第 30 卷 2010 年 9 月 第 5 期 第四纪研究 QUATERNARY SCIENCES Vol.30, No.5 September,2010 doi: /j.issn 文章编号 (2010) 南

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1 第 30 卷 2010 年 9 月 第 5 期 第四纪研究 QUATERNARY SCIENCES Vol.30, No.5 September,2010 doi: /j.issn 文章编号 (2010) 南天山晚新生代褶皱冲断带构造特征 1 杨海军 2 吴根耀 2 李曰俊 1 王怀盛 师王 1 骏 4 霞 3 肖安成 赵 2 岩 1 黄少英 2 刘亚雷 (1 中国石油塔里木油田分公司, 库尔勒 ;2 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 ; 3 浙江大学地球科学系, 杭州 ;4 中国石油塔里木油田分公司油建管理项目部, 库尔勒 ) 摘要 南天山晚新生代褶皱冲断带位于南天山南麓, 是南天山陆内造山作用过程中, 南天山造山楔向塔里木盆 地推进的结果 褶皱冲断带的构造变形以挤压冲断构造为主, 伴生有挤压走滑构造和盐相关构造 以盖层滑脱冲断为特征, 伴生有基底卷入型冲断构造 褶皱冲断带的主滑脱冲断层由造山带向盆地方向逐渐抬升, 而且, 厚皮 构造向造山带方向越来越发育, 薄皮 构造向盆地方向越来越发育 整个褶皱冲断带从东到西冲断作用发生的时间基本一致, 起始于中新世中 - 晚期并一直持续到现今 ; 冲断高峰发生于新近纪晚期 - 第四纪 褶皱冲断带的形成过程为前展式, 由南天山向塔里木盆地推进 受地层剖面结构 沉积建造 基底起伏 所处的构造部位等因素控制, 南天山褶皱冲断带的构造变形特征沿走向具有明显的分段性, 从东到西划分出 4 个次级褶皱冲断带 : 库车 乌什 柯坪和喀什北褶皱冲断带 每个次级褶皱冲断带在共性的基础上, 都有自己独特的构造变形特点 主题词南天山褶皱冲断带构造变形陆内造山晚新生代中图分类号 P534.6 文献标识码 A 1 引言 南天山晚新生代褶皱冲断带位于南天山南缘 ( 图 1), 西起喀什, 经柯坪 乌什 拜城 库车至轮台, 呈狭长条带状北东东方向延伸, 长 1000km, 宽 50km 至 100km 它是南天山晚新生代陆内造山作用过程中, 造山楔不断向塔里木盆地推进, 改造塔里木盆地北缘的地层而形成的, 是南天山陆内造山作用的重要记录 南天山晚新生代褶皱冲断带是研究陆内造山作用及其前陆褶皱冲断带的良好的基地, 同时, 也是中亚地区研究喜玛拉雅造山作用远程效应的天然实验室 而且, 褶皱冲断带内蕴藏着丰富的油气资源, 已经发现多个大 - 中型油气田 显然, 南天山晚新生代褶皱冲断带的研究, 不仅具有重要的地质研究意义, 而且有重要的经济价值, 所以, 吸引了众多地质学家和石油地质学家到此工作 [1~26] 本文依据油气勘探过程中获得的大量地震和地质构造资料, 讨论南天山晚新生代褶皱冲断带的构造变形特 征和形成演化过程 2 南天山褶皱冲断带构造变形特征 南天山褶皱冲断带是南天山造山楔向塔里木推进过程中改造塔里木边缘的地层而成 作为一个统一的构造变形系统, 它具有一系列的共性 :1) 以挤压冲断为主, 伴有挤压 - 走滑断层和盐相关构造 ; 2) 构造变形以盖层滑脱冲断构造 ( 薄皮 构造 ) 为特征, 伴有基底卷入型断裂构造 ( 厚皮 构造 ); 厚皮 构造主要发育于褶皱冲断带的根部 ( 即靠近造山带部分 ), 向褶皱冲断带的前锋方向, 薄皮 构造逐渐占据主要位置, 直至完全是 薄皮 构造 ; 3) 褶皱冲断带的主滑脱面 / 褶皱冲断带的底面, 由造山带向盆地方向逐步抬高 ;4) 褶皱冲断带的发育过程是前展式的, 由造山带向盆地逐渐推进, 褶皱冲断带的前锋部位形成最新 同时, 受地层剖面结构 沉积建造 基底起伏 所处的构造部位等因素控制, 南天山晚新生代褶皱冲断带的构造变形特征具有明 第一作者简介 : 杨海军男 39 岁博士 / 高级工程师石油地质学专业 国家科技重大专项项目 ( 批准号 :2008ZX ) 国家自然科学基金项目 ( 批准号 : ) 国家重点基础研究发展规划项目 (973 项目 )( 批准号 :2006CB202301) 和塔里木油田科技攻关项目共同资助 收稿, 收修改稿 通讯作者 : 李曰俊 E mail:yuejunleecheng@sina com

2 5 期杨海军等 : 南天山晚新生代褶皱冲断带构造特征 1031 图 1 南天山区域构造格局及其前陆褶皱冲断带据李曰俊等 [27],2009 年, 略作修改 1 库车褶皱冲断带 2 乌什褶皱冲断带 3 柯坪褶皱冲断带 4 喀什褶皱冲断带 Fig 1 SouthernTianshantectonicframeworkwithaforelandfold thrustbelt(modifiedafterlietal. [24],2009) 显的东西分段性, 据此, 南天山晚古生代褶皱冲断带又可以进一步划分为 4 个次级的褶皱冲断带, 自东向西依次是库车褶皱冲断构造带 乌什褶皱冲断带 柯坪褶皱冲断带和喀什北缘褶皱冲断带 每一段都有自己鲜明的特色 库车褶皱冲断构造带是一中 - 新生界褶皱冲断带, 且以新生界冲断构造为主, 薄皮构造为特征, 发育冲断构造和盐构造 乌什褶皱冲断带以基底卷入型厚皮构造为特征, 楔状冲断 ( 对冲 ) 为特色, 发育挤压走滑构造及其控制下的盖层滑脱冲断构造 柯坪褶皱冲断带为一古生界褶皱冲断带, 缺失中生界新生界下部, 薄皮构造 喀什北缘褶皱冲断带存在中寒武统和古近系底两个主滑脱层, 古生界到新生界都参与了滑脱冲断构造变形, 冲断带的根带发育基底卷入型厚皮构造 2 1 库车褶皱冲断带库车褶皱冲断带位于研究区的东段 ( 图 1), 东起库尔勒, 西至塔克拉, 长 470km, 宽 40~90km, 面积约 km 2 它发育有完备的新生代地层 复杂多变的新生代逆冲挤压构造 隐蔽式的冲断前锋和前展式逆冲构造 库车褶皱冲断带内部可进一步划分出 5 个构造带, 自北而南它们是 : 北部边缘冲断 - 单斜带 斯的克背斜带 线性背斜带 ( 即克依构造带 ) 拜城盆地 秋里塔格背斜带 ; 各构造带发育断层转折褶皱 断层传播褶皱 滑脱褶皱 断层传播 - 滑脱混生褶皱 复合楔状构造 断层转折 - 滑脱混生褶皱 断层传播 - 断层转折叠加褶皱 双重逆冲构造 堆垛背斜构造 突发构造等多样类型的断层相关褶皱, 构成一个典型褶皱冲断带 ( 图 2 和图 3) 剖面上, 从北部的单斜带到南部的秋里塔格背斜带, 不仅形成时间向南阶段性依次变新 ( 从北部的中新世到南部的第四纪 ), 底部的主滑脱面层位也向南逐渐提高, 埋深逐渐变浅 ( 从北部的三叠系和前三叠系到南部的古近系膏盐层 ) 北部的主滑脱冲断面在古生界地层中或前寒武系岩石中, 位于地下约 10km 处 克依构造带底部滑脱面自北向南由三叠系底或二叠系抬升到侏罗系的煤层或泥岩, 埋深由 8km 抬升到 7km 左右 到秋里塔克背斜带底部主滑脱面位于古近系底部的膏盐层, 埋深 6km 左右 可见库车褶皱冲断带底部滑脱面自北而南深度提高了 4km, 断层所在层位经前寒武系上升到古近系 北部属厚皮构造, 到克依构造带及其以南转变为薄皮构造 ( 图 3) 单斜带位于库车褶皱冲断带最北部 南天山造山楔向塔里木盆地逆冲, 逆冲断层出露地表时为一个巨大的冲断构造, 在隐伏地下时和反向冲断层构成向盆地楔入的构造楔, 致使中新生界呈单斜状向

3 1032 第四纪研究 2010 年 图 2 库车褶皱冲断带构造简图 Ⅰ 边缘冲断 隐伏构造楔 Ⅱ 斯的克背斜带 Ⅲ 克依背斜带 Ⅳ 拜城盆地 Ⅴ 秋里塔格背斜带 Fig 2 SchematicmapoftheKuchafoldandthrustbelt 北抬升 斯的克背斜带发育一系列背斜构造, 背斜长轴东西向, 向西倾伏, 核部出露最老地层是三叠系和侏罗系 控制这些背斜的台阶状冲断层是发育在前三叠系中向南逆冲的盲断层 克依构造带又称线性背斜带, 位于斯的克背斜带之南, 是库车最富油气的构造带 东段由吐格尔明 吐孜洛克和依奇克里克 3 个大型背斜组成 中段地表由南北两排背斜构造组成, 北带自东而西为坎亚肯背斜 巴什基奇克背斜 库姆格列木背斜, 南带自东而西为吉迪克背斜 喀桑托开背斜, 属于断层传播褶皱 断层转折褶皱和断层传播 - 滑脱混生褶皱背斜, 背斜核部由白垩系和古近系构成 地下也有南北两排构造即克拉苏背斜 ( 在南 ) 和巴深背斜 ( 在北 ) 克拉苏背斜由发育在中生界地层中的双重逆冲构造所组成, 并有在古近系膏盐层中发育的被动顶板逆断层相伴, 显示了三角带的构造特征 西段包括地表的喀拉巴赫背斜 ( 在北 ) 和吐孜玛扎背斜 ( 在南 ), 均为切入白垩系 古近系 ( 部分切入侏罗系 ) 的逆冲断层所控制的断层转折褶皱 拜城盆地即拜城凹陷, 是库车褶皱冲断带上的一个背驮盆地 库车褶皱冲断带自拜城凹陷北缘起, 上覆新生界的地层沿古近系底部的膏盐层, 由此向南滑脱冲断, 到南缘冲断到地表或近地表, 形成秋里塔格构造带 拜城凹陷就是位于该滑脱冲断片之上的一个背驮型沉积盆地 ( 图 3) 秋里塔格背斜带位于库车褶皱冲断带的南缘 东段地表为典型断层传播褶皱, 地下隐伏有发育于侏罗系和其上下地层中的断层转折褶皱 该背斜之 南还有雅肯背斜, 发育于新近系和第四系之中 中段构造呈 NEE 走向, 浅层为典型的滑脱背斜, 深部有侏罗系中发育的断层转折褶皱 西段构造走向由近东西向转为 NWW, 主体都是断层转折褶皱和断层传播褶皱, 由古近系中的膏盐层滑动造成 2 2 乌什褶皱冲断带乌什褶皱冲断带位于库车和柯坪褶皱冲断带之间 ( 图 1), 包括乌什挤压走滑盆地 ( 即乌什凹陷, 也有人称之为乌什次盆 ) 和温宿基底隆起带 ( 温宿凸起 ) 两部分 ( 图 4 和图 5), 特征是基底卷入型挤压走滑构造变形发育 东起阿克苏东的喀拉玉尔滚断裂, 西至柯坪东的因干断裂 ; 东西长约 180km, 南北宽约 90km 乌什褶皱冲断构造带南天山混杂带的分界大致与阿合齐断裂带一致 ; 台兰河断层是库车褶皱冲断带前锋的一部分, 它与喀拉玉尔滚断裂联合构成了乌什褶皱冲断构造带的东界 ; 沙井子断裂和因干山断裂分别为乌什褶皱冲断构造带南界和西界 乌什褶皱冲断构造带内部, 又以古木别孜断裂为界进一步分为两个次一级的构造单元, 此断层以北是乌什凹陷, 以南是温宿凸起 温宿隆起中只有很少的中生界地层在北部边缘局部地段存在, 多数情况下新近系直接不整合盖在古生界地层之上 乌什凹陷则发育有完整的中生界地层, 厚度较大 温宿凸起温宿凸起是一个古生代到新生代的继承性鼻状隆起, 构造属性上是库车周缘前陆盆地前隆的组成部分, 是塔北隆起最西端的一个次级构造单元, 其西

4 5 期杨海军等 : 南天山晚新生代褶皱冲断带构造特征 1033 图 3 库车褶皱冲断带西段 ( 上 ) 中段 ( 中 ) 和东段 ( 下 ) 的地震剖面 T2 第四系的底 T3 新近系库车组的底 T5 新近系康村组的底 T6 新近系吉迪克组的底 T7 新近系的底 T8 古近系的底 T8-2 白垩系的底 T8-3 侏罗系的底 Tg 三叠系的底 Tg3 石炭系的底 Tg4 泥盆系的底 Tg5 志留系的底 Tg6 奥陶系的底 Tg7 中寒武统的底 Tg8 寒武系的底文中所有地层代号以此图说明一致 Fig 3 Seismicprofilesofthewestern(upper),central(middle)andeastern(lower)partsoftheKuchafoldandthrustbelt 界因干山断裂是其与的柯坪褶皱冲断带的构造分界, 同时也是塔北隆起的西部边界 温宿凸起为一走向北东的基底隆起, 向北东一直倾没于秋里塔格冲断带之下 它是一个前震旦纪基底隆起构造, 核部为元古界阿克苏群, 由北向南依次可见南华系 - 古生界的较完整地层序列 ( 图 5) 其主要地质构造特征可以概括如下 : (1) 前震旦纪基底隆起 : 核部为前震旦纪变质岩, 翼部依次出现前震旦系 - 古生界地层 ; 鼻状隆起的倾没端 ( 东北端 ) 及其两翼部, 古生界外围出现中生代地层 ; 总体构成一个向东北倾没的短轴状大型复式背斜构造 (2) 基底卷入型挤压走滑构造变形 : 阿克苏鼻隆的边界断裂 ( 因干山断裂 沙井子断裂 喀拉玉尔

5 1034 第四纪研究 2010 年 图 4 乌什褶皱冲断带 Fig 4 Wushifoldandthrustbelt 滚断裂和古木别孜断裂 ) 均为挤压走滑断裂构造带, 内部的大部分主控 / 主干断裂同样具有明显的挤压走滑性质, 如索格当他乌断裂等 构造变形复杂, 构造线走向多变 (3) 继承性古隆起 : 阿克苏鼻隆可清楚地分辨出震旦纪 泥盆纪 - 石炭纪初和中生代等 3 期古隆起, 现今亦为一基底隆起构造 肖尔布拉克剖面上, 上震旦统苏盖特布拉克组直接不整合于前震旦系阿克苏群之上, 是震旦纪古隆起存在的最直接证据 乌什南剖面上, 下石炭统蒙达勒克组不整合于志留 系之上, 证明泥盆纪 - 石炭纪初古隆起存在 整个鼻状隆起全面缺失中生代地层, 中生代古隆起的存在确凿无疑 现今基底隆起客观存在, 无可置疑 乌什凹陷乌什凹陷是一个中新生界沉积盆地 新生界覆盖全区, 中生界向西 向南尖灭 其东 中 西段的构造变形特征有一定侧差异 乌什凹陷的构造变形特征是 : 浅部大向斜, 深部楔状对冲 ( 图 6) 上 下构造层的分界在新近系吉迪克组中间 下构造层为基底卷入型冲断层, 南缘的古木别孜构造带深部基底卷入型冲断层向北逆冲, 北缘神木园构造带的深部基底卷入型冲断层由北向南逆冲, 构成南北对冲构造格局 南缘, 古木别孜构造带浅部的断层是深部基底卷入型冲断层的反冲断层, 两者形成构造楔楔入到 T5 和 T6 之间, 造成凹陷南侧新生界地层的抬升 ; 同时, 反冲断层在地表形成断层传播褶皱, 即古木别孜背斜 北缘, 神木园构造带深部由北向南的基底卷入型冲断, 造成浅部 T8 附近由南向北的反冲, 两者构成一大型复合构造楔, 构造楔的前锋楔入到新近系之中, 造成凹陷北侧新生代地层的抬升 凹陷南北侧新生代地层 图 5 乌什褶皱冲断带东部的地震剖面 Fig 5 SeismicprofileoftheeasternpartoftheWushifoldandthrustbelt 图 6 乌什凹陷东段的地震剖面 Fig 6 SeismicprofileoftheeasternpartoftheWushisag

6 5 期杨海军等 : 南天山晚新生代褶皱冲断带构造特征 1035 图 7 柯坪褶皱冲断带的断层和褶皱 1. 柯坪塔格断层 2. 柯坪塔格背斜 3. 依木干他乌断层 4. 卡拉布克塞塔格断层 5. 孔乌腊齐背斜 6. 依木干他乌南断层 7. 奥兹尔塔格断层 8. 皮羌山断层 9. 皮羌山背斜 10. 托克散阿达拜山背斜 11. 阿合齐 - 乌恰断层 12. 皮羌断层 13. 萨尔干断层 14. 因干断层 Fig 7 FoldsandfaultsintheKepingfoldandthrustbelt 图 8 切过柯坪褶皱冲断带柯坪段 KP 地震剖面 ( 位置见图 7) Fig 8 SeismicprofileKP99-835oftheKepingsegmentoftheKepingfoldandthrustbelt(Fortheprofilelocation,seeFig.7) 图 9 切过柯坪褶皱冲断带西克尔段的 KP 地震剖面 ( 位置见图 7) Fig 9 SeismicprofileKP99-725ofXikersegmentofKepingfoldandthrustbelt(profilelocationseeFig.7) 的抬升, 使上构造层成一大型向斜 2 3 柯坪褶皱冲断带柯坪褶皱冲断带包括原柯坪断隆因干山断裂以西部分, 东界为因干断层, 西界是其自然倾没端, 与喀什冲断带部分重叠 ; 皮羌断裂将柯坪褶皱冲断带分为东西两段 ( 图 7), 在南天山冲断系统是一个非常醒目的次级构造单元 这是一个以寒武系膏盐层为主滑脱面, 发育于古生界的褶皱冲断带, 一系列北倾的滑脱冲断层形成了一排排近于平行的冲断片 山体近东西走向, 几乎每一排山体都是一个冲断片, 共有 3~4 排推覆体 这里古生代地层广泛出露, 但是中生界 - 古近系几乎全部缺失, 仅在西端有少量白垩系和古近系沉积, 新近系 - 第四系沉积于山间 山前凹地, 是研究塔里木地质的天然实验室, 有丰富的研究成果和积累 [5,11~13,15,16,28~32] 图 8 和图 9 是柯坪褶皱冲断带东西两段的代表性地震剖面 皮羌断裂和因干山断裂之间的部分可以称之为柯坪段 该段以发育东西 - 北东东向叠瓦状逆冲推覆构造为特征, 区段内发育了多排与山脉走向近于平行的冲断推覆体 萨尔干断裂西部发育了 5~6 排由古生界组成的冲断岩席 ; 萨尔干断裂东部发育

7 1036 第四纪研究 2010 年 了 3~4 排与山脉走向近于平行的逆冲断片或冲断席 ( 图 8) 每个逆冲断片或冲断席包含有寒武系- 二叠系和新近系, 老地层逆冲推覆在新生界之上 在地貌上构成向南凸出弧形分布的多列单面山 一般在两个岩席之间有厚度不大的第四系冲积扇充填, 有的岩席之上发育有新近系阿图什组砂砾岩, 它们与二叠系或更老岩层呈角度不整合 构造样式主要包括以中寒武统膏泥岩为主滑脱面的滑脱冲断和断层传播褶皱, 整体呈叠瓦状冲断 西克尔段指皮羌断裂以西至阿图什一带, 构造变形特征与柯坪段基本一致, 逆冲断片的数量有所减少 ( 图 7~9) 柯坪褶皱冲断带的构造变形特征可以归纳为以下 7 点条 : (1) 发育于古生界 (2) 薄皮冲断构造 以中寒武统的膏泥盐层为主滑脱面, 下寒武统 - 前寒武系基底岩系基本未卷入冲断变形 (3) 总体叠瓦状冲断 整个柯坪褶皱冲断带由东西走向的多排冲断片组成, 后一排冲断片的前锋冲断到前一排冲断片的后翼, 形成典型的叠瓦状冲断格局 (4) 暴露式冲断前锋 柯坪冲断带的各冲断层都直接冲出地表, 从而使各推覆体都具有暴露式冲断前锋 (5) 断层传播褶皱 柯坪冲断带各冲断层上盘最初发育的是断层传播褶皱, 是冲断作用后期, 强烈的风化剥蚀作用使其成为一排排构造单斜 ( 单面山 ) 特征 (6) 前展式冲断 南天山冲断系统的冲断过程基本上都是前展式的, 我们认为作为南天山冲断系统一部分的柯坪冲断带也不例外, 断层发育顺序由 北向南, 即北部地区首先变形, 形成北部山前背斜带, 随后构造变形由后陆依次向前陆方向发展, 形成南部的多排逆冲 - 逆掩推覆带 (7) 古生代 - 中生代继承性古隆起 : 中 - 下泥盆统 石炭系绝大部分和几乎全部中生界缺失 2 4 喀什北缘褶皱冲断带喀什北缘褶皱冲断带是南天山褶皱冲断带最西部的一段 ( 图 1) [32], 西起乌恰, 东到八盘水磨, 北至巴音库鲁提, 向南一直到喀什背斜南侧 由南而北可以分出 6 排背斜构造 : 喀什背斜带 阿图什背斜带 康苏 - 喀尔果勒背斜带 阿克其背斜带 巴音库鲁提 - 哈拉峻背斜带 阿克彻依 - 巴克苏盖特背斜带 ( 图 10) 各片体彼此叠置, 浅层多形成的断层相关褶皱, 深层形成双重冲断构造 [33] 冲断系以薄皮滑脱冲断活动为主, 存在两个主滑脱层, 分别位于中寒武统底界部的膏泥岩层和古近系底界部的膏泥盐层 平面上可将该冲断系的前缘区自南而北分出多个外来逆冲推覆岩席, 每个外来体均呈向南凸出的弧形, 地表所反映的构造形态仅是浅层褶皱冲断带的结构, 深层可能存在一系列与浅层变形相协调的双重构造体系 冲断系的前锋位于喀什构造带一线, 为盲冲形的构造三角带 褶皱冲断带主体以盖层滑脱冲断构造为特征, 靠近南天山混杂带的后缘发育基底卷入型冲断构造 无论是海拔还是层位, 冲断系的底层主滑脱冲断面由南天山向塔里木盆地方向逐渐抬升, 从褶皱冲断带后缘到前锋, 埋深由 15000m+/- 逐渐抬升到 8000m+/-, 直至地表或近地表 新生代以来冲断层的逆冲扩展顺序为前展式的逆冲作用 喀什背斜带一线是南天山冲断带向南所能波及到的最大范围 喀什背斜形态完整, 为一宽缓的两 图 10 喀什北褶皱冲断带 Ⅰ 喀什背斜带 Ⅱ 阿图什背斜带 Ⅲ 康苏 - 喀尔果勒冲断带 Ⅳ 阿克其冲断带 Ⅴ 巴音库鲁提 - 哈拉峻冲断带 Ⅵ 阿可切依 - 巴克苏盖特冲断带 Fig 10 NorthKashifoldandthrustbelt

8 5 期杨海军等 : 南天山晚新生代褶皱冲断带构造特征 1037 翼基本对称的背斜, 北翼略微陡于南翼 在喀什背斜下面可能发育反向冲断层, 使得背斜的地面露头表现为北翼陡南翼缓的现象 这是一个典型的薄皮构造, 反冲断层与主冲断层构成构造三角带 组成喀什背斜的地层为下更新统西域组以及以上地层 阿图什冲断带是喀什凹陷内规模较大的冲断构造带, 有深浅两套不同的构造层, 目前地表出露的阿图什背斜仅是一个由北向南冲断而形成的表皮构造, 为一断层传播褶皱 ; 在冲断层的下盘可能存在一个隐伏的相对宽缓的背斜带 阿图什冲断带的南翼为阿图什冲断层, 断层位于阿图什背斜 ( 地面露头 ) 的南翼, 被第四系 ( 上更新统 ) 冲洪积层所掩盖 该断层的水平断距超过 18km, 垂直断距大于 5000m, 向北倾伏 断层切穿几乎整个古生界, 归入到中寒武统膏泥岩主滑脱层 断层下盘沿古近系底部膏泥岩滑脱, 形成滑脱褶皱 ; 这一滑脱断层向前延伸, 一直到喀什背斜底部 有地质学家用滑脱褶皱来解释喀什背斜和阿图什背斜的成因 [34] 康苏 - 喀尔果勒冲断带是一隐伏的与喀什 阿图什等冲断推覆体平行的一个冲断岩片, 该冲断带前方的主冲断层从西向东多被第四系覆盖, 地面上基本没有显示, 只是东端的柯坪断隆上能见到古生界由于冲断而出露地表 阿克其冲断带是天山山前从地面资料可以识别的第一条大规模的冲断推覆体, 地理上西起博佐哈纳经阿克其向东逐渐与另外一条冲断带巴音库鲁提 - 哈拉峻冲断带重合, 东西延伸长度超过 100km, 南北出露宽度最大 15km 左右, 推覆体地层构成主要是下二叠统比尤勒提群浅海相细碎屑岩夹碳酸盐岩 穿过阿其克冲断带向北至巴音库鲁提, 可见巴音布鲁提 - 哈拉峻冲断带的中泥盆统灰岩冲断推覆于下二叠统复理石相地层上 从平面分布看, 该推覆体比前述的阿克其推覆体规模大的多, 南北宽大于 20km, 东西长超过 150km, 整体呈向南凸出的弧形状 阿克彻依 - 巴克苏盖特推覆体地表主要由上石炭统组成, 西北在托云盆地分布有中生界 (J+K), 推覆体的南界为一大规模的冲断层, 石炭系沿断层向南推覆一直到第三排推覆体, 即阿克其下二叠统之上, 形成飞来峰群 3 南天山褶皱冲断带形成演化 南天山褶皱冲断带是南天山受喜马拉雅造山作 用的远程效应下发生陆内造山作用的过程中, 南天山造山楔向塔里木盆地推进而形成的, 褶皱冲断作用发生于新生代晚期 [1,3,6~8,13,15,16,18,22,23,35~38] 地层接触关系 卷入构造变形的地层层位 ( 特别是断层断开层位 ) 生长地层以及断层活动时代的测年资料等方面提供了冲断作用发生时间的判定依据 塔里木盆地区域地震大剖面上显示, 从南天山山前到塔里木盆地腹地, 库车组沉积之前的地层 (T3 以下的地层 ) 基本上是等厚的 ; 而库车组及其以上的地层 (T3 以上的地层 ), 由塔里木盆地向南天山方向急剧加大, 呈楔状, 而且厚度巨大 ( 图 11) 露头和钻井资料证明, 南天山山前自库车组起, 粗碎屑沉积占据主导地位 这一区域地层发育特征说明, 库车组沉积之前, 南天山尚未大规模隆升, 研究区及邻区地势平坦 从而限定, 南天山晚新生代的褶皱冲断带的形成是中新世以后发生的 地震剖面解释显示, 与冲断作用有关的生长地层最早出现于中新世晚期的地层中, 以上新统至第四系最发育, 而且清楚地显示出从南天山向塔里木盆地有逐渐变新的趋势 ( 图 12 和 13), 说明冲断作用起始于中新世晚期, 而且是前展式冲断 测年资料也支持这样的认识 [15] 同时, 我们还应当注意到, 冲断层经常切割第四系, 一直冲断到地表或近地表, 说明冲断作用一直持续到第四纪, 甚至可以说目前仍处于冲断过程中 柯坪褶皱冲断带北缘, 石炭 - 二叠系构成的山体顶上, 不整合有新近纪末 - 第四纪西域砾岩 ( 图 14); 南缘, 古生界冲断片逆冲到了西域砾岩之上 ( 图 15), 断层带附近的岩石破碎 乌什褶皱冲断带北缘, 神木园地区古生界构成的山体之上不整合覆有新近系 ( 图 16) 这些地质事实说明,(1) 新近纪 ( 末 )- 第四纪早期, 南天山已经开始发生大规模隆升, 地形起伏加大, 从而沉积了巨厚的分选性非常差的西域砾岩 ;(2) 南天山褶皱冲断带的冲断作用及其造成的大规模山体隆升主要发生于第四纪 ( 西域砾岩沉积之后 ) 4 结论 综合以上资料和野外地质研究分析, 南天山褶皱冲断带是南天山陆内造山作用过程中造山楔向塔里木盆地推进的产物 冲断作用起始于中新世中 - 晚期, 并一直持续到现在, 冲断作用的高峰期在新近纪末 - 第四纪 ; 冲断作用由南天山向塔里木盆地逐步推进, 具有典型的前展冲断过程 ; 整个南天山褶

9 1038 第四纪研究 2010 年 图 11 TLM Z40 地震剖面 Fig 11 SeismicprofileTLM Z40 图 12 库车褶皱冲断带西段的地震剖面 Fig 12 SeismicprofileofthewesternsegmentoftheKuchafoldandthrustbelt 图 13 柯坪褶皱冲断带的 KP 地震剖面 ( 部分 ) Fig 13 SeismicprofileKP00-725oftheKepingfoldandthrustbelt 图 14 阿合奇西石炭 - 二叠系之上不整合有西域砾岩 Fig 14 XiyuconglomerateuncomfortablyrestingontheCarboniferous Permian,westofAheqi

10 5 期杨海军等 : 南天山晚新生代褶皱冲断带构造特征 1039 图 15 西克尔东上丘里塔格群碳酸盐岩逆冲于西域砾岩之上 Fig 15 CarbonaterocksofUpperQiulitageGroupover thrustingontothexiyuconglomerate,eastofxikerlake 图 16 神木园新近系不整合于萨瓦普齐群之上 Fig 16 NeogeneuncomfortablyrestingontheSawapuqiGroup,Shenmuyuan 图 17 库车褶皱冲断带构造演化剖面 Fig 17 TectonicevolutionprofileoftheKuchafoldandthrustbelt

11 1040 第四纪研究 2010 年 图 18 乌什凹陷东部南北向构造演化剖面 Fig 18 NSdirectionaltectonicevolutionprofileinofeasternpartoftheWushisag 图 19 柯坪褶皱冲断带构造演化剖面 Fig 19 TectonicevolutionprofileoftheKepingfoldandthrustbelt

12 5 期杨海军等 : 南天山晚新生代褶皱冲断带构造特征 1041 皱冲断带从东到西, 冲断作用发生的时间基本一致, 只是由于所处的构造部位 基底起伏 地层剖面结构和沉积建造的不同, 造成了东西的分段性, 及各段 ( 次级褶皱冲断带 ) 构造变形特征上的差异 ( 图 17~ 19) 参考文献 (References) 1 LuHuafu,HowelD G,JiaDongetal.RejuvenationoftheKuqa forelandbasin,northernflankofthetarimbasin,northwestchina. InternationalGoelogyReview,1994,36:1151~ 卢华复, 贾东, 蔡东升等. 塔西北柯坪剪切挤压构造. 高校地质学报,1998 4(1):49 58 Lu Huafu,Jia Dong,Cai Dongsheng et al.on the Kalpin transpressiontectonicsofnorthwesttarim.geologicaljournalof ChinaUniversities,1998,4(1):49~58 3 卢华复, 贾东, 陈楚铭等. 库车新生代构造性质和变形时间. 地学前缘,1999,6(4):215~220 LuHuafu,JiaDong,ChenChumingetal.Natureandtimingofthe KuqaCenozoicstructures.EarthScienceFrontiers,1999.6(4): 215~220 4 卢华复, 陈楚铭, 刘志宏等. 库车再生前陆逆冲带的构造特征与成因. 石油学报, (3):18~24 LuHuafu,ChenChuming,LiuZhihongetal.Thestructuralfeatures andoriginofthekuqarejuvenationforelandthrustbelt.actapetrolei Sinica,2000,21(3):18~24 5 蔡东升, 卢华复, 贾东等. 塔里木盆地西北缘柯坪造山带变形分析. 见 : 童晓光, 梁狄刚, 贾承造主编. 塔里木盆地石油地质研究新进展. 北京 : 科学出版社, ~138 CaiDongsheng,LuHuafu,JiaDongetal.Thedeformationanalysisto Kalpinorogenicbelt,northernwestmarginofTarim Basin In:Tong Xiaoguang,LiangDigang,JiaChengzaoeds New Developmentsin Petro geologicalstudy on Tarim Basin Beijing: Science Press, ~138 6 刘志宏, 卢华复, 李西建等. 库车再生前陆盆地的构造演化. 地质科学,2000,35(4):482~492 LiuZhihong,LuHuafu,LiXiJianetal.TectonicevolutionofKuqa rejuvenatedforeland basin.chinesejournalofgeology,2000,35 (4):482~492 7 陈楚铭, 卢华复, 贾东等. 塔里木盆地晚第三纪 第四纪沉积特征 构造变形与石油地质意义. 沉积学报,1998,16(2):113~ 116 ChenChuming,Lu Huafu,JiaDongetal. NeogeneQuaternary sedimentaryfeatures,structuraldeformationofthetarim Basinand itspetroleum geologicalsignificances.actasedimentologicasinica, 1998,16(2):113~116 8 贾东, 卢华复, 蔡东升等. 塔里木盆地北缘库车前陆褶皱 - 冲断带构造分析. 大地构造与成矿,1997,21(1):1~8 JiaDong,LuHuafu,CaiDongshengetal.StructuralanalysesofKuqa forelandfold thrustbeltalongthenorthernmarginoftarim Basin. GeotectonicaetMetalogenia,1997,21(1):1~8 9 贾东, 卢华复, 蔡东升等. 库车褶皱 - 冲断带中的走滑构造与 拜城拉分盆地. 南京大学学报 ( 自然科学版 地学专辑 ), 1996,32(1):17~22 JiaDong,LuHuafu,CaiDongshengetal.Strikeslipstructureof KuqafoldandthrustbeltandBaichengpul apartbasin.journalof NanjingUniversity(NaturalScience), (1):17~22 10 李曰俊, 吴根耀, 雷刚林等. 新疆库车新生代前陆褶皱冲断带的变形特征 时代和机制. 地质科学,2008,43(3):488~506 LiYuejun,WuGenyao,LeiGanglinetal.Deformationalfeatures, agesandmechanism ofthecenozoickuqaforelandfold and thrust beltinxinjiang.chinesejournalofgeology,2008,43(3):488~ 李曰俊, 刘胜, 买光荣等. 塔里木盆地西部柯坪与巴楚断隆构造关系的研究. 见 : 王福同主编. 第三届天山地质矿产资源学术讨论会论文集. 乌鲁木齐 : 新疆人民出版社, ~26 LiYuejun,LiuSheng,MaiGuangrongetal.Thetectonicrelationship between Keping and Bachu fault uplifts In: Wang Futong ed Colection of the Papers Presented at the 3ird Tianshan Symposium ongeologyandmineralresources. rümqi:xinjiang RenminPublishingHouse, ~26 12 李曰俊, 王招明, 周黎霞等. 塔里木盆地西北部乌什地区构造单元划分和盆山耦合关系. 见 : 王福同主编. 第三届天山地质矿产资源学术讨论会论文集. 乌鲁木齐 : 新疆人民出版社, ~30 LiYuejun,WangZhaoming,ZhouLixiaetal.Tectonicelementsof Wushiarea,NorthWestTarimBasinandthedoublingbetweenTianshan andtarim In:WangFutonged ColectionofthePapersPresentedat the3ird Tianshan Symposium on Geologyand MineralResources. rümqi:xinjiangrenminpublishinghouse, ~30 13 李曰俊, 宋文杰, 买光荣等. 库车和北塔里木前陆盆地与南天山造山带的耦合关系. 新疆石油地质,2001,22(5):376~381 LiYuejun,SongWenjie,MaiGuangrongetal.Kuqa,NorthernTarim forelandbasinsandthedoublingbetweenthem andsouthtianshan orogen.xinjiangpetroleum Geology,2001,22(5):376~ 魏国齐, 贾承造, 施央申等. 塔里木新生代复合再生前陆盆地构造特征与油气. 地质学报,2000,74(2):123~133 WeiGuoqi,JiaChengzao,ShiYangshen Tectoniccharacteristicsand petroleum prospectsofcenozoic compound rejuvenated foreland basinsintarim.actageologicasinica,2000,74(2):123~ 肖安成, 杨树锋, 王清华等. 塔里木盆地巴楚 - 柯坪地区南北向断裂系统的空间对应性研究. 地质科学,2002,37( 增刊 1):64~ 72 XiaoAncheng,YangShufeng,WangQinghuaetal.Coresponding relationofs N-strikingfaultsystemsintheBachu Kalpingareain Tarim Basin.ChineseJournalofGeology,2002,37(Suppl.1):64~ 肖安成, 杨树锋, 李曰俊等. 塔里木盆地巴楚隆起断裂系统主要形成时代的新认识. 地质科学,2005,40(2):291~302 XiaoAncheng,YangShufeng,LiYuejun etal.main period for creationoffracturesystem inthebachu Uplift,Tarim Basin.Chinese JournalofGeology,2005,40(2):291~ 张臣, 郑多明, 李江海. 柯坪断隆古生代的构造属性及其演化特征. 石油与天然气地质,2001,22(4):314~318

13 1042 第四纪研究 2010 年 ZhangChen,Zheng Duoming,LiJianghai Atribute ofpaleozoic structuresanditsevolutioncharacteristicsinkepingfault Uplift. Oil& GasGeology,2001,22(4):314~ 张培震, 邓起东, 杨晓平等. 天山的晚新生代构造变形及其地球动力学问题. 中国地震,1996,12(2):127~140 ZhangPeizhen,DengQidong,YangXiaoping LateCenozoictectonic deformation and mechanism along the Tianshan Mountain,North WesternChina.EarthquakeResearchinChina,1996,12(2):127~ 汤良杰, 贾承造, 金之钧等. 库车前陆褶皱冲断带中段第三系盐枕构造. 地质科学,2003,38(3):281~290 TangLiangjie,JiaChengzao,JinZhijunetal.Tertiarysaltpilow structuresinthecentralsectorofthekuqaforelandfoldandthrust belt,tarim Basin,NorthWestChina.ChineseJournalofGeology, 2003,38(3):281~ 汤良杰, 金之钧, 贾承造等. 库车前陆褶皱 - 冲断带前缘大型盐推覆构造. 地质学报,2004,78(1):17~25 TangLiangjie,Jin Zhijun,JiaChengzaoetal.A large scalesalt nappecomplexintheleadingedgeofthekuqaforelandfold thrust belt,tarim Basin,NorthWestChina.ActaGeologicaSinica,2004, 78(1):17~25 21 汪新, 贾承造, 杨树锋. 南天山库车褶皱冲断带构造几何学和运动学. 地质科学,2002,37(3):372~384 WangXin,JiaChengzao,YangShufeng Geometryandkinematicsof thekuqafold and thrustbeltin thesouthern Tianshan.Chinese JournalGeology, (3):372~ AlenM B,ViocentSJ,WheelerPJ LateCenozoictectonicsofthe Kepingtagethrustzone: Interaction ofthetian Shan and Tarim Basin,NorthWestChina.Tectonics,1999,18(4):639~ 陈杰, 卢演俦, 丁国瑜. 塔里木西缘晚新生代造山过程的记录 磨拉石建造及生长地层和生长不整合. 第四纪研究, 2001,21(6):528~539 ChenJie,LuYanchou,DingGuoyu RecordsofLateCenozoicmountain buildinginwesterntarim Basin:Molases,growthstrataandgrowth unconformity.quaternarysciences,2001,21(6):528~ 陈杰,HeermanceRV,BurbankDW etal. 中国西南天山西域砾岩的磁性地层年代与地质意义. 第四纪研究, (4): 576~578 Chen Jie, Heermance R H, Burbank D W etal. Magneto chronologyand itsimplicationsofthexiyu conglomeratein the southwestern Chinese Tian Shan foreland. Quaternary Sciences, 2007,27(4):576~ 孙继敏, 朱日祥. 天山北麓晚新生代沉积及其新构造与古环境指示意义. 第四纪研究,2006,26(1):14~19 SunJimin,ZhuRixiang.CenozoicdepositsinthenorthernTianshan Mountainsanditsimplicationsforneotectonicsandenvironmental changes.quaternarysciences,2006,26(1):14~19 26 吕红华, 李有利, 刘运明等. 新疆塔西河地区 8Ma 以来沉积环境演化及其构造意义. 第四纪研究,2008,28(2):243~252 LüHonghua,LiYouli,LiuYunmingetal.Sedimentaryenviron mentevolutionsince8mab.p. in thetaxihearea, Xingjiang, NorthwestChinaanditstectonicsignificance.QuaternarySciences, 2008,28(2:243~ 李曰俊, 杨海军, 赵岩等. 南天山区域大地构造与演化. 大地构造与成矿学,2009,33(1):96~106 LiYuejun,YangHaijun,ZhaoYanetal.Tectonicframeworkand evolutionofsouthtianshan,nw China.GeotectonicetMetalogenia, 2009,33(1):96~ 周新源, 李曰俊, 王招明等. 塔里木盆地西北缘下志留统沉积构造背景初探. 地质科学,2002,37( 增刊 1):57~63 ZhouXinyuan,LiYuejun,WangZhaomingetal.Apreliminarystudy ontectonicsetingofthelowersilurian in NW Tarim.Chinese JournalofGeology,2002,37(Suppl.1):57~63 29 新疆石油管理局南疆石油勘探公司, 江汉石油管理局勘探开发研究院著. 塔里木盆地震旦纪 - 二叠纪地层古生物 (Ⅱ ): 柯坪 巴楚地区分册. 北京 : 石油工业出版社,1992 1~329 South Xinjiang Petroleum Prospecting Corporation, Xinjiang Petroleum Administration and Exploration and Development Research Institute,Jianghan Petroleum Administration Bureau. SiniantoPermianStratigraphyandPalaeontologyoftheTarimBasin, Xinjiang,Ⅱ: Kalpn Bachu Region Beijing: Petroleum Industry Pres,1992 1~ 李国雄, 王正元, 潘国恩. 新疆柯坪地区晚震旦世至早二叠世沉积相. 北京 : 地质出版社,1992 1~66 LiGuoxiong,WangZhengyuan,PanGuo en.sedimentaryfaciesof LateSiniantoEarlyPermianinKalpinArea,Xinjiang Beijing: GeologicalPublishingHouse,1992 1~66 31 LiYuejun,WangZhaoming,WuHaoruoetal.New discoveryof radiolarianfossilsfrom Aiktik Group in Southern Tianshan.Acta GeologicaSinica,2002,76(2):146~ NishidaiT,BeryJL Structuresandhydrocarbonpotentialofthe TarimBasin(NW China)fromsateliteimagery.JournalofPetroleum Geology,1990,13:35~58 33 周新源, 罗金海, 买光荣著. 塔里木盆地喀什凹陷及其周边地区构造特征与油气地质. 北京 : 石油工业出版社, ZhouXinyuan,LuoJinhai,MaiGuangrong StructuralFeaturesand Petroleum GeologyofKashiSagandItsAdjacentAreainWestern Tarim Basin Beijing:Petroleum IndustryPress, ScharerKM,BurbankD W,ChenJetal.Detachmentfoldinginthe southwesterntianshan Tarim foreland,china:shorteningestimates andrates.journalofstructuralgeology,2004,26:2119~ SobelER,Dumitru T A Thrusting and exhumation around the marginsofthewesterntarim BasinduringtheIndia Asiacolision. JournalofGeophgsicalResearch,1997,102:5043~ YinA,NieS,CraigPetal.LateCenozoictectonicevolutionofthe SouthChineseTianShan.Tectonics,1998,17(1):1~27 37 BulenM E,BurbankDW,GarverJIetal.LateCenozoictectonic evolutionofthenorthwesterntienshan:newageestimatesforthe initiation of mountain building.geological Society of America Buletin,2001,113(12):1544~ 孙龙德, 李曰俊, 宋文杰等. 塔里木盆地北部构造与油气分布规律. 地质科学,2002,37( 增刊 1):1~13 SunLongde,LiYuejun,SongWenjieetal.Tectonicsandoil gas distributioninnorthtarim Basin,NW China.ChineseJournalof Geology,2002,37(Suppl.1):1~13

14 5 期杨海军等 : 南天山晚新生代褶皱冲断带构造特征 1043 TECTONIC CHARACTERISTICSOFTHELATECENOZOIC SOUTH TIANSHAN FOLD THRUSTBELT YangHaijun 1 LiYuejun 2 ShiJun 1 XiaoAncheng 3 HuangShaoying 1 WuGenyao 2 WangHuaisheng 1 WangXia 4 ZhaoYan 2 LiuYalei 2 (1 PetroChina Tarim OilField Company,Korla ; 2 InstituteofGeology and Geophysics,ChineseAcademy ofsciences,beijing100029;3departmentofearthsciences,zhejianguniversity,hangzhou310027;4oilfieldconstruction ProjectsManagement,Tarim OilFieldCompany,PetroChina,Korla841000) Abstract TheLateCenozoicSouthTianshanfold thrustbeltbetweenthetarim BasinandSouthTianshanMountainsis theresultofthelatecenozoicsouthtianshanintracontinentalorogeny ItisoverthrustingoftheSouthTianshan orogenicwedgeontothenorthmarginofthetarim Basinthatgeneratedthefold thrustbelt Thedeformationinthe fold thrustbeltis dominated by over thrusting,accompanied with compressive strike slip and salt related structures Themasterdetachment thrustfaultsaremoreandmoretowardthetarim Basin The Thin skinned structuresalsoaretowardthebasin,but thick skinned structuresarelessandlesstowardthebasin Thethrust processbeganinthemiddle LateMioceneandlastedtothepresent LateNeogene Quaternaryisthepeakstageof thrusting Thegrowthcourseofthefold thrustbeltisaforward unrolingtype,i e.,advancingfrom SouthTianshan MountainstotheTarim Basin Becauseofdiferencesofstratigraphicsequence,sedimentaryformation,basement, andstructurallocation,thefold thrustbelthasobviouslyastrikesegmentalcharacter Fromeasttowest,therefore,it canbedividedintofoursegments:kucha,wushi,kepingandnorthkashifoldthrustsub belts.from Eastto West Everysub beltshavetheirownfeatures. Keywords SouthTianshan,fold thrustbelt,deformation,intra continentalorogeny,latecenozoic

第 33 卷第 5 期 地 质 2 2 形成与演化 2 2 1 喜马拉雅早期 K N 1 末 受华北板块与塔里木 柴达木地台相向运动及印 度板块与欧亚板块碰撞远程效应影响 阿尔金断裂形 成并发生右行压扭走滑运动 在此作用下 该区构造环 境由燕山期的伸展开始转向压缩 早期控制中生界沉 积的正断层发生正反转 如坪东断裂 牛东断裂 鄂东 断裂等 在这几大断裂的控制下 该区在喜马拉雅早 期的隆凹格局形成 之后随着时间推移

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