胡 元 操延輝 鄭元財(cái)

（1.中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041；2.中國(guó)石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009）

0 引言

川西前陸盆地是多旋回疊合盆地，盆內(nèi)構(gòu)造單元?jiǎng)澐譃榍瓣戨[伏帶、前陸坳陷帶和前陸隆起帶3個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造帶，歷經(jīng)印支—燕山—喜馬拉雅多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造演化十分復(fù)雜，聚源—金馬—鴨子河地區(qū)位于川西坳陷隱伏帶中段。前人針對(duì)該區(qū)構(gòu)造斷裂特征及演化進(jìn)行了很多研究，其中有學(xué)者對(duì)川西坳陷多層次滑脫帶和滑脫構(gòu)造變形進(jìn)行了詳細(xì)討論［1］；也有學(xué)者提出了川西坳陷存在走向、傾向、垂向和時(shí)間分帶的四維結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征［2］；更有學(xué)者對(duì)龍門山前隱伏帶的關(guān)口、彭縣斷裂在不同構(gòu)造段利用物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行模擬驗(yàn)證，對(duì)控制不同構(gòu)造段的主控因素進(jìn)行了分析，估算形變程度［3-4］。隨著勘探的深入，原有的Ⅲ級(jí)構(gòu)造帶研究存在幾何、時(shí)間尺度過大的問題。2000年CY609井在侏羅系下沙溪廟組射孔獲得天然氣無阻流量18.01×104m3／d，之后相繼部署了一批勘探評(píng)價(jià)井，但未實(shí)現(xiàn)該區(qū)的商業(yè)突破。對(duì)于川西侏羅系“深源淺聚、斷控成藏”的成藏特點(diǎn)而言，明確各成藏關(guān)鍵時(shí)期的構(gòu)造、斷裂特征是尤為重要的，但前期構(gòu)造、斷裂解釋精度不夠，演化特征不清制約了對(duì)該區(qū)油氣富集成藏規(guī)律的深入研究，在總結(jié)研究成果的基礎(chǔ)上，細(xì)化聚源—金馬—鴨子河地區(qū)構(gòu)造、斷裂特征的認(rèn)識(shí)，解析構(gòu)造、斷裂形成機(jī)制及演化特征，對(duì)正確認(rèn)識(shí)該區(qū)油氣分布規(guī)律并指導(dǎo)油氣勘探具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

聚源—金馬—鴨子河地區(qū)位于四川盆地川西坳陷龍門山前帶隱伏帶中段，區(qū)內(nèi)發(fā)育有關(guān)口和彭縣兩條大斷層，其中關(guān)口斷層為川西前陸坳陷與龍門山造山帶的邊界斷裂，是本區(qū)一條出露于地表的Ⅰ級(jí)大斷裂，其上盤出露古生代和晚三疊世地層，且構(gòu)造比較復(fù)雜；區(qū)內(nèi)還發(fā)育有彭縣斷層，為前陸坳陷帶與龍門山前隱伏帶的分界斷層。區(qū)內(nèi)自南向北發(fā)育有聚源、金馬、鴨子河等鼻狀構(gòu)造帶，陸相地層發(fā)育有上三疊統(tǒng)須家河組（T3x）、侏羅系（J）、白堊系（K）、古近系（E）等，其中白堊系只殘留于南部聚源地區(qū)。多年的勘探實(shí)踐表明，彭縣斷層與這些局部構(gòu)造的存在和發(fā)展都有著密切的關(guān)系［5-7］。

斷裂與褶皺是龍門山前隱伏帶的兩類形變?cè)?。采用多剖面描述聚源—金馬—鴨子河地區(qū)的形變幾何學(xué)特征，其中地震剖面揭示這兩類形變?cè)匮貥?gòu)造帶走向，彭縣斷層的特征、斷裂組合樣式、褶皺形變層特征自南向北都表現(xiàn)出明顯的差異性；按照它們特征的差異性大致可以劃分為3個(gè)Ⅳ級(jí)構(gòu)造帶：聚源構(gòu)造帶、金馬構(gòu)造帶、鴨子河構(gòu)造帶（圖1）。

圖1 川西坳陷聚源—金馬—鴨子河地區(qū)構(gòu)造綱要圖

2 斷裂、褶皺幾何學(xué)特征

2.1 聚源構(gòu)造帶

聚源構(gòu)造帶以A-A′剖面為代表，該區(qū)斷裂發(fā)育相對(duì)較為單一，只發(fā)育彭縣斷層，斷層走向在NEE70°～NEE80°，剖面上彭縣斷層呈現(xiàn)出鏟式特征，在地震剖面上可以清楚地看到須家河組（T3x）、侏羅系（J）地震波組錯(cuò)斷具有較好的一致性，計(jì)算斷距約為220 m（圖2、圖3a）。

圖2 彭縣斷層不同部位垂直斷距圖

聚源構(gòu)造帶的褶皺軸跡走向在NEE70°～NEE75°，從地震剖面上觀察其特征自下而上為一套明顯的形變層，形變層內(nèi)部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，之間無不整合等其他現(xiàn)象，褶皺屬于直立水平褶皺；聚源褶皺形變的程度比較弱，各層（T3x～J）波幅／波長(zhǎng)值差異小，在0.021～0.024，與彭縣斷層一樣，褶皺也體現(xiàn)出深淺層具有較好的形變一致性（圖3a、圖4）。

圖3 川西坳陷聚源—金馬—鴨子河地震解釋剖面圖

圖4 聚源—金馬—鴨子河地區(qū)褶皺波幅／波長(zhǎng)圖

2.2 金馬構(gòu)造帶

金馬構(gòu)造帶以B-B′剖面為代表，該區(qū)斷裂相對(duì)較發(fā)育，除彭縣斷層以外發(fā)育了多條低序級(jí)斷層，走向在NE40°～NE50°，與彭縣斷層在平面上呈雁列式分布，剖面上彭縣斷層與低序級(jí)斷層在侏羅系（J）呈現(xiàn)出具有走滑特征的“正花狀”樣式，也可以清楚看到須家河組（T3x）、侏羅系（J）的地震波組錯(cuò)斷上下不一致，計(jì)算其構(gòu)造主體部位彭縣斷層在侏羅系（J）、須家河組上段（T3x4+5）、須家河組下段（T3x3+2）的斷距分別為420 m、300 m和250 m（圖2、圖3b）。

金馬構(gòu)造帶的褶皺軸跡走向在NE40°～NE45°，可劃分出侏羅系（J）、須家河組上段（T3x4+5）、須家河組下段（T3x3+2）3套明顯的形變層，褶皺皆歸屬于直立水平褶皺；從地震剖面上可見各形變層內(nèi)部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，形變層之間存在明顯的“上超、削截”等不整合接觸特征，形變程度由深層向淺層逐漸增強(qiáng)，統(tǒng)計(jì)金馬構(gòu)造主體侏羅系（J）、須家河組上段（T3x4+5）、須家河組下段（T3x3+2）3套形變層的波幅／波長(zhǎng)值分別為0.072 5、0.052 2和0.059 7，與彭縣斷層斷距一樣，褶皺形變參數(shù)也體現(xiàn)出三段式的形變特征，二者具備較好的形變一致性（圖3b、圖4）。

2.3 鴨子河構(gòu)造帶

鴨子河構(gòu)造帶以C-C′剖面為代表，該區(qū)斷裂相對(duì)不發(fā)育，除彭縣斷層以外，只發(fā)育少許低序級(jí)斷層，走向與彭縣斷層一致，為NE45°，在平面上呈平行式分布，剖面上彭縣斷層與低序級(jí)斷層在侏羅系（J）呈現(xiàn)出“Y”狀樣式，可以清楚地看到須家河組（T3x）與侏羅系（J）的地震波組錯(cuò)斷上下不一致，計(jì)算構(gòu)造主體部位彭縣斷層在侏羅系（J）、須家河組五段（T3x5）、須家河組四段（T3x4）和須家河組下段（T3x3+2）的斷距分別為530 m、240 m、220 m和310 m，呈四段式特征（圖2、圖3c）。

鴨子河構(gòu)造帶緊貼關(guān)口斷層，關(guān)口斷層長(zhǎng)期強(qiáng)烈活動(dòng)，褶皺的長(zhǎng)軸位置發(fā)育逆沖斷層，依據(jù)褶皺的短軸方向及關(guān)口斷層的走向分析認(rèn)為，該鴨子河的褶皺長(zhǎng)軸軸跡走向?yàn)镹E45°左右。鴨子河褶皺可劃分侏羅系（J）、須家河組五段（T3x5）、須家河組四段（T3x4）、須家河組下段（T3x3+2）4套明顯的形變層，其都?xì)w屬直立水平褶皺；形變層內(nèi)部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，各形變層之間存在明顯的“上超、削截”等不整合接觸特征，甚至形變層之間還出現(xiàn)了滑脫現(xiàn)象，形變層的形變程度由深層向淺層逐漸增強(qiáng)，統(tǒng)計(jì)侏羅系（J）、須家河組五段（T3x5）、須家河組四段（T3x4）、須家河組下段（T3x3+2）4套形變層的波幅／波長(zhǎng)值分別為0.091 6、0.070 2、0.062 6和0.076 2，與彭縣斷層斷距一樣，褶皺形變參數(shù)也體現(xiàn)出四段式的形變特征，二者具備較好的形變一致性（圖3c、圖4）。

3 形變環(huán)境及機(jī)制解析

聚源構(gòu)造帶、金馬構(gòu)造帶、鴨子河構(gòu)造帶的斷裂、褶皺幾何學(xué)特征差異性表明：在平面上，彭縣斷層的活動(dòng)強(qiáng)度呈現(xiàn)出由南向北、由弱向強(qiáng)的遞變，即鴨子河構(gòu)造帶強(qiáng)于金馬構(gòu)造帶、金馬構(gòu)造帶強(qiáng)于聚源構(gòu)造帶；對(duì)于褶皺的形變程度來說，也同樣指出由南向北逐漸增強(qiáng)的特征。在垂向上，聚源構(gòu)造帶表現(xiàn)出深淺層一致的弱形變，金馬構(gòu)造帶、鴨子河構(gòu)造帶則呈現(xiàn)出深層向淺層逐步增強(qiáng)的遞變式形變。幾何學(xué)特征在空間上的差異性變化指示出該區(qū)應(yīng)力環(huán)境的變化，其中鴨子河構(gòu)造帶為強(qiáng)應(yīng)力環(huán)境，聚源構(gòu)造帶為弱應(yīng)力環(huán)境；強(qiáng)弱應(yīng)力環(huán)境之間的金馬構(gòu)造帶為應(yīng)力調(diào)節(jié)帶。

調(diào)節(jié)帶又稱傳遞帶，其概念是由Dahlstrom（1970）［8-13］研究擠壓變形中的褶皺—逆沖斷層幾何形態(tài)時(shí)首次提出的。逆沖斷層系統(tǒng)中還會(huì)有一些橫向或斜向的斷層，這些斷層的形成與逆沖斷層的位移過程有關(guān)，因而通常具有走滑位移性質(zhì)，又稱為“撕裂斷層或捩斷層”［14］。橫向調(diào)節(jié)斷層的形成機(jī)制有兩種：一種是在擠壓逆沖過程中，由于逆沖帶前沖速度不同，在快和慢兩段之間往往出現(xiàn)撕裂斷層，以調(diào)節(jié)逆沖速率的變化（圖5a）。另一種是在造山帶前緣發(fā)育兩組X型剪切斷裂，其銳夾角方向與主應(yīng)力方向相同，在一定的區(qū)域內(nèi)，往往一組比較發(fā)育，另一組不發(fā)育，表現(xiàn)為與逆沖帶近于垂直的橫斷層。撕裂斷層在沿斜斷坡斜向向下逆沖時(shí)形成斷彎向斜，并在剖面上表現(xiàn)出“視正斷層”［14-16］，因此它的識(shí)別標(biāo)志為具有走滑特性的“正花狀”及“視正斷層”（圖5b）。

圖5 撕裂斷層發(fā)育模式及識(shí)別標(biāo)志圖

通過以上應(yīng)力環(huán)境的解析，可以看出研究區(qū)具備第一種成因機(jī)制的應(yīng)力環(huán)境，因此要證明金馬構(gòu)造帶是調(diào)節(jié)帶的充要條件是在該區(qū)找到撕裂斷層所對(duì)應(yīng)的幾何特征，具有走滑特征的“正花狀”及“視正斷層”的地震剖面。觀察金馬構(gòu)造帶的地震剖面廣泛發(fā)育具備走滑特性的“正花狀”斷裂組合（圖3b），并且在其彭縣斷層下盤可見“視正斷層”的存在（圖3d），由此說明了在金馬構(gòu)造帶，彭縣斷層呈現(xiàn)撕裂斷層特征，也進(jìn)一步推斷出金馬構(gòu)造帶作為研究區(qū)調(diào)節(jié)帶出現(xiàn)的事實(shí)。

聚源—金馬—鴨子河地區(qū)自陸相成盆的印支早期以來，自西向東、由北向南逐步遞進(jìn)逆沖。受龍門山緣邊界的影響，鴨子河構(gòu)造帶在強(qiáng)應(yīng)力環(huán)境快速逆沖，南部聚源地區(qū)由于空間的差異，一直處于弱應(yīng)力環(huán)境，逆沖速度相對(duì)較慢，因此在金馬地區(qū)形成了以彭縣斷層為撕裂斷層的調(diào)節(jié)構(gòu)造帶。而正因?yàn)榫墼础⒔瘃R、鴨子河3個(gè)構(gòu)造帶在空間位置上的差異及龍門山造山運(yùn)動(dòng)規(guī)模的差異，每次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)3個(gè)構(gòu)造帶不一定都造成影響，這也使得3個(gè)構(gòu)造帶上形變?cè)乇憩F(xiàn)出幾何特征的差異性；雖然如此，每次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)它們?cè)跁r(shí)空上都遵循由北向南逐步遞變的基本規(guī)律。

依據(jù)空間上3個(gè)構(gòu)造帶的幾何特征、應(yīng)力關(guān)系、形變機(jī)制，彭縣斷層活動(dòng)強(qiáng)度、期次與構(gòu)造的褶皺形變層數(shù)、形變參數(shù)特征表現(xiàn)出較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這說明它們二者之間相互同步的形變歷史。對(duì)于南部的聚源構(gòu)造帶，屬于一次形變，依據(jù)沉積上古近系直接覆蓋白堊系以下地層的關(guān)系（圖3a），不難推斷其為喜馬拉雅早期一次成型；鴨子河具有四次形變的幾何特征，在印支Ⅱ、印支Ⅲ、印支Ⅳ、喜馬拉雅早期都存在形變歷史，但是由于關(guān)口斷層現(xiàn)今仍然活動(dòng)，至今依然未定型；金馬構(gòu)造帶具有三次形變的幾何特性，依據(jù)所處的調(diào)節(jié)帶關(guān)系，其在印支Ⅱ、印支Ⅳ、喜馬拉雅早期都存在形變歷史。

4 斷裂、構(gòu)造演化

在經(jīng)歷了馬鞍塘—小塘子期相對(duì)平靜的發(fā)展時(shí)期后，受揚(yáng)子板塊與平武地塊發(fā)生碰撞，龍門山北段逐漸隆起，而研究區(qū)仍然表現(xiàn)為與古特提斯海水相通的殘余被動(dòng)大陸邊緣盆地的性質(zhì)，此為龍門山前隱伏帶原始發(fā)展胚胎期［5-6，17-21］。

印支Ⅰ—Ⅱ幕，龍門山前隱伏帶受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，鴨子河、金馬地區(qū)發(fā)生褶皺形變，形成了微幅的隆起，彭縣斷層開始發(fā)育。印支Ⅲ幕受安縣運(yùn)動(dòng)的影響，盆地的沉積與構(gòu)造格局發(fā)生重大變化，盆地的須家河組三段與須家河組四段之間形成了區(qū)域的不整合接觸，至此該運(yùn)動(dòng)結(jié)束了川西被動(dòng)大陸邊緣盆地的歷史，也形成了鴨子河、金馬構(gòu)造帶雛形，彭縣斷層也在此兩構(gòu)造帶同時(shí)發(fā)育生長(zhǎng)。印支Ⅳ幕，揚(yáng)子板塊與羌塘地塊進(jìn)一步發(fā)生碰撞，使得龍門山產(chǎn)生劇烈變形，川西坳陷整體抬升，造成侏羅系與下伏地層明顯的角度不整合，侏羅系廣泛超覆于下伏的須家河組之上；整個(gè)印支旋回，聚源地區(qū)遠(yuǎn)離造山帶，相對(duì)較為平靜，金馬、鴨子河地區(qū)活動(dòng)相對(duì)強(qiáng)烈；彭縣斷層只發(fā)育于鴨子河、金馬地區(qū)。

燕山Ⅰ—Ⅲ幕，川西中、北部地區(qū)處于造山后構(gòu)造伸展停滯期，龍門山造山帶遭受剝蝕；龍門山前隱伏帶在整個(gè)燕山旋回一直處于持續(xù)沉積區(qū)，構(gòu)造活動(dòng)較為平靜的地區(qū)，此時(shí)區(qū)內(nèi)各構(gòu)造繼承了原有的特征，彭縣斷層此時(shí)不再生長(zhǎng)。

喜馬拉雅早期，川西表現(xiàn)為龍門山強(qiáng)烈的隆升褶皺，川西地區(qū)的下白堊統(tǒng)遭受嚴(yán)重的剝蝕，有的地區(qū)甚至剝蝕殆盡；整個(gè)龍門山前隱伏帶，伴隨著盆地?cái)D壓形變作用的強(qiáng)烈發(fā)生，激烈發(fā)生褶皺形變、彭縣斷層及其派生斷層發(fā)育；聚源、金馬、鴨子河構(gòu)造帶繼承發(fā)育，構(gòu)造達(dá)到最大形變，彭縣斷層也進(jìn)一步發(fā)育、延伸并逐漸定型，而后新生代地層不整合于下伏白堊系地層，川西進(jìn)入以剝蝕為主的構(gòu)造改造階段。喜馬拉雅晚期青藏高原的強(qiáng)烈隆升，龍門山發(fā)展為巍峨高山，盆山脫藕，關(guān)口斷層出露地表。川西前陸盆地結(jié)構(gòu)雖然后期剝蝕但是破壞程度有限，處于現(xiàn)今成都平原范圍內(nèi)的地區(qū)保持原有狀態(tài)，而周緣高山含油氣系統(tǒng)則被剝蝕破壞，此為構(gòu)造定型期（圖6）。

圖6 聚源—金馬—鴨子河地區(qū)構(gòu)造發(fā)育史圖

前人對(duì)該區(qū)生烴史的研究表明，須家河組五段烴源巖生排烴高峰在K2晚期［5］312，依據(jù)上述演化分析，聚源、金馬地區(qū)斷裂、構(gòu)造形成時(shí)期為喜馬拉雅早期，與烴源巖生排烴期同步，屬于“成圈、成藏同步”型，成藏條件有利。

5 認(rèn)識(shí)及結(jié)論

1）依據(jù)斷裂、褶皺幾何特征的差異性可以把研究區(qū)劃分為鴨子河構(gòu)造帶、金馬構(gòu)造帶、聚源構(gòu)造帶3個(gè)Ⅳ級(jí)構(gòu)造帶。

2）研究區(qū)應(yīng)力呈現(xiàn)出自北向南逐漸由強(qiáng)減弱的遞變關(guān)系；由于應(yīng)力環(huán)境的差異，使得逆沖速度存在快慢，形成發(fā)育撕裂斷層的金馬構(gòu)造調(diào)節(jié)帶。

3）彭縣斷層與褶皺（構(gòu)造）形變具有同步性，不同部位具有不同的活動(dòng)期次，其中聚源地區(qū)屬于一次形變，活動(dòng)期次為喜馬拉雅早期；金馬地區(qū)具有三次形變的幾何特征，活動(dòng)期次為印支Ⅱ、印支Ⅳ、喜馬拉雅早期；鴨子河地區(qū)具有四次形變幾何特征，活動(dòng)期次為印支Ⅱ、印支Ⅲ、印支Ⅳ、喜馬拉雅早期。

4）演化分析表明聚源構(gòu)造是喜馬拉雅早期一次成型；金馬構(gòu)造在印支期已有形變歷史，喜馬拉雅早期定型；鴨子河構(gòu)造由于關(guān)口斷層活動(dòng)的持續(xù)性，仍然未定型。聚源、金馬地區(qū)斷裂、構(gòu)造形成與烴源巖生排烴期同步，屬于“成圈、成藏同步”型，成藏條件有利。

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