利用地震资料研究盆地热运动(及其产物)主要可划归3个尺度.一是利用天然地震地震层析成像或其他处理方法(Kawakatsu and Niu，1994；Vander Hilst et al.，1997；Bijwaard et al.，1998；Ritsema et al.，1999；傅容珊等，2001)，并结合深部岩石地球化学资料及其他地质-地球物理手段，关注地幔对流及板块运动，即全球至岩石圈尺度热运动研究，获知盆地地球动力学背景.二是利用深反射地震反射资料(DEKORP Research Group，1991；杨宝俊等，1996；Laigle et al.，2008；Lu et al.，2013)，结合地球化学手段与大地电磁、大地热流值等地质-地球物理方法，关注沉积盆地之下岩石圈的精细结构，即盆地热运动与壳幔结构关系的研究.三是利用人工油气地震资料，结合钻井资料及其他手段对盆地内侵入岩体或火山作用产物进行震相研究，即侵入岩体、火山机构或火山岩地层的精细刻画(Planke et al.，2000；Thomson，2005；Feng，2008；程日辉等，2011；Aiello et al.，2012).可见，地震资料所反映的震相特征是研究盆地热运动的重要手段之一.

塔里木盆地位于新疆南部，周缘被天山、西昆仑山、阿尔金山所围限.塔里木地块南缘与滇藏造山系以阿尔金山、西昆仑山相隔，西部与帕米尔构造结相邻，本身位于印度板块俯冲造成的强烈挤压应力场中(图 1).盆地整体呈向东开口的菱形，面积达56万km²，是我国最大的沉积盆地，可划分为库车坳陷、北部坳陷、西南坳陷、东南坳陷、巴楚隆起、塔中隆起、东南隆起等“三隆四坳”7个构造单元(何登发等，2013).塔里木盆地油气总资源量123.37亿t油当量(周新源等，2005)，资源量大，勘探程度较低，对我国油气战略选区具重要意义.

图 1

Fig. 1

图 1 塔里木盆地周缘大地构造略图(据Sobel and Dumitru，1997修改) Fig. 1 Schematic map showing tectonic setting of Tarim basin(modified from Sobel and Dumitru，1997)

塔里木盆地现今大地平均热流为43 mW·m^-2(冯昌格等，2009)，低于中国平均热流值63 mW·m^-2(Hu et al.，2000；汪洋等，2001).与我国其他盆地平均热流值比较，如松辽盆地70 mW·m^-2(冯昌格等，2009)、海拉尔盆地55 mW·m^-2(崔军平等，2007)、鄂尔多斯盆地61.78 mW·m^-2(任战利等，2007)、渤海盆地65.8 mW·m^-2 (王良书等，2002)、四川盆地53.2 mW·m^-2(徐明等，2001)、南华北盆地53.7 mW·m^-2(张鹏等，2007)、珠江口盆地77.5 mW·m^-2(米立军等，2007)，塔里木盆地是一个典型的冷盆.塔里木盆地具有较冷的刚性基底(刘绍文等，2006)，自震旦纪成盆以来，塔里木盆地内部几乎未经历大的构造变动，为稳定的低温盆地(贾承造等，2004).烃源岩有机质成熟需要时间和一定的温度，而之后一系列运移、成藏与保存也与盆内热作用密切相关，应当关注塔里木盆地内是否存在深部物质上涌为这一过程提供能量(滕吉文，1991；梁狄刚，1999；杨文采，2009)，即“热上涌”对冷盆的热改造.

本文基于覆盖全盆总长12040 km的20条地震长剖面(图 2).该20条剖面由不同年度施工的油气地震剖面组构而成，野外施工时间为1978年至1996年，道间距25 m，药量20~30 kg，记录长度为5~8 s，不是深反射剖面.例如Z50线的组构资料为：H82-280，20.5 km；H82-300，26.2 km；H82-300AC，36.45 km；NS-475，455.55 km；K82-92S，21.475 km；L86-220，13.5km；K84-85，29 km；L89-672EE，0.825 km；Y84-15，27.4 km；Y84-100，25.225 km；Y84-10，39.825 km.全线长约690 km.其他19条线的组构资料与此类似.对20条长剖面的组构资料进行了统一处理¹⁾，目的是保证处理剖面的质量和一致性.统一的处理流程为：解编—区域异常振幅处理—野外静校正—地表一致性振幅补偿—反褶积—速度分析Ⅰ—动校正、叠加—自动剩余静校正—速度分析Ⅱ—最终叠加—拼接处理—随机噪声衰减—叠后偏移—滤波与增益处理.在对组构的20条剖面资料统一处理后，识别出了83处特殊的地震反射尖角直立结构，其特征为同相轴向上凸起呈尖角状，形态为直立或近直立，故名“地震反射尖角直立结构”(以下简称为“尖角结构”).尖角结构形态特征明显，分布也有一定的规律，对热上涌作用具有指示意义.尖角结构形态特征明显，分布也有一定的规律，对热上涌作用具有指示意义.

1)物探局研究院处理中心.1998.塔里木盆地区域骨干大剖面处理报告(内部报告).

图 2

Fig. 2

图 2 塔里木盆地构造单元划分与地震长剖面位置(其中单元划分据何登发等，2013) Fig. 2 Tectonic unit division of Tarim basin and locations of seismic profiles(tectonic unit division after He et al.，2013)

尖角结构最显著的两个特点是：(1)同相轴上凸呈尖角状，左右两支形态相近；(2)从开始出现较好发射的深部开始，直至同相轴趋于平缓，显示消失，一系列尖角呈近于直立排列.这使之与断裂造成的同相轴错断或变形(Okay et al.，2000；Shaw et al.，2002；任建业等，2011)区分开来.以L250剖面为例，对尖角结构进行详细说明.L250位于盆地中部，几乎横跨整个塔里木盆地，现象具有一定的代表性(位置见图 2).剖面长768 km，最深反射约为8 s.剖面自西向东跨越的构造单元包括巴楚隆起、塔中隆起、北部坳陷、东南隆起.在L250剖面上识别出10处尖角结构，从西至东依次编号为L250-1至L250-10(图 3).

图 3

Fig. 3

图 3 L250剖面上的地震反射尖角直立结构 Fig. 3 VSPCAs on seismic profile L250

L250-1位于剖面20 km处，宽约9 km.2.3 s基底杂乱反射之上出现第一组较好的反射即表现尖角结构特点，同相轴左右两支相背拱起组成上凸的尖角，核部似“人”字形.1.2 s及更浅处，反射连续性较差，尖角结构无法识别，L250-1终止于下古生界反射层.L250-2位于剖面95 km处，宽约8.5 km.2.9 s处尖角结构出现，2.3 s~1.2 s反射连续性差，尖角结构无法识别.从1.2~0.5 s，尖角结构的显示又复明显，受到横向挤压的影响，范围与幅度较深部变大，0.5 s至浅部，尖角结构消失，上覆发射层未受影响，卷入L250-2的层位为古生界反射层.L250-1、L250-2位于巴楚隆起之上.L250-3位于剖面230 km处，宽约7.7 km，从5.1 s古生界反射层起，至2.0 s中生界反射层中消失，整体呈现明显的渐变，底部形态与前两处类似，但由深至浅，变形幅度逐渐变小，同相轴趋于平缓，直至顶部尖角结构特征消失，这在尖角结构中是普遍存在的.L250-4位于剖面250 km处，宽约7.4 km，形态与L250-3类似，5.1 s出现，1.3 s处消失，也存在由深至浅的渐变，卷入层位包括古生界、中生界、新生界反射层.L250-5位于剖面280 km处，宽约6.5 km，自4.9 s处该尖角结构出现，至1.7 s消失，亦存在凸起幅度向浅变小.在3.8~3.6 s范围内，同相轴连续性差，没有尖角结构的明显显示.卷入L250-5的层位包括古生界、中生界、新生界反射层.L250-6位于剖面310 km处，宽约10.3 km，自4.8 s结构出现，其上凸幅度较前几处要大的多(>0.2 s)，至1.7 s处结构消失，同样存在渐渐变缓的趋势.4.2~3.6 s内同相轴连续性差.L250-7位于剖面330 km处，宽约8.0 km，自4.7 s尖角结构出现，1.8 s处消失，卷入层位为古生界与中生界的反射层.L250-8位于剖面360 km处，宽约11.9 km.L250-8与前述尖角结构具不同的特点，位于剖面360 km处，宽约11.9 km.L250-8与前述尖角结构具不同的特点，两侧同相轴清晰、完整，略呈上凸状，但核部完全被“冲起”，为杂乱反射，这一现象于4.5 s出现，至2.9 s杂乱反射消失，1.8 s该处尖角结构消失，卷入层位包括古生界、中生界反射层.L250-9位于剖面400 km处，宽约7.0 km，于3.9 s出现，2.4 s消失，3.5~3.0 s反射同相轴连续性差，显示不明显.L250-3至L250-9均位于塔中隆起之上.L250-10是由7个集中发育、间隔很小的尖角结构组合组成，位于剖面720 km处，处于东南隆起范围内，宽约50 km.西部的6个尖角结构形态类似，这6处又依次分为3组，每组的两处形态类似，相互紧邻，在结合部位呈下凸的形态.L250-10自3.2 s出现，2.6 s处消失，卷入的层位为下古生界反射层.

20条剖面共识别83处尖角结构，根据其形态将其分为6种类型(图 4)，其中基本类型4种，分别是平缓型(a)、普通型(b)、巨幅型(c)、刺穿型(d)，组合类型2种，分别是双相位型(e)、复合型(f).如前述，某些尖角结构由深至浅可能存在渐变，故类型的划分并非严格的界定，只是对某处尖角结构整体的、最显著的特征的归纳.平缓型凸起幅度小，整体平缓，核部圆滑.与平缓型相比，普通型核部为尖角，其同相轴拱起的幅度小于巨幅型，L250-1—L250-5、L250-7及L250-9均为基本型.巨幅型同相轴上凸幅度大于0.2 s，如L250-6.刺穿型的特点为两侧同相轴清晰、完整，略上凸，但核部为杂乱反射，L250-8即属于这一类型.由普通型至刺穿型，尖角结构的凸起幅度逐渐增大，变形增强.集中发育于某处的若干个基本型构成组合型.双相位型由两个紧紧相邻、形态类似的基本型组构，二者的结合部位因两侧均上凸，显示为向下的尖角.发育于某个范围内，相距较近的若干个基本型或双相位型可构成复合型，如L250-10为3个双相位型与1个普通型的复合.需要指出，若剖面纵向、横向比例尺一致，尖角结构虽仍存在相应反射特征，但难以表现出明显起伏.

图 4

Fig. 4

图 4 地震反射尖角直立结构类型 Fig. 4 Typical types of VSPCAs

将全盆83处尖角结构汇总如表 1，其中平缓型共11处(13.3%)，普通型共30处(36.1%)，巨幅型共17处(20.5%)，刺穿型共7处(8.4%)，双相位型共4处(4.8%)、复合型共14处(16.9%).

表 1(Table 1)

表 1 塔里木盆地地震反射尖角直立结构统计表 Table 1 Statistics of VSPCAs in Tarim basin 序号 代号 位置/km 层位 类型 序号 代号 位置/km 层位 类型 1 L100-1 30 古、中、新 b 43 Z10-4 205 古、中、新 c 2 L100-2 105 古 b 44 Z10-5 225 古、中 d 3 L100-3 190 古 a 45 Z10-6 420 古、中 b 4 L100-4 330 古、中、新 e 46 Z15-1 80 古、中、新 a 5 L100-5 440 下古 f(b-b-b) 47 Z15-2 150 古、中、新 d 6 L100-6 490 下古 b 48 Z15-3 305 古、中、新 f(b-b) 7 L200-1 25 古、中、新 b 49 Z20-1 135 古 f(a-a) 8 L200-2 215 下古 b 50 Z20-2 165 古、中、新 f(b-c) 9 L200-3 320 下古 b 51 Z20-3 276 古、中 c 10 L250-1 20 下古 b 52 Z20-4 340 古 f(a-a) 11 L250-2 95 古 b 53 Z20-5 380 古 a 12 L250-3 230 古、中 b 54 Z20-6 455 古 b 13 L250-4 250 古、中、新 b 55 Z30-1 95 古、中、新 e 14 L250-5 280 古、中、新 b 56 Z30-2 140 古、中、新 c 15 L250-6 310 古、中、新 c 57 Z30-3 390 古 c 16 L250-7 330 古、中 b 58 Z30-4 435 古 d 17 L250-8 360 古、中 d 59 Z30-5 460 古 b 18 L250-9 400 古 b 60 Z40-1 105 古、中、新 b 19 L250-10 720 下古 f(e-e-e-b) 61 Z40-2 230 古、中、新 b 20 L300-1 70 古、中、新 f(b-b-b) 62 Z40-3 295 古、中、新 c 21 L300-2 160 古 b 63 Z40-4 320 古、中 b 22 L300-3 255 古 a 64 Z40-5 585 古、中、新 b 23 L300-4 275 下古 a 65 Z45-1 55 古 c 24 L350-1 20 古 a 66 Z45-2 125 古、中 c 25 L350-2 95 古 e 67 Z45-3 160 古 c 26 L350-3 315 古、中 b 68 Z45-4 250 古 a 27 L350-4 470 古、中 b 69 Z45-5 410 古、中、新 b 28 L400-1 90 古、中、新 f(b-b) 70 Z50-1 230 古、中 d 29 L400-2 125 古、中 d 71 Z50-2 260 古、中 c 30 L400-3 270 古、中、新 a 72 Z50-3 285 古、中 c 31 L400-4 290 古、中、新 a 73 Z50-4 560 古、中、新 d 32 L400-5 345 下古 e 74 Z55-1 125 古、中 c 33 L400-6 380 古、中 f(b-c) 75 Z55-2 420 古 b 34 L400-7 480 古 c 76 Z60-1 140 古 b 35 L400-8 510 古 c 77 Z60-2 185 古、中 f(b-b-b) 36 L500-1 70 古、中、新 c 78 Z70-1 50 古、中、新 b 37 L500-2 210 古、中、新 a 79 Z70-2 85 古 a 38 L500-3 285 古、中、新 b 80 Z75-1 275 古、中 f(b-a) 39 L500-4 425 古 b 81 Z80-1 160 古、中 b 40 Z10-1 20 古、中、新 f(c-c) 82 Z80-2 200 古 c 41 Z10-2 125 古、中、新 f(e-a) 83 Z90-1 195 古 b 42 Z10-3 165 古、中、新 f(a-a-a) 注：(下)古、中、新分别表示(下)古生界、中生界、新生界反射层.

表 1 塔里木盆地地震反射尖角直立结构统计表 Table 1 Statistics of VSPCAs in Tarim basin

尖角结构的分布呈全盆分布、局部集中的特点(图 5).除库车坳陷与东南坳陷，尖角结构在每个构造单元均有分布.在塔北隆起内，尖角结构主要分布于隆起的中部，多为巨幅型，并出现2处刺穿型.北部坳陷中的尖角结构多分布于坳陷西部，多为平缓型和普通型.巴楚隆起上的尖角结构则多集中在其南北边界附近，刺穿型与巨幅型各3处.塔中隆起是全盆地尖角结构最为发育的部位，且多为巨幅型，并出现2处刺穿型.西南凹陷中各种类型的尖角结构均有发育，且未体现出某种类型的优势.在塘古坳陷，尖角结构多分布于坳陷北部.而在东南隆起，仅发育两处尖角结构.

图 5

Fig. 5

图 5 地震反射尖角直立结构的平面分布(其中油气田分布据何登发等，2013)圆圈大小与尖角结构在剖面上的分布范围对应. Fig. 5 Distribution of VSPCAs(locations of oil/gas fields after He et al.，2013)Size of each circle corresponds to the range of each VSPCA on seismic profiles.

此次研究共收集到110口钻遇火成岩钻井资料，将井位与尖角结构平面分布叠合，距离100 km内发育尖角结构的井107口(占总数97%)，不发育井3口(分别为八盘1、阿满1、满参1，占总数3%).距离50 km内发育尖角结构的钻井91口(占总数83.7%)，不发育的钻井19口(如伽1、满西1、和2、和3等，占总数16.3%).表明二者具有较高的相关性.仍以L250剖面为例，塔中21井3379~3960 m井段钻遇一系列的玄武岩、凝灰岩等火山岩，处于L250-6范围内，塔参1井7167.00~7168.00 m、7169.5~7200 m井段钻遇花岗岩(李曰俊等，2005)，处于L250-9范围内.但这些钻井位置并非与尖角结构分布完全对应，造成这一结果的可能原因有：(1)热上涌并未将物质带至浅部，仅造成地层的变形；(2)地震测线位置未覆盖钻井位置；(3)未取得某些尖角结构处的钻井相关资料；(4)钻井中某些岩性波阻抗特征未能引起明显的地震反射.

尖角结构的平面分布与油气田位置亦有密切关系，关于尖角结构的油气地质意义，将在讨论部分详细论述.

塔里木盆地是一个经历了多期构造变动的叠合复合盆地，经历多期热运动(贾承造等，2004；梁狄刚，1999).现今的盆地具有稳定地块的地壳结构特征，地壳厚度较周缘山区薄(李秋生等，2001).在盆地周缘，受区域挤压应力场影响，地幔热物质可能沿构造边界上涌(胥颐等，2000).

盆地范围内Moho界面隆起(胥颐等，2000；李秋生等，2001；张先康等，2002)，最浅处约38 km，地幔整体上拱.这导致了负荷压力的减少，地幔软流圈塑性的固体物质开始局部熔融产生岩浆.这部分岩浆数量足够多，且较稀薄，被压滤出集中于软流圈的顶部，这一过程周而复始，为热上涌提供了深源的热量(Carmichael et al.，1974).聚集的热物质具有一定的上拱力量，以近乎直立的路径上升、拱起.热上涌造成了上覆盆地沉积地层的急剧变形，产生尖角结构(图 6).热物质在上行过程中逐渐冷却，上涌的力量变弱，可能在未到达盆地盖层之前就停止运动.地幔物质的热上涌是尖角结构产生的物质基础和能量来源.新生代以来的区域挤压应力场不仅加强了热上涌的上拱力量，还对尖角结构进行后期改造，使之形态发生变化.

图 6

Fig. 6

图 6 地震发射尖角直立结构成因模式 Fig. 6 Genetic model of VSPCA

尖角结构四种基本类型，刺穿型、巨幅型、普通型、平缓型的上凸幅度依次减小，即变形强度递减.热上涌发生的效应由深至浅传播，深部影响比浅部要大，因此理想的尖角结构由深至浅应为d刺穿型、c巨幅型、a普通型、b平缓型(图 7).实际中，会缺失一种或更多的基本类型，造成缺失的原因有多种，如：(1)热物质上侵时衰减严重，导致底部类型缺失；(2)岩层强度发生某些变化，造成变形幅度的突变进而导致某些类型的缺失；(3)地层的隆升剥蚀导致上部类型的缺失；(4)裂隙的出现导致热物质“分流”，上涌动力锐减，导致了某些类型的缺失等等.此外，构造变动也是尖角结构形态的重要因素.塔里木盆地经历多期构造运动，会改变尖角结构的变形幅度，例如，某些尖角结构上部变形幅度大于下部(如L250-2)，造成这一现象的原因是后期在挤压应力作用下，由于某些原因(如软弱层的存在导致分层变形)造成上下变形的不一致.此外，构造隆升造成的剥蚀可能导致顶部类型的缺失.

图 7

Fig. 7

图 7 地震发射尖角直立结构深浅渐变理想模式 Fig. 7 Ideal model of VSPCA gradually changing from deep to shallow

塔里木盆地中油气田一般位于盆地地温梯度较高的区域，国内其他盆地中也存在类似规律(冯昌格等，2009).例如海拉尔盆地现今地温场对乌尔凹陷回内的烃源岩成熟具有一定的控制作用，而贝尔凹陷、呼和湖凹陷内的烃源岩成熟则层受到古地温场控制(崔军平等，2007).尖角结构本质是热上涌造成类似底辟的变形，物质和能量来源均是地幔，以这种方式对冷盆背景下的局部区域提供热量，促进油气生成.而尖角结构作为热上涌的产物，其分布与油气田位置存在一定的对应关系(图 5).

热上涌对油气的影响主要有4个方面(温声明等，2005).一是对烃源岩的改造.热上涌带来大量的能量，可以加快有机质演化，使其迅速生油、生气，这一过程需要相应储层、盖层的配合，才能形成有效的油气藏.也有可能造成有机质的过成熟甚至破坏，塔中隆起上分布的气田可能与此相关(周波等，2007).二是为油气赋存提供了储层空间.火山岩孔隙度受埋深影响较小，各种原生、次生孔隙可作为有效的储集空间，火山岩油气藏勘探我国东西部盆地均已取得较大进展(王璞珺等，2008；程日辉等，2011)，尖角结构集中发育的区域可作为塔里木盆地火山岩油气勘探作为重要点区域.三是对已有储集层的改造.后期热活动对岩层成岩作用以至储集性能均有显著的影响，对于塔里木盆地内广泛发育的碳酸盐岩储层(邢凤存等，2011)，热液溶蚀造成的溶蚀孔隙、岩石急剧冷却产生的收缩裂缝均可作为储集空间，但热流体在储集层内冷凝结晶则可能导致孔隙的阻塞.四是产生相关圈闭，如火山岩披覆圈闭等.

(1)塔里木盆地整体为一冷盆，但油气资源丰富.热上涌对其进行了热改造，而地震反射尖角直立结构是这一过程的地震学证据.

(2)地震反射尖角直立结构是热上涌的产物，特征为同相轴上凸呈尖角状、上下近直立排列.覆盖整个塔里木盆地的20条地震长剖面上识别出83处尖角结构.

(3)四种基本类型刺穿型、巨幅型、普通型、平缓型凸起幅度依次减小，由深至浅即构成尖角结构的理想模式，但实际中常有缺失.多个基本型组构成组合型，包括双相位型、复合型.

(4)地震反射尖角直立结构的分布具有全盆分布、局部集中的特点，在盆地的不同单元分布也不同的特点.与油气田分布具有相关性，对油气勘探具指示意义.