印度板块与欧亚板块的碰撞和持续的汇聚作用造成中亚地区强烈的陆内变形，使得昆仑山、天山、祁连山、西昆仑山等古生代造山带复活(Molnar and Tapponnier, 1975)。在西昆仑山地区，由于帕米尔构造带向北的强烈推进和巨大的地壳缩短(Burtman, 2000)，形成一个独特的帕米尔弧形构造带；同时也导致了在造山带和盆地结合部发育的西昆仑山前冲断带的形成(图 1)。西昆仑山前冲断带的构造变形表现出明显的空间差异性，不仅在走向上形成具有不同构造走向(自西向东分别为近东西向、北西向和近东西向)的三段，而且其变形性质不同，即西段和东段以南北向挤压为主、而中段具有右行走滑性质。该冲断带构造分段性的形成与帕米尔弧形构造带的扩展过程密切相关，分段性研究将为建立帕米尔弧形构造带扩展过程和扩展模式提供重要的制约；同时，西昆仑山前冲断带具有较好的石油与天然气勘探潜力，是当前油气勘探的重点地区，分段性研究也将对该区的油气勘探具有重要的指导意义。

图 1

Fig. 1

图 1 西昆仑山前冲断带构造位置(据程晓敢等, 2012修改) Fig. 1 Tectonic position of the thrust belt in front of Western Kunlun (modified after Cheng et al., 2012)

本文在精细地表构造地质学解析的基础上，结合塔里木油田公司在塔里木盆地西南缘完成的高分辨率地震资料和钻井资料分析，开展新生代构造变形的精细几何学解析，确定不同构造部位的变形几何学特征和运动学特征，分析不同构造部位构造变形特征的差异性及其变化规律，探讨构造变形分段性的控制因素。

西昆仑山前冲断带形成于晚新生代，卷入冲断带变形的地层包括古生界、中生界和新生界。下古生界受早期多期变形的影响在地表分布较为局限，而上古生界分布相对比较广泛。研究区内泥盆系多呈断块状出露，自下而上划分为下泥盆统塔木群、中泥盆统阿尔他西组、上泥盆统考库亚组、奇自拉夫组和克里塔格组底部。石炭系分布广泛，中段地带以碳酸盐岩为主，间夹陆源细碎屑岩类，含丰富的近岸底栖生物化石，石炭系之底和顶分别与泥盆系和二叠系整合接触，系内各组之间均为连续沉积，自下而上依次划分克里塔格组(下段和上段)、和什拉甫组、卡拉乌依组、阿孜干组和塔哈奇组(下部)。二叠系为一套浅海台地-台缘相沉积，自下而上分别为塔哈奇组(上部)、克孜里奇曼组、棋盘组和达里约尔组(和田地区上二叠统为普司格组和杜瓦组)。中生界主要发育侏罗系和白垩系，缺失三叠系，与下伏的古生界为不整合接触。侏罗系和白垩系沿山前分布，侏罗系主要包括莎里塔什组、康苏组、杨叶组、塔尔尕组和上部的库孜贡苏组；下白垩统为陆相红色碎屑沉积，上白垩统以海相为主，上、下白垩统之间连续沉积，白垩系与侏罗系及与古近系之间的有短暂沉积间断，白垩系由下而上可以分为克孜勒苏群和英吉沙群(包括库克拜组、乌依塔克组、依格孜牙组和吐依洛克组)。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；古近系为海相沉积，新近系为复理石相和磨拉石相，沉积厚度巨大，与下伏海相上白垩统英吉沙群假整合或不整合接触。

在塔西南地区，有两套地层在冲断带的变形过程中起到了重要作用，分别是寒武系的膏盐层和古近系底部的膏盐层，是构造变形的重要滑脱层，控制了该区新生代的构造变形。古近系底部的膏盐滑脱层在整个山前带分布广泛，对浅部的变形起到了重要的控制；而寒武系的膏盐滑脱层除了在苏盖特-英吉沙地区和皮山-和田地区的山前地带有发育外，其它地区在造山带一侧缺失，而在盆地一侧较为发育。

前人对西昆仑山前冲断带开展了较为系统的研究，但主要集中在冲断带的结构特征及其控油气作用等方面(肖安成等, 1996, 2000；曲国胜等, 1998, 2004, 2005；沈军等，2001；刘胜等，2004；尚新璐等，2004；伍秀芳等，2004；潘家伟等，2007；胡建中等，2008；杜治利等, 2009, 2012, 2013；Cowgill，2010；陈汉林等，2010；程晓敢等, 2011, 2012；廖林等, 2012, 梁瀚等, 2012, 2014；范小根等，2015；Cheng et al., 2016, 2017；Wang et al., 2016a)。肖安成等(2000)认为齐姆根走滑逆冲构造带具有走滑扭动和逆冲推覆的双重活动特征，而和田逆冲推覆构造带是一个大规模的以长距离滑脱推覆为主的冲断构造带，由深浅两个地层系统组成。陈汉林等(2010)认为乌泊尔逆冲构造带南部为古生界-中生界沿高角度断层逆冲到新近系和第四系之上的基底卷入构造，而北部为受乌泊尔断裂(帕米尔北缘断裂)控制的深部隐伏冲断体系和浅部第四纪背驮盆地所构成双层冲断体系；冲断带变形时间开始于上新世晚期并持续至今，上新世以来的最小构造缩短量为48.6km，缩短率为48.1%。程晓敢等(2011)将柯克亚构造段自南向北划分为甫沙、柯克亚和固满-合什塔格三排构造带，其中甫沙构造带自西向东又可以分成甫沙段、柯东段、克里阳段；三排构造带变形时间由南向北变新，表现为“前展式”的变形，新生代总缩短量为54.5km，缩短率为35.9%。这些研究为认识西昆仑山前冲断带的分段变形特征及控制因素奠定了重要的基础。

根据西昆仑山前冲断带的变形特征，可以将冲断带划分为5个构造段，自西向东分别为：乌泊尔段、苏盖特段、齐姆根段、柯东段以及和田段，各段的构造样式存在较大差异，且每段又分别可分为1~4个南北向展布的构造带(图 2)。

图 2

Fig. 2

图 2 西昆仑山前冲断带构造单元划分图 图 3-图 9剖面位置见此图 Fig. 2 The structural unit division of the thrust belt in front of the Western Kunlun The profile positions of Fig. 3-Fig. 9 are shown in this figure

图 3

Fig. 3

图 3 乌泊尔段A-A’构造剖面 Fig. 3 The A-A' structural profile in Wupoer segment

图 4

Fig. 4

图 4 苏盖特段B-B’构造剖面 Fig. 4 The B-B' structural profile in Sugaite segment

图 5

Fig. 5

图 5 齐姆根段NW-SE向C-C’构造解释剖面(据程晓敢等，2012) Fig. 5 The C-C' structural profile with NW to SE direction in Qimugeng segment (modified after Cheng et al., 2012)

图 6

Fig. 6

图 6 柯东段D-D’构造剖面 Fig. 6 The D-D' structural profile in Kedong segment

图 7

Fig. 7

图 7 柯东段E-E’构造剖面 Fig. 7 The E-E' structural profile in Kedong segment

图 8

Fig. 8

图 8 柯东段F-F’构造剖面 Fig. 8 The F-F' structural profile in Kedong segment

图 9

Fig. 9

图 9 和田段G-G’构造剖面 Fig. 9 The G-G' structural profile in Hotan segment

该段南界为主帕米尔断裂，北界为帕米尔北缘断裂(乌泊尔断裂)及北侧次级隐伏断裂，东界为库尔干右行压扭断裂。构造段东西长约120km，南北宽25~40km(图 2)。

该段整体上属于一个构造带，即乌泊尔构造带，剖面上表现为上、中、下三层结构：浅部为由N₂-Q组成的背驼盆地，发育多个不整合面；中部为由E-N₁组成的一系列叠瓦冲断片和相关背斜组成，背斜主要有乌泊尔1号、乌泊尔2号等；下部主要为帕米尔北缘断裂之下的盲冲体系。

图 3所示的剖面A-A′位于背驮盆地的西侧，穿过乌泊1井。该剖面总体形态由主帕米尔断裂与帕米尔北缘断裂之间夹持的几个冲断片与冲断体系之上的背驮盆地组成。主帕米尔断裂导致前新生代地层(侏罗系和白垩系)逆冲到新生代地层之上。乌泊1井的钻探结果表明，浅部的背驮盆地的沉积地层主要为阿图什组和西域组，不整合在下伏安居安组之上；在背驮盆地之下，由古近系(E)、新近系克孜洛依组(N₁k)、安居安组(N₁a)与帕卡布拉克组(N₁p)为地层单元构成的几个堆垛式断片。背驮盆地北东侧，帕米尔北缘断裂大位移冲断出露地表。

从不整合面发育时间分析可以发现，乌泊尔段主体构造的初始形成时间为中新世末与上新统沉积之前(图 3)。该期变形导致了乌泊尔背驮盆地最早的沉积体系阿图什组与下伏地层的不整合接触。此外，根据乌泊尔乡以西地表露头所表现的西域组与下伏地层的不整合接触及地震剖面的地震相分析结果可以发现，在上新世末和早更新世末还发生了多期构造变形。而在野外，帕米尔北缘断裂(乌泊尔断裂)上盘的E_1a膏盐层逆冲到全新统未胶结成岩的砾石层之上，表明帕米尔北缘断裂现今还在活动。因此，乌泊尔段的构造经历了以下演化过程：20Ma左右主帕米尔断裂活动(Sobel and Dumitru, 1997)，之后主帕米尔断裂下盘卷入变形，变形前锋向北推进；5Ma左右帕米尔北缘断裂启动，乌泊尔背驮盆地开始形成，背驮盆地内开始沉积阿图什组；阿图什组沉积之后，帕米尔北缘断裂东段(博孜塔格断裂)开始活动，造成了西域组合与阿图什组之间的不整合。

该段西起库尔干右行压扭断裂，东至同由路克、七美干一线，以齐姆根走滑断裂与齐姆根段相邻，由南侧的苏盖特背斜和北侧的英吉沙-艾古斯-阿克陶背斜组成。该段东西长约110km，南北宽50~60km。段内自南向北可进一步分为：苏盖特构造带、英吉沙构造带和阿克陶构造带。构造样式总体上靠近造山带一侧为堆垛构造，往盆地一侧表现为薄皮的叠瓦扇构造(图 4)。

(1) 苏盖特构造带构造带西段发育苏2构造，中段发育苏1构造，东段主要为单斜构造。苏1和苏2构造的浅部发育逆冲推覆构造，苏1井揭示苏1构造浅部发育了由多个二叠系-古近系组成的逆冲岩片，苏2井揭示苏2构造上部为厚4083m的泥盆系逆冲推覆体，该泥盆系的推覆体掩覆了宽约10km的新生界。从生长地层判断，苏盖特构造带形成于中新世中晚期。

图 4为过苏1号构造B-B′地震偏移剖面构造解释图。该剖面的南端出露古生界，向北为第四系覆盖，局部有新近系出露。剖面南端的苏盖特构造浅部是泥盆系的逆冲推覆体，深部则发育数个新生代地层卷入变形的冲断片，这些逆冲片相互叠置形成堆垛构造。

(2) 英吉沙构造带该构造带东宽西窄，带内发育有英吉沙背斜。英吉沙背斜的上下构造形态不协调，浅部构造幅度大，但深部构造幅度较小。造成这一原因主要是由于该背斜早期受深层断层控制形成的断层转折褶皱，晚期浅部断层发育对背斜的浅部进行了改造。从生长地层判断，该构造带初始形成时间为早更新世早期(图 4)。

(3) 阿克陶构造带该构造带平面上表现为三角形，面积较小，带内仅发育阿克陶背斜。阿克陶背斜为一宽缓背斜，构造幅度小；其形成受控于深部的断层，为一断层转折褶皱。从生长地层判断，该构造带初始形成时间为早更新世中期。

苏盖特段的构造变形经历了三个阶段：阿图什组中上部沉积时期，苏盖特构造带变形开始启动，为一薄皮堆垛式背斜；早更新世早期英吉沙构造带开始发育；早更新世中期阿克陶构造带开始发育。

该段南东界和北西界分别为走滑断层控制，东西长30km，南北宽约50km(图 2)。受走滑断层的强烈作用，该构造段整体向北东方向楔入抬升，导致该段抬升幅度远大于东西两侧，形成向北东突出的鼻状走滑构造，分割了喀什凹陷和叶城凹陷，也分割了东西两侧的苏盖特段和柯东段。靠近山前，由于构造的强烈抬升，导致地层被大量剥蚀。

图 5为近北西方向、与山前冲断带近于平行的地震勘探联络线的剖面地质解释。在地震剖面上可以发现齐姆根地区深部发育“花状构造”(图 5)。该“花状构造”由多条压扭断层组成，整体表现为向上散开，向下收敛，变形带上宽下窄的特点。该“花状构造”的断层主要限定在深部，除少数断层外，基本没有切穿到新生界。由于该“花状构造”的东、西边界主断层分别为右行和左行压扭性质，导致在地表发育了齐姆根东西侧的“Z”型转折和“S”型转折。齐姆根段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沙和棋北-固满-合什塔格被分成两个构造带，同时使得英吉沙构造带的走向发生改变。该走滑断裂带的发育时间为早更新世晚期。

该段南界为库斯拉甫断裂和铁克里克北缘断裂，北界到了捷得背斜带，西起齐姆根走滑断裂，东至和田断裂西段；整段东西长约250km，南北宽约80km。根据其变形的差异性又可以分为普西亚段和普东-柯东亚段。

普西亚段靠近山前部分受强烈走滑逆冲作用的影响，剖面上总体以半花状构造为特点，往盆地内部变为薄皮滑脱构造(图 6)。而普东-柯东亚段靠近山前的变形为高角度逆冲断层导致的基底卷入型厚皮构造，往盆地内部则表现为薄皮滑脱构造(图 7、图 8)。

该构造段自南向北可进一步划分为：柯东构造带、柯克亚构造带和棋北-固满构造带和捷得构造带。

(1) 柯东构造带该构造带基本平行于山界呈弧形展布，但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，构造带局部略有错开。根据改造程度的不同，构造带又可被分成普西和柯东-克里阳构造。普西构造的背斜核部和南翼被抬升剥蚀，仅保留北翼，总体表现为单斜背景上形成的次级断块、断鼻。柯东段-克里阳构造则保留了整体背斜的形态，但受后期发育的走滑逆冲断裂改造，形成一个近东西向展布的复杂带(图 7)，柯东1、柯东101和柯东2等钻井揭示该段的形态(Wang et al., 2016a)。后期的走滑逆冲断裂在克里阳附近走滑作用变弱，主断面的倾角向东也逐渐变缓，表现为逆冲为主的特征；主断层上盘越向东抬升越强烈，上盘的中-新生界遭受剥蚀，到柯东4号构造附近上盘的中-新生界被完全剥蚀，中-新生界仅保留在背斜北翼(Wang et al., 2016a)。依据生长地层判断，柯东构造带的背斜形成于中新世早期。

(2) 柯克亚构造带该构造带东西两侧为柯东构造带所截或与柯东构造带归并为一体。该构造带平面上表现为一个三角形，剖面形态上表现为一个完整的背斜，构造幅度较大(图 7)，为柯克亚凝析油气田的圈闭构造。依据生长地层判断，该构造带形成于中新世晚期(图 8)。

(3) 棋北-固满构造带该构造带呈向南凹的弧形展布，带内发育了棋北、柯西、固满、合什塔格等背斜。这些背斜形态较为宽缓，构造幅度较柯克亚背斜低。背斜的形成受控于古近系之下叠瓦状断层的逆冲作用。依据生长地层判断，该构造带形成于早更新世早期(图 8)。

(4) 捷得构造带该构造带为是西昆仑山前冲断带最前锋的构造，形成于更新世晚期。Wang et al. (2013)通过物理模拟探讨了该背斜带的形成机制，认为该构造带的形成是古近系的膏盐层受同构造沉积层系的影响发生了强的滑脱作用，使得变形向盆地内部快速传播，而在远离冲断带根部形成的一排构造带。

该段南界为铁克里克北缘断裂，北界和西界为和田断裂，东至阿其克断裂。构造段东西长约200km，南北宽10~40km，西窄东宽。该构造段的南部发育高角度的铁克里克断裂及基底卷入构造，北部发育断层转折褶皱。该断层转折褶皱形成与断层沿中寒武统膏盐层和古近系底部膏岩层的滑脱有关(图 9)。

从前面分析可以发现上述西昆仑山前冲断带各段的特征存在着明显的差异性，例如乌泊尔段总体是受主帕米尔断裂和帕米尔北缘断裂控制，帕米尔北缘断裂表现为地表突破和大规模的垂向位移，限定了冲断作用的往北传播，浅部为由N₂-Q组成的背驼盆地；苏盖特段表现出走滑逆冲作用导致的构造变形特点；而在柯东段则以逆冲作用为主，变形向盆地内部发生大规模的传播。这样的分段变形特点到底受什么样的因素控制？通过分析发现北西向的喀什-叶城转换系统、北东向的走滑调节断层、滑脱层、同沉积作用和古隆起等对西昆山山前冲断带分段变形起到了重要的控制作用。

Cowgill (2010)对叶尔羌河进行了1:10万的地质填图，指出了在帕米尔东北缘存在着至少由四条右旋走滑断裂组成的、南北宽约50km的喀什-叶城转换系统(Kashi-Yecheng Transfer System, 简称KYTS)；并以卷入其中的雁列状排布的褶皱、次级里德尔剪切等为判断依据，以主帕米尔断裂与铁克里克断裂为两盘的标志，厘定出了~280km的走滑量。Sobel et al. (2011)对叶尔羌河剖面进行了系统的热年代学采样，通过河流侵蚀速率、剥蚀速率的计算，认为喀什-叶城转换系统约在25~20Ma启动，~5Ma以来活动性已明显减弱。这一转换系统对苏盖特-齐姆根一带的构造变形产生了重要的影响，齐姆根地区山前受走滑作用影响，其变形样式表现为单斜构造，是喀什-叶城转换系统走滑逆冲作用伴生的半花状构造。

西昆仑山前地区发育了2条大致与冲断带走向垂直的走滑断裂带，分别是库尔干右行压扭断裂带和齐姆根走滑断裂带。它们的发育调整了不同构造段变形的位移和速率。

库尔干右行压扭断裂带为乌泊尔段和苏盖特段的分界，位于库山河库尔干村北东，呈北东-南西向展布，北东端被第四系覆盖，出露长度>22km。该断层倾向北西，倾角65°左右，表现为强烈的右旋走滑性质，水平走滑断距约7~8km，但同时具有一定的逆冲性质，为一右行压扭断裂(程晓敢等，2012)。该走滑断裂带两侧的乌泊尔和苏盖特地区的变形样式和演化过程表现出明显差异。

齐姆根深部右行走滑断裂带位于齐姆根构造带的主体部位，是苏盖特段与柯东段之间调节断层。在与冲断带平行的地震勘探联络线上，齐姆根地区深部发育一个“花状构造”(图 5)。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，从而分割了两个构造段及喀什凹陷和叶城凹陷。从其影响的地层分析可以发现，该走滑断裂带的发育时间为早更新世晚期。

柯东段的变形表现为4排由深部断层控制的断层相关褶皱，从造山带往盆地方向依次传播(包括甫沙背斜、柯克亚背斜、固满背斜和捷得背斜)，褶皱-冲断带的变形前锋已经远距离快速地传播到了盆地内部的捷得地区。在变形过程中，古近系阿尔塔什组膏泥岩在不同的部位起到了不同的作用，在靠近山前区域古近系滑脱层并未起到良好的滑脱效果，膏泥岩层被逆冲断裂所断穿；而在盆地内部古近系滑脱层却起到了一个良好滑脱层的效果。为此，Wang et al. (2013)针对“为什么冲断带变形会长距离、快速地向盆地方向扩展？为什么同一套膏泥岩在不同区域所起的滑脱效果不一致？”这两个问题，开展了构造物理模拟研究，以揭示该构造段的变形机制。

Wang et al. (2013)通过物理模拟研究表明，同沉积作用对褶皱-冲断带的变形具有重要的控制作用。同沉积尖灭点的位置是冲断带前锋断层发育的有利位置，导致褶皱-冲断带长距离、快速地向前陆盆地方向扩展。同沉积的厚度对下伏的脆性滑脱层的滑脱性具有重要影响，在薄层同沉积或者没有同沉积的情况下，层间的脆性滑脱层不易起到良好的滑脱效果，表现为滑脱层被逆冲断层所切穿，滑脱层上下的构造层协调变形；而在厚层同沉积情况下，会促使脆性滑脱层产生良好的滑脱效果，使得滑脱层上下的构造层变形不协调。厚层同沉积的实验与柯东段的构造变形非常相似，因此Wang et al. (2013)认为厚层的新近系同沉积地层控制了柯东段的构造变形，厚层的同沉积地层促使古近系阿尔塔什组膏泥岩产生良好的滑脱效果，抑制了深部断层向地表的突破，在深部形成了双重构造，并使得变形前锋远距离向前陆方向扩展，形成了捷得背斜。

乌泊尔段的一个重要的特点是前锋构造变形基本都集中于帕米尔北缘断裂(乌泊尔断裂)(PFT)及其上盘，北侧帕米尔北缘断裂将其上盘地层逆冲推覆至地表，且表现为大位移量的突破，而在其下盘几乎没有大的构造变形。构造变形总体表现为帕米尔山前呈基底卷入式构造，古生界-中生界沿着高角度逆冲断层被推覆到新近系和第四系之上；在帕米尔北缘断裂上盘，深部发育双重构造，顶板断层沿着古近系膏盐层向前陆滑脱，中部发育数个冲断片叠置的叠瓦构造，浅部发育背驮盆地。此外，该段的前锋断层——帕米尔北缘断裂在地表展现出独特的弧形分布，西段表现为强显露型冲出地表，而东段则隐伏于地下。Wang et al. (2016b)针对“什么因素导致了帕米尔北缘断裂的大位移量突破，并且呈弧形展布？”这一问题开展了构造物理模拟研究，以揭示该构造段的变形机制。

Wang et al. (2016b)通过构造物理模拟研究表明褶皱-冲断带中早期的古隆起会对后期构造变形产生非常重要的控制作用。塑性滑脱层之下的古隆起位置是前锋突破性断层优先发育的有利位置；同时，古隆起在盆地内部的分布范围对冲断带的变形也有重要的影响，在挤压变形中往往在有古隆起分布的一侧会优先发育前锋断层，然后前锋断层向没有发育古隆起的一侧扩展撕裂，从而在地表形成一个弧形的冲断前锋。Wang et al. (2016b)认为塔西南乌泊尔构造带西北缘的乌拉根古隆起对该构造段的变形产生了非常重要的控制作用。由于乌拉根古隆起的存在，后续挤压变形过程中在古隆起的部位优先发育了突破性前锋断层，然后向东侧逐步扩展撕裂，导致了帕米尔北缘断裂在地表呈现弧形展布，且西段为强显露型，东段为隐伏型。

(1) 根据西昆仑山前冲断带的变形特征，可以将冲断带划分为5个构造段，自西向东分别为：乌泊尔段、苏盖特段、齐姆根段、柯东段以及和田段，且每段又分别可分为1~4个亚构造带。

(2) 各段的构造样式存在较大差异：乌泊尔段表现为受主帕米尔断裂和帕米尔北缘断裂控制，帕米尔北缘断裂表现为地表突破和大规模的垂向位移，限定了冲断作用的往北传播，深部发育双重构造，顶板断层沿着古近系膏盐层向前陆滑脱，中部发育数个冲断片叠置的叠瓦构造，浅部发育背驮盆地；苏盖特段表现为走滑逆冲作用导致的构造变形特点，构造样式总体上靠近山前地区为堆垛构造，盆地内部为薄皮的叠瓦构造；齐姆根段是受深部右行走滑断裂带控制，形成了向北东突出的走滑构造；柯东段则以逆冲作用为主，变形向盆地内部发生大规模的薄皮传播；和田构造段南部发育高角度的铁克里克断裂及基底卷入构造，北部发育断层转折褶皱。

(3) 北西向的喀什-叶城转换系统、北东向的库尔干右行压扭断裂带和齐姆根深部右行走滑断裂带、古近系的膏盐滑脱层、新近纪同沉积作用和乌拉根古隆起等对西昆仑山前冲断带分段变形起到了重要的控制作用。