准噶尔盆地石英滩凸起正反转构造及成因机制*

甄 宇 何登发 张奎华 于洪洲 殷树铮

（1.中国地质大学（北京）能源学院 北京 100083；2.中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院 山东东营 257015）

盆地反转（Basin Inversion）被定义为先存的伸展盆地结构，随着动力学体制的转变经历挤压变形（缩短）的现象（Buchanan and McClay，1992；Bonini et al.，2012；Jackson et al.，2013），是沉积盆地构造演化的关键基础过程之一。断陷盆地的形成往往是基于岩石圈拉张减薄而成为构造薄弱带，进而在后期的挤压作用下容易发生冲断变形和隆升剥蚀。反转构造的发育通常与油气圈闭的形成关联密切，但由于断裂结构、变形方式的复杂，反转构造的识别往往存在多解性，因此长期以来一直是石油地质学家关注重点（Williams et al.，1989；Tari et al.，2020）。

准噶尔盆地位于中亚造山带南缘（图1a），处于西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块和塔里木板块、华北板块的交汇部位，是研究增生型造山带的形成过程和机制的关键区域（Şengör et al.，1993；Carroll et al.，1995；Xiao et al.，2004；Windley et al.，2007）。准噶尔盆地是历经石炭纪—第四纪长期演化而形成的大型叠合盆地（何登发等，2018），盆地基底主要由古生代—石炭纪的多个岛弧带拼贴增生构成。洋盆俯冲消亡、岛弧拼贴和洋陆转换的过程中（李涤等，2012；Yang et al.，2012；He et al.，2013；Li et al.，2015a，2015b），在准噶尔盆地区域石炭纪发育多个断陷盆地，而已有学者注意到洋盆关闭过程产生的弧—弧碰撞、弧—陆碰撞会在早期形成的构造薄弱带发生构造反转的现象（张磊，2020），然而对于反转构造的结构样式和成因机制目前仍然存在争议（何登发等，2018；张磊等，2019；Liang et al.，2020）。准噶尔盆地北部陆梁隆起属于石炭纪多岛弧构造带的重要组成部分，其形成演化与卡拉麦里洋和额尔齐斯洋俯冲、闭合事件密切相关，长期以来被视为准噶尔地体古构造重建和大陆生长机制的重点研究区（Li et al.，2015a，2015b）。同时陆梁隆起作为东、西准噶尔地体的过渡部位，在晚海西期以来经历了多期次构造作用的叠加和改造，对于探讨构造演化与沉积充填、油气聚集成藏等领域具有典型代表性（吴晓智等，2012）。

本文针对陆梁隆起北部石英滩凸起开展精细构造建模，刻画控制陆梁隆起构造变形的主要断裂结构。在此基础上依据不整合面、生长地层约束构造演化时空格架，正演、反演相结合建立构造演化模式，在此基础上讨论石英滩凸起构造反转及多期次构造叠加变形机制。

1 地质背景

准噶尔盆地位于中亚造山带南部（图1a），其周缘西侧、东侧、南侧3 面被古生代的缝合线和褶皱带所围限（何登发等，2005）。盆地西北缘为达尔布特缝合带及西准噶尔地体，东北缘为卡拉麦里缝合带及东准噶尔地体，南缘为北天山缝合带及北天山增生褶皱带（图1b）。准噶尔盆地根据二叠系构造特征划分西部隆起、东部隆起、陆梁隆起、乌伦古坳陷、中央坳陷以及北天山山前冲断带等6 个一级构造单元（何登发等，2018）。

石英滩凸起是位于准噶尔盆地陆梁隆起北部的二级构造单元，其周缘被索索泉凹陷、乌夏断裂带、英西凹陷、三个泉凸起及滴北凸起等构造单元所环绕，主体构造走向近东西向。按照现今准噶尔盆地二叠系构造单元划分方案，石英滩凸起以准北2 井和英1 井为界，东、西两段分别呈现向南西、南凸出的鼻状隆起单元（图1c）。

图1 中亚造山带大地构造部位（a.据Jahn et al.，2004 修改）；准噶尔盆地大地构造位置（b）；准噶尔盆地北部构造单元（c）Fig.1 Geotectonic parts of the Central Asian Orogenic Belt（a.modified from Jahn et al.，2004）；the tectonic location of the Junggar Basin（b）；structural units in northern Junggar Basin（c）

石英滩凸起晚古生界—新生界的地层发育受多旋回构造叠加影响，部分地层被剥蚀或未沉积。石炭系自下而上发育松喀尔苏组（C1s）、双井子组（C1-2s）以及巴塔玛依内山组（C2b），其中松喀尔苏组和巴塔玛依内山组主要岩性为火山岩夹火山碎屑岩建造，双井子组主要为海相火山碎屑岩夹沉积岩。二叠系主要分布在石英滩凸起南侧，现今局部残余风城组（P1f）、夏子街组（P2x）、下乌尔禾组（P2w），佳木河组（P1j）和上乌尔禾组（P3w）缺失。风城组主要岩性为火山碎屑岩夹沉积岩，夏子街组、下乌尔禾组主要为湖泊沉积体系的碎屑岩。石英滩凸起现今残余三叠系主要包括克拉玛依组（T2k）和白碱滩组（T3b），发育湖泊沉积体系的砂岩、泥岩为主。中侏罗统发育相对完整，主要为湖泊—沼泽相沉积，整体缺失上侏罗统。下白垩统为河流—湖泊相的泥岩夹中—薄层砂岩，上白垩统为干旱炎热气候环境的红层。古近系包括紫泥泉子组和安集海河组，以棕红色泥岩、粉砂岩、灰黑色泥岩为主（图2）。

图2 石英滩凸起构造—地层层序（D-D'）（剖面位置见图1c）Fig.2 Shiyingtan Uplift structure-stratigraphic sequence（D-D'）（section location is shown in Fig.1c）

准噶尔盆地早古生代—石炭纪经历了洋盆开启、俯冲、闭合的多旋回伸展—聚敛旋回阶段，这一时期准噶尔地区的多岛弧构造带在拼贴过程中发育了一系列弧相关伸展盆地（Xiao et al.，2004；Li et al.，2015a，2015b），早二叠世末期结束后碰撞伸展阶段彻底完成拼贴。中二叠世—三叠纪受晚海西期运动和印支期运动，准噶尔盆地进入多期次坳陷—挤压的前陆盆地演化阶段，发育多个大型不整合面（陈中红等，2003；李攀等，2020）。侏罗纪准噶尔盆地经历早侏罗世弱伸展，中-晚侏罗世压扭的构造转换背景（何登发等，2007；周路等，2007；朱明等，2021）。白垩纪—古近纪时期准噶尔盆地腹部主体进入克拉通内坳陷阶段，盆缘构造带受燕山期构造运动影响局部有挤压冲断构造现象。新近纪—第四纪受印度和欧亚板块碰撞的远程效应影响，准噶尔盆地南缘、北缘构造带挤压冲断活动强烈，但北部冲断构造终止于红岩断阶带，并未进一步向南传递（Tang et al.，2015；文磊等，2019）。

2 研究方法

本文选取中国石油新疆油田、中国石化胜利油田近年来在陆梁隆起构造带的石英滩凸起—石西凹陷采集的4 条（SN 向3 条，EW 向1 条）高分辨率的地震反射资料开展精细构造解析。区域上通过准北2 井、英1 井等主要钻井对石炭系—新生界进行地层标定。结合周缘构造演化背景、区域不整合以及生长地层对构造演化关键变革期进行厘定，并划分主要构造层。在此基础上，建立石英滩凸起构造变形样式，并通过Midland Valley 软件的2D MOVE 功能模块，基于地层层长守恒的原则对反转构造特征明晰的地震测线构造建模结果进行先反演，后正演的构造复原过程，从定量化的角度解析石英滩凸起反转构造的几何学与运动学机制。

3 石英滩凸起地质结构

3.1 构造层划分

陆梁隆起构造带基底之上发育石炭系—新生界沉积盖层，由于晚海西期以来多旋回构造叠加作用，致使陆梁隆起多套地层遭受不同程度的剥蚀，形成了多套区域性的削截、超覆不整合面。根据现今石英滩凸起及邻区构造单元残余地层分布以及区域性不整合特征，将石英滩凸起石炭系—新生界地层单元划分为：石炭系、下-中二叠统、中-上三叠统、下-中侏罗统、白垩系—古近系5 套构造层（图2）。

（1）石炭系构造层

石炭系构造层包括松喀尔苏组、双井子组、巴塔玛依内山组在内的火山岩夹碎屑沉积岩建造（图2）。地震剖面中揭示的松喀尔苏组展布主要为受伸展断陷构造控制的块状展布特征，断层上盘地层厚度向远离断层方向减薄，并伴随有超覆和顶部削截不整合的现象。双井子组和巴塔玛依内山组主要为火山碎屑岩建造，以凝灰岩和凝灰质泥岩为主。由于石炭纪末期构造挤压作用，石英滩凸起双井子组和巴塔玛依内山组大部分被剥蚀，导致松喀尔苏组与三叠系呈不整合接触。残余的巴塔玛依内山组主要分布于英西凹陷，双井子组分布特征以层状展布为主，局部表现出受断陷控制。

（2）下-中二叠统构造层

现今残余的下二叠统仅保存了风城组，主要分布在英西凹陷，石英滩凸起及北部构造单元显示下二叠统大部分被剥蚀。中二叠统主要分布在英西凹陷，属于继承性的凹陷。并且由于受晚二叠世差异性构造挤压活动，残余中二叠统自西向东减薄（图2）。中-下二叠统内部发育多套局部不整合，并且顶、底与三叠系和石炭系为区域性不整合。

（3）中-上三叠统构造层

三叠系在石英滩凸起及邻区主要以层状展布，极少受到断层明显改造。区域上下三叠统普遍缺失，指示了中三叠统沉积之前区域处于整体构造隆升环境。中三叠统主要展布在英西凹陷以及石英滩凸起西侧，整体厚度较薄，并且向石英滩凸起超覆尖灭。上三叠统在陆梁隆起—乌伦古坳陷广泛分布，但整体厚度较薄，与上覆侏罗系局部呈削截不整合接触。

（4）下-中侏罗统构造层

下-中侏罗统在区域上广泛分布，显示了较稳定的构造沉降—沉积背景，但地震剖面揭示了在英西凹陷和石英滩凸起中侏罗统存在同构造生长地层，显示了中侏罗世至晚侏罗世的挤压构造环境。由于上侏罗统的整体缺失导致中侏罗统与白垩系不整合接触，削截不整合主要分布在石英滩凸起背斜翼部。

（5）白垩系—古近系构造层

白垩系—古近系在陆梁隆起构造带整体沉积较厚，地震剖面揭示了侏罗系同构造生长地层轴面延续到下白垩统底部，显示了白垩纪早期燕山一幕、二幕的连续挤压构造活动。上白垩统沉积厚度较薄，石英滩凸起及邻区构造挤压活动较弱，几乎没有明显的挤压褶皱变形，但局部有内部超覆不整合。古近系沉积是在继承白垩纪构造格局基础之上，沉积厚度较大，古近纪末期在区域上存在隆升作用，顶部有被剥蚀的现象。

3.2 反转构造识别

A-A'地震测线经过石英滩凸起西段向南凸出的鼻状隆起部位，在侏罗系构造层之下刻画了3 条产状上陡下缓的反转断层（图3），自南向北依次命名为石西断层（Fsx）、石英滩凸起南断层（Fssyt）以及石英滩凸起北断层（Fnsyt）。

图3 石英滩凸起A-A'地震剖面及地质结构剖面（剖面位置见图1c）Fig.3 The A-A'seismic section and geological structure section of the Shiyingtan Uplift（section location is shown in Fig.1c）

Fsx 断裂位于石西凹陷腹部，自基底向上切穿石炭系，终止于二叠系底界面。断层整体向北倾伏，其断层倾角约45°。断层上盘沉积了相对较厚的松喀尔苏组和双井子组两套同构造沉积地层，在垂向上组成了“蛇头”状结构样式，依据同构造沉积的生长超覆不整合约束了断陷活动期主要在早石炭世。断层上盘由于缺失巴塔玛依内山组，双井子组与二叠系不整合接触，指示了在晚石炭世Fsx 断层的构造反转活动。石西凹陷下二叠统至中二叠统构造层发育相对稳定，呈现由北向南超覆减薄的特征。在二叠系内部识别的生长地层表明尽管Fsx 断层没有切穿二叠系，但仍存在构造活动，引起了褶皱变形。Fsx 断层由石炭纪的控断陷转变为二叠纪的控凹断层。二叠系次级凹陷北部石炭系内部发育规模较小的南倾断层，断层顶部被Fssyt 断层切割。断层上盘石炭系同样发育“蛇头”结构，并且在中-晚二叠世再次激活，控制了二叠系的生长地层发育。

石英滩凸起主体由北倾的Fssyt 断层和南倾的Fnsyt 断层控制边界，断层顶部端点终止于三叠系底界，凸起内部地层主要由松喀尔苏组和双井子组构成。Fssyt 断层倾角达60°，是凸起南部边界的主要断层，断层上盘松喀尔苏组向背斜核部超覆减薄，顶部被三叠系削截，指示了晚三叠世之前正断层被重新激活，并且强烈隆升。Fnsyt 断层倾角约60°，与Fssyt 断层构成对称的地堑结构，断层上盘发育松喀尔苏组和双井子组，并且两套地层之间有明显的削截不整合接触特征，指示了早石炭世断陷期后在早-晚石炭世之间过渡为坳陷的现象。Fnsyt 断层顶部被北倾的断层切割，断层自基底向上切穿三叠系，根据褶皱变形和生长地层发育情况，判断该断层属于活动于中-晚侏罗世的基底卷入式断层传播褶皱。

综上所述，石英滩凸起西段主要断裂主要发育在石炭系内部，受控于石西断层（Fsx）、石英滩凸起南断层（Fssyt）以及石英滩凸起北断层（Fnsyt）在早石炭世至晚石炭世的伸展构造活动，形成非对称地堑结构。晚石炭世末期的构造挤压活动导致3 条主干断裂普遍反转，地层隆升剥蚀。中-晚二叠世，Fsx 断层演变为控凹断层，而Fssyt 断层在晚二叠世—中三叠世时期强烈构造反转，成为石英滩凸起与石西凹陷的边界断层。中-晚侏罗世区域构造活动并未引起3 条主干断裂的再次激活，而是通过在Fnsyt 断层的构造薄弱部位形成新的基底卷入断层影响侏罗系构造层变形。

B-B'地震测线经过石英滩凸起两个鼻状隆起的过渡部位，通过准北2 井及英1 井对地层进行标定追踪。构造解析结果约束了3 条主干断裂：石西断层（Fsx）、石英滩凸起南断层（Fssyt）以及石英滩凸起北断层（Fnsyt）的断层结构特征（图4）。Fsx 断层上盘石炭系保存相对较全，轴面分析显示断层伸展活动时期伴随一定倾角的斜剪切作用，并在Fssyt 断层下盘形成的滚动背斜。Fsx 断层上方二叠系—三叠系存在多套地层的缺失，但地层并未明显褶皱变形，因此在该部位上地层的缺失应归因于整体的隆升。Fssyt 断层倾角接近70°，断层上盘伴生两条南倾的陡立调节断层终止在松喀尔苏组之下。Fssyt 断层顶部终止于上三叠统底界，松喀尔苏组与上三叠统以削截不整合接触。尽管Fssyt 断层并未进一步向上切穿三叠系，但通过断层端点的向斜转折端向上延伸与背斜转折端交汇与下白垩统底部，指示了断层在中-晚侏罗世—早白垩世仍有构造活动，产生的褶皱膝折带宽度约1.8 km。

图4 石英滩凸起B-B'地震剖面及地质结构剖面（剖面位置见图1c）Fig.4 The B-B'seismic section and geological structure section of the Shiyingtan Uplift（section location is shown in Fig.1c）

石英滩凸起北部的Fnsyt断层终止于松喀尔苏组内部，断层上盘石炭系地层明显加厚，显示了早石炭世的强烈伸展构造环境。值得注意的是，Fnsyt 断层现今仍旧显示为正断层的活动性质，但断层端点向浅部构造层延伸结果表明了在中、晚侏罗世—早白垩世之间同样存在断层被激活的现象，形成了发育在侏罗系—白垩系内部的生长地层现象。

石英滩凸起西—东段过渡部位石炭纪断陷活动主要通过石西断层（Fsx）、石英滩凸起南断层（Fssyt）以及石英滩凸起北断层（Fnsyt）的活动形成非对称地堑结构，但在中-晚二叠世、早-中三叠世以及中、晚侏罗世—早白垩世的构造挤压反转主要通过激活Fsyt 断层来实现变形。相比之下，Fsx 断层和Fnsyt 断层在晚期的构造复活强度几乎可以忽略不计。

石英滩凸起东段的C-C'地震测线显示了石西凹陷北部—石英滩凸起的地质结构（图5）。石西凹陷北部保存完整的石炭系—中二叠统，松喀尔苏组整体向南倾伏，厚度向北减薄，显示出半地堑的结构特征，指示了Fsx 断层在石西凹陷东部构造反转程度较弱或并未反转。石英滩凸起东段石炭系发育多排倾向相反的犁式断层，控制了多个半地堑/地堑结构。同构造生长期沉积地层主要为松喀尔苏组，指示了断层伸展主要在早石炭世。双井子组在多排断层上盘地层厚度变化较小，指示了早-晚石炭世之间石英滩凸起西段以弱断陷—坳陷作用为主。上石炭统巴塔玛依内山组—中三叠统的整体缺失，指示了区域上在晚三叠世之前经历了强烈的构造隆升，但构造解析结果显示现今石炭系内部识别的断层仍然保存了正断层的性质，指示了区域构造隆升可能并未引起正断层的强烈反转，而是以整体的隆升作用为主。上三叠统—下白垩统构造层发育多个低幅度褶皱，背斜高点逐渐向北抬升。根据向斜和背斜转折端的生长轴面，显示了上部构造层发生褶皱的原因来自基底——石炭系断层的构造活动，由于位移量较小，背斜宽度较长，构造起伏度较小。

图5 石英滩凸起C-C'地震剖面及地质结构剖面（剖面位置见图1c）Fig.5 The C-C'seismic section and geological structure section of the Shiyingtan Uplift（section location is shown in Fig.1c）

D-D'地震测线为经过石英滩凸起南部的近东—西向联络测线，地震解析结果显示半地堑/地堑结构主要发育在石炭系内部，犁式断裂结构主体为向东倾伏（图6）。石英滩凸起西段和中段石炭系断层存在明显的反转现象，而东段石炭系断层仍然显示为正断层。东—西方向上石英滩凸起上三叠统—古近系显示为统一的凹陷沉积，局部在中侏罗统—白垩系识别出生长地层的特征，对轴面的下延显示受控于西段的两条向东倾伏的石炭系断层控制，尽管断层端点分别终止于二叠系底界和三叠系底界。

图6 石英滩凸起D-D'地震剖面及地质结构剖面（剖面位置见图1c）Fig.6 The D-D'seismic section and geological structure section of the Shiyingtan Uplift（section location is shown in Fig.1c）

4 构造演化

过石英滩凸起东—西段过渡部位的南—北向B-B'测线构造复原结果揭示了研究区构造演化经历了早石炭世断陷伸展期、早-晚石炭世之间弱断陷—坳陷过渡期、晚石炭世伸展—挤压转换期、早二叠世弱伸展期、中二叠世—中三叠世挤压以及中、晚侏罗世—早白垩世挤压6 期重要构造事件。这6 期关键构造变革期引起的盆地动力学机制转变，导致先存的断陷结构在断层的重新激活下被改造（图7）。

图7 石英滩凸起构造演化剖面（B-B'）（剖面位置见图1c）Fig.7 Structural evolution section of Shiyingtan Uplift（B-B'）（section location is shown in Fig.1c）

早石炭世在强烈伸展构造背景下，石西凹陷—石英滩凸起形成多条倾向相反的犁式正断层形成非对称的半地堑/地堑结构，其中北倾的Fsx 和Fssyt 断层是控制地堑结构的主要断裂，北部南倾的Fnsyt 断裂性质偏向调节性质，因此而形成石英滩凸起南、北两侧非对称的结构特征。

早-晚石炭世之间主要经历弱断陷—坳陷阶段的过渡时期，该时期准噶尔盆地沉积的双井子组主要为海相火山碎屑岩夹细粒沉积岩，显示了构造活动相对较弱。石英滩凸起南侧的Fsx 和Fssyt断层持续活动，而北侧的Fnsst断层基本处于静止期，石西凹陷—石英滩凸起整体向南倾伏的趋势加剧。

晚石炭世早期，即巴塔玛依内山组沉积早期，区域上整体由相对稳定的坳陷背景向伸展背景过渡。但伸展作用的规模较小，并且由于在晚石炭世晚期经历了岛弧—地体之间的碰撞拼合事件，大部分地区经历了第一期构造反转。Fssyt 断层上盘由于构造反转作用，形成“蛇头”状结构。早二叠世沉积之前，石英滩凸起北部双井子组—巴塔玛依内山组大部分由于构造隆升作用被剥蚀，造成下石炭统与下二叠统的不整合接触。

准噶尔盆地西缘残余下二叠统主要由火山岩、火山碎屑岩夹沉积岩构成，显示了早二叠世弱伸展的构造背景。在早二叠世末期构造挤压环境下，Fssyt 断层进一步被激活，造成石英滩凸起下二叠统被剥蚀，而断层下盘保存了相对完整的风城组。中二叠世石英滩凸起及邻区构造单元以坳陷为主，晚二叠世区域构造隆升事件导致石英滩凸起东段中二叠统—上二叠统被剥蚀，并且区域隆升事件可能延续至早三叠世末期。

中三叠世末期区域上局部发育一期构造挤压活动，Fssyt 断层活动导致石英滩凸起上三叠统不整合覆盖在下石炭统之上，而Fsx 断层上盘保存了完整的中-上三叠统并且地层结构没有明显的挤压变形现象。晚三叠世—早侏罗世石英滩凸起及邻区构造单元进入统一陆内坳陷阶段，地层结构显示略向北倾伏。

中侏罗世头屯河组沉积末期，区域性挤压构造活动导致Fssyt 断层以基底卷入式断层传播褶皱方式变形，石英滩凸起南翼形成南倾的褶皱膝折带，生长地层轴面显示构造挤压活动持续至早白垩世。早白垩世中-晚期石英滩凸起及邻区进入稳定的前陆坳陷阶段，深部断裂没有明显的构造活动记录。

对B-B'地震测线的构造复原结果显示现今剖面长度36.88 km，复原至早石炭世伸展阶段剖面长度达40.83 km，总缩短量约3.95 km，缩短率约9.67%，其中主要缩短量由Fssyt 断层的重新激活引起上覆构造层褶皱变形吸收。

5 成因机制讨论

5.1 构造反转及多期叠加构造变形控制因素

伸展型沉积盆地先存正断层的选择性重新激活的控制因素众多，并且可能相互影响，这意味着识别参与该过程的因素可能十分复杂。反转过程发育的构造类型通常受到以下某一个因素或者几个因素的组合：先存断层的倾角和平面展布形态控制（Yassaghi and Madanipour，2008），先存断层的构造走向与后期挤压方向差异（Dubois et al.，2002），断层摩擦力的性质（Sibson，1995），沉积地层的岩性、流变各向异性（Panien et al.，2005）以及构造缩短的幅度。

石英滩凸起的构造解析结果表明，石英滩凸起石炭系发育的3 个关键主要断层中，裂陷期活动位移最大的Fsx 断层后期构造反转程度较弱，多期构造挤压主要引起Fssyt断层的逆冲活动（图7）。相关的离散元数值模拟实验表明，先存断层的产状及其距离挤压端的远近会影响先存断层的反转次序、反转量（孙倩倩等，2022）。构造解析结果显示Fssyt 断层倾角在60°～70°之间，远大于Fsx 断层的45°～60°，并且更靠近盆缘冲断带，因此在构造反转过程中吸收了大部分挤压位移。在B-B'地震测线构造平衡剖面复原的基础上进行对这3 个断层（Fsx、Fssyt、Fnsyt）的先伸展后挤压过程进行正演模拟（图8）。

图8 石英滩凸起构造正演模式（B-B'）（剖面位置见图1c）Fig.8 Forward model of Shiyingtan Uplift（B-B'）（section location is shown in Fig.1c）

早石炭世初始阶段设置Fsx 断层为主要活动断层，断层结构为上陡下缓的多阶转折，断层运动方式以简单剪切模式伸展，剪切角约60°，伴随牵引构造和滚动背斜形成。滚动背斜的膝折带宽度约2 km，与构造反演的结果相一致。Fnsyt 断层以断层平行流方式拉伸，由于断距设置较小，对上盘地层的改造程度较弱。第一期伸展构造作用基本还原了早石炭世发育的非对称地堑结构，但由于本次构造模拟主要考虑主干断裂的运动学机制，没有考虑其他的次级断层对地层形态的影响，在石英滩凸起核部的模拟相对简化。

第二期模拟早-晚石炭世断陷—坳陷转换过渡期，Fsx 断层设置为不活动，保留了上盘的滚动背斜结构。在Fsx 断层右侧设置两次转折结构的Fssyt 断层进行活动，断层运动方式以简单剪切模式伸展，剪切角约60°，断层位移终点以模拟的同构造沉积地层与双井子组厚度一致时停止活动。模拟结果显示在Fssyt 断层上盘形成了多阶转折的膝折带，同构造沉积的双井子组向北部超覆减薄，顶部被削截。Fsx 断层与Fssyt 断层构成多米诺式断层组合模式。

第三期模拟断层初次反转与晚石炭世末期挤压活动对应，根据构造解析和反演结果揭示了晚石炭世石英滩凸起的构造反转主要是以Fssyt 断层的重新激活，因此在模拟时控制Fsx 断层和Fnsyt 断层不活动。Fssyt 断层的运动模式以断层平行流移动，正演模拟结果与反演模拟结果相似，Fssyt 断层上盘出现蛇头状结构，属于典型的反转构造样式。同时由于Fssyt 断层以断层平行流运动，在背斜后翼产生了新的膝折带，代表了断层启动端点到位移终止点。

第四期模拟以及第五期正演模拟主要揭示了早三叠世末期和中-晚侏罗世—早白垩世构造挤压背景下，Fssyt 断层的持续逆冲活动发育生长地层的结果。正演模拟的生长地层与石英滩凸起前翼中侏罗统—下白垩统的实际识别的相一致，值得注意的是背斜后翼出现的生长地层在实际解释中并未出现。出现这一现象的原因可能来自实际断层的初始端点位于更深的部位，导致后翼的生长地层与Fnst 断层上方的生长轴面重合，但由于地震资料的限制对于Fssyt 断层向深部的延伸缺乏资料的约束。

5.2 多期构造活动动力学背景

区域构造演化动力学背景上，根据陆梁隆起地区的岩石学和地球化学数据表明，陆梁隆起是早石炭世弧前和弧内盆地发育的岛弧盆地体系（Yang et al.，2012；Li et al.，2015b）。早石炭世早-中期，卡拉麦里洋俯冲回撤，在陆梁岛弧上普遍发育早石炭世断陷，Fsx 断层和Fssyt 断层在这一构造背景下初始活动。早-晚石炭世之交，岛弧地体继续拼贴汇聚，大洋板片俯冲回撤作用减弱，使得准噶尔盆地及邻区盆地进入弱断陷—坳陷阶段。晚石炭世早-中期，额尔齐斯洋的南向俯冲板片发生后撤作用，并引起吉木乃—布尔津弧前盆地发生伸展变形，陆梁地区发育弧内断陷盆地。平面上晚石炭世断陷方向由早石炭世的NW-SE 向转变为NWW-SEE（张磊，2020）。晚石炭世晚期，卡拉麦里洋闭合，莫索湾岛弧与陆梁岛弧拼合，北部地区地壳整体抬升剥蚀，盆地发生强烈挤压，导致准噶尔盆地大部分地区缺失巴塔玛依内山组和双井子组。

石炭纪陆梁地区的弧前裂谷盆地向弧内盆地裂谷背景是控制石炭纪伸展断裂的主控因素，并且两期构造变形主应力方向发生偏移，对于后期挤压过程中断层的选择性活动可能有重要影响。本文厘定的后期挤压过程主要包括晚石炭世末期、中-晚二叠世、早-中三叠世以及中-晚侏罗世—早白垩世，造成的地层总缩短量约4 km。构造反演和正演模拟结果显示，中-晚二叠世、早-中三叠世的构造挤压对石英滩地区主要断裂的激活影响有限，地层的缺失主要受控于石英滩凸起处于构造高部位接受整体剥蚀。中-晚侏罗世—早白垩世准噶尔盆地周缘处于压扭构造背景（何登发等，2005；朱文等，2021），阿尔泰山山前发育额尔齐斯走滑断层，北天山发育北天山走滑断层，西准噶尔地区发育达尔布特走滑断层，以上断裂均为右旋走滑断裂，准噶尔盆地发生逆时针旋转（朱明等，2021），石英滩凸起南北向地震测线以及东—西向地震测线均识别出这一期断裂明显激活，但断陷反转程度沿构造走向差异较大。现今在二维平面上分析控制断层反转的因素主要为流体压力、断层倾角、上覆地层沉积物的厚度和岩性，但由于陆梁隆起地区在石炭纪岛弧拼贴过程到后期周缘压扭过程经历了地体的旋转，给予分析主要构造变形期的应力方向提出了挑战，因此对于控制该区域的断层反转研究需要结合三维空间上对主要断面进行约束，在分析不同最大优势主应力方向的基础上进行综合建模和模拟。

6 结 论

本文针对陆梁隆起北部石英滩凸起开展精细构造建模，依据不整合面、生长地层约束构造演化时空格架，正演、反演相结合建立构造演化模式，主要得出以下3 个结论：

（1） 石英滩凸起反转构造受控于3 条主要断裂：石西断裂（Fsx）、石英滩南断裂（Fssyt）、石英滩北断裂（Fnsyt），控制石西凹陷—石英滩凸起石炭系非对称地堑结构。

（2）石英滩凸起及邻区构造演化历经早石炭世断陷伸展期、早-晚石炭世之间弱断陷—坳陷过渡期、晚石炭世伸展—挤压转换期、早二叠世弱伸展期、中二叠世—中三叠世挤压以及中-晚侏罗世—早白垩世挤压6 期重要构造事件，其中断层反转构造活跃于晚石炭世末期和中-晚侏罗世—早白垩世。

（3）正、反演结果表明石西断裂（Fsx）、石英滩南断裂（Fssyt）控制石炭纪断陷结构，后期的改造作用主要激活了石英滩南断裂（Fssyt），断陷的发育与反转构造可能受控于多期次构造变形中地体旋转以及最大构造主应力的优势方向转变背景下构造的叠加。