川西北地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)結(jié)構(gòu)與深層勘探層系分區(qū)

陳竹新，李偉，王麗寧，雷永良，楊光，張本健，尹宏，苑保國(guó)

（1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油盆地構(gòu)造與油氣成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，成都 610041；4.中國(guó)石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川江油 621700）

0 引言

川西北地區(qū)是四川盆地油氣勘探的重點(diǎn)領(lǐng)域，區(qū)內(nèi)發(fā)育有下寒武統(tǒng)、二疊系和上三疊統(tǒng)等多個(gè)烴源巖層系[1-5]和海相、陸相多類多層儲(chǔ)集體[6-8]，油氣地質(zhì)條件優(yōu)越。川西北沖斷帶的鉆井和地表露頭中，古生界—中生界油氣顯示豐富，震旦系—下古生界發(fā)育大量瀝青脈[9-10]，展示了川西北地區(qū)良好的勘探前景。20世紀(jì)50年代至21世紀(jì)初，在以淺層構(gòu)造圈閉為目標(biāo)的勘探思路指導(dǎo)下，盆地內(nèi)中生界陸相層系和周緣沖斷帶震旦系—古生界海相層系構(gòu)成了川西北地區(qū)的油氣勘探重點(diǎn)。1972年在龍門山北段前緣中壩構(gòu)造進(jìn)行鉆探，發(fā)現(xiàn)了上三疊統(tǒng)須家河組和中三疊統(tǒng)雷口坡組兩套天然氣儲(chǔ)集層[11-12]，認(rèn)識(shí)到印支期古構(gòu)造控制油氣成藏。隨后在沖斷帶前緣發(fā)現(xiàn)了九龍山（1976年）、河灣場(chǎng)（1988年）、射箭河（1995年）等構(gòu)造油氣藏，在侏羅系珍珠沖組、三疊系（須家河組、雷口坡組、飛仙關(guān)組）、二疊系（吳家坪組、茅口組、棲霞組等）及下古生界（志留系—奧陶系）等多個(gè)層系中獲得了工業(yè)氣流[13-14]。隨著川西北地區(qū)油氣勘探的不斷深入，勘探層位和鉆探深度由淺層向盆地深層不斷拓展，但規(guī)模油氣藏發(fā)現(xiàn)的難度越來(lái)越大。2000年以來(lái)，前陸沖斷帶[14]和海相碳酸鹽巖[15]等油氣地質(zhì)理論和勘探技術(shù)的進(jìn)步再次推動(dòng)了川西北沖斷帶油氣勘探，先后在礦山梁構(gòu)造（2003年）、吳家坪構(gòu)造（2005年）、天井山構(gòu)造（2006年）、九龍山構(gòu)造（2007年）以及龍崗地區(qū)海相礁灘領(lǐng)域（2008年）進(jìn)行鉆探，部分探井在上三疊統(tǒng)須家河組和二疊系茅口組、長(zhǎng)興組獲得了工業(yè)性天然氣發(fā)現(xiàn)[7,16]。尤其是2011年以來(lái)，在川中地區(qū)高石1井震旦系燈影組、磨溪8井寒武系龍王廟組以及川西北雙魚石地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組—茅口組雙探 1井的天然氣勘探獲得歷史性突破[6,17]，展示了四川盆地深層良好的天然氣勘探前景。但是由于川西北地區(qū)構(gòu)造條件極其復(fù)雜，限于過(guò)去勘探程度和資料品質(zhì)等原因，深層構(gòu)造的識(shí)別和認(rèn)識(shí)程度較低，嚴(yán)重制約了該區(qū)深層的天然氣勘探進(jìn)程。近年來(lái)，隨著地震和鉆井的增多、以及油氣勘探實(shí)踐的深入，為進(jìn)一步拓展川西北地區(qū)深層—超深層勘探發(fā)現(xiàn)提供了條件。整體而言，川西北地區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過(guò)程，尤其是中生代—新生代的擠壓沖斷改造，在川西北地區(qū)形成了復(fù)雜的變形結(jié)構(gòu)和地層分布，深層—超深層的構(gòu)造變形更為復(fù)雜且與中淺層迥異，認(rèn)識(shí)程度更低，因此，系統(tǒng)和正確認(rèn)識(shí)川西北地區(qū)深層的構(gòu)造演化過(guò)程、地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)和地層分布特征是該地區(qū)深層—超深層油氣勘探生產(chǎn)的關(guān)鍵。本文基于川西北地區(qū)地震、鉆井和地質(zhì)資料的綜合解釋與分析，討論該地區(qū)構(gòu)造變形特征、構(gòu)造演化過(guò)程及有利勘探領(lǐng)域區(qū)帶，增強(qiáng)油氣評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)的可靠性，為區(qū)域地質(zhì)研究和深層—超深層油氣勘探提供地質(zhì)構(gòu)造基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)。

1 地表地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于川西北地區(qū)，現(xiàn)今為青藏高原東緣與秦嶺造山帶南緣的相交部位，受到印支期以來(lái)的多期擠壓構(gòu)造作用，發(fā)育擠壓沖斷構(gòu)造為特征地表地質(zhì)結(jié)構(gòu)（見圖1a）。印支期華南板塊和華北板塊的碰撞形成了龍門山?jīng)_斷帶及川西前陸盆地，并遭受燕山期和喜馬拉雅期的陸內(nèi)構(gòu)造和沉積改造作用[18-21]。尤其是新生代晚期青藏高原東緣沖斷隆升的大陸構(gòu)造過(guò)程，形成現(xiàn)今川西北地區(qū)周緣復(fù)雜沖斷和盆內(nèi)褶皺構(gòu)造[22-24]。川西北地區(qū)西緣為龍門山北段沖斷帶，北部為米倉(cāng)山南緣沖斷帶，盆地內(nèi)部發(fā)育多排褶皺構(gòu)造帶。從地表顯性構(gòu)造跡線上看，盆緣褶皺、地層和斷層走向具有3個(gè)明顯的方向（見圖1b）。第1個(gè)是以龍門山北段前緣礦山梁、天井山和中壩背斜構(gòu)造帶為代表的北東走向的印支期（T3）擠壓沖斷構(gòu)造；第 2個(gè)是以大兩會(huì)和吳家壩背斜構(gòu)造為代表的近東西走向的燕山期（J3—K1）沖斷褶皺構(gòu)造；第 3個(gè)則是廣元至巴中一線發(fā)育的多排北東東走向的褶皺構(gòu)造帶，與龍門山北段前緣印支期沖斷構(gòu)造走向呈 10°～15°東偏夾角，包括河灣場(chǎng)、射箭河、潼梓觀、九龍山、涪陽(yáng)場(chǎng)等背斜和梓潼、蒼溪等向斜構(gòu)造。整體上看，龍門山北段北部地區(qū)和米倉(cāng)山南緣盆地區(qū)遭受了強(qiáng)烈的擠壓抬升構(gòu)造作用，盆地北部的侏羅系和下白堊統(tǒng)卷入褶皺變形，形成具有一致走向的多排逆沖和褶皺構(gòu)造；而龍門山北段南部前緣則表現(xiàn)出相對(duì)弱的構(gòu)造變形，盆地內(nèi)部沒(méi)有發(fā)育明顯的褶皺和沖斷構(gòu)造。

圖1 研究區(qū)位置（a）及地質(zhì)構(gòu)造綱要（b）圖

龍門山北段和米倉(cāng)山?jīng)_斷帶出露了強(qiáng)烈沖斷和褶皺變形的基底、震旦系、古生界和三疊系，川西北地區(qū)內(nèi)部地表主要出露侏羅系和下白堊統(tǒng)（見圖1b），整個(gè)地層結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯受龍門山北段構(gòu)造帶控制的特征。由后陸（西）向前陸（東）方向，地層厚度和構(gòu)成在逆沖推覆構(gòu)造帶和盆緣構(gòu)造帶中具有明顯差異（見圖1b）。馬角壩斷裂西北側(cè)的由唐王寨推覆體和轎子頂推覆體構(gòu)成的異地逆沖推覆構(gòu)造帶中，出露的主要沉積蓋層為震旦系—石炭系。其中出露了較為完整的奧陶系、志留系和泥盆系沉積，均發(fā)生了淺變質(zhì)作用，志留系和泥盆系最大累計(jì)厚度可達(dá)萬(wàn)米。而在馬角壩斷裂東南側(cè)的地表沖斷帶中，天井山背斜及其西南部地區(qū)均無(wú)奧陶系和志留系殘余，僅有厚 100～200 m的中—下泥盆統(tǒng)出露。在北側(cè)的礦山梁和碾子壩構(gòu)造中也只有150余米厚的中志留統(tǒng)、15～30 m厚的中奧陶統(tǒng)寶塔組和175 m厚的中—下泥盆統(tǒng)。盆地北緣河灣場(chǎng)背斜中的河深1井也僅鉆遇了594.5 m厚的中志留統(tǒng)、28 m厚的中奧陶統(tǒng)寶塔組及82.5 m厚的中—下泥盆統(tǒng)。這些地層分布反映了川西北地區(qū)復(fù)雜的古生代構(gòu)造演化、抬升剝蝕和沉積充填過(guò)程。二疊系及其之上的地層尤其是中生界出露較為連續(xù)，主要遭受了多期擠壓沖斷褶皺作用形成了近地表的逆沖斷層和褶皺構(gòu)造。總之，川西北地區(qū)經(jīng)歷了新元古代—早中生代的克拉通盆地構(gòu)造演化及晚三疊世以來(lái)的多期陸內(nèi)構(gòu)造作用，發(fā)育了海陸疊合的地層序列（見圖2）。震旦系至中三疊統(tǒng)主要為海相克拉通碳酸鹽臺(tái)地和被動(dòng)大陸邊緣沉積，上三疊統(tǒng)至下白堊統(tǒng)為陸相的前陸盆地和陸內(nèi)坳陷盆地沉積。其中，寒武系和二疊系海相泥頁(yè)巖及上三疊統(tǒng)須家河組煤系構(gòu)成了區(qū)域的有效烴源巖，震旦系和古生界碳酸鹽巖以及泥盆系和中生界砂巖構(gòu)成了良好的儲(chǔ)集層。目前油氣勘探主要集中在馬角壩斷裂以東的沖斷帶及盆地深層震旦系—古生界海相層系，受早期復(fù)雜構(gòu)造演化過(guò)程及后期中生界覆蓋和擠壓沖斷改造影響，殘余地層在盆地深層的空間分布和變形結(jié)構(gòu)并不清楚，這是本文討論的重點(diǎn)。

圖2 川西北地區(qū)地層柱狀圖及多階段構(gòu)造演化過(guò)程

2 構(gòu)造變形結(jié)構(gòu)

基于地震剖面解釋，構(gòu)建了川西北沖斷帶 3條區(qū)域大剖面（見圖3—圖5），分別展示了米倉(cāng)山?jīng)_斷帶南緣和龍門山北段沖斷帶前緣的典型地質(zhì)構(gòu)造。圖3南北向剖面展示了米倉(cāng)山南緣大兩會(huì)背斜至盆地內(nèi)部龍崗地區(qū)的構(gòu)造結(jié)構(gòu)，圖4和圖5則從北西—南東方向上揭示了龍門山北段前緣至九龍山背斜東部地區(qū)的構(gòu)造結(jié)構(gòu)。

2.1 米倉(cāng)山南緣沖斷構(gòu)造

圖3中的地震剖面是由3條測(cè)線拼接而成，由北向南分別切過(guò)米倉(cāng)山南緣、九龍山背斜和梓潼向斜東翼斜坡。從該剖面北側(cè)部分解釋結(jié)果來(lái)看，受區(qū)域性分布的下三疊統(tǒng)嘉陵江組上部的鹽滑脫層（見圖3）控制，米倉(cāng)山?jīng)_斷帶前緣表現(xiàn)出明顯分層變形結(jié)構(gòu)，發(fā)育了淺層單斜構(gòu)造和滑脫層之下深層復(fù)雜沖斷構(gòu)造。

米倉(cāng)山南緣沖斷帶發(fā)育主動(dòng)沖斷和被動(dòng)滑脫作用。被動(dòng)滑脫主要指嘉陵江組鹽層之上的中生界沉積蓋層滑脫反沖和褶皺抬升作用，其構(gòu)造變形主要集中在山前大兩會(huì)背斜南翼的單斜帶，盆地內(nèi)部沒(méi)有發(fā)生明顯的沿滑脫層向前陸方向位移傳遞和沖斷褶皺構(gòu)造作用（見圖3）。鹽滑脫層之上的淺構(gòu)造層基本上是完整的，內(nèi)部沒(méi)有發(fā)育明顯的逆沖斷層，只是表現(xiàn)出與滑脫層產(chǎn)狀基本一致的向斜和背斜形態(tài)，構(gòu)造簡(jiǎn)單而完整。其構(gòu)造變形位置和強(qiáng)度主要受滑脫層之下的深層變形結(jié)構(gòu)控制，地層褶皺變形由山前至盆地內(nèi)部變形逐漸減弱和消失。

米倉(cāng)山南緣鹽滑脫層之下的深層地層發(fā)生了強(qiáng)烈的縮短變形和沖斷疊置，表現(xiàn)為主動(dòng)沖斷構(gòu)造作用。深層沖斷構(gòu)造由米倉(cāng)山隆起向盆地方向傳遞，整體表現(xiàn)為基底擠壓隆升的特征。由南向北，深層震旦系呈階梯狀抬升，直至出露地表，依次發(fā)育燈影組四段臺(tái)緣帶、九龍山背斜、黃洋場(chǎng)沖斷帶及大兩會(huì)和燕子峽背斜等地表構(gòu)造。從解釋結(jié)果來(lái)看，米倉(cāng)山南緣深層變形卷入地層深度較大，表現(xiàn)為基底卷入的沖斷褶皺構(gòu)造。發(fā)育多條切入基底的由北向南逆沖的主斷層，傾角陡傾，斷距以垂向位移為主，水平方向的逆沖位移較小，逆沖斷層向上切入并消失在下三疊統(tǒng)鹽滑脫層中。從而在米倉(cāng)山南緣淺層單斜帶之下形成了多個(gè)疊瓦逆沖斷塊，斷塊內(nèi)部發(fā)育次級(jí)的正向或反向逆沖斷層，局部發(fā)生以寒武系頁(yè)巖為滑脫層的薄皮滑脫沖斷構(gòu)造，造成斷塊復(fù)雜而且破碎。圖3剖面中，九龍山深層是一個(gè)寬緩的背斜構(gòu)造，北翼高、南翼低，控制其形成的底部斷層位于蓋層之下更深的基底之中。結(jié)合深、淺地層基本同步變形以及侏羅系底面角度不整合結(jié)構(gòu)分析，可以認(rèn)為九龍山背斜現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)主要受控于晚白堊紀(jì)以來(lái)擠壓作用。其南側(cè)的梓潼向斜區(qū)的地層結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定，沒(méi)有發(fā)育明顯的沖斷和褶皺作用，只呈現(xiàn)了深層古隆坳結(jié)構(gòu)遭受后期沉積埋藏和抬升剝蝕作用下的改造過(guò)程。

圖3 米倉(cāng)山南緣—九龍山背斜—梓潼向斜地震白剖面（a）和構(gòu)造解釋剖面（b）（剖面位置見圖1）

2.2 龍門山北段前緣沖斷構(gòu)造

圖4、圖5由多條測(cè)線拼接而成的兩條地震剖面及其構(gòu)造地質(zhì)剖面展示了川西北地區(qū)北東—南西走向褶皺帶的構(gòu)造變形特征。由一號(hào)隱伏逆沖斷裂（見圖5，F(xiàn)1）分隔，可以劃分為上盤準(zhǔn)原地褶皺沖斷構(gòu)造（如天井山構(gòu)造[25]）和下盤原地沖斷構(gòu)造。受區(qū)域性分布的下三疊統(tǒng)嘉陵江組鹽滑脫層（見圖4、圖5，上滑脫層）和震旦系“克拉通內(nèi)裂陷”[26-27]控制分布的下寒武統(tǒng)泥頁(yè)巖滑脫層（見圖4、圖5，下滑脫層）制約，F(xiàn)1斷裂下盤的盆地邊緣和內(nèi)部的原地沖斷構(gòu)造表現(xiàn)出明顯多層次變形結(jié)構(gòu)，發(fā)育了具有明顯區(qū)別的淺層褶皺構(gòu)造、中層滑脫沖斷構(gòu)造和下滑脫層之下的深層基底褶皺結(jié)構(gòu)（見圖4、圖5）。

淺層褶皺構(gòu)造是指下三疊統(tǒng)中鹽滑脫層之上的中生界沉積蓋層褶皺變形構(gòu)造，包括山前單斜帶、雙魚石背斜、河灣場(chǎng)背斜、潼梓觀背斜、九龍山背斜以及廣元向斜、梓潼向斜等構(gòu)造（見圖4、圖5）。淺構(gòu)造層在盆地內(nèi)部不發(fā)育明顯的沿上滑脫層向盆地方向的位移傳遞和沖斷作用，其向斜和背斜形態(tài)與上滑脫層形態(tài)基本一致，只是在局部尤其是九龍山背斜東部地區(qū)發(fā)育一些小規(guī)模的鹽滑脫褶皺構(gòu)造（見圖5）。

圖4 北龍門山北段石龍梁—河灣場(chǎng)—潼梓觀—九龍山背斜地震白剖面（a）和構(gòu)造解釋剖面（b）（剖面位置見圖1）

圖5 北龍門山北段天井山背斜—九龍山背斜地震剖面（a）和構(gòu)造解釋剖面（b）（剖面位置見圖1）

中構(gòu)造變形層指位于上、下兩個(gè)滑脫層之間的一系列正向和反向的薄皮沖斷褶皺構(gòu)造，以雙魚石背斜構(gòu)造和河灣場(chǎng)構(gòu)造最為典型，發(fā)育背沖凸起構(gòu)造和對(duì)沖三角構(gòu)造（見圖4、圖5）。沖斷結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)距離傳播和非疊瓦構(gòu)造樣式表明底部發(fā)育具有低摩擦系數(shù)的韌性滑脫層。中構(gòu)造變形層內(nèi)的地層（部分古生界和下三疊統(tǒng)）相對(duì)破碎、斷塊規(guī)模小。而且，中構(gòu)造層的變形范圍主要集中在隱伏斷裂F1和潼梓觀背斜之間，盆地內(nèi)部中—深構(gòu)造變形層沒(méi)有明顯的拆離結(jié)構(gòu)（見圖4、圖5）。這種薄皮沖斷構(gòu)造分布范圍與厚層寒武系分布區(qū)基本一致的特征，說(shuō)明深層寒武系內(nèi)的滑脫層制約了中構(gòu)造變形層在西緣地區(qū)的發(fā)育。

下滑脫層之下的深層變形從龍門山北段山前向盆地方向表現(xiàn)出基底卷入的沖斷褶皺沖斷構(gòu)造。在龍門山北段北部前緣地區(qū)發(fā)育了多條切入基底的斷裂及其控制的多個(gè)基底背斜，其中震旦系燈影組明顯向盆地方向傾伏深埋，構(gòu)造抬升幅度越來(lái)越低（見圖4）。而在天井山前緣地區(qū)的雙魚石構(gòu)造深層不發(fā)育明顯的深層褶皺構(gòu)造，前緣的九龍山背斜變形也較弱（見圖5）。這些現(xiàn)象反映了現(xiàn)今川西北地區(qū)內(nèi)多排背斜和向斜構(gòu)造主要受西側(cè)龍門山北段構(gòu)造帶的晚期強(qiáng)烈擠壓作用控制，從而形成了大型的基底卷入褶皺，并使得中—上構(gòu)造層發(fā)生同步褶皺和抬升。由南東向北西方向，變形帶逐漸變寬和地層埋深變淺，反映了晚期擠壓構(gòu)造強(qiáng)度沿構(gòu)造走向的增強(qiáng)，形成了川西北地區(qū)北緣地區(qū)多排褶皺構(gòu)造以及西緣龍門山前緣多構(gòu)造變形層疊置的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

2.3 龍門山北段與米倉(cāng)山?jīng)_斷帶構(gòu)造關(guān)系

圖6 龍門山北段—米倉(cāng)山隆起地震剖面（a）和構(gòu)造解釋剖面（b）（剖面位置見圖1）

米倉(cāng)山?jīng)_斷帶主要表現(xiàn)為基底卷入的大型褶皺構(gòu)造，發(fā)育以垂向隆升為主的構(gòu)造變形和向南擠壓逆沖的變形結(jié)構(gòu)，形成了以大兩會(huì)背斜及其南緣東西走向的沖斷構(gòu)造帶（見圖3）。而米倉(cāng)山?jīng)_斷帶的西側(cè)不發(fā)育向龍門山?jīng)_斷帶逆沖的構(gòu)造，以隆起翼部的傾伏結(jié)構(gòu)為特征，整體表現(xiàn)為穩(wěn)定的單斜構(gòu)造（見圖1、圖6）。從地震剖面及其解釋剖面（見圖6）中可以清晰看到，龍門山北段沖斷帶是發(fā)育在米倉(cāng)山?jīng)_斷帶穩(wěn)定的西北翼之上，表現(xiàn)出明顯的多層構(gòu)造變形結(jié)構(gòu)。淺層為下三疊統(tǒng)中鹽滑脫層之上的廣元向斜構(gòu)造，變形卷入中—上三疊統(tǒng)和侏羅系，表現(xiàn)為受深部構(gòu)造影響的連續(xù)褶皺變形結(jié)構(gòu)。中構(gòu)造層則受深部寒武系拆離層控制，發(fā)育多個(gè)小規(guī)模的逆沖斷層，變形寬度與底部的寒武系分布相關(guān)。深層則表現(xiàn)為卷入基底的褶曲和沖斷構(gòu)造。以上現(xiàn)象反映了龍門山北段受多期擠壓構(gòu)造作用控制形成了其前緣的沖斷構(gòu)造和變形結(jié)構(gòu)。

川西北地區(qū)發(fā)育了晚三疊世、晚侏羅世—早白堊世以及晚新生代多期強(qiáng)烈擠壓構(gòu)造作用[28-31]。其中晚三疊世構(gòu)造變形主要集中在龍門山北段地區(qū)，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的蓋層滑脫沖斷褶皺變形，礦山梁—天井山—中壩構(gòu)造帶為其沖斷前鋒帶，而米倉(cāng)山東前緣東西走向的褶皺構(gòu)造可能形成于晚侏羅世—早白堊世，主要表現(xiàn)為米倉(cāng)山前緣巨厚的上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)磨拉石沉積[19-20]。而晚新生代青藏高原隆升造成的區(qū)域性擠壓沖斷作用形成了現(xiàn)今四川盆地北緣的地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造，其強(qiáng)烈改造了龍門山北段和米倉(cāng)山?jīng)_斷帶，并在盆地內(nèi)部形成多排北東東走向的多排受深部斷層控制的背斜和向斜構(gòu)造，變形卷入所有的沉積蓋層和早期形成的古沖斷構(gòu)造。

總之，龍門山北段前緣沖斷帶是發(fā)育在米倉(cāng)山隆起西翼之上的多滑脫沖斷構(gòu)造帶，是一套獨(dú)立的構(gòu)造變形體系，其構(gòu)造變形基本不受米倉(cāng)山?jīng)_斷帶影響和改造。而米倉(cāng)山?jīng)_斷帶則受到源自西側(cè)的龍門山北段的晚期大型基底卷入褶皺改造，使得米倉(cāng)山隆起內(nèi)部及其前緣地區(qū)發(fā)育了北東東走向的逆沖斷裂和卷入基底的大尺度褶皺變形，形成了九龍山背斜和蒼溪向斜等褶皺構(gòu)造（見圖4）。

3 多階段構(gòu)造演化過(guò)程

圖7 川西北地區(qū)多階段構(gòu)造演化過(guò)程（剖面位置見圖1C—C′）

川西北地區(qū)經(jīng)歷了震旦紀(jì)至中三疊世的海相克拉通盆地構(gòu)造及中—新生代陸相盆地構(gòu)造演化過(guò)程，期間經(jīng)歷了多個(gè)區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)，形成了復(fù)雜的深層地層分布及地質(zhì)結(jié)構(gòu)（見圖2、圖7）。震旦系燈影組沉積期間發(fā)育裂陷槽[27]及階梯狀臺(tái)地和臺(tái)緣結(jié)構(gòu)（見圖7a、圖7b），之上覆蓋明顯西厚東薄的下寒武統(tǒng)（見圖7b），表明川西北地區(qū)深層與安岳震旦系—寒武系特大型氣田[16,27]具有類似的優(yōu)越油氣成藏條件。志留紀(jì)末的區(qū)域性隆升和地層剝蝕，盆地西緣地區(qū)大規(guī)模抬升和剝蝕，使下寒武統(tǒng)之上直接覆蓋上古生界（見圖7c、圖7d）。晚古生代—早中生代發(fā)育被動(dòng)陸緣盆地和海相克拉通盆地沉積（見圖7d），現(xiàn)今龍門山北段所在位置局部覆蓋有泥盆系和石炭系，區(qū)域海侵形成了大范圍的中二疊統(tǒng)—中三疊統(tǒng)的碳酸鹽臺(tái)地沉積。期間中二疊世末期發(fā)育東吳運(yùn)動(dòng)[32]，形成了中二疊統(tǒng)的隆升剝蝕及之上的晚二疊世—早三疊世的開江—梁平海槽[7]。形成上古生界多套白云巖儲(chǔ)集層和灰?guī)r巖溶儲(chǔ)集層以及中—上二疊統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育。華南—華北板塊的拼合及之后的陸內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)，形成了印支期龍門山北段沖斷構(gòu)造及其前緣地區(qū)川西前陸盆地的沉積和剝蝕（見圖7e），以及侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)的陸內(nèi)坳陷盆地沉積（見圖7f）。最后川西北地區(qū)經(jīng)歷了新生代晚期再生前陸沖斷構(gòu)造過(guò)程，形成了現(xiàn)今復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造結(jié)構(gòu)（見圖7g）。在剖面結(jié)構(gòu)中（見圖3—圖5），上滑脫層之上的中生界—新生界構(gòu)造變形較為簡(jiǎn)單，地層結(jié)構(gòu)分布清晰（見圖3—見6）；而上滑脫層之下的深層圈閉目前是油氣勘探的重點(diǎn)，層系主要包括震旦系燈影組、下寒武統(tǒng)以及上古生界等，受不同階段區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)影響和改造，其地層結(jié)構(gòu)分布變化復(fù)雜。

4 關(guān)鍵構(gòu)造期地質(zhì)結(jié)構(gòu)

4.1 震旦系燈影組沉積期臺(tái)地-臺(tái)緣帶

研究區(qū)震旦紀(jì)燈影組沉積期發(fā)育起伏古地形（見圖7a），地震剖面上燈影組結(jié)構(gòu)清晰，由東向西下寒武統(tǒng)底面與燈影組有明顯的角度不整合結(jié)構(gòu)（見圖8a—圖8c）。東部九龍山背斜周圍地區(qū)燈影組厚度大，發(fā)育較為齊全的燈一段—燈四段，而且在地形上也處于構(gòu)造高部位（見圖7a、圖8a、圖8b）。向西側(cè)雙魚石構(gòu)造方向，燈影組逐漸減薄，依次出露燈三段、燈二段和燈一段，表現(xiàn)出明顯的負(fù)向地貌結(jié)構(gòu)（見圖8a—圖8c），其成因有待進(jìn)一步討論，但存在幾個(gè)明顯的構(gòu)造和沉積特征：①燈四段和燈二段分別發(fā)育有明顯西傾的陡坎帶（臺(tái)緣帶），兩個(gè)陡坎帶之間出露寬度約40 km的燈二段緩坡平臺(tái)，燈二段臺(tái)緣西側(cè)主要以燈一段出露為主，上部的燈影組基本缺失；②燈影組各段地層內(nèi)部沒(méi)有發(fā)育明顯的伸展構(gòu)造來(lái)形成上部的陡坎帶，川西北地區(qū)內(nèi)部燈影組以整體褶皺變形為主；③燈影組之上以填平補(bǔ)齊方式沉積了下寒武統(tǒng)，其最大厚度超過(guò)2 000 m，下寒武統(tǒng)在不同構(gòu)造位置與不同段的燈影組相接觸，具有明顯的沉積超覆結(jié)構(gòu)。

平面上燈影組分布具有一定方向性，地層界線所指示的陡坎帶（臺(tái)緣帶）由南向北延伸，平面上表現(xiàn)為不同段地層的向西依次尖滅（見圖9a）。米倉(cāng)山前緣旺蒼—閬中一線分布有地層齊全的燈影組，潼梓觀背斜及其東南側(cè)的以九龍山背斜為主的地區(qū)燈影組發(fā)育完整，呈現(xiàn)古隆起構(gòu)造格局（見圖7a）。

圖8 川西北地區(qū)深層典型沉積和角度不整合結(jié)構(gòu)圖（剖面位置見圖1）

4.2 志留紀(jì)末西部古隆起

志留紀(jì)末期至泥盆紀(jì)早期，川西北地區(qū)西部地區(qū)發(fā)生構(gòu)造抬升，古生界遭受區(qū)域剝蝕，西緣剝蝕量大，形成了古隆起和區(qū)域不整合（見圖7d、圖8b）。奧陶系和志留系向西逐漸抬升，在雙魚石構(gòu)造附近地層減薄尖滅，形成西薄東厚的楔形殘余地層結(jié)構(gòu)（見圖8b）。局部地區(qū)二疊系直接覆蓋在寒武系甚至下寒武統(tǒng)之上，僅在西部地區(qū)發(fā)育有殘留的泥盆系—石炭系，中間缺失大部分奧陶系—石炭系（見圖8b、圖8c），反映了早古生代末期川西北地區(qū)深層發(fā)育古隆起結(jié)構(gòu)。二疊系底部不整合面之下沒(méi)有明顯的同構(gòu)造期褶皺和沖斷變形，指示了區(qū)域性的垂向隆升和地層剝蝕等構(gòu)造作用。古隆起整體呈現(xiàn)南北走向，地層由西向東依次出露寒武系、奧陶系和志留系（見圖9b）。在龍門山北段的廣元地區(qū)以及米倉(cāng)山前緣地區(qū)分布有殘余奧陶系和志留系，最大累計(jì)厚度可達(dá)1 000余米；而在江油至馬角壩一線的龍門山北段地區(qū)的深層表現(xiàn)為古隆起構(gòu)造高部位，該構(gòu)造部位的中—上寒武統(tǒng)、奧陶系和志留系被剝蝕（見圖8c、圖9b）。

圖9 川西北深層震旦系燈影組和下古生界分布圖（研究范圍見圖1b藍(lán)色虛線框）

4.3 晚古生代—中三疊世被動(dòng)陸緣

古生代期間，在四川盆地西北部外圍地區(qū)發(fā)生了古特提斯洋盆區(qū)域性拉張作用，沿勉略帶一線自西向東發(fā)生擴(kuò)張裂陷，影響了川西北地區(qū)被動(dòng)陸緣盆地過(guò)程[33]。在此期間，川西北地區(qū)經(jīng)歷了晚古生代早期陸內(nèi)伸展、中—晚泥盆世至早石炭世初始洋盆、石炭紀(jì)-早二疊紀(jì)有限洋盆、中二疊世至中三疊世洋殼俯沖消減和中—晚三疊世陸陸碰撞造山過(guò)程[33]。川西北地區(qū)西緣深層的加里東古隆起之上發(fā)育部分泥盆系和石炭系，由北西向南東減薄尖滅（見圖8c、圖8d）。在深層加里東古隆起核部之上，泥盆系直接覆蓋在下寒武統(tǒng)之上，二者之間呈現(xiàn)明顯的不整合接觸關(guān)系（見圖8c、圖9b）。泥盆系—石炭系主要沿著江油至廣元一線分布，在龍門山北段沖斷帶和盆緣地區(qū)發(fā)育，而在川西北地區(qū)內(nèi)部和米倉(cāng)山周緣地區(qū)缺失（見圖1、圖9b）。中二疊世以來(lái)的區(qū)域性海侵，使川西北地區(qū)進(jìn)入了穩(wěn)定的碳酸鹽臺(tái)地沉積階段，形成了巨厚的碳酸鹽巖地層（見圖7d），在龍門山北段一線發(fā)育了中二疊統(tǒng)臺(tái)緣帶沉積（見圖10）。期間主要經(jīng)歷了晚二疊世的東吳運(yùn)動(dòng)[32]，造成了臺(tái)地內(nèi)的階段性沉積分異，形成了中二疊統(tǒng)茅口組剝蝕和巖溶儲(chǔ)集層以及晚二疊世至早三疊世的開江—梁平海槽及臺(tái)緣構(gòu)造。

5 深層勘探層系分區(qū)

川西北地區(qū)深層勘探層系具有明顯的分區(qū)特征（見表1），中東部深層主要為分布相對(duì)穩(wěn)定的震旦系—下古生界，西南部主要為規(guī)模發(fā)育的上古生界，西北部則主要為燈二段和古生界。從構(gòu)造穩(wěn)定性角度分析，川西北地區(qū)深層震旦系臺(tái)地和臺(tái)緣帶、古隆起控制下的下古生界斜坡帶以及隱伏原地沖斷構(gòu)造帶等是油氣勘探重點(diǎn)領(lǐng)域。

5.1 震旦系燈影組

震旦系燈影組是目前四川盆地的重點(diǎn)勘探層系之一，發(fā)育燈二段和燈四段白云巖有效儲(chǔ)集體[6,26]。川西北地區(qū)燈影組主要分布于盆地內(nèi)部和北部地區(qū)（見圖9a），最有利的構(gòu)造勘探區(qū)是九龍山背斜構(gòu)造帶。九龍山地區(qū)燈影組在地質(zhì)歷史演化過(guò)程中一直位于構(gòu)造高部位，上覆厚層下寒武統(tǒng)蓋層，晚期背斜圈閉保存完好（見圖7），而且其西部和南部發(fā)育明顯的燈四段臺(tái)緣帶，西側(cè)地區(qū)發(fā)育規(guī)模的下寒武統(tǒng)烴源巖，構(gòu)成了有利的側(cè)向和垂向油氣運(yùn)聚成藏條件（見圖8a）。其次是鹽亭斜坡帶，發(fā)育有完整的燈影組及其臺(tái)緣帶結(jié)構(gòu)，而且斜坡帶構(gòu)造穩(wěn)定，只是向南抬升不利于原地聚集成藏。還有一個(gè)有利區(qū)則是廣元至旺蒼一線相對(duì)埋藏較淺的山前沖斷構(gòu)造，包括礦山梁構(gòu)造、石龍梁構(gòu)造、潼梓觀構(gòu)造以米倉(cāng)山南緣沖斷帶等構(gòu)造帶的深層沖斷褶皺構(gòu)造。其中，龍門山北段北部地區(qū)主要分布燈二段，而米倉(cāng)山前緣則分布有完整的燈影組。但是，鄰近山前的沖斷構(gòu)造帶中的燈影組以復(fù)雜斷塊或者鼻狀構(gòu)造為主，構(gòu)造改造強(qiáng)度大，保存條件相對(duì)較差，需要有效落實(shí)目標(biāo)圈閉構(gòu)造。

圖10 川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組巖相古地理圖

表1 川西北地區(qū)深層勘探層系分區(qū)與有利構(gòu)造帶

5.2 下古生界

四川盆地下古生界有利儲(chǔ)集層包括下寒武統(tǒng)滄浪鋪組和龍王廟組、中上寒武統(tǒng)以及中奧陶統(tǒng)寶塔組等，其中以川中安岳氣田所揭示的龍王廟組為主要目的層[17]。川西北地區(qū)震旦系燈影組臺(tái)緣帶在下寒武統(tǒng)筇竹寺組沉積期間就完成了填平補(bǔ)齊，之后沉積厚度分布相對(duì)一致，遭受剝蝕后才形成了差異明顯的地層分布（見圖8b、圖8c）。而且下寒武統(tǒng)龍王廟組向西地層發(fā)生明顯的尖滅現(xiàn)象，反映了在龍王廟組沉積期的西高東低的微地形。結(jié)合圖7的構(gòu)造演化過(guò)程，認(rèn)為川西北地區(qū)下古生界受西緣加里東古隆起控制，中三疊世之前，其構(gòu)造高部位位于古隆起東部斜坡區(qū)。在中生代中晚期則在雙魚石構(gòu)造和梓潼向斜區(qū)形成了明顯的構(gòu)造高部位（見圖7f）。在遭受新生代晚期改造之后，九龍山地區(qū)才是下古生界的區(qū)域構(gòu)造高部位（見圖7g）。而對(duì)于以下寒武統(tǒng)為烴源巖的含油氣系統(tǒng)，古構(gòu)造高部位才是有利的油氣聚集區(qū)。因此，川西北地區(qū)下古生界的有利勘探區(qū)是雙魚石構(gòu)造帶和梓潼向斜深層，該區(qū)域在晚古生代和中生代期間為構(gòu)造高部位，是油氣運(yùn)移和聚集的有利指向區(qū)。

5.3 上古生界

上古生界目標(biāo)層系主要包括泥盆系金寶石組砂巖、泥盆系—石炭系白云巖以及中二疊統(tǒng)白云巖。結(jié)合殘余地層分布和有利沉積相帶來(lái)看，最有利的儲(chǔ)集體發(fā)育于龍門山北段沖斷帶一線及其深層地區(qū)（見圖9b、圖10），尤其是雙魚石構(gòu)造的西側(cè)和南側(cè)地區(qū)。上古生界直接疊置于下寒武統(tǒng)之上，通過(guò)斷裂可溝通深層烴源巖。深層地層在地質(zhì)歷史演化過(guò)程中基本保持穩(wěn)定，喜馬拉雅期強(qiáng)烈擠壓沖斷形成了以下寒武統(tǒng)泥頁(yè)巖為底滑脫層的薄皮沖斷構(gòu)造帶（見圖5、圖7g），是川西北深層上古生界油氣勘探的潛在方向。

6 結(jié)論

川西北地區(qū)經(jīng)歷了震旦紀(jì)至中三疊世的海相盆地構(gòu)造演化階段，在關(guān)鍵構(gòu)造期形成了特征性的地層分布及構(gòu)造變形結(jié)構(gòu)。震旦系燈影組整體西薄東厚，發(fā)育燈二段和燈四段兩個(gè)臺(tái)地-臺(tái)緣構(gòu)造帶，控制形成了震旦系頂面東部隆起和西部沉積區(qū)。之上發(fā)育西厚東薄的下寒武統(tǒng)，指示龍門山?jīng)_斷帶深層及鄰區(qū)發(fā)育有優(yōu)質(zhì)的烴源巖。志留紀(jì)末，西部地區(qū)表現(xiàn)為古隆起，表現(xiàn)出大規(guī)模抬升和剝蝕，出露下寒武統(tǒng)，之上直接覆蓋泥盆系—石炭系或二疊系。中二疊世至中三疊世，區(qū)域海侵形成了大范圍的碳酸鹽臺(tái)地沉積和沿龍門山北段分布的臺(tái)緣帶結(jié)構(gòu)。晚三疊世以來(lái)的中—新生代多期不同方向的陸內(nèi)擠壓沖斷構(gòu)造則形成了川西北地區(qū)陸相沉積和周緣多滑脫沖斷構(gòu)造帶的格局。

龍門山北段沖斷帶前緣可劃分出上盤準(zhǔn)原地褶皺沖斷構(gòu)造（如天井山構(gòu)造）和下盤原地沖斷構(gòu)造。受區(qū)域性分布的下三疊統(tǒng)鹽滑脫層和下寒武統(tǒng)滑脫層控制，盆地邊緣和內(nèi)部的原地沖斷構(gòu)造表現(xiàn)出明顯多層次變形結(jié)構(gòu)，發(fā)育了淺層褶皺構(gòu)造、中層薄皮沖斷構(gòu)造和深層基底褶皺構(gòu)造。米倉(cāng)山?jīng)_斷帶前緣則主要表現(xiàn)為下三疊統(tǒng)鹽滑脫層控制下的雙層變形結(jié)構(gòu)，由淺層反向逆沖的單斜構(gòu)造和深層正向逆沖的疊瓦構(gòu)造組成。盆地內(nèi)部則主要表現(xiàn)為基底卷入的大尺度褶皺變形，形成了梓潼向斜、九龍山背斜、蒼溪向斜、涪陽(yáng)場(chǎng)背斜等多排褶皺構(gòu)造帶。

川西北地區(qū)垂向上發(fā)育了多套生儲(chǔ)蓋組合，并在平面上差異分布，深層勘探層系具有明顯的分區(qū)特征。震旦系燈影組儲(chǔ)蓋組合主要分布在川西北的東部和北部地區(qū)，尤其是九龍山構(gòu)造帶及其周緣最為有利。下古生界則受西緣加里東古隆起構(gòu)造控制，并遭受后期褶皺改造，盆地西側(cè)的梓潼向斜和雙魚石構(gòu)造帶最為有利。上古生界則受大陸邊緣沉積過(guò)程制約，在西南部地區(qū)具有泥盆系—石炭系殘余地層以及中二疊統(tǒng)臺(tái)緣帶發(fā)育，龍門山北段前緣沖斷帶和深層原地構(gòu)造帶是有利區(qū)帶。從構(gòu)造結(jié)構(gòu)角度看，川西北地區(qū)深層有利勘探領(lǐng)域主要包括盆地內(nèi)古隆起上的褶皺構(gòu)造、深層隱伏原地沖斷構(gòu)造以及受西緣加里東古隆起控制的下古生界古斜坡帶。