鄧銘哲,何登發(fā)

(中國地質(zhì)大學(xué) 能源學(xué)院，北京 100083)

在中上揚子地區(qū)海相頁巖氣的勘探中，一個區(qū)域內(nèi)是否發(fā)育連續(xù)穩(wěn)定的蓋層，是能否形成有利的油氣聚集區(qū)域的重要因素[1-5]。而中揚子地區(qū)江漢盆地區(qū)域性深大斷裂的多期性活動，對蓋層的連續(xù)性產(chǎn)生明顯的破壞作用[6-8]。同時，區(qū)域內(nèi)構(gòu)造單元的活動程度也直接影響了其保存油氣的能力[9-10]。目前，在黃陵背斜東南側(cè)宜昌斜坡，已經(jīng)取得了頁巖氣勘探的重大突破[11]；而宜昌斜坡東側(cè)當陽向斜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，特別是通城河斷裂這一區(qū)域性深大斷裂的存在，限制了勘探區(qū)域的進一步擴展。

當陽向斜是大洪山構(gòu)造帶的西南部分(圖1)，位于江漢盆地北部。前人針對當陽地區(qū)的研究主要集中在地層巖性、巖相和內(nèi)部分段[12-15]，其構(gòu)造演化歷史主要通過低溫熱年代學(xué)的手段加以分析[16-19]。由于與江漢盆地空間關(guān)系密切，其中含油氣流體的運聚規(guī)律也受到關(guān)注[20-21]。在構(gòu)造地質(zhì)方面，前人通過淺表構(gòu)造地質(zhì)分析，認為當陽向斜先后受到了來自北東方向和東側(cè)擠壓構(gòu)造應(yīng)力的改造[22-23]。在深部構(gòu)造樣式方面，王必金等[24]和佘曉宇等[25]認為當陽向斜西側(cè)通城河斷裂是一條深切至基底的多期活動斷層，當陽向斜西翼形成于其上盤沿此斷裂發(fā)生上沖活動的過程中，遠安地塹形成于斷裂發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)的伸展作用過程中[26-27]。

但是，研究資料表明，當陽地區(qū)存在厚度較大的志留系黑色頁巖層，而這套地層是湘鄂西褶皺帶起到重要作用的滑脫層[28-31]；那么，在當陽向斜所在區(qū)域，志留系龍馬溪組黑色頁巖參與變形的具體形式，通城河斷裂是否真的能夠切穿這套滑脫層，就成為一個與宜昌-當陽地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和油氣勘探密切相關(guān)的問題。

本文通過分析目前當陽向斜南部傾伏端最新的地震剖面，研究當陽地區(qū)志留系黑色頁巖參與構(gòu)造變形的方式，重新解析當陽向斜地質(zhì)結(jié)構(gòu)和形成過程；并在此基礎(chǔ)上，探討當陽地區(qū)頁巖氣可能存在的有利保存部位。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于中揚子北緣黃陵背斜東側(cè)至當陽向斜南部。區(qū)內(nèi)主要的構(gòu)造單元為當陽向斜及其鄰近的宜昌斜坡、遠安地塹等。

當陽向斜整體呈北西-南東走向，延伸至黃陵背斜北側(cè)走向發(fā)生彎曲，變?yōu)榻鼥|西走向[32]。當陽向斜內(nèi)主要出露三疊系和侏羅系(圖2)。宜昌斜坡位于黃陵背斜東南，南側(cè)由天陽坪斷裂與長陽-張家河背斜分隔，東側(cè)由通城河斷裂與遠安地塹、當陽向斜相分隔，被白堊系大面積覆蓋。遠安地塹位于黃陵背斜東側(cè)，夾持于西側(cè)通城河斷裂和東側(cè)遠安斷裂之間。通城河斷裂是一條呈近南北走向的正斷層，傾向東；遠安斷裂也為正斷層，與通城河斷裂延伸方向一致，傾向相反。2條斷裂均向江漢盆地內(nèi)延伸，通城河斷裂南端，白堊系、古近系內(nèi)發(fā)育數(shù)條與其走向相近的斷裂。

區(qū)域內(nèi)的主要不整合面為下白堊統(tǒng)與下伏地層間的角度不整合面(圖3)。下白堊統(tǒng)自下而上分為石門組、五龍組，上白堊統(tǒng)自下而上分為羅鏡灘組、紅花套組、跑馬崗組，各組之間均為整合接觸。前人的研究表明，石門組沉積期為早白堊世早、中期，五龍組沉積期為早白堊世晚期[32]。研究區(qū)內(nèi)志留系和震旦系均發(fā)育厚度穩(wěn)定的頁巖層。

圖2　區(qū)域地質(zhì)及本次研究的測線分布圖Fig.2　Regional geological map and the seismic profiles in the research area(據(jù)文獻[32])

圖3　當陽地區(qū)巖性綜合柱狀圖Fig.3　Comprehensive stratigraphic column of the Dangyang area(據(jù)文獻[32])

當陽地區(qū)的構(gòu)造演化與江漢盆地所在區(qū)域的構(gòu)造演化有著密切聯(lián)系。早燕山期來自大洪山構(gòu)造帶和雪峰陸內(nèi)變形系統(tǒng)的構(gòu)造應(yīng)力，促使現(xiàn)今江漢盆地所在區(qū)域發(fā)生大規(guī)模的上沖褶皺作用。在此基礎(chǔ)上，發(fā)生沖斷和褶皺的地層處于構(gòu)造高部位而遭受剝蝕，進而在早白堊世晚期開始的伸展作用過程中，剝蝕后殘余的地層沿斷裂下降，為白堊系提供了更大的沉積空間，由此形成典型的“鏡像對稱”的特征。現(xiàn)今江漢盆地地塹內(nèi)白堊系沉積厚度大的部位，即為早燕山期沿同一條斷裂發(fā)生上沖活動劇烈、沖起程度更高的部位。

2　地質(zhì)結(jié)構(gòu)與演化過程

2.1　區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)

2.1.1宜昌斜坡-遠安地塹地質(zhì)結(jié)構(gòu)

本次研究解釋了從宜昌斜坡延伸至遠安地塹的地震剖面，地震層位的確定主要依靠區(qū)域地質(zhì)露頭的約束和宜昌斜坡地區(qū)地震層位的追蹤，通城河斷裂的位置根據(jù)地質(zhì)圖上斷裂出露的位置投影至地震剖面頂部確定。地震基準面為700 m。地震剖面2015hy-z2內(nèi)層位及其對應(yīng)波阻特征為：Z(震旦系底界)對應(yīng)一套中振幅中-強反射，連續(xù)性好； C—-O(寒武系底界)對應(yīng)一套中振幅強反射，連續(xù)性好；S1(下志留統(tǒng)底界)對應(yīng)一套中振幅中反射，連續(xù)性好；S2-3(中、上志留統(tǒng)底界)對應(yīng)一套中振幅弱反射，連續(xù)性一般；P-D(泥盆系底界)對應(yīng)一套中-弱振幅中反射，連續(xù)性好；K1s(石門組底界)對應(yīng)一套中振幅中反射，局部為弱反射，連續(xù)性一般；K1w(五龍組底界)對應(yīng)一套中-弱振幅弱反射，連續(xù)性差；K2l(羅鏡灘組底界)對應(yīng)一套中振幅中-弱反射，連續(xù)性一般；K2p-K2h(跑馬崗組-紅花套組底界)對應(yīng)一套中-弱振幅中-弱反射，連續(xù)性一般；Efn(古近系分水嶺組底界)對應(yīng)一套弱振幅中-弱反射，連續(xù)性差；Ef(古近系風(fēng)脈廟組底界)對應(yīng)一套弱振幅弱反射，連續(xù)性差。

在剖面所在位置，宜昌斜坡為一個向南東方向傾斜的單斜構(gòu)造，斜坡內(nèi)部的下白堊統(tǒng)與下伏泥盆系至二疊系呈不整合接觸，與上覆上白堊統(tǒng)呈整合接觸(圖4-A)。遠安地塹由通城河斷裂和遠安斷裂控制。

地震剖面中，代表通城河斷裂的波阻與代表地層界面的波阻呈斜切狀態(tài)，連續(xù)性一般，自宜昌斜坡東部延伸至遠安地塹內(nèi)，至代表志留系底界的波阻上方終止，并未向下繼續(xù)延伸(圖4-B)。這表明通城河斷裂是一條深切至志留系滑脫層的斷層。通城河斷裂上盤泥盆系底界沿斷裂面上沖到下盤泥盆系底界之上，上盤石門組底界沿斷裂面上沖到下盤石門組底界之上，而上盤五龍組底界、上白堊統(tǒng)底界卻位于下盤對應(yīng)界面之下，說明通城河斷裂在五龍組沉積前經(jīng)歷了一期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，從上沖斷層變?yōu)檎龜鄬印?/p>

遠安斷裂與通城河斷裂不相連，地塹內(nèi)沉積的地層包括白堊系及分水嶺組至風(fēng)脈廟組，遠安斷裂隱伏于分水嶺組底界之下，表現(xiàn)為正斷層性質(zhì)。在通城河斷裂南側(cè)發(fā)育另一斷裂F1，其傾向東，延伸至志留系滑脫層，上、下盤泥盆系底界沿斷裂面斷距極小，上盤下白堊統(tǒng)和羅鏡灘組底界上沖于下盤對應(yīng)界面之上，表現(xiàn)為上沖性質(zhì)；而上盤上白堊統(tǒng)跑馬崗組底界位于下盤對應(yīng)界面之下，表現(xiàn)為正斷層性質(zhì)。

圖4　宜昌斜坡-遠安地塹2015hy-z2地震剖面解釋Fig.4　Interpretation of the 2015hy-z2 seismic profile in Yichang slope and Yuanan garben

F1斷裂與通城河斷裂類似，早期為上沖斷層，但斷距較??；在白堊紀早期為正斷層，但其伸展活動主要發(fā)生在跑馬崗組沉積期；古近紀末，斷層再次發(fā)生了構(gòu)造反轉(zhuǎn)。由于斷裂兩側(cè)跑馬崗組界面間正斷層活動斷距較大，在上沖改造活動發(fā)生時仍保持了正斷層的性質(zhì)；而其下部白堊系界面由于斷距較小則表現(xiàn)為逆斷層。

2.1.2當陽向斜南部傾伏端地質(zhì)結(jié)構(gòu)

本文解釋了3條位于當陽向斜南部隱伏端的地震剖面(圖2)，地震層位通過淺表地質(zhì)露頭約束和地震層位追蹤確定，地震基準面為500 m。剖面中震旦系底界至泥盆系底界的地震波阻特征與2015hy-z2中相同，其上部確定的地震層位及其對應(yīng)地震波阻特征為：T1(下三疊統(tǒng)底界)對應(yīng)一套中振幅中反射，在當陽向斜連續(xù)性好；T2(中三疊統(tǒng)底界)對應(yīng)一套中-弱振幅中-弱反射，連續(xù)性一般，但界面上下均為空白反射至弱反射；T3對應(yīng)一套強振幅中-強反射，連續(xù)性好；J(侏羅系底界)對應(yīng)一套中振幅中-弱反射，連續(xù)性一般；K1s(石門組底界)對應(yīng)一套中振幅中反射，局部為弱反射，連續(xù)性一般；K1w(五龍組底界)對應(yīng)一套中-弱振幅弱反射，連續(xù)性一般；K2l(羅鏡灘組底界)對應(yīng)一套強振幅強反射，連續(xù)性好；K2p-K2h(跑馬崗組-紅花套組底界)對應(yīng)一套弱振幅弱反射，以其與下部空白反射與K2l分隔，連續(xù)性一般；E(古近系底界)對應(yīng)一套中振幅中反射，連續(xù)性一般。

Dy2014-1和Dy2014-2是2條平行的剖面。剖面上地層的形態(tài)以下白堊統(tǒng)-上白堊統(tǒng)與下伏地層的假整合面為界，可分為上、下兩部分，上部包括白堊系、古近系、第四系，下部包括侏羅系至震旦系(圖5、圖6)。在宜昌斜坡和遠安地塹內(nèi)，前白堊紀地層剝蝕程度較高，僅剩泥盆系底界可以追蹤；在當陽向斜內(nèi)，前白堊紀地層保存相對較多，震旦系至侏羅系底界均可以追蹤。2條剖面結(jié)構(gòu)的主要不同是，Dy2014-2遠安地塹內(nèi)次級正斷層的數(shù)量多于Dy2014-1，而當陽向斜西翼上覆白堊系內(nèi)的正斷層遠少于Dy2014-1。

2條剖面上，白堊系及其內(nèi)部界面、古近系界面均發(fā)生了彎曲，說明在這些地層沉積后，發(fā)生了一期較為強烈的擠壓改造作用，使得當陽向斜內(nèi)地層發(fā)生進一步的變形。剖面上當陽向斜內(nèi)寒武系至侏羅系底界均表現(xiàn)出極其相似的彎曲特征，整體成一簡單向斜的構(gòu)造樣式。當陽向斜深部對應(yīng)震旦系的反射軸在向斜西翼發(fā)生翹傾，與上覆地層變形狀態(tài)一致，在向斜東翼水平延伸于另外一組傾斜的反射軸之下。

圖6　當陽向斜南部隱伏端Dy2014-2地震剖面解釋Fig.6　Interpretation of the Dy2014-2 seismic profile in southern part of the Dangyang syncline

剖面上主要的斷層包括在Dy2015-z2上解釋的通城河斷裂、F1斷裂、遠安斷裂和當陽向斜西側(cè)的F2斷裂，東側(cè)的F3斷裂以及F4斷裂。

通城河斷裂在剖面上的特征與前文地震剖面的解釋結(jié)果一致，但斷裂面產(chǎn)狀整體變緩；F1斷裂的特點與前文地震剖面的解釋結(jié)果一致；遠安斷裂在2條剖面上延伸長度較短，為正斷層。

F2斷裂是位于遠安斷裂和當陽向斜之間、深切至志留系滑脫層的一條斷裂。在剖面上，F(xiàn)2斷裂上盤石門組底界在下盤石門組底界之上，表現(xiàn)為逆斷層性質(zhì)；斷裂上盤五龍組底界位于下盤五龍組底界之下，表現(xiàn)為正斷層性質(zhì)；斷裂上盤羅鏡灘組、跑馬崗組和古近系等地層在下盤對應(yīng)的層面上，表現(xiàn)為逆斷層性質(zhì)。斷裂上、下盤對應(yīng)地層界面的相互關(guān)系表明，F(xiàn)2斷裂可能在五龍組沉積前為一條逆斷層；在五龍組沉積時發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，為正斷層，而且其伸展位移量相對較大；上白堊統(tǒng)、古近系沉積時，F(xiàn)2仍為正斷層，但其位移量較小；古近紀末期，斷裂性質(zhì)再次發(fā)生改變，形成逆斷層活動。泥盆系底界經(jīng)歷了前期上沖和伸展2期活動位移量的疊加，故最后一期上沖活動的位移量很小，下白堊統(tǒng)底界伸展活動位移量較大，因而后期上沖活動產(chǎn)生的位移量并未改變其上下盤界面的相互關(guān)系；上白堊統(tǒng)、古近系伸展活動位移量小，在后期上沖活動中上沖位移量較大，被改造為逆斷層。

F3斷裂位于當陽向斜東翼，整體表現(xiàn)為逆斷層性質(zhì)，是一條東傾、延伸至志留系滑脫層的斷裂。值得注意的是，在F3斷裂東側(cè)形成的次級向斜中，中三疊統(tǒng)發(fā)生了明顯的減薄，根據(jù)前文對研究區(qū)地層結(jié)構(gòu)的分析，可以認為當陽-荊門地區(qū)中三疊統(tǒng)頂部遭受了一定的剝蝕，此區(qū)域在中三疊世可能發(fā)生了隆起，但隆起幅度和規(guī)?？赡懿⒉淮?。F3斷裂上盤侏羅系厚度遠小于當陽向斜內(nèi)的厚度，說明在白堊系沉積前，F(xiàn)3斷裂已經(jīng)發(fā)生上沖活動；同時F3斷裂上盤，上、下白堊統(tǒng)對應(yīng)的層面也發(fā)生了彎曲，說明F3斷裂在早期上沖活動發(fā)生后，于上白堊統(tǒng)沉積后又發(fā)生了上沖活動。

剖面東部F4斷裂為上沖斷層，斷裂面西傾，延伸至志留系頁巖滑脫層，三疊系、泥盆系沿此斷層與剖面東側(cè)地層發(fā)生疊置，使得此處地層局部增厚。F4斷裂及其上盤發(fā)育的次級斷裂，有2條未能切穿上三疊統(tǒng)底界，最上部一條切穿侏羅系底界，未能向上延伸。F4斷裂及其未能切穿上三疊統(tǒng)底界的2條斷裂是在晚三疊世前形成的，可能與中三疊世古隆起形成與同一期次擠壓構(gòu)造活動有關(guān)；而上部切穿侏羅系底界的次級斷裂則為后期擠壓應(yīng)力場下新形成的斷裂構(gòu)造，但其形成時間也在上白堊統(tǒng)沉積前。

針對通城河斷裂、遠安斷裂、F1斷裂、F2斷裂的構(gòu)造分析表明，當陽向斜與宜昌斜坡在志留系滑脫層以下是相連的，不存在深大斷裂的分隔，當陽向斜的西翼即為宜昌斜坡向東延伸的部分。當陽向斜西翼的形成，不是地層沿通城河斷裂或其他斷裂發(fā)生上沖后傾斜的結(jié)果，而是源自宜昌斜坡的翹傾。從剖面上可以看到，宜昌斜坡的形成可能源自于構(gòu)造楔的楔入，構(gòu)造楔的頂點即為當陽向斜的向斜軸面；但是，構(gòu)造楔的類型、規(guī)模、所處的深度仍不能確定，這可能需要結(jié)合整個黃陵背斜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和運動模式加以討論，已經(jīng)不屬于本文的研究范圍。

當陽向斜東側(cè)深部，震旦系沿深部斷裂面發(fā)生疊置，同時基底物質(zhì)也卷入變形，整體形成構(gòu)造楔的形態(tài)。構(gòu)造楔以震旦系內(nèi)部頁巖層為頂板滑脫層，以深部斷裂面為底板滑脫層，楔入當陽向斜東翼。

當陽向斜西翼的白堊系-古近系厚度遠大于東翼，說明當陽向斜兩翼中，西翼形成在前，促使其前白堊紀地層首先遭受剝蝕；東翼形成在后，地層保存相對完整。

Dy2013-6是一條自當陽向斜南部延伸至江漢盆地內(nèi)的地震剖面，剖面上追蹤的層位與對應(yīng)的地震波阻特征與前述2條地震剖面一致。剖面內(nèi)地層整體向北傾斜，至Dy2014-2處，地層基本為近水平形態(tài)(圖7)。剖面上地層傾斜部分下方，可見深部地層的超覆、削截現(xiàn)象。整體而言，當陽向斜在此剖面上表現(xiàn)為單斜構(gòu)造形態(tài)，其傾斜部分可能受到深部構(gòu)造的影響而向南傾伏。針對Dy2013-6剖面進行的軸面分析表明，剖面北側(cè)深部存在多個推覆體呈疊瓦狀楔入當陽向斜下方。由此可以推斷，在當陽向斜形成前后存在一期近南北方向的擠壓構(gòu)造活動，促使了當陽向斜北部深部物質(zhì)發(fā)生堆疊，使其北部發(fā)生抬升，形成整體向南傾斜的格局，向斜北部地層遭受了強烈的剝蝕，南部作為相對的構(gòu)造低部位，為沉積區(qū)。

圖7　Dy2013-6地震剖面解釋及其深部構(gòu)造分析Fig.7　Interpretation of the Dy2013-6 seismic profile and analysis of the deep structures

2.2　當陽向斜演化過程

李天義等[19]的研究表明，當陽向斜所在區(qū)域在早白堊世發(fā)生了隆升，促使當陽向斜內(nèi)部侏羅系遭受強烈剝蝕。劉少峰等[22]和王凱等[23]通過詳細的野外地質(zhì)調(diào)查，認為早白堊世中期至早白堊世晚期當陽向斜受到大巴山東段向南推進過程的影響，形成的近東西走向褶皺疊加在先期的北西-南東走向褶皺之上。前文地震剖面的解釋表明，處于大洪山-大巴山構(gòu)造帶復(fù)合部位的當陽向斜，受到了南西-北東向和近南北向的擠壓。綜合而言，前人對區(qū)域構(gòu)造活動歷史的研究已經(jīng)表明：晚侏羅世，當陽向斜受到了來自北東向大洪山構(gòu)造帶的擠壓，形成了向斜東部深部地層的疊置變形，在早白堊世中期至早白堊世晚期受到了來自大巴山東段的南向擠壓，使當陽向斜整體向南傾伏。

研究區(qū)在五龍組沉積期轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺弓h(huán)境。五龍組沉積期對應(yīng)于區(qū)域上早白堊世晚期開始的近東西向伸展變形的階段。所以，在早白堊世晚期，當陽向斜處于近南北向擠壓和近東西向伸展作用的復(fù)合部位。區(qū)域伸展作用最為強烈的時期為跑馬崗組沉積期。

當陽向斜西翼的形成時間早于東翼，西翼宜昌斜坡的形成可能有著與東翼變形不同的動力來源；但可以確定的是，早白堊世地層沉積前，此區(qū)域已經(jīng)發(fā)生了抬升剝蝕，西翼F2斷裂上盤侏羅系與三疊系之間不存在超覆現(xiàn)象，這表明西翼的抬升應(yīng)形成于侏羅紀的中、晚期。同時，古近紀末喜馬拉雅期的構(gòu)造活動，促使區(qū)域內(nèi)斷裂性質(zhì)發(fā)生再次改變，對向斜形態(tài)產(chǎn)生了近東西方向的擠壓改造作用。

結(jié)合前文對宜昌斜坡-當陽向斜南部隱伏端地質(zhì)結(jié)構(gòu)和變形模式、變形時間的分析，可以認為，當陽向斜形成的主要期次及其主要事件有9個(圖8)。

a.早三疊世地層近水平沉積期：早三疊世，華南板塊與秦嶺-大別造山帶的碰撞還未開始，當陽地區(qū)整體處于淺海-濱海環(huán)境，構(gòu)造活動微弱，以近水平沉積為主要特征。

b.中三疊世古隆起及沖斷作用發(fā)育期：中三疊世，華南板塊與秦嶺-大別造山帶之間的相互擠壓促使中揚子地區(qū)地層產(chǎn)生地殼尺度的褶皺作用，并伴隨沖斷作用的發(fā)生，促使當陽地區(qū)中三疊統(tǒng)及其以下地層發(fā)生褶皺和沖斷作用，形成了上三疊統(tǒng)與中三疊統(tǒng)之間的不整合接觸。

c.晚三疊世至晚侏羅世早期地層近水平沉積期：在中三疊世地層夷平面的基礎(chǔ)上，晚三疊世地層沉積。應(yīng)當說明的是，此時隨著華南板塊北緣與秦嶺-大別造山帶之間擠壓作用的加劇，晚三疊世中揚子地區(qū)發(fā)育了眾多的古隆起；但古隆起形成的部位相對中三疊世發(fā)生了遷移，使得目前當陽地區(qū)南部隱伏端的地震剖面上，尋找不到晚三疊世古隆起的依據(jù)。侏羅紀地層沉積于晚三疊世地層的夷平面之上，繼續(xù)保持近似水平的沉積狀態(tài)。

d.侏羅紀中、晚期當陽向斜西翼擠壓變形期：侏羅紀中、晚期，中揚子地區(qū)逐漸處于多個方向擠壓應(yīng)力的作用下，當陽向斜西翼宜昌斜坡在深部構(gòu)造楔活動的作用下開始形成，促使其地層遭受強烈剝蝕。

e.晚侏羅世當陽向斜東翼擠壓變形期：晚侏羅世，秦嶺-大別造山帶整體向現(xiàn)今江漢盆地所在區(qū)域推進，大洪山構(gòu)造帶發(fā)生劇烈的沖斷-褶皺作用，在當陽向斜東側(cè)形成向西擠壓的構(gòu)造應(yīng)力，當陽向斜東翼深部的震旦系以其內(nèi)部頁巖層為頂板滑脫層，以深部斷裂為底板滑脫層，形成構(gòu)造楔插入當陽向斜東翼，促使東翼地層發(fā)生翹傾。同時西翼上部的數(shù)條上沖斷裂也在此時發(fā)生活動，如通城河斷裂、F1、F2斷裂等，F(xiàn)3斷裂也開始發(fā)生上沖活動，這些上沖斷裂均與志留系頁巖滑脫層相連。

f.早白堊世初期：石門組開始沉積。早白堊世中期至早白堊世晚期，大巴山構(gòu)造帶向南推覆，受其東段推覆作用的影響，當陽向斜整體向南發(fā)生傾伏。由于深部資料的匱乏，目前尚無法確定形成當陽向斜整體翹傾的具體運動學(xué)過程；但是可以確定的是，此期構(gòu)造活動促使當陽向斜內(nèi)侏羅系遭受大量剝蝕。而向斜北部的構(gòu)造抬升，又使得宜昌斜坡-當陽向斜南部整體處于構(gòu)造低部位，進一步沉積地層。

g.五龍組沉積期-上白堊統(tǒng)紅花套組沉積期末：早白堊世晚期，大洪山構(gòu)造帶內(nèi)近南北走向的斷裂遭受了伸展作用的改造，先期逆斷層完全轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜鄬樱h安斷裂形成，遠安地塹開始發(fā)育，并在地塹內(nèi)形成了數(shù)量眾多的次級正斷層。這一斷陷構(gòu)造演化階段一直持續(xù)到晚白堊世末。

h.古近紀沉積期：此階段正斷層的活動逐漸減弱，宜昌斜坡-當陽向斜南部進入了拗陷變形階段，正斷層的活動位移量普遍減小，甚至不發(fā)生活動。

i.古近紀末至今擠壓改造期：古近紀末，青藏高原的隆升對整個中國中西部地區(qū)產(chǎn)生了廣泛的擠壓作用。在此階段內(nèi)，研究區(qū)內(nèi)的斷層再次發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，形成了新的上沖活動；同時，擠壓構(gòu)造活動促使當陽向斜再次發(fā)生變形，最終形成現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)。

根據(jù)線長守恒原則，本文計算了演化剖面上當陽向斜演化過程中各主要階段的縮短量和縮短率。晚侏羅世當陽向斜東、西兩翼形成時，東西方向總縮短量約為7 km，縮短率約為9.9%；早白堊世晚期至古近紀末，東西方向總伸展量約為1.5 km，伸展率約為2.1%；古近紀末至今，東西方向縮短量約為2 km，縮短率約為2.8%。

3　討 論

圖9　中揚子及鄰區(qū)志留系龍馬溪組黑色頁巖厚度分布圖Fig.9　Contour map of black shale layer of the Silurian Longmaxi Formation in the middle Yangtze and adjacent area(據(jù)文獻[33])

從圖9中可以看到，本文研究區(qū)位于應(yīng)隨古島與湘鄂西-洞庭潛隆之間的、志留系龍馬溪組黑色頁巖沉積時的深水陸棚區(qū)，黑色頁巖厚度為60～80 m，其厚度甚至大于湘鄂西地區(qū)志留系黑色頁巖的厚度。這直接從物質(zhì)基礎(chǔ)上表明，本文對通城河斷裂地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析是一種較為合理的解釋方案，同時也說明當陽向斜地區(qū)龍馬溪組發(fā)育狀況良好，能夠在垂向上起到良好的封蓋作用。

通城河斷裂不是一條深切至基底、并控制當陽向斜西翼形成的斷裂。在當陽向斜西翼，通城河斷裂與其他次級斷裂一樣，均是由志留系黑色頁巖層向上延伸切割上覆地層形成的。在當陽向斜的整個構(gòu)造演化過程中，通城河斷裂發(fā)生了多次活動，但整體位移量均較小。前人在黃陵背斜東南側(cè)宜昌斜坡的油氣勘探實踐表明，區(qū)域內(nèi)發(fā)育有下寒武統(tǒng)泥頁巖、中寒武統(tǒng)膏鹽、志留系黑色頁巖3套區(qū)域蓋層，加之震旦系燈影組、寒武系石龍洞組等烴源巖層，構(gòu)成了非常有利于油氣成藏的地層組合。通城河斷裂及其深部志留系黑色頁巖層以下的次級斷裂，在一定程度上切割破壞了區(qū)域地層的完整性，但并沒有對志留系黑色頁巖的連續(xù)性產(chǎn)生破壞。頁巖氣可以分為外緣補給型和原地富集型，而滑脫層產(chǎn)生的“面”的疏導(dǎo)能力遠大于現(xiàn)今頁巖氣水平井人工壓裂產(chǎn)生的“線”連通油氣的疏導(dǎo)能力[34]，這表明當陽與宜昌地區(qū)的志留系頁巖層極有可能成為此處油氣呈近水平方向運移的重要通道。同時，次級斷裂連通了多套地層，可能為油氣垂向運移提供更有利的通道，有助于形成多個層系的多個油氣保存單元。因此，本文認為，通城河斷裂及當陽向斜西翼其他次級斷裂的發(fā)育不影響當陽地區(qū)志留系黑色頁巖運移油氣的能力，并且可能是促使此區(qū)域油氣聚集的有利條件之一。

基于對通城河斷裂結(jié)構(gòu)的新認識和對當陽向斜演化過程的分析，可以認為，當陽向斜不是地層沿斷裂面發(fā)生上沖活動而形成的褶皺構(gòu)造，也不是地層沿正斷層伸展活動而形成的滾動背斜的一部分，當陽向斜東、西兩翼有著各自不同的形成方式。西翼受控于宜昌斜坡早白堊世地層沉積前的抬升，可能與黃陵背斜的隆升過程有關(guān)，又或者受控于深部構(gòu)造楔的活動；東翼受控于大洪山構(gòu)造帶晚侏羅世自北東向南西方向的擠壓，基底物質(zhì)也卷入變形之中。所以，整個演化過程中，現(xiàn)今當陽向斜的核部區(qū)域始終處于較為穩(wěn)定、受構(gòu)造活動影響較小的部位，兩翼也沒有直接卷入構(gòu)造變形，而是始終處于被動抬升、翹傾的作用下。綜合而言，當陽向斜內(nèi)部的地層可能在構(gòu)造作用下形成了眾多微小的裂縫、破碎，但整體上沒有形成破壞地層的斷裂，具有成為油氣有利富集部位的潛力。同時，還應(yīng)該看到，當陽向斜東翼由于構(gòu)造楔的活動，形成了次級的背斜構(gòu)造，這樣的高點部位極有可能使得寒武系內(nèi)部層系成為油氣聚集的有利場所。

4　結(jié) 論

a.志留系龍馬溪組黑色頁巖層是當陽向斜地區(qū)非常重要的一套滑脫層，是當陽向斜及其鄰區(qū)發(fā)生上沖活動的斷裂向下延伸的終點。

b.當陽向斜是由于西翼宜昌斜坡在前白堊紀發(fā)生翹傾和東翼受大洪山構(gòu)造帶晚侏羅世擠壓而形成的，其演化過程與通城河斷裂沒有直接聯(lián)系。通城河斷裂不是對當陽向斜的形成、演化起到重要控制作用的構(gòu)造，也不是對區(qū)域構(gòu)造活動產(chǎn)生重要影響的邊界斷裂。

c.宜昌斜坡、遠安地塹、當陽向斜深部志留系黑色頁巖以下的地層沒有深大斷裂的分隔。當陽向斜受區(qū)域構(gòu)造演化影響較小，具備成為宜昌斜坡地區(qū)頁巖氣勘探有利接替區(qū)域的構(gòu)造條件。