基于構(gòu)造物理模擬的塔中北坡 NE向走滑斷裂形成機(jī)理

摘要：為了揭示塔中北坡NE向走滑斷裂的形成機(jī)制，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用相似分析原理，設(shè)計(jì)了構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成了３組構(gòu)造物理模擬對(duì)比實(shí)驗(yàn)，模擬了塔中北坡NE向走滑斷裂的形成演化過(guò)程，分析了塔中北坡NE向走滑斷裂的形成機(jī)制.結(jié)果表明：塔中北坡NE向走滑斷裂受控于先存的基底斷裂以及上奧陶統(tǒng)厚層泥巖的調(diào)節(jié)作用，在周緣構(gòu)造活動(dòng)的作用下形成;塔中地區(qū)NE向走滑斷裂經(jīng)歷了形成期和復(fù)活期兩個(gè)階段，先后受到SW 方向與SE方向作用力擠壓.

關(guān)鍵詞：塔中NE向走滑斷裂;構(gòu)造物理模擬;滑脫層;先存斷裂;構(gòu)造演化

doi：１０．１３２７８/j．cnki．jjuese．２０２１０３９６ 中圖分類號(hào)：P５４ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

０ 引言

塔里木盆地北鄰天山造山帶，西南為西昆侖造山帶，東南為東昆侖造山帶和阿爾金斷裂，是中國(guó)規(guī)模最大的陸內(nèi)含油氣盆地[１２].２００３年在塔里木盆地塔中北坡的TZ１６—TZ３１井區(qū)獲得的高品質(zhì)三維地震資料，首次揭示了塔中地區(qū)存在一定規(guī)模的NE向的走滑斷裂[４５].隨著近些年來(lái)在塔里木盆地油氣勘探工作的不斷推進(jìn)，在塔中北坡古生界內(nèi)發(fā)現(xiàn)了廣泛發(fā)育的一系列NE向走滑斷裂體系[４７]，其對(duì)儲(chǔ)集層的改造和油氣成藏有重要意義[４１３].目前，塔中地區(qū)北坡NE 向走滑斷裂的幾何特征樣式和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征受到諸多學(xué)者的關(guān)注[３６].黃太柱[３]認(rèn)為加里東中期塔中隆起及北坡地區(qū)處于NE SW 向的壓扭應(yīng)力場(chǎng)，對(duì)基底NE向構(gòu)造會(huì)產(chǎn)生走滑分量，形成近NE向的走滑斷裂;李明杰等[４]認(rèn)為塔中走滑斷裂體系主要是在晚加里東期形成的張扭斷裂體系;鄔光輝等[１４１５]認(rèn)為晚加里東期—早海西期，受阿爾金地區(qū)強(qiáng)烈的斜向碰撞擠壓作用，在塔中地區(qū)形成一系列北東向的左旋走滑斷裂;李傳新等[１６１８]認(rèn)為北東向走滑斷裂主要發(fā)育于志留紀(jì)—泥盆紀(jì);楊圣彬等[５]認(rèn)為加里東中期塔里木板塊受南部島弧的拼接，北西向逆掩巖片的差異運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致一系列NE向調(diào)節(jié)斷層的形成，加里東晚期—海西早期車爾臣斷裂的左行走滑使得塔中地區(qū)受到東南方向強(qiáng)烈的斜向擠壓，導(dǎo)致走滑斷層繼承性發(fā)育.大多學(xué)者認(rèn)為塔中地區(qū)NE向走滑斷裂形成于古生代，但對(duì)其形成的主要制約因素缺乏深入研究，對(duì)其成因機(jī)理及其構(gòu)造演化過(guò)程沒(méi)有形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，這在一定程度上限制了對(duì)斷裂控儲(chǔ)和控藏作用的深入理解.隨著走滑斷裂構(gòu)造理論發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，人們對(duì)構(gòu)造變形機(jī)制和演化過(guò)程的研究實(shí)現(xiàn)了由定性到半定量、定量分析的轉(zhuǎn)換，構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)在這方面得到了廣泛應(yīng)用[１９２１].利用相似性原理，按照野外地質(zhì)情況設(shè)計(jì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图澳M走滑斷裂形成的演化過(guò)程，是探討斷層構(gòu)造形成機(jī)理的重要方法手段[２２２５].本文結(jié)合區(qū)域地質(zhì)情況，利用相似分析原理，設(shè)計(jì)了３組物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瓿闪藰?gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)塔中北坡地區(qū)走滑斷裂的形成演化過(guò)程進(jìn)行模擬分析，以期明確認(rèn)識(shí)斷裂控儲(chǔ)和控藏.

１ 塔中區(qū)域地質(zhì)特征

自元古代以來(lái)，塔里木盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造閉合運(yùn)動(dòng)形成的多旋回疊合盆地，各個(gè)板塊構(gòu)造和沉積特征復(fù)雜[１６１８，２６]，塔里木地塊及周緣地區(qū)經(jīng)歷了古亞洲洋盆和特提斯洋盆的開(kāi)啟、俯沖、增生以及微陸塊多次碰撞造山，發(fā)生了多期構(gòu)造、巖漿及成礦作用[２]. 塔中地區(qū)主體構(gòu)造走向?yàn)镹NW 向，總體呈帚狀構(gòu)造形態(tài)，具扭動(dòng)構(gòu)造特征，向西撒開(kāi)，向東收斂（圖１）.塔中北坡以塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶為界，上盤(pán)為隆起主體區(qū)，下盤(pán)為塔中北坡地區(qū)[３]（圖２）. 塔里木盆地基底航磁資料顯示，在塔里木盆地中部存在一條橫亙盆地的東西向高值正磁（ΔTa）異常條帶，該帶以北的塔北地塊為相對(duì)較弱的NW 向弱磁異常帶，以南的塔南地塊則為NE 向正負(fù)相間的磁異常條帶[２７２９]（圖３）.從塔里木盆地磁異常圖可推測(cè)出，盆地內(nèi)存在NW、NE 和近EW 向３組基底隱伏大斷裂，塔中地區(qū)存在NE 向潛伏基底斷裂.

１．１ 區(qū)域構(gòu)造演化過(guò)程

寒武紀(jì)—早奧陶世，塔里木板塊北部的南天山洋處于裂谷時(shí)期，東南緣的阿爾金洋處于海底擴(kuò)張階段，西南方向的古昆侖洋在早寒武世開(kāi)始俯沖消減，規(guī)模較小，盆地發(fā)育于被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造背景[１６１８，２６].中奧陶世末期，加里東中期Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致塔里木盆地動(dòng)力學(xué)背景發(fā)生轉(zhuǎn)換，由伸展轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓構(gòu)造環(huán)境，塔中地區(qū)NW 向逆沖斷裂開(kāi)始發(fā)育，形成了塔中Ⅰ號(hào)與塔中南緣NW 向逆沖斷裂，塔中隆起雛形初步形成，其整體構(gòu)造形態(tài)為西高東低、西寬東窄[３０].晚奧陶世，古昆侖洋俯沖作用加劇達(dá)最大規(guī)模，塔中地區(qū)在中奧陶世末期構(gòu)造格局的基礎(chǔ)上，NW向逆沖斷裂繼續(xù)發(fā)育且活動(dòng)強(qiáng)度增加.塔中１０號(hào)和塔中Ⅱ號(hào)斷裂的發(fā)育形成了高陡斷壘帶.晚奧陶世末，加里東中期Ⅲ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致塔中地區(qū)南部和塘古巴斯坳陷近EW 向弧形斷裂帶形成，使得塔中隆起及其周邊地區(qū)中—晚奧陶世地層遭受了不同程度的剝蝕[３１].志留紀(jì)—中泥盆世，塔里木盆地西南緣古昆侖洋結(jié)束了其碰撞造山歷史，阿爾金構(gòu)造域發(fā)生了強(qiáng)烈的褶皺造山作用[３２]，南天山洋俯沖消減逐漸閉合.海西早期，來(lái)自東南方向強(qiáng)烈的擠壓力導(dǎo)致塔中南部上志留統(tǒng)—泥盆系部分遭受剝蝕[２６]，塔中總體構(gòu)造形態(tài)東高西低，呈向西北傾沒(méi)的鼻隆，石炭系—二疊系平緩披覆于下伏地層之上，構(gòu)造變形減弱.

１．２ 發(fā)育地層

塔中地區(qū)古生界各層系發(fā)育比較齊全（圖４）.自下而上，下寒武統(tǒng)為深灰、灰色中薄層灰?guī)r、白云巖夾黑、紫紅色頁(yè)巖，中寒武統(tǒng)為灰、深灰色泥質(zhì)白云巖、膏質(zhì)云巖，上寒武統(tǒng)下丘里塔格組以灰、淺粉紅色白云巖為主.奧陶系缺失中統(tǒng)一間房組和土木休克組，下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組為大套灰色細(xì)晶、粉晶白云巖，鷹山組以厚層狀灰色粉晶灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)云巖為主;上奧陶統(tǒng)包括良里塔格組和桑塔木組，桑塔木組下部為夾灰色薄層灰?guī)r，中上部為灰色巨厚層狀泥巖夾深灰色薄層灰質(zhì)泥巖，下部為夾灰色薄層灰?guī)r.志留系為一套潮坪相砂泥巖沉積，具有底超頂削的特征，總體西厚東薄.泥盆系僅在西部局部地區(qū)發(fā)育，以特征的大套紅色細(xì)砂巖為主.石炭系自西向東超覆減薄，自上而下發(fā)育含灰?guī)r段、砂泥巖段、上泥巖段、標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段、中泥巖段、生屑灰?guī)r段、下泥巖段及東河砂巖段.二疊系為大套灰、褐色砂泥巖夾火山噴發(fā)巖.三疊系上部為紫紅色、灰色泥巖夾灰白色粉砂巖，中下部為灰、褐色砂巖夾泥巖[１６１８].

２ 物理模擬實(shí)驗(yàn)方法與設(shè)計(jì)

２．１ 實(shí)驗(yàn)裝置

本次模擬實(shí)驗(yàn)在自然資源部深地科學(xué)與探測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成.實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D５所示，作用力由液壓動(dòng)力裝置施加在擋板上，模型周圍設(shè)有玻璃板，底部設(shè)有底板作為邊界條件.在實(shí)驗(yàn)室條件下，利用滿足相似強(qiáng)度比例的實(shí)驗(yàn)材料，輔以相似比例的動(dòng)力和時(shí)間條件，以再現(xiàn)構(gòu)造變形過(guò)程[１９２１].

２．２ 實(shí)驗(yàn)材料與參數(shù)

物理模擬的實(shí)驗(yàn)材料配制主要遵循幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的相似性[３３]原理.相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式引自文獻(xiàn)[３３]，如下所示：脆性材料相似性公式為

其中：σ? 為脆性材料相似比;Rm 為韌性材料相似比;v? 為速度相似比;ρ? 為密度相似比;g? 為重力加速度相似比;h? 為厚度相似比;η? 為黏度相似比;hn 為原型地層厚度;hm 為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃穸?ρn為原型地層密度;ηn 為黏度;gm 和gn 為重力加速度;ρm 為實(shí)驗(yàn)材料的密度;ηm 為實(shí)驗(yàn)材料的黏度;vn 為地質(zhì)變形的速度;vm 為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦\(yùn)動(dòng)速度.根據(jù)前人的研究驗(yàn)證，天然松散的石英砂的變形特性符合庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則[２２，３４３５]，是模擬地殼脆性構(gòu)造變形的理想材料，而硅膠是模擬地殼韌性構(gòu)造變形的理想材料[２２，３４３５];因此，本次實(shí)驗(yàn)選擇干燥石英砂作為脆性層材料用來(lái)模擬寒武系、下奧陶統(tǒng)以及志留系—石炭系的白云巖、灰?guī)r，選擇硅膠作為韌性層材料用來(lái)模擬上奧陶統(tǒng)桑塔木組厚層泥巖.實(shí)驗(yàn)材料的物理力學(xué)參數(shù)和相似性參數(shù)如表１所示.

根據(jù)公式（１）（２）（３）推導(dǎo)得知實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拈L(zhǎng)和寬與地質(zhì)構(gòu)造原型的長(zhǎng)寬比為１∶１０００００，模型的厚度與地質(zhì)構(gòu)造原型的厚度比為１∶８００００，時(shí)間相似比為０．４８Ma/min，實(shí)驗(yàn)室速度為０．００８mm/s.

２．３ 物理模擬相似性分析

２．３．１ 斷裂幾何學(xué)特征

塔中地區(qū)走滑斷層主要發(fā)育于古生代，剖面上主要表現(xiàn)為“正花狀”構(gòu)造、“負(fù)花狀”構(gòu)造、平行高陡斷層等形態(tài)，平面上組合樣式主要包括雁列構(gòu)造、拉分地塹、帚狀構(gòu)造等[１５，３６３７].塔中北坡NE 向走滑斷裂體系主要呈NE向展布，走滑斷裂體系主要包括主干斷裂、尾端羽列斷裂、雁列構(gòu)造和疊接段（圖６）.上奧陶統(tǒng)底面相干體切片上走滑斷裂呈現(xiàn)平面分段的特征，主要表現(xiàn)為主干斷裂上有多個(gè)疊接段，在平面上沒(méi)有分叉，呈線性延伸，較為單一（圖６a）.主干斷裂剖面上表現(xiàn)為高角度近似直立斷面，直插基底，延伸較遠(yuǎn)（圖７），剖面上呈平移型、拉分型和壓隆型３種構(gòu)造樣式（圖８）;上奧陶統(tǒng)頂面相干體切片上走滑斷裂表現(xiàn)為雁列構(gòu)造和尾端羽列斷裂的組合樣式（圖６b）.雁列構(gòu)造樣式是走滑斷裂重要的平面識(shí)別標(biāo)志之一，在塔中北坡走滑斷裂上有所體現(xiàn)，平面上這些斷裂整體上呈右階雁列展布.尾端羽列斷裂是走滑斷裂帶末端常常會(huì)形成的一種次級(jí)分支斷裂[１６１８]，這些斷裂與主干斷裂相連，是走滑斷裂帶常見(jiàn)的消失方式.雁列構(gòu)造與尾端羽列斷裂都對(duì)儲(chǔ)層有很好的改造作用. 塔中北坡NE向走滑斷裂具有分層差異變形的特征，在上奧陶統(tǒng)頂面和底面斷裂呈現(xiàn)出不同的剖面構(gòu)造樣式與平面分布特征.深層斷裂向下斷穿寒武系的基底，向上消失于桑塔木組厚層泥巖層.淺層斷裂向下斷至上奧陶統(tǒng)，向上斷至中泥盆世頂面，在上奧陶統(tǒng)頂面形成次級(jí)斷裂，是由于上奧陶統(tǒng)桑塔木組厚層泥巖調(diào)節(jié)所致.

２．３．２ 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)塊體長(zhǎng)７０cm，寬３０cm，厚５cm.用干燥石英砂模擬脆性變形層，硅膠模擬韌性變形層.為便于觀察，用染色的石英砂模擬地質(zhì)界線.模型兩側(cè)底部分別放置一定厚度（１cm）的木板（圖９a），用來(lái)模擬轉(zhuǎn)換西昆侖山構(gòu)造域西南方向的作用力和阿爾金構(gòu)造域東南方向的作用力.左側(cè)木板前端放置兩塊１cm 厚的底板（可移動(dòng)）（圖９b、c）來(lái)模擬NE向先存基底斷裂.實(shí)驗(yàn)平面圖如圖９所示.砂箱兩側(cè)連接液壓動(dòng)力系統(tǒng)，以０．００８mm/s的速度勻速運(yùn)動(dòng).實(shí)驗(yàn)時(shí)首先開(kāi)啟左側(cè)液壓動(dòng)力系統(tǒng)，達(dá)到一定位移量后再同時(shí)開(kāi)啟右側(cè)液壓動(dòng)力系統(tǒng)，以求還原西昆侖山和阿爾金構(gòu)造域的構(gòu)造活動(dòng)，兩側(cè)位移量相同，單側(cè)最大位移量為６０mm.

３ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本次物理模擬實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行了７組試驗(yàn)，因需分析出影響走滑斷裂的形成因素，故在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需不斷調(diào)整，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).在本文中選擇擬合程度最高的一組（實(shí)驗(yàn)２）進(jìn)行著重分析，另選兩組（實(shí)驗(yàn)１與實(shí)驗(yàn)３）進(jìn)行對(duì)比分析和討論（表２）.

實(shí)驗(yàn)１從上至下設(shè)計(jì)為脆性砂層、韌性硅膠層和脆性砂層，底部預(yù)設(shè)底板模擬周緣構(gòu)造背景;實(shí)驗(yàn)２從上至下分別為脆性砂層、韌性硅膠層和脆性砂層，底部預(yù)設(shè)底板模擬周緣構(gòu)造背景以及先存基底斷裂;實(shí)驗(yàn)３從上至下全為砂層，底部預(yù)設(shè)底板模擬周緣構(gòu)造背景以及先存基底斷裂.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，左側(cè)液壓裝置先推動(dòng)左側(cè)擋板進(jìn)行單側(cè)擠壓運(yùn)動(dòng)，左側(cè)運(yùn)行到４０mm 時(shí)開(kāi)啟右側(cè)液壓裝置，此時(shí)做雙側(cè)擠壓運(yùn)動(dòng)，至左側(cè)運(yùn)動(dòng)停止后，轉(zhuǎn)為右側(cè)單側(cè)擠壓運(yùn)動(dòng)直至運(yùn)動(dòng)結(jié)束.

實(shí)驗(yàn)２中塔中北坡NE向走滑斷裂再現(xiàn)，淺層有明顯的雁列現(xiàn)象，深層有NE向主干斷裂出現(xiàn)圖（圖１０）.與實(shí)驗(yàn)１對(duì)比，實(shí)驗(yàn)２底板設(shè)置了一條先存基底斷裂;與實(shí)驗(yàn)３對(duì)比，實(shí)驗(yàn)２設(shè)置了一層硅膠（韌性滑脫層）.實(shí)驗(yàn)１在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始階段，受到左側(cè)液壓裝置的擠壓作用，左側(cè)開(kāi)始隆起抬升，且隆起活動(dòng)逐漸加強(qiáng)，形成左高右低的形態(tài)（圖１１a１、a２）;隨著左側(cè)液壓裝置逐漸停止運(yùn)動(dòng)、右側(cè)液壓裝置開(kāi)始向左擠壓，實(shí)驗(yàn)塊體由初期的左高右低轉(zhuǎn)變?yōu)橛腋咦蟮偷男螒B(tài)（圖１１a３、a４）.實(shí)驗(yàn)塊體表面有小斷裂產(chǎn)生，但無(wú)較明顯的走滑斷裂的相關(guān)現(xiàn)象產(chǎn)生. 實(shí)驗(yàn)２在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始階段，受到左側(cè)液壓裝置的擠壓作用，左側(cè)開(kāi)始隆起抬升，且隆起活動(dòng)逐漸加強(qiáng)，形成左高右低的形態(tài)（圖１１b１、b２）;隨著左側(cè)液壓裝置逐漸停止運(yùn)動(dòng)、右側(cè)液壓裝置開(kāi)始向左擠壓，實(shí)驗(yàn)塊體由初期的左高右低轉(zhuǎn)變?yōu)橛腋咦蟮偷男螒B(tài)（圖１１b３、b４）.總體的隆起情況要稍弱于實(shí)驗(yàn)１，實(shí)驗(yàn)塊體表層有一系列的雁列構(gòu)造現(xiàn)象，剖開(kāi)實(shí)驗(yàn)塊體，深層有NE向的斷裂產(chǎn)生，是明顯的走滑斷裂現(xiàn)象.

實(shí)驗(yàn)３在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始階段，受到左側(cè)液壓裝置的擠壓作用，左側(cè)開(kāi)始隆起抬升，隆起活動(dòng)較弱，形成左高右低的形態(tài)（圖１１c１、c２）;隨著左側(cè)液壓裝置逐漸停止運(yùn)動(dòng)、右側(cè)液壓裝置開(kāi)始向左擠壓，實(shí)驗(yàn)塊體由初期的左高右低轉(zhuǎn)變?yōu)橛腋咦蟮偷男螒B(tài)（圖１１c３、c４）.實(shí)驗(yàn)塊體表面無(wú)明顯斷裂產(chǎn)生、無(wú)走滑斷裂現(xiàn)象.

通過(guò)塔中北坡NE 向走滑斷裂幾何學(xué)特征分析，可知平面上深層斷裂帶呈NE向線性延伸，多段不連續(xù)的NE 向斷裂與主位移帶近平行排列，在主位移帶附近很窄的區(qū)域內(nèi)呈帶狀分布，這反映了其所受應(yīng)力與斷裂NE 走向近于平行，應(yīng)力集中釋放在主位移帶附近.從動(dòng)力學(xué)背景分析，中奧陶世末古昆侖洋俯沖作用加劇，至晚奧陶世俯沖、消減作用達(dá)到最大規(guī)模，這是導(dǎo)致塔中地區(qū)NE 向走滑斷裂發(fā)育的主要誘因[３０].該時(shí)期古昆侖洋擠壓方向是NE 向.奧陶紀(jì)末期，塔里木盆地西南緣古昆侖洋基本閉合，中昆侖地塊與塔里木板塊發(fā)生碰撞，盆地東南緣古阿爾金洋北支俯沖消減閉合，發(fā)生弧陸碰撞造山作用[１６１８].此時(shí)，塔中地區(qū)同時(shí)受到NE 與NW 向的擠壓應(yīng)力.志留紀(jì)—中泥盆世可見(jiàn)發(fā)育一系列正斷層，這些正斷層在平面上具有雁列排布特征，整體上呈NE向線性延伸，在一定程度上說(shuō)明發(fā)育于中志留世—中泥盆世的雁列正斷層與深層走滑斷裂的活動(dòng)存在成因聯(lián)系，其是NE 向基底走滑斷裂左旋走滑位移變形過(guò)程中形成的伸展破裂構(gòu)造[３０].結(jié)合塔里木盆地志留紀(jì)至早、中泥盆世的周緣構(gòu)造背景分析，該時(shí)期盆地東南緣古阿爾金洋南支消減閉合，發(fā)生強(qiáng)烈的褶皺造山運(yùn)動(dòng)，來(lái)自盆地東南方向的斜向擠壓力在塔中地區(qū)產(chǎn)生剪切分量，其導(dǎo)致早期發(fā)育的NE 向走滑構(gòu)造重新活化.

分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，實(shí)驗(yàn)２所產(chǎn)生的現(xiàn)象和實(shí)際地質(zhì)情況擬合程度最高，還原了NE 向走滑斷裂的形成演化過(guò)程.在初期盆地受到西南緣的古昆侖洋擠壓作用，西側(cè)開(kāi)始隆起抬升，且活動(dòng)強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，形成西高東低的形態(tài);塔中北坡NE向先存基底軟弱帶作為走滑斷裂發(fā)育的基礎(chǔ)，形成第一期NE向走滑斷裂.隨著SW 方向的古昆侖洋結(jié)束其碰撞造山歷史，SE方向的阿爾金構(gòu)造域發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)，區(qū)域受到東南方向強(qiáng)烈的擠壓力、其產(chǎn)生的剪切分量使得早期的NE向基底走滑斷裂體系復(fù)活，從而導(dǎo)致淺層形成一系列的同沉積雁列正斷層，同時(shí)伴隨著一系列的剝蝕作用，塔中隆起由初期的西高東低轉(zhuǎn)變?yōu)闁|高西低的形態(tài).因此，塔中北坡NE向走滑斷裂受控于基底先存斷裂以及上奧陶統(tǒng)厚層泥巖的調(diào)節(jié)作用，在周緣構(gòu)造活動(dòng)的作用下形成.

４ 討論

結(jié)合物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及前人的研究成果，從以下幾個(gè)方面對(duì)塔中北坡NE向走滑斷裂的形成機(jī)理進(jìn)行討論分析.

４．１ 滑脫層

在地質(zhì)構(gòu)造的演化發(fā)育過(guò)程中，韌性地層具有分隔、解耦的作用，其對(duì)斷層的差異構(gòu)造變形具有重要的影響[３８３９].塔中北坡地區(qū)在上奧陶統(tǒng)發(fā)育厚層泥巖（圖４），厚度較大，在力學(xué)性質(zhì)上屬于典型的非能干巖層，可以作為良好的滑脫層，對(duì)塔中北坡NE走滑斷裂的發(fā)育可以起到重要的分隔、調(diào)節(jié)作用.滑脫層之下的構(gòu)造變形強(qiáng)度較小，滑脫層之上的構(gòu)造變形強(qiáng)度較大[４０].和實(shí)驗(yàn)３對(duì)比，實(shí)驗(yàn)２的結(jié)果表明，塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)的厚層泥巖作為滑脫層，限定與控制了不同深度上沿?cái)嗔褍蓚?cè)地層的構(gòu)造變形特征.由于滑脫層的存在，塔中地區(qū)逆沖滑移量較大，造成了一定程度的差異推擠，從而導(dǎo)致NE向走滑斷裂的形成.因此滑脫層是NE向走滑斷裂形成的重要因素.

４．２ 先存基底斷裂

基底先存構(gòu)造對(duì)盆地的形成與演化有一定的影響，是盆地構(gòu)造演化的主要因素之一[２７，２９].對(duì)于塔里木盆地是否具有統(tǒng)一的基底、基底古隆起的演化過(guò)程以及基底斷裂的分布特征等相關(guān)問(wèn)題，前人[３１，４０４１]已經(jīng)做過(guò)大量的研究，認(rèn)為塔里木盆地前寒武系基底不統(tǒng)一，可分為南北兩大不同結(jié)構(gòu)的基底地塊，被盆地東西向航磁異常所代表的深大斷裂所切割（圖３）.此外，盆地南部近北東向相間的正負(fù)航磁異常可能代表了盆地存在北東向隱伏基底斷裂[２７２９].實(shí)驗(yàn)２的結(jié)果表明，隱伏基底斷裂作為構(gòu)造薄弱帶，在后期區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)作用下容易沿基底薄弱帶產(chǎn)生破裂，這是NE向走滑斷裂形成的重要因素之一，也是塔中地區(qū)大規(guī)模NE向走滑斷裂發(fā)育的基礎(chǔ).

４．３ 周緣構(gòu)造活動(dòng)

根據(jù)二維和三維資料的解釋，結(jié)合區(qū)域動(dòng)力學(xué)背景，將塔中北坡NE向走滑斷裂構(gòu)造形成演化過(guò)程分為２ 個(gè)階段，即晚奧陶世末和志留紀(jì)—中泥盆世２個(gè)階段（圖１２）.塔里木盆地４０°N附近的近NE向隱伏基底斷裂作為構(gòu)造薄弱帶，在后期區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)作用下容易沿基底薄弱帶產(chǎn)生破裂.晚奧陶世，古昆侖洋俯沖作用加劇[４２４３]，塔中地區(qū)北東向先存基底軟弱帶作為走滑斷裂發(fā)育的一個(gè)構(gòu)造基礎(chǔ)，受到來(lái)自盆地西南緣NE向的作用力，塔中地區(qū)NE向走滑斷裂沿著先存的基底軟弱帶開(kāi)始發(fā)育.早志留世，古昆侖洋閉合，柯坪塔格組和塔塔埃爾塔格組沉積時(shí)期，由于上奧陶統(tǒng)厚層泥巖的調(diào)節(jié)作用，斷裂活動(dòng)微弱.中志留世—中泥盆世，盆地西南緣加里東造山運(yùn)動(dòng)逐漸減弱，伴隨著阿爾金強(qiáng)烈的造山作用[４２４３]，東南方向的擠壓應(yīng)力使早期形成的近NE向走滑斷裂重新復(fù)活，并卷入了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形，一系列雁列構(gòu)造、羽狀構(gòu)造沿主斷裂附近發(fā)育.先存的基底軟弱帶和塔里木板塊周緣造山帶的演化共同控制了這套走滑斷裂的形成.

５ 結(jié)論

１）物理模擬實(shí)驗(yàn)揭示了塔中北坡NE向走滑斷裂的形成機(jī)制，其受控于先存的基底斷裂以及上奧陶統(tǒng)厚層泥巖的調(diào)節(jié)作用，在周緣構(gòu)造活動(dòng)的作用下形成.

２）塔中北坡NE向走滑斷裂經(jīng)歷了形成期和復(fù)活期兩個(gè)階段.形成期受到西南緣古昆侖洋的壓扭作用，復(fù)活期受到東南緣阿爾金構(gòu)造域造山作用的影響，早期的基底走滑斷裂重新活化，從而導(dǎo)致志留紀(jì)—中泥盆世一系列的雁列正斷層形成.這個(gè)認(rèn)識(shí)為塔中北坡深層斷裂的儲(chǔ)層改造和成藏分析提供了研究基礎(chǔ).

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