庫車地區雙滑脫構造建模方法研究及應用

陳清文

庫車地區雙滑脫構造建模方法研究及應用

陳清文

（西安石油大學地球科學與工程學院，陜西 西安 710065）

庫車坳陷位于塔里木板塊和南天山造山帶的過渡部位，內部構造較為復雜，中部普遍發育厚度及巖性變化較大、塑性較強的兩套膏鹽巖。針對庫車地區多滑脫層發育的特點，在深化克拉蘇構造帶鹽構造建模的同時，充分考慮煤系滑脫層的作用，提出克深構造帶受膏鹽巖和煤系地層共同控制的雙滑脫層構造解釋模式，建立了典型剖面的地質解釋模型。這一舉措改變了對中生界基底斷層和構造樣式的認識，由基底卷入構造轉變為受侏羅系煤系地層控制的滑脫逆沖構造，研究人員對雙滑脫構造發育特征進行進一步的具有針對性的研究，并得到了克深2區塊三維地震資料的證實，從而進一步明確了該區中生界斷裂發育及構造變形機制，構造模式及斷裂系統認識更加合理，使得雙滑脫構造建模技術漸趨完善。

庫車凹陷；克深區塊；雙滑脫構造

庫車坳陷位于塔里木板塊和南天山造山帶的過渡部位。主要地形為山地以及戈壁，東西向長500 km，南北向寬約30~70 km，勘探面積約為2.8×104km2。

庫車坳陷內部構造較為復雜，主要原因是其古近系發展了一套膏巖。庫車坳陷中部普遍發育厚度及巖性變化較大、塑性較強的兩套膏鹽巖，縱向上根據巖石力學性質和地層結構特征可以分為 3 套互相獨立卻又互相影響各具特點的空間層系，即以膏鹽層為主要滑脫層的鹽上、鹽巖段和鹽下三個構造層。所以全層位構造建模就必須綜合考慮鹽上、膏鹽層和鹽下三個構造層的變形特征。而鹽下構造層還普遍發育侏羅系煤系弱滑脫層，這使得其對白堊系-古近系的構造樣式、構造變形、斷裂特征都有重要的控制作用。

1 克深鹽下構造當前模式

首先在鹽構造理論引入之前，我們以斷層相關褶皺理論為基礎可知克深區帶-克拉蘇背斜帶的構造樣式分為堆垛背斜和高角度逆沖疊瓦構造。

然而克拉4井實際鉆探結果表明，這兩種構造模式都不正確，因為在巨厚鹽巖發育區，構造變形不完全遵循斷層相關褶理論。因此，我們又重新提出了倒轉構造和低角度逆沖疊瓦構造兩種可能的構造樣式，用來指導克深區帶的構造解釋。

但是在實際情況中倒轉背斜模式很難得到更多的地震資料的支持。在克深地震資料連片解釋中，主要采用另一種解釋模式—即克深與克拉蘇之間發育大斷裂，斷距最大可達2 000~4 000 m，深層形成了低角度逆沖疊瓦構造樣式。

2 雙滑脫層構造建模思路及相關

2.1 建模思路

由于當時對于鹽下復雜構造的構造建模的認識具有一定的局限性，而相關地區構造勘探一直沒有取得理想成果，庫車地區的勘探的進展陷入了停滯。針對這些難題，在深化克拉蘇構造帶鹽構造建模的同時，充分研究庫車地區多滑脫層發育特點，并考慮到煤系滑脫層的作用，研究人員以克深構造帶受膏鹽巖和煤系地層共同控制的雙滑脫層構造解釋模式為基礎，建立了典型剖面的地質解釋模型。通過進一步深化研究雙滑脫構造建模技術，改變對中生界基底斷層和構造樣式的認識，思路上以侏羅系煤系地層控制的滑脫逆沖構造代替原來的基底卷入構造。從而進一步合理化構造模式及對斷裂系統的認識，日趨完善了雙滑脫構造建模技術。

2.2 雙滑脫構造特征

通過一系列的模擬實驗，研究表明雙滑脫構造本身的動力學特征不同于斷層相關褶皺構造。這種不同主要在于，逆沖斷塊間的相互接觸傳播擠壓應力作為驅動力，雙滑脫依靠的則是下滑脫層的塑性流動。因此對于雙滑脫構造獨特的動力學特征（圖1），歸納出了以下幾點：

（1）由于滑脫層的驅動，初始斷塊形成優先進行前驅以及上驅發展。同時產生的阻力不斷累積，當發展停滯時，便在前部形成新斷塊。

（2）雖然已經成形的的斷塊不再發展，但是會隨著新形成的活躍斷塊一同發展。

（3）構造以前展式的形式進行逐次發育。

圖1 雙滑脫構造運動學特點

與此同時，在研究中發現并總結出雙滑脫構造具有以下的幾何學特征（圖2）：

（1）每個逆沖斷層都因為有兩套滑脫層的支撐，從而使得前鋒和后緣可能發生“懸浮”。這種情況與一般在重力作用下而發生彎曲下降并與下伏構造接觸的情況不同。這種“懸浮”于滑脫層的現象，是因被滑脫層分隔而導致的。

（2）下滑脫層沒有對斷塊進行隔離，斷塊之間至少還有接觸。

（3）同一模型中，斷塊發育不同，規模有較大的差異，既可能發育大的斷塊，也發育小的斷夾塊。

（4）斷塊完整性較好，具有明顯弧形特征。

（5）構造發育主要有兩種類型，單斷式構造和突發構造。需要進一步說明的是，突發構造源自單斷式構造進一步地發育。

圖2 雙滑脫構造幾何學特點

2.3 古構造法平衡分析

研究中，通過印模法我們進行古構造分析，以進行古地貌還原，從而對研究地區關研究地區的雙滑脫構造進行進一步的確認。

印模法技可概括為為以下五個步驟：殘留厚度-剝蝕恢復-去壓實恢復-構造恢復-印模法恢復。結合沉積前的古地質背景，古構造特征、物源、古流向分析等幾個地質學方面分析，從而進行相對古地貌恢復。

我們基于庫車地區雙滑脫構造發育最為核心的的區域——克拉蘇地區的各段長度圖示，經過計算得出了自西往東該區域各段的縮短率：吐孜阿瓦特段的縮短率約為52.5%，博孜段的縮短率約為25.5%，大北段的縮短率約為14%，而克深段的縮短率約為15%。這和結果，充分表明相對于克拉蘇地區東段的構造主應力，其西段的構造主應力更強。這一結果有力的支持了，西段表現為強烈逆掩推覆的結構特征。

2.4 分布特征及規律

克拉蘇地區作為庫車凹陷雙滑脫最為發育的地區，其構造特征具有很強的代表性，基于滑脫層的發育特點，在垂向構造發育和平展展布特征上都變化顯著。經歸納總結，其主要表現在于：

（1）吐孜阿瓦特段，作為克拉蘇構造的最西段，受南部的溫宿凸起影響的同時由于下滑脫層發育不完全，導致構造基地卷入。構造特點為，近隆起呈疊瓦狀構造，后緣強逆沖，且構造急劇抬升。

（2）博孜段，構造相對較為破碎，由于應力集中在古隆起前緣釋放，其前緣隆升劇烈，從而表現為近隆起強推覆的顯著特征。

（3）大北段，作為區帶扭動最為顯著的區域，大北段的構造特征主要體現在顯著的斜向發育。其中部的隆升特征較為強烈且伴生局部單發性突發構造。

（4）克深段，凹陷寬緩且距離古隆起位置最遠。

其構造特征主要為后緣隆起。由于其縮短量相較其他段最為輕微，從而使得構造有了較強的完整性。

3 結論

（1）兩套滑脫層綜合作用，使得大量疊瓦狀構造發育存在，而每個疊瓦狀構造都有成藏的可能性，這一特征使得雙滑脫構造成為高效的油氣成藏模式之一。

（2）上滑脫層（古近系膏鹽層）可以作為優質蓋層。經過勘探證實，當純度較高的鹽巖達到30 m時，可以保障油氣的不散失。克拉蘇地區的最厚處達到4 000 m的古近系膏鹽層，即使經歷劇烈區域構造變化，也可以保護油氣不逸散。

（3）下滑脫層（中生界煤系地層）不僅是優質的烴源巖，也是構造驅動的主要因素。

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Research and Application of Double Decollement Modeling Technology in Kuche Region

（School of Earth Sciences and Engineering, Xi’an Shiyou University, Shaanxi Xi’an 710065,China）

Kuche depression is located in Tarim block and the transition area of the south Tianshan orogenic belt. Internal structure is relatively complex, two sets of gypsum-salt rocks are common development in central, whose thickness is bigger and lithological change is plasticity strong. According to the characteristics of Kuche area whose decollement layer is more development, the role of coal decollement layer should be considered in salt tectonic modeling of Crassus structural belt, it's pointed out that Keshen tectonic belt is controlled by double decollement layer structure interpretation model of gypsum-salt rocks and coal measures strata, and the geological interpretation model of typical section has been established. The move have changed the understanding of Mesozoic basement faults and tectonic style. The researchers studied double decollement development characteristics, and the research result was confirmed by 3D seismic data of Keshen2 block. Mesozoic fault development and tectonic deformation mechanism in the area were further defined, structure model and fracture system were more reasonable, which made double decollement modeling technology gradually perfect.

Kuche depression; Keshen block; double decollement modeling

TE 122

A

1004-0935（2017）03-0301-03

2016-12-30

陳清文（1987-），女，碩士，新疆維吾爾自治區庫爾勒市人，研究方向：礦物學、礦床學、巖石學。