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庫車盆地沈降歷史分析

盆地沈降史可以提供沈積盆地特別是擠壓盆地構造演化史的最重要信息,擠壓盆地的沈降受控於造山帶逆沖構造墊的加載。庫車盆地屬於壹個封閉的剝蝕沈積體系,其沈降史分析可以闡明天山造山帶的構造活動史。分析現存地層的厚度是了解構造沈降史的基本方法。厚度隨時間的變化趨勢和盆地內某壹點厚度的橫向變化,可以提供天山陸內造山帶逆沖帶的構造活動史和天山對庫車盆地演化影響的信息。為此,作者根據新疆石油管理局在庫車盆地測得的塔誌部分地層柱狀圖和鉆井資料,以及作者的野外觀測資料,編制了庫車盆地不同位置的地質歷史分析圖。地質沈陷歷史分析點位置見圖3-1。

圖3-1庫車陸內撓曲盆地沈降歷史分析剖面位置圖

地質歷史分析最基本的數據是地層的年齡和厚度。地層年齡數據取自哈克等人(1992)、李永安(191)、郭亞斌等人(1992)的磁性地層年齡數據。由於沒有準確的時間邊界,作者在計算時選擇時間單位邊界作為單位。十三個點在盆地內從東到西、從南到北均勻選取。各點使用的地層厚度圖見表3-2。根據上述原理,對所有點的地質歷史進行分析,所有地質分析圖由計算機程序繪制。

表3-2庫車盆地實測地層厚度

根據計算的庫車盆地沈降史圖(圖3-2),中生代總沈降和構造沈降曲線總體形態相似,而新生代總沈降和構造沈降有明顯差異。每壹點計算出的地質歷史圖都有幾個明顯的擠壓盆地所特有的凸形段,它們所代表的撓曲載荷是由不同時期地殼的縮短和推進所引起的逆沖席狀載荷。自東向西(A-L點)的沈降歷史圖顯示,構造沈降和總沈降速率較高的剖面為三疊紀、中侏羅世、早白堊世、中新世和上新世。所有曲線顯示平緩剖面為早侏羅世、晚侏羅世、晚白堊世、古近紀和新近紀。由構造作用引起的快速構造沈降期為三疊紀、中侏羅世、早白堊世和新近紀中新世。所有曲線都表現出明顯的平緩剖面,這與晚白堊世整個庫車盆地大部分地區沒有沈積作用有關,也可能反映了庫車盆地與天山造山帶平衡上升。早、中三疊世初期,庫車盆地沈降速率較快,沈降速率高達376 m/Ma(基齊爾努爾溝),之後逐漸減緩。因此,三疊紀庫車盆地的沈降明顯不同於典型的前陸盆地(Heller et al .,1986),這可能反映了早三疊世天山造山帶在庫車盆地上的快速加載和堆積是由於造山帶的構造載荷沿走滑斷層和逆沖系統的位移而開始的。

圖3-2庫車陸內撓曲盆地不同剖面位置的沈降史

東西向不同點的地質歷史圖對比分析表明,庫車盆地西部中生代沈降較快,東部沈降較慢。新生代東西部變化不明顯。如東部的吐格明剖面三疊系為緩慢沈降階段,整個侏羅紀為快速沈降階段,白堊紀為平緩階段。古近紀開始緩慢沈降,中新世開始加速沈降,上新世沈降速度最快(圖3-2中的A)。因此,作者認為天山造山帶的逆沖載荷在中生代由西向東移動,這可能是由於天山造山帶存在右旋走滑斷層,或者是造山帶對庫車盆地的強烈擠壓從西部開始,然後向東移動。因為從西到東,早三疊世,庫車盆地的沈降速率西部最大,從東到庫車河逐漸減小,這與沈積相的變化是壹致的。

庫車盆地東西向各點的沈降歷史圖(圖3-2中的A-L)在新生代的曲線段非常相似,沒有像中生代那樣由東向西的變化,反映出新生代的天山陸內造山帶,至少在庫車盆地北緣,是以整體南沖為主的。中生代走滑作用可能對構造載荷有較大影響,應與焉耆拉分盆地形成時間壹致。據此可以認為,新生代天山隆升以逆沖和整體隆升為主,中生代以走滑斷層和逆沖為主,與現代天山斷裂構造分布相似。

根據庫車盆地南北方向(從庫車盆地到塔北隆起)不同點的沈降史分析,中生代庫車盆地的沈降與前陸盆地相似(Kominz,Bond,1986)。新生代,隨著天山造山帶的隆升擴張,逆沖構造墊引起的構造載荷南移,庫車盆地沈降中心明顯南移,沈積速率也相應明顯移動(表3-3)。沈積速率根據壓實校正後的厚度計算。從克拉蘇河庫姆格勒姆背斜北翼(E點)到庫卡1井(G點),再到英買8井(M點)、7井(N點)和1井(O點),下第三系沈降速率從17.4M/ma→8.94M/ma→29.52M/ma→19.2M/ma→13.68變化新生代庫車盆地沈降中心明顯移動,與地質研究壹致,反映天山山前逆沖席向南擴張(Heller,Angevine,1988)。但是,筆者註意到壹個明顯的現象。新生代期間,庫車盆地北緣構造沈降曲線變化不大,但英買8井、英買7井和英買1井的構造沈降速率變化非常明顯。為什麽?筆者認為,新生代天山造山帶隆升擴張過程中,南天山山前的構造楔入(見下壹章)降低了庫車盆地北緣基底因構造載荷而產生的撓曲響應,相應地構造載荷向塔北隆起移動(詳見第六章),沈降中心也向塔北隆起移動。至少第四紀庫車盆地的沈降中心在英買1井附近或稍偏南,這與地質推斷是壹致的。總之,自晚三疊世以來,庫車盆地東西兩側的沈積速率變化曲線非常相似,表明庫車盆地從晚三疊世開始就受到天山造山帶的統壹影響,東西差異不明顯,南北差異明顯,這清楚地反映了庫車盆地沈降的控制因素來自天山造山帶逆沖帶的構造載荷。

表3-3庫車盆地沈積速率表

根據剝離技術,對地層的測量厚度進行去壓實和校正,並計算每個剖面的沈降速率(表3-3)。Schwab(1986)總結了各種古今沈積盆地沈積層序的平均堆積速率(單位m/1000a)(表3-4):克拉通盆地(如密歇根和威靈頓盆地)和正常克拉通陸架區(大陸或洋底)的堆積速率最低(1)。現代大陸坡-隆起區的古地槽(2)、大陸階地(3)、高級地槽(4)相似,堆積速率略高(3 ~ 4倍);前陸盆地(6)和典型外支地槽(7)的沈積物堆積速率比1 ~ 5盆地高5 ~ 30倍。在前陸盆地,復理石(8)和磨拉石(9)具有較高的聚集速率。海溝(10)、古拗拉槽和現代裂谷(12)與前陸盆地壹樣,具有較高的成藏速率。繼承性盆地主要類似於烏幹達大角盆地和波德盆地的晚期造山山間盆地,其堆積速度介於兩者之間。庫車盆地中生代平均成藏速度為44m/Ma,處於Schwab(1986)的下限。新生界平均成藏速度為341m/Ma,處於施瓦布上限。當然,計算值不考慮壓實效應。如果考慮壓實效應,數值會變大(見表3-3),在沈降中心(英買力地區鉆孔附近)達到700m/1000a以上,這是施瓦布(1986)復理石堆積速度的上限。如此高的沈積堆積速率反映了天山造山帶的隆升必然非常強烈。

表3-4各類盆地的堆積速率表

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