塔里木盆地巴楚隆起瑪扎塔格斷裂帶幾何學與運動學特征

張 永,鄭孟林,陳槚俊,鄧銘哲,田方磊,張偉康，李英強

[1.中國石化 石油勘探開發研究院， 北京 100083; 2.中國石油 新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000；3.中國地質大學(北京) 能源學院， 北京 100083； 4.中國石化 石油勘探開發研究院 無錫石油地質研究所,江蘇 無錫 214126]

作為組成巴楚隆起南界斷裂帶斷裂之一，瑪扎塔格斷裂帶由于和田河氣田的發現與投產[1]，關于斷裂帶幾何學與運動學及其儲層、成藏的研究為學者們所關注。在前人的研究中，多將瑪扎塔格斷裂帶解釋為一條基底卷入型的斷裂構造帶，由近乎平行的瑪扎塔格南斷裂和瑪扎塔格北斷裂構成，在剖面上多將兩斷裂組成“Y”字形[2-6]，或由數條斷裂組成扭斷裂系，在剖面上表現為正花狀構造[7-8]，也有學者將其解釋為基底卷入構造型的共軛-非對稱型膝褶帶[9]，或表現為剪切斷層彎曲褶皺樣式[10]。在對斷裂帶活動期次的討論中，主要存在有兩種主要觀點，分別為將其劃分為中新世、上新世和第四紀的三期沖斷[3,11-15]，或者為早期正斷層后期發生反轉所形成[12]，并經歷了加里東-海西期及喜馬拉雅期的改造的四期活動的觀點[8]。雖然上述學者對瑪扎塔格斷裂帶進行了詳細的構造解釋及形成期次、時間厘定，但在對斷裂帶的解析中普遍缺乏定量解析，尤其是對于各期斷裂的構造活動強弱缺乏關注，而瑪扎塔格斷裂帶作為巴楚隆起南界斷裂東段的一部分，斷裂帶最近一期的活動在地表留下了完整清晰的痕跡，其活動可能響應于青藏高原的隆升活動[16]，因此定量研究瑪扎塔格斷裂帶的幾何學、運動學特征不僅有利于間接探討巴楚隆起隆升速率、原因及時限，對于探究克拉通內構造變形對于青藏高原隆升活動的響應作用也具有重要意義。本文使用數條近垂直于瑪扎塔格斷裂帶走向的地震剖面，結合斷裂帶內鉆井資料，以斷層相關褶皺理論為指導，通過精細定量構造解釋，識別了斷裂帶深部變形特征，并建立瑪扎塔格斷裂帶三維模型，探究了各期斷裂活動強度特征，最終厘定了瑪扎塔格斷裂帶的活動期次。

1 區域地質概況

瑪扎塔格斷裂帶位于巴楚隆起西南側，走向北西西(圖1)，西與古董山構造帶和海米羅斯斷裂帶相接，東止于瑪東構造帶[17]，延伸長度約110 km，斷裂帶地表為瑪扎塔格山，為該斷裂帶活動所形成的地表露頭，主要出露古近系和新近系，斷裂帶其他部位主要為第四系所覆蓋，鉆井資料及地震層位追蹤資料顯示，瑪扎塔格斷裂帶以前寒武系為基底，整體缺失中生界，中寒武統發育局限環境下鹽巖層或膏鹽巖層，多缺失中、上奧陶統，下奧陶統以海相碳酸鹽巖為主，泥盆系僅見東河塘組，石炭系厚度較大，主要以海相碳酸鹽巖為主，二疊系可見有火山巖發育，古近系見蒸發環境下的膏巖層穩定分布，新近系和第四系主要以碎屑巖為主。鑒于鹽巖及膏巖層的塑性較好，且兩套巖層在斷裂帶分布較為穩定，可作為區域性滑脫層。

圖1 巴楚隆起瑪扎塔格斷裂帶分布特征及剖面位置Fig.1 Locations and distribution of the Mazartag fault zone and other fault zones in the Bachu Uplifta.塔里木盆地構造單元劃分；b.巴楚隆起斷裂展布；c.瑪扎塔格斷列帶展布Ⅰ.阿瓦提凹陷；Ⅱ.巴楚隆起；Ⅲ.麥蓋提斜坡；Ⅳ.柯坪斷隆;Faq.阿恰斷裂；Ftmxk.吐木休克斷裂；Fklsy.卡拉沙依斷裂；Fgds.古董山斷裂；Fmztg.瑪扎塔格斷裂；Fhmls.海米羅斯斷裂帶；Fslby.色力布亞斷裂帶；Fbd.巴東斷裂

2 瑪扎塔格斷裂帶幾何學特征

瑪扎塔格斷裂帶在平面上走向近東西，平面上可見其主要由3條斷層組成，各斷層之間走向平行，由西至東斷裂帶走向整體未發生較大變化。斷裂帶內有多口鉆井，多鉆至奧陶系，可為斷裂帶內層位標定提供準確鉆井依據，瑪扎塔格斷裂帶南側還可見有鳥山斷裂。瑪扎塔格斷裂帶有多條二維地震剖面垂直其走向切過，本節選取6條剖面，結合局部地區的淺表剖面，由西向東描述斷裂帶在各剖面上幾何學特征。

2.1 剖面幾何學特征

剖面MZ05-116位于瑪扎塔格斷裂帶最西端，結合淺表，可推測淺層構造樣式為向東逆沖的背斜構造，上盤地層強烈隆升，遭受剝蝕夷平，斷層F1向深部產狀變緩收斂至古近系底滑脫層，淺層構造整體表現為斷層轉折褶皺樣式，斷層向上突破至地表，后期遭受剝蝕，經識別分析，可知斷層未發生轉折時上盤地層截層角(θ)為4.7°，地層向斜翼間角半角(γ)為0.59°，根據斷層轉折褶皺幾何形態與下伏斷層定量關系[18]可推知，斷層轉折角(φ)為22°，上盤截層角(β)約為-5°，斷層滑移率介于1.0～1.1，新生界斷層滑移量約為1.7 km；古生界中可明顯識別出另一構造，經層位追蹤可見，背斜頂部二疊系僅余下統部分地層，上覆新近系，剖面更北側見阿圖什組削截古近系。根據軸面劃分結果可推測斷層古生界中斷層F2形態，斷層北傾，整體產狀較緩，主要斷開古生界，上盤地層在斷層作用下發生褶皺變形，古生界構造整體仍表現為斷層轉折褶皺樣式，斷層向上可能進入古近系底部滑脫面，向下滑脫至中寒武統滑脫層中，向斜褶皺翼間角半角約為74.7°，斷層轉折角約為30°，斷層滑移量約為2.52 km，相較于淺層變形，古生界斷層滑移量更大，褶皺幅度也更大。同時，斷層F2下盤地層雖然也發生抬升變形，但其主要為更深部斷層作用所導致；寒武系之下地層中可見有更深層的構造變形，通過寒武系的軸面劃分可識別出基底之中斷層F3表現為南傾斷層，斷層向上突破下寒武統底，并收斂至中寒武統滑脫層中，上盤地層向北逆沖過程中，發生褶皺變形，形成背斜褶皺，斷層F3向深部收斂于基底滑脫層中(圖2)。

圖2 瑪扎塔格斷裂帶MZ05-116地震剖面(剖面位置見圖1)Fig.2 Seismic section MZ05-116 of the Mazhatage fault zone (see Fig.1 for the section location)

剖面OGS14-30為剖面MZ05-116東側剖面，斷裂帶北側可見有薄層志留系，向南逐漸減薄尖滅。該剖面中可明顯識別追蹤出斷裂帶內地層大角度傾斜的產狀(圖3)，而新生界在斷裂帶兩側產狀具有明顯差異，在剖面南側表現為起伏較大、強烈褶皺變形特征，而在斷裂帶北側則產狀較為平緩，根據切層點及地層產狀變化，可識別出新生界斷層F1，與剖面MZ05-116相比，剖面南側新生界變形更為復雜，存在有多個向斜及背斜，在背向斜前方，斷層發生突破，褶皺頂部出露地表，后方多個起伏較小的背向斜的形成可能起因于新生界沿早期不平整的古生界滑脫層滑移過程中發生褶皺變形，新生界斷層向上出露地表，遭受剝蝕；古生界的同相軸可顯著識別出地層產狀的變化，借助Ma8井鉆井數據，可對斷裂帶內地層進行準確標定，根據地層切層點可識別出斷層F2產狀，F2斷層向上部斷穿了古生界，并導致上盤發生強烈褶皺變形，上盤地層抬升變形后遭受風化剝蝕，其所形成的背斜頂被夷平，新近系阿圖什組削截古近系、中、上二疊統及下二疊統，向下其產狀逐漸變緩收斂于中寒武統滑脫層中，其向斜軸面翼間角半角約為72.56°，據公式計算斷層轉折角約為35°，斷層滑移量約為3.14 km；中寒武統滑脫層之下仍表現出一背斜，為基底之中斷層F3活動結果，該斷層導致古生界多套地層變形，并向上突破下寒武統底界，斷至中寒武統底，位移傳遞到滑脫層中并將位移量沿滑脫層傳遞，基底斷層向下收斂于基底滑脫層中。

圖3 瑪扎塔格斷裂帶OGSZ14-30地震解釋剖面(剖面位置見圖1)Fig.3 Seismic interpretation of section OGSZ14-30 of the Mazhatage fault zone (see Fig.1 for the section location)

剖面YL-NS13位于瑪扎塔格斷裂帶中部，空白地震剖面中可見斷裂帶內地震反射品質較差，斷列帶內淺層明顯發育有一角度不整合面，斷裂帶兩側淺層地層產狀顯著不一致，通過切層點識別及新近系軸面可識別出新生界斷層F1，可見背斜褶皺頂部，褶皺幅度較低，與上一剖面中同一斷層相比，該剖面中斷層所造成的斷距較小，F1斷層向上產狀逐漸變陡，并向上出露地表，斷層向下產狀逐漸變緩收斂于古近系底部滑脫層中；根據新近系阿圖什組與下伏地層的削截關系及被削截后殘余地層的產狀，可以推斷斷裂帶內地層形態為一較為緊閉的背斜，斷層F2的活動使地層發生較大角度翹傾，背斜頂部的古近系及新近系部分地層也發生了褶皺變形，背斜頂部的古近系、上二疊統及部分下二疊統被削截，F2斷層表現為北傾，其向上逆沖至古近系底并為新生界沿古近系底斷層所截，向下部產狀逐漸變緩并收斂于中寒武統滑脫層中，該斷層所形成褶皺翼間角半角約為76.3°，斷層轉折角為27.4°，滑移距約為2.4 km。通過對前寒武系中同相軸的識別，可推測前寒武系中斷層F3的形態，其仍為主要斷開寒武系及前寒武系的斷層，斷層向下不收斂于基底滑脫層之中，向上部僅斷開了寒武系底，并導致寒武系之上的各地層發生小幅度抬升及褶皺，而后為斷層F2的活動所改造，形成古生界的構造樣式(圖4)。

圖4 瑪扎塔格斷裂帶YL-NS13地震剖面(剖面位置見圖1)Fig.4 Seismic interpretation of section YL-NS13 of the Mazhatage fault zone (see Fig.1 for the section location)

剖面35ALL-ma位于瑪扎塔格斷裂帶中東部，泥盆系向南部逐漸減薄至尖滅，地震剖面中可見斷裂帶內地震反射品質較差，斷列帶內淺層發育有角度不整合面，斷裂帶兩側淺層地層產狀顯著不一致(圖5)，通過切層點識別及新近系軸面可識別出新生界斷層F1，與上一剖面中同一斷層相比，該剖面中斷層所造成的斷距較小，F1斷層向上產狀逐漸變陡，并出露地表，向下產狀逐漸變緩收斂于古近系底滑脫層中，通過剖面解釋結果及角度關系可知，斷層F1所形成的向斜翼間角半角(γ)約為80°，斷層未發生轉折時與上盤地層切層角(θ)約為12.5°，斷層轉折角(φ)約為18°，斷層轉折后與上盤地層夾角(β)約為78°，斷層滑移距約為2.61 km；斷層F2的活動使背斜頂部的古近系及新近系部分地層也發生了褶皺變形，背斜頂部的古近系、上二疊統及部分下二疊統削截，F2斷層表現為北傾，其向上逆沖至古近系底并為新生界沿古近系底斷層所截，向下部產狀逐漸變緩并收斂于中寒武統滑脫層中，該斷層翼間角半角(γ)約為82.1°，斷層轉折角(φ)約為18°，其滑移距約為5.38 km。斷層F2下盤地層仍存在有寒武系底界形態與上覆地層形態不一致的特征，通過對前寒武系中同相軸的識別，可推測前寒武系中斷層F3的形態，其仍為主要斷開寒武系及前寒武系的斷層，斷層向下收斂于基底滑脫層之中，向上部僅斷開了寒武系底，并斷至中寒武統滑脫層中，并導致寒武系之上的各地層發生小幅度抬升及褶皺，而后為斷層F2的活動所改造，形成古生界現今構造樣式。

圖5 瑪扎塔格斷裂帶35ALL-ma地震剖面(剖面位置見圖1)Fig.5 Seismic interpretation of section 35ALL-ma of the Mazartag fault zone (see Fig.1 for the section location)

剖面OGS14-40位于瑪扎塔格斷裂帶中東部，通過層位追蹤識別，結合淺表地質剖面，可繪制出淺層地層變形樣式如圖6所示，其為斷層F1逆沖至地表所形成的構造，斷層F1向上發生多次小幅轉折，與剖面35ALL-ma相比，該剖面中F1產狀更緩，且F1斷層在上部產生小幅分支斷層，該剖面中斷層出露地表的部分同樣遭受風化剝蝕夷平，經解釋計算可知該剖面中F1斷層所形成褶皺翼間角半角約為(γ)約為86°，斷層未發生轉折時與上盤地層切層角(θ)約為16°，斷層轉折角(φ)約為10°，斷層轉折后與上盤地層夾角(β)約為-15°，斷層滑移距約為2.15 km；古生界的構造樣式與上一剖面相比發生了一些變化，由地震剖面可見，斷裂帶北部地層產狀變緩，而斷裂帶南部地層相對有變陡的趨勢，古生界仍發育有北傾斷層F2，斷層導致上盤地層發生褶皺隆升，地層隆升幅度相較上一剖面較小，該斷層向下部收斂于中寒武統滑脫層之中，在近褶皺向斜處，可見有斷層F4發育，斷層產狀較陡，從解釋結果上來看，斷層F4的斷距要大于F2的斷距，推測斷層F4可能為早期基底斷層向上的延伸部分，而后期為斷層F2所錯斷；該剖面中仍可見由基底斷層F3活動所導致的地層褶皺變形。

圖6 瑪扎塔格斷裂帶OGS14-40地震剖面(剖面位置見圖1)Fig.6 Seismic interpretation of section OGS14-40 of the Mazartag fault zone (see Fig.1 for the section location)

剖面MZ98-222位于瑪扎塔格斷裂帶東部，該剖面南部過瑪北1井，由瑪北1井鉆井資料可知，剖面南部自上而下可見有第四系、新近系、二疊系、石炭系、下奧陶統等，而由與該剖面相交剖面的投影可知，剖面北部可見上奧陶統。該剖面中部明顯發育一背斜隆起，縱向上中部地層反射較為清晰，剖面淺部地層發育有新生界斷層F1，斷層以古近系底面為滑脫面，向上逆沖至地表，斷層的活動使上盤地層發生翹傾，新生界整體出露地表，遭受剝蝕夷平，上盤僅殘余褶皺向斜部分。古生界所形成的背斜褶皺也存在有石炭系之上地層和下伏地層軸面不一致的現象，通過軸面識別可推測出斷層F2表現為北傾，其向下收斂于中寒武統滑脫層中，而整體產狀均較緩，向上部終止于石炭系底，斷層的活動導致上覆地層形成前翼陡短、后翼長緩的背斜褶皺，褶皺表現為斷層傳播褶皺樣式，褶皺后翼向斜翼間角半角約為84.8°，斷層轉折角約為10.4°，斷層滑移量約為3.62 km。新生界的沖斷在該斷層活動形成的褶皺基礎之上沿古近系底部滑脫面滑動而成，與上一剖面相比，該剖面中段裂活動明顯減弱，且斷層F2未向上突破至古近系底部。寒武系及下伏地層的褶皺變形則是由于斷層F3的活動，F3斷層主要發育在前寒武系中，其下部產狀漸緩收斂至基底滑脫層中，前寒武系中仍可見有斷層活動所導致的地層傾斜(圖7)。

圖7 瑪扎塔格斷裂帶MZ98-222地震剖面(剖面位置見圖1)Fig.7 Seismic interpretation of section MZ98-222 of the Mazartag fault zone (see Fig.1 for the section location)

由上述6條地震剖面可以看出，瑪扎塔斷裂帶主要表現為分層變形特征，斷裂帶在整體上構造樣式較為一致。各剖面差異主要反映在斷層活動強度及其在地層中產狀(表1)。其中，新生界斷層F1由南向北逆沖，以古近系底面為滑脫層，導致上盤地層褶皺變形，形成背斜并逆沖至地表，組成背斜的地層主要為古近系、新近系及第四系，后期遭受剝蝕夷平，僅殘余背斜一部分或者完全被剝蝕，由西向東，斷層傾角經歷陡—緩—陡—緩的過程，通過對各剖面F1斷層的滑移量對比來看，其在斷裂帶中部具有滑移量較大，向兩端滑移量較小的特點，滑移量為1.7～2.61 km，同時對其斷層轉折角進行比較也不難發現其具有東部大(φ=22°)而向西部減小(φ=10°)的特征；古生界斷裂F2表現為由北向南逆沖，該斷層的活動是瑪扎塔格斷裂帶古生界背斜的主要成因，上盤地層在斷層活動作用下強烈隆升，并遭受剝蝕，在剖面上，通過對F2斷層滑移距的統計可知，F2斷層在剖面35ALL-ma中最大，向兩端僅具有減小的趨勢，其斷層轉折角同樣具有在西部較大、東部較小的特征。鹽下及基底地層傾斜翹升則是基底斷層的活動所致，基底之中斷層表現為南傾，沿斷裂帶由西向東，基底斷層F3的構造樣式較為一致，在斷開寒武系底界的同時，導致寒武系及奧陶至二疊系發生一系列翹傾及隆升，由剖面中各地層產狀可以推測，該斷層的活動可能是多期的。綜上可知，瑪扎塔格斷裂帶整體表現為分層變形特征，斷層分別以古近系底、中寒武統底為界和基底滑脫面為滑脫層，古生界和新生界的構造變形均受到基底斷層活動的影響，斷裂在走向上產狀較為一致，分布穩定。通過對同一剖面中新生界構造和古生界構造的定量參數特征對比，可以看出，新生界斷層和古生界斷層所形成褶皺向斜的翼間角基本上都介于75°～86°，斷層活動性越弱的剖面其向斜翼間角半角角度越小，符合活動強度弱而褶皺趨于平緩的特征，總體而言，古生界構造活動普遍強于新生界構造活動，其活動強度的差異也在側面證實了瑪扎塔格斷裂帶分層變形的特征。

表1 瑪扎塔格斷裂帶各剖面斷層定量幾何學特征統計(剖面位置見圖1)Table 1 Statistics of quantitative geometric characteristics of faults in various sections of the Mazartag fault zone (see Fig.1 for the section locations)

2.2 三維幾何學特征

上述剖面分別描述了瑪扎塔格斷裂帶在各處的幾何學特征，基于上述斷裂解釋方案，建立了瑪扎塔格斷裂帶的三維形態(圖8)，由其三維空間特征可看到瑪扎塔格斷裂帶新生界斷層、古生界斷層及基底斷層在垂向上的疊置樣式。新生界斷層整體上走向穩定，沿走向上僅發生小幅轉折，其南側的鳥山斷裂的新生界斷層與其基本平行，延伸長度較短，在鳥山斷裂發育的部位，也恰是瑪扎塔斷裂帶新生界斷層走向發生小幅轉折的部位，在過該處的地震剖面中也可見瑪扎塔格斷裂新生界斷層F1所形成的褶皺后翼發生了褶皺變形，而在其他位置處均未見該現象，據此可推測該處經受了更強的擠壓應力，不僅導致了鳥山斷裂的形成，也導致褶皺后翼發生褶皺變形，此外還可見斷層F1在沿斷層走向在其末端向南發生小幅轉折，斷面逐漸變窄，表現出斷層逐漸消失的趨勢；古生界斷層及基底斷層在三維空間上表現為上下疊置，傾向相反，基底斷層收斂于基底滑脫層中，基底滑脫面在斷裂帶走向上表現為西低東高，基底斷面在走向上略有起伏，在斷裂帶中部略下凹，基底斷層在瑪扎塔格斷裂帶多表現為隱伏特征或僅略切穿寒武系底面，其隱伏特征在斷裂帶西部表現更為顯著；古生界斷裂在垂向上位于基底斷裂之上，其走向基本穩定，斷層在鳥山斷裂發育處和斷裂帶東端發生小幅轉折，斷面在西部產狀陡，向東部產狀略微變緩，瑪扎塔格斷裂帶的三維特征中可見沿斷裂帶，寒武系底地層在基底作用下向上隆起變形。此外，在瑪扎塔格古生界斷層F2的局部位置可見有分支斷層F4發育，該斷層延伸長度有限，與古生界主斷層在空間上表現為交切關系。

圖8 瑪扎塔格斷裂帶斷層三維形態Fig.8 3D morphology of the Mazartag fault zonea.新生界斷層及古近系底面；b.新生界斷層及鳥山斷裂新生界斷層;c.古生界斷層及寒武系底、基底;d.基底斷層及古生界斷層

3 運動學特征

以上述地震解釋結果為基礎，通過采用平衡剖面復原方法，對OGS14-40剖面進行了構造復原，復原結果如圖9所示。瑪扎塔格斷裂帶演化分為如下幾個過程，寒武系沉積之前，在盆地張性應力背景條件下[19-21]，在瑪扎塔格斷裂帶形成了早期的張性正斷層[22]，并導致斷層之上地層發生小幅度坳陷，至中晚奧陶世在北昆侖洋向中昆侖地體下的俯沖作用影響下[23-24]，塔里木盆地南部發生碰撞，盆地此時的應力場轉為擠壓環境，在上奧陶世沉積之前，早期形成的正斷層發生反轉，斷層上盤地層向上運動，斷開了寒武系底部的部分地層，并使上覆地層在該斷層活動作用下形成低幅隆起，中奧陶統在該期斷層的活動作用下可能出露水面遭受剝蝕，導致斷裂帶內中奧陶統大部缺失，也可見由于該斷層形成的低幅隆起，晚奧陶世沉積地層向隆起方向減薄尖滅；至志留紀，塔里木盆地南部仍處于擠壓環境，在該應力條件下，中晚奧陶世形成的斷層繼續活動，但其活動強度較弱，但仍導致上覆地層持續隆升，并形成志留系向南部減薄尖滅的現象；泥盆到石炭紀，塔里木盆地南部表現為張性應力環境，此時穩定沉積了石炭紀地層，至晚二疊紀到三疊紀，古特提斯洋向中昆侖地體的俯沖達到高潮[25-27]，塔里木盆地南部再次遭受碰撞，該期碰撞較為強烈，導致斷裂帶南側地層強烈向巴楚楔入，形成了沿中寒武統滑脫層滑脫并由北向南逆沖的斷層，該斷層的活動導致中寒武統至二疊系發生褶皺變形；古近系沉積后，塔里木盆地受印度-歐亞板塊的碰撞影響，南部遭受擠壓，在擠壓作用下，北傾斷層持續性活動，并導致古近系褶皺變形；新近系阿圖什組沉積前，北傾斷層再次活化，并導致沉積的新近系安居安組和帕卡布拉克組地層發生褶皺變形，在沉積期間，早期斷層活動所形成的褶皺變形出露地表遭受剝蝕夷平；至上新世到第四紀，青藏高原的隆升、中亞地區的強烈擠壓及一系列構造事件導致塔西南重新處于擠壓環境，此前古近系沉積了一套膏巖層，在該期強烈擠壓作用下，古近系之上地層沿該膏巖層發生滑動，發生突破形成由南向北逆沖的新生界斷層，新生界各地層在該斷層的活動下向上強烈逆沖，出露地表形成地表的瑪扎塔格山，并遭受部分剝蝕，形成現今形態。

圖9 過瑪扎塔格斷裂帶OGS14-40剖面演化過程Fig.9 Evolution of section OGS14-40 across the Mazartag fault zone

4 討論

4.1 斷裂帶形成時間及期次及活動強度

關于斷裂帶的活動時間和期次的研究一直是斷裂構造研究的重點，斷裂帶活動時間和期次的確定是進行斷裂成因分析的前提和基礎，同時斷裂的活動也在很大程度上影響了油氣的垂向運移。由上述所描述的瑪扎塔格斷裂帶幾何學和運動學特征中可知，瑪扎塔格斷裂帶不僅在縱向上具有顯著分層變形特征，各構造層斷裂的活動也具有分期性。上文已述新生界斷層形成時間約為上新世至第四紀，通過斷裂幾何學特征的定量解析可知，其斷層滑移距為1.7～2.61 km，斷層的滑移量具有在中間較大，兩端較小的特征，其基本上代表了新生界斷層的活動強度變化，同時斷層在不同部位的轉折角也略有差異，但均表現為低角度轉折特征；雖然新生界斷層所形成的的背斜褶皺大部分被剝蝕夷平，但從淺表剖面所補齊的褶皺形態中仍可見從新近系帕卡布拉克組開始就表現為顯著的楔狀減薄的特征，基本可證明新生界斷層開始活動時間約為中新世中晚期。而古生界斷裂在新近紀早期發生了強烈的構造活動，該期構造活動反映在斷裂帶南部古近系至新近系安居安組的結構中，斷裂帶北側地層中可識別出多期不整合(圖10)。根據地層接觸關系可將其進一步劃分為兩期，分別對應于古新世末期和中新世末期，該斷層在古新世末期活動強度極大，形成了規模較大的背斜褶皺，在上文中對于該褶皺的定量描述中可知，斷層的滑移距多在2.4 km以上，在斷裂帶中部可達5.15 km，斷層在上部地層中角度多為30°左右，但在部分剖面中如斷裂帶中部35ALL-ma剖面和斷裂帶東部MZ05-222剖面，斷層表現為低角度轉折特征，斷層的轉折角基本上控制了古生界褶皺形態，低角度轉折的斷層所形成的古生界褶皺較為寬緩；在古生界斷層形成并活動之前，瑪扎塔格斷裂帶就具有背斜形態，上文的論述中證明，該背斜形態可能形成于志留紀沉積之前，并對應于塔西南中晚奧陶世和田古隆起的形成過程[15]，該期構造活動主要為基底中斷層活動的結果，最早可追溯至中晚奧陶世，斷層在后期的活動或滑脫至中寒武統底，或突破中寒武統，并為后期斷層所改造。

圖10 扎塔格斷裂帶北側地層接觸關系特征(剖面位置見圖1)Fig.10 Unconformity contact features on the north side of the Mazartag fault zone (see Fig.1 for the section locations)a.剖面MZ98-222；b.剖面MZ98214

4.2 斷裂帶成因機制

在前人對于瑪扎塔格斷裂帶成因的討論中，基本上已經將瑪扎塔格顯生宙以來的多期構造運動對應于盆地周緣板塊的活動，即中晚奧陶世塔里木與中昆侖地體碰撞[4,28-30]、古新世末期印度與歐亞板塊碰撞[30-32]。瑪扎塔格斷裂帶現今石炭系埋深等值線圖[1]指示了在瑪扎塔格斷裂帶變形過程中最大主應力的方向，基本上指示了其應力來源為塔西南山前。然而，瑪扎塔格斷裂帶位處塔里木盆地腹地，其應表現為克拉通內部較穩定的環境，雖然其具有產生斷裂的外部應力條件，但斷裂在該處的產生必然有更深層的原因。從塔里木盆地的航磁異常及航磁化極異常圖以及接收函數成像圖[33-35]均可見瑪扎塔格斷裂帶表現出深部斷裂的特征，前人的研究中也基本認同基底活動斷層的存在[36]，上文中的論述也說明了瑪扎塔格斷裂帶在中-晚奧陶世就表現出逆沖斷裂活動的特征，且該期活動對應了基底斷層的活動，前寒武紀塔里木盆地處于張性應力背景下，盆地內發育裂谷，瑪扎塔格斷裂帶基底斷層也可能為早期張性應力條件下形成的正斷層在后期盆地周緣受擠壓應力條件下發生反轉而形成的，在基底斷層活動形成的低緩背斜基礎之上，受后期多期擠壓應力影響，分別沿中寒武統底界面和古近系底形成了古生界和新生界斷裂。

4.3 斷裂幾何學、運動學特征對油氣成藏的影響

隨著塔里木盆地勘探進展和深入，塔里木盆地的勘探逐漸由淺層走向中深層，由“巖溶”走向“斷控”，順北油氣田的發現推進了以走滑斷裂控制的油氣成藏類型的勘探和突破[37-43]。在對盆地內逆沖斷裂的研究過程中，學者們也認識到斷層活動對于褶皺形成過程和樣式的控制，在對褶皺背向斜轉折端的認識上，已有學者將其解釋為“膝褶帶”構造，而非早期所認識的斷層[44]，這意味著連續的膝褶地層可能更有利于油氣的保存甚至是聚集，目前已有學者指出膝褶帶生長過程中有利于儲集空間的產生[45-46]，在對于膝褶帶的擴容作用研究中，也有學者已總結出膝褶帶內地層為擴容或封堵的判別關系[9]。對于本文所研究的瑪扎塔格斷裂帶，其向斜翼間半角多為70°～90°，膝褶帶內夾角β多大于α，對膝褶帶內儲集空間的形成是有利的。目前在瑪扎塔格斷裂帶上已發現的油氣藏主要儲集層為奧陶系和石炭系，其成藏期次主要為加里東晚-海西早期，海西晚期和喜馬拉雅期等3個期次，恰對應于斷裂帶的幾個主活動期次。此外，和田河氣田其主要以喜馬拉雅期氣藏為主，對應于早新生代斷裂的強烈活動和有利的輸導背景，而晚新生代以古近系底面為滑脫層的逆沖構造的形成，則是對下伏殘留構造和已形成油氣藏的有利保存因素，鑒于巴楚隆起新近紀-第四紀強烈逆沖活動，新生界的滑脫樣式的構造利于后期油氣的保存。

5 結論

1) 瑪扎塔格斷裂帶在剖面上表現為新生界、古生界及基底的3套構造變形，多滑脫層、多期構造活動、多應力條件是形成斷裂帶分層變形的原因。

2) 瑪扎塔格斷裂帶總體構造樣式在走向上基本一致，但斷層的傾角在走向上具有差異，斷層產狀和滑移量的差異是造成斷裂帶各剖面斷裂帶形態差異的原因，各構造層中斷層滑移量的差異性也進一步證明了斷裂分層變形特征。

3) 瑪扎塔格斷裂帶為震旦紀早期基底正斷層發生反轉基礎上形成的構造，基底斷裂發生反轉后在晚奧陶世、志留紀持續活動；古生界斷層在中、晚二疊世形成并強烈活動，在古新世、中新世均再次活化并導致地層褶皺變形；新生界斷裂形成并活動于上新世至第四紀，并導致新生界發生強烈逆沖變形。新生界逆沖滑脫構造利于早期油氣藏的保存。