岩性油气藏  2025, Vol. 37 Issue (3): 13-22       PDF    
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塔里木盆地库车坳陷三叠纪古构造特征及对沉积的控制作用
谢会文1,2,3, 张亮1,2,3, 王斌1,2,3, 罗浩渝1,2,3, 张科1,2,3, 章国威1,2,3, 李玲1,2,3, 申林1,2,3    
1. 中国石油天然气集团有限公司 超深层复杂油气藏勘探开发技术研发中心, 新疆 库尔勒 841000;
2. 新疆维吾尔自治区超深层复杂油气藏勘探开发工程研究中心, 新疆 库尔勒 841000;
3. 新疆超深油气重点实验室, 新疆 库尔勒 841000
摘要: 基于地震资料的精细构造解释,采用印模法,对塔里木盆地库车坳陷三叠纪同沉积断层进行了研究,恢复了三叠系沉积前古地貌,并阐明其对沉积的控制作用。研究结果表明:①库车坳陷三叠纪发育库北断裂、巴什—依奇克里克断裂、克拉—阳北断裂以及克深断裂共4排同沉积逆断层,结构上呈叠瓦状,前锋带到达克拉苏构造带以南。②研究区三叠纪古地貌形态近东西向展布,北部与南部分别为南天山造山带和前陆盆地的前缘隆起,中部为库车坳陷的构造低部位,受制于局部低凸起,发育乌什凹陷、拜城凹陷和阳霞凹陷3个凹陷;原型盆地北边界位于现今盆地边界以北24~51 km,原型盆地面积较现今大11 913 km2。③研究区三叠系的沉积与演化受控于古构造格局,总体表现为由南向北逐渐增厚的楔状体,自西向东也有增厚的趋势,且南北向的地层分布具不对称性;由于南天山的造山作用减弱,三叠系具有完整的前陆盆地的“挤压—松弛”的变化规律,俄霍布拉克组发育扇三角洲,克拉玛依组和黄山街组下部为半深湖-深湖沉积,黄山街组上部及塔里奇克组为半深湖-深湖向曲流河的泛滥平原转化,纵向上构成了一个完整的陆相湖盆演化的沉积旋回;同沉积逆断层上升盘都具备次级物源功能,与下盘形成良好的储-盖组合,是有利的潜在勘探领域。
关键词: 古构造    同沉积逆断层    原型盆地恢复    印模法    三叠纪    库车坳陷    塔里木盆地    
Characteristics of Triassic paleostructure and their control on sedimentation in Kuqa Depression, Tarim Basin
XIE Huiwen1,2,3, ZHANG Liang1,2,3, WANG Bin1,2,3, LUO Haoyu1,2,3, ZHANG Ke1,2,3, ZHANG Guowei1,2,3, LI Ling1,2,3, SHEN Lin1,2,3    
1. R&D Center for Ultra-Deep Complex Reservoir Exploration and Development, CNPC, Korla 841000, Xinjiang, China;
2. Engineering Research Center for Ultra-deep Complex Reservoir Exploration and Development, Xinjiang Uygur Autonomous Region, Korla 841000, Xinjiang, China;
3. Xinjiang Key Laboratory of Ultra-deep Oil and Gas, Korla 841000, Xinjiang, China
Abstract: Based on the fine structural interpretation of seismic data, Triassic synsedimentary faults in Kuqa Depression of Tarim Basin were studied by using the impression method, and the pre-sedimentary paleomorphology of Triassic was restored, and their controlling effects on sedimentation were clarified. The results show that: (1) Triassic of Kuqa Depression develops four rows of synsedimentary reverse faults, including Kubei fault, Bashi-Yiqicreek fault, Kela-Yangbei fault and Keshen fault, which are structurally stacked, and the front zone reaches the south of Kelasu tectonic belt. (2) Triassic paleogeomorphology is distributed in an east-west direction, with the South Tianshan orogenic belt in the north and the foreland basin uplift in the south. The central part is the structural low part of Kuqa Depression, which is constrained by the local low bulge, and develops Wushi Sag, Baicheng Sag and Yangxia Sag. The northern boundary of the prototype basin is located 24-51 km north of the current basin boundary, and the area of the prototype basin is 11 913 km2 larger than that of the present basin. (3) The sedimentation and evolution of Triassic in the study area are controlled by the paleotectonic pattern, which is generally manifested as a wedge-shape that gradually thickening from south to north, with a tendency of thickening from west to east, and the distribution of strata in the north-south direction is asymmetrical. Due to the weakening orogeny of South Tianshan, Triassic has a complete foreland basin extrusion-relaxation pattern.Okhobrak Formation develops fan delta, the lower part of Karamay Formation and Huangshanjie Formation are semi-deep lake and deep lake sediments.The upper part of Huangshanjie Formation and Tarichik Formation are the transformation of the flood plain from the semi-deep lake and deep lake to the meandering river, which vertically constitutes a complete sedimentary cycle of continental lake basin evolution. The ascending walls of the syngenetic reverse faults all have the function of secondary provenance, and form a good spatial combination of reservoirs and caps in the lower wall, which is a favorable potential exploration field.
Key words: paleostructure    synsedimentary reverse faults    restoration of prototype basin    impression method    Triassic    Kuqa Depression    Tarim Basin    
0 引言

受制于二叠纪塔里木板块与伊犁—中天山地体碰撞俯冲,南天山洋关闭消亡,塔里木盆地由海相克拉通转变为陆内盆地[1-3],形成了“两个世代、两种体制”作用之下的叠合盆地,发育了海相与陆相2套油气体系[4-7]。库车坳陷是塔里木盆地北部的一个二级构造单元,是在晚二叠世之前的古生界褶皱基底上发育的陆相沉积盆地,经历了中生代与新生代系列成盆演化[8-10],油气资源极为丰富,天然气资源量约7×1012 m3,石油资源量为8×108 t,是塔里木盆地重要的油气勘探区域之一[11-14]。目前已在库车坳陷内发现油气田(藏)54个,基本形成克拉—克深、博孜—大北2个万亿方大气区,自1998年克拉2大气田发现以来,在古近系、白垩系以及侏罗系相继获得重大油气发现,油气成藏具有多层系立体富集的特征。随着勘探层系的逐渐深入,明确下一步的勘探方向及寻找勘探接替层系是库车坳陷勘探亟需解决的问题。勘探实践显示,三叠纪时,库车坳陷发育吐北地区、库车河地区和迪北地区3个沉积中心,发育塔里奇克组煤层和黄山街组泥岩2套烃源岩,生烃强度大[5-6, 15-16]。近年来,立足三叠系烃源岩发育区,针对吐依背斜南斜坡钻探的迪北5井,获得了重大突破,钻探揭示三叠系油气系统具有良好的油气勘探前景。“十四五”资评亦显示,三叠系烃源岩生烃量占库车坳陷总生烃量的60%,但是源自三叠系的油气发现却很少,生烃潜力与油气发现存在巨大反差,因此,亟需揭示三叠系油气系统的真实潜力,以明确库车坳陷未来的油气勘探方向。原型盆地再现是揭示盆地油气资源潜力以及富集规律的关键与基础[17],但受制于库车坳陷较低的勘探程度以及新生代的强烈改造作用,目前学术界对该区在三叠纪发育断层虽已达成共识,但对断层的性质认识却未达成一致[18-19],导致对三叠纪原型盆地的认识也不相同。目前,对三叠纪原型盆地的主要认识有:二叠纪造山后的塌陷伸展盆地[20]、南天山褶皱造山带山前的前陆盆地[21-22]、晚古生代塔里木陆块北部陆缘隆起基础上的区域坳陷盆地[18, 23]等。这些差异认识制约了对该区构造古地理以及沉积体系展布的深入认识与刻画,难以准确揭示和评价三叠系油气系统,通过明确古构造格局可有效地反映成盆动力学机制,确立原型盆地性质,并为沉积展布奠定基础,进而恢复原型盆地,明确油气勘探方向[24-26]

基于库车坳陷三叠纪动力学背景,通过对地震资料的精细解析,厘定三叠纪古断裂体系,恢复三叠纪沉积前古构造地貌,探讨古构造格局对三叠系沉积的控制作用,以期恢复三叠纪原型盆地,明确该区三叠系油气系统的勘探潜力与方向。

1 地质概况

库车坳陷为塔里木盆地北部的一个中新生代坳陷,位于南天山造山带与塔北隆起之间,西起塔克拉,东至库尔勒,沿南天山南麓呈近东西向长条状展布,为中—新生界沉积盖层充填,其形成演化与塔里木盆地密切相关。塔里木盆地位于南天山、西昆仑山和阿尔金山之间,是在前震旦系结晶基底上发育起来的典型叠合盆地[2],在志留纪末期—泥盆纪塔里木大陆板块与中昆仑岛弧碰撞发生“A型俯冲”,形成周缘前陆盆地和古前陆冲断带[1];二叠纪,塔里木北缘岩浆弧与中天山岛弧发生俯冲碰撞,南天山洋最终消亡[2],盆地进入陆内演化阶段,库车坳陷开始形成,并与下伏古生界形成区域性角度不整合。受制于南天山的持续造山作用,库车坳陷在晚二叠世—三叠纪持续处于挤压环境,逆冲断层体系发育,逆冲前锋带可达克拉苏构造带以南。侏罗纪—古近纪,库车坳陷成盆受新特提斯洋直接影响;新生代始新世末期,印度板块与欧亚板块发生碰撞并向北持续推移,至新近纪末,塔里木盆地周缘造山带发生陆内造山并迅速隆升[1]。喜马拉雅期的构造作用对库车坳陷三叠纪原型盆地产生强烈的改造作用,造成其北部三叠系大量被剥蚀,同时发生大规模逆冲推覆作用,南天山逆冲岩席之下尚存在保存完整的三叠系原地岩体,库车坳陷的构造最终定型,形成了北部单斜带、克拉苏构造带、依奇克里克构造带、秋里塔格构造带等4个近东西向构造带(图 1a)。

下载原图 图 1 塔里木盆地库车坳陷构造单元划分(a)及三叠系岩性地层综合柱状图(b) 注:F1. 克深断层;F2. 克拉—阳北断层;F3. 巴什—依奇克里克断层;F4. 库北断层。 Fig. 1 Division of structural units of Kuqa Depression(a)and comprehensive stratigraphic column of Triassic(b)in Tarim Basin

库车坳陷三叠系自下而上发育俄霍布拉克组、克拉玛依组、黄山街组以及塔里奇克组,累计沉积厚度最大可达2 500 m。俄霍布拉克组发育冲积扇和辫状河三角洲沉积体系,是一套灰色、褐灰色中—细砾岩沉积,总体反映了一种近源、快速的磨拉石堆积。克拉玛依组和黄山街组下部主要为半深湖—深湖沉积,从黄山街组晚期—塔里奇克组沉积物粒度变大,沉积环境由半深湖—深湖向曲流河的泛滥平原沉积转化[1]。三叠系发育多套生-储-盖组合,烃源岩主要为上三叠统黄山街组—塔里奇克组湖相暗色泥岩和煤层,此外在克拉玛依组局部亦发育暗色泥岩;从俄霍布拉克组至塔里奇克组都有砂岩储层发育,其中塔里奇克组中—薄层砂岩储层总厚度超过30 m;塔里奇克组与黄山街组的砂岩储层与烃源岩可形成最直接的源-储组合。克拉玛依组、黄山街组和塔里奇克组发育的泥岩可作为盖层,为相应层系砂岩储层的直接盖层(图 1b),形成近源型构造-岩性油气藏[6]

2 古构造特征 2.1 古断裂体系

受制于南天山晚二叠世—三叠纪的造山作用,库车坳陷持续处于挤压构造环境,晚二叠世形成的逆冲断层继续发育,控制着三叠纪古构造格局与原型盆地结构。前人对库车坳陷三叠纪原型盆地的认识主要是从区域动力学机制出发,而未对该时期构造变形的直接产物断裂进行深入分析,这也是导致原型盆地类型存在多种认识的原因之一。通过对地震资料的精细分析,识别三叠纪古断裂体系,并结合断层对沉积的差异控制作用,从时间与空间上阐明断层的差异发育特征。

2.1.1 古断裂的展布

库车坳陷中—新生代地层发生的褶皱和断层的构造线方向主要为NE向、NNE向和近EW向,结合构造变形特征,可划分为北部单斜带、克拉苏构造带、依奇克里克构造带、阳霞凹陷、拜城凹陷、乌什凹陷、秋里塔格构造带、南部斜坡带等8个次级构造单元,沿构造走向呈“藕节式”分段,其中西段、中段和东段的主体沉降-沉积单元分别为乌什凹陷、拜城凹陷和阳霞凹陷。中生代以来,库车坳陷断裂体系具长期、多期发育特征,结合三叠纪动力学机制,从研究区西段、中段和东段各取一条由北向南的地震剖面,通过地震资料精细解释对三叠纪断裂体系进行识别。结果(图 2图 4)显示:三叠纪一定程度继承了晚古生代构造格局,发育同沉积断层,由于成盆动力学机制为挤压作用,同沉积断层性质均为逆断层,即为同沉积逆断层。同沉积逆断层的特征为断层下降盘地层厚、上升盘地层薄,叠瓦式断层所夹持的构造形态为背-向斜对,且同一套地层在背斜薄,向斜厚;此外,向斜向背斜发生超覆作用(图 5)。

下载原图 图 2 塔里木盆地库车坳陷西段乌什凹陷NW—SE向地震剖面(a)及断裂识别(b)(剖面位置见图 1a Fig. 2 Northwest to southeast seismic profile(a)and fracture identification(b)of Wushi Sag in the western part of Kuqa Depression, Tarim Basin
下载原图 图 3 塔里木盆地库车坳陷中段拜城凹陷NW—SE向地震剖面(a)及断裂识别(b)(剖面位置见图 1a Fig. 3 Northwest-southeast seismic profile(a)and fracture identification(b)of Baicheng Sag in the middle part of Kuqa Depression, Tarim Basin
下载原图 图 4 塔里木盆地库车坳陷东段阳霞凹陷N—S向地震剖面及解释图(剖面位置见图 1a Fig. 4 North to south seismic profile(a)and fracture interpretation(b)of Yangxia Sag in the eastern part of Kuqa Depression, Tarim Basin
下载原图 图 5 同沉积逆断层发育模式 Fig. 5 Development model of synsedimentary reserse faults

研究区西段、东段发育的同沉积逆断层在地震剖面上可以很好地识别,而中段由于埋深大、地震品质差,难以从地震剖面上直观地识别,但受制于统一的力学机制,可以认为三叠纪时研究区都有同沉积逆断层发育。

对研究区地震资料构造进行解析可知,三叠纪发育4排同沉积逆断层,自北向南依次为库北断裂、巴什—依奇克里克断裂、克拉—阳北断裂以及克深断裂,走向均为近东西向,在空间相互平行,呈左阶斜列式展布,结构上呈现叠瓦状,前锋带可到达克拉苏构造带以南,即克深断裂为逆冲前锋带。分析认为造成斜列式展布的原因是西段挤压作用较强烈,且西部乌什凹陷南北宽度较小,前展式挤压作用易于向南扩展,而中段与东段凹陷南北宽度大,变形相对较弱。古断裂带控制三叠系的沉积展布,自北向南分布4个呈东西向展布的条带状沉积中心。

2.1.2 古断裂的差异发育

研究区三叠系古断裂体系以东段与西段的数量较多,但是多为延伸短的小型断层,中段断层的延伸距离更长;中段与东段的主干断层体系均为由北向南逆冲的逆冲断层,而西段乌什凹陷在主干断层由北向南逆冲的同时,还发育强烈南倾的反冲断层,分析认为三叠纪时温宿古隆起与塔北隆起为库车周缘前陆盆地系统的前缘隆起[19],乌什凹陷南北向宽度较窄,受前缘隆起的阻挡,易发育反冲断层(参见图 2)。

古断裂体系的差异发育使得同沉积逆断层所控制的局部次级沉积中心在空间上亦呈近东西向斜列式展布。在西段乌什凹陷,由于断层活动强度大,地层厚度变化快,断层上下盘地层的岩性变化也快;在中段与东段发育的同沉积逆断层的生长指数小于乌什凹陷,其对上下盘地层厚度与岩性的控制也弱于乌什凹陷。

2.2 古地貌特征

古地貌是揭示原型盆地特征以及进行构造古地理恢复的基础,常用的古地貌恢复方法较多,如残余厚度法、印模法等。由于库车坳陷勘探程度较低,且地震资料品质较差,本文采用印模法来进行古地貌恢复。该方法的核心是假设各地层单元的初始厚度在地质历史过程中保持不变,上覆地层与古地貌间存在一种类似于“镜像”的对应关系,基于此,通过测量和分析上覆地层厚度,即可以推断和恢复古地貌形态特征。

2.2.1 原始沉积厚度恢复

(1)现今残余厚度

因新近纪晚期南部构造隆升剥蚀作用,研究区三叠系4套地层的残余边界依次向北迁移,其中南部的羊塔克和星火3井区残存俄霍布拉克组和克拉玛依组,缺失黄山街组和塔里奇克组,现今三叠系残存北部边界基本上为新近系盆地边界。研究区三叠系在平面上表现为东西窄、中部宽,整体呈东西向条带状展布,厚度为0~3 000 m,从乌什凹陷、拜城凹陷、阳霞凹陷向北部山前带,三叠系厚度先增大后减小,在克拉苏构造带局部最大厚度达到3 000 m,到山前厚度逐渐减小,西部山前出露三叠系,厚度为700~1 200 m,东部山前三叠系露头厚度为800~1 200 m,向塔北隆起方向逐渐减小,尖灭在古隆起上。受4排同沉积逆断层控制,三叠系断层下盘沉积加厚,发育4排局部厚度中心,而平面上发育乌什、拜城—阳霞、巴什—依南、库北、北部以及阳霞6个厚度中心,最大厚度分别为1 250 m,2 000 m,1 250 m,1 800 m,1 750 m和1 250 m(图 6a)。

下载原图 图 6 塔里木盆地库车坳陷三叠系厚度特征 Fig. 6 Thickness characteristics of Triassic in Kuqa Depression, Tarim Basin

(2)剥蚀厚度恢复

不同的地层剥蚀厚度恢复方法都有一定局限性,基于研究区三叠系被剥蚀的时期与方式,采用地震地层厚度趋势延伸法和构造横剖面法来恢复地层剥蚀量。主要思路为,以井为基准点,利用地震趋势面方法,确立“线”上地层剥蚀厚度与变化,进而开展全区地层剥蚀厚度恢复。

研究区南部塔北隆起北缘在白垩系沉积前发生隆升剥蚀,超覆尖灭线区域,三叠系被侏罗系超覆,无剥蚀;剥蚀尖灭线区或断层剥蚀区,因古隆起向南迁移而剥蚀,进入隆后带沉积盆地,剥蚀量逐渐减小为0,剥蚀区主要分布在温宿古凸起、新和古凸起、秋里塔格西部古凸起、牙哈古凸起的南北两侧。通过地层终止模型,按照厚度变化趋势计算的三叠系剥蚀厚度局部可达500 m,剥蚀范围距现今残留地层尖灭线2~4 km,最大可达10 km。

研究区北部在新近纪南天山陆内造山作用过程中造成三叠系大量剥蚀,根据南天山山前地震资料解释的成果及山边三叠系出露的厚度和产状,按照地层厚度减小的趋势,可恢复三叠系剥蚀范围和分布情况,进而推测三叠系原始边界,三叠系剥蚀厚度为0~2 400 m。区域腹地侏罗系与三叠系呈整合接触,三叠系无剥蚀;东部和西部三叠系剥蚀区剥蚀厚度为0~400 m,地层厚度变化较小(图 6b)。

(3)原始沉积厚度展布

将恢复的三叠系剥蚀厚度与现今残余地层厚度相加,即可获取压实之后的地层厚度,将压实之后的地层厚度进行去压实作用即可得到三叠系原始沉积厚度。碎屑岩层去压实校正的基本原理是,地层在压实过程中“骨架厚度”保持不变,通过建立孔隙度-深度函数来进行去压实校正[27]。然而,研究区三叠系勘探程度低,难以获取大量孔隙度和深度数据,因此采用魏永佩等[28]所构建的沉积盆地地层原始厚度恢复图版来进行三叠系的压实率恢复。

研究区地表露头分析显示,北部单斜带俄霍布拉克组、克拉玛依组、黄山街组和塔里奇克组的砂地比依次为60%~85%,50%~80%,30%~65% 和40%~70%,而坳陷中央砂地比为0。基于三叠系现今埋深,可推测三叠系沉积后北部单斜带和坳陷中央最大埋深分别为6 000 m和10 000 m;从北部单斜带至坳陷中央,对砂地比和埋深采用插入法,可获取压实率,进而恢复三叠系原始沉积厚度。该方法得到的结果显示,受乌什凹陷东部和吐格尔明西部的低幅凸起影响,原始沉积厚度中心不连续,呈现“藕节”状,最大达3 000 m,位于坳陷中段,其中以拜城凹陷厚度最大;受同沉积断层控制,坳陷中段发育4排呈东西向展布的局部厚度较大区带;总体上,平面上发育乌什、拜城—阳霞、巴什—依南、库北、北部以及阳霞等6个厚度中心,最大厚度分别为1 500 m,3 000 m,2 500 m,2 300 m,2 500 m和1 350 m(图 6c)。

综上分析可知,研究区南北向地层展布呈不对称特征,厚度中心偏向盆地北部边界,北部地层厚度等值线较南部密集,为典型的前陆盆地前渊沉积特征。

2.2.2 古地貌特征

(1)三叠纪原型盆地边界恢复

三叠纪原型盆地在喜马拉雅期遭受强烈改造,盆地边界被剥蚀殆尽,目前的库车坳陷边界仅为新近纪盆地边界,为了准确地恢复出三叠纪沉积前古地貌,必须恢复三叠纪盆地边界。

针对三叠纪原型盆地南、北边界的差异改造特征,采用不同的恢复方法,其中南部边界处于前陆盆地系统的前缘隆起与前渊过渡处,即斜坡带,地层未发生明显的收缩变形,因此对于剥蚀边界以及断层边界采用地层趋势延伸法。北部边界处于前陆盆地系统的冲断褶皱带,在前陆盆地发育过程中,地层不仅发生隆升剥蚀,还发生强烈地收缩变形,因此采用平衡恢复和地层趋势延伸法相结合的方法。对于三叠系残留区,基于层长守恒原则,即变形前后能干层地层长度保持不变,采用平衡恢复方法,可恢复变形之前的状态,再利用变形前的地层长度减去现今变形后的地层水平长度,即可厘定三叠系的缩短长度。对于三叠系被剥蚀区,在现今三叠系剥蚀处,通过地层趋势延伸恢复被剥蚀的三叠系长度,将之与以上缩短长度综合相加,并将该距离从现今剖面向南天山造山带延伸,即为原始沉积边界。

通过以上方法,三叠纪原型盆地的北部边界处于现今盆地边界以北24~51 km;中段的三叠纪原型盆地边界距离现今盆地边界最远,为45~51 km,最远处为库车河以北;西段乌什凹陷以北现今盆地至三叠系原型盆地距离为24~31 km,东段为25 km。基于恢复的三叠纪原型盆地边界,结合现今库车坳陷边界,计算出三叠纪原型盆地的面积比现今面积大11 913.47 km2图 6c)。受制于新生代的强烈逆冲推覆作用,现今库车坳陷盆外以北大面积三叠系为外来逆冲岩席覆盖,这是三叠系未来重要的勘探领域之一。

(2)古地貌特征

三叠纪,库车坳陷沉积受控于区域构造作用和同沉积逆断层,在采用印模法进行古地貌恢复时,还需体现古断裂对古地貌的控制作用。对于北部三叠系完全剥蚀区,基于1∶20×104地质图资料,厘定三叠纪主干断层,即可确定古断裂体系。

研究区三叠纪古地貌恢复结果(图 7)显示:古地貌形态近东西向展布,平行于南天山造山带,北部与南部为古地貌高部位,中部为低部位;整体结构上具有不对称性,北部从隆起到坳陷,地貌变化较快,而南部,从塔北隆起至坳陷,地貌变化较慢,为典型的前陆盆地不对称结构。受局部低凸起制约,前陆盆地系统的前渊带从西自东依次发育3个凹陷,分别为西段乌什凹陷、中段拜城凹陷和东段阳霞凹陷,以中段拜城凹陷最深,其次为乌什凹陷,而阳霞凹陷相对最浅;受制于南天山造山作用,在三叠纪前陆盆地整体坳陷沉积的过程中,6排近东西向同沉积断层局部控制着三叠系沉积前古地貌,其中三叠系残留区发育4排同沉积断层,北部剥蚀区发育2排,制约着近东西向展布的局部断层下降盘洼陷沉积。

下载原图 图 7 塔里木盆地库车坳陷三叠系黄山街组沉积前古地貌 Fig. 7 Pre-sedimentary paleogeomorphology of Triassic Huangshan Street Formation in Kuqa Depression, Tarim Basin
3 古构造对沉积的控制作用

古构造格局直接制约古沉积环境,进而影响沉积相空间的差异分布,且随着古构造格局的演化发展,亦造成沉积环境的变化,从而控制盆地沉积迁移。

3.1 对三叠系沉积的控制

三叠纪库车坳陷是经过区域隆升和剥蚀作用之后在南天山增生楔、库车前陆地区基础上发育的沉积盆地,三叠系沉积轴线位于南天山古生代增生楔形成的造山带上,向南超覆在塔里木克拉通北部边缘,后期的改造使沉积在南天山增生楔上的三叠系遭受剥蚀。沉降中心在海西期造山楔北部单斜带和被动陆缘斜坡克拉苏—依奇克里克构造带之间。研究区中段由南向北的连井(YT6—YT10—YT11—XH3—米斯布拉克剖面)沉积充填剖面(图 8)显示:三叠系总体为由南向北逐渐增厚的楔状体,自西向东也有增厚的趋势;南北向上地层分布具不对称性。

下载原图 图 8 塔里木盆库车坳陷三叠系S—N向沉积充填剖面(剖面位置见图 1a Fig. 8 North to south sedimentary filling profile of Triassic in Kuqa Depression, Tarim Basin

研究区地震剖面显示(参见图 2图 4),三叠系与下伏地层的不整合类型为削蚀-整一型,即下伏岩层发生削蚀,与不整合面相截交,而上覆岩层则与不整合面产状一致,这说明在三叠系沉积之前,古地貌已经发生剥蚀夷平。因此,区域北部三叠系地表露头俄霍布拉克组岩性颗粒粒度较大,以发育扇三角洲-辫状河三角洲平原沉积为主。克拉玛依组与黄山街组沉积期,南天山陆内造山作用逐渐减弱,但是挤压作用依然在持续,使得前陆盆地系统的前缘隆起向北迁移、前渊湖盆逐渐变深,因此地表露头克拉玛依组和黄山街组整体颗粒粒度变小,以发育辫状河三角洲平原—前缘—滨浅湖沉积为主;同时受控于同沉积断层,发育多排呈东西向展布的局部厚度中心。塔里奇克组沉积期,研究区处于构造宁静期,湖盆水体变浅,沉积物颗粒粒度变大[29-31],以发育辫状河三角洲前缘—曲流河三角洲沉积为主。

3.2 对沉积演化的控制作用

前陆盆地古构造格局的演变制约着沉积的演化,逆冲负荷、沉积负荷、地壳力学性质以及地壳内部作用力都直接制约前陆盆地岩石圈的挠曲沉降。三叠纪俄霍布拉克组—黄山街组沉积期,南天山造山带挤压作用的持续使得岩石圈的挠曲程度增强,盆地由宽而浅向窄而深演化;塔里奇克组沉积期,南天山造山带对库车坳陷无明显挤压作用,逆冲负荷以及地壳内部作用力减弱,岩石圈发生回弹,湖盆变浅。岩石圈的挠曲变化过程,决定了垂向沉积充填演化规律[32],研究区三叠系俄霍布拉克组—塔里奇克组沉积期,依次发育扇三角洲—辫状河三角洲平原—辫状河三角洲前缘—滨浅湖—半深湖—滨浅湖—辫状河三角洲前缘—曲流河三角洲平原,反映了完整的前陆盆地挤压—松弛变化规律(图 9)。

下载原图 图 9 塔里木盆地库车坳陷三叠纪构造-沉积演化模式 Fig. 9 Tectonic-sedimentary evolution model of Triassic of Kuqa Depression, Tarim Basin

在三叠系沉积时,同沉积逆断层持续活动,边断边沉积的性质及间歇性活动特征,使得每条同沉积逆断层的上升盘都具备次级物源功能,其前期沉积物易遭受再次搬运改造[33-34],在湖平面变化之下,可以形成良好的储-盖组合。在俄霍布拉克组、克拉玛依组以及塔里奇克组沉积期,断层下盘往往沉积较厚的储层砂体,而在黄山街组沉积期,下盘既是沉降中心也是沉积中心,往往沉积厚层的黑色泥岩,这也是优质烃源岩形成的关键位置,黄山街组和塔里奇克组可形成良好的储-盖空间组合。

4 结论

(1)库车坳陷三叠纪发育库北断裂、巴什—依奇克里克断裂、克拉—阳北断裂以及克深断裂等4排同沉积逆断层,结构上呈现叠瓦状,前锋带到达克拉苏构造带以南的克深断裂;古断裂带控制三叠系沉积中心。

(2)库车坳陷三叠纪古地貌形态近东西向展布,平行于南天山造山带,北部与南部为隆起区,中部为坳陷区,但是受制于局部低凸起,存在3个凹陷,分别为西段乌什凹陷、中段拜城凹陷和东段阳霞凹陷。6排近东西向同沉积断层控制着三叠系沉积前古地貌,其中三叠系残留区4排,北部剥蚀区2排。三叠纪原型盆地的北部边界处于现今盆地边界以北24~51 km。

(3)库车坳陷三叠系沉积受控于古构造格局,前陆盆地古构造格局的演变制约着沉积的演化,南天山造山带挤压作用由强转弱,三叠系具有完整的前陆盆地挤压—松弛变化规律,发育一个完整的陆相湖盆演化的沉积旋回;同沉积逆断层上升盘都具备次级物源功能,从而在下盘形成良好的储-盖空间组合。

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