塔里木盆地玉北构造带的变形特征、变形量、变形过程和变形机制，是揭示该区碳酸盐岩储层发育与展布规律的重要环节(云金表等，2013)。对玉北地区的构造解析，前人做了大量研究并取得很多重要认识(丁文龙等，2012；杜永明等，2013；邱华标等，2013；黄太柱，2014；杨勇等，2014)。目前，玉北地区油气勘探的主要目的层为奥陶系碳酸盐岩(路清华等，2013)，并在玉北1号构造带获取工业油气流(张仲培等，2011；刘忠宝等，2013)。

玉北地区自早古生代以来经历了多期构造事件，断裂比较发育，裂缝性储层是该区重要的储集类型之一(谭广辉等，2014)。断层和褶皱是形成构造裂缝最主要的控制因素，褶皱的产生通常与断层有关(Suppe，1985；Shaw et al.，2004)，断层相关褶皱在中国西部盆地普遍发育(何登发等，2005)。断裂活动通常产生伴生裂缝(鞠玮等，2011；潘文庆等，2013)，而褶皱形成过程产生调节性裂缝(Mitra，2002)，两者在形成机理和分布规律上都有很大差异。

本文主要对玉北地区其中的一个三维地震数据所覆盖的构造带，运用断层相关褶皱理论，通过轴面分析等开展构造解析，研究断层的几何学、运动学，探讨玉北断裂带的变形特征与变形过程。认识玉北构造带的形成和演化，有助于在以后研究中深入理解断裂活动与碳酸盐岩储层裂缝发育之间的关系。

玉北地区构造位置位于现今麦盖提斜坡东部(图 1)，东邻塘古巴斯坳陷，北接巴楚隆起，向南过渡为塔西南坳陷(Lin et al.，2012)。玉北构造带的形成和发展，与周缘几个构造单元的活动和演化密切相关(吕海涛等，2010)。

图 1(Figure 1)

图 1 塔里木盆地玉北地区构造背景和研究区位置 Fig. 1 Tectonic location map of the Yubei area in the Tarim Basin

巴楚—麦盖提地区地层整体发育较为齐全，除中生界大面积沉积缺失外，震旦系—第四系均有发育。奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、古近系和新近系均因构造剥蚀或沉积间断造成了不同程度的缺失(丁文龙等，2012)。地层分布总体表现为： 下古生界由南向北、由西向东逐渐沉积加厚；上古生界，尤其是石炭—二叠系则由北向南、由东向西逐渐沉积加厚；新生界由北向南、由西向东逐渐加厚。

玉北地区沉积盖层含两套主要的滑脱层，分别为中寒武统膏岩滑脱层和古近系膏岩滑脱层(杨勇等，2014)。浅部古近系滑脱层之上发育逆冲断裂，形成现今的玛扎塔格断裂带(图 1，图 2)；玉北地区断裂的发育，则与中寒武统滑脱层密切相关。研究区可划分为3个主要的构造层，前寒武系基底为下构造层，寒武系—二叠系为中构造层，新生界为上构造层。玉北地区构造变形具有分层滑脱、多期叠加变形的特征(杜永明等，2013；云金表等，2013)

图 2(Figure 2)

图 2 塔西南—巴楚隆起区域A-B地震反射剖面地质解释(位置见图 1) Fig. 2 The interpretation of the A-B seismic reflection profile(location see Fig. 1)

本次研究玉北地区其中的一个三维地震覆盖区，研究区内共识别出玉北1断裂(F₁)、玉北7断裂(F₂)和玛南断裂(F₃)3条主要的断裂带，整体呈北东—南西走向(图 1，图 3)。研究选取近垂直断裂走向、穿过钻井的3条地震反射剖面进行构造解析。

图 3(Figure 3)

图 3 玉北构造带三维地震相干切片(3 500 ms)与钻井、测线分布图 白色小圆点为钻井井位，白色实线为地震反射剖面，白色虚线为识别断层位置 Fig. 3 The seismic coherence slice(3500 ms)from the 3D seismic data show the faults and wells

从过SH2井的L1地震反射剖面(图 3，图 4)特征可以看出，现今的玛南断裂(F₃)，为断层转折褶皱变形；褶皱前翼的上奥陶统沉积加厚，可能为对应的生长地层，但在该剖面不是很明显。位于背斜高部位的SH2井钻井发现，中、上奥陶统(O_2-3)都存在不同程度的剥蚀，研究认为玛南断裂(F₃)形成于加里东中后期；由于玉北地区二叠系之上，整体缺失了中生代的全部地层，古近系平行不整合于二叠系地层之上，因此该地区存在海西晚期的构造事件。从轴面分析看，玛南构造带在新生代也遭受到一定的挤压收缩变形，变形量不大，但对储层的裂缝发育可以产生一定的影响。

图 4(Figure 4)

图 4 L1地震反射剖面特征与地质解释 Fig. 4 The characteristics and interpretation of the L1 seismic reflection profile

在过YB7井和YB1-1井的L2地震反射剖面(图 3，图 5)，玉北1号断裂带(F₁)呈北东—南西走向，与附近的玉北7号断裂带(F₂)走向接近。地震反射剖面显示，玉北1号断裂经过多次转折，产状向上变陡；玉北7断裂产状整体较缓。总体上，断裂并未切割石炭系，终止于石炭系不整合面之下。

图 5(Figure 5)

图 5 L2地震反射剖面特征与地质解释 黄色阴影部分为三角剪切变形区 Fig. 5 The characteristics and interpretation of the L2 seismic reflection profile

从现今构造样式上分析，玉北1号断裂带(F₁)和玉北7号断裂带(F₂)为断层传播褶皱。断层传播褶皱是在断层端点处的褶皱，褶皱作用吸收了断层滑动量(Suppe，1985；Shaw et al.，2004)。它的基本特点是： 形态不对称，前翼陡窄，后翼宽缓；背斜轴面的分叉点与断层端点在同一地层面上；背斜轴面在断面上的终止点和断层转折点之间的距离即是断层的倾向滑动量，断层滑动量向上减小(何登发等，2005)。

但是，轴面分析表明断裂在后期活动中，断层断点处形成一个三角区变形区，这有别于传统的断层传播褶皱，属于断层传播褶皱的特殊样式(Erslev，1991)，叫三角剪切(Trishear)。三角剪切的形成，与断裂活动时切割不同岩层的流变学性质差异有关(Allmendinger，1998)。

从玉北1井L3地震反射剖面特征可以看出(图 6)，玉北1号断裂(F₁)初始倾角较缓，断层向上传播产状变陡；断层端点向上传播滑移量，形成三角剪切区。这表明玉北地区奥陶系、寒武系，与上覆石炭系、二叠系岩石性质上存在很大的流变学差异。

图 6(Figure 6)

图 6 L3地震反射剖面特征与地质解释 Figure 6 The characteristics and interpretation of the L3 seismic reflection profile

地震反射特征显示(图 6，图 7)，玉北1号断裂带(F₁)发育在寒武系膏岩滑脱层之上，冲断活动时期主要为中、晚奥陶世(O_2-3)，晚奥陶世的良里塔格组发育一套较厚的生长地层，超覆在中奥陶统之上，是该时期构造活动的沉积响应。断裂以挤压逆冲为主，断层的滑移量整体不大，大约为2 km左右。轴面分析表明，玉北1号断裂在海西晚期、喜马拉雅期受到一定的构造叠加变形的影响。

图 7(Figure 7)

图 7 过玉北1井L3剖面局部特征与地质解释 Fig. 7 The details of the L3 seismic reflection profile and its interpretation

根据层拉平后沉积—构造恢复的形态(图 8a)可以看出，在中奥陶世(O₂)玉北1号主断裂开始活动，形成断层传播褶皱，背斜高部位的中奥陶统隆升并剥蚀。在晚奥陶世(O₃)玉北1号主断裂活动性增强并控制了上奥陶统沉积；但断层并未明显切割中-上奥陶统。加里东早期可能发育一些基底正断层，在加里东中期构造反转，形成逆冲断层(图 8b)。由于挤压缩短，寒武系膏岩层有塑性加厚的特点。加里东中-晚期是玉北1号构造带形成的关键时期，储层裂缝可能在褶皱变形所产生的膝褶带发育。

图 8(Figure 8)

图 8 L3地质构造剖面形成演化模式图 a. 上奥陶统沉积前；b. 石炭系沉积前；c. 二叠系沉积前 Fig. 8 The evolution model of the L3 geological and structural profile

在晚奥陶世沉积之后，出现区域性抬升或剥蚀，整个玉北地区缺失了泥盆系、志留系、奥陶系(丁文龙等，2012)，石炭系与上奥陶统平行不整合。海西晚期玉北1号断裂有过一定的活动，表现为活动轴面的迁移(图 8c)。

在印支期—燕山期(T—J)，塔里木玉北地区遭受区域性的抬升和剥蚀，缺失了三叠系、侏罗系、白垩系；由于缺失中生代地层，印支期和燕山期构造事件在该地区的作用很难判别，因此轴面分析玉北断裂的活动，形成三角剪切并导致二叠系的变形，可能与海西晚期的构造事件有关(图 9)。

图 9(Figure 9)

图 9 L3地质构造剖面形成演化模式图 a. 古近系沉积前；b. 现今沉积构造格局 Fig. 9 The evolution model of the L3 geological and structural profile

此外，从轴面分析可以看出玉北地区存在喜马拉雅期构造事件，特别是新生代以来青藏高原向塔里木盆地的扩张和挤压(许志琴等，2011)，形成玛扎塔格逆冲断裂带(裴军令等，2011)。但盆地内部断裂活动相对较弱，玉北1号断裂带有一定的构造叠加，但变形量有限，该时期构造裂缝的发育与断层活动性质和变形量有关。

新生代塔西南地区和巴楚隆起—麦盖提斜坡，最大主应力方向为北东—南西向，(黄玉平等，2013)，玉北断裂带走向与现今主构造应力场方向近似平行，玉北地区断裂因此具有一定的走滑分量，断层伴生型裂缝发育有限。该时期玉北构造带的主断裂具有一定的开启性，对玉北地区油气调整和聚集会有一定的影响。

塔里木盆地玉北构造带自加里东以来，经过多期构造事件的叠加和改造，在不同时期具有不同的构造样式，储层所产生的裂缝也相应具有不同的性质和分布规律。在加里东中晚期，玉北构造带的主要断裂以挤压逆冲为主，形成断层传播褶皱样式，断层整体终止于石炭系/奥陶系不整合面之下。奥陶系储层易发育断层伴生裂缝和褶皱调节性裂缝。数值模拟结果显示(图 10)，构造裂缝主要分布在膝褶带和断层传播褶皱变形区，而构造高部位，储层裂缝未必发育。

图 10(Figure 10)

图 10 断层传播褶皱正演模型与应变分布 Fig. 10 The forward modeling of the fault propagation folds

海西晚期玉北地区断裂重新活动，仍以挤压为主形成三角剪切，但断层位移量并不大，该时期玉北构造带基本定型，储层裂缝易发育在三角剪切变形区。新生代青藏高原向东的扩张产生北东—南西向的构造应力场，现今主构造应力场方向与玉北断裂带走向近似平行，玉北地区断裂因此具有一定的走滑分量，断层伴生型裂缝发育有限。

喜马拉雅期盆地存在微弱的变形，玉北构造带主要受到构造的叠加改造。该时期玉北构造带的主断裂具有一定的开启性，应重视构造应力场的变化对油气调整和聚集分布的影响。