吕海涛，张哨楠，马庆佑

(1.西南石油大学 地球科学与技术学院，成都 610500； 2.中国石化 西北油田分公司 勘探开发研究院，乌鲁木齐 830011)



塔里木盆地中北部断裂体系划分及形成机制探讨

吕海涛1,2，张哨楠1，马庆佑2

(1.西南石油大学 地球科学与技术学院，成都 610500； 2.中国石化 西北油田分公司 勘探开发研究院，乌鲁木齐 830011)

基于地震地质解释，刻画了塔里木盆地中北部断裂体系的平、剖面特征，分析了不同断裂体系的结构模式、形成机制及演化历史。结果表明，该区分为4个断裂体系：(1)托普台“X”型走滑断裂体系，下古生界主要发育NNE、NNW向“X”型共轭剪切破裂及“1”字形直立构造、正花状构造，而中新生界多表现为NNE向雁列式张性正断裂及负花状、堑垒构造；(2)塔中NW向逆冲断裂体系，以近NW向基底卷入式或滑脱式逆冲断裂为主，发育“y”字形构造；(3)顺托NE向走滑断裂体系，奥陶系及以下层系表现为近NE向左旋走滑及“1”字形直立、正花状构造，而志留-泥盆系主要发育近NE向雁列式张性正断裂及负花状、堑垒构造；(4)塔河盐下“T”型断裂体系，下古生界层系由近EW向逆冲断裂与近SN、NNE向走滑断裂组成，中新生界层系主要发育NEE向、近SN向雁列式张性正断裂组。断裂体系的研究明确了研究区压扭走滑和张扭走滑作用的叠加改造过程，认为主要受控于盆缘古洋盆5期的消减闭合及碰撞造山作用。结合研究区构造动力学背景分析，将该区断裂体系的演化过程划分为中晚奥陶世的强挤压弱走滑期、晚志留—中泥盆世的强挤压强走滑期、晚石炭—早中二叠世的强拉张弱走滑期、晚二叠世—三叠纪的强挤压弱走滑期和侏罗纪—新近纪的弱挤压弱走滑期。

走滑断裂；断裂体系；形成机制；构造演化；塔里木盆地中北部

塔里木盆地中北部地区相继发现了塔中、塔河、轮古、哈拉哈塘等一批大中型油气田[1-5]，近期又在跃进、富源、顺北、顺托、顺南等地区发现了一批油气(藏)田[6-7]，基本指明了该区整体连片富含油气的格局，是下一步获得规模油气(藏)田的勘探热点地区。塔北、塔中等地区多年的油气勘探开发成果表明，断裂对该地区的油气成藏与富集起到极为重要的控制作用[8-14]，进一步梳理断裂体系的发育演化特征，对明确该地区的构造演化过程、断裂控储控藏作用等有着重要意义。

受塔里木盆地周缘昆仑、阿尔金、天山三大古洋盆消减闭合、碰撞造山等构造活动远程效应的影响，造就了盆地中北部地区断裂体系的多样性和复杂性。前人对塔北、塔中等地区断裂构造特征进行过大量研究[8-14]，明确了该地区断裂发育具有逆冲挤压和扭动走滑作用的复合效应，断裂形成演化具有多期性、断裂发育具有继承性与区段性的特点。然而，随着勘探的持续深入，不仅需要详细解剖断裂的静态要素及特征，更迫切需要从断裂立体形态、相互关系、演化史研究的基础上，来深化对盆地中北部地区断裂体系特征、形成机制及演化历史的研究，从而更准确地把握该地区的断裂发育规律及断裂控储控藏作用，为勘探部署提供决策依据。本文基于大量二维、三维资料的地震地质解释，结合最新的区域地质资料和研究成果，通过对塔里木盆地中北部断裂体系特征差异性的研究，划分了该地区的断裂体系，同时探讨了不同断裂体系的形成机制及演化历史，旨在为该地区下步油气的高效勘探提供参考和借鉴。

1 区域地质概况

塔里木盆地中北部主要横跨沙雅隆起、顺托果勒低隆、满加尔坳陷、卡塔克隆起、古城墟隆起5个一级构造单元(图1)。该区大致经历了4个构造演化阶段：加里东中期逆冲断裂强烈活动与隆坳格局雏形形成阶段、加里东晚—早海西期走滑断裂强烈活动与古隆起鼎盛发育阶段、晚海西—印支期走滑断裂继承活动与古隆起调整阶段和燕山—喜马拉雅期雁列式张扭断裂发育与古隆起定型阶段[14]。该区奥陶系地层发育齐全[9]，自下而上为下统蓬莱坝组，中—下统鹰山组，中统一间房组，上统恰尔巴克组、良里塔格组和桑塔木组，但受加里东中期构造运动影响，大部分地区中下奥陶统与上奥陶统顶部遭受了不同程度的剥蚀。同时受海西期—燕山期多期构造运动影响，部分地区上古生界—中新生界地层遭受不同程度的剥蚀，主要缺失下志留统、上泥盆统、上石炭统小海子组、上二叠统沙井子组、上三叠统和侏罗系等。目前该区勘探开发主要目的层为奥陶系一间房组和鹰山组上部碳酸盐岩，以溶蚀孔洞型、裂缝型和孔洞—裂缝型储层为主，主要受控于加里东—海西期岩溶作用、走滑断裂的构造破裂作用及多期的热液改造作用。

图1 塔里木盆地中北部构造单元及主干断裂分布Fig.1 Tectonic units and main fault distribution in the central and northern Tarim Basin

2 断裂体系划分及其特征

2.1 主干断裂发育特征

断裂体系一般指某一地质时期及应力状态下形成的一组断裂，有一条或两条以上的主干断裂，它们控制或影响着体系内其他次级断裂的发育[15]。塔里木盆地中北部经历了多期次构造运动的改造，发育了数百条不同期次、不同规模和级别的断裂，笔者根据断裂带规模、多期活动性、基底变形强度、断裂带破碎程度、对沉积控制作用等方面，厘定出该区主要发育Ⅰ-Ⅲ级的主干断裂近30条，它们对研究本区的断裂体系十分关键。其中Ⅰ级断裂控制着盆地内一级隆坳构造单元的边界，Ⅱ级断裂控制着一级构造单元内部大中型构造带的形成和分布，Ⅲ级断裂控制着局部构造带或规模较大的岩溶缝洞带的形成和展布，往往是发现规模油气藏的有利区带。

其中，轮台断裂平面上呈近NEE向展布、剖面上呈上陡下缓的铲状形态[16]，加里东中晚期—海西期在近SN向挤压应力下剧烈活动、抬升剥蚀形成典型的古潜山构造，燕山—喜马拉雅期在左旋张扭应力下发生走滑和负反转，轮台断裂对邻区阿克库勒凸起、哈拉哈塘凹陷等地区走滑断裂的形成演化具有重要控制作用。塔中Ⅰ号断裂、塔中南缘断裂在平面上呈NWW向展布、剖面上呈基底卷入式铲状(图2)，两条断裂带在加里东中期NE-SW向挤压应力下作为边界断裂，夹持着卡塔克隆起形成对冲构造[8]，加里东晚—海西期始终控制着卡塔克复式背斜的调整和定型，同时两条断裂带活动强度自西向东持续增强，在右旋压扭应力下逐渐向东部收敛合并呈剪刀状。塔中Ⅱ号断裂、塔中10号断裂为卡塔克隆起内部的Ⅱ级断裂，构造样式为盖层滑脱型逆冲断裂，向下消失在中寒武统膏盐岩中，向上断层层位不等，通过加里东晚—燕山期的幕式隆升来补偿卡塔克隆起后期调整的缩短变形量。托普39井区等5组“X”型共轭走滑断裂、顺北1号等15排近NE向的走滑断裂为盆地中北部的Ⅲ级断裂，这些走滑断裂虽然垂向断距较小，但其沟通下寒武统油源[11]，勘探意义重大，所以是本文重点研究的断裂体系。

图2 塔里木盆地塔中NW向逆冲断裂体系地震剖面结构特征剖面位置见图1A-A’。Fig.2 Seismic profile showing the characteristics of the NW trending thrust fault system in the central Tarim Basin

2.2 断裂体系结构特征

本文对研究区丰富的二、三维地震资料进行了精细的断裂解释，在此基础上绘制了不同时期的断裂体系图(图3)。根据对断裂构造样式、演化过程及形成机制的差异性分析，将盆地中北部初步划分为4个断裂体系，分别是托普台“X”型走滑断裂体系(Ⅰ1)、塔中NW向逆冲断裂体系(Ⅰ2)、顺托NE向走滑断裂体系(Ⅰ3)及塔河盐下“T”型断裂体系(Ⅰ4)，以利于厘定各断裂体系的展布及演化规律。此外，顺北22号断裂带以西，包括英买力低凸起、阿瓦提北部等地区，以发育NNW向和SN向走滑断裂、NEE向逆冲断裂为主，应该属于另外一个断裂体系，但由于资料及研究程度限制，不作为本文研究的重点。

2.2.1 托普台“X”型走滑断裂体系(Ⅰ1)

托普台“X”型走滑断裂体系主要分布在塔河油田的托普台、哈拉哈塘油田等地区(图3a)，平面呈NNE与NNW走向共轭，相互切割，组成了棋盘格状的走滑断裂体系[14]，向北延伸到轮台断裂终止，向南延伸到顺北1号断裂后逐渐减弱，初步划分出沙88井区、托普39井区、热普8井区、跃进2井区、金跃2井区共5组主干走滑断裂，每一组主干断裂内部还发育次级的“X”型共轭走滑断裂(图3a，4a)。“X”型共轭走滑断裂体系主要发育在古生界层系中，而中新生界层系则演变成多排NNE向排列、右旋左阶的雁列式张扭性正断裂组(图3d,4a′)，与下伏古生界“X”型共轭的NNE向走滑断裂具有继承性，上下层系构造样式的差异，主要因为上下层系所受的构造应力场背景不同，导致断裂的变形机制不同造成的。

图3 塔里木盆地中北部主要构造层系断裂体系平面分布Fig.3 Fault system map of main structural layers in the central and northern Tarim Basin

图4 塔里木盆地不同深度相干切片揭示的断裂体系平面特征Fig.4 Planar characteristics of fault systems revealed by coherence slices of the Tarim Basin

地震剖面显示(图5a,b)，纵向上呈“四层楼式”的结构模式(图5d)，中下寒武统—基底以“1”字形直立状的“花根”结构为主，上寒武统—奥陶系以“y”字形或“树枝”形压扭隆升的“正花状”结构为主，志留—二叠系以张扭拉分沉降的“负花状”结构为主，三叠—第三系以堑—垒结构或阶梯式正断层的“花上开花”结构为主。这种纵向结构和断裂变形样式的差异，主要受不同时期构造应力场背景的差异，和纵向上岩石成分、结构不同导致的岩层能干性(刚性层、软弱层)差异的影响。根据该断裂体系断穿层位及变形特征分析，加里东中期Ⅲ幕(晚奥陶世)形成雏形(图3a)，以“X”型共轭的压扭性推挤隆升样式为主；加里东晚—海西早期为主要活动期，海西晚—印支期为继承性活动期，以“X”型或NNE向较发育的张扭性拉分沉降样式为主(图3b，c)；燕山—喜马拉雅期开始重新活动，以NNE向右旋左阶的雁列式张扭性正断层组为主(图3d)。

2.2.2 塔中NW向逆冲断裂体系(Ⅰ2)

塔中NW向逆冲断裂体系主要分布在卡塔克隆起区[8]，平面整体呈近NW向展布(图3a)，向东南收敛呈NWW—近EW走向，由边界断裂塔中Ⅰ号断裂、塔中南缘断裂及内部次级断裂如塔中Ⅱ号、塔中10号等断裂组成，次级断裂大量发育，与主干断裂方向基本一致。地震剖面显示(图2)，塔中Ⅰ号断裂、塔中南缘断裂剖面上呈基底卷入式铲状，上盘发育反冲断层，形成冲起构造，控制着卡塔克隆起形成一个巨型的复式背斜。塔中Ⅱ号断裂、塔中10号断裂为盖层滑脱型逆冲断裂，向下消失在中寒武统膏盐岩中，盐下地层整体表现为背斜形态，向上断穿上古生界甚至中新生界地层。由于断层逆冲发育断层相关褶皱，构成“y”字形构造样式，断背斜构造形态较发育。

根据该断裂体系断穿层位及变形特征分析，加里东中期Ⅰ幕(中奥陶世)为主要形成期，夹持着卡塔克隆起整体抬升，使其中下奥陶统地层遭受了不同程度剥蚀[8]；加里东晚—海西早期除了塔中Ⅱ号、塔中10号断裂仍强烈活动外(图3b)，其余断裂活动减弱或已经停止活动；海西晚期—喜马拉雅期，只有塔中Ⅱ号断裂继承性活动，但整体已经不连续(图3c，d)。

图5 塔里木盆地走滑断裂体系地震剖面特征及纵向结构模式图a,b,c剖面位置见图1。Fig.5 Seismic profile characteristics and vertical structural model of the strike-slip fault systems in the Tarim Basin

2.2.3 顺托NE向走滑断裂体系(Ⅰ3)

顺托NE向走滑断裂体系主要发育在顺托果勒低隆，卡塔克隆起及古城墟隆起局部发育，向南西横切塔中NW向逆冲断裂体系(Ⅰ2)，向北东延伸到满加尔坳陷逐渐消亡。该断裂体系平面上下古生界层系呈多排近NE向展布(图3a，4b)，少量次级断裂呈NEE向斜交，目前初步识别出了15条NE向走滑断裂带，而上古生界层系呈NE向左旋右阶的雁列式张扭性正断裂组(图4b′)，中新生界发育程度较弱，不太容易识别其特征。

地震剖面显示(图5c)，该断裂体系纵向结构与托普台“X”型走滑断裂体系(Ⅰ1)具有一定的相似性(图5d)，基底—中下寒武统表现为“1”字形的“花根”结构，主断面高陡直立，断面倾向多变，具有丝带效应；上寒武统—奥陶系呈“y”字形或“树枝”形压扭隆升的“正花状”结构。由于断裂停止活动的时间差异，东南部地区的断裂向上大部分消失在上志留统—中下泥盆统地层中，而西北部地区的断裂向上大部分断至二叠系—三叠系地层，表现为“y”字形、反“y”字形或“树枝”形拉分沉降的“负花状”结构。该断裂体系在加里东中期Ⅲ幕(晚奥陶世)形成雏形(图3a)，以压扭性推挤隆升样式为主；加里东晚—海西早期为主要形成期(图3b)，表现在上志留统—中下泥盆统地层中同沉积加厚明显[9]，为张扭性拉分沉降样式为主；海西晚期—印支期断裂活动开始减弱(图3c)，除了西北部主干断裂继承性活动外，东南部断裂显著减少。

2.2.4 塔河盐下“T”型断裂体系(Ⅰ4)

塔河盐下“T”型断裂体系主要发育在阿克库勒凸起东部的塔河盐下地区，北部呈近EW向的逆冲断裂为主，南部以近SN向、NNE向的走滑断裂为主，平面组合近似“T”型。北部呈近EW向的2条逆冲断裂(桑塔木北断裂和桑塔木南断裂)剖面呈“y”字形铲式逆冲断裂，向下断穿寒武系，向上断至三叠系，分析主要在加里东晚—海西早期形成(图3b)，海西晚期—印支期继承性活动(图3c)。

南部近SN、NNE向的走滑断裂主要发育在石炭系以下地层，陡直向下断穿寒武系，向上断至石炭系盐体，主要表现为压扭性质的正花状构造样式；中新生界则主要发育NEE向左旋右阶、近SN向右旋左阶的雁列式张扭性正断层组，剖面上表现为堑—垒结构或阶梯式正断层。受石炭系盐体这种塑性软弱层厚度较大的影响(最大厚度238 m)，中新生界地层主要发生被动变形，导致石炭系盐体上下层系断裂活动继承性差，上下基本不贯穿。

3 断裂体系演化及形成机制探讨

塔里木盆地周缘古洋盆消减闭合、碰撞造山等活动的差异，造就了环满西缘不同时期应力场大小和方向的转换，形成了该区多套复杂的断裂体系。

3.1 中晚奥陶世(强挤压弱走滑阶段)

盆地西南缘中昆仑地区广泛出现423～517 Ma左右的中酸性岩浆岩[17]，盆地内广泛发育加里东中期Ⅰ幕构造运动形成的不整合面，推测中奥陶世末古昆仑洋向中昆仑地块俯冲消减达到高峰，由此产生的近NE向挤压应力远程传递到盆地内部，形成由多排NW向逆冲断裂带组成的塔中NW向逆冲断裂体系(Ⅰ2)。南阿尔金S型花岗岩代表了柴达木与南阿尔金陆陆碰撞造山年龄，其锆石U-Pb年龄为(462±2) Ma[18]，表明中奥陶世开始，盆地东南部受南阿尔金洋闭合及碰撞造山，产生了近SN向的区域挤压作用力，斜向作用于盆内近NE向的基底薄弱带上产生了走滑分量，形成了顺托NE向的左旋压扭走滑断裂体系(Ⅰ3)；中上奥陶统发育的分支断裂通常呈背冲发散的断垒构造，表现为压扭应力场中形成的正花状构造样式。顺托NE向走滑断裂体系(Ⅰ3)可能属于简单剪切的变形机制，表现特征是沿剪切主应力方向NE向破裂，具有一定的旋转量，诱导出次级NEE向的P剪切破裂。

北天山洋盆自中寒武世开始向中天山地体下俯冲，持续到中奥陶世末关闭[19]，因此塔里木盆地北部可能受到由N向S的挤压应力，同时与南阿尔金造山作用由S向N的远程挤压应力叠合，形成了近SN向的区域挤压应力场，这与塔北隆起奥陶系地层剥蚀线呈近EW向展布相吻合。哈拉哈塘凹陷、阿克库勒凸起中西部块体受到近SN向挤压后块体不易滑动，而发育平面呈近NNE、NNW向展布的托普台“X”型共轭走滑断裂体系(Ⅰ1)，这可能属于纯剪切的变形机制，表现特征是非旋转应变，共轭剪切破裂成对出现，发育数量与级别相似，最大主应力方向平分锐角夹角。

3.2 晚志留世—中泥盆世(强挤压强走滑阶段)

晚志留世末中昆仑地体与塔里木板块碰撞，产生的近NE向强烈挤压作用力使塔西南古隆起发育到鼎盛期，地层剥蚀严重，而挤压作用力远程传递到卡塔克隆起已经减弱而不占优势，导致塔中Ⅱ号等少量断裂带继承性活动外，其余大部分断裂带已停止或微弱活动，塔中NW向逆冲断裂体系(Ⅰ2)已完全定型；盆地东南缘北阿尔金弧后洋盆的消减时间为440～420 Ma左右[20-22]，消亡年龄约为420～400 Ma[20-22]，表明晚奥陶世—中志留世末，阿尔金方向的作用力加强，致使盆内东南部地区大面积晚泥盆世前的地层被剥蚀，在塘古巴斯坳陷等地区产生大规模的弧形冲断带，此时顺托NE向走滑断裂体系(Ⅰ2)处于强烈活动期，发育的压扭性破碎带最发育，对中下奥陶统储层发育起明显控制作用。晚志留世—中泥盆世，阿尔金碰撞造山后处于应力松弛阶段，在区域伸展剪切背景下，顺托NE向走滑断裂体系(Ⅰ2)由早期的压扭走滑转为张扭走滑，断裂带内部上志留统—中下泥盆统地层具有明显加厚的同沉积作用[11]，形成了剖面负花状、平面雁列式张扭性正断裂展布的构造样式。

晚志留世开始，南天山洋盆中段开始向塔里木板块俯冲消减、闭合[23]，塔北隆起区域SN向挤压应力场得到加强，托普台“X”型走滑断裂体系(Ⅰ1)继承性活动，早期发育的“X”型共轭走滑断裂活动加剧，分支或次级断裂增多，断裂破碎带规模增大，同时剖面上表现为正花状构造顶端分叉、发散的断裂组合样式，表明此时仍然以压扭应力场为主。塔河盐下地区受南天山洋盆东段闭合后碰撞造山的挤压作用影响，形成了近EW向的逆冲断裂，与中晚奥陶世形成的近SN、NNE向走滑断裂组成了近似“T”型断裂体系(Ⅰ4)。

3.3 晚石炭世—早中二叠世(强拉张弱走滑阶段)

从晚石炭世开始，塔里木盆地中北部处于西昆仑、阿尔金造山后的应力松弛阶段，而南天山地区此时也处于短暂拉张阶段，所以形成区域性的拉张应力场[17]，早中二叠世大面积火山岩呈裂隙式喷发，岩浆由基底沿断裂向中下二叠统浅层喷发，对二叠系内部的断裂形态起复杂化作用，往往在剖面不太容易识别；同时在英买力地区由于大规模岩浆上涌，形成巨大的马纳火成岩体，对周围地层造成强烈侧向挤压作用，形成弧形逆冲断裂，对侵入体周缘的托普台“X”型走滑断裂体系(Ⅰ1)起推挤改造作用。

3.4 晚二叠世—三叠纪(强挤压弱走滑阶段)

南天山洋西段陆陆碰撞造山发生在299～250 Ma左右[17]，晚二叠世—三叠纪，塔里木盆地的断裂活动总体由盆地南部向北部迁移，英买力地区整体逆冲断裂活动强度较大，沿中寒武统盐岩之下滑脱，托普台“X”型走滑断裂体系(Ⅰ1)、顺托NE向走滑断裂体系(Ⅰ2)的西部地区继承性活动，而塔中NW向逆冲断裂体系(Ⅰ3)、顺托NE向走滑断裂体系(Ⅰ2)的东部地区活动较微弱，断裂形迹已很难辨识。同时，受盐体厚度大、南天山东段闭合较早因素的影响，塔河盐下“T”型断裂体系(Ⅰ4)此时期活动也较微弱。

3.5 侏罗纪—新近纪(弱挤压弱走滑阶段)

三叠纪末南天山造山作用基本结束[24]，塔北地区从侏罗纪开始处于南天山碰撞造山后应力松弛阶段，发生区域性的构造伸展作用[25]，塔北地区整体仍处于NNW向的张扭应力场中，托普台“X”型走滑断裂体系(Ⅰ1)沿早期NEE向走滑断裂带发生继承性的左旋张扭走滑，平面上组成多排NEE向左旋右阶的雁列式张扭性正断层带，剖面组合形态则是小型堑—垒构造或阶梯状正断层束。而在燕山晚期—喜马拉雅早期，由于喜马拉雅碰撞造山作用引起塔里木块体逃逸并顺时针旋转[25]，塔北地区整体仍处于NWW向的张扭应力场中，形成NNE向右旋左阶的雁列式张扭性正断层组。塔河盐下“T”型断裂体系(Ⅰ4)此时期也处于张扭性简单剪切的应力场中，同样也发育NEE向左旋右阶、近SN向右旋左阶的雁列式张扭性正断层组。

4 结论

(1)根据塔里木盆地中北部断裂的空间结构及形成演化特征，初步划分为4个断裂体系：托普台“X”型走滑断裂体系(Ⅰ1)、塔中NW向逆冲断裂体系(Ⅰ2)、顺托NE向走滑断裂体系(Ⅰ3)和塔河盐下“T”型断裂体系(Ⅰ4)。

(2)托普台“X”形平面上由下古生界的“X”形共轭展布向中新生界的雁列式展布转换，剖面上则发育“四层楼”式的结构转换，即基底—中下寒武统为直立走滑、上寒武统—奥陶系为压扭隆升的“正花状”、志留系—二叠系为张扭沉降的“负花状”、中新生界为堑—垒结构或阶梯式正断层的“花上花状”构造样式，体现了压扭和张扭走滑作用的叠加复合性。顺托NE向走滑断裂体系(Ⅰ3)结构特征具有相似性，但中新生界断裂活动较弱，雁列式正断层样式不易识别。

(3)塔中NW向逆冲断裂体系(Ⅰ2)主要受控于加里东中期—海西早期古昆仑洋闭合及西昆仑碰撞造山的挤压作用；顺托NE向走滑断裂体系(Ⅰ3)在加里东中期主要受控于南北阿尔金洋闭合、碰撞造山的压扭剪切作用，而在海西早期主要受控于南北阿尔金造山后应力松弛、伸展背景下的张扭剪切作用；托普台“X”型走滑断裂体系(Ⅰ1)在加里东中期—海西晚期主要受控于南北阿尔金洋闭合、南北天山洋闭合及南天山碰撞造山后的压扭剪切作用，在印支期—燕山中期主要受控于南天山碰撞造山后应力松弛、伸展背景下的张扭剪切作用，而在燕山晚期—喜马拉雅早期主要受控于喜马拉雅碰撞造山引起塔里木块体逃逸并顺时针旋转产生的张扭剪切作用。

(4)结合断裂发育特征及活动强度，可将盆地中北部断裂体系的演化过程划分为5个阶段：中晚奥陶世的强挤压弱走滑、晚志留—中泥盆世的强挤压强走滑、晚石炭—早中二叠世的强拉张弱走滑、晚二叠世—三叠纪的强挤压弱走滑和侏罗纪—新近纪的弱挤压弱走滑。

[1] 周新源,王招明,杨海军,等.中国海相油气田勘探实例之五：塔中奥陶系大型凝析气田的勘探和发现[J].海相油气地质,2006,11(1):45-51.

Zhou Xinyuan,Wang Zhaoming,Yang Haijun,et al.Cases of discovery and exploration of marine fields in China (Part 5):Tazhong Ordovician condensate field in Tarim Basin[J].Marine Origin Petroleum Geology,2006,11(1):45-51.

[2] 翟晓先.塔里木盆地塔河特大型油气田勘探实践与认识[J].石油实验地质,2011,33(4):323-331.

Zhai Xiaoxian.Exploration practice and experience of Tahe giant oil-and-gas field,Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2011,33(4):323-331.

[3] 金晓辉,闫相宾,李铁军,等.塔里木盆地油气勘探实践与发现规律探讨[J].石油与天然气地质,2008,29(1):45-52.

Jin Xiaohui,Yan Xiangbin,Li Tiejun,et al.A discussion on gas and oil exploration activities and discovery patterns in the Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2008,29(1):45-52.

[4] 吕海涛,顾忆,丁勇,等.塔里木盆地西南部皮山北新1井白垩系油气成因[J].石油实验地质,2016,38(1):84-90.

Lü Haitao,Gu Yi,Ding Yong,et al.Cretaceous petroleum origin in well PSBX1 in the southwestern Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2016,38(1):84-90.

[5] 韩杰,洪涛,朱永峰,等.轮古油田奥陶系潜山洞穴型储层发育特征及油气分布控制因素[J].油气地质与采收率,2016,23(5)：1-8.

Han Jie,Hong Tao,Zhu Yongfeng,et al. Characteristics of Ordovician buried-hill cave reservoir and controlling factors of petro-leum distribution of Lungu oilfield[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2016,23(5):1-8.

[6] 漆立新.塔里木盆地顺托果勒隆起奥陶系碳酸盐岩超深层油气突破及其意义[J].中国石油勘探,2016,21(3):38-51.

Qi Lixin.Oil and gas breakthrough in ultra-deep Ordovician carbonate formations in Shuntuoguole uplift,Tarim Basin[J].China Petroleum Exploration,2016,21(3):38-51.

[7] 云露,曹自成.塔里木盆地顺南地区奥陶系油气富集与勘探潜力[J].石油与天然气地质,2014,35(6):788-797.

Yun Lu,Cao Zicheng.Hydrocarbon enrichment pattern and exploration potential of the Ordovician in Shunnan area, Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(6):788-797.

[8] 邬光辉,杨海军,屈泰来,等.塔里木盆地塔中隆起断裂系统特征及其对海相碳酸盐岩油气的控制作用[J].岩石学报,2012,28(3):793-805.

Wu Guanghui,Yang Haijun,Qu Tailai,et al.The fault system chara-cteristics and its controlling roles on marine carbonate hydrocarbon in the central uplift,Tarim Basin[J].Acta Petrologica Sinica,2012,28(3):793-805.

[9] 黄太柱.塔里木盆地塔中北坡构造解析与油气勘探方向[J].石油实验地质,2014,36(3):257-267.

Huang Taizhu.Structural interpretation and petroleum exploration targets in northern slope of middle Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2014,36(3):257-267.

[10] 田鹏,马庆佑,吕海涛.塔里木盆地北部跃参区块走滑断裂对油气成藏的控制[J].石油实验地质,2016,38(2):156-161.

Tian Peng,Ma Qingyou,Lü Haitao.Strike-slip faults and their controls on hydrocarbon reservoirs in the Yuecan block of the Northern Tarim Uplift,Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2016,38(2):156-161.

[11] 马庆佑,沙旭光,李玉兰,等.塔中顺托果勒区块走滑断裂特征及控油作用[J].石油实验地质,2012,34(2):120-124.

Ma Qingyou,Sha Xuguang,Li Yulan,et al.Characteristics of strike-slip fault and its controlling on oil in Shuntuoguole region,middle Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2012,34(2):120-124.

[12] 何娟,王毅,刘士林,等.塔里木盆地西南坳陷东部构造特征及对油气成藏的控制[J].石油实验地质,2016,38(3):326-332.

He Juan,Wang Yi,Liu Shilin,et al.Characteristics of fault structure and its control on hydrocarbon accumulation in the eastern part of southwestern Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2016,38(3):326-332.

[13] 史政,徐征遥.塔里木盆地麦盖提斜坡构造样式分析[J].石油实验地质,2016,38(3):333-339.

Shi Zheng,Xun Zhengyao.Structural pattern of the Maigaiti Slope in the Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2016,38(3):333-339.

[14] 孙东,杨丽莎,王宏斌,等.塔里木盆地哈拉哈塘地区走滑断裂体系对奥陶系海相碳酸盐岩储层的控制作用[J].天然气地球科学,2015,26(S1):80-87.

Sun Dong,Yang Lisha,Wang Hongbin,et al.strike-slip fault system in Halahatang area of Tarim Basin and its control on reservoirs of Ordovician marine carbonate rock[J].Natural Gas Geoscience,2015,26(S1):80-87.

[15] 王婧韫,宋慧利,王正斌,等.东濮凹陷断裂体系及其意义[J].石油地球物理勘探,2004,39(6):724-729.

Wang Jingyun,Song Huili,Wang Zhengbin,et al.Rift system of Dongpu Sag and its meaning[J].Oil Geophysical Prospecting,2004,39(6):724-729.

[16] 何海泉,康志宏.沙雅—轮台断裂与油气[J].石油实验地质,1992,14(1):40-45.

He Haiquan,Kang Zhihong.The relationship between the Shaya-Luntai faulting system and oil/gas occurrence[J].Petroleum Geology & Experiment,1992,14(1):40-45.

[17] 贾承造.塔里木盆地板块构造与大陆动力学[M].北京:石油工业出版社,2004.

Jia Chengzao.Plate tectonics and continental dynamics,Tarim Basin[M].Beijing:Petroleum Industry Press,2004.

[18] 曹玉亭,刘良,王超,等.阿尔金南缘塔特勒克布拉克花岗岩的地球化学特征、锆石U-Pb定年及Hf同位素组成[J].岩石学报,2010,26(1):3259-3271.

Cao Yuting,Liu Liang,Wang Chao,et al.Geochemical, zircon U-Pb dating and Hf isotope compositions studies for Tatelekebulake granite in South Altyn Tagh[J].Acta Petrologica Sinica,2010,26(1):3259-3271.

[19] 陈哲夫,梁云海.新疆天山地质构造几个问题的探讨[J].新疆地质,1985,3(2):1-13.

Chen Zhefu,Liang Yunhai.Research on several problems of structural geology in Tianshan,Xinjiang[J].Xinjiang Geology,1985,3(2):1-13.

[20] 许志琴,李思田,张建新,等.塔里木地块与古亚洲/特提斯构造体系的对接[J].岩石学报,2011,27(1):1-22.

Xu Zhiqin,Li Sitian,Zhang Jianxin,et al.Paleo-Asian and Tethyan tectonic systems with docking the Tarim block [J].Acta Petrolo-gica Sinica,2011,27(1):1-22.

[21] 杨子江.新疆阿尔金红柳沟—带早古生代地质构造演化研究[D].北京:中国地质科学院,2012.

Yang Zijiang.Early Palaeozoic tectonic evolution in Hongliugou,Altyn,Xinjiang[D].Beijing:Chinese Academy of Geologecal Sciences,2012.

[22] 康磊,刘良,曹玉亭,等.北阿尔金构造带红柳沟钾长花岗岩地球化学特征、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和Hf同位素组成[J].地质通报,2011,30(7):1066-1076.

Kang Lei,Liu Liang,Cao Yuting,et al.Geochemistry,zircon LA-ICP-MS U-Pb ages and Hf isotopes of Hongliugou moyite from north Altyn Tagh tectonic belt[J].Geological Bulletin of China,2011,30(7):1066-1076.

[23] 张斌,陈文,喻顺,等.南天山洋古生代期间俯冲作用过程探讨[J].岩石学报,2014,30(8):2351-2362.

Zhang Bin,Chen Wen,Yu Shun,et al.Subduction process of South Tianshan Ocean during Paleozoic[J].Acta Petrologica Sinica,2014,30(8):2351-2362.

[24] 杨莉,陈文,张斌,等.新疆额尔宾山花岗岩侵位年龄和成因及其对南天山洋闭合时代的限定[J].地质通报,2016,35(1):152-166.

Yang Li,Chen Wen,Zhang Bin,et al.Ages and geochemistry of the Erbeng granite in southern Tianshan orogenic belt,Xinjiang:New constraints on the tectonic evolution of the southern Tianshan Ocean[J].Geological Bulletin of China,2016,35(1):152-166.

[25] 赵岩,李曰俊,孙龙德,等.塔里木盆地塔北隆起中—新生界伸展构造及其成因探讨[J].岩石学报,2012,28(8):2557-2568.

Zhao Yan,Li Yuejun,Sun Longde,et al.Mesozoic-Cenozoic extensional structure in North Uplift of Tarim Basin and its genetic discussion[J].Acta Petrologica Sinica,2012,28(8):2557-2568.

(编辑 徐文明)

Classification and formation mechanism of fault systems in the central and northern Tarim Basin

Lü Haitao1,2, Zhang Shaonan1, Ma Qingyou2

(1.SchoolofGeoscienceandTechnology,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu,Sichuan610500,China; 2.ExplorationandProductionResearchInstituteofSINOPECNorthwestOilfieldBranchCompany,Urumqi,Xinjiang830011,China)

This paper described the horizontal and vertical characteristics of fault systems in the central and northern Tarim Basin, and analyzed the structural model, formation mechanism and evolution history of the fault systems based on extensive 2D/3D seismic data. Four series of fault systems were preliminarily classified. (1) The “X”-type strike-slip fault system (Ⅰ1) in the Tuoputai area is composed of nearly NNE, NNW trending “X”-style conjugate shear fractures and “1”-style vertical structures and positive flower structures in the Lower Paleozoic strata, and are composed of NNE trending en-echelon extension fractures and negative flower structures and graben-horst structures in the Mesozoic and Cenozoic strata. (2) The NW trending thrust fault system (Ⅰ2) in the central Tarim area is composed of nearly NW trending basement-involved and cover-slipping thrust faults and “Y”-style structures. (3) The NE trending strike-slip fault system (Ⅰ3) in the Shuntuo area is composed of nearly NE trending left-lateral strike-slip faults and “1”-style vertical structures and positive flower structures in the Ordovician and lower strata, and is composed of ENE trending en-echelon extensional fractures and negative flower structures and graben-horst structures in the Silurian-Devonian strata. (4) The “T”-type fault system (Ⅰ4) in the Tahe subsalt area is composed of nearly EW trending thrust faults and nearly NS, NNE trending strike-slip faults in the Lower Paleozoic strata, and is composed of NNE,nearly SN trending en-echelon extensional fractures in the Mesozoic and Cenozoic strata. The study of fault system illustrated the superimposition and transformation between extensional strike-slip and transtensional strike-slip, and considered that it was mainly controlled by five stages of subduction and collision orogeny in the paleo oceanic basin on the basin margin. Combined with the dynamic evolution mechanism of the study area, the evolution stage of the central and northern Tarim Basin was divided into the strong compression-weak strike-slip period (the Middle-Late Ordovician), the strong compression-strong strike-slip period (the Late Silurian-Middle Devonian), the strong extension-weak strike-slip period (the Late Carboniferous-Early-Mid Permian), the strong compression-weak strike-slip period (the Late Permian-Triassic), the weak compression-weak strike-slip period (the Jurassic-Neogene).

strike-slip fault; fault system; formation mechanism; tectonic evolution; central and northern Tarim Basin

1001-6112(2017)04-0444-09

10.11781/sysydz201704444

2017-02-28；

2017-05-31。

吕海涛 (1977—)，男，博士研究生，高级工程师，从事油气勘探部署研究与管理工作。 E-mail：lvht.xbsj@sinopec.com。

国家重点基础研究发展计划“973计划”项目(2012CB214800)和国家科技重大专项(2011ZX05005-004)资助。

TE121.2

A