庫(kù)車坳陷吐孜阿瓦特區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征與物理模擬

摘 要

庫(kù)車坳陷吐孜阿瓦特區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征與物理模擬1． 中國(guó)石油塔里木油田公司 2．中國(guó)石油川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司 吳超等．庫(kù)車坳陷吐孜阿瓦特區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征與物
庫(kù)車坳陷吐孜阿瓦特區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征與物理模擬
1． 中國(guó)石油塔里木油田公司 2．中國(guó)石油川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司
 
吳超等．庫(kù)車坳陷吐孜阿瓦特區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造特征與物理模擬．天然氣工業(yè)，2012，32(5)：19-24．
    摘 要 吐孜阿瓦特區(qū)塊位于塔里木盆地庫(kù)車坳陷克拉蘇沖斷帶西段，處于多個(gè)構(gòu)造帶的交接部位，分為阿瓦特段和博孜段，鹽上發(fā)育寬緩背馱向斜，鹽下分為山前單斜帶、鹽下斷褶帶和前緣隆起帶。該區(qū)塊前緣發(fā)育阿瓦特逆沖斷層，西緣發(fā)育走滑斷層，東南緣發(fā)育包孜敦鹽丘、溫宿鹽場(chǎng)鹽丘和喀拉玉爾滾走滑斷層。通過(guò)物理模擬實(shí)驗(yàn)，厘定了吐孜阿瓦特鹽下變形機(jī)制，明確了阿瓦特段與博孜段同屬鹽盆地?cái)D壓變形，阿瓦特段擠壓量為21 km，縮短率52.5％，博孜段擠壓量為28 km，縮短率25.5％。同時(shí)，還搞清了吐孜阿瓦特鹽盆地側(cè)翼2條走滑斷層的變形機(jī)制，認(rèn)識(shí)到研究區(qū)內(nèi)鹽刺穿發(fā)育早于構(gòu)造主要形成期，即鹽刺穿從古近紀(jì)蘇維依期開(kāi)始，而構(gòu)造主要發(fā)育期為新近紀(jì)康村期一庫(kù)車期。該研究成果有助于區(qū)塊內(nèi)圈閉的落實(shí)及油氣的發(fā)現(xiàn)。
    關(guān)鍵詞 塔里木盆地 庫(kù)車坳陷 吐孜阿瓦特區(qū)塊 構(gòu)造特征 鹽底辟 物理模擬實(shí)驗(yàn) 圈閉落實(shí) 油氣發(fā)現(xiàn)
    DOl：10．3787/j．issn．1000—0976．2012．05．005
1地質(zhì)概況
吐孜阿瓦特區(qū)塊位于塔里木盆地庫(kù)車坳陷克拉蘇沖斷帶西段，處于多個(gè)構(gòu)造區(qū)的交接部位。其西為烏什凹陷，東部與克拉蘇沖斷帶的大北—克深區(qū)帶相接，西南為溫宿凸起，東南為拜城凹陷與秋里塔格沖斷帶的交接并消失的位置 [1](圖1-a)。地面地質(zhì)資料反映研究區(qū)構(gòu)造變形非常復(fù)雜：在北部出露中生界地層，斷層走向以近東西向?yàn)橹?；西部與烏什凹陷之間發(fā)育近南北向走滑斷層；南部與秋里塔格沖斷帶及溫宿凸起之間發(fā)育近南北走向的喀拉玉爾滾走滑大斷裂[2]。研究區(qū)為庫(kù)車坳陷油氣勘探的新領(lǐng)域，其西部的烏什凹陷及東部均獲得油氣發(fā)現(xiàn)，展示該區(qū)較好的勘探前景[3-5]。因此研究吐孜阿瓦特區(qū)塊的構(gòu)造結(jié)構(gòu)及變形特征，對(duì)該區(qū)圈閉落實(shí)及最終油氣發(fā)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2與鹽層相關(guān)的構(gòu)造特征
   吐孜阿瓦特地區(qū)沉積的地層以鹽層為界分為3層：①以中生界和古生界組成的基底；②古新統(tǒng)—漸新統(tǒng)庫(kù)姆格列木群(E1-2km)沉積的鹽層；③漸新統(tǒng)—第四系組成的鹽上地層，由老到新分別為蘇維依組(E2-3s)、吉迪克組(N1J)、康村組(N1-2k)、庫(kù)車組(N2k)和西域組(Q1x)。由于該區(qū)鹽層發(fā)育，構(gòu)造變形具有鹽相關(guān)構(gòu)造變形特征[6]?？紤]鹽頂、鹽下目的層埋藏深度以及構(gòu)造變形差異等因素將研究區(qū)自西向東劃分為阿瓦特段和博孜段[6]，通過(guò)研究確定這兩段的構(gòu)造樣式，同時(shí)分析研究區(qū)地面出露的鹽底辟構(gòu)造及其在地震剖面的特征。
圖1 吐孜阿瓦特地區(qū)鹽底辟構(gòu)造圖
 
 
2．1 阿瓦特段構(gòu)造特征
    阿瓦特段北起北部構(gòu)造帶，向南推覆到溫宿凸起之上，形成阿瓦特膏鹽巖推覆體。
    阿瓦特段鹽下發(fā)育北傾逆沖斷層，最北部靠近山前發(fā)育F2逆沖斷層，該斷層以北中生界出露地表，由于野外地質(zhì)調(diào)查未發(fā)現(xiàn)地表斷層，說(shuō)明F2隱伏在地表之下，古近系與白堊系之間為不整合。F2斷層與F1斷層之間發(fā)育多個(gè)逆沖斷層和褶皺，形成向北抬高的疊瓦狀逆沖斷片。F1斷層南為南溫宿凸起邊緣，該區(qū)發(fā)育中生代斷陷盆地，這些斷陷盆地被古新統(tǒng)庫(kù)姆格列木群鹽層覆蓋，沒(méi)有發(fā)生擠壓變形(圖2-a)。
    阿瓦特段鹽上發(fā)育寬緩的背馱向斜，由E2-3s—Q的地層構(gòu)成，向斜中心厚度在2.5 km左右，向斜南翼沿阿瓦特?cái)鄬幽鏇_到溫宿凸起之上，地層厚度明顯薄于東部的博孜段和西部的鳥(niǎo)什凹陷等周緣區(qū)塊。根據(jù)該段鹽上N1-2k厚度差異推斷，研究區(qū)中新世中、晚期開(kāi)始抬升，上新世早期抬升速率加快，阿瓦特段局部殘留明顯薄于周緣的N2k進(jìn)一步證實(shí)了這一觀點(diǎn)。
    阿瓦特區(qū)塊E1-2km鹽層的構(gòu)造變形可以分為2種類型：其一主要是在上覆巖層靜巖壓力作用下發(fā)生底辟構(gòu)造變形，其二是在區(qū)域擠壓應(yīng)力作用下發(fā)生收縮構(gòu)造變形[7-8]。由于阿瓦特區(qū)塊鹽上地層厚度薄，其鹽層主要變形是在區(qū)域擠壓應(yīng)力作用下發(fā)生收縮構(gòu)造變形，變形為不協(xié)調(diào)褶皺，在南部發(fā)生鹽刺穿到地表。
圖2阿瓦特段、博孜段構(gòu)造解釋模式圖
2．2博孜段構(gòu)造特征
    博孜段北側(cè)山前古生界逆沖推覆于中生界之上，中生界高陡、倒轉(zhuǎn)，第四系不整合于中生界之上，并且發(fā)生變形，表明北部構(gòu)造帶發(fā)生強(qiáng)烈的逆沖推覆(圖2-b)。
    博孜段淺層為寬緩的向斜，構(gòu)造變形微弱，同構(gòu)造沉積特征清晰。淺層向斜北翼E2-3s發(fā)生前積作用，厚度由北往南減薄，表明漸新世鹽巖在沉積差異負(fù)載作用下發(fā)生流動(dòng)變形，形成早期鹽撤凹陷；N1j—N1-2k下段地層基本等厚，僅在BZl井北側(cè)發(fā)生微弱加厚；N1-2k上段和N2k—Q呈北薄南厚的楔狀，地層傾角從深層到淺層變緩，為大型扇狀生長(zhǎng)地層，表明博孜段淺層向斜(晚期鹽撤凹陷)開(kāi)始形成于中新世晚期，并持續(xù)到現(xiàn)今。博孜段下伏鹽巖發(fā)生側(cè)向流動(dòng)減薄，淺層凹陷北翼與基底直接接觸，發(fā)育鹽焊接構(gòu)造?；装l(fā)育隱伏斷層，形成疊瓦狀逆沖構(gòu)造，造成博孜段北翼抬升。
    博孜段鹽層厚度明顯薄于阿瓦特段，鹽下構(gòu)造變形受F1、F2斷層控制，與阿瓦特段類似。
2．3鹽底辟構(gòu)造特征
    由于鹽底辟是吐孜阿瓦特區(qū)塊鹽層變形的重要特征，對(duì)地面鹽出露區(qū)及其在地震剖面上的特征進(jìn)行了分析，確定了鹽底辟變形時(shí)代及分布特點(diǎn)。在吐孜阿瓦特地區(qū)地面分布兩處鹽底辟：一處是北部的包孜敦鹽底辟，另一處是南部的溫宿鹽場(chǎng)鹽底辟(圖1-a)。
    包孜敦鹽底辟(圖1-a)位于吐孜阿瓦特的阿瓦特段和博孜段的北部交界處，鹽丘西北是阿瓦特段，而鹽丘的東南部是博孜段。過(guò)包孜敦鹽底辟的地震測(cè)線(圖1-b)顯示了明顯的鹽底辟反射特征，該特征與地面出露的鹽層的位置完全一致，表明地面的鹽層是由地下刺穿到地面。同時(shí)地震剖面反映包孜敦鹽底辟西邊新生界厚度在2 km左右，而東邊的博孜段新生界沉積厚度超過(guò)6 km，說(shuō)明阿瓦特段和博孜段構(gòu)造變形存在差異。
    溫宿鹽場(chǎng)(圖-a)位于阿瓦特和溫宿凸起、拜城凹陷的交界處，穿過(guò)地面的阿瓦特?cái)鄬?。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)在溫宿鹽場(chǎng)北部的E2-3s和N1j出現(xiàn)了邊緣向斜，說(shuō)明在E1-2km鹽巖沉積之后即出現(xiàn)了原始的鹽構(gòu)造，在上覆地層的重力作用下，鹽巖開(kāi)始形成鹽底辟，之后上覆地層繼續(xù)沉積，而鹽巖繼續(xù)底辟，從而形成了現(xiàn)今的邊緣向斜。之后在斷層的作用下整體抬升，使得部分鹽流動(dòng)到上覆地層之上。而在鹽場(chǎng)南部，野外工作發(fā)現(xiàn)鹽巖流動(dòng)在近直立的上覆N1j之上。綜上分析，鹽是從北部底辟出露地表，然后再向南流動(dòng)，最終在斷層的推覆作用下，覆蓋在上覆地層之上。
2．4構(gòu)造分帶性及斷裂特征
根據(jù)構(gòu)造樣式的不同，將吐孜阿瓦特分為3個(gè)構(gòu)造區(qū)帶，由北至南分別為：①北部單斜帶——主要由中生界地層組成基底，該區(qū)古構(gòu)造發(fā)育，被后期擠壓破壞，位于F2斷層上盤(pán)；②鹽下斷褶帶——位于鹽丘北部，鹽上地層被動(dòng)抬升發(fā)育寬緩的背馱式向斜，鹽下發(fā)育疊瓦狀逆沖斷層和背斜；③前緣隆起帶——位于溫宿凸起邊緣，保留中生代斷陷盆地(圖2)。
地面斷裂：吐孜阿瓦特前緣發(fā)育阿瓦特逆沖斷層，西緣與烏什凹陷交界處發(fā)育走滑斷層，東南緣與博孜段以及拜城凹陷、溫宿凸起交界發(fā)育包孜敦鹽丘、溫宿鹽場(chǎng)鹽丘和喀拉玉爾滾走滑斷層。以喀拉玉爾滾走滑斷層西部發(fā)育阿瓦特?cái)鄬?、東部發(fā)育卻勒斷層(圖1-a)。
    地下斷裂：地下主要發(fā)育大型逆沖斷裂將北部抬升至地表，使中生界出露的斷穿基底的F2斷裂，以及南部控制逆沖推覆體范圍的斷穿基底的F1斷裂，在F1、F2斷裂之間還發(fā)育多條小的斷裂(圖2)。
3物理模擬實(shí)驗(yàn)
 構(gòu)造物理模擬是目前研究構(gòu)造變形過(guò)程與成因機(jī)制有效手段之一。其實(shí)質(zhì)是通過(guò)對(duì)研究對(duì)象的組合特征，利用相似條件選擇試驗(yàn)材料，研究隨應(yīng)變量增加模型的變形特征和演化過(guò)程[9-11]。
3．1物理模擬相似性原則及實(shí)驗(yàn)材料的選擇
    物理模擬要求實(shí)驗(yàn)室里的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c自然界中的構(gòu)造原型之間幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)相似。幾何學(xué)相似即實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c地質(zhì)原型在不同方向上比例尺相同；運(yùn)動(dòng)學(xué)相似要求實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖冃芜^(guò)程與地質(zhì)原型相似；動(dòng)力學(xué)相似要求地質(zhì)原型所受的力在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭芯s小相同的比例。根據(jù)相似性原則，實(shí)驗(yàn)中用干燥松散的純石英砂來(lái)模擬沉積巖，用透明的硅膠來(lái)模擬塑性鹽巖；同時(shí)可計(jì)算出物理模型與地質(zhì)原型之間的應(yīng)力縮放比例、時(shí)間縮放比例、應(yīng)變率縮放比例以及位移速率縮放比例，從而得到擠壓速率。
    根據(jù)吐孜阿瓦特變形特征，設(shè)計(jì)了針對(duì)兩組二維模型研究阿瓦特段和博孜段變形特征及差異。為了得到理想的模擬效果，每組進(jìn)行了5～6次實(shí)驗(yàn)，文中展示的是與實(shí)際構(gòu)造變形最符合、效果最好且基本能恢復(fù)構(gòu)造變形過(guò)程的結(jié)果。
3．2 實(shí)驗(yàn)l——阿瓦特段變形實(shí)驗(yàn)
    實(shí)驗(yàn)的邊界條件由剖面的解釋方案給出，具體參數(shù)如下：基底厚度為4 km；山前寬度為5 km；鹽盆地寬度為40 km；鹽層厚度為2 km；重力負(fù)載為(模擬鹽底辟)1 km；擠壓開(kāi)始時(shí)間為N1J中段，12 Ma；(擠壓后)同沉積地層厚度為2 km；擠壓量為11.3 km(最小值)；擠壓速率為7.2 mm/h。
    該實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)上包括可調(diào)與不可調(diào)2種。根據(jù)相似性原則，新生界沉積厚度、鹽厚度、擠壓速率等均為不可調(diào)，而山前寬度、基底厚度、擠壓量等均為可調(diào)。
    根據(jù)實(shí)際二維地震的解釋方案以及參數(shù)，設(shè)計(jì)了吐孜阿瓦特地區(qū)的二維物理模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖如圖3-a所示。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ烷L(zhǎng)31 cm，寬30 cm，放置
在水平面上。基底石英砂厚度2 cm，模擬實(shí)際基底地層4 km，硅膠厚度1 cm，模擬實(shí)際鹽層厚度2 km。該實(shí)驗(yàn)基底無(wú)滑脫層，用石英砂模擬硬性地層，用硅膠模擬鹽巖(圖3-a)。
    實(shí)驗(yàn)?zāi)M重力負(fù)載(鹽底辟)以及擠壓兩個(gè)過(guò)程。重力負(fù)載用白色以及藍(lán)色石英砂標(biāo)識(shí)，擠壓過(guò)程用白色以及紅色石英砂標(biāo)識(shí)。各種顏色的石英砂在物性上完全一致。實(shí)驗(yàn)時(shí)，模型的左端固定，右端(移動(dòng)端)活塞在微機(jī)控制的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下往左移動(dòng)，模擬構(gòu)造擠壓，同時(shí)用紅色和白色的石英砂進(jìn)行同構(gòu)造沉積的模擬。整個(gè)變形過(guò)程中，重力負(fù)載階段不考慮剝蝕，在擠壓階段中，對(duì)于噴出地表的硅膠進(jìn)行剝蝕。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)山前構(gòu)造帶進(jìn)行一次剝蝕以顯示其構(gòu)造特征。實(shí)驗(yàn)l總擠壓量為105 mm，相當(dāng)于實(shí)際縮短量21 km。
圖3 阿瓦特段物理模擬結(jié)果與實(shí)際地震剖面對(duì)比圖
 
 
    圖3-b是該實(shí)驗(yàn)結(jié)束后處于模型中心位置切面的解釋結(jié)果，可作為該實(shí)驗(yàn)的典型代表剖面進(jìn)行分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，在重力負(fù)載階段，硅膠在上覆層沉積差異負(fù)載作用下，發(fā)生被動(dòng)底辟。隨后在擠壓作用力下，基底表現(xiàn)為一系列的逆沖疊瓦構(gòu)造，發(fā)育方式為前展式，在總擠壓量l05 mm的情況下，基底共發(fā)育4排逆沖疊瓦構(gòu)造，該4排構(gòu)造最北邊斷層即鹽上盆地的北邊界，而最南邊變形前緣大致位于鹽上盆地沉積的中心位置。斷層傾角30°～40°，由于變形機(jī)制為前展式，所以基底構(gòu)造終止于該位置，斷層F1南面的基底不發(fā)生構(gòu)造變形。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，并未發(fā)現(xiàn)反向斷層或突發(fā)構(gòu)造。
    在鹽的滑脫作用下，鹽上層變形與鹽下層變形不協(xié)調(diào)。鹽上層主要表現(xiàn)為幅度很小的向斜盆地和推覆距離很大的逆沖推覆體，鹽下前緣斷層在擠壓作用下即開(kāi)始形成，直至擠壓最終結(jié)束，始終在活動(dòng)。而鹽上負(fù)載則在鹽的滑脫作用下推覆至鹽盆地南邊的硬性地層之上，并由于鹽的聚集作用和基底的抬升作用，鹽上
覆層被動(dòng)抬升，與南邊硬性地層之上的沉積厚度差異巨大。
    從實(shí)際地震剖面與物理模擬的結(jié)果對(duì)比圖(圖3-b、c)來(lái)看，該實(shí)驗(yàn)基本將阿瓦特段的構(gòu)造變形情況真實(shí)地再現(xiàn)了出來(lái)，物理模擬的構(gòu)造形態(tài)與地震剖面基本一致：鹽下發(fā)育4排疊瓦逆沖斷層，與地震剖面一致；物理模擬剖面斷層傾角約30°，地震剖面斷層傾角40°，二者基本吻合。該實(shí)驗(yàn)在邊界條件的設(shè)計(jì)上和構(gòu)造變形的過(guò)程上與真實(shí)情況基本一致，符合相似性原則，可以作為對(duì)該地區(qū)構(gòu)造解釋的有效證據(jù)。
3．3 實(shí)驗(yàn)2——博孜段變形實(shí)驗(yàn)
    博孜段位于阿瓦特地區(qū)東部，地震資料解釋方案顯示(圖4)，鹽上為一個(gè)巨大寬緩的向斜，該地區(qū)的新生界沉積厚度為7～8 km，遠(yuǎn)大于相鄰的吐孜阿瓦特地區(qū)，基底主要表現(xiàn)為逆沖疊瓦狀構(gòu)造，鹽層厚度較薄，調(diào)節(jié)了基底與上覆層之間的差異變形。由于該段的變形一直延伸到南部的卻勒區(qū)塊，物理模擬實(shí)驗(yàn)也延伸到卻勒區(qū)塊。
實(shí)驗(yàn)的邊界條件由解釋方案給出，具體參數(shù)如下：基底厚度為4 km；山前寬度為5 km；鹽盆地寬度為70km；鹽層厚度為2 km；重力負(fù)載為(模擬鹽底辟)2 km；擠壓開(kāi)始時(shí)間為N1J中段，12 Ma；(擠壓后)同沉積地層厚度為5.5 km；擠壓量為20 km；擠壓速率為7.2 mm/h。
圖4博孜段物理模擬實(shí)驗(yàn)圖
與實(shí)驗(yàn)1類似，該實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)上包括可調(diào)與不可調(diào)2種。其中，新生界沉積厚度、鹽厚度、擠壓速率等均為不可調(diào)，而山前寬度、基底厚度、擠壓量等均為可調(diào)。
    本實(shí)驗(yàn)采用早期有鹽刺穿(模型一)與早期無(wú)鹽刺穿(模型二)兩個(gè)模型，來(lái)驗(yàn)證鹽底辟的存在性及發(fā)育時(shí)間。
    模型一長(zhǎng)56 cm，模擬實(shí)際剖面長(zhǎng)度為ll2 km，寬30 cm?；子盟{(lán)色和白色石英砂鋪設(shè)，厚度為2cm，模擬實(shí)際基底厚度為4 km；鹽層用無(wú)色透明硅膠進(jìn)行模擬，厚度為l cm，模擬實(shí)際厚度為2 km；鹽上地層用白色、藍(lán)色和紅色石英砂進(jìn)行模擬，總厚度為3.8 cm，模擬實(shí)際地層厚度為7.6 km。不同顏色石英砂之間物性完全相同(圖4-a)。
模型一共由2部分過(guò)程構(gòu)成：①早期重力負(fù)載階段，用藍(lán)色和白色石英砂模擬，每次沉積厚度控制在2～3 mm，分4次加完，每次間隔約3 h，總厚度為1 cm，模擬實(shí)際厚度為2 km，在距離擠壓端35 cm處模擬了一個(gè)初始鹽底辟，不考慮剝蝕作用；②擠壓階段，用白色和紅色石英砂進(jìn)行模擬，實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)左端固定，右端(移動(dòng)端)活塞在微機(jī)控制的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下往左移動(dòng)，模擬構(gòu)造擠壓。擠壓速度為7.2 mm/h。在擠壓的同時(shí)，加紅色和白色石英砂以模擬同構(gòu)造沉積作用，總厚度為2.8 cm，模擬實(shí)際地層厚度為5.6km，同時(shí)對(duì)噴出地表的硅膠進(jìn)行剝蝕。實(shí)驗(yàn)2總擠壓量為l4 cm，模擬實(shí)際擠壓量為28 km。圖4-b為實(shí)驗(yàn)2模型一的一條典型切面，該切片處于模型中心位置，消除實(shí)驗(yàn)裝置側(cè)面邊界效應(yīng)的影響，可以作為代表剖面對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析?；椎臉?gòu)造樣式表現(xiàn)為疊瓦狀構(gòu)造，變形方式為前展式，在14 cm的擠壓量下，共發(fā)育了5排逆沖疊瓦構(gòu)造，斷層初始角度介于30°～40°。
基底變形將鹽上的向斜北翼整體抬升，最前端的斷層F1，位于向斜沉積中心北邊，角度約為40°，F(xiàn)1的南邊基底不再發(fā)生構(gòu)造變形。鹽上地層在初始鹽底辟位置發(fā)育了推覆距離很大的前緣逆沖斷層，并持續(xù)活動(dòng)。以該前緣斷層為界，北端發(fā)育為鹽撤凹陷，呈巨大的向斜形態(tài)，向斜的南北兩翼均可見(jiàn)紅白色石英砂逐漸減薄，為典型的生長(zhǎng)地層形態(tài)，代表伴隨擠壓的同構(gòu)造沉積地層，前緣斷層上盤(pán)是博孜段淺層向斜的南翼。前緣斷層南端為幅度較小的卻勒區(qū)塊的米斯坎塔克背斜，背斜的北翼即為推覆體的下盤(pán)，南翼是未變形的鹽上沉積。
    為確定是否存在早期發(fā)育的鹽底辟，還進(jìn)行了未設(shè)計(jì)初始鹽底辟的模擬實(shí)驗(yàn)(模型二)，模型長(zhǎng)60 cm，模擬實(shí)際剖面長(zhǎng)度為120 km，寬為30 cm。采用同樣的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖4-e、f)。
    圖4-c、d、f為物理模擬實(shí)驗(yàn)的解釋方案與實(shí)際地震資料解釋方案的對(duì)比，顯然只有早期存在鹽底辟的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與地震剖面吻合，早期不存在鹽底辟的
模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與地震剖面不一致。由圖4-c、d可見(jiàn)，物理模擬的構(gòu)造形態(tài)與地震剖面基本一致：鹽下發(fā)育5排逆沖疊瓦構(gòu)造，斷層傾角40°與地震剖面吻合；前緣斷層下盤(pán)發(fā)育鹽背斜，鹽下不發(fā)育逆沖斷層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果向斜的北翼抬升較之實(shí)際剖面略高，這是由于實(shí)驗(yàn)材料和性質(zhì)所限，疊瓦狀構(gòu)造會(huì)比自然界的真實(shí)情況更靠近擠壓端。實(shí)驗(yàn)2模型一也基本滿足相似性原則，可作為研究博孜段的有效證據(jù)。
    阿瓦特段、博孜段物理模型顯示這兩個(gè)區(qū)塊同屬鹽盆地?cái)D壓變形，阿瓦特段擠壓量為21 km,縮短率為52.5％，博孜段擠壓量為28 km，縮短率為25.5％。說(shuō)明阿瓦特段變形較博孜段更強(qiáng)烈。
4變形歷史及主控因素
    通過(guò)構(gòu)造解釋方案和物理模擬實(shí)驗(yàn)，吐孜阿瓦特地區(qū)的構(gòu)造期次主要分為4期(圖5)。
 
圖5 阿瓦特構(gòu)造演化史圖
    1)中生代及之前沉積了基底地層并形成了先存構(gòu)造。
    2)古近紀(jì)—新近紀(jì)中新世早期，吐孜阿瓦特地區(qū)主要沉積了庫(kù)姆格列木群(E1-2km)膏巖鹽及上覆層蘇維依組(E2-3s)和部分吉迪克組(N1j)，該階段為構(gòu)造相對(duì)平靜期，主要是在上覆層差異負(fù)載的作用下鹽層發(fā)生流動(dòng)，在鹽盆地的南邊界發(fā)育被動(dòng)鹽底辟，形成早期鹽構(gòu)造。
    3)新近紀(jì)中新世中、晚期—上新世早期康村期(N1-2k)開(kāi)始，南天山開(kāi)始隆升，該區(qū)擠壓開(kāi)始，使得吐孜阿瓦特地區(qū)鹽下基底開(kāi)始抬升，并發(fā)育逆沖疊瓦構(gòu)造，鹽上覆層則發(fā)育為逆沖推覆體。
    4)上新世—第四紀(jì)，南天山開(kāi)始強(qiáng)烈快速抬升，吐孜阿瓦特地區(qū)受到強(qiáng)烈擠壓，繼續(xù)發(fā)育和改造先前的鹽構(gòu)造和逆沖推覆構(gòu)造。
    地震解釋方案與物理模擬實(shí)驗(yàn)同時(shí)指示了該地區(qū)構(gòu)造演化過(guò)程中構(gòu)造變形的主控因素，主要包括以下幾點(diǎn)。
    1)鹽的沉積范圍。對(duì)比阿瓦特段及博孜段可知，在擠壓量相差不大的情況下，基底的隆升可以將阿瓦特段整體抬升，而博孜段由于鹽盆地較寬則只有向斜的北翼被抬升，造成此差異的主要原因是鹽盆地寬度。由于博孜段的鹽盆地寬度為70～100 km，所以基底構(gòu)造只能將向斜的北翼抬升，而無(wú)法將向斜整體抬升，所以該地區(qū)發(fā)育了沉積量巨大的鹽撤凹陷，新近系沉積厚度約7 km。往西到阿瓦特段鹽盆地南北向?qū)挾鹊募眲】s小至40 km左右，在擠壓量基本相同情況下，阿瓦特段的構(gòu)造變形的縮短率是博孜段的兩倍，致使該段基底的抬升量及鹽巖的聚集厚度均較大，從而將阿瓦特段抬升至較高的位置，導(dǎo)致阿瓦特段鹽上沉積的上新世庫(kù)車組(N2k)厚度遠(yuǎn)薄于博孜段，新生界沉積最厚處只有3 km左右。這也是阿瓦特段鹽上地層厚度明顯小于西部的烏什凹陷、南邊溫宿凸起的厚度的原因。
    2)早期的鹽構(gòu)造。早期的鹽底辟對(duì)現(xiàn)今的構(gòu)造格局起著明顯的控制作用，早期鹽底辟的位置直接決定了先存構(gòu)造變形的前緣位置。在沒(méi)有早期鹽底辟的情況下，構(gòu)造前緣就是鹽盆地邊緣；存在早期鹽底辟的情況下，鹽底辟位置地層應(yīng)變強(qiáng)度會(huì)弱于無(wú)底辟的地區(qū)，從而變?yōu)闃?gòu)造優(yōu)先發(fā)育的位置，因此后期的擠壓將會(huì)破壞原先的鹽底辟，并在該位置發(fā)育逆沖斷層，形成構(gòu)造的前緣。而鹽底辟南邊地層則往往發(fā)育為幅度很小的鹽背斜。
    3)區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力及強(qiáng)度。分析地震資料解釋方案我們可以發(fā)現(xiàn)，不同時(shí)期的構(gòu)造應(yīng)力變化是決定不同鹽構(gòu)造形態(tài)的最主要因素。在中新世之前，研究區(qū)域處于構(gòu)造的平靜期，構(gòu)造的主應(yīng)力為重力，因此主要發(fā)育被動(dòng)鹽底辟等構(gòu)造，而在中新世及上新世以來(lái)的擠壓使得研究區(qū)的主應(yīng)力變?yōu)槟媳毕虻臄D壓應(yīng)力，從而以發(fā)育擠壓型鹽構(gòu)造為主并對(duì)先存構(gòu)造進(jìn)行了改造。
5 結(jié)論
1)吐孜阿瓦特鹽下發(fā)育逆沖斷層，鹽上發(fā)育寬緩背馱向斜。分為3個(gè)帶：山前單斜帶、鹽下斷褶帶、前緣隆起帶。
    2)吐孜阿瓦特周緣發(fā)育斷層：阿瓦特逆沖斷層、吐孜阿瓦特西緣發(fā)育鹽上走滑斷層，同時(shí)地層受走滑的拖曳作用而形成褶皺、吐孜阿瓦特東緣發(fā)育包孜敦鹽丘、溫宿鹽場(chǎng)鹽丘和喀拉玉爾滾走滑斷層。
    3)物理模擬實(shí)驗(yàn)顯示阿瓦特段、博孜段同屬鹽盆地變形，前者擠壓量為21 km(縮短率52.5％)，后者擠壓量為28 km(縮短率25.5％)。
    4)吐孜阿瓦特構(gòu)造主要分為2期：①早期發(fā)育鹽底辟構(gòu)造，吐孜阿瓦特南北兩翼發(fā)育鹽丘；②上新世南天山開(kāi)始強(qiáng)烈抬升，吐孜阿瓦特地區(qū)受到強(qiáng)烈擠壓，發(fā)育鹽下逆沖斷層。
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本文作者：吳超l 謝會(huì)文1 李勇l 唐怡2 李青l(xiāng) 陳元勇1
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