2013, Vol. 29
阿尔金断裂带位于青藏高原北缘，自西昆仑山构造带北东向延伸至祁连山，是中亚大陆内部一条重要的走滑断裂，长度达1500km，总体呈NE50°~70°方向展布(图 1)。由于阿尔金断裂带的活动过程是研究青藏高原隆升历史的关键，近年来一直是国内外地质、地球物理学家十分关注的热点地区之一。
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图 1 阿尔金断裂带区域构造分布图 1-阿尔金断裂带；2-且末河断裂带；3-康西瓦断裂带；4-阿格勒达坂断裂带；5-婆罗科努断裂带；6-兴地断裂带；7-塞里克沙依断裂带；8-亚门-柳什断裂带；9-江尕勒萨伊断裂带；10-红柳沟断裂带；11-三危山断裂带；12-北祁连断裂带；13-托来南山断裂带；14-祁曼塔格断裂带；15-阿尔喀断裂带；16-昆仑南缘断裂带.图 2-图 4的位置见本图 Fig. 1 Regional structure distribution of Altyn active fault system 1-Altyn Faulting Zone; 2-Jiemohe Faulting Zone; 3-Kangxiwa Faulting Zone; 4-Ageledaban Faulting Zone; 5-Poluokenv Faulting Zone; 6-Xindi Faulting Zone; 7-Sailikeshayi Faulting Zone; 8-Yamen-Liushen Faulting Zone; 9-Jianggalesayi Faulting Zone; 10-Hongliugou Faulting Zone; 11-Sanweishan Faulting Zone; 12-North Qilian Faulting Zone; 13-Tuolainanshan Faulting Zone; 14-Qiman Tagh Faulting Zone; 15-Aerka Faulting Zone; 16-South Kunlun Faulting Zone. Locations of Fig. 2-Fig. 4 are seen in this figure |
酒泉盆地位于阿尔金断裂的东段、祁连山褶皱带北缘西部，属走廊盆地群，面积约20800km2(图 2)，为一中生代伸展断陷和新生代挤压挠曲所叠合而成的盆地(何光玉等，2004；王崇孝等，2005；程晓敢等，2006；潘良云等, 2006, 2012)。前人对酒泉盆地的研究主要集中在祁连山挤压隆升对其地层、构造及油气富集的影响上(李相博等，2002；赵贤正等，2004；陈汉林等，2006；吴建勇等，2006)，有关阿尔金断裂的活动性对酒泉盆地发育的制约方面的研究罕见。本文利用盆地内部的地球物理等资料对阿尔金断裂带东段活动时期、向东延伸问题进行探讨，以分析阿尔金断裂走滑、隆升对酒泉盆地的控制强度和具体的控制作用。
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图 2 酒泉盆地构造单元划分图 1-花海二维02-59地震剖面；2-过石大-黑山-花海地震剖面；3-花海二维02-75地震剖面. 图 5-图 11的位置见本图 Fig. 2 Structural units of Jiuquan Basin 1-seismic profile 02-59 of Huahai Basin; 2-Shida-Heishan-Huahai seismic profile; 3-seismic profile 02-75 of Huahai Basin. Locations of Fig. 5-Fig. 11 are seen in this figure |
迄今为止有关阿尔金断裂形成年代的研究已经积累了相当多的成果与年龄数据，大致分为两种观点：一是强调其前中生代活动性，根据断裂带内元古宙麻粒岩中存在反映断裂左行走滑牵引的韧性变形，认为阿尔金断裂从元古代就开始活动(张治洮，1985；于海峰等，1998；周勇和潘裕生, 1998, 1999)；另一种则根据阿尔金断裂对柴达木、塔里木侏罗纪原型盆地的错移、活动构造及大量新生代变形年龄数据认为阿尔金断裂从晚中生代-新生代才开始活动(Wang, 1997；郭召杰等，1998；虢顺民和向宏发，1998；邢成起等，1998；Yue et al., 2001；袁四化等，2006)。
从柴达木盆地西部关键层位残余地层厚度图(图 3、图 4)及阿尔金山前地震剖面分析发现，侏罗系向阿尔金山前增厚现象明显，说明同期无隆升构造作用；从白垩纪到古新世路乐河组沉积早期，残余厚度图上表现为从阿尔金山前到盆地地层厚度差距不大，该套地层沉积均匀，平面上具有北西-南东向斜列展布的凸凹相间的构造雏形(覃素华, 2005①)，说明阿尔金山该时期开始具有隆升构造作用并伴随有走滑运动；至路乐河组沉积中晚期出现山前薄盆地厚的沉积现象，同时出现明显的断裂控制地层沉积的效应。上述现象笔者认为能够初步说明两个问题：①阿尔金断裂走滑运动始于中生代白垩纪；②阿尔金断裂带的初次隆升应该始于白垩纪，不晚于古新世。
① 覃素华.2005.柴达木盆地阿尔金山前带地震综合解释及目标优选.青海油田、东方公司内部资料
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图 3 柴达木盆地阿尔金山前带中生界残余厚度图 Fig. 3 Residual isopach map of Mesozoic strata of Qaidam Basin, adjacent to Altyn Mountain |
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图 4 柴达木盆地阿尔金山前带路乐河组残余厚度图 Fig. 4 Residual strata isopach map of Lulehe Fm. adjacent to Altyn Mountain in Qaidam Basin |
近年来中外学者对阿尔金断裂过祁连山后的东延问题存在三种主要的观点：第一种观点认为阿尔金断裂止于玉门市西北的宽滩山(陈国星和高维明，1987；李百祥，1991；国家地震局“阿尔金活动断裂带”课题组，1992；崔军文等，2002；Ding et al., 2004)；第二种观点认为阿尔金断裂带延伸到甘肃的金塔盆地，隐没于巴丹吉林沙漠之中(王多杰，1988；Cowgill et al., 2000)；第三种观点认为阿尔金断裂向东北延伸切过蒙古东部，直到鄂霍茨克海(Yue and Liou, 1999)。
阿尔金断裂带的活动在时、空上具有差异性，这种活动差异导致不同地区形成了不同时代的含油气盆地(郑孟林等，2003)。整体而言，阿尔金断裂带的活动强度存在由西向东逐渐减弱的趋势，因此阿尔金断裂向东是止于玉门市西北的宽滩山，还是隐没于巴丹吉林沙漠之中，或甚至直到鄂霍茨克海，其对以白垩系为烃源岩的酒泉盆地的控制作用及控制强度将存在较大差异。
由于阿尔金断裂东段宽滩山东北侧的花海盆地地表基本被现代沉积覆盖，从地面地质露头很难识别阿尔金断裂的东延(图 5)。通过地震剖面精细解释对比，阿尔金断裂在柴达木盆地月牙山地区和酒泉盆地花海地区均表现为明显的“半(正)花状构造”变形特征(图 6)。其中在月牙山地区主断裂南倾并派生大量反向断层，断距大，断层上下两盘地层厚度差异大；花海地区主断裂北倾，断距明显变小，断层上下两盘地层厚度差异小(表 1)。笔者认为，断距的相对大小及断层两盘地层厚度比的相对变化反应了阿尔金山隆升构造作用与走滑运动的综合影响：断距大、地层厚度差异大，说明隆升及走滑运动强烈；断距小、地层厚度差异小，则说明隆升及走滑运动相对弱。另外地层的缺失情况也反应了断裂的活动强度及主要活动时间。结合区域对比，笔者认为阿尔金断裂带的活动强度具有由西向东逐渐减弱的趋势，其断裂的活动时间亦具有西早东晚的特点。
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图 5 阿尔金断裂带东段地质简图 1-全新统；2-下更新统；3-中更新统；4-上更新统；5-上新统；6-中新统；7-海西期石英闪长岩；8-加里东期花岗岩；9-海西期花岗岩；10-石油钻井；11-逆断层；E3-渐新统；K1-下白垩统；J1-2-中下侏罗统；T-三叠系；P-二叠系；C2-上石炭统；S-志留系；O-奥陶系；∈-寒武系；Z1-下震旦统；AnZ-前震旦系；E3h-下第三系火烧沟组；N-上第三系；K1c-下白垩统赤金堡组 Fig. 5 Geological sketch map of the eastern sector of the Altun fault 1-Holocene; 2-Lower Pleistocene; 3-Middle Pleistocene; 4-Upper Pleistocene; 5-Pliocene; 6-Miocene; 7-Hercynian quartz diorite; 8-Caledonian granite; 9-Hercynian granite; 10-well; 11-thrust fault; E3-Oligocene; K1-Lower Cretaceous; J1-2-Lower-Middle Jurassic; T-Triassic; P-Permian; C2-Upper Carboniferous; S-Silurian; O-Ordovician; ∈-Cambrian; Z1-Lower Sinian; AnZ-Pre-Sinian; E3h-Lower Tertiary Huoshaogou Fm.; N-Upper Tertiary; K1c-Lower Cretaceous Chijinbao Fm. |
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图 6 花海二维02-59地震剖面 Fig. 6 Geological interpretation of seismic profile 02-59 of Huahai area |
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表 1 月牙山地区与花海地区阿尔金断裂要素表 Table 1 Key elements of faults in Yueyashan and Huahai areas |
从地质露头看(图 5)，阿尔金断裂在地质图上的线性特征非常明显：在赤金堡以西，它成为分隔更新统、全新统、下白垩统下部赤金堡组(K1c)与下白垩统中部中沟组(K1z)的界线；在赤金堡以东，它穿赤金堡组(K1c)内部而过，并在局部地段成为分隔中-下侏罗统(J1-2) 与下白垩统(K1z)和寒武系(∈2)的界线。另外，阿尔金断裂东段酒泉盆地段地层出露异常。例如，在赤金堡以南，可见志留系与二叠系呈孤立露头展布，周围分布的是上新统；又如，在赤金堡以西，可见下白垩统赤金堡组呈扇形展布，在扇形的南侧绕以带状分布的上新统；另外，在宽滩山南侧还可见上新世地层呈扇形展布、而中新统呈带状围绕在扇形上新统南侧的特殊现象。分析认为正是由于阿尔金断裂的派生断层作用才造成如此的地层展布。
从花海凹陷地震资料看，花海凹陷地震剖面表现出了明显的“半(正)花状构造”的特征(图 6)，主干断层为阿尔金断裂，派生断层为宽滩山断层和一些小的逆断层，它们向上撒开，向下收敛并直插基底。与柴达木盆地月牙山地区及酒泉盆地红柳峡地区阿尔金断裂的断距比较而言(王云波等，2005①)，花海段断层的断距明显减小(表 1)，断层的活动性明显减弱。从地震资料看，花海凹陷由西向东南北向二维地震剖面“半(正)花状构造”的特征越来越不明显，至最东边的02-75地震测线(图 7)，断层上下盘地层厚度相当且几乎没有断距。另外，花海段阿尔金断裂上下盘地震资料波组特征具有非常明显的可对比性，同一地质层位在上下盘表现为几乎一致的振幅、频率和同相轴连续性，通常认为在一个较小范围内该套沉积为同一岩性的沉积表现。如果存在较大规模的走滑运动，由于断层上下盘地层岩性、原始沉积环境的差异，地震响应上断裂上下盘的波组特征应该存在差异而不会表现出几乎一致的振幅、频率和同相轴连续性特征。因此可以从地震响应特征上初步判断在花海段没有阿尔金断裂大规模走滑的证据。平面上，阿尔金断裂经阿克塞至肃北向北东东方向延伸，花海凹陷东早白垩世的正断层并未被错断，说明阿尔金断裂向东延伸没有终止于宽滩山但也没有穿越花海凹陷。
①王云波、张宏伟、杨波.2005.青海-玉门探区油气勘探新领域研究与勘探目标优选.新区新领域研究内部材料
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图 7 花海二维02-75地震剖面 Fig. 7 Geological interpretation of seismic profile 02-75 of Huahai area |
花海地区地层残余厚度图(图 8、图 9)表明，花海凹陷在白垩纪和古近纪地层分布相对稳定，厚度虽具有向周缘减薄的趋势但地层厚度差异并不大，早白垩纪花海凹陷具有南北两个次凹(图 8)，到晚白垩纪及以后合并为同一凹陷(图 9)，说明阿尔金及其派生断裂在早白垩纪对花海凹陷地层沉积及构造有一定控制作用，到晚白垩纪及以后不再具有明显的影响。
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图 8 花海凹陷下白垩统下沟组地层残余厚度图 Fig. 8 Isopach map of Lower Cretaceous Xiagou Fm. of Huahai depression |
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图 9 花海凹陷下白垩统中沟组地层残余厚度图 Fig. 9 Isopach map of Lower Cretaceous Zhonggou Fm. of Huahai depression |
综上所述，阿尔金断裂带向东延伸应该止于花海凹陷而没有进一步东延，其走滑运动对整个酒泉盆地的影响有限。通过对花海地区精细构造制图，认为阿尔金断裂东段应止于花海凹陷花深2井东约13km处。
3 阿尔金断裂对酒泉盆地的控制分析阿尔金断裂带对酒泉盆地的影响主要表现在走滑和隆升两种运动机制上。前面分析已论述了阿尔金断裂带走滑运动机制对酒泉盆地影响有限，因此可以认为阿尔金断裂的隆升对酒泉盆地起着主要的控制作用。
3.1 阿尔金断裂限制了酒泉盆地现今的西部边界从目前已钻井的钻探情况看，主要揭示了石大凹陷和花海凹陷的地层系列由下往上依次为下白垩统赤金堡组、下白垩统下沟组、下白垩统中沟组、第三系和第四系，前白垩系具体的细分地质层位和展布情况研究几乎为空白。但从过石大凹陷-黑山凸起-花海凹陷的地震剖面(图 10)分析，下白垩统赤金堡组、下白垩统下沟组及下白垩统中沟组存在继承性的由石大凹陷向黑山凸起地层减薄的现象，这种现象说明在下白垩统沉积前黑山地区已具有凸起背景。
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图 10 过石大-黑山-花海地震剖面 Q-第四系；R-第三系；N-上第三系；K1z-下白垩统中沟组；K1g-下白垩统下沟组；K1c-下白垩统赤金堡组；AnK-前白垩系；S-志留系 Fig. 10 Geological interpretation of seismic profile of Shida-heishan-huahai area Q-Quaternary; R-Tertiary; N-Upper Tertiary; K1z-Lower Cretaceous Zhonggou Fm.; K1g-Lower Cretaceous Xiagou Fm.; K1c-Lower Cretaceous Chijinbao Fm.; AnK-Pre-Cretaceous; S-Silurian |
从黑山地区地层出露的情况看，由南向北依次出露志留系、下白垩统中沟组、下白垩统下沟组、下白垩统赤金堡组并经断层调整逐渐过渡到花海凹陷正常的地层沉积系列(图 10)，分析认为这种地层出露情况正是由于黑山凸起形成后受阿尔金断裂隆升影响，导致整个黑山地区持续性抬升的结果。
结合地面地质露头(图 5)分析，自酒泉盆地红柳峡、赤金堡、宽滩山一线以北，阿尔金断裂在地面可见。沿该段阿尔金断裂出露的地层主要为下白垩统、部分地区出露中下侏罗统，向东出露地层逐渐过渡到第三系、第四系。该地层出露的现象应为受阿尔金断裂隆升作用影响导致酒泉盆地西部地层遭受抬升剥蚀所致。
平面上，红柳峡、赤金堡、宽滩山一线出露的阿尔金断裂向东即可与黑山相连，从花海的二维剖面(图 6、图 7)及过石大凹陷-黑山凸起-花海凹陷的地震剖面(图 10)可见阿尔金断裂在石大-花海段紧邻黑山以北展布。结合前面阿尔金断裂酒泉盆地段地层出露异常，黑山地区下白垩统赤金堡组、下白垩统下沟组、下白垩统中沟组存在继承性的由石大凹陷向黑山凸起地层减薄及地层缺失的现象综合分析认为，由于阿尔金断裂的持续性隆升导致酒泉盆地西部白垩系及以上地层遭受抬升剥蚀，限制了酒泉盆地现今的西部边界。
3.2 阿尔金断裂控制了酒泉盆地北段的构造形态上述阿尔金断裂在石大-花海段的地震剖面(图 10)表明，以黑山为界，酒泉盆地北段和南段构造形态特征存在一定差异。
南段的石大凹陷主要表现为一个北高南低的斜坡形态，地层逐层上超，斜坡上发育一系列北倾、小断距的逆断层，整体断裂不发育。
北段的花海凹陷构造形态则受阿尔金断裂的影响较大，平面上表现为一系列向黑山凸起逐级抬升的、平行于阿尔金断裂展布的断鼻和断背斜(图 11)。
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图 11 花海凹陷下白垩统中沟组底界构造图 地层符号说明见图 5和图 10 Fig. 11 Structural map of the bottom of Lower Cretaceous Zhonggou Fm. of Huahai depression Strata codes are according to Fig. 5 and Fig. 10 |
从花海二维地震剖面(图 6、图 7)及地层残余厚度图(图 8、图 9)看，花海凹陷在白垩纪和古近纪地层分布相对稳定，厚度虽具有向周缘减薄的趋势但地层厚度差异并不大。地震剖面上(图 6)也非常清楚的表明下白垩统赤金堡组、下白垩统下沟组阿尔金断裂上下盘地层生长指数稳定在1.2~1.4之间，往东(图 7)上下盘的厚度几乎没有差异，生长指数接近于1，说明阿尔金断裂对酒泉盆地的影响往东越来越小。而从构造图(图 11)上看，花海凹陷西部断裂发育、东部断裂不发育也证明了这一点。
受阿尔金断裂及其派生断裂的影响，花海凹陷南部断裂发育，现今构造上主要发育两组断裂：一组是平行于阿尔金断裂带的近东西向断裂，剖面上具有“半花状构造”的变形特征，平面上既有南倾逆断层又有北倾逆断层，该组断裂形成早并控制了花海凹陷基本的构造沉积格局；另一组断裂是垂直于阿尔金断裂的近南北向小型断层，切割近东西向的大型断鼻和断背斜从而形成现今南北向的向西逐级抬升的一系列小型断鼻。
4 结论通过上述分析，笔者认为：
(1) 阿尔金断裂走滑运动始于中生代白垩纪，初次隆升应该始于白垩纪，不晚于古新世；
(2) 阿尔金断裂带的活动强度由西向东逐渐减弱，平面上整体表现为近东西向的线性展布，其东延应止于花海凹陷花深2井东约13km处；
(3) 阿尔金断裂带对酒泉盆地的控制作用主要表现为限制了盆地现今的西部边界，同时控制了盆地北段的构造形态。
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