帕米爾西天山南部生長地層和生長不整合的地層

帕米爾西天山南部生長地層和生長不整合的地層

塔西山脈的晚新生代發(fā)生了強烈的變形，形成了帕米爾。西昆侖和西南天山脈的褶皺帶控制了該地區(qū)的地形和河流系統(tǒng)，對氣、物、河的運移、聚集、儲存和地震活動有重要影響。塔西南山前晚新生代的構(gòu)造活動與印度板塊與歐亞大陸的匯聚、青藏高原的隆起、帕米爾地塊向北擠壓同期發(fā)生,而對帕米爾?西昆侖山北麓和西南天山南麓山前構(gòu)造變形時代并不清楚,也缺乏系統(tǒng)的研究,其根源是:①發(fā)育于帕米爾?西昆侖山、天山和塔里木盆地交界地帶幾千米厚的晚新生代磨拉石已強烈變形,這套地層巖性單一,古生物化石缺乏,無法細化分層,給構(gòu)造層位對比帶來難度;②帕米爾—西昆侖山北麓和西南天山南麓的逆沖斷層多為隱伏斷層,地表以褶皺變形為主,盡管生長地層(又稱同沉積地層)是判斷褶皺變形時間的直接證據(jù),但是識別生長地層除野外實地觀察,還需要高品質(zhì)的二維反射地震測線支持,這方面的資料比較缺乏。近兩年來,塔里木油田分公司在塔里木盆地西緣開展油氣勘探,沿帕米爾—西昆侖山北麓和西南天山南麓布置了幾千千米的二維地震測線,通過地震測線的處理解釋和地表構(gòu)造的詳細調(diào)查,在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)了與構(gòu)造活動有關(guān)的生長地層和生長不整合。1時代的特征:轉(zhuǎn)換的歷史生長地層是構(gòu)造變形期沉積于背斜脊部和側(cè)翼的地層,屬于同構(gòu)造期沉積地層,記錄了褶皺發(fā)生和發(fā)展的過程(圖1),識別與褶皺相關(guān)的生長地層,確定生長地層的層位和時代,可以幫助確定褶皺的起始時間和演化歷史。生長地層在野外露頭和地震剖面具有以下特征(圖1):①生長地層與下伏生長前地層未出現(xiàn)沉積間斷,兩套地層的傾向保持一致,兩者呈整合接觸關(guān)系;②生長地層單層巖層的厚度向背斜脊部減薄,造成背斜翼部的生長地層呈楔形或扇形幾何形態(tài),生長地層楔的尖端指向背斜脊部;③背斜翼部生長地層的傾角由深至淺,逐漸變緩;④生長地層內(nèi)部發(fā)育局部角度不整合,不整合面一般發(fā)育于靠近背斜脊部的側(cè)翼,遠離背斜脊部(向斜區(qū))角度不整合漸變?yōu)榧僬虾驼稀?塔西南前方的生長層2.1更新世西域晚期阿圖什背斜、喀什背斜位于西南天山南麓,屬于天山山前第三、四排褶皺。二維反射地震測線顯示阿圖什背斜、喀什背斜兩翼發(fā)育低角度傾斜的生長地層(圖2)。阿圖什背斜南翼地層東南傾,下部地層的厚度及產(chǎn)狀(約為340°∠18°)沒有顯著的變化,是一套生長前地層;上部地層產(chǎn)狀逐步變緩,向上變?yōu)?40°∠15°、12°、10°,地層厚度向阿圖什背斜的脊部(向北)減薄,形成尖端指向北的沉積楔(生長地層楔),這是一套生長地層。阿圖什背斜南翼的生長地層位于更新統(tǒng)西域組(Q1x)的上段是在更新世西域晚期沉積的,說明阿圖什背斜的變形發(fā)生在更新世西域晚期?？κ脖承蔽挥诎D什背斜南側(cè),背斜兩翼均發(fā)育生長地層,生長前地層的產(chǎn)狀為340°∠12°~10°,生長地層的產(chǎn)狀向上變緩,喀什背斜北翼地層產(chǎn)狀由340°∠10°變?yōu)?40°∠8°。南翼地層產(chǎn)狀由340°∠12°變?yōu)?40°∠10°、8°、6°,喀什背斜兩翼生長地層的厚度向背斜脊部減薄,形成對稱的生長地層楔,喀什背斜頂部生長地層產(chǎn)狀近于水平?？κ脖承鄙L地層也位于更新統(tǒng)西域組(Q1x),但是它的底界比阿圖什背斜生長地層底界層位高(圖2),說明喀什背斜生長地層形成晚于阿圖什背斜生長地層,由此判斷喀什背斜的變形晚于阿圖什背斜。陳杰測量了阿圖什背斜南翼博古孜河—干旱溝剖面上新統(tǒng)阿圖什組(N2a)、更新統(tǒng)西域組(Q1x)磁性地層。博古孜河上新統(tǒng)阿圖什組頂部被剝蝕,更新統(tǒng)西域組不整合于上新統(tǒng)阿圖什組之上,干旱溝地層屬于上新統(tǒng)阿圖什組頂部,正好填補博古孜河上新統(tǒng)阿圖什組頂部被剝蝕的部分。磁性地層數(shù)據(jù)顯示博古孜河上新統(tǒng)阿圖什組的年代為3.58~1.95Ma,干旱溝上新統(tǒng)阿圖什組的年代為1.95~1.07Ma,博古孜河更新統(tǒng)西域組的年代在1.07Ma以內(nèi),這說明西南天山山前阿圖什—喀什地區(qū)更新統(tǒng)西域組的沉積在距今1.07Ma以內(nèi)。鉆井和地震測線資料證實,阿圖什背斜、喀什背斜生長地層的層位位于更新統(tǒng)西域組的上部(圖2),它們是在更新世西域晚期沉積的。如果更新統(tǒng)西域組的沉積在1.07Ma內(nèi),那么,位于更新統(tǒng)西域組上部的阿圖什背斜、喀什背斜生長地層的時代也在1.07Ma以內(nèi),因此阿圖什背斜、喀什背斜開始變形的時間在距今1.07Ma以內(nèi)。2.2帕米爾？西昆倉山2.2.1上新統(tǒng)烏恰群中的標志層西昆侖山前葉城段有三排褶皺,山前第一排是甫沙背斜,向北(塔里木盆地方向)是柯克亞背斜和固滿背斜?？驴藖啽承焙凸虧M背斜發(fā)育生長地層(圖3),柯克亞背斜北翼地層向北東方向傾斜。上新統(tǒng)阿圖什組(N2a)下段地層產(chǎn)狀為20°∠28°,上段地層傾向不變,傾角變緩為20°∠24°、21°、15°、10°、5°,地層厚度向柯克亞背斜脊部(向南)減薄,形成尖端指向南的沉積楔(生長地層楔),柯克亞背斜頂部生長地層產(chǎn)狀近于水平。固滿背斜北翼生長地層向北東方向傾斜,生長前地層產(chǎn)狀為20°∠16°,生長地層產(chǎn)狀向上逐步變緩,變?yōu)?0°∠15°、13°、10°,地層厚度向固滿背斜脊部(向南)減薄,形成北翼的生長地層楔。生長地層在固滿背斜頂部近于水平,向南與柯克亞背斜北翼生長地層相接。鉆井和地震測線資料顯示,柯克亞背斜的生長地層位于上新統(tǒng)阿圖什組上段,固滿背斜的生長地層位于上新統(tǒng)阿圖什組頂部,它們都是上新世沉積的,柯克亞背斜生長地層底界比固滿背斜生長地層的底界層位低(圖3),說明柯克亞背斜生長地層沉積時間早于固滿背斜生長地層的沉積時間。葉城縣甫沙村河西出露一套厚度達4000m的地層,筆者通過野外觀測,結(jié)合區(qū)域地層資料,認為這套地層屬于中新統(tǒng)烏恰群(N1wq)、上新統(tǒng)阿圖什組(N2a),其中富含輝石碎屑的細砂巖(通常被稱為“輝石條帶砂巖”),位于甫沙剖面的上段。依據(jù)西昆侖山前地層劃分方案,“輝石條帶砂巖”是區(qū)分上新統(tǒng)阿圖什組上、下段的標志層。因此,甫沙剖面的下段應該屬于中新統(tǒng)烏恰群,中、上段是上新統(tǒng)阿圖什組。鄭洪波測量的甫沙剖面上段上新統(tǒng)阿圖什組的磁性地層數(shù)據(jù)顯示,這段地層的磁性年代為4.6~1.8Ma,遺憾的是鄭洪波將磁性地層下段定義為上新統(tǒng)阿圖什組(N2a),磁性地層年代為4.6~3.58Ma;上段定義為更新統(tǒng)西域組(Q1x),磁性地層年代為3.58~1.8Ma。依照鄭洪波的劃分方案,“輝石條帶砂巖”被歸屬于更新統(tǒng)西域組,這與西昆侖山前地層劃分方案相矛盾。作者認為,鄭洪波測定的這套地層應該屬于上新統(tǒng)阿圖什組,至少“輝石條帶砂巖”上、下層位(以砂巖為主的地層)不應該是更新統(tǒng)西域組,甫沙剖面頂部(北端)出露的灰色厚層狀砂巖與鄰區(qū)更新統(tǒng)西域組巖性面貌基本相同,地層出露位置與地質(zhì)圖標出的更新統(tǒng)西域組(Q1x)分布范圍相吻合,因此甫沙剖面頂部地層可能屬于更新統(tǒng)西域組。以上分析表明,西昆侖山前上新統(tǒng)阿圖什組磁性地層年代為4.6~1.8Ma,“輝石條帶砂巖”的磁性地層年代大約為3.04~2.58Ma,“輝石條帶砂巖”上覆含礫砂巖和礫巖年代為2.14~1.8Ma。由于“輝石條帶砂巖”上覆地層的巖性和沉積相明顯不同于下伏地層,出現(xiàn)了大套礫巖,沉積速率明顯加快,反映了晚上新世—早更新世西昆侖山的強烈隆升和剝蝕,這正好與筆者觀察的柯克亞背斜、固滿背斜生長地層發(fā)育于上新統(tǒng)阿圖什組上段和頂部的結(jié)果相吻合,因此可以認為,柯克亞背斜、固滿背斜開始變形的時間為晚上新世—早更新世(距今2.14~1.8Ma)。2.2.2斜的生長地層西昆侖山前的三排構(gòu)造為蘇蓋特背斜、英吉莎背斜和阿克陶背斜(由山前向塔里木盆地),三排褶皺均發(fā)育生長地層(圖4)。蘇蓋特背斜的生長地層位于上新統(tǒng)阿圖什組下段(N2a),生長前地層產(chǎn)狀340°∠31°,生長地層傾角向上逐步變緩,變?yōu)?40°∠30°、28°、20°。英吉莎背斜的生長地層位于更新統(tǒng)西域組(Q1x),生長前地層產(chǎn)狀340°∠21°,生長地層產(chǎn)狀變?yōu)?40°∠17°、14°。阿克陶背斜的生長地層位于更新統(tǒng)烏蘇組(Q23w),生長前地層產(chǎn)狀340°∠18°,生長地層產(chǎn)狀變?yōu)?40°∠16°、14°。很明顯,由南向北(西昆侖山→塔里木盆地)生長地層的發(fā)育層位依次變新:蘇蓋特背斜的生長地層形成最早,它的底界位于上新統(tǒng)阿圖什組(N2a)下段,依據(jù)鄭洪波的磁性地層數(shù)據(jù)推算,地層年代大約為4.0Ma;英吉莎背斜的生長地層形成次之,它的底界位于更新統(tǒng)西域組(Q1x)上段,依據(jù)陳杰的磁性地層數(shù)據(jù)推算,其地層年代小于1.0Ma;阿克陶背斜的生長地層沉積的最晚,它的底界位于更新統(tǒng)烏蘇組(Q23w),地層年代遠小于1.0Ma。由此推算,蘇蓋特背斜的變形發(fā)生在上新世(距今4.0Ma),英吉莎背斜的變形發(fā)生在晚更新世(在距今1.0Ma以內(nèi)),阿克陶背斜的變形發(fā)生在晚更新世—全新世。2.2.3烏泊爾斷層南緣晚上新世烏泊爾斷層位于帕米爾北麓,屬于山前最新一排構(gòu)造。烏泊爾斷層上盤新生代盆地發(fā)育多個角度不整合面。通過分析不整合面的發(fā)育層位和形成時間,可以恢復烏泊爾斷層的演化歷史。烏泊爾地區(qū)發(fā)現(xiàn)3個角度不整合,深層不整合分布范圍廣,不整合面上覆地層為早更新統(tǒng)西域組(Q1x),下伏地層為前更新世地層。這期不整合屬于區(qū)域不整合,帕米爾北麓均有分布,發(fā)育時代應該是晚上新世?早更新世。烏泊爾斷層南側(cè)發(fā)育2個時代更新的不整合,遠離斷層(向南)不整合消失,地層漸變?yōu)檎详P(guān)系。由于這2個不整合不具有區(qū)域分布性質(zhì),所以僅發(fā)育于烏泊爾斷層附近,屬于斷層、褶皺形成的構(gòu)造生長不整合。野外考察發(fā)現(xiàn),烏泊爾斷層南側(cè)全新統(tǒng)(Q4)角度不整合于漸新統(tǒng)巴什布拉克組(E23b)之上,不整合面下伏巴什布拉克組地層傾角為60°~70°,上覆全新統(tǒng)地層傾角為12°,不整合面向西南方向傾伏,地表發(fā)現(xiàn)的全新統(tǒng)?漸新統(tǒng)不整合與烏泊爾斷層南側(cè)淺層的生長不整合可以相連,因此烏泊爾斷層南側(cè)淺層的生長不整合的時代為全新世;另一個形成較早,可能是晚更新世。烏泊爾斷層造成早更新世區(qū)域不整合面變形,并且形成晚更新世—全新世構(gòu)造生長不整合,因此烏泊爾斷層開始變形的時代應為晚更新世,全新世斷層持續(xù)活動。由于烏泊爾斷層通過地段的河床、階地、沖積扇等現(xiàn)代地貌被錯斷,斷距達20~30m,形成斷層崖,這表明烏泊爾斷層至今仍然活動。3不同變形時代的變形通過對生長地層和生長不整合的研究分析,初步確定了西南天山南麓阿圖什背斜、喀什背斜開始變形的時間在距今1.07Ma以內(nèi),帕米爾北麓烏泊爾斷層變形時代為晚更新世,并持續(xù)至今,西昆侖山北麓英吉莎地區(qū)的蘇蓋特背斜形成于上新世(距今4.0Ma),英吉莎背斜形成于晚更新世(距今1.0Ma以內(nèi)),阿克陶背斜形成于更新世末期,葉城地區(qū)的柯克亞背斜、固滿背斜形成于晚上新世—早更新世(距今2.14~1.8Ma),顯然上述斷層和褶皺形成于上新世—更新世。帕米爾—西昆侖山—西南天山山前變形的起始年代由山體向塔里木盆地變新,例如西南天山南麓有4排褶皺。最靠近山體的塔什皮薩克背斜變形時代為上新世—更新世,阿圖什背斜、喀什背斜屬于山前第三、四排褶皺,它們的變形時代是晚更新世(距今1.07Ma以內(nèi));西昆侖山北麓英吉莎地區(qū)有3排褶皺,最靠近山體的蘇蓋特背斜形成于上新世(距今4.0Ma),英吉莎背斜形成于晚更新世(距今1.0Ma以內(nèi)),位于塔里木盆地邊緣的阿克陶背斜形成于更新世末期;西昆侖山北麓葉城地區(qū)靠近山體的柯克亞背斜形成于晚上新世,位于盆地邊緣的固滿背斜形成于上新世末期