劉靜江，劉慧榮，李文皓，謝武仁，姜華，蘇旺，李文正，石書緣，翟秀芬，馬石玉

1) 中國石油勘探開發(fā)研究院，北京，100083； 2) 塔里木油田開發(fā)事業(yè)部，新疆庫爾勒，841000;3) 西南油氣田公司勘探事業(yè)部，成都，610000

內(nèi)容提要: 最新鉆井和地震資料研究表明，四川盆地裂陷槽內(nèi)大部分地區(qū)缺失震旦系(埃辿卡拉系)燈影組燈四段、燈三段及燈二段上部地層，燈二段僅殘留富藻層及以下地層，震旦系地層具有環(huán)狀剝蝕特征；殘留的燈二段巖性主要為泥粉晶白云巖、藻紋層白云巖、藻格架白云巖、雪花狀構(gòu)造白云巖及砂礫屑白云巖，局部層段葡萄花邊構(gòu)造發(fā)育，沉積相屬于典型的局限臺地，沉積特征與盆地內(nèi)其它地區(qū)燈影組沉積特征相同，表明在震旦紀四川盆地碳酸鹽臺地內(nèi)部并沒有明顯的構(gòu)造分異。本文從地層、沉積特征及構(gòu)造動力機制方面提出了四川盆地裂陷槽成因的解釋意見，認為震旦系內(nèi)部的裂陷槽形成于震旦系沉積之后，其成因可能與地幔柱拱升—地層剝蝕—地幔柱塌陷再沉降有關(guān)。

四川盆地裂陷槽問題是四川盆地震旦系油氣勘探必須面對的問題，其成因和形成時間關(guān)系到與之相關(guān)的沉積、儲層和油氣成藏研究的可靠性，也關(guān)系到對四川盆地震旦系油氣勘探前景的認識和勘探?jīng)Q策。目前四川盆地震旦系油氣勘探已經(jīng)進入到了一個事實上的低谷，到目前為止，震旦系大規(guī)?？碧绞陙碇辉诹严莶圻吘壐浇@得突破，在遠離裂陷槽的廣大地區(qū)全部失利。這種勘探形勢促使我們回過頭來認真思考這個長期以來一直困擾我們的裂陷槽問題：它的成因是什么？形成于何時？它對震旦系油氣成藏的真正貢獻是什么？

研究認為，四川盆地裂陷槽縱貫盆地西部，北起川西北江油、北川，南至黔北地區(qū)，切穿寒武系底部至震旦系(圖1、圖2)，最窄處有60多千米，最寬處可達180 km。自從2013年提出以來在形成機制及形成時間方面就存在巨大爭議。

圖1 四川盆地震旦系巖相古地理及裂陷槽分布圖(據(jù)西南油氣田研究院，2014；魏國齊，2015；劉樹根等，2015；杜金虎等，2016；邱玉超等，2019)Fig. 1 Distribution map of Sinian lithofacies paleogeography and aulacogen in the Sichuan Basin (from Southwest Oil and Gas Field Research Institute, 2014#; Liu Shugen et al., 2015&; Wei Guoqi, 2015&; Du Jinhu, 2016&; Qiu Yuchao et al., 2019&)

圖2 四川盆地震旦系裂陷槽東西向剖面圖Fig. 2 East—west profile of Sinian aulacogen in Sichuan Basin

2013年7月裂陷槽內(nèi)鉆探的高石17井完鉆，發(fā)現(xiàn)該井鉆遇的地層缺失震旦系燈四段、燈三段，寒武系麥地坪組直接與燈影組二段接觸。這一發(fā)現(xiàn)揭示了一個裂陷槽成因及形成時間的大問題。由此，2013年底，西南油氣田公司組織了一次關(guān)于裂陷槽問題的大討論，參加討論的有西南油氣田公司勘探處、研究院、中國石油勘探開發(fā)研究院地質(zhì)研究所、實驗研究中心、中國石油勘探開發(fā)研究院杭州分院、廊坊分院和西北分院等。會上西南油氣田公司研究院提出“侵蝕谷”觀點，認為該侵蝕谷由河流侵蝕形成。但由于鉆井沒有發(fā)現(xiàn)任何河流沉積的證據(jù)，這一假說很快就被否定；中國石油勘探開發(fā)研究院地質(zhì)所提出“冰川侵蝕谷”觀點，但燈影組沉積期為南沱冰期之后的間冰期，整個揚子地區(qū)并不存在大陸冰川，因此冰川侵蝕說也不成立；實驗研究中心根據(jù)高石17井缺失燈三段、燈四段的現(xiàn)象提出“抬升—剝蝕—再沉降”觀點(有內(nèi)部報告——也是本文的前期觀點)，認為燈影組沉積后局部抬升造成燈四段、燈三段剝蝕，然后構(gòu)造沉降形成沒有燈三段、燈四段的裂陷槽；廊坊分院則提出“拉張斷陷”觀點，認為裂陷槽是在拉張作用下產(chǎn)生斷陷形成。由于各家意見分歧較大，最后由會議主持決定，該槽子可以暫時稱為“裂陷槽”，即“德陽—安岳裂陷槽”，其成因類型需要根據(jù)更多的研究確定。

經(jīng)過一段時間的進一步研究，自2014年開始，有多篇關(guān)于裂陷槽成因問題的論文發(fā)表。首先2014年6月汪澤成等(2014)再次提出“侵蝕谷”觀點，認為裂陷槽是侵蝕作用形成(但未說明是冰川侵蝕還是河流侵蝕)，稱“德陽—瀘州侵蝕谷”，認為“德陽—瀘州侵蝕谷的形成發(fā)生于晚震旦世—早寒武世早期，其形成不僅與桐灣運動的構(gòu)造抬升、地層剝蝕有關(guān)，而且還與早寒武世拉張活動、不均衡沉降作用有關(guān)”。但到目前為止在裂陷槽或侵蝕谷內(nèi)的多口鉆井都沒有發(fā)現(xiàn)冰磧巖或河道滯留沉積，并且其超級的寬度也不是現(xiàn)今地球上任何河流和冰川侵蝕谷所能比擬的。這說明“侵蝕谷”觀點存在很大問題。

2015年1月，魏國齊等(2015)用“拉張斷陷”的觀點解釋裂陷槽的形成原因，認為裂陷槽在燈影組沉積早期就存在，“燈三～燈四期上揚子克拉通拉張作用強烈”，早期存在的“坳陷轉(zhuǎn)化為受斷裂控制的裂陷”。杜金虎等(2016)、李雙建等(2018)、黃擎宇(2018)、段金寶等(2019)、邱玉超等(2019)分別在魏國齊“拉張斷陷”觀點基礎(chǔ)上對裂陷槽周邊震旦系地震特征、油氣成藏特征、沉積儲層特征及油氣資源潛力進行了較為詳細的研究，但這些研究都沒有解釋為什么裂陷槽內(nèi)沒有燈三段、燈四段問題。由此說明“拉張斷陷”觀點雖然為較多的研究者所認可，但仍然存在著一個關(guān)鍵性的問題沒有解決。

2015年5月，劉樹根等(2015)也認為該裂陷槽是拉張斷陷形成，稱“綿陽—長寧拉張槽”，認為該拉張槽開始形成于燈影組沉積末期，“先抬升剝蝕，至麥地坪組沉積期開始拉張斷陷”。這個觀點雖然較好地解釋了高石17井燈三段、燈四段缺失問題，但并沒有引起足夠的重視。相反，拉張斷陷的思想?yún)s得到了進一步的加強。

拉張斷陷是目前獲得大多數(shù)人認同的觀點，表面上似乎有一些道理，但燈影組沉積期上揚子地臺屬于相對穩(wěn)定的地塊(小型克拉通)，不存在拉張動力機制，所謂的裂陷槽內(nèi)的燈影組沉積也為典型的穩(wěn)定碳酸鹽臺地沉積，更重要的是裂陷槽內(nèi)大部分地區(qū)缺失燈三段、燈四段地層，拉張斷陷觀點無法解釋這種現(xiàn)象，這些特征也表明拉張斷陷的觀點并不成立。

自2012年以來，中國石油和中國石化兩家石油公司先后在裂陷槽區(qū)鉆探了高石17井、資陽1井、資探1井、蓬探1井等。這些井揭示了震旦系燈影組至陡山沱組地層，為裂陷槽內(nèi)震旦系地層研究和沉積學(xué)研究提供了可靠的直接證據(jù)，這些沉積和地層學(xué)方面的證據(jù)也揭示了裂陷槽的成因機制和形成時間。本文通過最新的鉆探研究成果和更細致的地震研究工作，來展示裂陷槽內(nèi)真實的地層、沉積和構(gòu)造特征，提出一個更為合理的裂陷槽成因解釋。

1 關(guān)于裂谷、坳拉槽、裂陷槽及地幔柱

裂谷(rift valley)是由Gregory (1896)提出，并將其定義為兩個大致平行的斷裂之間發(fā)生塊狀沉降形成的谷地。Logatcher等(1978)把裂谷演化劃分為“初發(fā)期、胚胎期、成熟期和消亡期” 幾個發(fā)育階段。Milanovsky(1978)則根據(jù)與地殼深部結(jié)構(gòu)的關(guān)系將裂谷劃分為“大陸裂谷、陸間裂谷、大洋裂谷和陸緣(或洋緣)裂谷”。

金鶴生(1990)通過對世界上300多個裂谷的地質(zhì)和地球物理資料研究，認為從地幔內(nèi)部(軟流圈或下地幔)上升的熱輕物質(zhì)流(包括巖漿)在巖石圈底部或巖石圈內(nèi)一定部位的積聚，并(同時或)隨后向兩側(cè)擴展是裂谷發(fā)育的根本原因，由此將裂谷定義為“由深部(下地殼和/或地幔)原因造成的地殼中較大的張性陷落地帶”，并強調(diào)確定一個裂谷應(yīng)有三個必要條件，即：深部力源、引張的力學(xué)性質(zhì)和一段較長時期較大規(guī)模的陷落。該定義“包括了大洋裂谷、陸間裂谷……Aulacogen(拗拉谷或裂陷槽)和其他真正的大陸裂谷”。

在我國最負盛名的裂谷是攀西裂谷。攀西裂谷是沿上揚子板塊西部邊緣分布的大陸裂谷(駱耀南，1985；潘杏南等，1987；滕吉文，1987；汪集旸，1988；石磊等，2015)，裂谷沿龍門山，經(jīng)康定、西昌、攀枝花直至云南通海以南(圖3；據(jù)單家增等，1985)，其主體部分在攀枝花—西昌—瀘定一帶，由一個或多個不同期次的三叉裂谷發(fā)育而成。四川盆地西部邊緣的龍門山斷裂就是古三叉裂谷向北東方向延伸的分支，其另一分支在北西方向經(jīng)瀘定指向爐霍。

圖3 攀西裂谷分布圖Fig. 3 Distribution map of Panxi Rift Valley

攀西裂谷自早元古代就開始多次活動(楊實，1989)，至加里東期達到鼎盛，后經(jīng)海西期發(fā)育成形，至印支期閉合，是亞洲大裂谷中發(fā)育最為完整的裂谷，也是地球上大陸裂谷中發(fā)育最為完整的大陸裂谷之一。

坳拉槽(aulacogen)，為蘇聯(lián)地質(zhì)學(xué)家沙茨基(Щатский,1945)20世紀40年代提出的一個構(gòu)造學(xué)概念,指發(fā)育于克拉通內(nèi)部以正斷層為邊界的槽狀構(gòu)造——地槽或地塹。板塊構(gòu)造學(xué)說認為坳拉槽是大陸裂谷向大洋演化過程中出現(xiàn)的三叉裂谷中廢棄的一支(Burke，1980；Dewey et al., 1973, 1974；Hoffman, 1974),這一分支因后來停止活動而被廢棄,另兩支繼續(xù)擴張可以進一步發(fā)展形成大洋。根據(jù)板塊構(gòu)造學(xué)說，坳拉槽是裂谷作用中斷的產(chǎn)物，是大陸裂谷不完全發(fā)育的結(jié)果，Burke(1987)稱之為“失敗裂谷”(Fail Rift Valley)。發(fā)育完善的坳拉槽一般出現(xiàn)在古老基底上，形成規(guī)模宏大的線性構(gòu)造(和政軍，1993)，如東非大裂谷。

裂陷槽來源于對坳拉槽(aulacogen)的不同翻譯(孫樞等，1992)。朱夏(1986)最初使用“坳拉谷”作為aulacogen的譯名，后來改為“坳拉槽”。孫樞等(1981)將坳拉槽(aulacogen)稱為“克拉通邊緣裂陷槽”，后來改為“邊緣裂陷槽”，李繼亮(1982)又將該譯名簡化為“裂陷槽”。目前“裂陷槽”和“坳拉槽”都是比較流行的構(gòu)造學(xué)術(shù)語，但從本義及詞源上講兩者并無差別，裂陷槽就是坳拉槽。

地幔柱概念是Wilson(1963)和Morgan(1971)根據(jù)對夏威夷群島—皇帝海鏈火山巖的研究提出來的,認為夏威夷群島和皇帝海火山島鏈是地幔柱形成的熱點造成的，地幔柱的位置是固定的，由于上覆板塊的移動而在其上留下鏈狀火山島。地幔柱是源于核幔邊界或上、下地幔邊界的熱異常物質(zhì)，以對流形式誘發(fā)地幔緩慢運動，表現(xiàn)為較輕的熱物質(zhì)以柱狀形式從地幔深部上升。地幔柱活動的動力來源于地核向地幔的熱能和物質(zhì)輸送，體現(xiàn)為由熱柱浮力導(dǎo)致的巖石圈垂向運動——上覆巖石圈的加熱和火山(熱點)噴發(fā)。

地幔柱作用在構(gòu)造方面的表現(xiàn)一般有三個典型的特征：①地殼隆升(Campbell et al., 1990)。地殼隆升是地幔柱演化的初級階段，這種隆升是上升的地幔熱柱對淺層地殼拱張作用的結(jié)果。地殼隆起的形狀和幅度與地幔柱的形狀和強度有關(guān)，可以是寬緩的、也可以是高陡的穹隆狀隆起。二疊紀峨眉山地幔柱活動就在短時間內(nèi)(～3 Ma)造成了上覆地殼超過1000 m的抬升(He Bin et al., 2003)；②大規(guī)模的火山—巖漿活動(Wilson，1963；Morgan，1971)。地殼隆升到一定程度會產(chǎn)生直達地殼深部的深大斷裂，從而導(dǎo)致巖漿溢出或火山噴發(fā)；③大陸裂解。超級地幔柱活動使陸殼擴張，最終導(dǎo)致超級大陸的裂解，如岡瓦納—潘基亞和 Rodinia大陸的裂解(Hoffman,1989;Roger,1996)。

20世紀90年代初Griffith等(1990)和Campbell等(1990, 1992)根據(jù)地幔柱基本特征通過實驗建立了地幔柱動態(tài)結(jié)構(gòu)模型，揭示了地幔熱柱形成的動態(tài)演化過程。隨后，超級地幔柱(Cox，1991; Larson，1991; Hofmann, 1997)和地幔動力學(xué)方面的廣泛研究進一步完善了地幔柱理論體系，使其成為全球板塊構(gòu)造理論中的重要組成部分。

地幔柱可以劃分為自發(fā)地幔柱(Authigenic Manttle Plume)和誘發(fā)地幔柱(Induced Manttle Plume)(金鶴生，1990)，兩者共同的特征是都具有一個大體等軸的有強烈上升趨勢的熱輕地幔物質(zhì)柱。前者是地幔自發(fā)演化造成，后者則是由于某種原因誘導(dǎo)而產(chǎn)生的，如由于巖石圈中原有的深大斷裂活動造成壓力降低，從而誘發(fā)地幔局部熔融，或由于深部上升的自發(fā)地幔柱熱化學(xué)作用使上地幔產(chǎn)生部分熔融導(dǎo)致誘發(fā)地幔柱。自發(fā)地幔柱和誘發(fā)地幔柱形成深度可從幾十千米到8000 km，但誘發(fā)地幔柱主要形成于上地幔中。

研究表明，揚子板塊及其周邊存在許多元古代、古生代的地幔柱(肖龍，2004)。夏林圻等(1996)、夏祖春等(1999)和張本仁等(2002)等通過對祁連山、秦嶺地區(qū)中—新元古代火山巖的研究，揭示了揚子板塊西部巖石圈曾經(jīng)于新元古代早期發(fā)生裂開與擴張，形成秦嶺古洋盆，擴張的動力為深部的地幔柱作用。李獻華等(2002)根據(jù)對川西康定地區(qū)新元古代火山巖的研究，指出其成因與地幔柱活動有關(guān)。張本仁等(2002)的研究表明，古元古代秦嶺群、華北地塊南緣的中元古代熊耳群火山巖形成于板內(nèi)裂谷環(huán)境，可能也是地幔柱作用的產(chǎn)物。王生偉等(2016) 系統(tǒng)總結(jié)了發(fā)生在古元古代晚期—中元古代早期的構(gòu)造—巖漿—成礦事件，指出昆陽裂谷的形成具有明顯的地幔柱因素。

峨眉地幔柱屬于古生代地幔柱，對于該地幔柱的火山巖漿活動已經(jīng)有很多研究(盧記仁，1996；宋謝炎等，1998；Song Xieyan et al., 2001；肖龍等，2003；何斌等，2003)。峨眉山玄武巖噴發(fā)是全球晚二疊世的重要地質(zhì)事件，也是峨眉地幔柱活動的結(jié)果。

總的來說，地幔柱活動是地殼運動最重要的動力來源，是板塊運動及裂谷(包括裂陷槽)形成的內(nèi)在動力。強大的地球深部動力不僅可以造成地殼的斷裂，也對與之毗鄰的大陸板塊的構(gòu)造樣式、地層特征及沉積充填過程造成重大影響。

2 裂陷槽內(nèi)的地層

2.1 高石17井

高石17井2013年7月完鉆，是四川盆地第一口針對裂陷槽內(nèi)含油氣目標進行鉆探的探井。該井完鉆井深5472.25 m，鉆遇寒武系、震旦系，揭示震旦系燈影組(未完)8.25 m(圖4)。該井沒有取芯。通過巖屑進行了系統(tǒng)的巖石學(xué)和古生物學(xué)研究，在5377～5462 m井段深灰色頁巖夾薄層白云巖內(nèi)含有豐富的膠磷礦和小殼化石，特別是在5454～5462 m井段灰色白云巖夾泥質(zhì)白云巖內(nèi)小殼化石比較集中(圖4)。小殼化石(small shelly fossil)是一些寒武紀最早期海生無脊椎動物的泛稱，特指寒武紀最早期海相地層中出現(xiàn)的原始帶殼小動物化石。這些化石的特點是個體微小，大小在0.1～5 mm之間。其形態(tài)多種多樣，有軟舌螺類、似軟舌螺類、擬牙形刺類(大多呈錐形)、腹足類(大多呈旋轉(zhuǎn)錐形)、單板類、多板類、腕足類(大多呈帽形、貝殼形)、海綿類(呈針形、放射形)等等。小殼化石是寒武系建階劃帶的標準化石，是寒武系底部的標準化石，也是劃分前寒武紀和寒武紀地層界線最重要的古生物依據(jù)。高石17井小殼化石在5454～5463 m井段集中出現(xiàn)，表明該段屬于寒武系底部地層(麥地坪組)。

圖4 高石17井震旦系—寒武系地層古生物及沉積特征綜合圖Fig. 4 Comprehensive map of paleontology and sedimentary characteristics of Sinian—Cambrian strata in the Well Gaoshi-17

不僅如此，作者還對四川盆地其他地區(qū)震旦系—寒武系界線附近的地層進行了大量的古生物地層研究，發(fā)現(xiàn)該界線附近的寒武系一側(cè)普遍出現(xiàn)豐富的小殼化石(圖5)，由此可以推斷，高石17井出現(xiàn)小殼化石的井段也屬于寒武系底部地層。

圖5 四川盆地寒武系底部的小殼化石(個體大小0.2～0.5 mm)Fig. 5 Small shell fossils (size 0.2～0.5 mm) at the bottom of Cambrian in Sichuan basin(a)—(c)永善肖灘剖面，麥地坪組管殼狀小殼化石，及其顯微殼飾；(d)資7井泥晶白云巖中的管殼狀小殼化石；(e)漢深1井海綿骨針、軟舌螺類及似牙形石類小殼化石；(f)盤1井泥晶白云巖中海綿骨針類及管殼類小殼化石；(g)中江2井泥晶云巖中的腹足類小殼化石；(h)磨溪11井泥晶云巖中的腹足類小殼化石，(i)鼓城剖面粉晶云巖中的管殼類小殼化石；(j)老龍1井粉晶云巖中的管殼類小殼化石(a) — (c) Tubulous small shell fossils of the Maidiping Formation in the Xiaotan section, Yongshan, and their micro-shells; (d) tubulous small shell fossils in micritic dolomite from the Well Zi-7; (e) sponge spicules, hyolithes and conodont-like small shell fossils from the Well Hanshen-1 ; (f) sponge spicules and tubulous fossils in micritic dolostones from the Well Pan-1; (g) small shell fossils of gastropods in micritic dolomite from the Well Zhongjiang-2; (h) gastropoda small shell fossils in micritic dolomite from the Well Moxi-11; (i) tubulous small shell fossils in fine crystal dolomite in the Gucheng section; (j) tubulous small-shell fossils in fine-crystal dolomite from the Well Laolong-1

該井在5465.00～5472.25 m井段為灰白色泥粉晶白云巖，具葡萄花邊構(gòu)造(圖4)，表明該段已經(jīng)進入震旦系燈影組燈二段富藻層。四川盆地?zé)舳巫韵露蟿澐譃橹邢虏扛辉鍖雍蜕喜控氃鍖樱辉宥胃缓寮y層、藻格架和葡萄花邊構(gòu)造，燈四段及貧藻層段很少有這些特征。所以高石17井震旦系頂部即出現(xiàn)葡萄花邊構(gòu)造，表明該井區(qū)缺失上貧藻層，寒武系(麥地坪組)直接與燈二段富藻層接觸，震旦系與寒武系為剝蝕不整合接觸關(guān)系。

2.2 資陽1井

資陽1井為中石化在裂陷槽內(nèi)部署的一口探井(李雙建，2018)，該井自5228.50 m進入震旦系燈影組至5292.00 m鉆穿燈影組進入陡山沱組，揭示燈影組厚度63.50 m(圖6)。據(jù)不完全資料顯示，燈影組為一套淺褐灰色泥粉晶白云巖，頂部溶蝕孔洞發(fā)育，孔洞和裂縫內(nèi)充填白云石、石英、泥質(zhì)和干瀝青，表明該井區(qū)燈影組曾經(jīng)暴露剝蝕，頂部為巖溶風(fēng)化殼。該井燈影組之下為一套砂泥巖夾碳酸鹽巖沉積，區(qū)域?qū)Ρ葘儆诙干姐M。

圖6 資陽1井震旦系—寒武系地層古生物及沉積特征綜合圖(據(jù)李雙建等，2018修改)Fig. 6 Comprehensive map of paleontology and sedimentary characteristics of Sinian—Cambrian in the Well Ziyang-1 (modified from Li Shuangjian et al., 2018&)

由于該井燈影組殘留地層比較薄，其頂部又為風(fēng)化剝蝕面，可以推斷該套地層應(yīng)該屬于燈二段底部至燈一段地層，燈二段中上部及以上燈影組地層都被剝蝕掉了，資陽1井區(qū)缺失燈影組上部的燈四段、燈三段及大部分的燈二段；寒武系與燈二段底部直接剝蝕不整合接觸(圖6)。

2.3 蓬探1井

蓬探1井是2019年裂陷槽內(nèi)開鉆的一口重點探井，設(shè)計井深5885 m，目前井深5770.50 m(圖7)，燈影組自5629.50 m～5770.50 m已經(jīng)鉆遇141 m。該井在5726.18～5782.00 m井段進行了連續(xù)取芯，取芯井段巖性主要為灰白色泥粉晶白云巖、雪花狀構(gòu)造白云巖，及少量藻紋層白云巖、藻格架白云巖和砂礫屑白云巖，發(fā)育葡萄花邊構(gòu)造。溶蝕孔洞、裂縫及砂礫屑孔隙含白云石、水晶、干瀝青、方鉛礦和雄黃。取芯段下部鉆遇構(gòu)造破碎帶，發(fā)生嚴重井漏。根據(jù)巖性特征，蓬探1井取芯井段應(yīng)該是燈二段地層。

圖7 蓬探1井震旦系—寒武系地層古生物及沉積特征綜合圖Fig. 7 Comprehensive map of paleontology and sedimentary characteristics of Sinian—Cambrian strata in the Well Pengtan-1

通過對5576～5726 m井段巖屑進行研究發(fā)現(xiàn)，在5575～5629 m井段灰黑色頁巖夾薄層白云巖巖屑普遍含小殼化石及膠磷礦，5606 m還含疑似古杯類化石，表明該井段地層屬于寒武系(麥地坪組)；5630～5726 m井段主要為灰白色泥粉晶白云巖、藻凝塊白云巖、砂礫屑白云巖，具葡萄花邊構(gòu)造，局部層段含石英砂、磷灰石，其巖性特征與區(qū)域上四川盆地?zé)舳位鞠嗤?，可以認為是燈二段地層。

根據(jù)巖性特征和古生物組合特征可以認為，蓬探1井鉆遇的震旦系地層為燈影組燈二段，震旦系燈二段直接與寒武系(麥地坪組)不整合接觸。

2.4 裂陷槽與鄰區(qū)地震地層對比

區(qū)域上，四川盆地寒武系底部主要為一套灰黑色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖夾薄層白云巖，震旦系燈影組(燈四段)為一大套巨厚的較純的白云巖(圖4，圖6、圖7)，兩套地層地震波速度存在明顯差異，兩套地層界面附近在地震剖面上表現(xiàn)為明顯的連續(xù)強反射，該界線在四川盆地可以很好地對比和連續(xù)追蹤；震旦系燈三段主要為一套深灰色砂泥巖沉積，在川中地區(qū)厚度有40～60 m，燈二段為大套巨厚的純白云巖，兩套地層地震波速度也存在明顯差異，兩套地層界面附近在地震剖面上也表現(xiàn)為明顯的連續(xù)強反射。研究區(qū)有品質(zhì)較好的三維地震，在地震剖面(圖8，圖9，圖10)上可以明顯地看出，在東部的裂陷槽邊緣及以東地區(qū)震旦系地層比較完整，保留有燈四段至燈一段的全部地層；燈三段底部的連續(xù)強反射在蓬探1、高石17井以東地區(qū)已經(jīng)削蝕尖滅，蓬探1、高石17井區(qū)已經(jīng)沒有燈三段、燈四段地層。

圖8 蓬探1井區(qū)裂陷槽與磨溪22井區(qū)地震地層對比(line A)Fig. 8 Seismic stratigraphic correlation between the aulacogen near the Well Pengtan-1 and the area near the Well Moxi-22

圖9 蓬探1井區(qū)裂陷槽與鄰區(qū)地震地層對比(line B)Fig. 9 Seismic stratigraphic correlation between the aulacogen near the Well Pangtan-1 and neighboring areas

圖10 高石17井與高石1井聯(lián)井地震剖面(lineC)Fig. 10 Seismic profile of the Well Gaoshi-17 and the Well Gaoshi-1

地震標定與鉆井結(jié)果一致，即在蓬探1井區(qū)沒有燈三段、燈四段地層，燈二段直接與寒武系削蝕不整合接觸。

注：本研究中殘障類型包括智力障礙、精神障礙和多重殘障，其中多重殘障指該殘障人士有至少2種殘障類型，其中至少有1種殘障類型屬于智力障礙或精神障礙的情況。由于殘障程度和殘障等級分別對應(yīng)(照料者)主觀和客觀兩個量綱，故在表中分別列出。

鉆井和地震標定結(jié)果表明，四川盆地裂陷槽內(nèi)缺失燈四段、燈三段及燈二段上部地層，大部分地區(qū)燈二段直接與寒武系剝蝕整不合接觸；裂陷槽內(nèi)燈影組頂部為巖溶風(fēng)化殼。

地層分布特征表明，燈四段、燈三段以成都—綿陽地區(qū)為中心，向周圍呈近似三角形的環(huán)狀缺失(圖11)，目前鉆井顯示，資陽1井缺失地層最多，并呈現(xiàn)向四周缺失逐漸減少的趨勢，南部的威遠地區(qū)還保留有少量的燈四段地層，殘余厚度在20～40 m左右。

圖11 四川盆地震旦系燈影組四段殘余地層厚度分布圖Fig. 11 Distribution map showing the residual thickness of the 4th Member, Dengying Formation, Sinian System, in Sichuan basin紅色區(qū)域為可能的地幔柱分布范圍Red areas are possible area of mantle plume

在以往的研究中，都認為清平地區(qū)是缺失燈四段的。但近年來我們在清平地區(qū)發(fā)現(xiàn)了震旦系燈三段和燈四段地層，且燈三段厚度30 m，燈四段出露厚度大于300 m(圖11)。這一發(fā)現(xiàn)使得以往把裂陷槽延伸范圍穿過汶川、江油直至平武、青川(圖1)的論斷成了一個大問題，因為原來的裂陷槽范圍就是參照燈四段的缺失范圍確定的。這一發(fā)現(xiàn)也說明這個裂陷槽可能就沒有向西北方向的開口。

3 裂陷槽內(nèi)部與邊緣沉積特征

裂陷槽內(nèi)震旦系保留的地層主要是燈二段。高石17、資陽1、蓬探1、資探1井鉆探結(jié)果表明，裂陷槽內(nèi)燈二段巖性主要為灰白色泥粉晶白云巖、雪花狀構(gòu)造白云巖、藻紋層白云巖、藻格架白云巖、鮞粒云巖和砂礫屑白云巖，局部層段含石英砂、磷灰石，發(fā)育葡萄花邊構(gòu)造(圖4，圖6，圖7，圖12)。富藻層發(fā)育溶蝕孔洞。溶蝕孔洞、裂縫及砂礫屑孔隙半充填白云石、水晶、干瀝青、方鉛礦和雄黃等。其中藻紋層、藻格架構(gòu)造、葡萄花邊構(gòu)造、雪花狀構(gòu)造是整個揚子地區(qū)燈影組富藻層最典型的沉積構(gòu)造類型，是淺水局限臺地的標志性沉積構(gòu)造(劉靜江等，2015)。

圖12 裂陷槽區(qū)和鄰區(qū)燈影組巖性、沉積特征對比圖Fig. 12 Comparison of lithological and sedimentary characteristics of the Dengying Formation in aulacogen area and adjacent areas(a) 蓬探1井5728.4 m, 燈二段泥晶云巖；(b) 蓬探1井5736.5 m 藻凝塊云巖；(c) 蓬探1井5745.2 m 燈二段葡萄花邊構(gòu)造；(d) 蓬探1井5750.4 m燈二段雪花狀構(gòu)造云巖；(e) 蓬探1井5731.3 m 燈二段砂屑云巖；(f) 資探1井4971.31 m 燈二段孔洞瀝青；(g) 資探1井4939.4 m 藻格架云巖；(h) 磨溪108井5329.25 m 燈四段泥晶云巖裂縫；(i) 磨溪108井5305.2 m 燈四段砂屑云巖；(j) 磨溪51井5351.1 m 燈四段藻紋層云巖；(k—l)高石102井5152.14 m 燈四段泥晶云巖構(gòu)造破碎，溶蝕孔洞發(fā)育(a) Micritic dolostone of the 2nd Member, Dengying Formation(D-2M) from 5728.4 m of the Well Pengtan-1; (b) algal agglomerate dolostone from 5736.5 m of the Well Pengtan-1; (c) grape lace structure of the D-2M at 5745.2 m of the Well Pengtan-1; (d) snowflake-like structural dolostone of the D-2M at 5750.4 m of the Well Pengtan-1; (e) dolarenite of the D-2M at 5731.3 m in the Well Pengtan-1; (f) bitumen of the D-2M at 4971.31 m of the Well Zitan-1; (g) algal framework dolostone at 4939.4 m of the Well ZT-1; (h) fracture in micritic dolostone of the 4th Member, Dengying Formation (D-4M) at 5329.25 m of the Well Moxi 108; (I) dolarenite of the D4-M, 5305.2 m in the Well Moxi-108; (j) laminar algal dolostone of the D-4M at 5351.1 m in the Well Moxi-51; (k)—(l) broken structure and dissolution holes of the micritic dolostone in the D-4M at 5152.14 m of the Well Gaoshi-102

裂陷槽內(nèi)鉆井揭示的燈影組巖性特征、沉積特征與裂陷槽外四川盆地其它地區(qū)震旦系巖性和沉積特征基本相同，可以認為是相同沉積環(huán)境的產(chǎn)物，沉積相屬于典型的局限臺地之臺內(nèi)沉積。

此外，干瀝青在四川盆地?zé)舳稳璧仄毡榘l(fā)育，裂陷槽內(nèi)燈二段也富含干瀝青，表明裂陷槽內(nèi)的燈二段與四川盆地其它地區(qū)(裂陷槽外)燈二段不但沉積環(huán)境相同，也具有相同的成巖環(huán)境和成藏環(huán)境。

研究表明，上揚子地區(qū)震旦系碳酸鹽臺地由沉積作用自然形成的臺地邊緣一般發(fā)育有大型藻丘和砂屑灘，藻丘和砂屑灘的單層厚度一般在6～30 m。對研究區(qū)裂陷槽邊緣的巖性統(tǒng)計表明(圖13)，槽子邊緣以泥晶白云巖為主，夾有少量的砂屑白云巖和藻紋層白云巖，砂屑白云巖和藻云巖單層厚度大多小于1m,只有很少藻丘和砂屑灘單層厚度大于2 m，其巖性和沉積特征與槽子邊緣以外的碳酸鹽臺地沒有明顯區(qū)別。這種特征說明裂陷槽的邊緣不是由沉積形成，而是由構(gòu)造作用形成的。

圖13 裂陷槽邊緣沉積特征(餅狀圖為不同巖性的含量，底圖、顏色圖例同圖1)Fig.13 Sedimentary characteristics of the aulacogen edge (piedmont chart shows contents of different lithology; the legends of base map and the color are the same to fig. 1)

清平地區(qū)燈二段為一套藻紋層、藻格架白云巖，含小型半球狀疊層石；燈四段為一套含硅質(zhì)條帶的泥粉晶白云巖，底部含大型半球狀疊層石，其沉積類型為典型的局限臺地沉積，而不是圖1及圖13所示的裂陷槽沉積。

4 裂陷槽形成時間、成因及形成過程

地層和沉積特征研究結(jié)果表明，震旦紀燈影組沉積時四川盆地為統(tǒng)一的淺水局限臺地環(huán)境，沉積古地貌非常平緩，除了周邊幾個小型古陸外，碳酸鹽臺地上并沒有明顯的古地貌差異(劉靜江等，2015，2016)。鉆井揭示川西裂陷槽內(nèi)殘存的燈影組沉積特征與四川盆地其它地區(qū)完全相同，并沒有出現(xiàn)與裂陷槽相關(guān)的沉積類型。假如震旦紀存在裂陷槽，就一定會有裂陷槽相關(guān)的沉積；假如燈四段沉積期存在裂陷槽，裂陷槽內(nèi)就一定會有更厚的燈四段沉積。但裂陷槽區(qū)沒有燈三段、燈四段，表明燈三段、燈四段只能是沉積后剝蝕缺失，而不是沒有沉積。因此可以認為，震旦系沉積期四川盆地碳酸鹽臺地并不存在裂陷槽，裂陷槽形成于震旦系沉積之后。四川盆地裂陷槽內(nèi)最先充填的是寒武紀早期的沉積，表明裂陷槽的形成開始于寒武紀早期。

四川盆地西部燈影組地層環(huán)狀剝蝕特征(圖11)符合地幔柱演化第一階段的特征，即該地區(qū)具有地殼的穹隆狀隆升過程。這種隆升一般與地層剝蝕同時進行，在地幔柱持續(xù)隆升過程中，隆起區(qū)地層也不斷剝蝕，最終在隆起上形成與地幔柱形狀相似的環(huán)狀地層剝蝕區(qū)。而裂陷槽區(qū)沉積充填特征也符合地幔柱塌陷后沉積充填的特點(后有詳述)?；谝陨狭严莶蹍^(qū)的地層、沉積以和構(gòu)造特征，本文提出四川盆地裂陷槽的地幔柱塌陷成因觀點(圖14)。

圖14 四川盆地震旦系—寒武系裂陷槽發(fā)育模式Fig. 14 Development model of Sinian—Cambrian aulacogen in the Sichuan Basin

在大地構(gòu)造位置上，上揚子地區(qū)毗鄰攀西裂谷。攀西裂谷是一個由超級地幔柱活動形成的大陸裂谷，其主體部分分布于上揚子地塊的西部邊緣的攀枝花—瀘定、寶興一帶，裂谷向北東方向的分支就是龍門山斷裂帶，構(gòu)成四川盆地的西緣。地質(zhì)歷史上攀西裂谷曾經(jīng)多次活動(陳琦等，1987；楊實，1989)，每次活動都對與其毗鄰的上揚子地塊產(chǎn)生重大的影響，距攀西裂谷最近的四川盆地西部更是受影響最大的地方。

燈影組(燈四段)是一套巨厚的菌藻類白云巖沉積，這套白云巖不僅在整個上揚子地區(qū)全區(qū)分布，而且向西還延伸到攀西裂谷內(nèi)部，覆蓋了幾乎整個攀西裂谷(劉靜江等，2015，2016)。這套白云巖非常純凈，幾乎不含任何陸源物質(zhì)，說明它是在一種非常穩(wěn)定的沉積環(huán)境中形成的。這也表明，在震旦系燈影組沉積期攀西裂谷是處于靜止期。

震旦系沉積后，攀西裂谷又一次強烈活動，整個揚子地區(qū)從震旦系白云巖臺地到寒武系底部巨厚的黑色頁巖的沉積突變昭示了這次運動的廣泛存在(這次運動也有人稱桐灣運動二幕)。強大的裂谷動力帶動整個上揚子板塊聯(lián)動抬升，造成上揚子地區(qū)震旦系大面積暴露、剝蝕。伴隨著攀西裂谷的活動，在四川盆地西部的深部誘發(fā)了一個近似三角形的地幔柱(或由多個地幔熱點組成)。在航磁圖上，四川盆地西部深層有多個小型正高磁異常區(qū)(圖15)，這些異常在地殼的深部和淺部都存在。這些高磁異常的形成可能就是殘余地幔柱影響的結(jié)果(可以稱之為德陽地幔柱)。由于地幔柱的拱升作用，在盆地西部形成了一個近似三角形的穹隆狀隆起；同時，由于震旦紀時揚子板塊處于地球中緯度地區(qū)，氣候溫暖濕熱，碳酸鹽巖更容易遭受風(fēng)化剝蝕，結(jié)果，這個穹隆狀隆起遭到快速剝蝕，隆起上的震旦系剝蝕變薄；由于資陽1井靠近隆起的頂部，該井區(qū)震旦系剝蝕量最大，不僅燈四段、燈三段剝蝕殆盡，還把燈二段上部的大部分剝蝕掉。大陸裂谷的活動持續(xù)時間一般不長，隨著攀西裂谷活動的減弱，上揚子板塊逐漸下沉，德陽地幔柱也冷卻收縮，導(dǎo)致該地幔柱分布范圍的地層逐漸塌陷，形成一個沿地幔柱范圍分布的陷落谷。

圖15 四川盆地航磁異常圖(據(jù)周穩(wěn)生等，2016)Fig. 15 Aeromagnetic anomaly map of the Sichuan Basin (From Zhou Wensheng et al., 2016&)

由于這種陷落谷是緩慢沉降形成的，在沉降的同時可以逐漸接受新的沉積(寒武系沉積)，并且由于地幔柱區(qū)沉降速率高于周圍其他地區(qū)，也使得陷落谷內(nèi)的沉積速率明顯高于周圍其他地區(qū)，這種差異沉降的結(jié)果導(dǎo)致陷落谷內(nèi)寒武系麥地坪組、筇竹寺組沉積厚度明顯高于周圍其它地區(qū)(圖16)。此外，裂陷槽區(qū)麥地坪組主要為一套含硅含磷含小殼化石的泥質(zhì)白云巖夾砂泥巖和頁巖，表明其沉積水體較淺，沉積特征和古生物組合特征與盆地其他地區(qū)麥地坪組相似，屬于淺水陸棚環(huán)境。

麥地坪組早期的沉積忠實地記錄了這個裂陷槽早期的樣貌。麥地坪組早期沉積為一套灰黑色頁巖及含泥、含硅含磷的碳酸鹽巖組合，這套組合在四川盆地大部分地區(qū)廣泛存在(包括裂陷槽內(nèi)，圖17)，底部的頁巖厚度只有2～5 m，這說明麥地坪組開始沉積時，裂陷槽區(qū)還只是一個淺水洼地。而裂陷槽的快速充填是在麥地坪組沉積晚期至筇竹寺組沉積期(圖16),這也是德陽地幔柱塌陷、裂陷槽形成的高峰時期。

發(fā)育完善的地幔柱活動形成的地槽形構(gòu)造一般稱之為坳拉槽，如亞丁灣—紅海—東非大裂谷；德陽—安岳裂陷槽由小型地幔柱不完全發(fā)育而成(相當于地幔柱活動的早—中期階段就結(jié)束了)，形成于地幔柱抬升剝蝕及沉降陷落的過程中，形態(tài)特征與發(fā)育完善的坳拉槽有明顯差別，稱之為陷落谷可能更為準確。

本文所引用的圖1震旦系古地理圖是直接根據(jù)現(xiàn)今震旦系頂面地震構(gòu)造圖作出的古地理圖，沒有經(jīng)過地層恢復(fù)，忽略了震旦系沉積后桐灣運動二幕引起的整個上揚子地區(qū)構(gòu)造抬升造成的顯著的地層剝蝕，以及川西地幔柱拱升造成的局部強烈剝蝕，因而是錯誤的。這張圖應(yīng)該稱為寒武系沉積前的古地貌圖，而不是震旦系沉積時的古地理圖。

5 裂陷槽對四川盆地震旦系油氣成藏的貢獻

鉆井統(tǒng)計表明，裂陷槽(或陷落谷)對震旦系沉積沒有控制作用(圖13)，槽子邊緣并沒有碳酸鹽臺地邊緣的一切沉積特征，比如大型藻丘以及大范圍分布的厚層顆粒灘等等。

相反，槽子邊緣構(gòu)造成因的證據(jù)非常明顯，比如巖芯一般比較破碎，好的儲集層段基本上都是斷裂破碎帶，比如蓬探1井、高石102井、磨溪108井(圖12)等等。槽子內(nèi)部及邊緣的斷裂多為高角度或垂直斷裂，一般斷距很小，在地震剖面上看不出明顯的斷距(圖8、圖9、圖10)，這也符合陷落谷地幔柱緩慢沉降成因的特點。

因此，裂陷槽或陷落谷由于形成于震旦系沉積之后，對四川盆地震旦系的控制作用主要表現(xiàn)在對槽子邊緣及內(nèi)部儲層的改造方面，以及控制槽內(nèi)(寒武系)烴源巖的分布，進而控制沿裂陷槽或陷落谷邊緣就近成藏，對震旦系沉積沒有影響。

6 結(jié) 論

(1)四川盆地震旦系裂陷槽內(nèi)部大部分地區(qū)缺失燈三段、燈四段地層，地層缺失為局部抬升剝蝕缺失。

(2)裂陷槽內(nèi)沉積特征與四川盆地內(nèi)部其他地區(qū)基本相同，都屬于局限臺地之臺內(nèi)沉積。震旦系沉積期四川盆地震旦系碳酸鹽臺地表現(xiàn)為統(tǒng)一的淺水臺地，并沒有明顯的沉積古構(gòu)造差異。

(3)四川盆地西部地幔柱活動是四川盆地裂陷槽形成的直接原因，該裂陷槽或陷落谷形成于震旦系沉積之后，形成于寒武紀初期。

(4)裂陷槽邊緣不是由沉積形成的，因此也不能叫“臺地邊緣”，應(yīng)該叫“裂陷槽邊緣”。

(5)裂陷槽或陷落谷的形成對震旦系沉積沒有影響，但對槽內(nèi)及邊緣的震旦系儲層改造、烴源巖的形成與分布及油氣成藏具有重要作用。