塔里木盆地顺南地区18号走滑断裂带的构造几何学特征及成因机制

Geometry Characteristics and Genesis of No.18 Strike-Slip Faults in Shunnan Area, Tarim Basin, SW China

摘要

为深化塔里木盆地小滑移距走滑断裂的几何学特征及成因机制认识，利用最新三维地震与井资料，详细解剖顺南地区18号走滑断裂带构造特征，讨论成因机制.该断裂带纵横比1∶10，且中间长、上下短；在平面上发育双重构造、马尾扇、左阶与右阶雁列等构造样式，在剖面上发育花状、地堑等构造样式；断层性质各异，断距差异大，断层间以软连接为主，硬连接次之；断裂带在不同构造层的分段特征具有继承性与差异性，在平面的不同位置纵向构造样式组合差异大.受先存断裂、地层能干性差异、多期次不同走滑活动的影响，断裂带在早寒武世末期已初步形成，在晚奥陶世早期与末期分别发生右行、左行走滑活动，此期间南部与北部的活动强度较弱，对应的马尾扇、走滑双重构造逐渐定型，中部走滑活动较强，且在上奥陶统能干性频繁变化处发育似花状构造；志留世末-早石炭世前在断裂带北部发生较强的左行走滑活动，促进断层的侧向硬连接，晚石炭世末期在断裂带中部发生较弱的右行走滑活动，促进似花状构造的继续发育，且此2次走滑活动在能干性相对较弱的碎屑岩地层形成雁列.

Abstract

In order to deepen the understanding of geometric characteristics and genetic mechanism of strike-slip faults with small displacement in Tarim basin, the characteristics of the No. 18 strike-slip faults in Shunnan area in detail were studied. Using the latest 3D seismic data and well data, it discusses its genetic mechanism. The aspect ratio of the faults is about 1∶10, and the faults are the longest in the middle in vertical direction; the faults have features such as duplex structures, horsetail fans, left and right echelons on the map, and such as flower structural styles and graben on seismic profiles; the fault properties and throw are different, and the linkage of faults is soft-link, followed by hard-link; the segmentation characteristics of the faults in different structural layers have inheritance and difference, and there are great differences in the combination of longitudinal structural styles in different positions on the map. Affected by early faults, the deformability of different strata and the different strike-slip activities in different periods, the faults had preliminary formed in the late of the Early Cambrian. The faults experienced successively right and left-lateral strike-slip activities in the Late Ordovician, and the activities were the strongest on the middle of map and the flower structure was formed where the strata physics changes frequently in the Upper Ordovician; respectively the horsetail in the southern and strike-slip double structure in the northern were gradually formed during this period. The northern faults experienced intense left-lateral strike-slip activity between the Late Silurian and the Early Carboniferous, and it promoted the lateral hard-link of faults. The middle faults experienced weak right-lateral strike-slip activity during the Late Carboniferous, and it promoted the formation of flower structures. The echelons were formed in the clastic rock with poweless deformability.

关键词

走滑断裂带 / 顺南地区 / 花状构造 / 雁列 / 能干性差异 / 侧向硬连接 / 构造

Key words

strike-slip fault / Shunnan area / flower structure / echelon / rock deformability / lateral hard-link of faults / tectonics

0 引言

克拉通内走滑断裂主要由盆地内部先存构造（例如构造软弱带）在板内应力集中下再活动形成（Mann，2007），滑移距约百米，与板块间数千米的走滑距离相差较大，因此它也被定义为小滑移距走滑断裂（Harding，1974）.随着塔里木盆地克拉通内小滑移距走滑断裂研究程度的深入，发现一系列与走滑断裂相关的规模油气聚集带（鲁新便等，2015；邱华标等，2017；焦方正，2018；王玉伟，2019），表明对其深化研究有重要的油气地质意义.前人针对塔里木盆地不同地区走滑断裂构造样式、活动期次、滑移特征、形成机制等开展了一系列研究（甄素静，2016；邓尚等，2018；付晨阳，2018；韩晓影等，2018；张继标等，2018；马德波等，2019；孔永吉等，2020；张仲培等，2020；邓尚等；2021；邬光辉等，2021），发现不同构造位置的断裂带特征差异较大.顺南地区的走滑断裂带垂向的认识由最初的单条直立断层到具有分层特征的多条直立或高陡断层组成，层间断层的构造样式差异性研究较少，且缺乏垂向断层间连接方式的研究；目前断裂带平面样式认识较一致，但其活动期次认识存在分歧，缺少断裂带在不同时期、不同位置的活动强度对应其平面的响应特征的系统性研究（张继标等，2018；Deng et al.， 2019；孔永吉等，2020；Qiu et al.， 2022）.在顺南三维区内18号走滑断裂带延伸较长，由浅至深的断距普遍较大，平面样式多样，记录的地质现象较丰富.本文针对18号走滑断裂带，利用相干、倾角等多种属性识别断层，精细解剖其分层、分段、连接方式特征，并结合断裂带周缘构造应力场模拟结果，探讨其成因机制，恢复其形成演化过程，旨在明确地层能干性与多期差异性构造活动如何影响克拉通内走滑断裂带的构造几何学特征.

1 地质背景

塔里木盆地为环形山链所环绕，北缘为古亚洲体系的天山弧形山链，南缘为特提斯体系的西昆仑—阿尔金弧形山链，盆内由多个坳陷、隆起构造单元组成（图1a）；顺南地区处于东西两隆（塔中隆起、塔东隆起），北临顺托果勒低隆与满加尔坳陷（图1b），该区发育12号、14号、16号、18号、20号等多条走滑断裂带，走向为NE-SW或NEE-SWW向，18号走滑断裂带位于顺南2井三维区，构造上位于塔中Ⅰ号断裂下盘，其东南方向紧邻古城墟隆起，该隆起的断裂以NEE-SWW走向为主.

顺南地区古生界发育寒武系、奥陶系、志留系、石炭系及二叠系，缺失泥盆系.寒武系以白云岩为主，中寒武统含膏盐岩，寒武系厚度较薄约600 m；奥陶系中下统以泥晶灰岩为主，上统以泥岩为主，夹灰质泥岩与砂岩，奥陶系总厚度约3 800 m，缺失良里塔格组（O₃ l）和桑塔木组（O₃ s）.北部地区奥陶系顶部与志留系、石炭系呈角度不整合接触；石炭系与二叠系岩性以砂泥岩为主，厚度分别约为500 m、280 m，在顺南地区稳定分布（图1c）.

顺南地区经历多期演化阶段（付晨阳，2018；韩晓影，2018；张仲培等，2020；云露，2021）：加里东早期（寒武纪-中奥陶世）克拉通边缘拗拉槽与内部弱伸展背景；加里东中期-海西早期（中奥陶世-中泥盆世），克拉通隆起与挤压阶段；海西晚期-印支期（早二叠世-侏罗纪），塔北隆起形成并遭受挤压；燕山期-喜马拉雅期，古隆起与断裂调整定型阶段（图1c）.

2 断裂带构造几何学特征

2.1　断层识别

通过地震同相轴的错断、扭曲以及断面波等波组突变特征对断层进行识别，另外利用相干、曲率、边缘检测、最大似然等属性也可识别断层.本文以地震剖面断层识别方法为主，同时辅助相干、曲率、边缘属性进行判断.平面属性识别断层总体一致性较好，但在断层连接处，相干属性响应特征较好，因此，断层研究中以地震剖面解释为主，辅助最优的相干属性对断层进行识别.

研究区断层的垂向断距普遍较小，为15~60 m，地震反射表现错断0.5~1.0个同相轴，或同相轴扭曲.依据研究区断层的地震反射和相干属性响应特征，将其划分为Ⅰ、Ⅱ类（图2）.Ⅰ类断层的地震同相轴错断明显，其最大断距为15~150 m（图2a~2c中的断层），平面相干属性值较高（约>13），图2中f ₁、f ₂断层剖面垂直断距约25 m，对应相干属性值值较高（约28）；Ⅱ类断层的地震同相轴为扭而不断的特征，弯折明显，断层附近地层倾角变化大，平面相干属性值较低（约5~13），图2中f ₃断层在地震剖面中表现同相轴扭曲，在e剖面中断层附近存在明显的折曲现象，相干值为10，相对f ₁、f ₂断层的相干属性值明显较低.研究中立足于地震资料可分辨的断层，力求探寻其明显的构造几何学特征，未考虑地震资料分辨率以下的断层.

在顺南2井三维区内18号走滑断裂带在寒武系-石炭系中发育，纵向延伸长度为4~6 km；走向延伸长度为38~61 km，纵向与走向长度比值约1∶10，且断裂带的走向延伸长度中间长，深层与浅层相对较短；断裂带的宽度在南部与北部可达4.5 km，中部的宽度为0.3~3.0 km（图3，图4）.断裂带内由多条断距普遍较小（20~60 m），纵向延伸普遍较短（约300 m）的直立断层或倾角大的正断层组成，也发育少量逆断层，断裂带北部在上奥陶统内发育两条垂直断距约150 m、纵向延伸约2 000 m，且断面高陡、不平直的正断层（图3 EE’）.

断裂带在地震剖面上主要表现为似负花状与复合花状、“Y”字型、地堑构造样式（图3），在不同地层的平面展布特征也不一致，平面的展布特征以雁列构造、走滑双重构造、马尾扇构造为主（图4）.18号走滑断裂带整体表现为纵向分层、走向分段，断层间以软连接为主，其次为侧向硬连接.

2.2　断裂带分层特征

18号走滑断裂带在不同地层构造样式明显不同，自下而上可划分为4个构造层18-A、18-B、18-C、18-D，分别对应中下寒武统、上寒武统-中奥陶统、上奥陶统、志留系-石炭系.断裂带在平面上不同位置的分层特征，大致可归为3类：南部附近在碳酸盐岩深层发育高陡断层、浅层发育断阶（图3 AA'）；中部断裂带的断层在深层数量较多，逐渐向上发育时断层数量减少，且主要为高陡断层，再向上过渡至浅层的似花状或复合花状构造，最后为石炭系的地堑（图3 BB'-DD'剖面、图4）；北部断裂带由深层的地垒逐渐过渡至浅层的地堑（图3 EE'）.

18号走滑断裂带在不同构造层中具体特征如下（图3，图4）：①18-A构造层内断裂带纵向继承性较好，Ⅰ、Ⅱ类断裂均发育，正断层在下寒武统发育，逆断层分布于中寒武统，倾角较小，断面平缓，构造样式为“Y”字型、地垒、地堑；沿走向的断层间存在较大间距，中部发育NE-SW与NEE-SWW走向相切割的断裂，南部断裂发育较少；断裂带沿走向长度为约58 km；②18-B构造层内小褶皱较少，一般为继承性褶皱；断层普遍高陡，在走滑断裂带南部逆断层相对发育，逐渐向断裂带北部发育正、逆断层，出现复合花状、地垒、地堑多种构造样式；断裂带沿走向长度约为56 km；③18-C构造层内断层相对较发育，在断裂带南部发育高陡断层，平面发育马尾扇构造；断裂带的中部以直立断层、正断层为主，发育似花状或复合花状，平面发育多条互不相交的断层，沿走向的断层间距小；在断裂带北部以正断层为主，发育地堑、“Y”字型构造样式，地堑规模较大，纵向延伸达2 km，且该断面不平直，平面发育走滑双重构造；南部的马尾扇和北部的走滑双重构造宽度可达4.5 km，该构造层内的断裂带沿走向延伸长度最长约为61 km；④18-D构造层内在断裂带走向的北部志留系发育纵向延伸相对较长（约500 m）的地堑（图5），且向下延伸至上奥陶统顶，但在断裂带走向的中部石炭系内发育纵向延伸较短（约300 m）的地堑（图3 CC’剖面）；这些地堑均形成雁列，志留系内为NW-SE左阶雁列，宽度为5~7 km，石炭系内为NE-SW右阶雁列，宽度为0.8~3.0 km，且它自南至北逐渐变小，该右阶雁列的平面断层密度中间大，两端小，断裂带在奥陶统顶与石炭系的走向延伸长度分别为47 km、38 km.

2.3　断裂带分段特征

由上述分析可知18号走滑断裂带在不同地层、平面不同位置的展布特征不一致.断裂带现今整体上位于背斜附近，顺南2井附近处于地堑上（图6）.

断裂带在三维区内的上奥陶统底走向延伸最长，统计该界面断层的垂直断距或褶皱落差随测线位置变化曲线（图7），可知断裂带沿走向多处垂直断距为0 ms，可见其沿走向不连续性强，具有分段特征.褶皱的落差沿走向差异较大，总体上背斜与地堑发育位置断层相对较发育.

借鉴其他研究者将走滑断裂带划分压扭段与挤压段的方案，即断层附近为背斜则为压扭段，为向斜或地堑则为拉分段，同时针对18号走滑断裂带背斜较发育，将无断层发育的褶皱处划分为褶皱段.据此划分方案，可将18号走滑断裂带大致在18-A层与18-B层内划分为南部的弱拉分段与中北部的压扭段（图3）；在18-C构造层内划分南部的弱拉分段、中部的强压扭段、北部的强拉分段；在18-D可划分为中部的弱拉分段、北部的拉分段（图3 CC'、图4）.可见该断裂带在不同构造层的分段特征具有一定的继承性与差异性：断裂带南部在中深层为弱拉分段；断裂带中部在中深层为强压扭段、浅层为弱拉分段；断裂带北部在深层为压扭段、中层为强拉分段、浅层为拉分段.

18号走滑断裂带在三维区内上奥陶统底界走向延伸最长，且其平面与剖面断层特征更加直观，其上奥陶统底界的落差与断层在该界面的垂直断距结果如图7所示，图8为对应的测线剖面特征，测线位置如图6中灰色直线所示，不同位置的断距和落差差异较大，例如剖面13较剖面18的断距大，但褶皱落差明显小于剖面18，故将断裂带在18-C层内由南至北进一步细划分为9小段：18-C-Ⅰ弱拉分段、18-C-Ⅱ拉分段、18-C-Ⅲ强褶皱段、18-C-Ⅳ拉分段、18-C-Ⅴ强压扭段、18-C-Ⅵ弱褶皱段、18-C-Ⅶ拉分与压扭连接段、18-C-Ⅷ强拉分段、18-C-Ⅸ弱褶皱段（图7a）.由此可见压扭段、褶皱段与拉分段近乎交互出现，断裂带南部18-C-Ⅰ段主要以弱拉分为主，在褶皱附近发育少量逆断层；18-C-Ⅱ拉分段为褶皱段与拉分段转换带，发育“Y”字型断裂；18-C-Ⅲ强褶皱段地层变形以背斜为主，在背斜轴部未见明显断距的断层；18-C-Ⅳ拉分段在褶皱轴部发育直立断层；18-C-Ⅴ强压扭段发育较大幅度的褶皱，且在其轴部、翼部发育较大断距的逆断层；断裂带向北逐渐由褶皱过渡到强拉分段，18-C-Ⅵ弱褶皱段地层较平直，断层不发育、褶皱不明显，18-C-Ⅶ段为过渡段，发育正断层、逆断层，18-C-Ⅷ强拉分段发育大断距地堑，断层高陡；在18-C-Ⅸ弱褶皱段形成较宽缓的背斜，并在局部形成断层（图8）.

2.4　断裂带的连接方式

18号走滑断裂带内的断层主要为软连接，其次为侧向硬连接，不同连接方式的发育位置不同.

断裂带北部图3 EE’剖面中由顺南2井岩性、GR曲线与地震反射特征对应关系，可知断层纵向终止端点的地层岩性，即软连接处的地层岩性主要为泥岩、泥岩夹薄粉砂层（图9），对于深层软连接处地层岩性的判断，则利用顺南地区其他深钻井的波组特征进行对比，可知深层软连接处主要为膏盐岩（强振幅同相轴）和泥岩（连续性差、低频同相轴）.软连接处地层主要表现为背斜、向斜或膝折带，少数表现为平直的地层，且垂向软连接由深层至浅层普遍发育.

以断裂带南部图3 AA'剖面中的断层为例分析垂向软连接处地层的岩性、地层厚度与变形特征（图3，图9）.该剖面中的断层纵向延伸长度普遍在200~400 m，少数延伸长度约100 m.断层AA'-1与AA'-2形成负花状，下端点终止于强波峰同相轴中，即中寒武统底的膏盐岩地层中，且断层端点两侧地层稍有减薄，形成向斜，断层上端点终止于弱振幅、连续性差的同相轴，即含泥的白云岩地层中.断层AA'-2与AA'-3垂向相距约600 m，且断层之间地层无明显变形，较为平直，中间发育2~3个连续性强、振幅较强的同相轴，为泥岩夹泥质白云岩地层.断层AA'-3与断层AA'-4的端点均终止于弱振幅、连续性差含沥青的生物屑灰岩与泥晶灰岩的地层，且断层AA'-4的上、下端点两侧地层厚度存在明显变化，两条断层之间的地层为向斜；断层AA'-5与AA'-6与上下断层之间的地层也是向斜，且断层端点两侧伴有明显的地层厚度变化；断层AA'-7、AA'-9、AA'-10与断层AA'-8的下端点均终止于地层的膝折带，断层端点附近地层为向斜，断层AA'-8的上端点终止于泥岩夹薄粉砂岩地层.可见，在垂向断层端点附近普遍伴随地层厚度变化.

垂向断层的硬连接主要从侧向连接形成“Y”字型或花状断层、断面不平直的单条断层（图9）.前1类硬连接发育在碳酸盐岩含量相对较高的地层，如寒武系、中下奥陶统及上奥陶统中部的泥岩夹泥质灰岩地层，后1类硬连接发育在断裂带北部，它的断距大，上下断层突破泥岩夹砂岩或夹泥质灰岩地层，侧向连接成一条断面不平直、纵向延伸长的断层.

18号走滑断裂带在同一地层中，沿走向不同断层间以软连接为主，硬连接较少.软连接处地层主要表现为背斜、膝折带，向斜发育较少（图6、图8）.如18-C-Ⅴ与18-C-Ⅶ两段变形较强的位置，中间主要以较弱的褶皱连接两段不同变形区域，而小的断层间也是以较弱的褶皱进行软连接，强褶皱连接仅发育在18-C-Ⅲ段（图8中8~12剖面）.

断裂带在平面硬连接分2类：两条断层侧向连接形成一条断层（18-C-Ⅴ段）；或两条断层侧向连接成分叉的断层（18-C-Ⅷ段）.断层在硬连接过程中地层变形表现为背斜合并（图3中18-C-Ⅴ段），背斜与向斜转换（图3中18-C-Ⅱ、Ⅶ、Ⅷ段）.18-C-Ⅴ段在图6中断距-测线曲线图中，垂直断距中间明显减小，且在图3中该段有两个背斜高点，可见18-C-Ⅴ段的断层是两个背斜在生长过程中，发育断层并逐渐连接形成.18-C-Ⅷ段的顺南2井附近断层呈“Y”字型相交，图7中在测线33~35位置，断距存在明显减小区，可见该处“Y”字相交的断层也是两条断层在生长过程中硬连接形成的.

3 18号断裂带的成因机制讨论

走滑断裂带的成因机制影响因素较多，如先存构造、岩石的能干性差异、断层的多期活动与应力分布、地层的非均质性、地温差异、地层压力等等，这里主要探讨岩石的能干性差异，以及断层多期活动与应力分布，如何影响18号走滑断裂带构造几何学特征.

3.1　岩性的能干性差异

在同样的变形条件下，相对能干的岩石易发生脆性断层，弹塑性弯曲而褶皱；相对不能干的岩石发生很大的内部应变来调节总体的变形.前人研究表明塔里木盆地不同岩性的能干性存在较大差异（Chen et al.，2022）.18号走滑断裂带主要在寒武系-石炭系发育，地层岩性以白云岩、膏岩、灰岩、泥岩、泥质灰岩、砂岩为主，其能干性差异明显（图1）：中寒武统内发育能干性弱的膏岩，上奥陶统内发育能干性较弱的厚层泥岩，中间夹薄层泥质灰岩或粉砂岩，且能干性变化较频繁，其余地层均为能干性相对较强的白云岩、灰岩、砂岩，且内部的能干性相对较稳定.

从18号走滑断裂带垂向分段软连接处地层岩性、变形特征分析可知，断层端点终止于能干性弱的地层，它以褶皱或膝折带吸收软连接处上下断层的断距.在能干性相对较强的灰岩、白云岩、泥岩与泥质灰岩互层、泥岩与粉砂岩互层的地层中发育脆性断层，断距较明显.图10为图3 AA'剖面中断层AA'-11~AA'-3之间地层的断距或褶皱幅度随深度变化曲线，断裂的最大垂直断距与最大褶皱幅度符合正态分布曲线，说明断层和褶皱之间是同期形成的地层连续变形.具体以断层AA'-10与断层AA'-8之间的地层褶皱幅度与垂直断距为例来分析，地层的褶皱幅度由最大位置（⑨号地层）向深层、浅层传递时，断距与褶皱幅度逐渐减小，说明它们可能为同一期构造活动的结果，中间以泥岩为主的地层以向斜形式影响其上下断层的发育.断层AA'-3与断层AA'-4之间地层变形为早期构造活动的结果，断层AA'-4是由下部泥岩滑脱形成小幅度褶皱向上传递位移，在白云岩含量高的能干性较强的鹰山组底界形成脆性逆断层，它的断距继续向上传递，在泥岩含量较高的白云岩地层形成向斜，向斜幅度继续向上传递，在泥岩与泥质灰岩地层形成脆性逆断层，因此逆断层AA'-3与AA'-4可能是早期活动地层连续响应的结果.

可见同期构造活动对地层产生的变形可能是连续的，在能干性弱地层为褶皱，在能干性强的地层表现为脆性断层；另外18号断裂带垂向断层的生长，是多期构造活动叠加的结果，早期断层的发育或地层变形对后期断层发育有定位作用.

有一定厚度的能干性强与弱的地层频繁交替变化，影响断裂带的垂向构造样式，如图3 CC'剖面中在上奥陶统内，低频弱地震反射中明显夹多套厚度为100~200 ms的强振幅、强连续性地震反射波组，即厚层泥岩中夹一定厚度互层状的砂泥岩或互层状的泥岩与泥质灰岩，断裂带在该处发育明显的似花状构造.在能干性相对较稳定的地层易形成高陡断层，断裂带的宽度相对窄小.

3.2　断裂带的多期活动与应力分布

本文根据顺南地区不同时期构造事件，结合断层的几何学特征分析，利用有限元模拟应力场分布，认为18号断裂带在早寒武世初具雏形，后期先后经历右行、左行、左行、右行4次走滑活动.

该断裂带在下寒武统局部发育同沉积正断层，如图11所示，HH'、JJ'与KK'剖面显示中寒武统以上地层平直，无明显变形，断裂f ₄、f ₅附近的上下盘地层厚度存在差异，下盘较厚，可知它们在早寒武世已发育，据此可推测18号断裂带在早寒武世初具雏形（图14）.

18号走滑断裂带北部FF'，GG'剖面（图12c、12d），断裂带中部（图8中17~19剖面），断裂带南部（图3 AA'）在上奥陶统底界发育断距明显的逆断层，且中部图8中17~19剖面的逆断层断距大，可见在晚奥陶世早期地层自南至北经历不同强度的挤压活动，并在局部形成逆断层，南部与北部断层走向均为北西-南东向，中部断层走向为北东-南西向，据此可知在晚奥陶世早期18号走滑断裂带发生右行走滑.此时上奥陶统底界的北部收缩走滑双重构造、南部逆断层走滑扇初具形态（图14）.

上奥陶统自上至下正断层相对较发育，如图3中CC'、DD'、EE'剖面与图8中32、33剖面中上奥陶统地层的正断层.这些断层中北部断层走向为NW-SE、NE-SW向，中部的正断层或高陡断层走向为NE-SW走向，由此可推断在晚奥陶世晚期18号走滑断裂带发生左行走滑，此时上奥陶统底界北部的收缩走滑双重构造继续发育为伸展的走滑双重构造，北部也发育为伸展的走滑扇（图12，图14）.上奥陶统顶部发育NW-SE走向的正断层雁列，分布在断裂带北部，其主要在志留系中发育且延伸至上奥陶统顶部，雁列正断层的剖面和平面特征见图5所示，平面雁列呈左阶排列，雁列断层的走向为NW-SE向，可见在晚志留世末-早石炭世前，18号走滑断裂带发生左行走滑活动.石炭系内发育右阶雁列正断层（图3 CC'中石炭系内断层），且主要分布在断裂带的中部，走向为NEE-SWW，由此可推测走滑断裂带在石炭世末期发生右行走滑活动，且走滑强度自南向北沿断裂带走向减弱.

顺南地区在不同时期的应力来源方向及主应力方向不同（图13）.加里东中期Ⅰ幕西昆仑地体与塔里木地块的碰撞造山作用占主导地位，应力自塔里木盆地西南缘向盆内传递，18号走滑断裂带附近主应力方向为NE-SW向；加里东中期Ⅲ幕西昆仑、阿尔金地体与塔里木地块碰撞造山作用，应力自盆地西南缘与东南缘向盆内传递，该断裂带附近主应力方向为N-S、NNW-SSE向；加里东晚期—海西早期阿尔金地体与塔里木地块的碰撞后造山作用占主导地位，应力自盆地东南缘与东北缘向盆内传递，该断裂带附近主应力方向也为N-S、NNW-SSE向；海西中期中天山岛弧与塔里木板块发生碰撞后，自东向西呈剪刀状闭合，应力自盆地北东向南盆内传递，该断裂带附近主应力方向为NE-SW.综上分析可知，18号断裂带在不同时期活动的主应力方向与走滑活动的方式如图14所示.

18号断裂带在早寒武世末期已初步形成，后期断裂带南部先后经历右行、左行共2次走滑活动，中部先后经历右行、左行、右行共3次走滑活动，北部先后经历右行与连续2次的左行共3次走滑活动（图14）.晚奥陶世早期与末期的右行与左行走滑活动对整条18号断裂带的断层发育有影响，但是强弱程度不同，志留世末期-晚石炭世末期的左行与右行走滑活动位置不同，强度也同.18号断裂带南部早期18-A与18-B层为弱拉分段，晚奥陶世早期的右行走滑活动形成18-A与18-B层内断距较小的逆断层与较小幅度的褶皱，晚奥陶世末期左行走滑活动形成18-C层内的小断距高陡断层以及断阶；断裂带中部早期在18-A层内发育少量正断层与高陡断层，晚奥陶世早期的右行走滑活动使18-A与18-B层内表现强压扭段，逆断层较发育，后期叠加晚奥陶世末期的左行走滑、晚石炭世末期的右行走滑，使18-C与18-D层表现为弱拉分段；断裂带北部经历晚奥陶世末早期的右行走滑活动，形成18-A与18-B层的弱压扭段，晚奥陶世末期的左行走滑活动形成18-C内断距较小的正断层，志留世末-早石炭世前的左行走滑活动形成18-C层内断距相对较大的正断层，前后连续的构造活动在同一位置的叠加可形成断距较大的大断层（图 3 EE'剖面中地堑旁大断层）.

与前人研究成果对比，本次研究在充分考虑地层能干性差异的基础上，更细致地划分了断裂带分层、分段方案，深入剖析断裂带几何学特征，讨论其成因，最终确定18号走滑断裂带从雏形-定型的生长过程模式图，且断裂带在晚奥陶世末期及之后经历的走滑活动形式与Qiu et al.（2022）研究结果一致，但该学者认为在晚奥陶世早期产生NEE-SWW走滑断裂，该断裂带未活动，但从本次研究的剖面和平面的断层展布特征，在一定的程度能说明18号走滑断裂带在该时期发生了右行走滑活动.

4 结论

本文通过最新三维地震资料对古生界断层的识别、几何学特征分析，结合构造应力场研究，对18号走滑断裂带的成因机制探讨的具体结论如下.

（1）顺南地区的三维地震资料揭示断裂带平面延伸可达61 km，纵横比为1∶10，且纵向上中浅层上奥陶统延伸最长，两端寒武系与石炭系延伸较短，平面的中部断层相对较发育.断裂带内由多条以软连接方式为主的断层组成，软连处呈褶皱或膝折带；断层硬连接发育较少，在垂向上以侧向硬连接方式形成“Y”字型或断面不平直的高陡断层，平面则侧向相交连接成一条断层或两条相交断层.

（2）断裂带具有垂向分层、平面分段特征，在平面不同位置纵向呈3种构造样式组合：南部深层碳酸盐岩的高陡断层与浅层碳酸盐岩的高陡断阶，平面发育马尾扇构造；中部深层碳酸盐岩层发育多走向、多性质的断层，向上断层数量先减少后增加，浅层呈似花状或复合花状构造以及碎屑岩内窄的雁列地堑；北部深层碳酸盐岩层发育地垒过渡至中层的地堑，最后为浅层碎屑岩发育较宽的雁列.

（3）18号走滑断裂带的形成受先存断裂、地层能干性差异、多期构造活动共同影响.断裂带在早寒武世末期已初步形成，晚奥陶世早期与末期整条断裂带分别发生右行、左行走滑活动，且中部偏南的位置活动较强，并在上奥陶统能干性变化频繁处形成似花状构造，南部的马尾扇和北部的走滑双重构造在两次活动中逐渐定型；后期志留世末-早石炭世前北部的左行走滑活动与晚石炭世末期中部的右行走滑活动均促进了断层的侧向硬连接及新断层的发育.

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基金资助

国家自然科学基金(U19B6003-01)