2000—2018年西昆仑山冰川表面运动特征研究——基于ITS_LIVE数据

近年来,西昆仑山冰川物质平衡异常现象受到广泛关注,然而该地区冰川末端却同时存在前进(常态)、后退、稳定及跃动多种状态。冰川末端进退不仅与气候变化引起的物质平衡变化有关,还与冰川的运动速度变化密切相关。以往研究多集中在前者,而对后者研究较少。因此,本文基于ITS_LIVE v01速度产品,结合西昆仑山冰川表面高程变化及冰川厚度资料,分析西昆仑山地区具有不同变化状态的冰川在2000—2018年的表面运动速度变化特征。结果表明,西昆仑山冰川在研究时段内的多年平均运动速度为6.35 m·a^(-1),年均速度波动上升,这主要是由该区域冰川表面高程整体上呈增加趋势[(0.15±0.02)m·a^(-1)]即冰川物质增加所造成;末端前进冰川的多年平均运动速度为4.07 m·a^(-1),年平均运动速度在研究时段内呈增加趋势,这主要与该类冰川在研究时段内物质略微增加有关;末端后退冰川多年平均速度约为4.86 m·a^(-1),年平均运动速度在研究时段内呈减小趋势,这主要与该类冰川物质亏损、减薄有关;末端稳定冰川多年平均速度约为3.04 m·a^(-1),年平均运动速度在研究时段内保持稳定,该类冰川在研究时段物质平衡也基本处于零平衡状态。研究区内末端前进冰川的多年平均运动速度较末端后退冰川的偏小,主要是因为末端前进冰川的平均厚度较末端后退冰川的偏小。2000—2018年西昆仑山有7条冰川发生跃动,多年平均运动速度为13.21 m·a^(-1),物质积累[(0.35±0.02)m·a^(-1)]引起速度增加。长度规模较大的后退冰川在2000年之前发生过跃动,由于目前处于平静期,冰川上部积累的物质未能及时输送到下部导致冰舌厚度减薄并后退。

西昆仑山前柯深—柯东地区断裂传递型超压的识别与计算

西昆仑山前柯深—柯东地区断裂构造活动剧烈,在浅部地层中存在压力系数高达2.1的极高超压,对于这种超压分布特征和形成机制的研究和认识对钻井工程和油气运移研究具有十分重要的意义。综合储层实测压力、间接估算的泥岩地层压力以及超压地层岩石力学与物性的关系等资料,并结合研究区断裂发育条件和油气运移史,分析了地层压力分布特征和主控机制。结果表明,西昆仑山前柯深和柯东两地区在古近系—白垩系储层中各自形成了相对统一的异常压力系统,系统内地层压力向深部以静水压力梯度增加,储层压力大于附近泥岩压力。研究区储层压力分布特征与深部流体沿开启性断裂的向上传递密切相关。在此基础上,估算了压力传递量,并探讨了影响压力传递量的地质因素。柯深和柯东地区断裂传递增压量分别为15.0~34.0 MPa和8.1~16.5 MPa,与实测总剩余压力的比值分别为24.2%~67.2%和23.4%~53.7%。两个地区断裂传递增压量的差异主要受断裂发育及其与地层的空间配置关系的影响。

西昆仑山前石炭系斜坡相的发现及沉积演化

塔里木盆地西南西昆仑山前石炭系具有良好的油气勘探潜力,但至今未获得突破,沉积相分布特征及规律研究不够深入是其主要的原因之一。针对这一问题,通过系统分析塔里木盆地西昆仑山前石炭系12条野外剖面、3个钻井和一幅地震剖面沉积特征,首次在石炭系发现台地边缘斜坡相,并根据“沿坡定缘”的思路明确了区域沉积相类型、特征及沉积相分布和演化。研究表明,石炭系台缘斜坡相包括滑塌沉积、岩屑流沉积、浊流沉积和静水沉积等,沿塔里木盆地西昆仑山前呈东西向展布。早石炭世晚期和什拉甫-晚石炭世早卡拉乌依期,新藏公路以东为铁克里克古陆,新藏公路以西的台地边缘高能相带沿西昆仑山前呈自西向东条带状展布,其内侧发育潟湖相沉积,覆盖了喀什-叶城凹陷的主要区域。晚石炭世阿孜干-塔哈奇期,海侵范围扩大,古陆消失,沿西昆仑山前地区发育台缘斜坡-台地边缘-局限台地-蒸发台地相沉积体系。因此,喀什-叶城凹陷为高能相带的主要发育区,且具备良好的生储盖组合,是塔里木盆地西南西昆仑山前石炭系勘探的主要目标区。

双站InSAR和ICESat-2测高相结合的西昆仑山近20年冰川物质平衡变化监测

山地冰川物质平衡是研究冰川变化的重要参数。自21世纪初,全球气候变暖背景下大部分山地冰川消融加速,而青藏高原西昆仑山冰川却呈现稳定甚至冰量增加趋势,被认为是“喀喇昆仑异常”的中心,但该地区近年来冰量变化是否仍延续正平衡趋势还存在一些争论。因此,本文利用新近发布的ICESat-2卫星测高和TanDEM-X 90m DEM数据,定量估算了2013—2019年间西昆仑山冰川厚度变化和物质平衡,并结合SRTM DEM、冰流速资料和Landsat光学影像分别分析了该地区近20 a冰川物质平衡变化趋势、冰川跃动情况和冰川面积变化。结果表明:①2013—2019年间,西昆仑山大部分冰川仍处于积累或平衡状态,物质积累速率为0.228±0.055 m w.e./a;②近20 a内,冰川整体呈正平衡趋势,但2013—2019年冰川物质年均积累速率大于2000—2013年(0.173±0.014 m w.e./a);③2013年后,冰川跃动仍广泛分布,发现5Y641F0046冰川首次发生跃动,西昆仑冰川东支和5Y641F0073冰川近20 a内一直处于活跃期,中峰冰川由2013年前的活跃状态转为静止且冰量开始增加。

西昆仑山前冲断带断裂特征及构造单元划分

受新生代帕米尔构造结大幅度向北推移、旋转的影响,形成了弧形的西昆仑山前冲断带。本文主要通过野外地质调查、地震反射剖面的精细解释,对西昆仑山前冲断带最基本的组成部分-断裂进行系统研究。西昆仑山前冲断带内以发育与其弧形形态一致的逆冲断裂为主,但弧形冲断带中段的断裂具有挤压逆冲的同时兼有右行走滑性质。冲断带内还发育了NE向和近EW向的走滑断裂,它们的发育时间和成因不尽相同,它们控制了冲断带内的变形,调节和改造了早期形成的构造。在对断裂系统研究的基础上,结合冲断带各个部位的结构特征和变形时间,将冲断带划分为9个次级构造单元。西昆仑山前冲断带开始发育于中新世中晚期,此后经历了上新世早期、上新世中晚期、早更新世早中期以及早更新世晚期四个演化阶段。

西昆仑山前冲断带晚新生代构造地貌特征

在卫片解译、DEM数据处理、地形图分析与剖面制作的基础上,结合野外构造地貌考察与观测,对西昆仑山前冲断带的构造地貌特征进行了定量、半定量的研究。沿山前发育系统的水系变化、冲积扇变化、不对称背斜、大规模正断裂、不对称河流阶地等典型的构造地貌,表明这条由南向北逆冲的冲断带在扩展过程中存在着由西向东迁移的特征。冲断带的东西分段以桑株河为界,以西发育固满背斜,其构造样式为向北的逆冲伴随向南的反冲;以东发育一系列不对称的背斜,表现出明显的由南向北逆冲的特征,地表无明显的反冲构造出现。利用生长地层和河流阶地估算了西昆仑山的隆升速率:晚上新世—早更新世以来的最低隆升速率为0.21～0.25mm/a,100ka以来的隆升速率为1.5mm/a。

青藏高原西北缘晚新生代的隆升特征——来自西昆仑山前盆地的沉积学证据

对西昆仑北缘山前盆地新生代沉积特征的研究结果表明,沿西昆仑山前发育的各沉积序列的垂向特征相似:古新世—中新世早期为石膏层、含瓣腮化石的石灰岩和紫红色较细粒的碎屑岩沉积,指示了海相和海陆过渡相较平静的沉积环境;中新世晚期—上新世初期开始出现陆相磨拉石,指示了陆相非平静的沉积环境,砾石的直径由下至上呈增大趋势,可能反映了西昆仑山体不断隆升,其间相对稳定的层段可能是构造运动间歇期或平稳期的沉积,指示了脉动式的隆升模式;磨拉石底部砾石的成分以沉积岩为主,向上火成岩和变质岩砾石逐渐增多,表明剥蚀程度不断加深。根据磨拉石建造的特征,判断剥蚀量和剥蚀强度自西向东有减小和变弱的趋势,可能暗示了西昆仑山晚新生代隆升有自西向东由强变弱的过渡特征。该结论与本区构造地貌学的研究结果一致。

西昆仑山库地蛇绿岩的特征及其构造意义

库地蛇绿岩套由下部超镁铁质岩、辉长岩、幔源型花岗岩和上部基性火山岩、复理石等成分构成，形成于震旦纪—寒武纪。通过基性的辉长岩、玄武岩的矿物学、岩石学和地球化学研究得出，辉长岩表现出与典型蛇绿岩套中的堆晶辉长岩的特征相一致；而玄武岩则与大洋中脊玄武岩的特征一致，认为该蛇绿岩套是形成于洋中脊的蛇绿岩套。结合库地岛弧花岗岩的特征，提出塔里木盆地南缘在震旦纪—早古生代时期存在一个广阔的大洋，这一大洋在志留纪末期关闭。

西昆仑山前甫沙—克里阳地区新生代变形特征及油气控制作用

甫沙—克里阳地区位于西昆仑山弧形构造带的东段,是研究西昆仑山前冲断带变形特征的关键区域。在详细地面地质调查和钻井分析的基础上,利用最近完成的高分辨率地震资料,对甫沙—克里阳地区的新生代构造变形特征进行了研究。认为研究区自南向北由甫沙、柯克亚和固满—合什塔格3排构造带组成,其中甫沙构造带的结构特征在横向上有较大差异;3排构造带变形时间由南向北变新,冲断带表现为"前展式"的变形,同一排构造带的变形存在着由西向东迁移的特征;研究区新生代总缩短量为54.5km,缩短率为35.9%;新生代构造变形对研究区的油气聚集具有重要的控制作用,甫沙构造带的深层构造是下一步最有利的勘探领域。

天山、西昆仑山中、新生代幕式活动的磷灰石裂变径迹记录

通过对天山独山子—库车公路、西昆仑山新疆—西藏公路出露的7个花岗岩样品的磷灰石裂变径迹分析，研究了天山、西昆仑山脉低温（＜110℃）热历史。磷灰石裂变径迹年龄范围为（9.6±0.8）～（89.2±2.3）Ma，平均裂变径迹长度变化范围为（7.9±3.7）～（11.6±1.9）μm。磷灰石裂变径迹年龄反映冷却作用时代，地质资料和磷灰石裂变径迹分析数据表明，天山在白垩纪存在一次抬升作用，天山和西昆仑山在中新世发生另一次抬升作用。

基底滑脱层分布对褶皱冲断带变形影响的物理模拟研究:以塔西南西昆仑山前褶皱冲断带为例

针对塔西南西昆仑山前基底寒武系膏盐层的分布情况,采用物理模拟研究方法,设计了研究基底滑脱层的分布对褶皱冲断带影响的两组实验。实验结果表明:基底滑脱层的分布对构造变形样式的发育及变形前锋的传播有重要的控制作用。具体表现为在基底寒武系膏盐层分布靠近山前的苏盖特地区变形整体表现为滑脱式的宽缓箱状褶皱的发育;寒武系膏盐层分布较远离山前的柯东地区在缺失寒武系膏盐层的山前地区,表现为叠瓦状逆冲断层的发育,形成断层相关的紧闭褶皱,往北有寒武系膏盐层发育的固满地区才发育较大型的箱状背斜。实验过程中苏盖特地区的变形前锋往前陆方向传播得更快更远,而柯东地区变形前锋往前陆方向传播得较慢较近,从而在变形过程中二者的变形前锋容易出现一个"Z"字形转折。

西昆仑山前柯东—柯克亚构造带油气来源及成藏模式

西昆仑山前主要发育下石炭统和什拉甫组、下二叠统普司格组和中侏罗统杨叶组3套烃源岩。通过西昆仑山前柯东—柯克亚构造带烃源岩特征、油气特征和油—源对比与气—源对比分析,指出柯东—柯克亚构造带原油主要来自二叠系类型较好的Ⅱ型有机质,热演化程度较高;天然气主要来源于二叠系源岩,有部分侏罗系和石炭系天然气混入。从柯东1井和柯克亚含油气构造的构造演化、流体包裹体、油气成藏演化史出发,分析了成藏演化过程,总结出柯东—柯克亚构造带油气成藏演化模式,得出其成藏可分为4个阶段:原油初始充注时期、主充油时期、主充气时期和油气调整时期。搞清柯东—柯克亚构造带油气来源及油气成藏过程具有极其重要的意义,可为该区甩开勘探、进一步扩大勘探成果提供重要依据。

西昆仑山前冲断带的分段变形特征及控制因素

本文在精细地表构造地质学解析的基础上,利用塔里木油田公司在塔里木盆地西南缘完成的高分辨率地震资料、钻井资料,开展新生代构造变形的精细几何学解析,确定不同构造部位的变形几何学和运动学特征,分析不同构造部位构造变形特征的差异性及其变化规律,探讨构造变形分段性的控制因素。根据西昆仑山前冲断带的变形特征,可以将冲断带划分为5个构造段,自西北向东南分别为:乌泊尔段、苏盖特段、齐姆根段、柯东段与和田段,且各段又可分为1~4个的构造带。各段的构造样式存在较大差异,乌泊尔段表现为受主帕米尔断裂(MPT)和帕米尔北缘断裂(FPT)控制,帕米尔北缘断裂表现为地表突破和大规模的垂向位移,限定了冲断作用的往北传播,浅部发育了上新世以来的背驼盆地;苏盖特段表现为走滑逆冲作用导致的构造变形的特点,构造样式总体上靠近山前地区为堆垛构造,盆地内部为薄皮的叠瓦扇构造;齐姆根段受深部右行走滑断裂带控制,形成了向北东突出的走滑构造;柯东段则以逆冲作用为主,变形向盆地内部发生大规模的薄皮传播;和田构造段表现为南部发育高角度的铁克里克断裂及基底卷入构造,北部发育断层转折褶皱。北西向的喀什-叶城转换系统、北东向的库尔干右行压扭断裂带和齐姆根深部右行走滑断裂带、古近系的膏盐滑脱层、新近纪同构造沉积作用和乌拉根古隆起等对西昆山山前冲断带分段变形起到了重要的控制作用。

西昆仑山32ka来的冰川与环境演变

通过野外考察、实验室样品分析和年代测定，综合讨论了西昆仑山３２ ｋａ以来几个特征时段的 冰川与气候环境变化．末次冰期冰盛期，气温比现代低９℃，降水量不足２００ｍｍ．冰川规模比现代 大 ２．２倍，平衡线降低值在 ３００～４００ ｍ．新仙女本期．除气温急剧降低外，并伴随着大气尘埃含量 的迅速增加全新世早期，气候波动非常之剧烈，并导致了降温事件和与之相伴随的冰进事件，但 这并没有改变升温的总趋势．全新世中期，最暖期时，温度高于现代１．５℃．并在末次冰期冰盛期的 冰碛上发育了土壤和古土壤．全新世晚期，新冰期开始于４０００ａＢＰ．可明显分为３次．小冰期的３ 次冷期发生在１５， １７和１９世纪。

西昆仑山前东段新生代褶皱冲断带及其锥形楔机制

西昆仑山前东段的和田—柯克亚构造带与塔里木盆地内的麻扎塔格构造带相距为200 km,两者近似平行,遥相对应,麻扎塔格构造带是和田—柯克亚构造带的前沿,山前挤压变形量沿古近系阿尔塔什组膏泥岩向北传递约200 km到麻扎塔格,形成往北东逆冲的断层传播褶皱,在盆地腹部表现为一条显著的北西向地形隆起。因此,整个西昆仑山前东段新生代褶皱冲断带宽约为270 km,长约为220 km,由和田—柯克亚构造带、麦盖提斜坡和麻扎塔格构造带组成。中部近200 km的麦盖提斜坡内没有明显构造变形,且整个褶皱冲断带的锥形楔角度远小于活动造山带的临界锥形角,说明古近系底部阿尔塔什组膏泥岩以及新生代沉积体的形态是这个褶皱冲断带锥形楔形成的主控原因,膏泥岩控制了锥形楔的顶面坡度α基底构造形态及上覆沉积楔形体则控制了锥形楔的底部滑脱层倾角β。

塔西南坳陷西昆仑山前冲断带的收缩构造变形模式

通过对地面地质、地震和连续电磁剖面资料的综合分析研究,提出"分层收缩、垂向叠置"的"非俯冲"型收缩构造解释模型,即由于上白垩统—古近系膏盐岩软弱岩层的分隔以及地层垂向能干性的差异,导致浅、中、深层分别发育不同的收缩变形样式,而不存在区域性的具有大位移量的拆离断层在水平方向叠置。浅层盐岩层之上的新生界能干岩层以滑脱褶皱变形为主,表现为近直立对称的长轴背斜与造山带平行排列;中层盐下层中生界及深层盆地基底岩系以韧性收缩变形为主,发育向西昆仑山倾斜的高角度基底卷入逆冲断层。断层上盘形成冲断隆起,下盘发育一系列同向倾斜的次级分支断层,构成楔状叠瓦扇,终止于反冲断层下盘的膏盐岩中。基底卷入的高角度逆冲断层可能利用了侏罗纪、白垩纪的先存正断层发生反转,并控制了下盘局部构造变形。西昆仑山隆升引起的垂直剪切作用可能是山前冲断带发育高角度逆冲断层及先存正断层反转的原因。

西昆仑山前印支运动期构造对后期构造和沉积的影响

印支运动期古构造对塔里木盆地西南缘西昆仑山前后期的构造变形和侏罗纪—白垩纪的沉积都具有十分重要的控制作用。但由于新生代以来的强烈改造,研究区印支运动期构造特征识别较为困难。选择新生代构造活动相对较弱的西昆仑山前中段,野外露头调查、钻井和地震资料等综合研究表明,西昆仑山前发育印支运动期褶皱冲断带,形成一系列逆冲断层和北东翼陡、南西翼缓的背斜,这与晚三叠世塔里木板块与羌塘地体最终完成陆—陆碰撞形成的北—北东向挤压有关。印支运动期发育的古断层在喜马拉雅运动晚期挤压下复活,从而造成两期背斜上下叠置,构造高点重合。因此,印支运动期构造格局极大地限制了喜马拉雅运动晚期的构造变形。印支运动期古构造奠定了中生代的古地形格局,并对侏罗纪—白垩纪沉积起到了重要的控制作用。受深部印支运动期逆冲断层控制的北西—南东向斜列式分布的古隆起,是造成该区白垩系分布和储集层物性差异的重要原因。

西昆仑山普鲁新生代火山岩中包体的发现及其地质意义

报道了在西昆仑于田县南普鲁火山岩首次发现的包体的产出特征与矿物组成特征 ,提出其包体为岩浆在高位岩浆房中分离结晶作用形成的堆积相 ,并估算了其原始岩浆的成分特征 ,结果表明 :其原始岩浆和处于同一火山带的康西瓦火山岩相似 ,暗示了它们来自于同一源区 .但在高位岩浆房中 ,随着分离结晶作用的进行 ,岩浆的温度和氧逸度逐渐降低 .

基于综合调查的西昆仑山典型区多年冻土分布研究

西昆仑山位于青藏高原西北部,地势起伏大,气候干旱严寒.为了解其多年冻土分布状况,以219国道大红柳滩到奇台达坂之间的沿线区域作为西昆仑山典型区,以野外冻土钻探、坑探、物探为主要调查手段,综合分析该区域多年冻土分布的下界.对现场调查数据的初步分析表明,该区域多年冻土阳坡下界在海拔4 800m,阴坡下界在海拔4 650m,东西坡下界在海拔4 700m.依据上述冻土下界的分布规律,以数字高程模型为基础,通过ArcGIS软件建立了西昆仑山典型区的多年冻土分布模型,实现了对研究区域多年冻土分布的模拟.对该区域的研究结果表明:典型区内多年冻土的分布面积为3 136.3km2,占区域总面积的89.4%.结果与青藏高原冻土图在该区域的截图相比,多年冻土的面积略有增加.对比分析模拟图和截图后发现,基于实际调查的多年冻土模拟分布图更准确的描述了河谷的融区,而截图的多年冻土分布界限较为粗糙,缩小了喀喇喀什河支沟融区,人为放大了219国道大红柳滩到奇台达坂之间的宽谷融区.

西昆仑山前柯东构造新生代构造变形及油气意义

利用高分辨率三维地震剖面、地表露头以及钻井数据分析了西昆仑山前克里阳—甫沙构造带东段柯东构造的特征,认为柯东构造为压扭构造,主要发育基底断层,表现为强烈变形的褶皱前翼和宽缓的后翼(顶部)。生长地层揭示克里阳—甫沙断层于上新世逆冲形成柯东单斜(鼻隆),具有卷入翼部旋转的变形机制;后期克里阳—甫沙断层发育突破断层将柯东单斜切割为断块,并导致地表出露一套高陡倒转的地层,这套地层卷入了侏罗系—新生界。柯东构造的深部断块构造变形较弱,使得油气藏得以保存,KD1井显示这类断块具有很好的勘探潜力。