四川盆地東南緣齊岳山斷裂構(gòu)造特征與頁巖氣保存條件

庹秀松，陳孔全，羅順社，湯濟(jì)廣，張斗中，沈均均

(1.長江大學(xué) 非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430100； 2.長江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

當(dāng)前，頁巖氣勘探已成為中國油氣資源勘探開發(fā)的熱點(diǎn)，其中南方揚(yáng)子地區(qū)海相地層有著巨大的頁巖氣勘探潛力[1-2]，且在四川盆地奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組海相頁巖中取得了重大突破，先后建立了長寧—威遠(yuǎn)、昭通和涪陵等國家級(jí)頁巖氣示范區(qū)[3]。隨著在四川盆地東南緣焦石壩以及平橋等地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)不斷取得進(jìn)展，川東南盆緣轉(zhuǎn)換帶已成為中國油氣勘探的一個(gè)新領(lǐng)域。齊岳山斷裂為四川盆地東部邊界，北起湖北，經(jīng)巫山、石柱、武隆、南川、綦江進(jìn)入貴州丁山、習(xí)水、古藺，不僅是四川盆地與湘鄂黔山區(qū)的盆緣轉(zhuǎn)換帶，也是上揚(yáng)子臺(tái)坳與四川臺(tái)坳的重要地質(zhì)分界線，同時(shí)還是江南雪峰造山帶前緣逆沖推覆構(gòu)造帶中隔槽式褶皺與隔擋式褶皺轉(zhuǎn)換帶?？碧介_發(fā)現(xiàn)狀表明，作為盆緣轉(zhuǎn)換帶分界線的齊岳山斷裂兩側(cè)頁巖氣成藏具有顯著差異性，其東部隔槽式褶皺帶構(gòu)造變形復(fù)雜，油氣顯示少，而其西部地區(qū)構(gòu)造變形簡單，油氣顯示多，且在元壩—普光、焦石壩、平橋、丁山、赤水等地區(qū)均已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)開發(fā)，并取得了較大成果，表明齊岳山斷裂對(duì)頁巖氣保存具有重要的控制作用。近年來前人對(duì)于齊岳山斷裂進(jìn)行了許多的研究，但多局限于狹義上的齊岳山斷裂(七曜山斷裂，即北部石柱—巫山段)的深部構(gòu)造、構(gòu)造演化等方面宏觀定性分析[4-6]，對(duì)石柱以南齊岳山斷裂研究較少，缺少對(duì)該構(gòu)造帶變形特征分析，從而制約了對(duì)該構(gòu)造帶形成演化及其對(duì)頁巖氣保存影響等方面的深入認(rèn)識(shí)。

為揭示川東南齊岳山斷裂構(gòu)造特征及其對(duì)頁巖氣保存的影響，本文將焦石壩-古藺段齊岳山斷裂作為一個(gè)整體進(jìn)行分析，以地面地質(zhì)資料和地震資料為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造資料，依據(jù)斷層相關(guān)褶皺理論，對(duì)齊岳山斷裂的構(gòu)造特征及演化史進(jìn)行了分析，并結(jié)合油氣成藏史，探討了齊岳山斷裂對(duì)周緣頁巖氣保存條件的控制作用，為川東南地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)提供指導(dǎo)和參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

齊岳山斷裂位于四川盆地東南緣，主體沿北東向展布，其東側(cè)發(fā)育隔槽式褶皺帶，單個(gè)褶皺常呈“S”形或反“S”形，背斜核部寒武系-震旦系出露，且以南川-遵義斷裂為界，分為湘鄂西沖斷帶和黔北構(gòu)造帶；斷裂西側(cè)為隔擋式褶皺帶，自北東向南西，褶皺走向由北東向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闁|西向，且向斜核部出露地層由上侏羅統(tǒng)過渡為上白堊統(tǒng)。鉆井和地表露頭揭示，區(qū)內(nèi)地層發(fā)育較全，沉積基底為前震旦系板溪群淺變質(zhì)巖，上覆地層缺失上志留統(tǒng)至石炭系，其中中志留統(tǒng)韓家店組與上覆二疊系棲霞組/梁山組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M與下二疊統(tǒng)茅口組、上三疊統(tǒng)須家河組與下伏中三疊統(tǒng)雷口坡組/獅子山組及上覆中下侏羅統(tǒng)自流井組、上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組與上白堊統(tǒng)夾關(guān)組之間均為平行不整合接觸。

研究區(qū)內(nèi)具有多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征，與整個(gè)四川盆地的構(gòu)造演化密切相關(guān)。區(qū)內(nèi)早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)簡單，以整體抬升、沉降為主，形成“大隆大坳”的構(gòu)造格局，中-新生代以來由于太平洋板塊俯沖作用和印度板塊碰撞作用的影響，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，形成多期疊加構(gòu)造變形，同時(shí)受縱向上發(fā)育的2套主要膏鹽滑脫層(寒武系、雷口坡組一嘉陵江組)及1套次要泥頁巖滑脫層(志留系)影響，發(fā)育多層次滑脫構(gòu)造，因此區(qū)內(nèi)具有復(fù)雜的復(fù)合構(gòu)造樣式。

2 齊岳山斷裂構(gòu)造變形特征

2.1 淺表構(gòu)造變形

齊岳山斷裂為四川盆地與湘鄂西山區(qū)盆緣轉(zhuǎn)換的分界線，區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形復(fù)雜，整體呈北東向展布，具有明顯的南東強(qiáng)北西弱的變形格局。受多期構(gòu)造應(yīng)力作用影響，其周緣褶皺和斷裂等發(fā)育近EW向，NE-SW向，NW-SE向和NS向4種構(gòu)造形跡，且正斷層、走滑斷層和逆斷層等均有發(fā)育。齊岳山斷裂主體隱伏于地下，僅在北部平橋地區(qū)局部沖斷到地表，在南桐一帶向北凸出，平面上呈S形分布，自焦石壩到古藺產(chǎn)狀多變，具有不連續(xù)、雁列式組合特征(圖1)。根據(jù)構(gòu)造形跡可分為北部焦石壩—丁山段和南部習(xí)水—古藺段，二者在丁山南部呈角度相交。

北部焦石壩—丁山段由8支北東向近乎平行的右階排列斷層組成。在平橋地表D01處可觀察到北東走向的系列高角度破裂面，較光滑斷面上可見方解石涂抹形成的近乎水平階步(圖2a，b)，具有左行平移特征，與白馬向斜內(nèi)鉆井巖心的擦痕和階步特征一致[7-8]；D02處發(fā)現(xiàn)4組斷裂，A組北北東向斷裂規(guī)模大，光滑斷面上水平擦痕和階步明顯(圖2d,e)，為具有左行平移特征的主斷層。其余3組為該左旋簡單剪切作用下伴生構(gòu)造，其中B組為R′剪切斷裂，斷面上發(fā)育右行平移擦痕和階步(圖2f)，C組和D組斷面風(fēng)化較嚴(yán)重，擦痕和階步性質(zhì)難以判斷，二者相對(duì)于A組斷層呈鏡像對(duì)稱，分別為R剪切和P剪切斷面[9](圖2g)。這些現(xiàn)象表明該段齊岳山斷層形成于左旋壓扭性應(yīng)力場中，而其右階雁列式展布與雪峰造山擠壓過程中先存SN向南川-遵義張性斷裂再次活動(dòng)發(fā)生左行逆沖走滑密切相關(guān)，南川-遵義斷層的左行逆沖走滑產(chǎn)生向北和向西的擠壓分量，其中向北的擠壓分量導(dǎo)致具有一定旋轉(zhuǎn)性質(zhì)的金佛山菱形隆起形成，致使該段齊岳山斷裂向北凸出且具有左旋特征(圖2c)，而其向西的擠壓分量則導(dǎo)致南桐-丁山段齊岳山斷裂走向變?yōu)楸北睎|向。

圖1 四川盆地東南緣齊岳山斷裂周緣地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basina.區(qū)域主干斷裂分布簡圖；b.川東南區(qū)域地質(zhì)圖

圖2 四川盆地東南緣齊岳山斷裂北部地表左行壓扭性構(gòu)造現(xiàn)象Fig.2 Left-lateral compressive-torsional occurrence in the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basina.近乎直立的系列破裂面；b.左行平移階步；c.齊岳山斷裂右階分段機(jī)制；d.四組斷裂面發(fā)育；e.B組斷面左行平移擦痕及階步；f.A組斷面右行平移擦痕及階步；g.里德爾剪切模式

南部習(xí)水-古藺段2支斷層表現(xiàn)為左階排列，且其走向在古藺處由北東轉(zhuǎn)為近東西向。在習(xí)水南D03處發(fā)育的走滑破裂帶西盤可見由系列破裂面組成的半花狀構(gòu)造，東盤上發(fā)育垂向呈左階排布的方解石脈體(圖3a,b)；同時(shí)在古藺南D04處發(fā)現(xiàn)高角度斷裂帶內(nèi)碎裂巖和斷層泥等現(xiàn)象發(fā)育，較光滑斷面上斜向擦痕及其階步指示右行平移特征(圖3c,d)，表明該段齊岳山斷層形成于右旋壓扭性應(yīng)力場中。中燕山期雪峰造山擠壓作用向西北方向傳遞過程中受黔中地塊的阻擋，導(dǎo)致習(xí)水段所受北西向擠壓作用更強(qiáng)，逆沖變形向西北傳遞更遠(yuǎn)，同時(shí)雪峰造山擠壓作用在SN向南川-遵義斷層左行逆沖走滑過程中產(chǎn)生向西的側(cè)向擠壓分量，從而使該段齊岳山斷裂處于右旋壓扭應(yīng)力場中，形成左階排列的右行平移斷層(圖3e)。

2.2 差異變形特征

齊岳山斷裂是隔槽式褶皺帶與隔檔式褶皺帶的分界線，重力和磁力異常等深部地球物理信息顯示齊岳山斷裂是一條規(guī)模較大的隱伏基底斷裂，兩側(cè)基底具有不同的巖性組成和變質(zhì)程度[10-11]。以該斷裂帶為界，其南東側(cè)為湘鄂黔隔槽式褶皺，寒武系和志留系滑脫作用較弱，構(gòu)造變形主要受上地殼內(nèi)(7～10 km深度)高導(dǎo)層拆離面控制[12-13]；而北西側(cè)為川東隔檔式褶皺，蓋層中發(fā)育寒武系、志留系和三疊系3套區(qū)域性滑脫層，不同構(gòu)造層次之間構(gòu)造樣式不協(xié)調(diào)，形成下變形層、中變形層和上變形層，構(gòu)成“多層樓”樣式。

研究表明主滑脫拆離深度自隔槽式褶皺向隔擋式褶皺發(fā)生臺(tái)階式變淺，兩者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系尚未明確，一般可簡化為斷坡傾角未知的斷彎褶皺[14-15]。數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)顯示，其他條件不變時(shí)，隨著斷坡傾角的不斷增大，由斷坡傳遞到隔檔褶皺區(qū)的水平位移量減少，上斷坪平移距離變短[16]。齊岳山斷裂由雁列式展布的多支斷層組成，且分支斷層自中間向兩端斷距逐漸減小，斷面逐漸變緩，在其分段轉(zhuǎn)換處形成的基底斷坡角度相比分支斷層中部變小，從而導(dǎo)致斷裂分段處湘鄂黔淺變質(zhì)軟基底沿?cái)嗥孪蛏蟼鬟f在斷裂西側(cè)大量堆積形成雙背斜構(gòu)造(圖4a)；而在分支斷層中部由于基底斷坡傾角較大，湘鄂黔淺變質(zhì)軟基底主要堆積于斷坡處形成單背斜構(gòu)造(圖4b)。因此系列橫切構(gòu)造帶地震剖面顯示，齊岳山斷裂控制形成了兩類轉(zhuǎn)換帶樣式[17]，一類在斷裂西緣發(fā)育背斜褶皺，常位于齊岳山斷裂分段處前緣；另一類則以高陡斜坡直接過渡到盆內(nèi)向斜。

圖3 四川盆地東南緣齊岳山斷裂南部地表右行壓扭性構(gòu)造現(xiàn)象Fig.3 Right-lateral compressive-torsional structure in the southern Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basina.半花狀構(gòu)造；b.左階方解石脈體；c.斜向逆斷層；d.右行平移擦痕及階步；e.南段齊岳山斷層成因

圖4 四川盆地東南緣齊岳山斷裂周緣構(gòu)造變形模式[16](修改)Fig.4 Structural deformation models in the periphery of the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basin[16](modified)a.西側(cè)背斜帶變形模式；b.西側(cè)斜坡帶變形模式

2.2.1 西側(cè)背斜構(gòu)造模式

地質(zhì)資料顯示齊岳山斷裂西側(cè)自北向南發(fā)育焦石壩、平橋、丁山和林灘場背斜構(gòu)造，在剖面上自東向西表現(xiàn)為沖斷褶皺+山前背斜+盆內(nèi)滑脫變形規(guī)律，構(gòu)造埋深呈階梯狀增大(圖5)。同時(shí)由于基底斷坡傾角和擠壓應(yīng)力大小差異，導(dǎo)致齊岳山斷裂具有不同的構(gòu)造形態(tài)，及其西側(cè)背斜發(fā)育不同的變形特征。

焦石壩背斜位于齊岳山、方斗山和石柱復(fù)向斜南端匯聚處，處于右階齊岳山斷裂分段處，地震反射特征及ADS法顯示其滑脫層深度約為8.43 km[17]。地震剖面顯示齊岳山斷層沿剛性基底斷坡呈高角度鏟形向上沖斷過程中，其前緣發(fā)育沿前寒武基底滑脫分支斷層(圖5a)。由于該處剛性基底斷坡傾角較小，齊岳山和方斗山匯聚導(dǎo)致擠壓應(yīng)力增強(qiáng)，從而導(dǎo)致分支基底斷層向西延伸遠(yuǎn)(超過30 km)，并發(fā)生強(qiáng)烈的斷滑作用；控制了上部蓋層構(gòu)造變形，形成焦石壩箱狀褶皺，同時(shí)由于寒武系和志留系的滑脫作用，箱狀褶皺內(nèi)轉(zhuǎn)折端發(fā)育系列小規(guī)模斷層，在垂向上表現(xiàn)為不協(xié)調(diào)的“三層樓”樣式。西側(cè)盆內(nèi)則主要沿寒武系發(fā)生蓋層滑脫褶皺，發(fā)育隔擋式褶皺。因此自東向西構(gòu)造變形模式為沖斷(齊岳山斷層以東)—斷滑(焦石壩箱狀背斜)—滑脫(盆內(nèi)寒武系滑脫)。

平橋背斜位于金佛山隆起西緣斜坡，該處齊岳山斷裂呈右階展布，剖面上齊岳山斷層呈鏟形發(fā)生強(qiáng)烈沖斷作用，斷距巨大，上盤地層劇烈抬升，發(fā)育系列反向伴生斷層，形成沖起構(gòu)造和斷夾塊，下盤深部發(fā)育滑脫作用較弱的基底分支斷層。該處剛性基底斷坡傾角較大，金佛山隆起吸收大量構(gòu)造形變量導(dǎo)致西緣擠壓應(yīng)力較小，基底分支斷層延伸距離較短(約10 km)，滑脫作用較弱，較少的前寒武系堆積導(dǎo)致上部地層低幅抬升，蓋層變形主要沿寒武系滑脫發(fā)生斷展作用形成平橋背斜，同時(shí)較強(qiáng)的志留系滑脫作用導(dǎo)致中、下變形層脫耦形成“三層樓”樣式(圖5b)。而背斜以西由于基底分支斷層消亡，主滑脫層轉(zhuǎn)為寒武系。因此自東向西發(fā)育沖斷(齊岳山斷層以東)—斷展(平橋背斜)—滑脫(寒武系滑脫，盆內(nèi)向斜)的構(gòu)造變形模式。

丁山背斜位于南川-遵義斷層以西，齊岳山斷裂南北兩支斷層以較大角度相交于背斜南側(cè)，且北支限制了南支的發(fā)育，為齊岳山斷層西緣形成的北西翼緩、南西翼陡的近三角形背斜。該處剛性基底斷坡傾角大小位于焦石壩與平橋之間，齊岳山斷層呈鏟形向上強(qiáng)烈沖斷，斷距巨大，上盤志留系—寒武系出露。受南北向南川-遵義走滑斷層的影響，擠壓應(yīng)力減弱，齊岳山斷層前緣基底分支斷層向西延伸距離較近(約10 km)，發(fā)生強(qiáng)烈的隱沖-滑脫作用，前寒武系大量累積形成丁山背斜(圖5c)。背斜蓋層中志留系滑脫作用較弱，僅發(fā)育系列沿寒武底滑脫斷層，向上未斷開志留系，形成“兩層樓”構(gòu)造樣式，而盆內(nèi)主要沿寒武系滑脫形成蓋層滑脫褶皺，因此自東向西的構(gòu)造變形模式為沖斷(齊岳山斷層以東)—隱沖—斷展(丁山背斜)—滑脫(寒武系滑脫，盆內(nèi)向斜)。

林灘場背斜形成于左階展布的齊岳山斷層西側(cè)，為一北東向短軸緊閉背斜，核部下二疊統(tǒng)出露。地震剖面顯示齊岳山斷層呈高角度鏟形向上沖斷，消失于志留系中，斷距小，其上盤較寬緩，桑木場背斜核部震旦系出露。該處剛性基底斷坡傾角較大，擠壓應(yīng)力較小，基底分支斷層延伸近8 km，滑脫作用強(qiáng)烈，發(fā)育基底逆沖-斷展褶皺(圖5e)。背斜蓋層中滑脫作用較弱，僅形成少許反沖小斷層，而在其西側(cè)盆內(nèi)3套區(qū)域滑脫層滑脫作用較強(qiáng)，形成“三層樓”樣式，因此自東向西具有高角度逆沖(齊岳山斷層以東)—基底逆沖—斷展(林灘場背斜)—滑脫(盆內(nèi)滑脫)的變形模式。

2.2.2 西側(cè)斜坡帶模式

齊岳山斷裂西側(cè)斜坡帶在剖面上表現(xiàn)為基底逆沖褶皺+高角度斜坡組合的構(gòu)造樣式，齊岳山斷層在剖面上沿傾角較大的剛性基底斷坡向上逆沖消失于三疊系-侏羅系中，其前緣未發(fā)育基底分支斷層，變形作用向西迅速減弱，其盆內(nèi)外地層高程的降低主要通過高角度斜坡來實(shí)現(xiàn)(圖5d，f)。其中齊岳山斷層以東構(gòu)造變形主要受前寒武基底滑脫斷層控制，上部蓋層中寒武系滑脫作用較弱，志留系幾乎不起滑脫作用，中下變形層合并為一套變形層，發(fā)育沖起構(gòu)造，表現(xiàn)為“兩層樓”樣式。而齊岳山斷層以西主滑脫層由前震旦基底拆離面迅速抬升至寒武系，志留系和三疊系滑脫作用較強(qiáng)，表現(xiàn)為“三層樓”樣式。因此區(qū)內(nèi)自東向西發(fā)育基底逆沖構(gòu)造(齊岳山斷層以東)—滑脫褶皺(盆內(nèi))的變形模式。

圖5 四川盆地東南緣齊岳山斷裂帶地震地質(zhì)解釋剖面(測(cè)線位置見圖1)Fig.5 Seismic interpretations of the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basin (see Fig.1 for the locations of lines)a. A—A′剖面；b. B—B′剖面；c. C—C′剖面；d. D—D′剖面;e. EE′剖面；f. F—F′剖面

圖6 四川盆地東南緣齊岳山斷裂焦石壩-古藺段寒武系斷距變化Fig.6 Throw variation from Jiaoshiba to Guling in the Qiyueshan Fault during the Cambrian at the southeastern margin of the Sichuan Basin

此外，對(duì)該系列地震剖面上齊岳山斷裂斷開寒武系的斷距進(jìn)行測(cè)量，可以發(fā)現(xiàn)自焦石壩段往南到古藺地區(qū)，齊岳山斷層沖斷作用逐漸減弱，斷距逐漸減小(圖6)，其中焦石壩處方斗山斷層吸收了部分變形量導(dǎo)致齊岳山斷層斷距偏小，其整體與北部巫山段到焦石壩段的斷距變化趨勢(shì)相反[6]，即焦石壩-平橋處齊岳山斷層斷距最大，向南北兩側(cè)均逐漸減小，表明雪峰造山帶前陸逆沖推覆作用在焦石壩一線最強(qiáng)。

3 齊岳山斷裂形成演化

齊岳山斷裂形成演化與四川盆地東南緣的褶皺變形密切相關(guān)。已有研究表明，川東南地區(qū)在晚侏羅世—早白堊世受雪峰造山帶SE-NW推擠作用的影響，形成北東向主體構(gòu)造；晚白堊世末，在川東形成高陡褶皺的同時(shí)，南部紫玉-羅甸斷裂發(fā)生左旋走滑致使黔中地塊鍥入大婁山地區(qū)，導(dǎo)致川南地區(qū)受到SN向擠壓作用；古近紀(jì)晚期，印-亞板塊碰撞在川東南地區(qū)形成NE-SW向構(gòu)造應(yīng)力場；晚新生代，青藏高原快速隆起導(dǎo)致川東南地區(qū)受到NW-SE向擠壓發(fā)生強(qiáng)烈隆升剝蝕，形成現(xiàn)今構(gòu)造格架[18-20]。因此，本次研究認(rèn)為，齊岳山斷裂的構(gòu)造變形分為晚侏羅世—早白堊世壓扭性基底逆沖、晚白堊世末黔中地塊改造和喜馬拉雅期差異隆升3個(gè)階段。

1) 晚侏羅世—早白堊世，在湘鄂西褶皺帶向西北遞進(jìn)變形過程中，受四川盆地剛性基底阻擋和寒武系膏鹽分布的影響，其主滑脫層發(fā)生階梯狀抬升變淺，由前震旦系淺變質(zhì)基底拆離面轉(zhuǎn)變?yōu)楹湎担R岳山斷裂沿基底斷坡向上沖斷，吸收大量變形量，使蓋層褶皺由隔槽式向隔擋式轉(zhuǎn)變，且形成的齊岳山斷層呈北東向展布(圖7a)。但在此過程中，由于早期先存SN向南川-遵義張性斷裂受此作用再次活動(dòng)發(fā)生左行逆沖走滑[20]，形成向北和向西的擠壓應(yīng)力分量，導(dǎo)致平橋-南桐段齊岳山斷裂向北凸出，并使丁山段斷裂走向轉(zhuǎn)為北北東向，與習(xí)水段呈角度相交。受此向北擠壓分支應(yīng)力影響，北部地區(qū)發(fā)生右旋壓扭作用，齊岳山斷裂表現(xiàn)出右階斜列式展布特征，并在地表發(fā)育北東向左行平移斷層。南部由于黔中地塊的阻擋作用，致使習(xí)水段齊岳山斷裂所受北西向擠壓作用強(qiáng)于古藺段，雪峰山前逆沖推覆帶向前傳遞更遠(yuǎn)，同時(shí)受南川-遵義斷裂左行逆沖走滑斷裂向西擠壓分量的影響，導(dǎo)致該段齊岳山斷裂呈左階排布，并在地表發(fā)育右行平移斷層(圖7b)。

2) 晚白堊世末，受雪峰造山持續(xù)擠壓作用影響，黔中地塊沿左行走滑的紫云-羅甸斷裂向北楔入，同時(shí)受四川盆地剛性基底的強(qiáng)烈阻擋，川南地區(qū)受近南北向擠壓作用的改造[20]，使齊岳山斷裂古藺段以南斷層走向由北東向轉(zhuǎn)為近東西向，形成了現(xiàn)今齊岳山斷裂南端變形樣式，同時(shí)該擠壓作用還導(dǎo)致齊岳山斷裂帶發(fā)生隆升剝蝕作用，且向北隆升幅度逐漸減弱(圖7c)。

圖7 四川盆地東南緣齊岳山斷裂構(gòu)造演化模式Fig.7 Tectonic evolution models of the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basina.僅受雪峰造山作用控制的理想構(gòu)造形跡；b.早白堊世末構(gòu)造形跡；c.晚白堊世末構(gòu)造形跡

3) 新近紀(jì)，青藏高原隆升對(duì)中國中西部地區(qū)產(chǎn)生了廣泛的抬升作用，由于雪峰造山推擠導(dǎo)致湘鄂西地區(qū)的地殼在垂向上增厚，受重力均衡作用和外動(dòng)力作用的影響，齊岳山斷裂兩側(cè)的四川盆地和湘鄂黔山區(qū)發(fā)生了差異性隆升剝蝕[16]。裂變徑跡年代學(xué)資料表明齊岳山西側(cè)盆內(nèi)隆升速率較慢(2～4 ℃/Ma)，齊岳山東側(cè)山區(qū)隆升速率較快(7～8 ℃/Ma)[21-26]，二者差異性隆升速度導(dǎo)致齊岳山斷裂上部變陡變窄，此階段最終促使了齊岳山斷裂的定型(圖8a，b)。

4 齊岳山斷裂對(duì)周緣頁巖氣保存的影響

四川盆地東南緣下古生界發(fā)育多套烴源巖，生烴潛力巨大，其中晚奧陶世—早志留世五峰組-龍馬溪組為一套深水陸棚相頁巖，具有“高TOC、高含氣量、高演化”特征，生烴條件優(yōu)越，其勘探前景與保存條件密切相關(guān)。已有勘探證實(shí)頁巖氣保存條件主要受構(gòu)造作用控制，與頁理封閉性和蓋層封閉性密切相關(guān)，受斷裂和抬升剝蝕(埋深)作用影響，其中構(gòu)造改造弱、埋深較大的寬緩背斜、斷層不發(fā)育或斷層封閉性較好等環(huán)境有利于頁巖氣的保存，而處于開啟性斷裂帶或是距離露頭區(qū)不遠(yuǎn)等改造強(qiáng)、埋藏淺的構(gòu)造對(duì)頁巖氣保存不利[27-32]。

齊岳山斷裂是四川盆地與其東緣復(fù)雜構(gòu)造變形帶油氣保存的分界線。晚侏羅世之前，齊岳山斷裂未發(fā)育，研究區(qū)處于持續(xù)沉降環(huán)境，五峰組-龍馬溪組埋深大，頁巖氣持續(xù)生成，期間經(jīng)歷了幾次低幅度抬升剝蝕，但未破壞頁巖氣保存條件(圖9a)。晚侏羅世以后，研究區(qū)先后經(jīng)歷了兩期抬升剝蝕，其中燕山期齊岳山斷裂在北西向推擠作用下，發(fā)生基底逆沖形成強(qiáng)烈褶皺變形，并在喜馬拉雅期發(fā)生劇烈隆升剝蝕，二者均造成保存條件強(qiáng)烈改變。其上盤背斜由于變形強(qiáng)、剝蝕嚴(yán)重，頁巖氣層段上覆層厚度減薄甚至出露地表，區(qū)域蓋層和頁巖自封閉性被破壞，頁巖氣沿裂縫、斷層大規(guī)模滲流逸散，保存條件差(圖9c中C區(qū))。根據(jù)“動(dòng)中找靜、強(qiáng)中找弱”的原則，變形過程中構(gòu)造變形強(qiáng)度較弱，后期相對(duì)穩(wěn)定區(qū)塊頁巖氣保存條件破壞較輕，保存條件相對(duì)較好。齊岳山斷裂東側(cè)武隆、彭水等斷裂較少的寬緩向斜或復(fù)向斜中低幅背斜構(gòu)造變形相對(duì)較弱，后期改造影響較小，抬升剝蝕未破壞上覆蓋層封閉性，其形成的細(xì)小裂縫為頁巖氣有利富集空間，同時(shí)較大埋深導(dǎo)致頁理封閉性較強(qiáng)，順層方向的滲透率低，因此保存條件相對(duì)較好(圖9c中D區(qū))，可以存在常壓頁巖氣藏，具有一定的勘探潛力[31-32]。

四川盆內(nèi)向斜目的層埋深大，斷裂不發(fā)育，頁理封閉性和蓋層封閉性好，壓力系數(shù)高，頁巖氣保存條件好(圖9a—c中A區(qū))，超壓頁巖氣藏發(fā)育[29]。由于現(xiàn)今經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件所限，埋深2 000～4 500 m的構(gòu)造高部位有利于頁巖氣開發(fā)。齊岳山斷裂前緣基底分支斷層的滑脫作用導(dǎo)致五峰組-龍馬溪組抬升，形成的背斜埋深適中，為有利勘探目標(biāo)區(qū)，其中北部焦石壩箱狀構(gòu)造頂部寬緩，斷裂不發(fā)育，邊界逆斷層具有良好的封堵性；平橋背斜為斷彎作用形成的寬緩褶皺，核部地層完整，少許斷裂發(fā)育于翼部。二者與齊岳山之間以向斜過渡，頁巖氣橫向向背斜高部位富集，而喜馬拉雅期隆升剝蝕導(dǎo)致頁巖氣層段以上巖層厚度減薄，但未破壞蓋層封閉性，上覆壓力減小打破原有平衡，閉合的裂縫重新開啟，頁巖儲(chǔ)集空間和滲透率增大，導(dǎo)致頁巖氣富集于裂縫中，地層壓力系數(shù)較高，保存條件好，在地層平緩的背斜核部形成大規(guī)模工業(yè)性氣藏(圖9a中B區(qū))，且焦石壩構(gòu)造保存條件好于平橋構(gòu)造。而南部丁山構(gòu)造西南翼陡而西北翼較緩，未突破蓋層小斷裂相對(duì)發(fā)育，林灘場構(gòu)造西翼較陡，核部大斷層發(fā)育。與焦石壩和平橋不同，二者與齊岳山斷裂以淺凹過渡，后期黔中隆起和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)兩期抬升改造導(dǎo)致目的層埋深較淺，其中丁山背斜核部地表出露少許上二疊統(tǒng)，已有頁巖氣藏被輕微破壞(圖9b中B區(qū))，其西北翼緩坡目的層壓力系數(shù)仍大于1.2，保存條件良好，為有利勘探區(qū)[33]；林灘場背斜地表下二疊統(tǒng)出露，核部斷裂開啟，蓋層封閉性被破壞，垂直張裂縫重新開啟，打破了頁巖自封閉性，滲透率增大，頁巖氣以滲流的方式垂向逸散，造成頁巖氣藏被破壞(圖9c中B區(qū))，林1井目的層壓力系數(shù)小于0.8，其南北側(cè)傾伏端由于埋深較大、斷裂不發(fā)育，頁巖氣保存條件好，仍具有較大的勘探潛力。

圖8 四川盆地東南緣齊岳山斷裂兩側(cè)差異性隆升模式Fig.8 Differential uplift patterns on both sides of the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basina.西側(cè)背斜帶隆升模式；b.西側(cè)斜坡帶隆升模式

圖9 四川盆地東南緣抬升剝蝕作用與頁巖氣保存模式Fig.9 Shale gas preservation modes under uplift and denudation at the southeastern margin of the Sichuan Basina.低強(qiáng)度抬升剝蝕；b.高強(qiáng)度抬升剝蝕；c.劇烈抬升剝蝕

5 結(jié)論

1) 齊岳山斷裂為一條不連續(xù)的、呈S形展布的NE走向斷裂帶，整體上可分為北部右階式排列、發(fā)育左行平移斷層的焦石壩—丁山段和南部左階排列、發(fā)育右行平移斷層的習(xí)水—古藺段，且斷距從焦石壩到古藺逐漸變小。

2) 受剛性基底斷坡傾角及齊岳山斷裂分段的影響，其西側(cè)形成背斜帶和斜坡帶兩類變形，且自東向西分別發(fā)育基底沖斷褶皺—斷層相關(guān)褶皺—蓋層滑脫褶皺、基底逆沖褶皺—蓋層滑脫褶皺變形模式，同時(shí)其前緣基底分支斷層延伸距離和滑脫作用強(qiáng)弱控制了西側(cè)背斜的構(gòu)造特征。

3) 齊岳山斷裂的形成經(jīng)過了壓扭性基底逆沖、黔中地塊改造和喜馬拉雅期差異隆升3個(gè)階段。晚侏羅—早白堊世，在北西向雪峰造山擠壓變形的主滑脫層抬升轉(zhuǎn)換過程中，受SN向斷層左行逆沖走滑作用和黔中地塊阻擋的影響，形成齊岳山斷裂南、北兩段變形雛形；晚白堊世末，受黔中地塊向北擠壓的改造，該斷裂南端走向轉(zhuǎn)為近東西向；中更新世，齊岳山斷裂周緣發(fā)生差異性隆升，導(dǎo)致其上部變窄變陡并最終定型。

4) 齊岳山斷裂強(qiáng)烈的沖斷作用導(dǎo)致東側(cè)背斜抬升剝蝕嚴(yán)重，頁巖氣保存條件差，僅部分?jǐn)嗔焉?、埋深大的寬緩向斜?nèi)保存條件相對(duì)較好，仍殘留一定規(guī)模的常壓頁巖氣藏。其西側(cè)由于前緣基底分支斷層滑脫的影響，目的層抬升形成埋深適中的背斜構(gòu)造，保存條件較好，為有利勘探目標(biāo)，且從焦石壩、平橋、丁山到林灘場構(gòu)造保存條件逐漸變差。