论文导读：：南土尔盖盆地位于该断裂北端。总结了走滑断裂的构造样式及平面展布特征。走滑反转。油气地质意义。

　　论文关键词：南土尔盖盆地，Karatau断裂，构造样式，走滑反转，油气地质意义

　　摘要：Karatau断裂为中亚地区重要的走滑断裂，南土尔盖盆地位于该断裂北端。通过对地震资料进行精细解释，从剖面和平面上识别了南土尔盖盆地走滑断裂的存在，总结了走滑断裂的构造样式及平面展布特征，进一步分析了该断层对油气成藏的重要意义。区域上，Karatau断层的走滑构造作用由西向东逐渐减弱；剖面上，发育典型的花状构造；平面上，走滑断裂呈雁行排列。Karatau走滑断裂对南土尔盖盆地的影响体现在两个时期：①早-中侏罗世区域引张应力机制下形成具有垒堑相间地质结构的南土尔盖走滑拉分断陷盆地。地堑的不同充填阶段控制了不同的成藏要素，早中侏罗世控制烃源岩和斜坡部位储层的展布，晚侏罗世和白垩纪控制主力储层和区域盖层的展布。地垒的形成为后期油气聚集储备有利储集空间。②侏罗纪末和白垩纪末的两期构造反转使南土尔盖盆地构造最终定型，并使油气重新调整最终成藏。南土尔盖盆地油气主要集中于地垒、地堑斜坡及走滑断裂带两侧。综上所述，Karatau走滑断层对南土尔盖盆地的形成及油气成藏起到非常重要的作用。

　　关键词：南土尔盖盆地；构造样式；走滑反转；油气地质意义

　　0 引言

　　走滑构造作用可形成复杂的构造系统，油气勘探中发现了越来越多的圈闭与走滑构造作用有关构造样式，如美国的圣安德烈斯断裂带[1-4]、新西兰的Alpine断裂带[5-6]、中国的阿尔金断裂带[7-8]、郯庐断裂带[9]等。南土尔盖盆地是中亚地区重要的含油气盆地之一，多年来的勘探实践证明，横穿中亚地区的Karatau断裂的走滑活动在南土尔盖盆地形成演化和油气成藏等方面都起到重要作用。前人从区域地质的角度浅析了Karatau断裂的形成过程[10-14]，但是对Karatau走滑断裂是如何影响南土尔盖盆地的形成演化和油气成藏的研究很少。笔者在深入调研的基础上，通过对地震资料的精细解释，识别了走滑断裂的构造样式及展布特征，定量分析了盆地的伸展量和反转强度，从而揭示了走滑断裂对油气成藏的控制作用。

　　1 区域地质概况

　　南土尔盖盆地位于哈萨克斯坦中部，面积近8×104km2，走向北西-南东向，是哈萨克斯坦的主要含油气盆地之一。区域上，南土尔盖盆地北临北土尔盖盆地，西侧为乌拉尔缝合带，东侧为乌雷套隆起，东南侧与楚河-萨雷苏盆地仅以狭窄的隆起相隔。平面上分为三个二级构造单元，沉积中心和已发现油气均位于盆地南部坳陷，下文中的南土尔盖盆地专指盆地南部坳陷。Karatau断裂为中亚地区非常重要的走滑断裂之一，西北端与乌拉尔造山带中的大型断裂带相连，断裂向东南经过费尔干纳盆地东北缘进入塔里木盆地西部的喀什坳陷[15-16]。南土尔盖盆地位于Karatau走滑断裂的最北端，具有垒、堑相间的地质结构，自西向东依次为阿雷斯库姆地堑、阿克塞地垒、阿克萨布拉克地堑、阿西塞地垒、萨雷兰地堑、塔巴克布拉克地垒和鲍金根地堑（图1和图2）。

　　油气地质意义

　　图1 南土尔盖盆地位置示意图

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　　图2 南土尔盖盆地构造格局及断裂平面分布图

　　南土尔盖盆地主要目的层为侏罗系和白垩系。中下侏罗统深湖-半深湖相大套厚层泥岩为该盆地的主力烃源岩免费论文网。上侏罗统和白垩系三角洲和河流相砂岩、粉砂岩为主力储层，目前已发现的大部分油气都位于上述两个层系。下白垩统K1nc1组的厚层泥岩为区域盖层。南土尔盖盆地在纵向上形成多套储盖组合，具有很大勘探潜力（图3）。

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　　图3 南土尔盖盆地地层综合柱状图

　　2 Karatau走滑断层的构造样式

　　走滑断层是指两盘断块体以相对走向滑动位移为主要运动特征的断层[17]。其产生于独特的应力背景之下，因此具有一系列独特的几何学特征，这也是判识其是否存在的重要标志。

　　2.1Karatau走滑断层区域展布特征

　　平面上，走滑断裂分两组构造样式，一组走向为北西-南东向，且由南东向北西呈帚状展布，走滑断层性质为右旋走滑，该组断裂规模较大，控制盆地大的构造格架和沉积格局。另一组走向为北东-南西向，规模较小，被北西-南东向走滑断裂明显错断，主要起到构造调节作用，走滑断层性质为左旋走滑，控制规模较小的斜坡或构造带（图2）。因此，Karatau走滑断裂是由两组不同规模的断裂构成的断裂系。

　　南土尔盖盆地不同地堑走滑构造作用存在明显差异性。通过AA’、BB’、CC’三条区域剖面可以看出，Aryskum地堑走滑构造作用强烈，走滑构造特征明显而典型。主干断裂断面陡直，下部直插基底，上部断至地表，浅层明显发育花状构造。Akshabulak地堑断层规模变小，多数断层断至上侏罗统。Sharalan地堑和Bozengen地堑仅西部控边断层表现出走滑特征，东部过渡为正常断层。可见，Karatau断裂走滑构造作用由西向东逐渐减弱（图4）。

　　图4 南土尔盖盆地Karatau走滑断裂剖面展布图

　　2.2Karatau走滑断层的剖面特征

　　Karatau走滑断层在剖面上发育典型的花状构造，花状构造在形成过程中经历不同程度压扭。根据压扭强度和地层的反转程度将南土尔盖盆地Aryskum地堑剖面形态划分为四种类型：上下皆凹型、上凸下凹型、上下皆凸型以及左凸型或右凸型（图5）。

　　图5 南土尔盖盆地Aryskum地堑走滑断层构造反转模式图

　　上下皆凹型为轻度走滑挤压，地层沿断层反转程度小，见于Aryskum地堑南部局部地区（DD'）。上凸下凹型为中度走滑挤压，上部地层反转强度大，下部地层反转程度小，该类型分布于Aryskum地堑北部大部分地区（EE'）。上下皆凸型为强烈走滑挤压，上下地层倾向均发生变化构造样式，这种情况主要见于盆地南部应力集中释放区（FF'）。左凸型或右凸型是由走滑断层两侧的差异挤压造成的，Aryskum地堑主要发育左凹右凸型反转构造（GG'）。右盘遭受挤压强度大，发生明显反转，而左盘反转程度较弱（图2和图6）。

　　上下皆凹型（DD'） 上凸下凹型（EE'）

　　上下皆凸型（FF'）左凹右凸型（GG'）

　　图6 南土尔盖盆地Aryskum地堑走滑断层剖面特征

　　2.3Karatau走滑断层的平面展布特征

　　断裂呈雁行排列是走滑断裂平面上的典型特征。区域上，Akshabulak地堑内部发育四条呈雁行排列的调节断层，断层规模较大，控制地堑内部次级构造单元（图3）。Aryskum地堑中部走滑断裂两侧也发育一系列起调节作用的雁行断裂，该调节断层规模较小，控制局部构造圈闭，为圈闭级别的调节断层。该雁行断层走向以北北东方向为主，局部见北北西方向。雁行断裂最终交于北西-南东方向展布的主控断层。雁行断裂长度0.7-3.8km，垂直距离为0.2~2km。在三维区北侧，断层在平面上构造单元呈菱形，菱形构造单元是走滑断层平面上的又一典型特征（图7）。剖面上，雁行断裂具明显错断，但断距不大（图8）。

　　图7 南土尔盖盆地Aryskum地堑某三维区雁行断裂的平面展布（沿J3ak组上下20ms的沿层相干切片）

　　图8 南土尔盖盆地某三维区Trace1430测线（GG’）

　　3 Karatau走滑断层对南土尔盖盆地形成的控制

　　Karatau走滑断裂带在新元古世开始发育，该时期为左旋走滑，走向滑移量不大。晚古生代末，南天山洋闭合，使Karatau走滑断裂发生大规模右行走滑构造运动[18]。Karatau走滑断裂对南土尔盖盆地的影响主要分两个阶段：早-中侏罗世和侏罗纪末-白垩纪末，前一时期在南土尔盖盆地内形成了早-中侏罗世走滑拉分断陷盆地，后一时期使南土尔盖盆地发生构造反转，并使圈闭最终定型。

　　3.1 早-中侏罗世Karatau走滑断层控制下的走滑拉分断陷盆地的形成

　　早-中侏罗世，南天山洋的闭合导致其北部地区处于不同程度的伸展状态。该时期Karatau走滑断裂是张扭性的，沿着Karatau走滑断裂发育了一系列包括南土尔盖盆地在内的走滑拉分盆地[11-12]。在对三条区域剖面AA’、BB’、CC’构造特征分析的基础上，计算了盆地的伸展率和伸展系数。盆地伸展率和伸展系数柱状图表明：早侏罗世伸展率最大可达0.068构造样式，中侏罗世伸展率最大为0.048，晚侏罗世伸展率最大仅为0.017；早侏罗世伸展系数最大可达1.07，中侏罗世伸展系数最大为1.05，晚侏罗世伸展系数最大仅为1.01。可见，南土尔盖盆地早侏罗世伸展性最强，其次为中侏罗世，晚侏罗世最弱，即盆地由早侏罗世至晚侏罗世拉张作用逐渐减弱。平面上，盆地南北两侧的AA’和CC’伸展率和伸展系数较大，盆地中部的BB’伸展率和伸展系数较小。因此，平面上盆地伸展性具有南北强，中间弱的特点（图9-图11）。

　　图9 AA’剖面伸展率和伸展系数柱状图

　　图10 BB’剖面伸展率和伸展系数柱状图

　　图11 CC’剖面伸展率和伸展系数柱状图

　　3.2 侏罗纪末和白垩纪末Karatau走滑断层控制下的两期构造反转

　　受燕山运动的影响，Karatau走滑断层于侏罗纪末和白垩纪末发生两期构造正反转，反转构造呈NW－SE向展布[14-15]。根据构造反转的表现形式，进一步划分为断层型和褶皱型两种反转样式免费论文网。断层型反转构造广泛分布于Aryskum地堑，盆地南部及东北部地区。褶皱型反转构造仅局限于盆地东南部和北部部分断陷内部。

　　Williams等（1989）提出一种计算反转断层反转程度的方法，即反转率（Ri）， Ri＝dc/dh，其中：dc为断层上盘零点以上的地层厚度，dh为断层上盘的地层总厚度[19-21]（图12）。针对断层型反转构造，沿断层面选择拉张和挤压的平衡点作为零点，以反转伸展层序的顶界面沿断层面与零点的距离为dc，整套地层沿断层面的长度为dh。对于褶皱型反转，选择拉张和挤压造成的极值的连线为轴线，反转过程视为地层沿该轴线向上滑移（图13）。进而定量计算南土尔盖盆地不同部位反转构造的反转率。

　　图12 反转率计算参数示意图（Williams et al.1989,1991）

　　Fig.Sketch map showing calculation of inverted rate

　　图13 断层型（左）和褶皱型（右）反转计算反转率示意图

　　计算结果表明，盆地西部Aryskum地堑发生大规模反转构造样式，其中上下皆凸型和上凸下凹型构造样式反转强度较大。左凹右凸型反转强度次之，上下皆凹型反转程度最小。Aryskum地堑中部以褶皱型反转占主导地位，断层型反转程度不大。盆地东南部地区反转程度也较大，反转率多大于0.7。与上述两个地区相比，盆地东北部反转强度变小，局部地区反转率仅为0.18（图14）。

　　图14南土尔盖盆地反转构造及反转强度平面分布图

　　4 Karatau走滑断裂油气地质意义

　　走滑断层的早期拉分控制了沉积盆地的构造格局和沉积体系，从而控制了烃源岩、储层和盖层的分布。走滑断层的后期构造反转控制了圈闭的形成及油气的运移和聚集。

　　4.1 走滑拉分控制盆地的构造格局和沉积体系

　　南土尔盖盆地的形成、发展及构造样式直接受控于Karatau走滑断裂的走滑拉分活动。在Karatau走滑断层控制下，南土尔盖盆地形成了具有垒堑相间的地质结构。地垒区具有较好的构造形态，加之经历后期的风化剥蚀改造，形成具有较好储集物性的储层，为后期油气聚集提供有利储集空间。地堑区接受沉积物沉积充填，充填过程可划分为三个阶段：①早中侏罗世的断陷期：盆地沉积范围较小，主要集中在地堑内部。以深湖-半深湖泥岩沉积为主，斜坡部位发育扇三角洲等砂体。该时期控制了烃源岩和斜坡部位岩性-地层圈闭的分布。②晚侏罗世的断坳转换期：该时期断陷逐渐萎缩，坳陷逐渐形成，沉积范围明显扩大。以滨浅湖相沉积为主，局部发育三角洲沉积和河流沉积。③白垩纪的坳陷期：沉积物全区分布，以河流、三角洲及洪泛平原沉积为主。晚侏罗世和白垩纪控制了储集层和区域盖层的分布。可见，不同阶段控制了不同的成藏要素（图15）。

　　图15 南土尔盖盆地Aryskum地堑构造-沉积格局模式图

　　4.2构造反转改变油气生排烃量和运移方向

　　（1）上下皆凹型反转对油气生排烃量和运移方向影响较小。生成的油气主要沿油气侧向运移通道从盆地中心向盆地边缘运移，油气在盆地边缘的地层-岩性圈闭中聚集成藏。

　　（2）受抬升影响，上凸下凹型反转使上部烃源岩生烃量受到一定抑制，生烃量减少，而下部烃源岩生烃量基本不变。从烃类运移方向上看，上部烃源岩生成的油气主要沿侧向运移通道运移至走滑断层，并继续向上运移，在浅部圈闭中成藏。下部烃源岩生成的油气主要由地堑中心向地堑边缘运移构造样式，并在合适的圈闭中聚集成藏。

　　（3）上下皆凸型反转导致上下部烃源岩倾向均发生变化，地堑内烃源岩生烃量均受到抑制，生烃量明显降低。此时地堑内生成的烃类均侧向运移通道向断层运移，并沿断层向浅部圈闭中运移聚集。

　　（4）左凹右凸型反转使右盘烃源岩生烃量受到抑制，生烃量减少，左盘生烃量基本不变。右盘生成的烃类沿侧向运移通道向断层运移，并沿断层向浅部圈闭中运移聚集。而左盘生成的烃类主要由地堑中心向地堑边缘运移，并在合适的圈闭中聚集成藏（图5）。

　　4.3构造反转控制圈闭形成及油气分布

　　侏罗纪末期和白垩纪末期两期挤压使南土尔盖盆地沿走滑断裂带形成一系列断背斜和断鼻构造，为油气聚集提供了有效的储集空间。南土尔盖盆地下侏罗统烃源岩在侏罗系沉积末期开始大量生烃，在侏罗纪末的构造反转期发生第一次大规模油气聚集。中侏罗统烃源岩在白垩系沉积末期开始大量生烃，在白垩纪末的构造反转期发生第二次油气聚集，并对早期形成的油气藏进行调整和改造。油气优势运移方向有两个：①地垒区和地堑斜坡部位，油气以侧向运移为主，在地垒区形成背斜油藏，在地堑斜坡部位形成岩性-地层油藏。②走滑断裂带两侧，油气以侧向-垂向运移为主，在走滑断裂带两侧形成断鼻（或断块）油藏。可见，侏罗纪末-白垩纪末的两期构造反转使南土尔盖盆地经历了油气的二次运移和再次调整并最终定型，油气分布趋于稳定（图14和图16）。

　　就油气聚集程度而言，地垒区好于地堑区免费论文网。地垒区形成时间较早，于早中侏罗世走滑拉分期就已经形成。并形成了具有较好形态的完整背斜，为油气聚集提供了有利的储集空间。地层经历长期风化剥蚀，改善了储层的储集物性。另外，地垒区为油气的长期有利指向区。因此，地垒区的油气聚集好于地堑区的主导因素是karatau断层的早期走滑拉分。

　　不同地堑油气聚集程度也存在很大差异性，盆地西部的Aryskum地堑好于盆地中部的Akshabulak地堑构造样式，盆地中部的Akshabulak地堑好于盆地东部的Bozingen地堑和Sarylan地堑。这种现象是由Karatau断层的后期构造反转造成的。Aryskum地堑反转强度最大，因此油气聚集程度最高。由西向东，盆地的反转强度依次降低，油气聚集程度也变差。因此不同地堑油气聚集程度存在差异性的主导因素是karatau断层的后期构造反转（图14和图16）。

　　图16 南土尔盖盆地油气运移模式图

　　5 结论

　　（1）区域上，南土尔盖盆地Karatau走滑断层的走滑构造作用由西向东逐渐减弱。剖面上，断层具有典型的花状构造特征。平面上，断层呈雁行排列。

　　（2）早-中侏罗世在Karatau走滑断层的控制下形成了南土尔盖走滑拉分盆地，盆地的拉张作用由早侏罗世至晚侏罗世逐渐减弱，平面上盆地的伸展性具有南北强，中间弱的特点。侏罗纪末和白垩纪末南土尔盖盆地经历两期构造反转，盆地西部Aryskum地堑和盆地南部反转强度较大。

　　（3）Karatau断裂的走滑拉分使南土尔盖盆地形成了垒堑相间的地质结构。地垒的形成为后期油气聚集储备有利储集空间，地堑的不同充填阶段控制了不同的成藏要素。盆地的构造反转改变了油气生排烃量和运移方向，并使含油气圈闭最终定型。

　　（4）南土尔盖盆地形成三类含油气构造：地垒区的背斜圈闭、地堑斜坡部位的岩性-地层圈闭、走滑断层两侧的断鼻或断块圈闭。其中地垒区油气聚集程度好于地堑区，其主导因素为Karatau断层的走滑拉分。西侧地堑油气聚集程度好于东侧地堑，其主导因素为Karatau断层的构造反转。

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