柴达木盆地西北缘咸水泉背斜新生代变形特征及意义

柴达木盆地西北缘咸水泉背斜新生代变形特征及意义

黄凯;陈力琦;肖安成;沈亚;吴磊

【摘要】柴达木盆地西北部的新生代变形受北东向的挤压冲断和北东东向左旋走滑剪切的共同控制,我们依据地表地质调查、钻井以及三维地震资料,精细分析盆地西部英雄岭北端的咸水泉背斜的变形特征和机制.生长地层显示咸水泉背斜于晚中新世开始活动,更新世快速生长.背斜主要受北北西向的右旋基底逆冲断裂控制,具有明显的南北分段特征.南段受阿尔金断裂的影响很小,主要表现为北北西向的次级背斜及北西向的反冲断裂,缩短量较小;北段受阿尔金左旋走滑断裂的影响较大,主要表现为北西西向的次级背斜和反冲断裂,缩短量较大.本研究支持柴达木盆地整体为一挤压型盆地,西北侧阿尔金左旋走滑断裂对其变形的影响仅局限在有限的范围内.【期刊名称】《高校地质学报》

【年(卷),期】2018(024)005

【总页数】8页(P761-768)

【关键词】柴达木;阿尔金;背斜;变形特征

【作者】黄凯;陈力琦;肖安成;沈亚;吴磊

【作者单位】浙江大学地球科学学院,杭州 310012;教育部含油气盆地构造研究中心,杭州 310012;浙江省国土资源厅信息中心,杭州 310007;浙江大学地球科学学院,杭州 310012;教育部含油气盆地构造研究中心,杭州 310012;东方地球物理公司研究院地质研究中心,涿州 072751;浙江大学地球科学学院,杭州 310012;教育部含油气盆地构造研究中心,杭州 310012

【正文语种】中文

【中图分类】P618.13

1 引言

柴达木盆地是青藏高原内部最大的新生代沉积盆地（图1），其内沉积了连续而完整的新生界层序，是研究青藏高原远程效应引起的沉积作用和构造变形的理想地区。柴达木盆地内的变形结构和地震震源机制的分析结果表明，其新生代构造变形以逆冲断裂及相关褶皱变形为主(刘志宏等，2005；王胜利等，2008；肖安成等，2006；Chen et al., 1999；Mao et al., 2016；Wei et al., 2016；Wu et al., 2014；Yin et al., 2008；Zhou et al., 2006)，受南侧祁曼塔格和北侧南祁连冲断体系的影响明显。柴达木盆地西北边界为巨型的阿尔金左旋走滑断裂系，二者之间的沉积和构造耦合关系已被广泛研究，一般认为，阿尔金断裂对柴达木盆地的构造影响局限在狭长（宽度为30～60 km）的阿尔金斜坡内(刘重庆和周建勋，2013；尹成明等，2011；周建勋等，2006；Zhao et al.,2016)，其活动造成的阿尔金山隆升和剥露为柴达木盆地西北缘的新生代沉积提供了主要物源(付锁堂等，2015；刘欢等，2007；刘永江等，2001；任收麦等，2004；施泽进，2004；孙知明等，2012；肖安成等，2013；谢鸣谦，1991；袁四化等，2008；Cheng et al., 2016；Fu et al., 2015；Li et al., 2018；Wang et al., 2006, 2015；Wu et al., 2012a,b)。但也有学者认为阿尔金断裂对柴达木盆地的影响范围一直到其东部，宽度达＞

200km（潘家伟等，2015）。尽管存在争议，但大部分学者都认同柴达木盆地西北部同时受到来自阿尔金断裂系的左旋走滑和祁曼塔格与南祁连构造带逆冲推覆的双重影响。这种独特的走滑与冲断双边界控制下的褶皱与断裂变形特点目前认识还比较缺乏。为此，本文选取了柴达木盆地西部英雄岭背斜带北端的咸水泉背斜作为

研究对象（图1），利用三维地震反射资料，结合地表地质调查和钻井数据，对该背斜的变形特点进行了详细解剖，在此基础上探讨了阿尔金断裂系的左旋走滑对柴达木盆地内部逆冲和褶皱变形的影响方式和范围。

2 地质背景

图1 柴达木盆地西北缘咸水泉背斜及邻区地质图Fig. 1 Geological map of the Xianshuiquan anticline and its adjacent area, NW Qaidam

柴达木盆地分别被其西北部的阿尔金断裂、南部的祁曼塔格—东昆仑山和东北部

的南祁连山所环抱，整体海拔约3000 m，总面积约12×104 km2；其内主要被

中新生代的陆相碎屑岩填充，新生代的沉积中心主要沿着盆地中轴线向东迁移，最厚可达1×104 m以上（Wang et al., 2006；Yin et al., 2008；Zhu et al., 2006）。柴达木盆地的新生界从老到新被分为路乐河组（LLH）、下干柴沟组下

段（LXG）、下干柴沟组上段（UXG）、上干柴沟组（SG）、下油砂山组（XY）、上油砂山组（SY）、狮子沟组（SZG）和七个泉组（QGQ）（青海省地质矿产局，1991）。前人在柴达木盆地做了大量的磁性地层与化石定年工作，约束了这些地

层的年龄，一般认为路乐河组时代为晚古新世—早始新世，下干柴沟组时代为晚

始新世，上干柴沟时代为晚始新世末期到中新世初期，下油砂山组时代为早中新世，上油砂山组时代为晚中新世，狮子沟组时代为晚中新世后期到上新世，七个泉组时代为更新世（杨藩等，1992；Chang et al., 2015；Fang et al., 2007；Ji et al., 2017; Lu and Xiong, 2009；Sun et al., 2005）。另外，Wang 等（2017）在柴北缘红沟地区的磁性地层工作则认为路乐河组的底界年龄仅为26 Ma（渐新世末期），但狮子沟组及以上地层的年龄差别却并不大。本文采用Ji等（2017）和Fang等（2007）的磁性年代学结果（图2）。柴达木盆地内发育了大量的NW-SW走向的褶皱变形带，变形的起始时间在盆地边缘较早（刘志宏等，2005；Wu et al., 2014），但强度较弱，盆地内的主要变形期发生在七个泉组沉积时期及以

后（Wei et al.,2016；Zhou et al., 2006）。

图2 柴达木盆地各地层的年龄Fig. 2 The chronology of the strata in Qaidam Basin

3 咸水泉背斜地表地质特征

咸水泉背斜位于英雄岭背斜带的北端（Wu et al., 2014），呈北北西走向；其北

西端被一条近NEE走向的阿尔金断裂系的分支断裂所限（图3），总体呈向南倾

伏的鼻状构造形态，地表出露地层为下油砂山组、上油砂山组、狮子沟组和七个泉组。在野外地质调查、遥感解译以及前人已有填图结果的基础上（青海省地质局，1958），我们对该地区进行了精细的构造填图（图3），识别出五个次级的背斜。平面上，这些次级背斜轴呈右阶雁列排布，靠北部的石油沟一号、石油沟二号高点背斜轴走向与南部华岩山高点、城墙沟高点、咸水泉高点背斜轴之间存在约15°的夹角（图3），南北两部分所控制的两翼地层产状也存在明显不一致的情况：前者以近东西走向为主，而后者则多为北北西走向。

图3 咸水泉背斜地表地质图和断裂图Fig. 3 Detailed surface geological map and fault systems of the Xianshuiquan anticline

4 咸水泉背斜深部结构与变形特征

基于咸水泉背斜的三维地震和钻井数据，勾画出了咸水泉背斜深部的断裂体系图（图3），同时展示了四条正切咸水泉背斜的横剖面和一条纵向剖面（图4），在平面和剖面上对咸水泉背斜的构造变形进行精细刻画。

4.1 断裂几何学特征及活动时间

咸水泉地区的深部断裂大致可以分为四组，在剖面上均表现为明显的陡倾逆断层特征（图4）。

图4 过咸水泉背斜地震剖面及其地质解释Fig. 4 Seismic profiles crossing the Xianshuiquan anticline and their geological interpretation