1 引言

由于其独特的构造位置, 西昆仑造山带及相邻区域已经成为国内外研究青藏高原西北缘地球动力学的的热点地区 (Sobel and Dumitru, 1997；Zheng et al., 2000；Cowgill et al., 2003；Cowgill, 2010；Robinson et al., 2007；Bershaw et al., 2012；陈杰等, 2000, 2001；金小赤等, 2001；刘训等, 2002；郑洪波等, 2002a, b；司家亮等, 2007；裴军令等, 2008；方爱民等, 2009)。西昆仑山及塔里木盆地间的盆山结合部的冲断带, 由于具有较好的石油、天然气勘探远景, 更是成为近几年的焦点区域。对西昆仑山前冲断带的研究主要集中在结构特征 (肖安成等, 1996, 2000；伍秀芳等, 2004；杜治利等, 2009；陈汉林等, 2010；程晓敢等, 2011)、构造分段 (曲国胜等, 1998, 2005；胡建中等, 2008)、地球动力学 (曲国胜等, 2004；潘家伟等, 2007；陈汉林等, 2010；雷刚林等, 2011) 和构造控油气作用 (胡望水等, 1997；陈新安等, 1999；向奎, 2006) 等方面。这些研究成果有助于了解西昆仑山前冲断带的变形特征、探讨青藏高原西北缘地球动力学以及指导塔里木盆地西南坳陷的油气勘探。

近几年西昆仑山前冲断带的油气勘探在柯东构造带获得突破, 乌泊尔构造带和苏盖特构造带也已上钻新井, 也有望获得成功。因此, 进行西昆仑山前冲断带最基本组成部分--断裂 (层) 的系统研究, 了解其对构造带的控制和改造, 详细厘定冲断带次级构造单元 (构造带) 是十分必要的, 对西昆仑山前冲断带的油气勘探具有指导意义。

本文在前人工作的基础上, 通过野外地质调查和大量二维反射地震的精细解释, 结合钻井资料、非地震资料, 对西昆仑山前冲断带的断裂进行系统研究, 研究断裂的分布、性质、发育时间、组合关系及其对盆地的改造等等, 并在此基础上结合变形时间和构造样式等特征划分西昆仑山前冲断带的次级构造单元。

2 区域地质概况

塔里木盆地西南缘自南向北, 组成了由造山带、山前冲断带、前陆坳陷、前陆斜坡和前缘隆起构成的“再生”前陆盆地 (Lu et al., 1994；刘和甫, 1995), 它是在晚二叠世-晚三叠世弧后前陆盆地的基础上, 中新世以来再度活动形成的 (贾承造等, 2000；魏国齐等, 2000)。西昆仑山前冲断带为其一个重要组成部分 (图 1)。

受帕米尔构造结大幅度向北推移、旋转的影响, 西昆仑山前冲断带及其周缘呈弧形展布, 自西向东形成近东西向、北西向和近东西向三段。其中西段和东段以南北向挤压为主, 而中段具有右行走滑性质, Cowgill (2010)认为累计走滑距离达280km。

卷入西昆仑山前冲断带变形的地层主要为上古生界、中生界和新生界。下古生界受早期多期变形的影响分布有限。中生界缺失三叠系, 主要为仅沿山前分布侏罗系和白垩系, 中生界与上覆新生界为整合或平行不整合接触。新生界发育齐全, 厚度较大, 尤其是上新统和第四系在凹陷区厚达数千米。盆地内, 古近系底部的膏盐层和寒武系的膏盐层可以作为较好的滑脱层, 而山前大多缺失寒武系的膏盐层。因此, 变形样式在山前为基底卷入, 向盆地区变成薄皮滑脱。

3 冲断带逆冲断层特征 3.1 逆冲断层分级

西昆仑山前弧形冲断带内主体发育与冲断带展布形态、走向一致的逆冲断层, 根据逆冲断裂的发育特征, 可以将断裂分为四级 (图 2、图 3), 分别是：

Ⅰ级断裂, 控制冲断带的断层, 为冲断带的边界断层。主要包括冲断带山前 (根部) 断层和前锋断层。其中, 山前 (根部) 断层常有数条断层组成, 其识别主要通过地震反射剖面和地表露头。

Ⅱ级断裂, 控制构造带的断层, 为构造带的边界断层。其识别主要通过地震反射剖面。

Ⅲ级断裂, 控制构造带内次级构造的断层, 为次级构造的边界断层。如：分割柯东构造带三排次级构造的断层。其识别主要通过地震反射剖面。

Ⅳ级断层, 为次级构造的调节断层, 断距普遍较小。其识别主要通过地震反射剖面。

3.2 冲断带边界断裂

西昆仑山前冲断带南以出露大面积的古生界、元古界与西昆仑山为界, 北以其前锋断层为界, 西至帕米尔北缘中国境内为界, 东至阿其克背斜与塔东南分界。东西向延伸达一千余千米, 南北宽50~100km。

冲断带的南界自西向东由多条断裂组成, 根据断裂性质的不同可以分成三段。西段为主帕米尔逆冲断层 (Main Pamir Thrust, MPT), 断裂上盘主要为上古生界和元古界, 其中元古界表现为大型的飞来峰, 断层主要以高角度逆冲为主。中段被称之为喀什-叶城转换系统 (Kashgar-Yecheng transfer system)(Cowgill, 2010；Sobel et al., 2011), 由三条断裂组成：阿尔塔什断裂 (Aertashi fault)、库姆塔格断裂 (Kumutag Fault) 和库斯拉甫断裂 (Kusilafu fault), 国内也有人将之统称为库斯拉甫断裂 (向奎, 2006), 这些断裂表现为右行走滑的特征。在该段断裂带的上盘主要为古生界和中生界, 西侧出露了大量的侏罗和白垩系。东段为铁克里克北缘断裂, 也有人称之为铁克里克断裂, 该断裂上盘主要为元古界及少量古生界, 该段的断裂性质总体上表现为挤压为主。

冲断带的北界为其前锋断层, 自西向东主要为：乌泊尔断裂及其北侧次级断层、阿克陶断裂、英吉莎断裂、齐姆根北断裂、棋北-固满-合什塔格断裂以及和田断裂。除乌泊尔断裂及其北侧次级断层外, 其余几条断裂的活动时间根据生长地层推测, 大致为早更新世早中期。

乌泊尔断裂国外学者常称之为Pamir Front Thrust (PFT), 为一出露地表断裂, 呈弧形展布, 断层上盘线性出露古近系-新近系, 下盘主要为第四系, 断层垂直断距达5km以上。断裂在浅部倾角较大, 深部断层产状逐渐变缓, 断裂主要表现为逆冲特征 (图 4)。其上盘发育了较为复杂的叠瓦构造, 形成多个背斜, 浅部发育多个不整合面。乌泊尔断裂东、西段的下盘还发育几条次级断层, 与乌泊尔断裂一起组成西昆仑山前 (帕米尔山前) 冲断带的前锋, 与南天山山前冲断带在此对接。

阿克陶断层：以逆冲为主, 为阿克陶构造的北界断层, 长约80km。受资料限制其西端与乌泊尔断裂的关系尚不清楚。

英吉莎断层：以逆冲为主, 为英吉莎构造带的北界断层, 长约130km, 总体为北西走向, 其西段呈“S”分割英吉莎构造和阿克陶构造。

齐姆根北断层：以逆冲为主, 北西走向, 长约50km, 是齐姆根鼻状构造带的北界。

棋北-固满-合什塔格断层：以逆冲为主, 它是冲断带的前锋断层同时也控制了棋北-固满-合什塔格构造带, 长约250km, 弧形展布, 东段近东西向, 西段为北西向。

和田断裂：以逆冲为主, 断裂总长约190km。东起阿其克背斜以北, 经和田市南, 以及皮牙曼背斜和杜瓦背斜以北, 在桑株背斜以南归并到铁克里克北缘断裂, 其中皮牙曼背斜-桑株背斜这一段也被称为康开断裂 (肖安成等, 2000)。和田断裂东段为隐伏断裂, 西段 (康开断裂) 为出露地表的断裂。

冲断带中段的阿克陶断裂、英吉莎断裂、齐木根北断裂、棋北-固满断裂等前锋断层呈右阶展布 (图 2), 表明其除了向北冲断外, 还受到了区域右行走滑应力的影响。

4 走滑断裂

曲国胜等 (1998, 2004, 2005) 根据部露头、山前地貌和航磁异常, 推断出西昆仑山前发育了多条NE向垂直于山体的右行或左行走滑断层, 冲断带从而表现出分段性。除了少数外, 大部分的NE向走滑断层没有被地震勘探等地球物理资料证实。如叶城以南, 西昆仑弧形构造的转折轴线部位被认为存在一条左行的走滑断层。但是, 与山体大致平行部署的地震联络线资料没有发现明确的走滑断层发育迹象。弧形转折两端的变形有相近之处, 二者之间的转换可能仅仅是以弧形带的方式表现出来, 没有调节断层或其它明显差异的构造特征 (肖安成等, 2000)。

通过地表地质调查、地震勘探资料和CEMP电法勘探资料的精细解释, 本文确定西昆仑山前冲断带内发育两类走滑断层：一类就是NE向走滑断层, 但数量有限；另一类是近EW向的压扭断层。

4.1 NE向走滑断裂

该类走滑断裂目前可以确定的主要有3条 (图 2)：库尔干右行压扭断裂、齐姆根走滑断裂带和桑株左行走滑断裂。它们的形成主要是由于冲断带在向北、北东方向运动的过程中, 不同部位的运动距离、速率差异导致的。

4.1.1 库尔干右行压扭断裂

该断裂为乌泊尔构造带和苏盖特、英吉莎构造带的分界断层。位于库山河库尔干北东, 呈北东-南西向展布, 北东端被第四系覆盖, 出露长度>22km。断层面倾向北西, 倾角65°左右, 具有一定的逆冲性质, 同时表现为强烈的右旋走滑性质, 水平走滑断距约7~8km, 为一右行压扭断裂。在露头区观察到后期局部反转演变为伸展正断裂 (新疆大学等, 2001^①)。该断裂北东段第四系覆盖区的地震勘探资料揭示了该条断裂的存在。在库尔干右行压扭断裂西侧, 与它相交的乌泊尔断裂上盘出现上新统阿图什组 (N₂a) 不整合在古近系 (E) 之上, 乌泊尔断裂北侧次级断层以及库尔干右行压扭断裂上盘中新统帕卡布拉克组 (N₁p) 不整合在中新统克孜洛依组-安居安组 (N₁k-N₁a) 之上 (图 5), 说明在中新世中晚期这几条断裂 (层) 已经开始活动。又由于乌泊尔断裂及北侧次级断层是挤压冲断的前锋位置, 与库尔干右行压扭断裂相交位置北侧的喀什坳陷基本未变形。因此, 库尔干右行压扭断裂西侧中新世中晚期帕米尔向北的挤压分量已经到达现今乌泊尔断裂及北侧次级断层所在位置, 后期的向北挤压变形被限制在其以南发育。在库尔干右行压扭断裂东侧, 中新统安居安组往山前加厚, 表现出生长地层的特点 (图 6)。这一特征说明, 该时期变形的前锋和沉积中心位于现今盆地边界以南。上新世中晚期变形开始向北扩展, 上部发育明显的生长地层。正是由于中新世中晚期东西两侧变形前锋位置的差异, 形成了库尔干右行压扭断裂。上新世以来, 该走滑断裂两侧的乌泊尔和苏盖特地区的变形样式和演化过程开始发生的明显差异 (伍秀芳等, 2004)。

①新疆大学等. 2001.塔里木盆地西南坳陷喀什凹陷南部石油地质综合研究总结报告.内部资料

4.1.2 齐姆根深部走滑断裂带

齐姆根地区的山前, 中生界-新生界呈向NE方向突出的鼻状构造 (图 7)。与山前近平行的地震勘探联络线剖面表明, 在齐姆根地区深部发育一个“花状构造”(图 8)。该“花状构造”由多条压扭断层和逆冲断层组成, 整体表现为向上散开, 向下收敛, 变形带上宽下窄, 上部变形幅度大, 下部变形幅度小。该“花状构造”主要限定在深部, 除少数断层外, 基本没有切到新生界, 属深部走滑断裂。“花状构造”的东、西边界主断层分别为右行和左行压扭性质, 它们在地表的反映为齐姆根 (又称七美干) 东西侧的“Z”型转折和“S”型转 (图 7)。

①新疆维吾尔自治区地质矿产局.1989. 1:20万克孜勒苏幅地质图 (J-43-XVII)

齐姆根地区正是由于深部走滑断裂带的发育, 使其整体向北东方向楔入抬升, 从而分割了喀什凹陷和叶城凹陷, 使原来为同一构造带的英吉莎和棋北-固满-合什塔格被分成两个构造带, 同时使英吉莎构造带的走向发生改变。从其影响的地层分析, 该走滑断裂带的发育时间为早更新世晚期。

4.1.3 桑株左行走滑断裂

沿着桑株河发育, 走向NE, 延伸长度约30km。断裂表现为左行性质, 错开了两侧的中生界-新生界, 左行走滑距离>10km。走滑断层的NW侧, 中新统和上新统等地层被抬升沿着断裂线性出露地表。

4.2 近EW向压扭断裂

该方向的走滑断层分布较为有限, 目前确认的仅有1条。该断裂位于冲断带东段的玉力群-克里阳-桑株西一线, 延伸长度达60~70km, 命名为玉力群-克里阳右行走滑断裂。由于它的存在, 使中生界-上新统被抬出地表, 在山前形成一条独特的中生界-上新统线性露头带。

在玉力群剖面以及其西侧的阿其克沟剖面, 该压扭断裂出露明显。剖面上总体表现为一个由古近系或白垩系为核部的紧闭背斜, 两翼地层较为陡倾, 北翼发育构造强破碎带。该强破碎带由多条产状南倾的近直立断层组成 (图 9), 宽度达100余米。破碎带内发育了大量构造透镜体, 最大透镜体的长度近10m, 宽度超过5m, 这些透镜体主要为刚性较强的灰岩和少量的钙质砾岩组成, 基质主要由紫红色的泥岩构成。在破碎带内部可以明显识别出一些方向近水平的擦痕, 侧伏角在20°左右, 通过擦痕可判断该断裂主要表现出右行走滑性质, 但有小角度的斜向逆冲。

玉力群周缘的南北向地震勘探剖面上, 该断层表现为“花状构造”(图 10), 它把早期的一个完整背斜进行改造, 使其核部的白垩系-古近系向上抬升出露地表, 并使它们的产状发生改变, 变成陡倾地层。该“花状构造”由3~4条逆冲断层组成, 向上撒开, 向下收敛, 从深部古生界的反射特征可以推断其主干断层略微南倾。因此, 在玉力群周缘该压扭断裂以右行走滑为主, 兼有逆冲。克里阳往东, 地震勘探资料显示, 该断裂断面倾角逐渐变缓, 走滑作用逐渐减弱, 逆冲作用增强。从切割关系看, 该断裂的发育时间晚于背斜的形成时间。生长地层表明, 背斜的形成时间为上新世中晚期。因此, 推测该走滑断裂发育于更新世。

5 冲断带构造单元划分

前人根据西昆仑山前冲断带不同部位剖面结构的差异, 将冲断带横向上 (东西向) 分成了若干段 (曲国胜等, 1998, 2005；胡建中等, 2008), 但没有考虑纵向上 (南北向) 各次级构造的差异。同一构造带内的变形时间、变形样式以及主控断层等等具有相同或相似的特点, 油气成藏特征也基本相似。因此, 精确的划分次级构造带对西昆仑山前冲断带的油气勘探远景评价等具有积极意义。

本文在对冲断带断裂特征详细了解的基础上, 以控制构造的Ⅰ级和Ⅱ级断裂为划分标准, 结合变形构造样式、变形时间等因素, 对冲断带的构造单元进行划分。共划分了9个构造单元, 分别是：乌泊尔构造带、阿克陶构造带、英吉莎构造带、苏盖特构造带、齐姆根构造带、柯东构造带、柯克亚构造带、棋北-固满构造带以及和田构造带 (图 2)。

乌泊尔构造带：南界为帕米尔北缘断裂, 北界为乌泊尔断裂及北侧次级断层, 东界为库尔干右行压扭断裂。构造带东西长约120km, 南北宽25~40km。构造带内发育了乌泊尔1、2等多个背斜, 构造主体形成于上新世末期 (伍秀芳等, 2004)。

阿克陶构造带：南以英吉莎断层西段为界与英吉莎构造带西段相邻, 北界为阿克陶断层。面积较小, 构造带内仅发育阿克陶背斜。从生长地层判断阿克陶背斜形成于早更新统晚期。

英吉莎构造带：南以苏盖特断层和苏盖特构造带相邻, 北界为英吉莎断层, 西界为库尔干右行压扭断裂。东西长约110km, 南北宽40~10km, 东段宽, 西段窄。构造带内发育英吉莎背斜, 形成时代为早更新世早期。

苏盖特构造带：南界为库斯拉甫断裂, 北界为苏盖特断层, 东与齐姆根构造带相接, 西界为库尔干右行压扭断裂。东西长100km, 南北宽约20km。构造带西段发育苏2背斜, 中段发育苏1背斜, 东段主要为单斜构造。从生长地层判断构造带形成于上新世中晚期 (图 6)。

齐姆根构造带：东、西界分别为走滑断层控制, 北界为齐姆根北断层。构造带东西长30km, 南北宽约50km。受东、西界走滑断层的强烈作用, 导致该构造带抬升幅度远大于东西两侧构造带, 形成向北突出的鼻状构造。

柯东构造带：南界为库斯拉甫断裂和铁克里克北缘断裂, 构造带西侧与库斯拉甫断裂斜交并逐渐消失, 表明其受到走滑和斜向冲断的改造；东端受桑株左行走滑断层的影响, 局部略有错开。构造带东西长约210km, 南北宽约20~30km, 总体呈弧形展布, 西段为北西向, 东段为近东西向, 转折处没有明显的走滑断层发育。构造带由3~4排构造组成, 发育了十余个背斜或鼻状构造。构造带的形成时代为上新世早中期。

柯克亚构造带：南北分别与柯东构造带和棋北-固满构造带相接, 其东段和柯东构造带没有截然的界线, 为逐渐归并成一个构造带。构造带东西长约100km, 南北宽约40km, 内主要发育柯克亚背斜, 背斜的形成时代为上新世晚期。

棋北-固满构造带：南与柯克亚构造带相接, 北界为棋北-固满-合什塔格断层, 西接齐姆根构造带, 东界为和田断裂。和柯东构造带类似, 该构造带也为向南凹的弧形展布, 不过向南凹的幅度小于前者。构造带东西长约250km, 南北宽20~40km, 发育了棋北、柯西、固满、合什塔格等背斜。这些背斜的形成时代都为早更新世早期, 和英吉莎背斜的形成时代一致。因此, 棋北-固满构造带和英吉莎构造带是同一排构造, 只是早更新世晚期受齐姆根深部走滑带的改造被错成两个构造带。

和田构造带：南界为铁克里克北缘断裂, 北界为和田断裂, 东界为阿其克断层。构造带东西长约200km, 南北宽10~40km, 西窄东宽。东段发育隐伏背斜, 中、西段则发育杜瓦、皮亚曼等显露背斜。

从构造带的形成时间分析, 西昆仑山前大体可以分成三排构造, 南向北依次为：第一排, 柯东构造带, 形成时间为上新世早期；第二排, 柯克亚构造带和苏盖特构造带, 形成时间为上新世中晚期；第三排, 棋北-固满构造带、英吉莎构造带和阿克陶构造带, 形成时间为早更新世早中期。

6 冲断带形成过程

中新世中晚期, 西昆仑内部发育逆冲断层, 当时的沉积中心位于现今盆地边界以南；乌泊尔断裂及其北侧断裂开始向北逆冲, 库尔干右行压扭断裂开始形成。上新世早期, 西昆仑整体继续向北冲断, 形成与山体平行的第一排构造--柯东构造带。上新世中晚期, 帕米尔继续向北突刺及旋转, 柯东构造带西段被改造并消失；第二排构造开始形成。早更新世早中期, 帕米尔构造结继续向北楔入, 改造和进一步改造了第二排和第一排构造的西段；第三排构造开始形成。早更新世晚期, 齐姆根深部走滑断裂带开始发育, 错断了第二排和第三排构造。

7 结论

(1) 西昆仑山前冲断带内以发育与其弧形形态一致的逆冲断裂为主, 冲断带中段的断层具有挤压逆冲的同时兼有右行走滑性质, 前锋断层呈右阶展布。

(2) 冲断带内还发育了NE向和近EW向的走滑断裂。NE向的库尔干右行压扭断裂是中新世中晚期其东西两侧变形前锋位置的差异而造成的, 它的形成促使其两侧进入不同的演化过程。NE向的齐姆根深部走滑断裂带是早更新世晚期发育的, 它使齐姆根地区形成NE向的鼻状构造, 分割了两侧的构造。近EW向的玉力群-克里阳右行走滑断裂发育于更新世, 它改造了早期形成的完整背斜, 把其核部的白垩系-古近系抬升出地表。

(3) 西昆仑山前冲断带可划分为9个次级构造单元：乌泊尔构造带、阿克陶构造带、英吉莎构造带、苏盖特构造带、齐姆根构造带、柯东构造带、柯克亚构造带、棋北-固满构造带以及和田构造带。

(4) 西昆仑山前冲断带开始发育于中新世中晚期, 此后经历了上新世早期、上新世中晚期、早更新世早中期以及早更新世晚期四个演化阶段。