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柴达木盆地是我国西北地区三大内陆沉积盆地之一,地处青藏高原东北部,盆地周缘体现了典型的盆山结构,均为盆山边界断层所控制,南部为昆仑山构造带,北部为祁连山构造带,西部为阿尔金走滑断裂带,是一个重要的大型含油气盆地。目前由于勘探和研究程度在区域上存在一定差异,且总体水平较低。目前很多研究人员对盆地成因、类型与构造演化过程都存在不同的观点,尤其是盆地演化阶段划分方案及对应的成盆机制。对研究区不同地质时代的构造历史与演化过程的研究差异促成了对盆地地质特征的不同认识,从而导致了对盆地油气藏和其他矿产的不同看法,其中有真有伪,所以需要对盆地成因类型和演化史进行细致研究。除此之外,作为青藏高原重要的周边盆地之一,其中、新生代以来的构造演化过程,与青藏高原整体隆升息息相关。所以柴达木盆地与昆仑山构造带盆山耦合过程的研究有着积极和重要的科学意义。
英雄岭研究区位于柴达木盆地西缘,主要受到昆仑山断裂带与阿尔金走滑断裂带控制。在研究区通过综合应用露头、钻井及物探资料来研究狮子沟—油沙山—英东—茫西地区地质结构、构造样式,分析挤压断层相关褶皱的类型与平面分布规律,探讨本区构造形成的力学机制。研究区的构造演化主要存在两方面,分别为阿尔金走滑断裂带对柴达木盆地的构造控制过程与柴达木盆地与东昆仑造山带的盆山耦合过程。虽然碰撞造山说是当今最流行的造山理论之一,然而这一经典模式与许多自然现象不吻合,在造山带三维结构、构造变形、构造体制、岩浆活动、构造过程等方面存在着许多的科学问题,而作为一个内陆盆地柴达木盆地新生代以来的地质演化过程是属于一个板内的盆山耦合过程,并非受板块碰撞作用。虽然在东昆仑造山带内存在早古生代和晚古生代的蛇绿混杂岩带,表明曾经发生过洋盆的消失和板块的碰撞,但东昆仑造山带的形成是在燕山期晚期,与柴达木盆地同步,而东昆仑造山带内的蛇绿混杂岩显示的碰撞时限是在加里东期和海西期,表明当时板块的碰撞并未形成东昆仑造山带。而且对于柴达木盆地形成时的环境一般认为是早、中侏罗的松弛伸展环境,并不是在挤压环境下形成的,没有冲断推覆作用,柴达木盆地现在观察到的推覆体是形成于晚侏罗之后,并没有发现早、中侏罗形成的推覆体。柴达木盆地与东昆仑造山带应该属于叠加在洋陆构造之上大陆内部盆山构造系统,对于其形成机制,我们引入了“层流隆陷”大陆动力学模式来解释柴达木盆地与东昆仑造山带的耦合作用。英雄岭及邻区正是在这种背景下,经历了中、新生代两次伸展-挤压构造旋回,新生代可细分为二个阶段:古近纪弱断陷阶段、中新世—上新世早期坳陷阶段、上新世晚期—全新世挤压反转阶段。
罗世柴达木盆地在早、中侏与东昆仑造山带处于伸展环境,柴达木盆地受中特提斯洋俯冲作用导致的地幔热隆影响,显示伸展构造性质,并主动向东昆仑和祁连山扩张。而晚侏罗世至早白垩世是板内盆山作用强盛期,在中特提斯洋向北俯冲的宏观构造背景下,青藏高原北部盆山作用加强,盆地沉积作用更加显著,柴达木盆地构造性质发生巨变,由沉陷转为压陷。这时东昆仑开始向盆地方向侧向扩展,在造山带翼部形成逆冲推覆构造,此时大量控盆正断层发生反转。与此同时华北板块与西伯利亚板块碰撞,来自北部的挤压构造应力明显大于南部,因此在柴北缘此时形成的反转构造明显多于柴西南。至晚白垩世,受中特提斯俯冲及其两侧陆块碰撞作用的影响,柴达木盆地进入挤压状态,沉积作用减弱。
而进入古近纪后,盆地主要受到阿尔金右行走滑的拉分作用,处于弱断陷环境下。柴西南盆地西部沉积的沉积相展布也表明此时主要受力方向为NW向,表明此时盆地受阿尔金断裂带作用远超过东昆仑造山带,而且沉积中心的迁移研究也表明盆地物质在伸展环境下向东运移,并记录下了阿尔金断裂在该时期存在右行走滑的证据。但是随着这一期阿尔金断裂带活动的减弱与结束,柴西地区发育再次主要受控于东昆仑造山带。
进入新近纪以后,柴达木盆地受喜山运动影响,即青藏高原整体分阶段隆升过程中是与周边盆地相互耦合的,柴达木盆地也进入了盆山作用的强盛期,在青藏高原隆升的宏观构造背景下,造山带对盆地沉积的控制作用更加显著,柴达木盆地构造性质发生转变,由断陷转为凹陷并最终反转为挤压构造。由于东昆仑开始向盆地方向侧向扩展,在造山带翼部形成逆冲推覆构造。喜马拉雅晚期,青藏高原下地壳受南部印度恒河盆地扩张的影响发生巨大改变,成为热软化可以流动的状态。而这时的柴达木盆地下地壳热能已经耗散殆尽而固结了。有研究表明恒河盆地下地壳物质持续不断向青藏高原下地壳流动,进而产生了逐渐增厚的下地壳,并促使上覆地壳隆升,上部地壳侧向扩展,在盆山边界形成逆冲推覆断层。增厚的下地壳也要进行侧向扩展,于是形成了下地壳层流构造。从青藏高原地表SKS波测量结果,我们可以清楚的发现,青藏高原下地壳物质在向北运动。下地壳流层向北运动受到塔里木盆地、柴达木盆地(这两个盆地下地壳也已经固化)强硬块体的阻挡,转向青藏高原东缘川西地区,并使得东昆仑脉强烈隆升,柴达木盆地受到南来的挤压越来越明显,阿尔金表现为强烈的左行走滑,昆仑山、祁连山向开始向盆地逆冲、推覆,盆地全面进入挤压反转阶段,并随时间推移构造活动强度逐渐增大,此时大量控盆正断层发生反转,并最终形成现在的构造格局。