四川盆地威遠地區(qū)構(gòu)造演化特征及其對下古生界油氣富集的控制作用*

喻 頤 李忠權(quán)，2 楊淵宇 應(yīng)文峰 杭文艷

(1. 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室·成都理工大學(xué) 2.構(gòu)造與成礦成藏重點實驗室·成都理工大學(xué))

0 引言

威遠氣田為四川盆地內(nèi)的背斜型氣田。前人對威遠背斜的形成過程做了許多研究[1-4]，主要持以下兩個觀點：①燕山運動形成威遠背斜的雛形，喜山運動使之最終定型；②威遠背斜是喜山運動的產(chǎn)物，主要經(jīng)歷了兩個階段：喜山Ⅱ幕形成老龍壩-威遠背斜；喜山Ⅲ-Ⅳ幕時期，老龍壩-威遠背斜被斷層分隔為兩個單獨的背斜。本文利用威遠地區(qū)地震解釋資料、鉆井資料和前人研究成果，具體分析從早古生代—現(xiàn)今威遠地區(qū)構(gòu)造演化過程，認為威遠地區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動的疊加作用，其威遠背斜的形成在早古生代末期就有所表現(xiàn)，最后在喜山期最終定型。

1 地質(zhì)概況

威遠構(gòu)造位于四川盆地南部，為大型穹窿狀背斜構(gòu)造，長軸為北東向[6-7](圖1)。區(qū)域構(gòu)造上，研究區(qū)所處的四川盆地位于揚子板塊西北緣、秦嶺構(gòu)造帶以南、松潘-甘孜褶皺帶以東，東南部與川東高陡構(gòu)造帶-華南構(gòu)造帶毗鄰。受揚子地塊、華北地塊、松潘-甘孜地塊構(gòu)造應(yīng)力場作用，主要經(jīng)歷了加里東運動、海西運動、印支運動、燕山運動和喜馬拉雅運動的構(gòu)造改造后，形成了現(xiàn)今既有自己特色也有相互聯(lián)系的構(gòu)造變形特征。

早古生代末，加里東時期樂山—龍女寺古隆起開始顯著抬升[8]，威遠地區(qū)處于古隆起東南翼上斜坡地帶上。二疊紀前本區(qū)為由東南向西北抬升的古侵蝕斜坡，即地勢為西北高東南低，使本區(qū)完全缺失泥盆系和石炭系地層，西北部地層剝蝕至下奧陶統(tǒng)羅漢坡組部分至寒武系使二迭系直接與寒武系接觸，東南部地層剝蝕至下志留統(tǒng)。

圖1 研究區(qū)區(qū)域大地構(gòu)造簡圖(據(jù)任紀舜等，1999，修改)

注：1.研究區(qū)范圍。2.前震旦紀基底：①漢南；②鳳凰山-慢坡嶺；③平利；④神農(nóng)架；⑤黃陵；⑥碧口；⑦武當。3.縫合帶：SS：商丹縫合帶；MS：免略縫合帶。4.逆沖推覆斷層。 S-G：松潘-甘孜構(gòu)造帶；SCO：華南構(gòu)造帶；N.DBS：北大巴山逆沖推覆構(gòu)造帶；S.DBS：南大巴山前陸褶皺沖斷帶；MCS：米倉山構(gòu)造帶；LMS：龍門山構(gòu)造帶。

威遠構(gòu)造頂部山區(qū)多為上三疊統(tǒng)須家河組、溝谷多為中三疊統(tǒng)雷口坡組，外圍分布侏羅系上部地層。核部出露最老地層為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組上部，外圍為侏羅系上部地層分布[7](圖2)。

圖2 威遠構(gòu)造地面地質(zhì)圖

2 威遠地區(qū)地震解釋剖面分析

切過威遠構(gòu)造軸部的北西—南東向05wy11線剖面(圖3)，整體表現(xiàn)為一北西緩南東陡的基底卷入背斜，寒武系以上地層變形幅度基本一致。從地震剖面看，二疊系底界面為一區(qū)域性角度不整合面，由南東往北西志留系、奧陶系和寒武系地層分別遭受剝蝕，志留系地層在1800炮道號以西尖滅，奧陶系地層在3350炮道號以西尖滅，說明晚加里東運動使威遠地區(qū)快速抬升，地層遭到剝蝕。背斜北西翼發(fā)育2條正斷層(F1/F2)，斷層斷穿不整合面以下奧陶系至震旦系，斷層傾向南東；背斜軸部，下二疊至寒武系頂部發(fā)育2條相向的逆斷層(F3/F4)，形成一局部的背沖構(gòu)造，為喜山期擠壓形成的低角度逆斷層；背斜南東翼飛仙關(guān)組至上二疊統(tǒng)發(fā)育1條SE傾向低角度逆斷層(F5)，為后期擠壓產(chǎn)生。奧陶系至寒武系發(fā)育1條上逆下正的高角度反轉(zhuǎn)斷層(F6)，為早期張性正斷層后期擠壓反轉(zhuǎn)。從斷層性質(zhì)來分析，受早期拉張作用控制形成的斷層都為高角度正斷層，后期疊加喜山的擠壓作用可能造成反轉(zhuǎn)，但是還保留其高角度的特征，而喜山期擠壓形成的逆斷層角度都較小。

北東—南西向05wy30線剖面(圖4)與05wy11線剖面具有相似的特征，其整體為基底卷入背斜，寒武系以上地層變形幅度基本一致。在威遠背斜核部發(fā)育有4條高角度正斷層，由寒武系斷穿至中二疊統(tǒng)，均由早期拉張作用產(chǎn)生。南西翼分別發(fā)育傾向南西和北東的低角度逆斷層，為后期喜山運動產(chǎn)生。北西翼發(fā)育兩條喜山期傾向北東的低角度逆斷層和一條早期拉張作用產(chǎn)生傾向南西的高角度正斷層。從整體上看，二疊系底為區(qū)域型不整合面，奧陶系和志留系地層均角度不整合在該不整合面上，反映了加里東晚期的劇烈構(gòu)造運動。

圖3 北西—南向東05wy11線地震解釋剖面

圖4 北東—南西向05wy30線地震解釋剖面

通過對威遠背斜地震解釋分析，大致可以看出，威遠背斜經(jīng)歷了至少兩種不同動力學(xué)背景的構(gòu)造運動(拉張與擠壓)。現(xiàn)今剖面上保留有高角度正斷層、下正上逆的高角度反轉(zhuǎn)斷層以及低角度逆斷層，說明威遠地區(qū)早期主要受拉張作用控制，到了后期才轉(zhuǎn)變?yōu)槭軘D壓運動控制。通過對威遠地區(qū)構(gòu)造背景的理解以及地震剖面解釋分析，利用2DMOVE軟件對威遠背斜進行了剖面演化史恢復(fù)，從而具體分析威遠背斜的形成過程。

3 威遠地區(qū)構(gòu)造演化分析

3.1 威遠構(gòu)造演化特征

本次選取了過威遠構(gòu)造軸部北西—南東向的05wy11線和北東—南西向05wy30線二條剖面(其中05wy11線與威遠構(gòu)造走向垂直，05wy30線與威遠構(gòu)造走向一致)，結(jié)合區(qū)域演化特征，利用趨勢法進行剝蝕恢復(fù)從而編制構(gòu)造演化史剖面，進一步研究威遠構(gòu)造各地質(zhì)歷史時期的形成演化過程(圖5)。

從北西—南東向05wy11線的演化史剖面(圖5)可見：奧陶系沉積前，威遠地區(qū)大體呈北西高、南東低的構(gòu)造格局，寒武系地層由西北向東南逐漸加厚。奧陶系沉積時期，仍保持北西高、南東低的構(gòu)造格局，并發(fā)育有三條傾向南東的正斷層(F1/F2/F6)。志留系沉積后，晚加里東運動使北西向大幅抬升，并在現(xiàn)今威遠構(gòu)造核部位置形成微幅度隆起，為威遠背斜雛形，同時寒武系、奧陶系及志留系地層遭受了不同程度的剝蝕。東南部僅志留系地層被剝蝕；中部志留系地層剝蝕殆盡，部分奧陶系地層也遭受剝蝕；西北部奧陶系及志留系地層完全被剝蝕，部分寒武系地層也遭受剝蝕。泥盆紀—石炭紀時期，威遠地區(qū)為持續(xù)隆升階段，造成志留系與二疊系之間的沉積間斷。二疊紀—中三疊統(tǒng)時期，威遠地區(qū)又沉入水下接受沉積，構(gòu)造穩(wěn)定，沉積平緩。由于該區(qū)地層已剝蝕至雷口坡組，所以對印支運動以后的古構(gòu)造恢復(fù)帶來的困難，但是可以明確晚三疊世—白堊紀的印支-燕山運動在威遠地區(qū)主要表現(xiàn)為區(qū)域性抬升作用，對構(gòu)造變形影響不大。始新世開始的喜山運動，使威遠地區(qū)基底卷入變形，威遠地區(qū)快速褶皺隆升形成背斜，在背斜核部形成一對低角度逆斷層(F3/F4)和南東翼形成一條南東傾向的低角度逆斷層(F5)，F(xiàn)6斷層在該時期發(fā)生反轉(zhuǎn)。

圖5 05wy11線演化史剖面

從北東—南西向05wy30線的演化史剖面(圖6)可見：寒武系沉積時期，威遠地區(qū)北東—南西向構(gòu)造相對穩(wěn)定，寒武系地層沉積厚度在該方向基本一致。在現(xiàn)今威遠古隆起核部位置發(fā)育有一條北東傾向的同沉積正斷層(F9)。奧陶系沉積時期，本地區(qū)接受穩(wěn)定沉積，斷層不發(fā)育。志留系沉積時期，東北部發(fā)育一條南西傾向的同沉積正斷層(F15)。志留系沉積之后，威遠地區(qū)受到晚加里東運動影響，南西方向地層大幅度隆升，核部地區(qū)有相對較弱的隆起，為現(xiàn)今威遠背斜的雛形，同時寒武系、奧陶系和志留系地層遭受不同程度的剝蝕作用。南西方向奧陶系、志留系全部被剝蝕，一部分寒武地層也遭受剝蝕。中部地區(qū)，奧陶系還有殘余，志留系剝蝕殆盡，向北東方向僅志留系地層部分被剝蝕。泥盆紀—石炭紀時期，受海西運動影響，該地區(qū)持續(xù)隆升，沒有接受沉積。下二疊時期，該區(qū)域又重新降到水下接受沉積，下二疊統(tǒng)沉積時期，地層南西厚，向北東逐漸減薄，該時期在核部發(fā)育三條貫穿下二疊至寒武的北東傾向正斷層(F10～F12)。上二疊至雷口坡組沉積之前，威遠地區(qū)為一向北東傾伏的斜坡，地層南西薄，向北東逐漸增厚，此時構(gòu)造活動相對平靜，沉積穩(wěn)定。后經(jīng)印支-燕山運動的區(qū)域抬升作用和喜山期的擠壓作用，使威遠地區(qū)快速隆升形成現(xiàn)今威遠構(gòu)造格局。

圖6 05wy30線演化史剖面

3.2 威遠構(gòu)造演化分析

威遠構(gòu)造隸屬于樂山-龍女寺古隆起南東翼斜坡帶，經(jīng)歷了加里東、海西、印支、燕山和喜山運動的疊加作用。由演化史剖面(圖5、圖6)分析得出，威遠背斜發(fā)育主要經(jīng)歷了雛形期、穩(wěn)定期、調(diào)整期和定型期。

(1) 雛形期

加里東期四川盆地以拉張動力學(xué)背景為主，伸展構(gòu)造環(huán)境下形成了大隆大坳的構(gòu)造格局以及高角度張性正斷層。志留紀末的晚加里東運動時期，是一次區(qū)域性的地殼運動，它使江南古陸東南的華南槽谷區(qū)全面回返，下古生界變形抬升，并遭受區(qū)域性剝蝕。四川樂山-龍女寺隆起顯著抬升在晚加里東期。威遠構(gòu)造位于樂山-龍女寺隆起的東南翼，早加里東時期為北西高南東低的斜坡，晚加里東時期構(gòu)造運動劇烈，導(dǎo)致北西向快速抬升出露水面，使寒武系—志留系地層遭到不同程度的剝蝕，威遠構(gòu)造核部在該時期有低幅度隆起，為威遠背斜的雛形。海西運動在威遠地區(qū)表現(xiàn)為區(qū)域性抬升作用，造成泥盆系和石炭系的缺失，無構(gòu)造變形發(fā)生。

(2)穩(wěn)定期

二疊紀—中三疊世時期，構(gòu)造穩(wěn)定，沉積平緩，威遠地區(qū)無構(gòu)造變形或者沉積間斷。

(3)調(diào)整期

印支期，威遠構(gòu)造開始由低幅度隆起逐漸向大型穹窿構(gòu)造轉(zhuǎn)變；燕山期威遠地區(qū)表現(xiàn)形式是區(qū)域性抬升，隆起形態(tài)基本保持不變，造成侏羅系與白堊系之間的沉積間斷[9-10]。

(4)定型期

喜山Ⅰ幕時期，E-W向擠壓力主要作用于康滇南北向構(gòu)造帶，應(yīng)力在該構(gòu)造得以完全釋放，則對威遠構(gòu)造無太大影響。到喜山Ⅱ-Ⅳ幕時期，NW向擠壓力直接作用于樂山-龍女寺古隆起。由于樂山-龍女寺古隆起南西段所受應(yīng)力作用大于北東段[11-12]，造成位于樂山-龍女寺古隆起南東翼的威遠構(gòu)造發(fā)生基底卷入變形，同時在晚加里東運動時期形成的低幅度隆起在該時期快速隆升，并伴隨一系列低角度逆斷層和反轉(zhuǎn)斷層的發(fā)育，最終形成現(xiàn)今威遠大型穹窿狀背斜構(gòu)造。

4 構(gòu)造對威遠地區(qū)下古生界油氣藏的控制作用

威遠構(gòu)造寒武系儲層以龍王廟組為主，為現(xiàn)今寒武系儲層研究焦點。威遠構(gòu)造隸屬于樂山-龍女寺古隆起上的局部構(gòu)造，龍王廟組儲層中的油氣主要來自筇竹寺組生油層，其生烴史具有以下特征：川東、川南地區(qū)進入生油期、油裂解期、過成熟期早，寒武紀時已開始生油，志留紀時進入生油高峰，三疊紀末進入高成熟階段，中侏羅世末即進入過成熟階段；川北地區(qū)早奧陶世末開始生油，早三疊世進入生油高峰，三疊紀末進入高成熟階段，侏羅紀末進入過成熟期；而樂山-龍女寺古隆起，其中、東段在奧陶紀末開始生油，西段則在中三疊世才進入生油期，早侏羅世—中侏羅世早期進入生油高峰，東段在侏羅紀末進入高成熟期，西段及中段則延遲至古近紀進入高成熟期，整個隆起帶至今仍處于高成熟期。

結(jié)合上述生烴史及威遠地區(qū)構(gòu)造演化特征可知：①雛形期—穩(wěn)定期(寒武紀—中三疊世)，威遠構(gòu)造一直處于樂山-龍女寺古隆起的斜坡帶上，沒有形成有效的構(gòu)造圈閉，四川各地向樂山-龍女寺古隆起輸送的油氣在威遠地區(qū)不能聚集成藏，而是流向如資陽古、磨溪—高石梯和龍女寺古隆起等早期局部構(gòu)造；②調(diào)整期(晚三疊世—始新世)，印支運動使威遠構(gòu)造開始隆升，有向大型穹窿構(gòu)造發(fā)育的趨勢，所以該時期威遠構(gòu)造已經(jīng)開始捕獲油氣，并且聚集成藏，但是由于隆起幅度不大，導(dǎo)致圈閉面積較小，不能形成有效的工業(yè)油氣藏；③ 定型期(漸新世—現(xiàn)今)，喜山運動使威遠構(gòu)造全面隆升，形成大型的背斜圈閉。該時期，油氣大量向威遠構(gòu)造運聚，并且部分早期古油藏受喜山運動破壞作用導(dǎo)致油氣向臨近的威遠構(gòu)造方向發(fā)生2次運移，如資陽古構(gòu)造在喜山期遭受破壞，早期的古隆起在現(xiàn)今表現(xiàn)為威遠向川中古隆起過渡的斜坡帶，從而導(dǎo)致油氣向威遠背斜運移。所以，該時期威遠構(gòu)造在其控制的范圍內(nèi)，油氣向構(gòu)造高部位聚集、氣水分異形成底水氣藏。

5 結(jié)論

(1)威遠構(gòu)造經(jīng)歷了加里東運動、海西運動、印支運動、燕山運動和喜山運動，分為4個構(gòu)造階段：①晚加里東運動為雛形期，形成威遠背斜雛形；②二疊紀—中三疊世為穩(wěn)定期，構(gòu)造穩(wěn)定，沉積平緩；③印支—喜山Ⅰ幕為調(diào)整期(晚三疊世—始新世)，僅發(fā)生區(qū)域性升降運動，造成地層的缺失，構(gòu)造相對穩(wěn)定無大的變形；④喜山運動Ⅱ-Ⅳ幕為定型期(漸新世—現(xiàn)今)，使之快速褶皺隆升形成背斜定型為現(xiàn)今構(gòu)造樣式。

(2)威遠構(gòu)造震旦系燈影組和寒武系龍王廟組油氣藏主要受控于喜山運動，油氣主要來自于生油期較晚的樂山-龍女寺古隆起地區(qū)和受破壞古油氣藏的二次運移。

5 結(jié)論

(1)威遠構(gòu)造經(jīng)歷了加里東運動、海西運動、印支運動、燕山運動和喜山運動，分為4個構(gòu)造階段：①晚加里東運動為雛形期，形成威遠背斜雛形；②二疊紀—中三疊世為穩(wěn)定期，構(gòu)造穩(wěn)定，沉積平緩；③印支—喜山Ⅰ幕為調(diào)整期(晚三疊世—始新世)，僅發(fā)生區(qū)域性升降運動，造成地層的缺失，構(gòu)造相對穩(wěn)定無大的變形；④喜山運動Ⅱ-Ⅳ幕為定型期(漸新世—現(xiàn)今)，使之快速褶皺隆升形成背斜定型為現(xiàn)今構(gòu)造樣式。

(2)威遠構(gòu)造震旦系燈影組和寒武系龍王廟組油氣藏主要受控于喜山運動，油氣主要來自于生油期較晚的樂山-龍女寺古隆起地區(qū)和受破壞古油氣藏的二次運移。

1 包茨,楊先杰,李登湘.四川盆地地質(zhì)構(gòu)造特征及天然氣遠景預(yù)測[J].天然氣工業(yè),1985,5(4):1-11.

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