0 引言

阜康断裂带位于博格达山与准噶尔盆地的接合处，记录了博格达山隆升过程的构造、沉积响应特征，是研究博格达山演化历史的理想场所^[1-7]，也是准噶尔盆地油气勘探的重要领域^[8-12]。虽然博格达山及其山前带引起了许多地质科研工作者和油气勘探家的广泛关注，并取得了一系列研究成果^{[1-6, 8-12]}，但对于博格达山隆升在准噶尔盆地内的构造响应特征并不清楚。本文的研究区古牧地背斜位于阜康断裂带的最北缘，紧邻准噶尔盆地阜康凹陷，通过对研究区地震反射特征和磷灰石裂变径迹的分析，结合野外地表露头，建立古牧地背斜构造模型并恢复其构造演化历史，对于探讨博格达山隆升过程和指导阜康断裂带油气勘探具有重要意义。

1 地质背景

博格达山位于天山造山带的东北部(图 1a)，地表出露石炭系火山岩、火山碎屑岩，南北两侧为二叠系、中生界和新生界沉积岩变形区。阜康断裂带位于博格达山北麓山前带，发育三工河断裂、妖魔山断裂和阜康断裂等大型断裂带，以及与之相伴生的褶皱带(图 1b)。阜康断裂带发育下二叠统海相到上二叠统陆相的碎屑岩沉积并夹有火山岩，三叠系陆相砂泥岩互层，中下侏罗统以泥岩和煤层为主、上侏罗统为厚层状砂岩，白垩系底部发育底砾岩，向上是以泥岩为主的砂泥岩互层，新生界砂泥岩互层，顶部第四系西域组为巨厚的砾岩沉积(图 2、3)。

博格达地区古生代和中生代的构造属性有很大争议。有学者认为博格达地区石炭纪为火山弧环境^[13]；还有学者认为石炭纪—二叠纪为陆内裂谷环境^[14]；舒良树等^[15-16]认为石炭纪为火山弧环境，早二叠世为裂谷环境；陈科等^[17-18]通过对野外露头中不整合现象的分析，认为博格达地区中生代以来为继承性发育的古隆起；Yang等^[19]对天山北麓山前带的锆石物源分析认为，准南在中三叠世—晚侏罗世为被动沉降盆地，早白垩世至今为前陆盆地；Greene等^[20]对博格达山南麓吐哈盆地碎屑岩沉积研究，认为吐哈—博格达—准噶尔地区在二叠纪—三叠纪为统一的盆地，在早侏罗世博格达山隆升将其分开；Allen等^[21]则认为博格达山和吐哈盆地是晚二叠世—三叠纪大型左旋走滑背景下张扭性旋转而形成的盆山构造。新生代以来，受欧亚大陆南缘与一系列块体的增生、碰撞的远程效应影响，博格达山再次发生构造复活^[22-24]。

2 古牧地背斜构造变形特征 2.1 野外地表露头特征

古牧地背斜南北两翼基本对称，地层倾角为60°~70°，靠近核部地层产状明显变缓(图 4)。北翼最前端发育阜康断层破碎带，断层上盘紫泥泉子组(E_1-2z)发生明显倒转(图 5)。古牧地背斜形态单一，并不存在背斜、向斜相间的构造样式，因此用断层传播褶皱解释背斜前翼地层倒转较合理(图 6a)，并且断层突破古牧地背斜前翼至地表(图 6b)，形成我们在地表所见的阜康断层破裂带。

2.2 地震反射特征及构造模型建立

在地震反射剖面中，古牧地背斜南翼地层地震反射成像清晰，且近地表处地震反射同相轴产状与地表地层产状测量结果一致(图 7a)。背斜核部和北翼由于地表起伏大、地层较陡以及断层对下盘地震成像的“屏蔽”作用等原因，核部和北翼地震反射成像很差(图 7a)。通过与地表地质建模相结合，我们建立了浅层断层突破型断层传播褶皱模型(图 7b)。在地震反射剖面双程旅行时3 500~5 000 ms处，清晰可见J₂x煤层连续强反射特征，垂向上还有地层重复的现象。另外，J₂x强反射之下，能够识别出较可靠的逆断层，与J₂x煤系滑脱层构成了双重构造系统，内部还发育起到调节作用的反冲断层(图 7b)。

2.3 构造演化分析

根据古牧地背斜侏罗系不同层位样品的磷灰石裂变径迹的测试结果(图 8)可见，年龄值均小于所在地层年龄，因此这些样品记录了侏罗系沉积后研究区经历的热演化过程。从模拟实验结果来看，研究区侏罗纪以来发生了150~130、100~80和约30 Ma 3期构造隆升事件。根据上述建立的构造模型，浅层构造变形卷入地层较新，说明变形时间较晚，应该对应约30 Ma构造变形事件；而深部变形仅从地震反射特征很难确定变形时间，磷灰石裂变径迹的结果恰好能反映深部构造变形活动时间较早的特点，为150~130和100~80 Ma。

结合以上分析结果，利用平衡剖面技术，完成了古牧地背斜中侏罗世以来构造演化剖面(图 9)。表明：古牧地背斜晚侏罗世—白垩纪隆升，并发生剥蚀，形成下构造层的双重构造，地层缩短量达到5 km；古近纪以来J₂x塑性层发生大规模滑脱并向浅层突破，地层缩短量达到3.8 km，导致古牧地背斜上构造层继续活动，并冲出地表。

3 讨论

Wartes等^[27]和陈科等^[18]在博格达山南麓分别发现二叠系褶皱地层上覆盖有近水平的三叠系和侏罗系形成的角度不整合，认为这是博格达山三叠纪初始隆升的证据；而Greene等^[20]分析吐哈盆地三叠系物源来自南部中天山陆壳而不是北部北天山洋壳，因此得出博格达山在早侏罗世初始隆升；Tang等^[28]对博格达山北麓二叠—侏罗系样品物源分析也认为博格达山在早侏罗世隆升，隆升幅度很低，在晚侏罗世大幅度隆升；Yang等^[19]对整个准噶尔盆地南缘二叠纪以来的构造属性分析认为，二叠纪—晚侏罗世南缘整体处在伸展环境中，在早白垩世以来才进入前陆盆地演化阶段。而我们此次通过对古牧地背斜侏罗系样品分析得到最早的变形时间是150~130 Ma，说明古牧地地区可能受博格达山隆升的影响，在晚侏罗世—早白垩世确实发生了隆升，并且在研究区白垩系底部可以看到砾石沉积(图 4)，以及在区域地震大剖面中可以看到白垩系底部与下伏地层不整合接触^[29]，这些都反映出古牧地地区晚侏罗世—早白垩世确实发生了构造隆升。至于该区域在早侏罗世甚至更早的三叠纪是否发生隆升，还要继续做相关研究工作才能确定。

晚白垩世以来的构造活动(100~80 Ma，约30 Ma)主要与欧亚大陆南缘发生的多期地体增生、碰撞远程效应造成的博格达山复活有关^[22-24]。朱文斌等^[30]和沈传波等^[31]通过博格达山及北麓的磷灰石裂变径迹分析，均获得了晚白垩世—新生代的多期冷却剥蚀。在新生代的冷却剥蚀过程中可以看到5 Ma以来的隆升加速过程(图 8b)，这可能和欧亚大陆与印度板块碰撞有关。

古牧地背斜下构造层双重构造变形时间主要为晚侏罗世—早白垩世和晚白垩世，而上构造层断层突破型断层传播褶皱的形成主要受新生代博格达山复活影响，J₂x煤系塑性层产生长距离的滑脱位移量并在古牧地冲出地表。现今古牧地背斜油气勘探主要集中在上构造层断层传播褶皱上，已获得了良好的油气显示，并且证实油气来源主要为下伏的侏罗系西山窑组和八道湾组(J₁b)煤系烃源岩^[32-33]。而下构造层双重构造形成时间更早、后期改造作用弱、距离烃源岩更近、埋深相对较浅，具有非常重要的勘探价值。

4 结论

1) 古牧地背斜下构造层为双重构造，活动时间为晚侏罗世—早白垩世、晚白垩世，上构造层为断层突破型断层传播褶皱，活动时间为古近纪末至今。古牧地背斜的多期构造变形与博格达山隆升有密切关系。

2) 古牧地背斜下构造层圈闭形成时间早、晚期破坏作用弱、距油源近、埋深适中，是非常现实的重要油气勘探领域。

致谢: 感谢在野外地质考察过程中给予指导和帮助的南京大学王胜利教授。