西昆仑山前冲断带柯克亚段构造解释模型及其石油地质意义

《Frontiers in Earth Science》：A structural interpretation model of the Kekeya segment in the piedmont thrust belt of the West Kunlun Mountains and its petroleum geological implications

　　

位于西南坳陷与西昆仑山过渡带西南缘的西昆仑山前冲断带（West Kunlun Piedmont Thrust Belt）表现出强烈的挤压变形。作为西南坳陷油气勘探的关键区域，该山前冲断带的内部结构与构造样式长期是制约勘探进展的核心地质难题。本研究在综合分析地表地质露头观测、地震资料及连续电磁剖面（continuous electromagnetic profile，CEMP）数据的基础上，建立了该冲断带柯克亚段（Kekeya segment）的构造解释模型，并分析了其构造演化过程与石油地质意义。研究提出，柯克亚段可被解释为由盆山边界断层（后缘断层）与中上地壳低角度滑脱断层（基底断层）共同限定的山前冲断楔（piedmont thrust wedge）构造。冲断楔内部由4～5条主要逆冲断层及其所分割的楔形断块以不同构造样式叠加而成，并发育有不同规模和性质的次级断层。大多数主要断层表现出多期、不同性质的活动特征，多期构造变形的叠加使冲断楔内部呈现复杂的构造样式以及分层、分带、分段的变化特征。从西昆仑山北缘的铁克里克隆起至西南坳陷轴部，冲断带依次表现为盆缘冲断隆起带、基底卷入冲断带和盖层滑脱冲断—褶皱带，反映了挤压变形强度逐渐减弱、卷入变形地层逐渐变浅的趋势。本研究进一步认为，该冲断楔经历了南华纪—早古生代（加里东期）、晚古生代—三叠纪（海西—印支期）以及侏罗纪以来（燕山—喜马拉雅期）等多个“开—合”构造旋回，多期构造变形的叠加导致冲断楔内部构造样式复杂。值得注意的是，基底卷入冲断带内的主要断层常表现出多期运动学特征，既是石炭系—二叠系裂陷盆地的边界断层，也是后期逆冲背斜和断块构造的边界断层。这些断裂带有利于形成石炭系—二叠系自源油气藏，是当前油气勘探的重要目标。

西昆仑山前冲断带位于塔里木盆地西南坳陷与西昆仑造山带的盆山过渡部位，是古亚洲洋与特提斯洋构造域长期相互作用下形成的复杂逆冲推覆构造带。该区经历了多旋回“开—合”构造演化，地质构造复杂，一直是认识盆地—造山带耦合关系的关键区域，同时也是塔西南坳陷油气勘探的重要领域。然而，由于地表地质条件复杂（山地、峡谷、黄土、沙漠、砾石层等不均匀分布）与地下构造变形强烈叠加，获取高品质地震勘探资料十分困难，深部构造问题长期缺乏合理解释，制约了油气成藏过程分析和大型油气田的发现。近年来，随着三维地震勘探技术的进步和钻井工作的推进，柯克亚构造带外围的叶探1井（Ye-1 well）于二叠系普斯格组（Pusige Formation）获得重大油气突破，显示出该区良好的勘探前景。在此背景下，研究人员基于新处理的三维地震资料，并结合区域地质背景、地表地质露头、二维地震数据及连续电磁剖面（CEMP）等多源资料，建立了柯克亚段冲断楔的构造解释模型，并系统分析其构造演化过程与石油地质意义。

数据与方法方面，本研究主要利用了塔里木油田采集的二维、三维地震数据，二维及三维CEMP数据，以及1：250000区域地质图和野外露头观测资料。研究人员通过编制横跨盆山过渡带的地质构造剖面，识别地表断层展布与褶皱形态；基于CEMP资料分析地下电性结构的分带特征；在地震资料解释中采用多方案对比与构造平衡恢复方法，结合钻井和测井资料进行层位标定与构造验证，最终构建了柯克亚段冲断楔的构造解释模型。

研究结果部分如下：

3.1 柯克亚段构造解释模型。通过综合地表地质、CEMP与地震资料的联合解释，研究人员提出柯克亚段可解释为以盆山边界断层为后缘断层（rear-edge fault）、以中上地壳低角度滑脱断层为基底断层（basal fault）所限定的山前冲断楔构造。冲断楔内部由4～5条多期活动的主要逆冲断层及其分割的楔形断块以不同构造样式叠加而成，并发育有不同规模和性质的次级断层。从西昆仑山北缘铁克里克隆起至西南坳陷轴部，冲断楔依次表现为盆缘冲断隆起带、基底卷入冲断带和盖层滑脱冲断—褶皱带，反映出挤压变形强度逐渐减弱、卷入变形层位逐渐变浅的规律。该模型强调，先存的高角度正断层在后期挤压中发生反转，是控制背斜形成的重要构造要素。

3.2 柯克亚段构造演化。根据区域不整合面及构造—沉积旋回分析，研究人员将柯克亚段自显生宙以来的构造演化划分为三个“开—合”旋回：南华纪—早古生代（加里东期）、晚古生代—三叠纪（海西—印支期）以及侏罗纪以来（燕山—喜马拉雅期）。每个旋回均经历了早期伸展变形、中期稳定升降和晚期挤压变形三个阶段。其中，晚二叠世—三叠纪的挤压变形奠定了西昆仑山前冲断楔的初始格架，而上新世—第四纪的喜马拉雅期构造运动最终塑造了现今的构造面貌。

3.3 柯克亚段构造模型的石油地质意义。生储盖条件分析表明，石炭系、二叠系和侏罗系是主要烃源岩层系，碳酸盐岩与碎屑岩构成优质储层，区域性泥岩和蒸发岩是有效盖层。冲断楔内的主要断层构成油气垂向运移的通道，与不整合面和储层界面共同构成良好的输导网络。特别是基底卷入冲断带内的主要断层，既是石炭系—二叠系裂陷盆地的边界断层，也是后期背斜和断块的边界断层，有利于形成石炭系—二叠系自源油气藏，是当前油气勘探的重点目标。

讨论部分认为，相比于简单逆冲叠瓦扇模型，冲断楔构造解释模型能更合理地解释区域裂陷背景、深部构造分带性、生长地层与平衡剖面计算结果以及深层断块样式等观察现象。该区域经历了多期“开—合”构造旋回，早期伸展构造的发育为后期挤压变形提供了构造软弱面，先存地堑边界断层在挤压作用下反转，成为吸收地壳缩短的主要变形部位，而前方盖层则沿滑脱层发生滑脱褶皱变形，形成薄皮构造叠加于厚皮构造之上的复合构造样式。最终结论表明：柯克亚段冲断楔具有多套烃源岩、多种储盖组合和多样圈闭类型，石油地质条件优越；主要断裂带及其相关褶皱带有利于石炭系—二叠系自源油气藏的形成，是该区当前油气勘探的重要方向。