉。在平面上,秋里塔格構造帶呈向南凸出的弧形彎曲,向東延伸與克拉蘇—依奇克里克構造帶合并在一起,包裹著拜城凹陷并將拜城凹陷與庫車坳陷東段的陽霞凹陷分隔開來。地震勘探表明地表出露的中、新生界沉積巖層在構造變形相對弱的情況下可以獲得較好的層狀反射,但是受地表地形、巖性橫向變化和復雜構造變形的影響,復雜構造帶的地震資料品質相對較低。如圖3所示,在二維區(qū)域地震剖面上可以清楚地解釋出新生界沉積巖層構成寬緩向斜的拜城凹陷,但是拜城凹陷南北兩側褶皺沖斷構造帶的反射信息雜亂,依據(jù)反射信息難以解釋巖層構造變形,特別是構造帶的深層結構特征。近年在克拉蘇構造帶完成了三維地震勘探,雖然地震資料品質有所改善(圖4),也只能解釋中生界構造變形的輪廓,構造帶的深層結構依然需要綜合多方面地質信息來建立解釋模型。橫穿山前單斜帶及克拉蘇構造帶的CEMP(連續(xù)電磁剖面法)剖面(圖5)顯示淺表層中、新生界之下的盆地基底有明顯的起伏,高電阻率的基底與低電阻率的沉積蓋層在山前構成近直立的接觸帶。2克拉蘇-海-山-下地殼沉積變形模式庫車坳陷地面露頭資料和油氣勘探獲得的地下構造要素的信息都是零散的,構造帶的變形又異常復雜,構造解釋具有多解性。依據(jù)野外地質露頭和地震反射特征,多數(shù)學者認同南天山山前和庫車坳陷內部以收縮構造變形為主要特征[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18],對盆山結構、各構造帶的構造樣式及其相互關系的解釋大致有兩種模型。一種是薄皮構造模型,認為庫車坳陷主要發(fā)育蓋層滑脫的沖斷褶皺構造,淺表層新生界的變形主要是滑脫褶皺或逆沖斷層及相關褶皺,深層中生界的變形為薄皮逆沖斷層構成的疊瓦構造、雙重構造及其相關褶皺,它們通過沿著沉積巖層底面、侏羅系和古近系底部等軟弱巖層中發(fā)育的順層斷層(或低角度斷層)連鎖在一起,構成從南天山山前向庫車坳陷內部的薄皮沖斷褶皺帶。另一種是厚皮構造模型,認為庫車坳陷的收縮構造變形至少影響到盆地基底,拆離斷層位于中地殼深層。厚皮構造模型可以是從基底到蓋層之間協(xié)調的收縮構造變形,也可以是蓋層和基底之間不協(xié)調、甚至蓋層內部各構造層之間不協(xié)調的分層收縮構造變形。圖6是以庫車坳陷中段的地面地質資料、地震剖面和CEMP資料為依據(jù)建立的兩個解釋模型。圖6-b所示模型屬于薄皮收縮構造模型,強調從南天山山腳向南50~80km寬度范圍內的構造變形是沿著區(qū)域性拆離斷層之上的沖斷褶皺變形楔,盆地內部主要是蓋層滑脫的收縮構造變形。拆離斷層在盆地邊緣進入基底,在克拉蘇構造帶主要沿著侏羅系含煤地層發(fā)育,在克拉蘇構造帶南側大致沿著庫姆格列木群鹽巖層順層滑動,向南一直影響到拜城凹陷之南的秋里塔格構造帶在庫姆格列木群膏鹽巖層之上發(fā)生收縮變形,而鹽下層基本不變形。圖6-c所示模型可稱為基底卷入的分層收縮構造模型,強調蓋層滑脫的淺表層褶皺沖斷變形與深層基底卷入沖斷褶皺變形的分層疊置,認為庫車坳陷的收縮變形是地殼或者巖石圈尺度整體擠壓作用下發(fā)生分層不協(xié)調收縮的結果。兩個解釋模型都認為膏鹽巖層等軟弱巖層可能導致發(fā)育滑脫斷層,但是薄皮收縮構造模型強調區(qū)域拆離斷層之下的沉積巖層或盆地基底基本沒有卷入收縮構造變形,而基底卷入的分只是導致構造變形分層,引起蓋層變形與基底變形不協(xié)調,并不存在區(qū)域性的拆離斷層。3克拉蘇—庫車坳陷收縮構造樣式庫車坳陷的收縮構造變形強度總體上有從造山帶向前陸方向減弱的趨勢,并表現(xiàn)出構造倒向前陸的基本特征。這可能受兩個因素影響,其一是受前新生代多期區(qū)域構造作用的影響,位于塔里木克拉通邊緣的庫車坳陷的地殼強度總體上是向南天山造山帶逐漸減弱的,其二是南天山造山帶受擠壓作用發(fā)生“壓扁”而隆升導致在盆山過渡帶在擠壓收縮變形基礎上疊加了垂直的或斜向的剪切作用,而前陸地區(qū)克拉通地殼向造山帶擠入也會產(chǎn)生水平剪切作用(基底摩擦)。但是不同的區(qū)域構造解釋模型對各種樣式構造的分布是有差異的。薄皮收縮構造模型將庫姆格列木膏鹽巖層作為盆地區(qū)的主要拆離滑脫層,在秋里塔格構造帶可能僅僅是鹽上層發(fā)生收縮變形,在克拉蘇構造帶卷入變形的也主要是中、新生界沉積巖層。分層收縮變形模型不僅強調構造變形的分層,還強調不同層次強變形帶的疊加和相互影響。盆山過渡帶可能會由于造山帶的強烈收縮變形而隆升并誘導垂向的或斜向的剪切變形,發(fā)育一些高角度逆沖斷層,一直切割到盆地蓋層中或影響到盆地蓋層的收縮構造變形樣式。盆地區(qū)內部也可能會由于軟弱巖層厚度較薄而不表現(xiàn)出構造分層性。另一方面,構造變形首先是發(fā)育在構造薄弱帶和軟弱層,一些先存構造薄弱帶的構造變形強度更大,并將收縮變形產(chǎn)生的應變自盆地基底向盆地蓋層不同層次傳遞,緊閉的蓋層褶皺疊置在基底逆沖斷層之上形成強變形帶。庫車坳陷在地面地質圖上環(huán)繞拜城凹陷有兩個主要由新生界組成的背斜構造帶,即北部的克拉蘇—依奇克里克構造帶和南部的秋里塔格構造帶。按照薄皮收縮構造模型(圖6-b),拆離斷層在拜城凹陷位于庫姆格列木群膏鹽巖層中,中生界的構造變形主要集中在克拉蘇構造帶,秋里塔格構造帶深層的中生界及基底都沒有卷入收縮構造變形。在分層收縮構造模型中(圖6-c),膏鹽巖層等軟弱巖層和沿著先存基底構造薄弱帶發(fā)育的基底逆沖斷層是發(fā)生強烈剪切變形和收縮變形的構造部位。其中,一些高角度的基底逆沖斷層成為分隔不同構造單元的主干斷層,它們可能是先存的基底卷入高角度正斷層在區(qū)域擠壓過程中發(fā)生反轉或逆沖走滑位移的結果。高角度逆沖斷層上升盤和下降盤的構造樣式有明顯差異,斷層上盤的沉積巖層多形成披覆背斜,下盤則發(fā)育一系列同向傾斜的低角度逆沖斷層和相關褶皺。因此,深層的構造變形可能影響到前陸地區(qū)更大的范圍。即使在秋里塔格構造帶,膏鹽巖層之下也可能發(fā)育有沖斷褶皺等收縮構造變形,它們可以形成不同樣式的構造圈閉,是深層天然氣勘探的重要目標。4層序界面關于級沖斷構造的收縮變形分析圖2所示的地面露頭剖面不難判斷,庫車坳陷淺表層的褶皺變形向深層會滑脫消失?？死K構造帶的兩排緊閉背斜構造中,北部的背斜應該在侏羅系滑脫,南部的背斜或在古近系底部滑脫。秋里塔格構造帶的緊閉背斜也會在古近系的滑脫。圖3和圖4所示地震剖面顯示的新生界底部庫姆格列木群膏鹽巖層有明顯的局部加厚、減薄現(xiàn)象,拜城凹陷軸部相對減薄,其南北兩側明顯加厚,拜城凹陷的向斜也在庫姆格列木群膏鹽巖層中滑脫?？紤]到巖層能干性對構造變形的影響,庫姆格列木群膏鹽巖層或侏羅系煤系地層成為淺表層褶皺沖斷構造變形層的滑脫層是可能的。因此,地面露頭與地震資料的約束使圖6所示構造解釋模型中對淺表層構造變形的解釋應該是合理的和可靠的。庫車坳陷的兩種構造解釋模型深層的構造變形樣式不同,收縮構造變形量有明顯的差異(圖6)。庫車坳陷的庫車組、西域組表現(xiàn)為同構造變形期生長地層結構特征,由此判斷收縮構造變形是在上新世以來發(fā)育的。因此,至少新生界底部庫姆格列木群頂面和底面的收縮量應該大致相等。庫車坳陷不同部位的收縮變形量可能存在差異,以新生界庫姆格列木群膏鹽巖層之上的巖層長度計算出的庫車坳陷中段新生界褶皺沖斷構造的收縮量多為12~15km?。按照薄皮收縮構造模型(圖6-b),克拉蘇—依奇克里克構造帶深層中生界發(fā)育大量薄皮逆沖斷層導致中生界多次重復疊置在一起,依據(jù)巖層長度平衡測算的庫車坳陷庫姆格列木群底面及中生界的收縮量顯然要大于與淺層新生界的滑脫褶皺和逆沖斷層形成的收縮量。同一剖面上測算出的中生界、新生界的收縮量存在差異有兩種可能的解釋。一種解釋是淺表層褶皺沖斷構造與深層沖斷褶皺構造之間存在巨大的滑脫,在山前單斜帶發(fā)育大致順層的反沖斷層,并構成中生界楔狀雙沖構造的被動頂板斷層,上盤部分新生界被剝蝕而導致測算的新生界(或庫姆格列木群頂面)收縮量較小,反向順層滑脫的逆沖斷層的收縮變形量并沒有計算在淺表層褶皺沖斷構造的收縮量變形中。另一種可能的解釋是深層中生界收縮變形量包含有中生代時期的收縮變形,中生代的收縮變形與新生代晚期的收縮變形的疊加使依據(jù)中生界巖層長度計算的收縮變形量明顯大于依據(jù)新生界巖層長度計算的收縮變形量。在分層收縮構造模型中(圖6-c)克拉蘇—依奇克里克構造帶深層的逆沖斷層部分是基底卷入的,中生界的逆沖重復造成的收縮變形量與淺表層新生界褶皺沖斷造成的收縮變形量基本相當,只是不同構造變形層收縮變形量在不同構造帶的分配不一致,膏鹽巖層的順層流變傳遞和協(xié)調不同構造層的應變分配。庫車坳陷北部單斜帶的地面地質露頭并沒有發(fā)現(xiàn)有大型反沖斷層或順層斷層發(fā)育,區(qū)域地質資料也不支持在庫車坳陷在中生代發(fā)生過大規(guī)模收縮構造變形。因此,庫車坳陷淺層褶皺沖斷構造變形層收縮量可以用來約束深層沖斷褶皺變形層的構造模型。利用圖6中的庫姆格列木群(E1-2km)頂面層長計算出的淺層褶皺沖斷構造的收縮量為12.5km,如果用這一收縮量約束庫姆格列木群(E1-2km)之下中生界的收縮變形,按照變形前后剖面面積平衡原理可以推算深層沖斷褶皺構造的拆離面深度。庫車坳陷中生界厚度總體上是自南向北增厚的。在山前的北部單斜帶根據(jù)地面露頭寬度和地層產(chǎn)狀測算的中生界累計地層厚度可達到4800~5400m,而在構造變形相對弱的拜城凹陷地震剖面上解釋的中生界厚度僅1000~2000m。按收縮量12.5km計算,僅中生界收縮造成的剖面溢出面積(約62.5km2)不足以平衡基準線之上溢出的剖面面積,因此,在克拉蘇構造帶以北的收縮構造變形應該影響到中生界之下,部分在中生界發(fā)育的逆沖斷層應該切割到盆地基底中。如圖8所示,如果變形前的區(qū)域基準面為水平狀態(tài),則卷入收縮變形的深度理論上應該位于C-D連線的深度(溢出面積為170km2),如果變形前的區(qū)域基準面為傾斜狀態(tài),則卷入收縮變形的深度理論上應該位于C′-D′連線的深度(溢出面積為204km2)。按照圖8所示剖面面積平衡推算,在山前地帶收縮構造變形卷入的深度應該達到海拔之下20~26km,因此圖6-c的解釋模型更為合理。反之,按照“薄皮收縮構造模型”山前帶傾斜基準面之上的溢出面積全為中生界,拆離斷層面位于基準面之下5km,那么中生界的收縮量應該為34~41km,這與依據(jù)淺層褶皺沖斷構造的收縮量(12.5km)相差甚遠。5庫車出口地區(qū)的分層收縮構造變形圖6中的兩種解釋模型不僅在構造幾何學上存在差異,對庫車坳陷構造變形的動力學過程的理解也相差甚至。薄皮收縮構造模型(圖6-b)強調區(qū)域性拆離斷層對庫車坳陷沉積層構造變形的控制,認為在晚新生代區(qū)域擠壓作用下塔里木板塊發(fā)生“A型”俯沖,隆升的南天山造山帶的側向擴展對庫車坳陷沉積蓋層施加水平擠壓力。薄皮收縮構造變形主要發(fā)生在拆離斷層之上的巖層中,拆離斷層之下基本不發(fā)生收縮構造變形,而是受造山楔構造的垂向負荷作用而發(fā)生撓曲變形。分層收縮構造模型(圖6-c)強調造山帶對庫車坳陷地殼、甚至整個巖石圈的側向擠壓作用,盆地區(qū)的收縮構造變形從山前帶向盆地內部、從地表向深層逐漸減弱。分層收縮構造變形模型中的滑脫斷層或滑脫層并不是區(qū)域性拆離斷層,而是導致構造分層釋的軟弱層,收縮變形過程也不是前陸地區(qū)地殼向造山帶之下發(fā)生“A型”俯沖,山前拗陷或再生前陸盆地的形成與造山楔的垂向負荷作用沒有直接關系。庫車坳陷新生代收縮構造變形模型實際上包含有對再生前陸盆地動力學機制的不同理解。薄皮收縮構造變形模型是按照典型前陸盆地的動力學過程理解再生前陸盆地與板內造山帶的盆山耦合,在動力學上強調庫車坳陷地殼向南天山造山帶之下發(fā)生“A型”俯沖,南天山相對于庫車坳陷沿著低角度拆離斷層發(fā)生剪切變形,導致庫車坳陷沉積蓋層發(fā)生收縮構造變形,南天山以及拆離斷層之上蓋層收縮構造變形楔狀體的負荷作用致使庫車坳陷撓曲下陷,控制庫車再生前陸盆地的形成。然而,從現(xiàn)今地貌和庫車坳陷上新世以來的沉積充填上看,南天山隆起與庫車坳陷的沉降沒有直接關系,南天山相對高的部位對應于庫車坳陷西段,而且?guī)燔囒晗菅刂璧剌S向的結構有明顯差異,上新世以來的沉積充填相對厚的部位位于庫車坳陷中段的拜城凹陷。分層收縮構造變形模型認為庫車坳陷的收縮構造變形是塔里木克拉通與南天山水平擠壓作用的結果。相對軟弱的南天山(包括海西期增生楔)在晚新生代受區(qū)域擠壓作用發(fā)生收縮變形而隆升,并誘導盆山過渡帶發(fā)育基底卷入的高角度逆沖斷層。受巖層能干性等因素影響,庫車前陸地區(qū)受區(qū)域擠壓作用發(fā)生分層收縮構造變形,沉積層中的鹽巖層等軟弱巖層在擠壓收縮變形中起重要的分層滑脫,基底和沉積蓋層構成不協(xié)調的收縮構造變形。在分層收縮構造變形模型中,由于前陸地殼并沒有向造山帶發(fā)生“A型”俯沖,造山帶山體的垂向負荷作用與再生前陸盆地在成因上沒有直接關系。周緣前陸盆地是在大洋板塊俯沖導致洋殼消減后發(fā)生陸-陸碰撞過程中形成的,先前和俯沖的大洋巖石圈連接在一起的被動大陸邊緣、甚至克拉通板塊向增生楔和先前仰沖的大陸板塊之下發(fā)生“A型”俯沖,壓在“A型”俯沖帶之上的仰沖板塊及增生楔的負荷作用使俯沖的大陸板塊發(fā)生撓曲變形形成了周緣前陸盆地。板塊從“B型”俯沖逐漸演化到“A型”俯沖形成周緣前陸盆地過程中的構造動力包括巖石圈底部軟流圈熱流動的拖曳力、(由板塊擴張引起)板塊運動產(chǎn)生的后推力和俯沖板塊的重力等,其中軟流圈熱流動的拖曳力可能占主導地位。但是,再生前陸盆地形成過程中,巖石圈底部軟流圈熱流動的拖曳力不再是主要動力,也沒有俯沖板塊的重力。驅動板內造山作用及再生前陸盆地形成的主要是板塊運動從板塊邊緣傳遞到板塊內部的遠程擠壓作用力。遠程擠壓作用力本身是通過克拉通巖石圈傳遞到板塊內部,使早期的造山帶發(fā)生再造山,因此,克拉通板塊就不一定要向造山帶發(fā)生“A型”俯沖。南天山是一個多旋回造山帶,在山前地帶相應可以發(fā)育多旋回的前陸盆地。但是,海西期南天山洋關閉過程中形成的造山帶和前陸盆地(晚二疊世—三疊紀?)后,在侏羅紀—白堊紀還發(fā)育了相對穩(wěn)定或具有伸展特征的沉積盆地,白堊紀末期還發(fā)生過區(qū)域性隆升。因此,喜馬拉雅期形成的南天山板內造山帶和再生前陸盆地在動力學過程上并不是繼承性的區(qū)域構造活動。如圖9-a所示,海西期前陸盆地形成過程中大陸巖石圈的“A型”俯沖主要驅動力包括軟流圈流動對上覆巖石圈的拖曳力(F1)、已經(jīng)俯沖到軟流圈中的大洋巖石圈的牽引力(F3)以及板塊運動過程中產(chǎn)生的對俯沖大陸巖石圈的推力(F2)。正是這樣的動力系統(tǒng)才可能導致增生楔的形成并仰沖到克拉通之上(即所謂的A型俯沖)形成前陸盆地。喜馬拉雅期再生前陸盆地的動力系統(tǒng)要簡單得多,它主要是板塊邊緣板塊相互作用(例如俯沖、碰撞、抑或擴張)產(chǎn)生的板塊運動對巖石圈板塊的側向擠壓力,傳遞到板內引起先存的造山帶發(fā)生再造山作用,也可能存在巖石圈內部的熱活動或軟流圈下降流產(chǎn)生的對巖石圈的動力作用(圖9-b)。印度板塊與歐亞板塊碰撞產(chǎn)生向北的推擠力主要是通過剛性的塔里木板塊傳遞到天山地區(qū)(圖9-b中的F2),也可能引起軟流圈向北流動(圖9-b中的F1),但是軟流圈流動對巖石圈的拖曳力顯然不可能導致塔里木板塊向北運動的主要動力。另一方面,天山地區(qū)經(jīng)過中生代和古近紀長期的巖石圈再造,塔里木與南天山、中天山已經(jīng)稱為統(tǒng)一的板塊,只是南天山的巖石圈剛度相對較小。也正是由于南天山的巖石圈剛度相對較小才導致受印度板塊向北與歐亞板塊碰撞過程中發(fā)生陸內再造山作用。南天山造山帶以水平收縮應變?yōu)橹?從盆山過渡帶向庫車坳陷內部收縮構造倒向前陸方向,表明收縮構造變形的卷入深度從造山帶向前陸逐漸減小,但并非一定要發(fā)育向造山帶傾斜的拆離斷層。南天山山前地區(qū)并不發(fā)育大型逆沖斷層,甚至可觀測到近直立的剪切帶。同時,不同構造部位的構造變形樣式也會有差異?，F(xiàn)今地震活動也表明山前帶存在陡傾的地震斷層。正是在擠壓作用背景下南天山地殼相對于庫車坳陷的隆升使盆山過渡帶有利于發(fā)育向造山帶傾斜的高角度逆沖斷層,而在前陸盆地區(qū)也以傾向造山帶的逆沖斷層或倒向前陸的褶皺為主。圖9中(a)與(b)在盆山過渡帶的應力場特征有根本差異。海西期前陸盆地的盆山過渡帶是沿著拆離斷層的斜向剪切力主導的應力場,喜馬拉雅期再生前陸盆地是近水平擠壓力和再造山帶隆升在盆山過渡帶的高角度傾斜的斜向剪切作用主導的應力場。前者有利于發(fā)育蓋層滑脫的薄皮收縮構造,后者可能導致發(fā)育基底卷入的厚皮收縮構造變形。海西運動中關閉和形成的南天山造山楔在印支—燕山運動中還發(fā)生過多次不同性質地殼變形的改造,在晚新生代印度板塊向北推擠歐亞板塊引起區(qū)域擠壓作用中總體上表現(xiàn)為一個區(qū)域性軟弱構造帶發(fā)生強烈的收縮構造變形。其中,盆山結合面是一個陡傾斜或近直立的擠壓性構造面,來源于喜馬拉雅碰撞造山作用的區(qū)域擠壓力通過塔里木克拉通傳遞到庫車坳陷與南天山地區(qū),南天山造山帶與庫車前陸地殼或巖石圈之間受側向擠壓力而發(fā)生收縮構造變形。按照這一動力學模型,庫車坳陷在晚新生代的區(qū)域構造變形現(xiàn)象更適合采用圖6-c所示的幾何結構來解釋,即庫車坳陷在喜馬拉雅期形成的收縮構造變形包含有大量基底卷入逆沖斷層,而不僅僅是蓋層滑脫逆沖斷層和滑脫褶皺。6薄皮收縮構造變形層和基底《油氣勘探》任何山前帶的復雜構造變形都難以用一些簡單的構造模型加以解釋,甚至應用平衡地質剖面概念得出的結論也只能說在理論上是成立的。本文依據(jù)地面地質圖和地球物理勘探資料建立了塔里木盆地庫車坳陷收縮構造的兩種構造模型同樣不能解釋這一區(qū)域構造變形的復雜性。但是,討論這兩種模型在幾何學、運動學和動力學等方面的差異無疑有益于對該地區(qū)構造復雜性的理性認識。概括前文可以得出以下幾點結論:(1)依據(jù)現(xiàn)有觀測資料,至少可以建立“薄皮收縮構造”和“分層收縮構造”兩種模型解釋庫車坳陷收縮構造變形特征。兩種模型在淺層的結構類似,但是對于深層構造的解釋相差甚遠。(2)按照平衡地質概念測算,庫車坳陷新生界的收縮量為12~15km,但是不同解釋模型包含的中生界的收縮量有較大差異?！氨∑な湛s構造模型”包含的中生界的收縮量至少為30km以上,中、新生界收縮量的差異意味著在山前帶中、新生界之間發(fā)育有巨大的反向滑脫斷層,或中生界經(jīng)歷了多期收縮構造變形;而“分層收縮構造模型”包含的中生界的收縮量大致可以與新生界的收縮量相當,相應地,“分層收縮構造模型”卷入收縮構造變形的深度在山前應該為20~26km,部分逆沖斷層應該切割到盆地基底中。(3)在動力學上,“薄皮收縮構造模型”強調塔里木克拉通向南山天造山帶之下發(fā)生“A型”俯沖,庫車前陸發(fā)育傾向南天山的拆離斷層,而且收縮構造變形主要發(fā)生在拆離斷層之上,南天山造山帶的構造負荷作用使庫車前陸發(fā)生撓曲變形;“分層收縮構造模型”強調塔里木克拉通與南天山之間的側向擠壓,庫車前陸內部不發(fā)育傾向造山帶的拆離斷層,南天山造山帶的構造負荷也不是前陸發(fā)生撓曲的主要動力。(4)無論在庫車坳陷現(xiàn)有地質-地球物理觀測資料上,還是在理論上“分層收縮構造模型”更加合理。按照這一模型,庫車坳陷不同構造部位的收縮構造樣式有明顯差異,新生界以褶皺沖斷變形為主,中生界以沖斷褶皺變形為主,深層發(fā)育基底卷入的逆沖斷層和斷塊構造。先存基底構造薄弱帶和軟弱巖層的構造變形強度更大,而深淺層不同樣式的收縮構造依附先存基底構造薄弱帶發(fā)育形成強變形帶,變形強度總體上是自深而淺、自造山帶向前陸逐漸減弱,作為淺層強變形的秋里塔格構造帶深層也可能發(fā)育一定程度的收縮構造變形,構成深層的油氣圈閉。受軟弱巖層順層滑脫的影響,庫車坳陷以新生界為主的淺表層構造與以中生界為主的深層構造的變形樣式有明顯的差異。淺表層的新生界以褶皺變的中生界以逆沖斷層為主,并發(fā)育斷層相關褶皺(圖6)。因此,可以將以新生界為主的淺表層構造稱為褶皺沖斷構造變形層,以中生界為主的深層構造稱為沖斷褶皺構造變形層。圖6所示的兩個模型對淺層次褶皺沖斷構造變形的解釋基本上是一致的,但是對深層沖斷褶皺變形的解釋存在較大分歧。分歧之一,薄皮收縮構造模型認為庫車坳陷沉積地層的變形是受自山前向盆地逆沖的拆離斷層控制,拆離斷層上盤系統(tǒng)發(fā)生較強烈的沖斷褶皺,而拆離斷層的下盤系統(tǒng)基本上不變形或僅為弱變形;基底卷入分層收縮構造模型認為庫車坳陷多條基底卷入的高角度逆沖斷層,基底逆沖斷層的位移不僅導致基底收縮,也影響上覆沉積地層的變形,沉積蓋層的強變形帶疊置在基底卷入沖斷褶皺變形帶之上。分歧之二,薄皮收縮構造變形模型山前地帶的中生界發(fā)生薄皮沖斷褶皺導致構造加厚,有較大的收縮量,盆地基底可能沿著拆離斷層發(fā)生“A型”俯沖到南天山之下;基底卷入分層收縮構造模型認為膏鹽巖層之下的中生界并沒有因為收縮而加厚,只是基底卷入的高角度逆沖斷層使其抬升,且盆地基底沒有大規(guī)模向南天山之下發(fā)生“A型”俯沖。受構造變形、巖性變化和地表起伏等因素影響庫車坳陷一些強變形構造帶的地震反射品質很低(圖2~3),不同研究者對同一構造帶的解釋得出的構造變形樣式模型可能相差甚遠[19,20,21,22,23,24,25,26,27],而這些構造帶又往往是油氣勘探的重要區(qū)帶,對構造樣式模型的理解直接關系到油氣勘探目標評價。庫車坳陷充填的中、新生界的巖性在橫向上和縱向上都有明顯的差異,特別是庫車坳陷中段古近系底部發(fā)育有較厚的膏鹽巖層,對構造變形有顯著的影響[23,24,25,26,27,29]。在側向擠壓作用過程中,能干性巖層(構造層)可以傳遞應力,并主導巖層的收縮構造變形方式(縱彎褶皺或逆沖斷層),相對軟弱巖層成為構造滑脫層(面),巖層能干性的差異最終導致收縮構造變形表現(xiàn)出分層性特征。近幾年在克拉蘇構造帶的油氣勘探表明,克拉蘇構造帶淺表層表現(xiàn)為滑脫褶皺,含膏鹽巖層的中生界既發(fā)