冉 崎 雷 程 陳 康 張本健 梁 瀚 韓 嵩 曾 鳴 劉曉兵 皮學(xué)軍 管樹(shù)巍

（1.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 成都 610041；2.北京奧意爾工程技術(shù)有限公司 北京 100102；3.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 北京 100083）

四川盆地西北地區(qū)（川西北）主要指安縣以北的龍門(mén)山造山帶、米倉(cāng)山造山帶及山前沉積區(qū)，地理上包括廣元、劍閣、旺蒼、蒼溪等地，一直是研究川西前陸盆地的熱點(diǎn)和關(guān)鍵地區(qū)（管樹(shù)巍等，2013；王麗寧等，2014；何登發(fā)等，2016；楊躍明等，2018；陳竹新等，2019；梁瀚等，2022）。

川西北油氣勘探已逾半個(gè)世紀(jì)的歷史，20世紀(jì)70年代以來(lái)，沿襲構(gòu)造高點(diǎn)找油的傳統(tǒng)思路，先后發(fā)現(xiàn)河灣場(chǎng)氣田、九龍山氣田、中壩氣田等，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了礦山梁、劍閣以及射箭河含氣構(gòu)造，但一直未能獲得規(guī)模性突破。由于礦山梁構(gòu)造中二疊統(tǒng)棲霞組具有優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集性能，因而油源和/或保存被認(rèn)為是川西北山前成藏的關(guān)鍵因素（楊躍明等，2018；羅冰等，2020）。按此思路，2014年中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司針對(duì)山前中生界覆蓋區(qū)深層的雙魚(yú)石構(gòu)造部署了ST1井，在井深6 800～7 300 m發(fā)現(xiàn)了棲霞組孔隙型白云巖氣藏，隨后實(shí)施的ST3井在中泥盆統(tǒng)觀霧山組、中二疊統(tǒng)棲霞組均鉆獲白云巖儲(chǔ)層并獲得工業(yè)氣流（楊躍明等，2018；楊雨等，2022）；2017年針對(duì)米倉(cāng)山前九龍山構(gòu)造部署的LT1井在井深5 879～5 908 m棲霞組也獲得高產(chǎn)天然氣流，展示出川西北深層—超深層良好的天然氣勘探潛力（楊躍明等，2018；羅冰等，2020；楊雨等，2022）。

川西北中二疊統(tǒng)棲霞組是四川地塊北緣晚古生代—中三疊世被動(dòng)大陸邊緣盆地沉積的一部分，這套層序上覆中生界陸相層序，下伏南華系—中奧陶統(tǒng)裂陷被動(dòng)大陸邊緣層序（何登發(fā)等，2011，2020），3套層序完整、連續(xù)，均具有優(yōu)良的油氣地質(zhì)條件。雙魚(yú)石和九龍山構(gòu)造中二疊統(tǒng)棲霞組的勘探成功，激發(fā)了勘探家向包括龍門(mén)山北段山前沖斷帶下盤(pán)掩伏區(qū)在內(nèi)的更大區(qū)域、更多和更深層系探索的愿望（楊躍明等，2018；張本健等，2018；馬新華等，2019；羅冰等，2020；張璽華等，2020；梁瀚等，2022；楊雨等，2022）。為此，本文首先描述了川西北龍門(mén)山前和米倉(cāng)山前沖斷帶構(gòu)造變形特征，然后在充分結(jié)合前人研究成果基礎(chǔ)上，系統(tǒng)討論了南華紀(jì)以來(lái)3大演化階段的盆地性質(zhì)、構(gòu)造—沉積格局及油氣成藏條件，為該地區(qū)下一步油氣勘探提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)在大地構(gòu)造上屬于上揚(yáng)子地塊西北邊緣，包括安縣以北的龍門(mén)山造山帶、米倉(cāng)山造山帶及山前沉積區(qū)（圖1）。研究區(qū)構(gòu)造主體呈北東走向，自西向東由青川—茂汶斷裂、北川—映秀斷裂和馬角壩斷裂等大型斷裂帶組成，其中青川—茂汶斷裂以西為松潘—甘孜褶皺帶，青川—茂汶斷裂以東至北川—映秀斷裂之間也稱(chēng)為“轎子頂推覆體”或“轎子頂背斜”，北川—映秀斷裂以東至馬角壩斷裂帶之間稱(chēng)為“唐王寨推覆體”或“唐王寨—仰天窩向斜”，馬角壩斷裂帶以東為川西前陸盆地（王麗寧等，2014；李英強(qiáng)，2018；楊躍明等，2018；陳竹新等，2019；梁瀚等，2022）。

圖1 川西北地區(qū)地質(zhì)圖和主要構(gòu)造Fig.1 Geology map and the region's prominent structures of the northwestern Sichuan Basin

川西北前陸盆地基底屬于晉寧Ⅱ期（850～820 Ma）揚(yáng)子與華夏地塊拼合形成的華南大陸統(tǒng)一基底的一部分（張國(guó)偉等，2013），之后在新元古代中-晚期（～820 Ma）隨著Rodinia大陸裂解，經(jīng)歷了南華紀(jì)—早古生代、晚古生代—三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)—新生代3大演化階段，沉積了震旦紀(jì)—中三疊世海相和晚三疊世—第四紀(jì)陸相地層（何登發(fā)等，2016，2020）（圖2）。南華紀(jì)—早古生代的斷裂活動(dòng)主要受控于揚(yáng)子陸塊周緣的板塊動(dòng)力學(xué)演化（Wang and Li，2003），上揚(yáng)子地塊南華紀(jì)處于Rodinia大陸裂解背景下的伸展構(gòu)造環(huán)境，至震旦紀(jì)發(fā)育成大型碳酸鹽臺(tái)地，臺(tái)地內(nèi)部發(fā)育了一個(gè)近SN向延伸的裂陷槽（鄒才能等，2014），兩側(cè)為燈影組臺(tái)緣帶，可能與晚震旦世同沉積斷裂活動(dòng)有關(guān)。

圖2 川西北地區(qū)構(gòu)造—地層層序與盆地演化階段（據(jù)何登發(fā)等，2016；梁瀚等，2022修改）Fig.2 Stratigraphic column and basin evolution stages of the northwestern Sichuan Basin（modified from He et al.，2016；Liang et al.，2022）

自寒武紀(jì)晚期開(kāi)始，揚(yáng)子?xùn)|南緣由被動(dòng)陸緣進(jìn)入多期碰撞造山階段（張國(guó)偉等，2013），上揚(yáng)子地區(qū)由伸展轉(zhuǎn)為擠壓環(huán)境。晚古生代的斷裂活動(dòng)主要受3期構(gòu)造事件控制：1）中-晚泥盆世—早二疊世揚(yáng)子地塊北緣勉略洋盆的打開(kāi)與擴(kuò)張（張國(guó)偉等，2003），川西北地區(qū)沉積了泥盆系—中三疊統(tǒng)被動(dòng)大陸邊緣層序（何登發(fā)等，2016，2020）；2）晚二疊世茅口期末的峨嵋地裂運(yùn)動(dòng)（羅志立等，1988），形成包括開(kāi)江—梁平海槽在內(nèi)的北西向“三隆三坳”格局（何登發(fā)等，2020）；3）中-晚三疊世周緣洋盆的俯沖消減直至最終關(guān)閉，上揚(yáng)子地塊北緣發(fā)育大規(guī)模的前陸盆地（Meng et al.，1999；張國(guó)偉等，2013）。四川盆地自晚三疊世進(jìn)入陸相盆地演化階段，在早侏羅世處于印支造山期后的穩(wěn)定沉積環(huán)境（Meng et al.，2005），自中侏羅世下沙溪廟期（J2s2）開(kāi)始，盆地周緣地區(qū)轉(zhuǎn)化為擠壓背景下的前陸盆地階段，大量的熱年代學(xué)和沉積學(xué)研究均證實(shí)這個(gè)時(shí)期周緣造山帶急劇隆升與前淵凹陷的快速充填與增溫過(guò)程（何登發(fā)等，2016）。如中侏羅世上沙溪廟期（J2s2）的沉降和沉積中心位于米倉(cāng)山—大巴山山前，反映米倉(cāng)山—大巴山在這個(gè)時(shí)期大規(guī)模隆升，山前發(fā)生強(qiáng)烈沉降形成前淵凹陷。晚侏羅世蓬萊鎮(zhèn)期—早白堊世沉降和沉積中心驟然轉(zhuǎn)移至龍門(mén)山山前，反映龍門(mén)山地區(qū)的構(gòu)造在晚侏羅世—早白堊世急劇活化，而該時(shí)期大巴山山前沉積物卻總體偏細(xì)反映構(gòu)造活動(dòng)顯著減弱。新生代的沉降和沉積中心轉(zhuǎn)移至川西南地區(qū)，而川西北地區(qū)則整體處于抬升與剝蝕狀態(tài)（何登發(fā)等，2020）。因此，自中侏羅世以來(lái)，龍門(mén)山和米倉(cāng)山的急劇隆升與差異性演化，使得川西北地區(qū)持續(xù)處于擠壓構(gòu)造環(huán)境。

2 構(gòu)造變形特征

2.1 龍門(mén)山北段沖斷系統(tǒng)

龍門(mén)山北段沖斷系統(tǒng)主要由轎子頂推覆體、北川—映秀斷裂帶、唐王寨—仰天窩向斜、馬角壩斷裂帶以及盆—山過(guò)渡部位隱伏的前鋒斷裂帶組成。圖3中構(gòu)造剖面A-A'長(zhǎng)約46 km，北西向延伸，完整揭示了龍門(mén)山北段沖斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。測(cè)線(xiàn)最北端為轎子頂推覆體，地表出露新元古界、下寒武統(tǒng)油房組（?1y）和邱家河組（?1q），下伏北川—映秀斷裂帶，由數(shù)條深切基底、向南逆沖的斷裂組成，上盤(pán)地層變形強(qiáng)烈，褶皺前翼高陡直立，局部位置發(fā)生倒轉(zhuǎn)。北川—映秀斷裂帶在深部可能匯聚于一條主斷面，該主斷面由基底上切至下寒武統(tǒng)底部向SE 方向滑脫，然后向上切割古生界和中生界，在五龍洞和賈家壩之間出露地表，形成馬角壩斷裂帶。下寒武統(tǒng)底部的主滑脫面可能位于邱家河組（?1q）泥巖，在北川—映秀斷裂帶深部由于受兩個(gè)斷層轉(zhuǎn)折褶皺的疊加影響，而向南傾斜，從而與北傾的馬角壩斷裂帶形成寬緩的仰天窩向斜。向斜核部為上泥盆統(tǒng)（D3m）茅壩組，中泥盆統(tǒng)觀霧山組（D2g）和養(yǎng)馬壩組（D2y）、下泥盆統(tǒng)甘溪組（D1g）和平驛鋪組（D1p）、及志留系。向斜南側(cè)的馬角壩斷裂帶在地表由4～5 條發(fā)育在下古生界至三疊系內(nèi)部?jī)A向北西的斷裂組成，在深部匯聚于下寒武統(tǒng)底部的主滑脫面。馬角壩斷裂帶下盤(pán)為天井山背斜，背斜主體部位核部為下寒武統(tǒng)邱家河組（?1q），南翼依次為二疊系、下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）和嘉陵江組（T1j）。背斜南翼被侏羅系削蝕，侏羅系不整合覆蓋在下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）之上，地層傾角由南傾50°向盆地內(nèi)部逐步變緩。

圖3 川西北地區(qū)盆山結(jié)合部位構(gòu)造變形特征（剖面位置見(jiàn)圖1）Fig.3 Structural profiles of the basin-range contact zone in the northwestern Sichuan Basin（see Fig.1 for locations）

在對(duì)天井山背斜實(shí)施鉆探前，曾一度認(rèn)為地表沖斷巖席下掩伏著二疊系—三疊系的“堆垛式”背斜，但天井1 鉆探結(jié)果卻反映深部結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比鉆探前解釋出的復(fù)雜。天井1在978 m 深度就進(jìn)入寒武系，鉆揭（視）厚度2 732 m，然后再次進(jìn)入泥盆系—二疊系，期間多次出現(xiàn)地層重復(fù)。傾角測(cè)井顯示地層基本北西傾向，且從寒武系內(nèi)部1 700 m 開(kāi)始，傾角由70°逐漸降為10°～20°，反映這是一個(gè)倒轉(zhuǎn)的、并逐漸向深部收斂的推覆體，但直至完鉆深度4 600 m，這個(gè)推覆體仍沒(méi)有被鉆穿。根據(jù)現(xiàn)有地震資料，從盆地向此推覆體下引層可控制住6 000 m 以下由寒武系—下二疊統(tǒng)組成的斷層轉(zhuǎn)折褶皺，在此褶皺之上至完鉆層位上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組（P3ch）之間約1 500 m 的空間里，可能存在另一個(gè)由相同地層構(gòu)成的斷層轉(zhuǎn)折褶皺，其下伏斷層在下三疊統(tǒng)嘉陵江組膏鹽巖滑脫，并與天井1 已鉆揭到的兩條斷層相接構(gòu)成向盆地?cái)U(kuò)展的楔形體。

從北川—映秀斷裂帶和馬角壩斷裂帶內(nèi)各斷層由南向北依次變陡這個(gè)現(xiàn)象判斷，龍門(mén)山北段沖斷系統(tǒng)的構(gòu)造變形總體表現(xiàn)為“前列式”，特別是馬角壩斷裂帶及其下盤(pán)天井山背斜下伏斷層都匯聚于寒武系底部主滑脫面，揭示龍門(mén)山?jīng)_斷系統(tǒng)主要沿這條主滑脫面向南傳遞構(gòu)造位移。

2.2 米倉(cāng)山?jīng)_斷系統(tǒng)

圖3 中構(gòu)造剖面B-B'長(zhǎng)約37 km，近南北向，穿過(guò)大兩會(huì)背斜、吳家壩背斜和九龍山背斜，基本揭示了米倉(cāng)山南緣沖斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。米倉(cāng)山前主要由一系列斷面北傾、向南逆沖的沖斷構(gòu)造組成，在靠近山根處可見(jiàn)到中元古界火地埡群（Pt2s）逆沖至下古生界中下寒武統(tǒng)閻王碥組（?1y）、仙女洞組（?1x）和郭家壩組（?1g）之上，斷層下盤(pán)褶皺變形強(qiáng)烈，與其南側(cè)大兩會(huì)背斜以一狹窄向斜過(guò)渡，向斜核部為下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）。大兩會(huì)背斜地表形態(tài)完整，呈長(zhǎng)軸狀，走向近東西，略向南突出，核部為中-下寒武統(tǒng)，兩翼依次出露奧陶系、下志留統(tǒng)龍馬溪組（S1ln）、中志留統(tǒng)羅惹坪組（S2lr）、二疊系和下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）和嘉陵江組（T1j）。背斜北翼較南翼略陡，指示背斜受由南向北的沖斷作用控制，與由北向南的區(qū)域沖斷方向相反。大兩會(huì)背斜以南的構(gòu)造變形強(qiáng)度急速減弱，說(shuō)明這條反沖斷層消減了深部構(gòu)造的大部分位移。此外，大兩會(huì)背斜核部寒武系較盆地內(nèi)部的寒武系高出6 000 m 左右，我們推測(cè)深部可能至少存在兩條前沖斷層的疊加作用，這兩條斷層切割了大兩會(huì)背斜的南翼以及下伏的反沖斷層，并在下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）膏泥巖內(nèi)形成反沖，形成兩個(gè)構(gòu)造楔形體。

大兩會(huì)背斜南側(cè)的吳家壩背斜發(fā)育在下三疊統(tǒng)以下地層，由于背斜北翼傾角遠(yuǎn)小于下伏斷層的傾角，因此其變形方式表現(xiàn)為單剪斷層轉(zhuǎn)折褶皺（Suppe et al.，2004），下伏斷層可與大兩會(huì)疊加背斜帶的深部斷層相接。吳家壩背斜南側(cè)的九龍山背斜是米倉(cāng)山南緣沖斷系統(tǒng)的前峰，根據(jù)其南翼膝折帶的終止位置，可判斷出下伏斷層所在層位較吳家壩背斜更深。

3 構(gòu)造與沉積演化

四川盆地經(jīng)歷了南華紀(jì)—早古生代、晚古生代—三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)—新生代3 大演化階段，每一階段都包括與洋盆打開(kāi)有關(guān)的伸展階段和與洋盆閉合有關(guān)的聚斂擠壓階段，表現(xiàn)出伸展期盆地與擠壓期盆地交替發(fā)育的特點(diǎn)（何登發(fā)等，2011，2020），川西北作為上揚(yáng)子地塊的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，具有與此一致的構(gòu)造與沉積演化特征。

3.1 南華紀(jì)—早古生代盆地演化階段

作為對(duì)羅迪尼亞超大陸裂解的響應(yīng)，揚(yáng)子地塊在南華紀(jì)發(fā)生了大規(guī)模的裂陷作用，周緣形成湘桂、浙北、康滇和西鄉(xiāng)等多個(gè)裂陷盆地，內(nèi)部充填了典型的裂陷火山—沉積序列，裂陷作用峰期為820～750 Ma，川西北地區(qū)表現(xiàn)為克拉通邊緣裂陷的性質(zhì)（Wang and Li，2003；王劍等，2019）（圖4a）。至震旦紀(jì)，川西北的西側(cè)已拉開(kāi)成洋盆，北側(cè)為秦嶺被動(dòng)大陸邊緣盆地，晚震旦世發(fā)育大規(guī)模碳酸鹽臺(tái)地，臺(tái)地內(nèi)部近南北向的綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧裂陷槽裂陷可能是川西海盆向上揚(yáng)子地塊內(nèi)部延伸的拉張斷陷（魏國(guó)齊等，2015，2019；何登發(fā)等，2020）（圖4b）。震旦紀(jì)末，碳酸鹽臺(tái)地暴露，燈影組普遍有古巖溶特征，與早寒武世黑色頁(yè)巖為沖刷侵蝕接觸，在川北稱(chēng)為“鎮(zhèn)巴上升”事件（陳旭等，1990；何登發(fā)等，2020）。

圖4 川西北地區(qū)新元古代—早古生代構(gòu)造與古地理演化Fig.4 Tectonic and paleogeographic evolution of Neoproterozoic-Early Palaeozoic in the northwestern Sichuan Basin

早寒武世早期綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧裂陷槽裂陷內(nèi)充填深水陸棚相富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖，早寒武世中-晚期則充填三角洲—淺水陸棚沉積，裂陷消亡。但在中寒武世—奧陶紀(jì)，上揚(yáng)子地區(qū)仍處于伸展裂陷沉積環(huán)境，北川—映秀斷裂西側(cè)的后龍門(mén)山裂陷槽即為證據(jù)（李佐臣，2009）。川西地區(qū)（即前龍門(mén)山）在這段時(shí)期的抬升可能與裂陷肩部翹傾有關(guān)，從而使得川西北地區(qū)主要發(fā)育潮坪灘相與內(nèi)陸棚沉積。至晚奧陶世和早志留世，受揚(yáng)子地塊和華夏地塊碰撞拼合的影響，中-上揚(yáng)子邊緣古隆起形成，淺水碳酸鹽臺(tái)地為大面積的欠補(bǔ)償缺氧的深水陸棚沉積環(huán)境所取代（李皎等，2015；何登發(fā)等，2016）（圖4c），以放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖沉積為代表，主要為黑色泥頁(yè)巖類(lèi)的細(xì)粒低能沉積，厚數(shù)米至數(shù)十米，分布穩(wěn)定，而揚(yáng)子北緣—南秦嶺帶則以濁流沉積為主，為被動(dòng)大陸邊緣裂陷盆地（張國(guó)偉等，2000）。

3.2 晚古生代—三疊紀(jì)盆地演化階段

川西北地區(qū)晚古生代—三疊紀(jì)的構(gòu)造與沉積演化與其北側(cè)勉略古洋盆擴(kuò)張、俯沖和消亡有關(guān)。早泥盆世川西北大部分地區(qū)隆升成陸，沒(méi)有接受沉積，下泥盆統(tǒng)主要分布在龍門(mén)山地區(qū)和勉略縫合帶內(nèi)，其中龍門(mén)山地區(qū)的下泥盆統(tǒng)由淺海相砂巖、粉砂巖、泥巖和泥灰?guī)r組成，厚1 000～3 000 m，西側(cè)松潘—甘孜地區(qū)的下泥盆統(tǒng)則由厚達(dá)1 000 多米的陸架—斜坡和深海相的砂巖、粉砂巖和泥巖組成，局部為復(fù)理石沉積（郭正吾等，1996）。中-晚泥盆世勉略洋盆打開(kāi)，川西北地區(qū)已轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)大陸邊緣盆地，主體發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地（張國(guó)偉等，2003；何登發(fā)等，2016）。早二疊世末期，勉略洋盆可能已經(jīng)向北俯沖于秦嶺微板塊之下（張國(guó)偉等，2003），而其南側(cè)被動(dòng)大陸邊緣仍在發(fā)展之中，川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組（P2q）發(fā)育臺(tái)地邊緣礁灘相沉積（圖5a）（張本健等，2018；楊雨等，2022）；至晚二疊世，上揚(yáng)子西部地區(qū)發(fā)生廣泛的區(qū)域性擴(kuò)張裂解（羅志立等，1988；張國(guó)偉等，2013），上揚(yáng)子內(nèi)部出現(xiàn)廣元—旺蒼海槽、開(kāi)江—梁平海槽和城口—鄂西海槽（何登發(fā)等，2016，2020），其中開(kāi)江—梁平海槽呈北西向延伸，在川西北地區(qū)與勉略洋盆相接。早三疊世川西北地區(qū)處于緩慢抬升的狀況，川北廣元、梁平一帶的深水盆地（海槽）轉(zhuǎn)化為瀉湖（圖5b），潮坪外側(cè)的淺灘隨著海水的退卻也向東遷移（魏國(guó)齊等，2006）。中-晚三疊世是揚(yáng)子地塊構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時(shí)期，隨著周緣洋盆不斷俯沖消減直至最終關(guān)閉，川西北地區(qū)發(fā)生海退轉(zhuǎn)入陸相沉積（圖5c）（何登發(fā)等，2016，2020）。

圖5 川西北地區(qū)晚古生代—三疊紀(jì)構(gòu)造與古地理演化Fig.5 Tectonic and paleogeographic evolution of Late Palaeozoic-Triassic in the northwestern Sichuan Basin

3.3 侏羅紀(jì)—第四紀(jì)盆地演化旋回

川西北地區(qū)在早侏羅世進(jìn)入了一個(gè)造山期后沉積環(huán)境（圖6a），這期間晚三疊世構(gòu)造變形遭到夷平，在現(xiàn)今盆山結(jié)合部位可見(jiàn)到侏羅系與下伏三疊系之間高角度截切關(guān)系（圖3a），不整合面之上的下侏羅統(tǒng)自流井組（J1z）在區(qū)內(nèi)廣泛分布，但沉積厚度通常不足400 m，并且厚度變化不大，反映了周緣造山帶活動(dòng)較弱。在中侏羅世千佛巖期（J2q），米倉(cāng)山山前出現(xiàn)一個(gè)沉積中心，最大厚度可達(dá)400 m 以上，等厚線(xiàn)呈東西向展布，垂向上表現(xiàn)為向上變細(xì)的進(jìn)積型層序，表明此時(shí)湖盆仍處于擴(kuò)張階段。自中侏羅世下沙溪廟期（J2s1）開(kāi)始，上揚(yáng)子北部地區(qū)由早侏羅世的伸展坳陷階段轉(zhuǎn)化為擠壓構(gòu)造背景下的前陸盆地階段，此時(shí)沉降中心位于米倉(cāng)山和大巴山山前（圖6b），下沙溪廟組（J2s1）表現(xiàn)為補(bǔ)償—超補(bǔ)償沉積，萬(wàn)源一帶沉積厚度最大，達(dá)600 m（何登發(fā)等，2020）。中侏羅世上沙溪廟期（J2s2），米倉(cāng)山—大巴山發(fā)生強(qiáng)烈隆升并向盆地推覆，山前坳陷發(fā)生強(qiáng)烈沉降作用，但沉降中心已向東遷移至大巴山山前，沉積厚度達(dá)2 300 m，米倉(cāng)山山前的沉積厚度也達(dá)到1 600 m，而龍門(mén)山山前的沉積厚度僅400～900 m，可能暗示龍門(mén)山在中侏羅世的活動(dòng)性較大巴山和米倉(cāng)山要弱得多（何登發(fā)等，2016）。

圖6 川西北地區(qū)侏羅紀(jì)—新生代構(gòu)造與古地理演化Fig.6 Tectonic and paleogeographic evolution of Jurassic-Cenozoic in the northwestern Sichuan Basin

晚侏羅世遂寧期（J3sn）的沉積中心仍位于大巴山山前，最大沉積厚度達(dá)700 m，但至晚侏羅世蓬萊鎮(zhèn)期（J3p）和早白堊世（圖6c），上揚(yáng)子地區(qū)的構(gòu)造沉積格局發(fā)生重大變化，沉降和沉積中心驟然向西北遷移至龍門(mén)山地區(qū)，其中以龍門(mén)山北段劍閣—廣元地區(qū)的沉降幅度最大，蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）沉積厚度超過(guò)1 700 m，下白堊統(tǒng)沉積最厚達(dá)1 200 m，二者都向東南方向減薄，呈現(xiàn)顯著的楔狀沉積（何登發(fā)等，2016，2020），山前地區(qū)普遍發(fā)育由砂礫巖和砂泥巖組成的沖積扇相和河流相沉積（何登發(fā)等，2020）。上述特征反映晚侏羅世—早白堊世龍門(mén)山地區(qū)的構(gòu)造急劇活化，盆山高差驟然加大，構(gòu)造負(fù)荷在山前形成強(qiáng)烈的坳陷，而該時(shí)期大巴山山前的沉積物總體偏細(xì)，反映大巴山在晚侏羅世—早白堊世的構(gòu)造活動(dòng)顯著減弱。晚白堊世以來(lái)，川西北地區(qū)整體處于隆升和剝蝕狀態(tài)，沒(méi)有形成新生代盆地沉積。

4 油氣地質(zhì)意義

4.1 兩期完整、連續(xù)的裂陷層序與被動(dòng)大陸邊緣層序

近年來(lái)對(duì)前陸盆地油氣富集的主控因素研究，越來(lái)越關(guān)注前陸盆地之下的被動(dòng)大陸邊緣與裂陷層序（何登發(fā)等，2016）。Mann（2003）對(duì)世界大油氣田的構(gòu)造背景的分類(lèi)中，著重強(qiáng)調(diào)多期歷史盆地中對(duì)油氣生成、運(yùn)移和聚集起重要控制作用的某個(gè)盆地發(fā)育階段，據(jù)此將波斯灣這一“經(jīng)典”前陸盆地中的大油氣田放在“被動(dòng)大陸邊緣”盆地類(lèi)型中來(lái)考察。川西北保存了南華紀(jì)—中奧陶世和泥盆紀(jì)—中三疊世兩期完整、連續(xù)的裂陷層序與被動(dòng)大陸邊緣層序（圖2），具有優(yōu)越的油氣成藏條件。

在烴源巖方面，這兩套裂陷—被動(dòng)大陸邊緣層序發(fā)育多套烴源巖（馬新華等，2019；楊雨等，2022）。雙魚(yú)石構(gòu)造棲霞組氣藏甲烷、乙烷碳同位素值與烴源巖碳同位素值對(duì)比結(jié)果表明，其天然氣來(lái)源于下寒武統(tǒng)與中二疊統(tǒng)烴源巖共同貢獻(xiàn)（楊雨等，2022）。川西北在早寒武世位于綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧裂陷槽北部的海槽沉積區(qū)，下寒武統(tǒng)筇竹寺組烴源巖厚度可達(dá)700 m，有機(jī)碳含量平均為3.27%（羅冰等，2020；楊雨等，2022）；中二疊統(tǒng)烴源巖厚度可達(dá)300 m，有機(jī)碳含量平均為1.61%，是整個(gè)四川盆地最優(yōu)質(zhì)的生氣中心。在儲(chǔ)層方面，晚震旦世近NS 向綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧裂陷和晚二疊世NW 向開(kāi)江—梁平海槽都經(jīng)過(guò)川西北地區(qū)，裂陷和海槽兩側(cè)的高能相帶發(fā)育；而在中二疊世棲霞組—茅口組沉積期，川西北自西向東發(fā)育盆地、斜坡、碳酸鹽巖臺(tái)地相，其中雙魚(yú)石構(gòu)造棲霞組氣藏儲(chǔ)集巖類(lèi)以臺(tái)地邊緣灘微相基礎(chǔ)上形成的晶粒白云巖為特征（張本健等，2018），主要受有利沉積相帶與建設(shè)性成巖作用控制（楊雨等，2022）；此外，實(shí)鉆井和野外露頭資料表明，現(xiàn)今龍門(mén)山?jīng)_斷帶位置在中泥盆世觀霧山組沉積期毗鄰川西古海槽，發(fā)育臺(tái)緣灘相沉積，顆粒含量高，更容易接受白云巖化改造，形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層（楊躍明等，2018）。在蓋層方面，下寒武統(tǒng)筇竹寺組泥巖、下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖、中二疊統(tǒng)茅口組泥灰?guī)r、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M泥巖、下-中三疊統(tǒng)膏鹽層是良好的蓋層，特別是下-中三疊統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)定分布的膏鹽巖，厚度可達(dá)400 m，是優(yōu)質(zhì)區(qū)域性蓋層。因此，川西北地區(qū)兩期裂陷層序與被動(dòng)大陸邊緣層序發(fā)育多套生、儲(chǔ)、蓋組合，具有優(yōu)越的油氣成藏條件。

4.2 燕山期前陸盆地演化促使海相層系進(jìn)入成藏高峰

四川盆地晚白堊世以來(lái)整體處于隆升和剝蝕狀態(tài)，而沒(méi)有形成巨厚的新生代盆地沉積（管樹(shù)巍等，2013）。前已論述，上揚(yáng)子北部晚三疊世（印支期）前陸盆地的前緣隆起主要分布在川西北地區(qū)，但這個(gè)古隆起在早侏羅世已被完全夷平。至中-晚侏羅世—早白堊世，大巴山、米倉(cāng)山和龍門(mén)山相繼隆升并向盆地逆沖推覆（何登發(fā)等，2016，2020），因此川西北地區(qū)現(xiàn)存的是燕山期前陸盆地系統(tǒng)。

四川盆地北部中生界碎屑巖與米倉(cāng)山核部中酸性侵入巖體磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)熱史反演結(jié)果表明（圖7），碎屑巖樣品都經(jīng)歷了中-晚侏羅世—早白堊世（160～100 Ma）的持續(xù)增溫過(guò)程，在早白堊世末期（～100 Ma）達(dá)到最大古地溫，然后進(jìn)入冷卻階段，在中新世中期（15 Ma 左右）經(jīng)歷了快速冷卻（何登發(fā)等，2016，2020）；而米倉(cāng)山核部中酸性侵入巖體在中-晚侏羅世—早白堊世（160～120 Ma）則經(jīng)歷了一次抬升冷卻過(guò)程，之后在長(zhǎng)達(dá)約100 Ma 時(shí)間里處于緩慢降溫甚至恒溫階段，直至中新世中期（15 Ma）再次經(jīng)歷了快速冷卻（何登發(fā)等，2016，2020）。造山帶與盆地?zé)嵫莼瘹v史在中-晚侏羅世—早白堊世“一升一降”的現(xiàn)象印證了燕山期前陸盆地的形成，二者是一種耦合的過(guò)程，即龍門(mén)山與米倉(cāng)山在隆升并向盆地的推覆過(guò)程中，構(gòu)造負(fù)荷在山前形成前淵坳陷，并造成坳陷區(qū)海相層系急速的埋藏增溫，不僅使得上三疊統(tǒng)須家河組烴源巖和下-中侏羅統(tǒng)烴源巖分別在中-晚侏羅世和早白堊世進(jìn)入生烴窗（李偉等，2022；張本健等，2022），而且使得海相層系內(nèi)的古油藏發(fā)生大規(guī)模裂解，形成裂解氣藏（羅冰等，2020；李建忠等，2022）。如雙魚(yú)石構(gòu)造棲霞組白云巖裂縫與殘余溶洞內(nèi)沉淀石英和方解石膠結(jié)物，其中的氣液包裹體均一溫度具有3 個(gè)主峰溫區(qū)間：140 ℃～160 ℃、190 ℃～200 ℃和 220 ℃～260 ℃，油氣充注主要集中在中-晚侏羅世—早白堊世（羅冰等，2020）（圖8）；李建忠等（2022）在方解石膠結(jié)物中獲得的U-Pb 年齡為143.6±6.9 Ma，也指示烴類(lèi)充注時(shí)間為晚侏羅世—早白堊世。

圖7 川西北地區(qū)FT 熱歷史模擬曲線(xiàn)（根據(jù)何登發(fā)等，2016 數(shù)據(jù)編制）Fig.7 FT thermochronological T-t curve in the northwestern Sichuan Basin（data from He et al.，2016）

圖8 川西北地區(qū)山前坳陷埋藏史、熱史及油氣成藏史（據(jù)羅冰等，2020；李建忠等，2022 修改）Fig.8 Burial history，geothermal history and hydrocarbon generation history of the piedmont depression in the northwestern Sichuan Basin（modified from Luo et al.，2020；Li et al.，2022）

4.3 前淵坳陷的油氣地質(zhì)條件優(yōu)于山前沖斷帶

天山南北兩側(cè)的庫(kù)車(chē)與準(zhǔn)南山前沖斷帶形成于喜馬拉雅期，覆蓋有巨厚新生界沉積（管樹(shù)巍等，2013），而川西北燕山期山前沖斷帶自中-晚侏羅世（～160 Ma）以來(lái)就處于抬升狀態(tài)，已經(jīng)歷了1 億多年的剝蝕過(guò)程，因此在油氣保存條件方面，川西北山前沖斷帶遠(yuǎn)不如庫(kù)車(chē)與準(zhǔn)南。但川西北山前凹陷地區(qū)（即前淵坳陷）海相層系無(wú)論在印支期還是在燕山期，始終處于埋藏狀態(tài)，只是在早白堊末期（～100 Ma）才進(jìn)入抬升和剝蝕過(guò)程，因此油氣成藏條件要優(yōu)于山前沖斷帶。羅冰等（2020）對(duì)礦山粱、雙魚(yú)石和九龍山差異構(gòu)造熱演化與成藏過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)研究，認(rèn)為從推覆帶—沖斷前鋒帶—前緣隆起帶成巖—成藏差異明顯，主要與不同構(gòu)造區(qū)差異構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)，強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定保持是川西北天然氣規(guī)模成藏的主要原因，因此，盆山結(jié)合部的前淵坳陷區(qū)是深層—超深層油氣勘探的重點(diǎn)地區(qū)。

5 結(jié) 論

（1）川西北是四川盆地的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，經(jīng)歷了南華紀(jì)—早古生代、晚古生代—三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)—新生代3 大演化階段。川西北現(xiàn)今構(gòu)造格局受燕山期龍門(mén)山、米倉(cāng)山造山帶以及向盆地逆沖推覆形成的沖斷系統(tǒng)控制，其中米倉(cāng)山?jīng)_斷系統(tǒng)形成于中侏羅世上沙溪廟期（J2s2），龍門(mén)山?jīng)_斷系統(tǒng)形成于晚侏羅世蓬萊鎮(zhèn)期（J3p）和早白堊世，早白堊世晚期以來(lái)，川西北地區(qū)整體處于抬升和剝蝕狀態(tài)，沒(méi)有接受新生代盆地沉積。

（2）龍門(mén)山北段燕山期沖斷系統(tǒng)總體表現(xiàn)為由造山帶向盆地方向擴(kuò)展的“前列式”構(gòu)造變形，在盆山結(jié)合位置，沖斷系統(tǒng)內(nèi)的深部臺(tái)階狀斷裂由寒武系底部滑脫面上切至下-中三疊統(tǒng)膏鹽巖層，然后向造山帶方向反沖，形成構(gòu)造楔形體，消減了深部構(gòu)造的大部分位移。而僅有一小部分位移沿寒武系底部滑脫面向盆地內(nèi)部傳遞，形成雙魚(yú)石構(gòu)造，這是川西北山前凹陷部位構(gòu)造變形急劇減弱的主要原因。

（3）川西北燕山期前陸盆地之下保存了南華紀(jì)—中奧陶世和泥盆紀(jì)—中三疊世兩期完整、連續(xù)的裂陷層序與被動(dòng)大陸邊緣層序，具有優(yōu)越的油氣成藏條件。中-晚侏羅世—早白堊世龍門(mén)山與米倉(cāng)山急劇隆升并向盆地大規(guī)模推覆，造成前淵坳陷急速埋藏增溫，使得海相層系內(nèi)的古油藏發(fā)生大規(guī)模裂解，形成裂解氣藏。由于山前沖斷帶自中晚侏羅世（～160 Ma）以來(lái)處于抬升和剝蝕狀態(tài)，而前淵坳陷無(wú)論在印支期還是在燕山期，始終處于埋藏狀態(tài)，因此其油氣成藏條件要優(yōu)于山前沖斷帶，是深層—超深層油氣勘探的重點(diǎn)地區(qū)。