浙江大学学报（理学版）

浙江大学学报(理学版), 2022, 49(3): 363-375 doi: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.03.014

地球科学

走滑断裂分段叠置区物理模拟及构造差异性解析——以塔里木盆地顺北1号断裂为例

刘芋杰,,1, 吴孔友,,1, 刘寅1, 何瑞武2, 杜彦男1, 刘军3, 张冠杰1

1.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580

2.中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257000

3.中国石化西北油田分公司，新疆 乌鲁木齐 830011

Analogue modeling and structural differences of stepovers of strike slip faults: A case from Shunbei-1 fault of Tarim Basin

LIU Yujie,,1, WU Kongyou,,1, LIU Yin1, HE Ruiwu2, DU Yannan1, LIU Jun3, ZHANG Guanjie1

1.School of Geosciences，China University of Petroleum （East China），Qingdao 266580，Shandong Province，China

2.Sinopec Shengli Oilfield Company，Dongying 257000，Shandong Province，China

3.Sinopec Northwest Oilfield Company，Urumqi 830011，China

通讯作者: ORCID：https：//orcid.org/0000-0002-9263-2472，E-mail：wukongyou@163.com.

收稿日期: 2021-03-18  

基金资助: 中国科学院战略性先导科技专项A类.  XDA14010301

Received: 2021-03-18  

作者简介 About authors

刘芋杰（1996—），ORCID：https：//orcid.org/0000-0002-7125-7263，男，硕士研究生，主要从事构造地质学研究，E-mail：834402948@qq.com. , E-mail：834402948@qq.com

摘要

走滑断裂分段叠置区通常包括拉分叠置区和挤压叠置区，其形成及演化与油气藏关系密切，其内部构造特征对油气运聚具有重要影响。塔里木盆地顺托果勒地区顺北1号断裂叠置区分段发育特征明显，油气勘探表明，拉分叠置区和挤压叠置区对油气运聚的控制能力有一定差异。在分析构造特征的基础上，对走滑断裂拉分叠置区和挤压叠置区开展了物理模拟实验研究，结果显示，拉分叠置区内发育有多组里德尔（R）剪切和压剪性（P）剪切，在叠置区内多组断裂组成一套平面范围较小、垂向断距较大的雁列地堑系统；挤压叠置区内仅发育一组R剪切、P剪切及单条共轭里德尔（R'）剪切，并在叠置区内形成平面范围较大、垂向断距较小的地垒。因此认为，基底断裂的几何形态、运动性质是控制叠置区发育类型的关键因素。叠置区内断裂发育的数量、规模均受控于总走滑量，并与之呈正相关。相较于挤压叠置区，拉分叠置区的断层数更多，分布更密且地层破碎变形程度更高。在构造特征及力学机制上，拉分叠置区均表现出更强的油气富集潜力。

关键词： 走滑断裂 ; 拉分叠置区 ; 挤压叠置区 ; 构造物理模拟 ; 顺托果勒低隆

Abstract

Stepovers in strike-slip fault zones are usually associated with both releasing bends and restraining bends, whose occurrence and evolution are closely related with the hydrocarbon accumulation. Specifically, the structural difference between these two structures could significantly influence hydrocarbon migration and accumulation. Exploration data of the Shunbei-1 fault in the Shuntuoguole area of the Tarim Basin reflect that hydrocarbons are more enriched in releasing bends than the restraining bends. Based on the studies of structural characteristics of the Shunbei-1 Fault, we conducted the simulation experiments to investigate the internal characteristics of these stepovers. Our results suggest that multiple sets of Riedel (R) shears and P shears are developed in the releasing bends, constituting an echelon pattern fault system, which shows a small range of deformation in the plan view and a large vertical displacement at the stepover in the section view. In contrast, only one set of R shear, one set of P shear, and an individual set of R' shear are observed in the restraining bends, forming a horst with a large range of deformation in the plan view and a small vertical fault displacement at the stepover in the section view. In general, the geometry and kinematic characteristics of basement faults are believed to be the key factors that control the development of types of stepovers. Moreover, the strike-slip displacement is found to be positively correlated with the number and scale of faults at the stepover. Specifically, compared with restraining bends, the releasing bends are characterized by a larger number of faults with denser planar distributions as well as strong strata deformation, and they are more favorable for hydrocarbon enrichment because of their structural characteristics and mechanical mechanisms.

Keywords： strike-slip faults ; releasing bends ; restraining bends ; analogue modeling ; Shuntuoguole lower uplift

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刘芋杰, 吴孔友, 刘寅, 何瑞武, 杜彦男, 刘军, 张冠杰. 走滑断裂分段叠置区物理模拟及构造差异性解析——以塔里木盆地顺北1号断裂为例. 浙江大学学报(理学版)[J], 2022, 49(3): 363-375 doi:10.3785/j.issn.1008-9497.2022.03.014

LIU Yujie, WU Kongyou, LIU Yin, HE Ruiwu, DU Yannan, LIU Jun, ZHANG Guanjie. Analogue modeling and structural differences of stepovers of strike slip faults: A case from Shunbei-1 fault of Tarim Basin. Journal of Zhejiang University(Science Edition)[J], 2022, 49(3): 363-375 doi:10.3785/j.issn.1008-9497.2022.03.014

走滑断裂是岩层受剪切力而发生的水平错动，广泛分布于岩石圈浅层的脆性变形带［1］。发育于克拉通盆地内部的被动型走滑断裂，因其形成过程受区域性张扭或压扭应力场控制，通常具有复杂的内部构造。按构造方向与平移走滑方向的相对关系，可简单地将结构单元划分为平直带、分离带与叠置区［2-3］。相较于平直带和分离带，叠置区内伴生构造发育更明显，以拉分地堑、挤压隆升为典型。已有研究表明，叠置区在平面上表现为拉分区和挤压区沿主干断裂走向分段发育，在剖面上呈现交替发育的正花状和负花状构造［4-5］。对世界多地走滑断裂，如我国甘孜-玉树断裂带、冰岛Selsund断裂带的调查研究［6-8］均显示，走滑断裂由一系列近平行状的次级断裂如里德尔（R）剪切、压剪性（P）剪切等组成。相关物理模拟实验进一步证实，在断裂演化早期，R剪切大量发育，P剪切等相继发育，最终不同次级断裂变形连接，形成贯穿性断裂带。次级断裂的发育过程具有由基底向上传播、由断裂带外缘向内侧聚敛的特征［9］。与之相似，叠置区由多种次级断裂如R剪切、P剪切、共轭里德尔（R'）剪切多期发育叠加而成［10-13］。相较于平直带，叠置区内发育较多的次级断裂使地层的破碎变形更为明显，任健等［14］指出，叠置区在整个走滑断裂带中具有较好的油气富集能力。然而，受资料及研究手段等因素的限制，对走滑断裂不同叠置区油气运聚能力的研究仍处于探索阶段。虽然，应用现有地质调查手段，如野外露头观测、地球物理成像技术，可对叠置区在走滑断裂带内的相对位置以及较大尺度的构造特征进行研究，但其内部小尺度的次级构造及发育模式难以通过上述手段表征。而构造物理模拟实验作为一种成熟的研究手段，可在一定程度上较为直观地模拟叠置区的发育过程与构造特征 ［15-17］。

已有勘探实践表明，塔里木盆地顺托果勒地区以大规模走滑断裂发育为典型特征。其断裂带内部叠置区发育明显，在平面上呈现良好的分段发育特征，而同一走滑断裂内不同构造部位的油气产量存在显著差异［18-20］。为探究拉张叠置区与挤压叠置区的构造发育差异及其对油气富集能力的影响，本文以顺北1号断裂为例，通过开展物理模拟实验，遵循相似性原则，分别模拟拉分叠置区和挤压叠置区的发育情况，并通过平面、剖面2个维度对其演化过程、断裂特征及力学机制进行定量表征和差异分析，最终讨论2种叠置区的油气运聚控制能力差异性。

1　工区概况

1.1　区域地质概况

塔里木盆地位于我国西部，是具有复杂构造演化史的大型叠合含油气盆地，其内部被划分为众多构造单元，总体构造格局表现为“三隆四坳”，如图1（a）所示 ［21-23］。研究区顺托果勒低隆位于阿瓦提凹陷与满加尔凹陷之间，北临塔北隆起，南接塔中隆起，整体呈“马鞍状”［24-25］。该区域中下古生界地层存在良好的海相碳酸盐岩生烃层，多期构造运动促使多条具叠加性、继承性特征的走滑断裂发育，包括顺北1号、5号走滑断裂等，如图1（b）所示。这些断裂带贯穿深部生烃层，具有良好的物源联通性，改善了储层物性，使得大量油气藏沿走滑断裂带密集分布［26-29］。

图1

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图1   塔里木盆地顺托果勒地区T74界面主要断裂分布（据文献［5］修改）

Fig.1   Distribution of major strike-slip faults in the Shuntuoguole area of the Tarim Basin （T74 reflector， modified after reference［5］）


顺托果勒低隆经历了多期构造事件，其区域构造应力场频繁变换［27］。加里东早期，古亚洲洋向塔里木古陆南部俯冲产生张扭应力场，并于顺托果勒地区中上寒武统地层形成一系列张扭性断裂；加里东中晚期，受北昆仑洋闭合以及南天山洋盆向塔里木板块俯冲消减影响，塔中、塔北地区开始隆升，顺托果勒地区的构造演化受NNE-SSW向的区域性挤压控制，由于塔中古隆起的隆升幅度大于塔北古隆起，顺托果勒地区志留统地层由北向南减薄；海西晚期，南天山造山运动对顺托果勒地区施加S-N向的挤压，塔中、塔北隆起持续抬升，且塔北隆起的抬升速率大于塔中隆起，导致顺托果勒低隆原本南高北低的地形发生倒转，上泥盆统地层由南向北减薄；印支期，天山、阿尔金古特提斯造山运动，使得顺托果勒低隆保持在NE-SW向的区域性挤压构造演化阶段；燕山期，顺托果勒低隆内构造活动微弱且埋深增加，塔中、塔北隆起停止抬升；喜山期，印度洋板块与欧亚大陆碰撞产生远程效应，导致塔里木板块逆时针旋转，顺托果勒低隆内NE向走滑断裂活化，其总体构造格局基本定型［31-37］。

1.2　顺北1号走滑断裂发育特征及富油气性

顺北1号断裂平面展布长度约25 km，呈近NE向，其SW末端截交于顺北5号断裂，在平面上呈“Y”型，如图2（a）所示，受多期构造事件影响，断裂带在不同层位具有不同的平面组合形式，由深到浅依次为基底陡直走滑带、浅层雁列正断层带［38-40］。在中奥陶统顶面，顺北1号断裂平面分段发育特征明显，共有3个拉分叠置区、2个挤压叠置区以及2个平直带，不同类型的构造样式沿断裂走向形成了明显的隆升与凹陷。分析地震剖面发现，在挤压叠置区内，T74界面及上覆上奥陶统地层呈背形凸起，2条倾角约为85°的高角度逆断层与主干断裂组成正花状构造，正花状构造向上切穿至中下泥盆统地层底部，向下收敛于近垂直主干断裂，主干断裂在中下寒武统地层表现为正断层，并继续深切至震旦系基底。拉分叠置区内的断裂形式则表现为，由多条高角度正断层组成负花状构造，T74界面及上覆地层发生向形弯曲，其余构造特征则与挤压叠置区类似，如图2（b）和（c）所示。

图2

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图2   顺北断裂三维地震平面属性图及剖面解释

T60：海西早期构造不整合面；T70：奥陶系顶界面；T74：中下奥陶统顶界面；T90：震旦系底界面。

Fig.2   Maps and seismic profiles showing the characteristics of the strike-slip faults in the Shunbei area


通过统计顺北1号断裂各构造部位的平均压降产油量［19］，发现不同构造部位的油气富集能力差异较大，其中拉分叠置区的单位平均压降采油量为5 482.3 t·MPa-1；平直带的单位平均压降采油量为2 462.0 t·MPa-1；挤压叠置区的单位平均压降采油量为856.9 t·MPa-1（图3）。可知，拉分叠置区的油气富集能力显著高于平直带和挤压叠置区。

图3

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图3   顺北1号断裂不同断裂带单位平均压降产油量统计结果（据文献［16］统计）

Fig.3   Statistical results of average oil production per unit pressure drop in different stepovers of the Shunbei-1 fault （data is from reference［16］）


2　实验设计

2.1　实验底板与模型设计

实验共设2组，分别模拟右旋走滑断裂中的拉分叠置区和挤压叠置区，且设计了2套钢制底板，以避免因底板变形带来的不确定性。每套底板长、宽、高分别为60，44，0.5 cm，底板平移方向均与长边平行。在拉分叠置模型底板的中央，设置斜边长为12 cm、初始宽度为2 cm、终止宽度为8 cm的四边形拉分区，其斜边与平移方向呈逆时针30°夹角，如图4（a）和（b）所示。在挤压叠置模型底板的中央，设置斜边长为12 cm、初始宽度为8 cm、终止宽度为12 cm的四边形挤压区，其斜边与平移方向呈顺时针30°夹角，如图4（c）和（d）所示。

图4

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图4   实验装置平面与剖面示意

Fig.4   Plan and sectional view of experiment conditions


2组实验均在底板底部粘贴一层薄橡皮垫，以确保实验过程中基底的连贯性，并在拉分区和挤压区内铺设0.5 cm厚的聚酯硅胶，如图4（e）所示，以确保在后续材料铺设时模型底部保持平整，及防止实验过程中模型基底预置拉分区或挤压区发生快速垂向形变，使模型底部的形变过程更接近于现实中地壳深部脆-韧性转换引起的局部隆升或下降。

实验模型采用粒径为160~300 μm的干燥石英砂，其平均内摩擦角约为30°，黏结强度低，构造变形特征符合莫尔-库仑破裂准则，是模拟浅层地壳构造的理想材料［35］。根据构造物理模拟实验的相似性原则，初始模型铺设的长、宽分别为60和44 cm，模型表面面积1 cm2代表实际面积1 km2，模型面积比例为1∶1×1010，为突出实验现象并方便实验操作，模型纵向比例设置为1∶50 000，1 cm厚度代表实际地层厚度500 m。初始模型共铺设4层不同颜色、总厚度为8 cm的彩砂。其长边边缘设玻璃板作阻挡物，以防砂体溢出；短边边缘不设阻挡物，保持材料的静止角，以降低边界效应的影响。

2.2　实验流程

实验流程共分为3个阶段，模拟了走阶右旋式走滑断裂从开始活动到埋藏至今的演化过程。第一阶段，驱动单元以7.2 cm·h-1的速率推移模型右侧底板，当走滑量达5 cm时暂停；第二阶段，在模型表面铺设第5层彩砂，以模拟与断层活动同期沉积的地层，该层彩砂的平均厚度约为0.3 cm，随后再次启动驱动单元，至走滑量达6 cm，终止推移；第三阶段，在模型表面铺设第6层彩砂，以模拟断裂活动停止后稳定沉积的地层，该层彩砂的平均厚度约为2.5 cm，且顶部平整。实验结束后，切割模型剖面，用以研究其内部构造特征。

3　实验结果

3.1　拉分叠置模型平面演化

图5展示了拉分叠置区的平面演化过程。初始阶段（0~1 cm走滑位移量），模型的中间位置处可见一道呈狭长四边形、较浅的平面凹陷，同时沿凹陷上下两侧发育有2组右阶左旋R剪切断裂，其中靠近凹陷中心的一组记为R1，较远的一组记为R2。2组断裂在平面上的展布近平行。断裂的平均长度约为6 cm，其走向与底板平移方向呈逆时针25°~35°夹角，如图5（a）和（b）所示。

图5

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图5   不同走滑量下拉分叠置区平面与解释

Fig.5   Plan views and interpretations of releasing bends in different displacements



当走滑位移量增至3 cm时，凹陷平面范围扩大，下陷幅度增加，R1、R2向模型左右两端延展，其与平移方向之间的夹角随延伸距离的增加逐渐减小。凹陷左右两侧，2组左阶右旋P剪切断裂在R1之间发育，距凹陷中心较近的一组记为P1，较远的一组记为P2，其走向与底板平移方向均呈顺时针30°夹角。P1在发育的同时，与R1快速连接，在凹陷内形成一个平坦的四边形底部。在模型左右两端，形成一组与平移方向呈逆时针15°夹角的R剪切断裂，记为R3，其长度约为4 cm，如图5（c）和（d）所示。

最后阶段，走滑位移量达5 cm，凹陷再次扩张，初始阶段形成的R1、R2断裂继续向边缘延伸，其中R2与位于模型两端的R3交汇，成为贯穿模型的主干断裂。P2沿拉分区斜向伸展的方向扩张，与主干断裂连接，在凹陷斜坡上形成一个台阶。凹陷向外扩张，导致另一组R剪切断裂沿其边缘发育，将其记为R4。R1、R2与R4在叠置区中央组成一个右阶左旋式雁列地堑系统。在模型左侧边缘，新发育2条R剪切断裂，并与主干断裂相连，在平直带上形成一个小范围的张扭区，如图5（e）和（f）所示。

3.2　拉分叠置模型剖面特征

在剖面上，拉分叠置模型正中央发育一套对称地堑，如图6（c）所示，地堑由多组倾角为60°~70°的断层组成，垂向断距较大。断层上部陡峭，下部较缓呈辐射状，收束于深部韧性滑脱层。在拉分区边缘，地堑的横向宽度逐渐收窄，垂直断距也随之减小，此处断层的倾角约为80°，其中一组断层向下深切至塑性滑脱层边缘，另一组仅切穿表层。此外，在凹陷的浅层可见同沉积构造发育，其特征表现为断层上盘的厚度明显小于下盘，如图6（b）所示。在平直带上，可见“Y”型断层组合，如图6（e）所示。模型左右边缘均仅发育一条断层，如图6（a）和（f）所示，断层上部陡直，下部呈铲状，收束于底板的平移走滑带，其中位于模型右端的断层沿平移方向右侧收束，位于模型左端的断层向平移方向左侧收束。通过对比不同层位的垂向断距（图7）发现，越靠近底板，断层的垂向断距越小，这与模型设置有关，由于模型垂向活动空间有限，断层下切作用终止于塑性滑脱层和刚性底板，且模型整体具有一定的弹塑性，导致其垂向断距由上到下呈逐渐压缩趋势。

图6

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图6   拉分叠置模型线解剖面（剖面位置见图5）

Fig.6   Photograph with line drawing of profiles from model of releasing bends


图7

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图7   不同层位断距分析

Fig.7   Analysis of fault interval in different horizons


3.3　挤压叠置模型平面演化

初始阶段（0~1 cm走滑位移量），模型中央可见一较大范围的微隆起，隆起平面呈透镜状，其长轴、短轴与平移方向的夹角分别约为15°和75°，围绕该隆起发育有一组R剪切断裂和一组P剪切断裂，分别记为R1、P1，同种断裂间呈中心对称分布。其中R1为右阶左旋式，由模型边缘向内部发育，长度约为18 cm，因其延伸范围大，所以不同位置处的产状变化幅度较大，其位于模型内侧部分的走向与平移方向呈逆时针15°夹角，靠近模型边缘处的走向与平移方向近乎平行。P1为左阶右旋式，且仅在模型内部发育，长度约为12 cm，较R1规模更小、产状更稳定，其走向与平移方向呈顺时针25°夹角。此阶段R1与P1之间连接不明显，如图8（a）和（b）所示。

图8

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图8   不同走滑量下挤压叠置区平面与解释

Fig.8   Plan views and interpretations of restraining bends in different displacements



中期（3 cm走滑位移量），模型中央的隆起幅度增加，此阶段R1与P1之间的连接更明显，一条左阶右旋式R'剪切在模型内部快速发育，并贯穿整个隆起，长度约为14.5 cm，其走向与平移方向呈顺时针60°夹角，如图8（c）和（d）所示。

当走滑位移量增至5 cm时，隆起幅度继续增加，沿长轴方向略有拉长，沿短轴方向呈压缩趋势，整体变得更扁平，隆起内，R'的长度随之增至16.5 cm，走向与平移方向之间的夹角降至53°，如图8（e）和（f）所示。

3.4　挤压叠置模型剖面特征

在剖面上，挤压叠置模型的断层发育较拉分叠置模型少。其右侧边缘处（图9（b））可见一规模较大的非对称地垒，由2个断层所控制，左、右两侧断层产状差异较大，右侧断层倾角为60°，左侧断层倾角为75°，该处地层的隆升幅度约为0.6 cm，随着剖面与挤压叠置区中心距离的减小，地垒规模逐渐扩大，右侧断层倾角降至50°，左侧断层倾角也略减小，2个断层向下收束至底板塑性滑脱层，此处地层的隆升幅度增至1 cm，如图9（c）所示。当剖面从模型右侧越过挤压中心至左侧时，左右两侧断层的产状发生急剧转变（图9（d）），右侧断层倾角由50°增至70°，左侧断层倾角由73°降至50°，断层沿平移方向的产状具有明显的丝带效应，右侧边缘处断层的产状变换类似，如图9（e）所示。与挤压叠置模型类似，中央隆起及其周缘的浅层均可见同沉积构造发育。模型左右两端均仅发育一条近垂直断层，断层底部分别沿平移方向左、右两侧向平移走滑带收束，如图9（a）和（f）所示。

图9

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图9   挤压叠置模型线解剖面（剖面位置见图8）

Fig.9   Photograph with line drawing of profiles from model of restraining bends


4　讨 论

4.1　拉分叠置模型与挤压叠置模型的共同点与差异对比

2组实验结果显示，拉分叠置区与挤压叠置区在平面上的断裂发育数量及规模均随底板的推移而增加；在剖面上发育于叠置区内的断裂均向下收束至底部韧性滑脱区，而发育于叠置区外的断裂收束至底板平移走滑带（图6和图9），表明拉分叠置区与挤压叠置区的断裂发育程度均与总走滑量呈正相关，断裂的空间展布规律均受基底断裂形态控制。

在总走滑量、韧性滑脱区形变量以及模型物理参数等相关变量保持一致的情况下，不同叠置区之间断裂发育情况存在显著差异。拉分叠置区的断层数显著高于挤压叠置区，通过测量不同剖面上断裂的断距、倾角，并统计其平均值发现，挤压叠置区内断裂的总倾角与最大断距均小于拉分叠置区，且平均断距略低于拉分叠置区，如图10所示，表明拉分叠置区的断裂发育程度高于挤压叠置区，且其破碎变形作用表现得更强烈，该观点也在国内外多地得到证实，如我国塔里木盆地哈拉哈塘地区、渤海湾盆地以及国外圣哈辛托（San Jacinto）等地的走滑断裂［41-46］。

图10

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图10   剖面位置与倾角及断距的关系

Fig.10   The relationship between fault dip angles， fault displacement and profile position


4.2　差异主控因素

在断裂形成过程中，拉分叠置区与挤压叠置区的内部应力状态存在诸多差异。具体包括：（1） 初始应力大小，根据格里菲斯破裂准则，在实验初始阶段，叠置区内的应力会在底板预置断裂处集中，而在2组实验模型所受外力及材料内聚力基本一致的情况下，其应力大小与底板预置断裂面积呈线性负相关，这是由于挤压叠置区的预设面积是拉分叠置区的4倍，导致拉分叠置区内部荷载的瞬时应力较挤压叠置区大。（2） 应力空间状态，在主应力沿底板平移带传播过程中，拉分叠置区与挤压叠置区发生偏转，分别形成扭转张应力与扭转压应力，拉分叠置区σ1直立、σ3水平，并斜交于走滑断裂带主应力方向，应力空间状态符合安德森正断层模式；挤压叠置区σ3直立、σ1水平，并斜交于走滑断裂带主应力方向，应力空间状态符合安德森逆断层模式。不同的空间应力状态导致拉分叠置区发育正断层、挤压叠置区发育逆断层。（3） 应力释放过程，拉分叠置区内较高的初始应力使其沿断裂快速释放，模型迅速突破抗张强度极限，发生破裂，较高的增量应变造成小范围平面内的断裂发育密集；挤压叠置区内初始应力较小，随断裂释放过程其呈累积性增大，较低的瞬时应变造成断裂发育较少。

4.3　拉分叠置区与挤压叠置区油气运聚能力对比

断层是油气运移的主要通道，是控制油气聚集的重要因素。结合物理模拟实验结果与顺北1号断裂不同构造部位的平均压降产油量数据（图2），发现拉分叠置区油气富集程度明显优于挤压叠置区，其根本原因是前者较后者拥有更利于油气运聚的内部构造，拉分叠置区内次级断裂发育密集、地层破碎变形强烈，在连通烃源岩与储层时拥有更多的排烃通道与更高的流体通过性，破碎带内发育较好的缝洞结构也为油气的储集提供了更大空间［47］。在力学性质上，拉分叠置区内的张扭应力场使得断层封闭性较差，更有利于油气的垂向运移；而挤压叠置区内的压扭应力场使得断层封闭性较好，在一定程度上阻挡了油气的纵向连通［48］。综上所述，相较于挤压叠置区，无论是在构造发育特征上还是在力学性质上拉分叠置区均更利于油气运聚。

5　结 论

（1）拉分叠置区主要发育2种剪切破裂，分别是与平直带呈小角度斜交的R剪切、P剪切；挤压叠置区除发育R剪切和P剪切外，还发育与平直带呈大角度斜交的R'剪切。在断裂发育程度上，拉分叠置区总体高于挤压叠置区，拉分叠置区断裂造成的破碎变形作用更强烈。

（2）基底断裂的几何形态、走滑位移量以及局部构造应力场是影响叠置区发育的3个主控因素。其中，基底断裂的几何形态控制后续形成断裂的空间展布，走滑位移量决定叠置区内断层的发育数量、规模，局部构造应力场是决定拉分叠置区与挤压叠置区差异的根本因素。

（3）在各层位岩石力学属性趋于均一、各段走滑量相似的走滑断裂带内，拉分叠置区较挤压叠置区次级断裂更多、破碎作用更强烈、油气运聚空间更大，因此油气富集能力更强。

http://dx.doi.org/10.3785/j.issn.1008-9497.2022.03.014

参考文献

MANN P， HEMPTON M R， BRADLEY D C， et al.

Development of pull-apart basins

［J］. Journal of Geology， 1983， 91（5）： 529-554. doi:10.1086/628803

[本文引用: 1]

MANN P.

Global catalogue， classification and tectonic origins of restraining and releasing bends on active and ancient strike-slip fault systems

［J］. Geological Society， 2007， 290（1）： 13-142. DOI：10. 1144/SP290.2

[本文引用: 1]

邓尚， 刘雨晴， 刘军， 等.

克拉通盆地内部走滑断裂发育、演化特征及其石油地质意义： 以塔里木盆地顺北地区为例

［J］. 大地构造与成矿学， 2020， 45： 1-16. DOI：10.16539/j.ddgzyckx.2020.05.015

[本文引用: 1]

DENG S， LIU Y Q， LIU J， et al.

Structural styles and evolution models of intracratonic strike-slip faults and the implications for reservoir exploration and appraisal： A case study of the Shunbei area， Tarim Basin

［J］. Geotectonica et Metallogenia， 2020， 45： 1-16. DOI：10.16539/j.ddgzyckx.2020.05.015

[本文引用: 1]

邓尚， 李慧莉， 韩俊， 等.

塔里木盆地顺北5号走滑断裂中段活动特征及其地质意义

［J］. 石油与天然气地质， 2019， 40（5）： 990-998， 1073. DOI：10.11743/ogg20190504

[本文引用: 1]

DENG S， LI H L， HAN J， et al.

Characteristics of the central segment of Shunbei 5 strike-slip fault zone in Tarim Basin and its geological significance

［J］. Oil & Gas Geology， 2019， 40（5）： 990-998，1073. DOI：10.11743/ogg20190504

[本文引用: 1]

郑晓丽， 安海亭， 王祖君， 等.

塔北哈拉哈塘地区走滑断裂分段特征及其与油气成藏的关系

［J］. 浙江大学学报（理学版）， 2018， 45（2）： 219-225. DOI：10.3785/j.issn.1008-9497.2018.02.012

[本文引用: 3]

ZHENG X L， AN H T， WANG Z J， et al.

The segmentation features of strike-slip fault and its relation with the fault and reservoirs in Halahatang area，North Tarim Basin

［J］. Journal of Zhejiang University（Science Edition）， 2018， 45（2）： 219-225. DOI：10.3785/j.issn.1008-9497.2018.02.012

[本文引用: 3]

DENG Q D， WU D N， ZHANG P Z， et al.

Structure and deformational character of strike-slip fault zones

［J］. Pure and Applied Geophysics， 1986， 124（1）： 203-223. DOI：10.1007/BF00875726

[本文引用: 1]

ANGELIER J， BERGERAT F， BELLOU M， et al.

Co-seismic strike-slip fault displacement determined from push-up structures： The Selsund Fault case， South Iceland

［J］. Journal of Structural Geology， 2004， 26（4）： 709-724. DOI：10.1016/j.jsg.2003.07.006

RAO G， LIN A M， YAN B， et al.

Co-seismic Riedel shear structures produced by the 2010 MW 6.9 Yushu earthquake， central Tibetan Plateau， China

［J］. Tectonophysics， 2011， 507（1-4）： 86-94. doi:10.1016/j.tecto.2011.05.011

[本文引用: 1]

肖阳， 邬光辉， 雷永良， 等.

走滑断裂带贯穿过程与发育模式的物理模拟

［J］. 石油勘探与开发， 2017， 44（3）： 340-348. DOI：10.11698/PED.2017.03.03

[本文引用: 1]

XIAO Y， WU G H， LEI Y L， et al.

Analogue modeling of through-going process and development pattern of strike-slip fault zone

［J］. Petroleum Exploration and Development， 2017， 44（3）： 340-348. DOI：10.11698/PED.2017.03.03

[本文引用: 1]

ATMAOUI N， KUKOWSKI N， STÖCKHERT B， et al.

Initiation and development of pull-apart basins with Riedel shear mechanism： Insights from scaled clay experiments

［J］. International Journal of Earth Sciences， 2006， 95（2）： 225-238. DOI：10.1007/s00531-005-0030-1

[本文引用: 1]

KELLER J V A， HALL S H， MCCLAY K R， et al.

Shear fracture pattern and microstructural evolution in transpressional fault zones from field and laboratory studies

［J］. Journal of Structural Geology， 1997， 19（9）： 1173-1187. DOI：10.1016/S0191-8141（97）00042-4

MCCLAY K， DOOLEY T.

Analog models of pull-apart basins

［J］. Geology， 1995， 23（8）： 711-714. DOI：10.1130/0091-7613（1995）023<0711：AMOPAB>2.3.CO；2

WU J E， MCCLAY K， WHITEHOUSE P， et al.

4D analogue modelling of transtensional pull-apart basins

［J］. Marine and Petroleum Geology， 2009， 26（8）： 1608-1623. DOI：10.1016/j.marpetgeo.2008. 06.007

[本文引用: 1]

任健， 官大勇， 陈兴鹏， 等.

走滑断裂叠置拉张区构造变形的物理模拟及启示

［J］. 大地构造与成矿学， 2017， 41（3）： 455-465. DOI：10.16539/j.ddgzyckx. 2017.03.003

[本文引用: 1]

REN J， GUAN D Y， CHEN X P， et al.

Analogue modeling of structural deformation in releasing stepovers of strike-slip faults and its significance

［J］. Geotectonica et Metallogenia， 2017， 41（3）： 455-465. DOI：10.16539/j.ddgzyckx.2017.03.003

[本文引用: 1]

DOOLEY T P， SCHREURS G.

Analogue modelling of intraplate strike-slip tectonics： A review and new experimental results

［J］. Tectonophysics， 2012， 574/575： 1-71. DOI：10.1016/j.tecto.2012.05.030

[本文引用: 1]

NAYLOR M A， MANDL G， SUPESTEIJN C H K， et al.

Fault geometries in basement-induced wrench faulting under different initial stress states

［J］. Journal of Structural Geology， 1986， 8（7）： 737-752. DOI：10.1016/0191-8141（86）90022-2

[本文引用: 2]

RICHARD P D， NAYLOR M A， KOOPMAN A， et al.

Experimental models of strike-slip tectonics

［J］. Petroleum Geoscience， 1995， 1（1）： 71-80. DOI：10.1144/petgeo.1.1.71

[本文引用: 1]

漆立新.

塔里木盆地顺托果勒隆起奥陶系碳酸盐岩超深层油气突破及其意义

［J］. 中国石油勘探， 2016， 21（3）： 38-51. DOI：10.3969/j.issn.1672-7703.2016. 03.004

[本文引用: 1]

QI L X.

Oil and gas breakthrough in ultra-deep Ordovician carbonate formations in Shuntuoguole uplift， Tarim Basin

［J］. China Petroleum Exploration， 2016， 21（3）： 38-51. DOI：10.3969/j.issn.1672-7703.2016.03.004

[本文引用: 1]

曹自成， 路清华， 顾忆， 等.

塔里木盆地顺北油气田1号和5号断裂带奥陶系油气藏特征

［J］. 石油与天然气地质， 2020， 41（5）： 975-984. DOI：10.11743/ogg20200508

[本文引用: 1]

CAO Z C， LU Q H， GU Y， et al.

Characteristics of ordovician reservoirs in Shunbei 1 and 5 fault zones， Tarim Basin

［J］. Oil & Gas Geology， 2020， 41（5）： 975-984. DOI：10.11743/ogg20200508

[本文引用: 1]

刘宝增.

塔里木盆地顺北地区油气差异聚集主控因素分析——以顺北1号、顺北5号走滑断裂带为例

［J］. 中国石油勘探， 2020， 25（3）： 83-95. DOI：10.3969/j.issn.1672-7703.2020.03.008

[本文引用: 1]

LIU B Z.

Analysis of main controlling factors of oil and gas differential accumulation in Shunbei area， Tarim Basin： Taking Shunbei No.1 and No.5 strike slip fault zones as examples

［J］. China Petroleum Exploration， 2020， 25（3）： 83-95. DOI：10.3969/j.issn.1672-7703.2020.03.008

[本文引用: 1]

汤良杰.

略论塔里木盆地主要构造运动

［J］. 石油实验地质， 1997（2）： 108-114. doi:10.11781/sysydz199702108

[本文引用: 1]

TANG L J.

An Approach to major tectogenesis of Tarim Basin

［J］. Experimental Petroleum Geology， 1997（2）： 108-114. doi:10.11781/sysydz199702108

[本文引用: 1]

何登发， 贾承造， 李德生， 等.

塔里木多旋回叠合盆地的形成与演化

［J］. 石油与天然气地质， 2005， 26（1）： 64-77. DOI：10.3321/j.issn：0253-9985.2005.01.010

HE D F， JIA C Z， LI D S， et al.

Formation and evolution of polycyclic superimposed Tarim Basin

［J］. Oil & Gas Geology， 2005， 26（1）： 64-77. DOI：10. 3321/j.issn：0253-9985.2005.01.010

林畅松， 李思田， 刘景彦， 等.

塔里木盆地古生代重要演化阶段的古构造格局与古地理演化

［J］. 岩石学报， 2011， 27（1）： 210-218. doi:10.1016/j.jseaes.2011.10.004

[本文引用: 1]

LIN C S， LI S T， LIU J Y， et al.

Tectonic framework and paleogeographic evolution of the Tarim Basin during the paleozoic major evolutionary stages

［J］. Acta Petrologica Sinica， 2011， 27（1）： 210-218. doi:10.1016/j.jseaes.2011.10.004

[本文引用: 1]

邬光辉， 邓卫， 黄少英， 等.

塔里木盆地构造——古地理演化

［J］. 地质科学， 2020， 55（2）： 305-321. DOI：10.12017/dzkx.2020.020

[本文引用: 1]

WU G H， DENG W， HUANG S Y， et al.

Tectonic‑paleogeographic evolution in the Tarim Basin

［J］. Chinese Journal of Geology， 2020， 55（2）： 305-321. DOI：10.12017/dzkx.2020.020

[本文引用: 1]

贾承造.

塔里木盆地构造特征与油气聚集规律

［J］. 新疆石油地质， 1999， 20（3）： 177-183. DOI：10.3969/j.issn.1001-3873.1999.03.001

[本文引用: 1]

JIA C Z.

Structural characteristics and oil/gas accumulative regularity in Tarim Basin

［J］. Xinjiang Petroleum Geology， 1999， 20（3）： 177-183. DOI：10.3969/j.issn.1001-3873.1999.03.001

[本文引用: 1]

韩剑发， 苏洲， 陈利新， 等.

塔里木盆地台盆区走滑断裂控储控藏作用及勘探潜力

［J］. 石油学报， 2019， 40（11）： 1296-1310. doi:10.7623/syxb201911002

[本文引用: 1]

HAN J F， SU Z， CHEN L X， et al.

Reservoir-controlling and accumulation-controlling of strike-slip faults and exploration potential in the platform of Tarim Basin

［J］. Acta Petrolei Sinica， 2019， 40（11）： 1296-1310. doi:10.7623/syxb201911002

[本文引用: 1]

吕海涛， 韩俊， 张继标， 等.

塔里木盆地顺北地区超深碳酸盐岩断溶体发育特征与形成机制

［J］. 石油实验地质， 2021， 43（1）： 14-22. DOI：10.11781/sysydz202101014

[本文引用: 1]

LYU H T， HAN J， ZHANG J B， et al.

Development characteristics and formation mechanism of ultra-deep carbonate fault-dissolution body in Shunbei area， Tarim Basin

［J］. Petroleum Geology and Experiment， 2021， 43（1）： 14-22. DOI：10.11781/sysydz202101014

[本文引用: 1]

龚洪林， 邬光辉， 姚清洲， 等.

塔里木盆地新元古代构造演化及其油气地质意义

［J］. 新疆石油天然气， 2018， 14（1）： 1-7. doi:10.3969/j.issn.1673-2677.2018.01.002

GONG H L， WU G H， YAO Q Z， et al.

The tectonic evolution and its oil and gas prospect of Tarim Basin in neoproterozoic

［J］. Xinjiang Oil & Gas， 2018， 14（1）： 1-7. doi:10.3969/j.issn.1673-2677.2018.01.002

漆立新， 云露.

塔里木台盆区碳酸盐岩成藏模式与勘探实践

［J］. 石油实验地质， 2020， 42（5）： 867-876. DOI：10.11781/sysydz202005867

[本文引用: 1]

QI L X， YUN L.

Carbonate reservoir forming model and exploration in Tarim Basin

［J］. Petroleum Geology and Experiment， 2020， 42（5）： 867-876. DOI：10.11781/sysydz202005867

[本文引用: 1]

汤良杰.

塔里木盆地构造演化与构造样式

［J］. 地球科学， 1994（6）， 742-754.

TANG L J.

Evolution and tectonic patterns of Tarim Basin

［J］. Earth Science， 1994（6）， 742-754.

邬光辉， 李浩武， 徐彦龙， 等.

塔里木克拉通基底古隆起构造-热事件及其结构与演化

［J］. 岩石学报， 2012， 28（8）： 2435-2452.

[本文引用: 1]

WU G H， LI H W， XU Y L， et al.

The tectonothermal events， architecture and evolution of Tarim craton basement palaeo-uplifts

［J］. Acta Petrologica Sinica， 2012， 28（8）： 2435-2452.

[本文引用: 1]

田雷， 崔海峰， 刘军， 等.

塔里木盆地早、中寒武世古地理与沉积演化

［J］. 石油与天然气地质， 2018， 39（5）： 1011-1021. DOI：10.11743/ogg20180415

TIAN L， CUI H F， LIU J， et al.

Early-middle cambrian paleogeography and depositional evolution of Tarim Basin

［J］. Oil & Gas Geology， 2018， 39（5）： 1011-1021. DOI：10.11743/ogg20180415

李传新， 贾承造， 李本亮， 等.

塔里木盆地塔中低凸起北斜坡古生代断裂展布与构造演化

［J］. 地质学报， 2009， 83（8）： 1065-1073. DOI：10.3321/j.issn：0001-5717.2009.08.002

LI C X， JIA C Z， LI B L， et al.

Distribution and tectonic evolution of the paleozoic fault system， the north slope of Tazhong uplift， Tarim Basin

［J］. Acta Geologica Sinica， 2009， 83（8）： 1065-1073. DOI：10.3321/j.issn：0001-5717.2009.08.002

许效松， 汪正江， 万方， 等.

塔里木盆地早古生代构造古地理演化与烃源岩

［J］. 地学前缘， 2005， 12（3）： 49-57. DOI：10.3321/j.issn：1005-2321.2005.03.007

XU X S， WANG Z J， WANG F， et al.

Tectonic paleogeographic evolution and source rocks of the early paleozoic in the Tarim Basin

［J］. Earth Science Frontiers， 2005， 12（3）： 49-57. DOI：10.3321/j.issn：1005-2321.2005.03.007

张光亚， 赵文智， 王红军， 等.

塔里木盆地多旋回构造演化与复合含油气系统

［J］. 石油与天然气地质， 2007， 28（5）： 653-663. DOI：10.3321/j.issn：0253-9985.2007.05.017

[本文引用: 1]

ZHANG G Y， ZHAO W Z， WANG H J， et al.

Multicycle tectonic evolution and composite petroleum systems in the Tarim Basin

［J］. Oil & Gas Geology， 2007， 28（5）： 653-663. DOI：10.3321/j.issn：0253-9985.2007.05.017

[本文引用: 1]

杨鑫， 徐旭辉， 邓尚， 等.

塔里木西南大陆边缘原特提斯洋构造演化

［J］. 地球科学， 2020， 45（11）： 4153-4175.

YANG X， XU X H， DENG S， et al.

Proto-tethys tectonic evolution from ordovician to devonian in southwestern margin of Tarim Block， NW China

［J］. Earth Scienc， 2020， 45（11）： 4153-4175.

李慧莉， 李婧婧， 杨素举， 等.

塔里木盆地顺托果勒地区志留系成藏特征与勘探启示

［J］. 石油与天然气地质， 2020， 41（5）： 941-952. DOI：10.11743/ogg20200505

[本文引用: 1]

LI H L， LI J J， YANG S J， et al.

Hydrocarbon accumulation characteristics of the Silurian reservoirs in Shuntuoguole region of Tarim Basin and their exploration significance

［J］. Oil & Gas Geology， 2020， 41（5）： 941-952. DOI：10.11743/ogg20200505

[本文引用: 1]

王玉伟， 陈红汉， 郭会芳， 等.

塔里木盆地顺1走滑断裂带超深储层油气充注历史

［J］. 石油与天然气地质， 2019， 40（5）： 972-989. DOI：10.11743/ogg20190503

[本文引用: 1]

WANG Y W， CHEN H H， GUO H F， et al.

Hydrocarbon charging history of the ultra-deep reservoir in Shun 1 strike-slip fault zone， Tarim Basin

［J］. Oil & Gas Geology， 2019， 40（5）： 972-989. DOI：10.11743/ogg20190503

[本文引用: 1]

邓尚， 李惠莉， 张仲培， 等.

塔里木盆地顺北及邻区主干走滑断裂带差异活动特征及其与油气富集的关系

［J］. 石油与天然气地质， 2018， 39（5）： 878-888. DOI：10.11743/ogg20180503

DENG S， LI H L， ZHANG Z P， et al.

Characteristics of differential activities in major strike-slip fault zones and their control on hydrocarbon enrichment in Shunbei area and its surroundings， Tarim Basin

［J］. Oil & Gas Geology， 2018， 39（5）： 878-888. DOI：10.11743/ogg20180503

田方磊， 何登发， 陈槚俊， 等.

塔里木盆地顺托果勒低隆及邻区加里东中期运动面的构造性质

［J］. 地质科学， 2020， 55（3）： 813-828. DOI：10.12017/dzkx.2020.050

[本文引用: 1]

TIAN F L， HE D F， CHEN J J， et al.

Structural properties of the mid-caledonian movement surfaces in the Shuntuoguole lower uplift and adjacent area， Tarim Basin

［J］. Chinese Journal of Geology， 2020， 55（3）： 813-828. DOI：10.12017/dzkx.2020.050

[本文引用: 1]

郑晓丽， 安海亭， 王祖君， 等.

哈拉哈塘地区走滑断裂与断溶体油藏特征

［J］. 新疆石油地质， 2019， 40（4）： 449-455. DOI：10.7657/XJPG20190408

[本文引用: 1]

ZHENG X L， AN H T， WANG Z J， et al.

Characteristics of strike-slip faults and fault-karst carbonate reservoirs in Halahatang area， Tarim Basin

［J］. Xinjiang Petroleum Geology， 2019， 40（4）： 449-455. DOI：10.7657/XJPG20190408

[本文引用: 1]

王新新， 崔德育， 孙崇浩， 等.

哈拉哈塘油田A地区断裂特征及其控油作用

［J］. 地质力学学报， 2019， 25（6）： 1058-1067. DOI：10.12090/j.issn.1006-6616. 2019.25.06.088

WANG X X， CUI D Y， SUN C H， et al.

Characteristics of strike-slip fault and its controlling on oil in block A of the Halahatang olifield， Tarim Basin

［J］. Journal of Geomechanics， 2019， 25（6）： 1058-1067. DOI：10. 12090/j.issn.1006-6616.2019.25.06.088

胡志伟， 徐长贵， 王德英， 等.

渤海海域走滑断裂叠合特征与成因机制

［J］. 石油勘探与开发， 2019， 46（2）： 254-267. DOI：10.11698/PED.2019.02.06

HU Z W， XU C G， WANG D Y， et al.

Superimposed characteristics and genetic mechanism of strike-slip faults in the Bohai Sea， China

［J］. Petroleum Exploration and Development， 2019， 46（2）： 254-267. DOI：10.11698/PED.2019.02.06

余一欣， 周心怀， 徐长贵， 等.

渤海海域断裂相互作用及其油气地质意义

［J］. 石油与天然气地质， 2018， 39（1）： 11-19. DOI：10.11743/ogg20180102

YU Y X， ZHOU X H， XU C G， et al.

Fault interactions and their significances for hydrocarbon accumulation in offshore Bohai Bay Basin，eastern China

［J］. Oil & Gas Geology， 2018， 39（1）： 11-19. DOI：10.11743/ogg20180102

李伟， 陈兴鹏， 吴智平， 等.

渤海海域辽中南洼压扭构造带成因演化及其控藏作用

［J］. 高校地质学报， 2016， 22（3）： 502-511. DOI：10.16108/j.issn1006-7493.2015202

LI W， CHEN X P， WU Z P， et al.

Study on the origin and evolution of transpressional structural belt and its control on oil and gas accumulation in the south of Liaozhong Sub-sag， Bohai Sea area

［J］. Geological Journal of China Universities， 2016， 22（3）： 502-511. DOI：10.16108/j.issn1006-7493.2015202

SYLVESTER A G.

Wrench-fault tectonics

［J］. American Association of Petroleum Geologists （Reprint Series）， 1984， 28： 374.

[本文引用: 1]

罗群.

断裂控烃理论的概念、原理、模式与意义

［J］. 石油勘探与开发， 2010， 37（3）： 316-324. doi:10.1016/s1876-3804(10)60035-3

[本文引用: 1]

LUO Q.

Concept， principle， model and significance of the fault controlling hydrocarbon theory

［J］. Petroleum Exploration and Development， 2010， 37（3）： 316-324. doi:10.1016/s1876-3804(10)60035-3

[本文引用: 1]

邬光辉， 张韬， 朱永峰， 等.

碳酸盐岩断裂破碎带结构、分布与发育机制

［J］. 地质科学， 2020， 55（1）： 68-80. DOI：10.12017/dzkx.2020.006

[本文引用: 1]

WU G H， ZHANG T， ZHU Y F， et al.

The architecture， distribution and growth of carbonate fault damage zone

［J］. Chinese Journal of Geology， 2020， 55（1）： 68-80. DOI：10.12017/dzkx.2020.006

[本文引用: 1]

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