西昌盆地構(gòu)造演化及特征研究

趙 杰，周 欣，王 燕，孫 瑋，劉 順

(1.大慶油田有限責(zé)任公司 勘探分公司，黑龍江 163000；2.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；3.金川集團(tuán)有限公司，甘肅 730020；4.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059)

0 引言

西昌盆地位于四川省西南部，大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子陸塊西緣，緊鄰羌塘—三江造山系的松潘—甘孜造山帶(圖1)，西以安寧河斷裂為界，東界可達(dá)峨邊斷裂，南界為則木河斷裂，向北可延伸至大渡河附近，中生代以來盆地面積約16 000 km2[1]。盆地主要是由米市盆地、甘洛盆地、麻姑山盆地、昭覺盆地和美姑盆地組成的被強(qiáng)烈改造的殘留盆地，其中面積最大的為米市盆地，也被稱作“狹義的西昌盆地”。從所獲地震資料分析可知，西昌盆地地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，構(gòu)造褶皺強(qiáng)烈，一系列深大斷裂長(zhǎng)期且多次的活動(dòng)性對(duì)盆地的發(fā)育與演化有著明顯的控制作用。對(duì)于復(fù)雜盆地油氣勘探，變形特征、構(gòu)造演化和地腹構(gòu)造格架對(duì)油氣藏的聚集和成藏至關(guān)重要，因此，深化西昌盆地構(gòu)造特征研究，對(duì)進(jìn)一步在該區(qū)尋找新的有力勘探區(qū)帶具有重要的理論意義。

圖1 西昌盆地構(gòu)造位置及重要剖面圖

1 西昌盆地構(gòu)造演化

西昌盆地區(qū)域構(gòu)造演化歷史大體可分為六個(gè)發(fā)展階段：即晚震旦系—晚志留系，被動(dòng)大陸邊緣穩(wěn)定克拉通盆地發(fā)展階段；泥盆—石炭紀(jì)，海西運(yùn)動(dòng)整體隆升剝蝕階段；二疊系，被動(dòng)大陸邊緣穩(wěn)定克拉通盆地發(fā)展階段；早中三疊系，印支運(yùn)動(dòng)隆升剝蝕階段；晚三疊系—晚白堊系末，陸相盆地形成階段；喜馬拉雅期，擠壓隆升，盆地變形改造階段(圖2)。西昌盆地區(qū)域最重要的構(gòu)造面是800 Ma前后發(fā)生的晉寧運(yùn)動(dòng)形成的不整合面，在此界面以下為地臺(tái)的基地，界面以上為蓋層。蓋層沉積階段早期發(fā)生了裂陷作用，南華紀(jì)時(shí)期含有冰磧層沉積，之后穩(wěn)定的海相沉積廣布于地臺(tái)，這種海相沉積一直延續(xù)到中三疊系。二疊系中期，揚(yáng)子板塊西部有大規(guī)模的玄武巖噴溢，中三疊系的印支運(yùn)動(dòng)使海水撤出地臺(tái)，此后晚三疊系以來，西昌盆地進(jìn)入陸相盆地演化階段。

圖2 西昌盆地區(qū)域構(gòu)造演化圖

1.1 被動(dòng)大陸邊緣穩(wěn)定克拉通盆地發(fā)展階段Ⅰ

晚震旦系到晚志留系為盆地發(fā)展初期，構(gòu)造沉積穩(wěn)定，其在剖面上所展現(xiàn)的特征為在褶皺基地上覆蓋了一大套穩(wěn)定發(fā)育的沉積蓋層。通過研究發(fā)現(xiàn)西昌盆地區(qū)域早震旦系屬于陸相沉積，晚震旦系為海相沉積，是繼冰期之后一次大的海侵過程，主要發(fā)育一套路源碎屑巖和碳酸鹽沉積，海侵初期沉積有厚度不等的碎屑巖，向上過渡為碳酸鹽沉積[2-5]。到燈影組盆地古地貌為向西敞開的的海灣環(huán)境，發(fā)育一套很厚的藻云巖與葡萄狀白云巖組合。整個(gè)寒武系時(shí)期則是一個(gè)水退過程，從早寒武系的陸棚相—經(jīng)中寒武系淺海相—到晚寒武系的潮間、潮上，即由高水位體系經(jīng)水退作用到低水位體系的過程。自此盆地受揚(yáng)子板塊全面抬升影響，完成了一個(gè)大的海侵—海退發(fā)展旋回。西昌盆地奧陶系早期受寒武系末期冶里上升運(yùn)動(dòng)影響，盆地沉積比較局限，為濱岸潮坪環(huán)境下的陸源碎屑巖沉積，分布于越西普格大槽河一帶以東、康滇古陸以西的地區(qū)，其南北沉積差異不大，北部以甘洛、田坪一帶最厚，向西依次減??；奧陶系中晚期則主要為海洋碳酸鹽沉積，南北部沉積差異較大，由北向東、西兩側(cè)減薄，從西往東沉積一套潮坪-臺(tái)地邊緣砂屑灘-淺海相地層。志留系由于周緣板塊抬升和下降造成盆地東部形成南北向階梯狀斷裂，其中以黑水河斷裂和四開斷裂最為重要，黑水河斷裂以西為古陸區(qū)，黑水河斷裂與四開斷裂之間缺失志留系龍馬溪組地層，四開斷裂以東則志留系發(fā)育齊全。盆地沉積受斷裂影響顯著整體呈現(xiàn)南厚北薄的特點(diǎn)，自此盆地結(jié)束穩(wěn)定邊緣發(fā)展階段。

1.2 海西運(yùn)動(dòng)整體隆升剝蝕階段

從泥盆系到石炭系，盆地沉積是在加里東運(yùn)動(dòng)造成的廣泛剝蝕基準(zhǔn)面上進(jìn)行的，此時(shí)西昌盆地進(jìn)入一個(gè)新的演化階段，構(gòu)造活動(dòng)是以斷塊活動(dòng)為主的差異升降活動(dòng)，沉積區(qū)主要為斷陷盆地，周圍則是剝蝕臺(tái)地[6]。泥盆系早期沉積發(fā)育受黑水河斷裂和四開斷裂等南北向同生斷裂所控制，黑水河斷裂以西為古陸，以東為沉積區(qū)，主要發(fā)育一套濱岸相沉積的碎屑巖夾泥質(zhì)巖，由西向東地層沉積演化具有階梯狀特點(diǎn)，呈現(xiàn)逐漸增厚趨勢(shì)。由于受晚泥盆系到石炭系末的海西造陸運(yùn)動(dòng)影響，盆地普遍上升并遭到剝蝕，使得盆地大部分地區(qū)缺失這兩套地層，以致志留系與下二疊系梁山組直接接觸(圖3(a))，可通過盆地研究區(qū)內(nèi)普格一井鉆井證實(shí)。

圖3 西昌盆地研究區(qū)過普格1井剖面及研究區(qū)內(nèi)玄武巖厚度平面圖

1.3 被動(dòng)大陸邊緣穩(wěn)定克拉通盆地發(fā)展階段Ⅱ

二疊系早期，盆地主要為碳酸鹽臺(tái)地發(fā)育階段，穩(wěn)定沉積了梁山組、棲霞組和茅口組等地層。棲霞組沉積時(shí)期地形相對(duì)平緩，巖相橫向變化小，相帶空間展布相序?yàn)槌逼?、瀉湖、開闊臺(tái)地。茅口組前期是棲霞組的沉積繼續(xù)，繼承了很多棲霞組特征，具有碳酸鹽臺(tái)地沉降特征；茅口組沉積末期，東吳運(yùn)動(dòng)使得盆地整體抬升，整體表現(xiàn)為西高東低的古地貌特征，玄武巖噴發(fā)流溢沿當(dāng)時(shí)古地貌低的位置流動(dòng)覆蓋，此時(shí)黑水河斷裂和四開斷裂活動(dòng)作用加強(qiáng)，對(duì)玄武巖的分布產(chǎn)生控制作用，使研究區(qū)內(nèi)保存下來的玄武巖整體厚度呈現(xiàn)西薄東厚的趨勢(shì)(圖3(b))。從野外采集資料看峨眉山玄武巖野外露頭剖面見柱狀節(jié)理，證明該玄武巖為陸相噴發(fā)流溢。到晚二疊系時(shí)期，盆地東部地臺(tái)繼續(xù)抬升并形成古陸，沿古陸周圍依次降低，在昭覺、巧家以南地區(qū)則為陸地邊緣的沖擊平原，下部為海相基性火山巖，上面沉積一套陸相植物化石的砂頁巖含煤地層，即宣威組，其沉積厚度變化很大，在美姑盆地周緣較厚，向昭覺盆地北緣方向逐漸變薄，于其他地方幾乎沒有沉積，該組主要是在玄武巖基底上形成的一套陸相沉積。

1.4 印支運(yùn)動(dòng)隆升剝蝕階段

早、中三疊系，白果灣組沉積時(shí)期是盆地由海變陸的重要變革時(shí)期，也是古生代以來由統(tǒng)一的淺海臺(tái)地向內(nèi)陸凹陷盆地逐步演化的初始階段[7-10]。由于印支運(yùn)動(dòng)致使松潘—甘孜地槽抬升，成為蝕源區(qū)，原為剝蝕山地的康滇古陸演變成構(gòu)造前陸盆地，自西向東逐漸擴(kuò)大，接收陸相含煤碎屑沉積。此時(shí)的大地構(gòu)造格局為西高東低，控制了盆地白果灣組的沉積類型及空間展布，在盆地西緣沉積了一套很厚的砂礫巖，代表沖積扇裙沉積產(chǎn)物；盆地中部于石棉—喜德一帶發(fā)育一套河流相粗砂—粉砂—泥質(zhì)沉積，在石棉—喜德一帶以東則以沼湖相含煤碎屑沉積為主。而后受太平洋板塊俯沖作業(yè)影響，盆地東部隨揚(yáng)子板塊一起上升成為陸地，并且接受剝蝕作用缺失后續(xù)拉丁期到諾利中期的沉積，剝蝕作用程度在盆地內(nèi)自西向東逐漸減弱。從此，海相沉積發(fā)育階段結(jié)束，盆地轉(zhuǎn)為陸相沉積演化階段。

1.5 陸相盆地發(fā)育階段

晚三疊系時(shí)期，盆地西緣快速隆升，盆地內(nèi)部也在沉降，陸相盆地自此形成，沉積了一套巨厚的陸相碎屑巖，其中白果灣組沉積中心位于西昌一帶，而侏羅系—白堊系沉積中心主要位于米市盆地形成內(nèi)湖陸盆[10-12]。侏羅系早期，盆地依然保持晚三疊系的構(gòu)造格局，與上三疊系普遍為連續(xù)沉積，隨后盆地繼續(xù)抬升，沉積以石英砂巖、粉砂巖、泥巖為主。到侏羅系中期盆地又開始沉降，盆地由前陸盆地發(fā)展為陸內(nèi)凹陷盆地，沉積一套紅色碎屑巖。侏羅系末期，在持續(xù)加強(qiáng)的板塊俯沖作用下，盆地開始抬升為剝蝕區(qū)。白堊系時(shí)期盆地沉積范圍開始縮小，沉積中心向西南轉(zhuǎn)移至米市盆地，同時(shí)受到東西向應(yīng)力的擠壓，盆地再次被抬升并產(chǎn)生輕微褶皺，到晚白堊系盆地繼續(xù)沉降，范圍繼續(xù)縮小至米市盆地。

1.6 盆地變形改造階段

古近系以來，盆地范圍急劇縮小，整個(gè)盆地演化進(jìn)入殘盆發(fā)展階段[13]。由于印度板塊和歐亞板塊碰撞，盆地開始普遍變?yōu)閯兾g夷平區(qū)，缺失漸新世至中新世的沉積，隨后上新世碰撞加劇，盆地普遍發(fā)生褶皺作用。進(jìn)入第四系，印度板塊向北與歐亞板塊向疊，使得青藏高原不斷隆升，盆地經(jīng)歷強(qiáng)烈改造，原生斷層不斷活動(dòng)并伴隨著新斷層的不斷形成，地層被褶皺和斷層作用變得更加復(fù)雜化，整體地勢(shì)呈現(xiàn)不斷抬升趨勢(shì)[14-15]。西昌盆地整個(gè)地史演化過程見圖4。

圖4 西昌盆地構(gòu)造沉積演化特征剖面

2 地表與地腹構(gòu)造特征

西昌盆地是被強(qiáng)烈改造過的殘留盆地，由米市盆地、甘洛盆地、麻姑山盆地、昭覺盆地和美姑盆地組成，其中改造程度相對(duì)較弱且規(guī)模最大的是米市盆地，按變形特征可以將米市盆地及其周緣沿東西向分為四個(gè)次級(jí)構(gòu)造帶(圖5)：Ⅰ盆地西緣變質(zhì)基底隆起帶，往西以前震旦系基地出露為界；Ⅱ平緩褶皺帶以盆地內(nèi)部黑水河斷裂為東邊界；Ⅲ閉合—緊閉褶皺帶則位于黑水河斷裂與四開斷裂之間；四開斷裂以東地區(qū)為Ⅳ盆地東緣沖段構(gòu)造帶。通過對(duì)西昌盆地東西向測(cè)線地質(zhì)剖面研究發(fā)現(xiàn)，盆地內(nèi)部主要變形特征表現(xiàn)為寬緩向斜構(gòu)造，地層平緩，向盆緣過渡地層逐漸變陡；盆緣褶皺沖斷帶構(gòu)造變形強(qiáng)烈，發(fā)育斷層—背斜構(gòu)造，背斜經(jīng)常展現(xiàn)緊閉特征甚至出現(xiàn)局部倒轉(zhuǎn)，被逆沖斷裂帶切割，斷裂帶內(nèi)部主要發(fā)育構(gòu)造角礫巖及斷層泥，表現(xiàn)脆性變形特征。

圖5 地腹-地表綜合地質(zhì)解釋剖面

通過野外踏勘發(fā)現(xiàn)，盆地總體變形特征展現(xiàn)為東西兩側(cè)變形作用強(qiáng)烈而中間弱，與地腹構(gòu)造具有一致性(圖5)。盆地北部黑水河斷裂以西構(gòu)造平緩，構(gòu)造變形弱并且穩(wěn)定，黑水河斷裂以東則構(gòu)造變形較強(qiáng)，褶皺閉合，地腹構(gòu)造與地表出露形態(tài)大致相同(圖5(a))；盆地中部黑水河斷裂以西構(gòu)造相對(duì)平緩穩(wěn)定，背斜完整，黑水河斷裂以東構(gòu)造變形強(qiáng)，斷裂發(fā)育，地腹構(gòu)造與地表形態(tài)具有繼承性(圖5(b)；盆地南部黑水河斷裂西面發(fā)育七里壩背斜，構(gòu)造變形弱，呈現(xiàn)西陡東緩的構(gòu)造特征，黑水河斷裂東面構(gòu)造變形強(qiáng)，斷裂發(fā)育切割地層嚴(yán)重，構(gòu)造不完整，地腹與地表構(gòu)造一致(圖5(c)、(d))。

3 西昌盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/h2>

西昌盆地大地構(gòu)造位置屬于康滇基底雜巖帶上，橫跨康滇地軸和涼山臺(tái)坳兩個(gè)Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元?？档岬剌S位于普雄河—四開—交際河深斷裂帶以西，金河—箐河斷裂以東，是一個(gè)南北向條形地帶[5]。地軸東翼可按其發(fā)展特征和構(gòu)造形態(tài)進(jìn)一步分為康滇古隆和西昌中—新凹陷兩個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元，包括西昌盆地內(nèi)炭山背斜帶和西河鄉(xiāng)—爾烏背斜帶兩個(gè)構(gòu)造帶。涼山臺(tái)坳則位于普雄河—四開—交際河深斷裂帶以東，剎水壩—馬頸子斷裂帶以西，是一個(gè)開闊的凹陷地帶，按其構(gòu)造特征可進(jìn)一步劃分為昭覺—甘洛古凹新凸斷褶區(qū)和雷波斷凸兩個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元，包括盆地內(nèi)部七里壩背斜帶、羅木大山背斜帶和四開背斜帶三個(gè)Ⅵ級(jí)構(gòu)造帶(圖6)。

圖6 區(qū)域構(gòu)造單元?jiǎng)澐质疽鈭D

炭山背斜帶地理上位于喜德縣城東部炭山，構(gòu)造上位于炭山～七里壩短軸背斜構(gòu)造帶的西北端。長(zhǎng)軸為南北向。軸跡具有反“S”型彎曲，為短軸背斜。核部出露白果灣組的中上部，兩翼出露中上侏羅系益門組～新村組。背斜北端傾伏角37°，傾沒在劣果足一帶。南端傾伏角23°，傾沒在打布西溝。背斜中部被東西向的孫家河橫斷層成南北兩段，北段向西錯(cuò)移約1 km，但總體形態(tài)較完整。南段被三條縱斷層破壞，呈一地壘型構(gòu)造。

西河鄉(xiāng)-爾烏背斜帶位于西昌東北部，炭山～七里壩短軸背斜構(gòu)造帶中段西側(cè)。為一個(gè)弧形的背斜，北段為北東向，南段為南東向(或兩個(gè)獨(dú)立背斜：北東向的西河鄉(xiāng)背斜和南東向的爾烏背斜)南、北段各長(zhǎng)余公里。背斜構(gòu)造核部地層為上侏羅系飛天山組，兩翼由白堊系小壩組構(gòu)成。北段兩翼傾角均約為20°，南段兩翼傾角均約為25°～30°，兩段沿長(zhǎng)軸均被一條逆斷層分割成兩半。

七里壩背斜帶位于解放溝西七里壩，炭山一七里壩短軸背斜構(gòu)造帶中段東側(cè)。軸跡為向西突出的弧形，長(zhǎng)約十余公里。背斜核部由上侏羅統(tǒng)飛天山組構(gòu)成，兩翼由白堊系小壩組組成。地表表現(xiàn)為寬緩的背斜，兩翼傾角在15°～20°之間，由三個(gè)次一級(jí)的平緩背斜組成的復(fù)背斜。少見斷層，形態(tài)完整，主背斜在七里壩。

羅木大山背斜帶位于喜德縣東邊界的羅木大山—洛莫鄉(xiāng)一帶，西昌中—新凹陷的羅木山—四開鼻狀背斜構(gòu)造帶之北段。背斜總體延伸方向北北東—南南西，長(zhǎng)約30 km。東北端被普雄河斷裂斜切，南端分成東西兩支，西支為主體。核部出露最老地層為上二疊統(tǒng)玄武巖，西翼由白果灣組至新村組組成?？偟男螒B(tài)是一個(gè)軸向南傾的鼻狀背斜構(gòu)造。西翼傾角約為50°，局部倒轉(zhuǎn)；東翼約在30°～35°之間，北段在西翼上有一條傾向東的逆斷層。

四開背斜帶位于西昌中—新凹陷東側(cè)的羅木山—四開鼻狀背斜構(gòu)造帶中部的四開之西。近南北向延伸，長(zhǎng)約10 km。軸部出露牛滾凼組-新田組，兩翼為飛天山組。北段兩翼傾角約30°～35°，南段受東側(cè)斷層影響，東翼較陡，甚至近直立。南端被斷層所截，構(gòu)成向北傾伏的鼻狀構(gòu)造。

4 結(jié)論

筆者通過對(duì)西昌盆地構(gòu)造特征研究分析，可得出如下結(jié)論：

1)西昌盆地構(gòu)造演化漫長(zhǎng)且復(fù)雜，大體可分為6個(gè)階段：①晚震旦系—晚志留系，被動(dòng)大陸邊緣穩(wěn)定克拉通盆地發(fā)展階段Ⅰ；②泥盆—石炭紀(jì)，海西運(yùn)動(dòng)整體隆升剝蝕階段；③二疊系，被動(dòng)大陸邊緣穩(wěn)定克拉通盆地發(fā)展階段Ⅱ；④早中三疊系，印支運(yùn)動(dòng)隆升剝蝕階段；⑤晚三疊系—晚白堊系末，陸相盆地形成階段；⑥喜馬拉雅期，擠壓隆升，盆地變形改造階段。

2)西昌盆地是被強(qiáng)烈改造過的殘留盆地，現(xiàn)今為造山帶，從東向西(四川盆地—西昌盆地)晚新生代快速抬升和剝蝕速率具有明顯增大的趨勢(shì)，且西昌盆地北部剝蝕厚度最大。

3)西昌盆地發(fā)育近南北向、北西向和北東向一共三組構(gòu)造，其中以近南北向構(gòu)造為主。盆地內(nèi)褶皺構(gòu)造總體表現(xiàn)為隔擋式褶皺，向斜寬緩開闊，變形較弱，背斜具有箱狀褶皺的特征，受斷裂切割改造，軸跡斷續(xù)發(fā)育。盆地內(nèi)主要發(fā)育一系列南東至南北走向的走滑—逆沖斷裂，如安寧河—?jiǎng)t木河斷裂、石棉—昭覺斷裂、漢源—甘洛—昭覺斷裂等，局部亦可見部分北東東向發(fā)育的斷裂，主體表現(xiàn)為擠壓—走滑的構(gòu)造格局。

4)通過野外踏勘資料與盆地地腹解釋成果對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，盆地總體變形特征展現(xiàn)為東西兩側(cè)變形作用強(qiáng)烈而中間弱，地表出露與地腹構(gòu)造具有較好的一致性。

5)西昌盆地大地構(gòu)造位置屬于康滇基底雜巖帶上，橫跨康滇地軸和涼山臺(tái)坳兩個(gè)Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元，可根據(jù)構(gòu)造形態(tài)與發(fā)展特征將盆地進(jìn)一步細(xì)分為炭山背斜帶、西河鄉(xiāng)—爾烏背斜帶、七里壩背斜帶、羅木大山背斜帶和四開背斜帶等五個(gè)Ⅳ級(jí)構(gòu)造帶。