四川盆地龍門山前北段構(gòu)造演化特征及其油氣地質(zhì)意義

梁瀚，文龍，冉崎，韓嵩，劉冉，陳康，狄貴東，陳驍，裴仰文

（1.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，成都 610041；2.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島 266580；3.山東省深層油氣重點實驗室，山東青島 266580）

0 引言

川西北地區(qū)龍門山前北段是四川盆地重要的油氣富集區(qū)，該地區(qū)相繼在中生界、上古生界、下古生界和震旦系取得重大突破，顯示出巨大的油氣勘探開發(fā)潛力[1-6]。前人對龍門山前北段的構(gòu)造變形特征開展了大量研究，發(fā)現(xiàn)川西北地區(qū)自印支運動以來受到多期次擠壓作用，發(fā)生了復(fù)雜的構(gòu)造疊加變形[6-12]。梁瀚等[13]通過對龍門山前北段的構(gòu)造建模和平衡恢復(fù)研究，發(fā)現(xiàn)逆沖推覆體下盤發(fā)育的上古生界隱伏構(gòu)造，并將該地區(qū)上古生界的有利勘探區(qū)從盆內(nèi)雙魚石構(gòu)造的隆凹型斷塊構(gòu)造延伸至山前推覆帶下伏構(gòu)造。盡管前人研究已發(fā)現(xiàn)龍門山前北段逆沖推覆前鋒斷層對該地區(qū)構(gòu)造格架及油氣成藏具有重要影響，但由于龍門山前北段經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造變形而導(dǎo)致地震反射波場復(fù)雜，地震資料成像效果差，目前對該復(fù)雜構(gòu)造帶的構(gòu)造模式認識尚不清晰，特別是針對逆沖推覆前鋒斷層下伏構(gòu)造的變形特征及其地表構(gòu)造響應(yīng)的研究還不夠深入，導(dǎo)致現(xiàn)階段還未能明確推覆體下盤隱伏構(gòu)造的側(cè)向變化特征和空間分布規(guī)律，制約了該地區(qū)的油氣勘探進程。因此，精細刻畫龍門山前北段逆沖推覆前鋒斷層的構(gòu)造特征，明確前鋒斷層及其下伏構(gòu)造的側(cè)向變化及空間分布規(guī)律，并進一步分析該地區(qū)構(gòu)造變形對油氣成藏的控制作用，對目前川西北龍門山前北段上古生界油氣勘探具有重要指導(dǎo)意義。

近年來，川西北地區(qū)新采集的寬線二維、線束三維地震數(shù)據(jù)的成像品質(zhì)有了顯著提升，鉆至逆沖推覆體前緣復(fù)雜變形帶的鉆井數(shù)據(jù)也對地震信噪比較低的復(fù)雜變形帶構(gòu)造變形特征形成了較好的約束。本文利用新采集的地震數(shù)據(jù)（時間域）和鉆井分層數(shù)據(jù)，結(jié)合地表地質(zhì)調(diào)查和電法資料對龍門山前北段開展構(gòu)造地質(zhì)綜合研究，針對研究區(qū)發(fā)育的主要斷裂和各構(gòu)造區(qū)帶變形特征進行精細構(gòu)造建模，明確了龍門山前北段構(gòu)造變形的側(cè)向變化特征和空間分布規(guī)律，探討其構(gòu)造變形對上古生界油氣成藏的控制作用，揭示龍門山前北段不同地區(qū)油氣成藏的差異性，以期對該地區(qū)后續(xù)油氣勘探有一定的啟示和借鑒作用。

1 區(qū)域構(gòu)造概況

龍門山?jīng)_斷帶發(fā)育4條區(qū)域性主干斷裂[8,11,14-15]，自北西向南東依次為青川—茂汶斷裂（F1）、北川—映秀斷裂（F2）、馬角壩—通濟場—雙石斷裂（F3）和廣元—關(guān)口—大邑斷裂（F4），將川北地區(qū)分割為松潘—甘孜構(gòu)造帶（Ⅰ）、后山推覆帶（Ⅱ）、前山推覆帶（Ⅲ）、前鋒帶（Ⅳ）和隱伏前緣帶（Ⅴ）（見圖1a、圖1b）。廣元—關(guān)口—大邑斷裂（F4）是龍門山與四川盆地的“盆山分界線”[8]，在龍門山前北段又被稱為山前隱伏斷層[6,12]，是川西北龍門山褶皺沖斷帶的逆沖推覆前鋒斷層[3,13-14]。

以廣元—關(guān)口—大邑斷裂為界，根據(jù)構(gòu)造變形特征可將地表構(gòu)造劃分為斷裂以西的逆沖推覆變形帶和以東的前陸坳陷帶（見圖1b）。其中，斷裂以西的逆沖推覆變形帶經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造變形，地表主要出露寒武系至侏羅系，褶皺和斷層關(guān)系復(fù)雜；而斷裂以東的前陸坳陷帶構(gòu)造變形強度相對較弱，地表主要出露侏羅系和白堊系。

川西北地區(qū)在印支晚期、燕山期和喜馬拉雅期遭受了多期次的構(gòu)造擠壓作用[10-11]，龍門山前北段主要在印支晚期和喜馬拉雅期發(fā)生強烈構(gòu)造變形[6,13]，晚三疊世的構(gòu)造變形明顯強于新生代[7]。前人研究中多以安縣為界將龍門山?jīng)_斷帶分為南、北兩段（見圖1b），在構(gòu)造變形樣式、形成演化過程及山前沉積響應(yīng)等方面存在顯著差異：安縣以南的龍門山前南段向盆地內(nèi)部發(fā)生大規(guī)模逆沖推覆并傳遞至龍泉山一帶，相比而言，安縣以北的龍門山前北段逆沖推覆明顯弱于南段，未發(fā)生大規(guī)模盆向逆沖推覆[7,15]。本次研究重點關(guān)注安縣以北的龍門山前北段構(gòu)造演化特征及其油氣地質(zhì)意義。龍門山前北段以發(fā)育阿爾卑斯型逆沖推覆構(gòu)造變形為主要特征[7]，以礦山梁—天井山—中壩構(gòu)造帶為沖斷前鋒帶，形成強烈變形的蓋層滑脫沖斷褶皺[6]。在位于馬角壩—通濟場—雙石斷裂（F3）和廣元—關(guān)口—大邑斷裂（F4）之間的龍門山前鋒帶，發(fā)育多套垂向疊置的構(gòu)造滑脫層（見圖2），包含2套主滑脫層（深部的寒武系泥頁巖和淺部的下三疊統(tǒng)嘉陵江組膏鹽巖層）[13]和1套次級滑脫層（二疊系茅口組泥頁巖）。在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究中，通常使用不整合面作為構(gòu)造層的劃分依據(jù)，但四川盆地由于 2套主滑脫層對于盆地構(gòu)造變形具有重要影響，因此，在本次研究中采用滑脫層作為分界面進行構(gòu)造層的劃分。如圖2所示，2套主滑脫層將龍門山前鋒帶垂向上分為上、中、下 3套構(gòu)造層，由深至淺依次為：寒武系以下的震旦系及基底組成的下構(gòu)造層，古生界—三疊系飛仙關(guān)組組成的中構(gòu)造層，三疊系雷口坡組及以上地層組成的上構(gòu)造層。3套構(gòu)造層構(gòu)造變形垂向上存在明顯差異：下構(gòu)造層未發(fā)生明顯逆沖構(gòu)造變形，中構(gòu)造層受南東向構(gòu)造擠壓發(fā)生構(gòu)造變形而具有隆凹結(jié)構(gòu)特征，上構(gòu)造層未卷入中構(gòu)造層的構(gòu)造變形中[13]。

圖2 川西北地區(qū)地層柱狀圖及構(gòu)造層劃分（據(jù)文獻[6]修改）

2 龍門山前北段構(gòu)造特征

本研究基于地表高程資料（SRTM）、地表地質(zhì)資料（地質(zhì)圖及野外勘察）、4條區(qū)域格架地震剖面和 4條電阻率剖面，開展龍門山前北段的綜合構(gòu)造建模，分析龍門山前北段的構(gòu)造變形特征，重點刻畫馬角壩斷裂下盤的斷層、褶皺發(fā)育特征，并結(jié)合構(gòu)造運動學(xué)正演與平衡剖面恢復(fù)技術(shù)探討龍門山前北段的構(gòu)造演化過程。需要指出的是，龍門山內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，雖然近年來開展了眾多針對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究，但仍然存在很多爭議且尚未形成被廣泛接受的認識和結(jié)論；同時，由于本文采用的地表、地震和電法資料尚不足以支撐整個龍門山北段，特別是其后陸部位的精細構(gòu)造解釋，因此本文重點關(guān)注逆沖推覆前鋒斷層及其上盤的疊瓦構(gòu)造帶和下盤的山前隱伏構(gòu)造帶變形特征，而對于龍門山后陸結(jié)構(gòu)則不在文中做深入討論。

2.1 龍門山前北段地表構(gòu)造特征

北川—映秀斷裂為川西北地區(qū)發(fā)育的區(qū)域性逆沖斷裂，其西北側(cè)的上盤沿該斷裂向南東方向逆沖（見圖1b）。在龍門山前北段的北川—映秀斷裂下盤（見圖1c），地表主要發(fā)育兩套北東向延伸的區(qū)域性構(gòu)造帶，依次為馬角壩斷裂和厚壩高陡地層變形帶。其中，厚壩高陡地層變形帶為從南西向北東沿著香水場—雙河口—厚壩—黃金口—下寺一帶出露的中侏羅統(tǒng)構(gòu)造變形帶，地表延伸方向約為北東45°，地層向南東傾斜，傾角普遍大于30°。厚壩高陡地層變形帶的發(fā)育受控于深部隱伏斷層，該隱伏斷層僅在香水場附近局部向上傳播至地表，形成香水斷層（見圖1c）。根據(jù)龍門山前北段發(fā)育逆沖斷裂在斷層傾角、斷距及切割深度等方面的差異，馬角壩斷裂和厚壩高陡地層變形帶將北川—映秀斷裂下盤劃分為 3個構(gòu)造單元，從北西向南東依次為異地推覆帶（以志留系—泥盆系巖片為主）、疊瓦構(gòu)造帶（以二疊系—三疊系巖片為主）和山前隱伏構(gòu)造帶（以寒武系—侏羅系較完整層序為主）。

馬角壩斷裂上、下兩盤出露地層具有明顯差異，上盤唐王寨—仰天窩向斜出露地層主要為大套志留系至石炭系，下盤出露地層則主要為寒武系至白堊系。馬角壩斷裂下盤的多處野外露頭中可見大范圍的侏羅系與下伏地層之間的角度不整合現(xiàn)象（見圖 3）。受天井山古隆起構(gòu)造作用影響[16]，疊瓦構(gòu)造帶以二疊系至三疊系巖片為主，志留系至石炭系缺失或者明顯薄于異地推覆帶。以厚壩高陡地層變形帶為界，其西北一側(cè)疊瓦構(gòu)造帶出露復(fù)雜的寒武系至三疊系斷層-褶皺構(gòu)造變形，包括以寒武系為核部的天井山背斜和礦山梁背斜；其東南一側(cè)則迅速變?yōu)槟蠔|傾向10°以下白堊系至侏羅系平緩單斜，且未發(fā)現(xiàn)斷層出露地表，雙魚石背斜的上古生界隆凹斷塊結(jié)構(gòu)在淺層侏羅系—白堊系沒有發(fā)生同步變形，為山前隱伏構(gòu)造帶（見圖1c）。印支晚期龍門山?jīng)_斷形成的侏羅系與下伏地層的高角度不整合大致沿厚壩高陡地層變形帶的西北側(cè)分布，提供了印支晚期構(gòu)造在喜馬拉雅期活化的證據(jù)；但在重華至武都一帶既沒有印支期角度不整合面出露，也沒有強烈的斷層-褶皺出露，僅發(fā)育海棠鋪斷層出露地表，并錯斷中侏羅統(tǒng)，斷距小，表明重華至武都一帶印支期構(gòu)造在喜馬拉雅期沒有再次發(fā)生強烈構(gòu)造變形。

圖3 馬角壩斷裂下盤侏羅系與二疊系之間的角度不整合

2.2 龍門山前北段地震剖面特征

本研究選取了4條代表性地震格架剖面，并結(jié)合地表地質(zhì)特征和部分鉆井分層數(shù)據(jù)，綜合分析龍門山前北段地下構(gòu)造特征。4條剖面均為時間域地震反射資料（其中B—B＇、C—C＇和D—D＇剖面為拼疊地震剖面），按照由南西向北東的次序均勻覆蓋龍門山前北段地區(qū)。

2.2.1 A—A＇地震剖面特征

剖面 A—A＇位于龍門山前北段的北川、香水場一帶（見圖1c）。在北川—映秀斷裂下盤，地表自北西向南東依次出露馬角壩斷裂和香水斷層，將剖面 A—A＇由山至盆分割為異地推覆帶、疊瓦構(gòu)造帶和山前隱伏構(gòu)造帶。馬角壩斷裂和香水斷層卷入的出露地表地層具有明顯差異（見圖4）。馬角壩斷裂為基底卷入斷層，其上盤的異地推覆帶為厚皮構(gòu)造變形，將巨厚志留系至泥盆系長距離推覆并出露地表。馬角壩斷裂下盤的疊瓦構(gòu)造帶則為薄皮構(gòu)造變形，沿寒武系滑脫層向盆內(nèi)發(fā)生逆沖。逆沖推覆前鋒斷層向盆地內(nèi)部延伸并以香水斷層出露于地表，上盤疊瓦構(gòu)造帶卷入三疊系至石炭系，下盤向盆內(nèi)方向出露侏羅系至白堊系。香水斷層上盤發(fā)育有南東翼倒轉(zhuǎn)的斷層傳播褶皺，斷層出露地表處為厚壩高陡地層變形帶，此處侏羅系高角度南西傾斜并在局部發(fā)生倒轉(zhuǎn)，據(jù)此推斷香水斷層在喜馬拉雅期仍持續(xù)發(fā)生構(gòu)造變形。在逆沖推覆前鋒斷層上斷坪的下盤發(fā)育被疊瓦構(gòu)造帶逆掩的下盤隱伏構(gòu)造，形成了多個由小型的盆向或反向逆沖斷層控制的低幅度寬緩斷層傳播褶皺，為川西北龍門山前隱伏構(gòu)造帶。

圖4 A—A＇時間域地震剖面構(gòu)造解釋（測線位置見圖1c；圖中地層符號為該層底）

位于馬角壩斷裂和香水斷層之間的疊瓦構(gòu)造帶主要發(fā)育兩個底部沿寒武系滑脫的巖片，其深部的逆沖推覆前鋒斷層具有多重“斷坡-斷坪”組合形態(tài)，深層位移量沿下三疊統(tǒng)嘉陵江組向盆內(nèi)發(fā)生順層滑脫而發(fā)育了 3條疊瓦斷層，由北西至南東依次為香水斷層、雙河口斷層和彰明斷層，但 3條斷層的變形特征和變形時間有明顯差異。香水斷層出露地表，上、下盤分別出露三疊系和侏羅系，且下盤緊鄰斷層的侏羅系發(fā)生局部地層倒轉(zhuǎn)，表明香水斷層在印支晚期和喜馬拉雅期均有活動。雙河口斷層和彰明斷層向上傳播至三疊系并發(fā)育逆沖褶皺構(gòu)造，侏羅系不整合于其上并向南東方向傾斜，表明這兩條斷層主要在印支晚期活動，但在喜馬拉雅期未發(fā)生強烈活動。

2.2.2 B—B＇地震剖面特征

剖面 B—B＇位于龍門山前北段的重華、厚壩一帶（見圖 1c）。在北川—映秀斷裂下盤，與剖面 A—A＇相似，以馬角壩斷裂和厚壩高陡地層變形帶為界，剖面B—B＇由山至盆分割為異地推覆帶、疊瓦構(gòu)造帶和山前隱伏構(gòu)造帶（見圖5）。位于馬角壩斷裂上盤的唐王寨向斜為大型的志留系—泥盆系異地推覆帶，位于馬角壩斷裂下盤的疊瓦構(gòu)造帶則為 4個二疊系至三疊系巖片垂向疊置形成的疊瓦構(gòu)造，其上部 3個巖片褶皺前鋒的三疊系均出露地表，而最下部巖片褶皺前鋒的三疊系則與上覆侏羅系呈角度不整合接觸。深部的逆沖推覆前鋒斷層具有多重“斷坪-斷坡”組合形態(tài)，并在前端發(fā)育斷層傳播褶皺。與剖面A—A＇相比，剖面B—B＇中逆沖推覆前鋒斷層位移量并未向盆地內(nèi)發(fā)生大規(guī)模傳遞，而是通過其下盤嘉陵江組發(fā)生明顯增厚的形式被吸收（ST9井在逆沖推覆前鋒斷層下盤鉆遇了發(fā)生明顯增厚的嘉陵江組）。在逆沖推覆前鋒斷層上斷坪的下盤仍然發(fā)育被疊瓦構(gòu)造帶逆掩的下盤隱伏構(gòu)造，與剖面A—A＇中下盤隱伏構(gòu)造的變形特征相似。

圖5 B—B＇時間域地震剖面構(gòu)造解釋（測線位置見圖1c；D—泥盆系；圖中地層符號為該層底）

逆沖推覆前鋒斷層下盤的嘉陵江組發(fā)育了低幅度的鹽背斜，為中壩背斜向北東的延伸和尖滅。在縱向上，受寒武系泥頁巖和下三疊統(tǒng)嘉陵江組膏鹽巖層兩套區(qū)域滑脫層的控制，逆沖推覆前鋒斷層下盤（即山前隱伏構(gòu)造帶）同樣可分為 3套構(gòu)造層，上構(gòu)造層為須家河組至白堊系，中構(gòu)造層為寒武系至飛仙關(guān)組，下構(gòu)造層為震旦系及以下地層。其中，下構(gòu)造層沒有明顯構(gòu)造變形，中構(gòu)造層形成隆凹型斷塊隱伏構(gòu)造，上構(gòu)造層則僅形成盆向傾斜的單斜構(gòu)造。而在 A—A＇剖面中，雖然上部構(gòu)造層疊加了中壩背斜的印支期變形（見圖4），使得上三疊統(tǒng)須家河組構(gòu)造變形和侏羅系—白堊系構(gòu)造變形有所差異，但這是由于兩期構(gòu)造疊加造成的，整體構(gòu)造變形特征仍與中部構(gòu)造層形成的隆凹型斷塊隱伏構(gòu)造有明顯差異，因此中壩背斜仍歸屬于上部構(gòu)造層中。

2.2.3 C—C＇地震剖面特征

C—C＇剖面位于龍門山前北段的劍閣以西一帶（見圖1c），以馬角壩斷裂和厚壩高陡地層變形帶為界，將剖面由山至盆分割為異地推覆帶、疊瓦構(gòu)造帶和山前隱伏構(gòu)造帶（見圖6）。馬角壩斷裂下盤在地表出露由兩個背斜疊加組成的天井山背斜（見圖1c、圖6），東南一側(cè)的背斜在地表出露以二疊系為主的核部地層，西北一側(cè)的背斜在地表出露寒武系為主的核部地層并通過逆沖作用疊加在東南一側(cè)背斜之上。TJ1井證實東南一側(cè)背斜是一個寒武系—三疊系組成的大型倒轉(zhuǎn)背斜，背斜中發(fā)育多條斷層[12]，推斷該背斜是由 3個斷層疊置形成的大型斷層傳播褶皺，其后翼被沖斷形成地表靠近西北一側(cè)的背斜。根據(jù)倒轉(zhuǎn)前翼和相對寬緩后翼的幾何學(xué)形態(tài)，逆沖推覆前鋒斷層深部幾何學(xué)形態(tài)已轉(zhuǎn)變?yōu)殓P形逆沖斷層，與厚壩以南剖面A—A＇和B—B＇剖面中的多重“斷坪-斷坡”組合形態(tài)具有明顯差異（見圖 5、圖 6）。剖面中疊瓦構(gòu)造帶中各斷片的斷距分布與B—B＇剖面（見圖5）相比存在明顯差異，絕大部分斷距被逆沖推覆前鋒斷層所吸收，而其上盤發(fā)育的多個逆沖斷層斷距均較小，僅小幅錯斷倒轉(zhuǎn)的前翼地層。在逆沖推覆前鋒斷層下盤發(fā)育被疊瓦構(gòu)造帶逆掩的下盤隱伏構(gòu)造，與B—B＇剖面中構(gòu)造變形特征相似，發(fā)育多個沖起構(gòu)造。

圖6 C—C＇時間域地震剖面構(gòu)造解釋（測線位置見圖1c；圖中地層符號為該層底）

2.2.4 D—D＇地震剖面特征

D—D＇剖面位于龍門山前北段的廣元以西一帶（見圖1c）。以馬角壩斷裂和厚壩高陡地層變形帶為界，將剖面由山至盆分割為異地推覆帶、疊瓦構(gòu)造帶和山前隱伏構(gòu)造帶（見圖 7）。SJ1、K3和 K2井均位于山前隱伏構(gòu)造帶和疊瓦構(gòu)造帶，有效約束了 D—D＇剖面的地震構(gòu)造解譯。發(fā)育在K2井之下的逆沖推覆前鋒斷層仍是沿寒武系滑脫的鏟形逆沖斷層，斷層前鋒發(fā)育斷層傳播褶皺。由SJ1井向K2井方向，剖面深部的震旦系逐級抬高，反映了龍門山地區(qū)基底較盆地基底發(fā)生了明顯抬升。K3井下方發(fā)育基底斷層形成基底卷入構(gòu)造，并在震旦系發(fā)育一處沖起構(gòu)造，在其南東翼上方的上古生界中發(fā)育一條較大的逆斷層，斷層上盤的地層整體顯著抬升并形成礦山梁背斜（見圖1c）。SJ1井下方深層發(fā)育一寬緩背斜，該背斜是一個以寒武系底界和燈影組底界分別作為上、下斷坪的斷層轉(zhuǎn)折褶皺，其發(fā)育進一步控制了上方二疊系中的沖起構(gòu)造。

圖7 D—D＇時間域地震剖面構(gòu)造解釋（測線位置見圖1c；圖中地層符號為該層底）

2.3 龍門山前北段電阻率剖面特征

電法資料的電性異常特征是對地下地質(zhì)體的宏觀反映，可對地震構(gòu)造解譯方案進行有效的補充和驗證。圖8為4條位于龍門山前北段的深度域電阻率剖面，采用了二維連續(xù)介質(zhì)方法進行反演處理，既可克服地形和地表淺層不均勻體的影響，同時又能較好地刻畫地層電性的縱、橫向變化特征，對盆山接觸關(guān)系、斷裂位置及盆內(nèi)地層的起伏形態(tài)等都有很好的顯示效果，反映了較為可靠的深部電阻率變化幾何形態(tài)。

在覆蓋川西北龍門山前北段的 4條電阻率剖面中（見圖8），通過對區(qū)內(nèi)鉆井（包括ST9井、TJ1井、SJ1井和K2井等）和野外露頭實測電阻率的統(tǒng)計分析，確定了巖性與電阻率之間的對應(yīng)關(guān)系。在4條剖面中，低電阻率（藍色、綠色）反映的是膏鹽巖層、泥頁巖等能干性較弱的地層，電阻率小于 22 Ω·m；高電阻率（黃色至紅色）整體代表了碳酸鹽巖和基底等能干性較強的地層，電阻率大于 55 Ω·m；而介于前兩者之間的中電阻率（黃色）則為須家河組碎屑巖，電阻率為 22～55 Ω·m。

在圖8所示的4條電阻率剖面中，可觀察到與地震剖面中相同的構(gòu)造帶分布特征：馬角壩斷裂上盤發(fā)育異地推覆帶，基底卷入逆沖構(gòu)造變形；馬角壩斷裂與逆沖推覆前鋒斷層之間發(fā)育疊瓦構(gòu)造帶，以寒武系泥頁巖為滑脫層，發(fā)育多個盆向逆沖斷片；逆沖推覆前鋒斷層下盤則為山前隱伏構(gòu)造帶。在山前隱伏構(gòu)造帶中，發(fā)育兩套連續(xù)分布的低電阻率地層（藍色、綠色，電阻率小于22 Ω·m），分別為上部的嘉陵江組膏鹽巖層和下部的寒武系泥頁巖；其間為以泥盆系—三疊系飛仙關(guān)組碳酸鹽巖為主的高電阻率地層（黃色、淺橙色，電阻率為22～150 Ω·m），并發(fā)育多條小斷距盆向逆沖斷層和反沖斷層，形成低幅度背斜和沖起構(gòu)造。

在 4條電阻率剖面中，深部震旦系及以下基底為高電阻率特征。在位于南部的2條電阻率剖面中（圖8中a—a＇和b—b＇剖面），疊瓦構(gòu)造帶和山前隱伏構(gòu)造帶深部基底未觀察到明顯的構(gòu)造變形，而在位于北部的2條電阻率剖面中（圖8中c—c＇和d—d＇剖面），則發(fā)育了大型的基底卷入構(gòu)造，導(dǎo)致寒武系底界發(fā)生了明顯的差異抬升?；陔娮杪势拭娴凝堥T山前北段結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)逆沖推覆前鋒斷層下盤的震旦系及以下基底構(gòu)造變形由南向北逐漸增強，抬升幅度也隨之加強。逆沖推覆前鋒斷層上盤的疊瓦構(gòu)造帶疊置在深部隱伏構(gòu)造之上，與南部電阻率剖面 a—a＇和 b—b＇相比，北部電阻率剖面 c—c＇和 d—d＇中深部震旦系及以下基底的大幅逆沖抬升對其上部逆沖推覆前鋒斷層和疊瓦構(gòu)造帶的幾何學(xué)形態(tài)也產(chǎn)生了較為明顯的影響。

2.4 龍門山前北段構(gòu)造變形空間特征

通過地表與地下相結(jié)合的構(gòu)造變形特征解析，明確了龍門山前北段構(gòu)造空間變化特征。逆沖推覆前鋒斷層是疊瓦構(gòu)造帶和山前隱伏構(gòu)造帶的分界斷層，是印支期大型逆沖推覆構(gòu)造的前鋒斷層。在逆沖推覆前鋒斷層上盤發(fā)育了南東翼倒轉(zhuǎn)的斷層傳播褶皺，這點已被ST9井、TJ1井和J12井[17]等實鉆井證實（見圖4—圖 8），斷層端點前部發(fā)育的厚壩高陡地層變形帶是該斷層傳播褶皺的地表構(gòu)造響應(yīng)，斷層的主要位移量被斷層傳播褶皺大量吸收，因此未大規(guī)模傳遞至盆地內(nèi)部。其上盤在地表和地震剖面中均觀察到侏羅系與下伏地層之間的角度不整合，但其下盤則未見侏羅系與下伏地層大規(guī)模、高角度不整合特征。

同時，龍門山前北段逆沖推覆構(gòu)造變形特征與龍門山前南段（即安縣以南）相比具有明顯差異（見圖8、圖 9）：龍門山前北段逆沖推覆構(gòu)造并未沿嘉陵江組膏鹽巖滑脫層向盆地內(nèi)部發(fā)生明顯滑脫（見圖4—圖8），與龍門山前南段發(fā)育的一系列沿嘉陵江組膏鹽巖滑脫形成的背斜構(gòu)造（如龍泉山背斜）形成了鮮明對比。龍門山前北段疊瓦構(gòu)造帶發(fā)生強烈的斷裂和褶皺變形，其地表響應(yīng)也具有明顯的側(cè)向差異（見圖8、圖9）。例如，在黃金口至安縣一帶（剖面A—A＇和B—B＇，見圖 4、圖 5），逆沖斷層活動強烈并沖出地表；在黃金口至下寺一帶（剖面 C—C＇，見圖 6），褶皺活動強度開始增強，僅有少量逆沖斷層沖出地表；而在下寺至廣元一帶（剖面 D—D＇，見圖7），逆沖斷裂活動強度進一步減弱，逆沖斷層未能突破地表，并使其上覆三疊系和侏羅系以傾角約10°的產(chǎn)狀向盆地傾斜。

圖8 川西北地區(qū)電阻率剖面構(gòu)造解釋（剖面位置見圖1c；P2ch—上二疊統(tǒng)長興組；圖中地層符號為該層底）

圖9 龍門山前北段構(gòu)造變形空間變化三維示意圖

3 龍門山前北段逆沖推覆構(gòu)造形成演化過程

基于龍門山前北段地震剖面和電阻率剖面構(gòu)造解譯，綜合應(yīng)用構(gòu)造運動學(xué)正演與平衡剖面恢復(fù)技術(shù)，建立了川西北龍門山前北段的構(gòu)造演化序列（見圖10），即晚三疊世以來，川西北龍門山前北段主要經(jīng)歷了印支期、剝蝕沉降期和喜馬拉雅期3期構(gòu)造演化。

①印支期。川西北受南東向區(qū)域擠壓應(yīng)力影響，在印支運動早期（見圖10a）、中期（Ⅰ幕，見圖10b；Ⅱ幕，見圖 10c），從龍門山向盆地依次發(fā)育了一系列南東向逆沖斷層，整體呈前展式發(fā)育（見圖 10a—圖10c）；至印支運動末期（Ⅲ幕，見圖 10d），作為現(xiàn)今疊瓦構(gòu)造帶和山前隱伏構(gòu)造帶分界線的逆沖推覆前鋒斷層已經(jīng)初步形成，且斷距已經(jīng)超過5 km（見圖10d）。在這一時期，逆沖推覆前鋒斷層上盤地層中發(fā)育了南東翼倒轉(zhuǎn)的斷層傳播褶皺，隨著構(gòu)造縮短量的持續(xù)增大，逆沖推覆前鋒斷層在傳播褶皺前翼軸面位置突破并傳播至地表。

②剝蝕沉降期。印支運動強烈的疊瓦沖斷作用導(dǎo)致龍門山地區(qū)逆沖推覆前鋒斷層上盤地層被強烈抬升，在印支末期（Ⅲ幕，見圖10d）累計抬升幅度超過4 km；逆沖推覆前鋒斷層上盤發(fā)育的褶皺遭受強烈剝蝕，褶皺高部位三疊系、二疊系剝蝕殆盡并在核部出露寒武系（見圖 10d—圖 10e）。印支運動之后，川西北發(fā)生區(qū)域沉降并在該剝蝕面之上接受了侏羅系及以上地層的沉積，在逆沖推覆前鋒斷層上盤形成了侏羅系與下伏二疊系、寒武系之間的大規(guī)模角度不整合（見圖 10e），該不整合在野外露頭（見圖 3）及地震反射資料（見圖4）中均有直觀顯示。

③喜馬拉雅期。印支期發(fā)育的逆沖斷層作為構(gòu)造薄弱面，在喜馬拉雅期南東向擠壓應(yīng)力的作用下再次活化，斷層滑移量持續(xù)增大。逆沖推覆前鋒斷層上盤的寒武系—三疊系褶皺地層進一步發(fā)生強烈沖斷褶皺變形，不整合面之上的侏羅系等新地層也卷入構(gòu)造變形并發(fā)生顯著抬升。在這一階段，隨構(gòu)造縮短量持續(xù)增加，逆沖推覆前鋒斷層上盤的斷層傳播褶皺變得更為緊閉并使前翼發(fā)生倒轉(zhuǎn)，且在前翼軸面位置發(fā)育多個次級逆斷層（見圖10f—圖10h）。在逆沖推覆前鋒斷層下盤的山前隱伏構(gòu)造帶中，下三疊統(tǒng)嘉陵江組膏鹽巖和寒武系泥頁巖具有良好的滑脫性質(zhì)并起到拆離作用，導(dǎo)致山前隱伏構(gòu)造帶構(gòu)造變形具有顯著的垂向差異性：深部構(gòu)造變形沿寒武系泥頁巖發(fā)生盆向滑脫并形成一系列小斷距的逆沖斷層（北西傾向）和反沖斷層（南東傾向），錯斷寒武系和二疊系并形成幅度較小的斷層傳播褶皺，斷層斷距從龍門山向盆地方向呈現(xiàn)梯次減小的趨勢；下三疊統(tǒng)嘉陵江組膏鹽巖層受龍門山盆向擠壓影響而發(fā)生南東向塑性流動，使得靠近逆沖推覆前鋒斷層下盤的嘉陵江組顯著增厚，并發(fā)育了多個斷層傳播褶皺，導(dǎo)致山前中、上三疊統(tǒng)和侏羅系整體抬升并呈現(xiàn)南東向傾斜特征。

4 逆沖推覆構(gòu)造與油氣關(guān)系

塔里木盆地庫車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶在白堊系儲集層之上沉積了巨厚的古近系庫姆格列木群膏鹽巖層[18]，為鹽下堆垛式疊瓦構(gòu)造的白堊系碎屑巖斷塊區(qū)的油氣成藏提供了良好蓋層條件。與之相似，川西北地區(qū)也廣泛發(fā)育嘉陵江組石膏與薄層白云巖互層的膏鹽巖層，厚度可達400 m，對川西北地區(qū)的油氣成藏具有重要影響。然而，由于川西北地區(qū)，特別是龍門山前北段在印支期和喜馬拉雅期構(gòu)造運動中發(fā)生了強烈了構(gòu)造疊加變形（見圖10），以逆沖推覆前鋒斷層為界，其下盤的山前隱伏構(gòu)造帶和上盤的疊瓦構(gòu)造帶油氣勘探有利目標具有顯著差異（見圖11）。

圖10 川西北龍門山前北段構(gòu)造演化序列圖（圖中地層符號為該層底）

逆沖推覆前鋒斷層下盤的山前隱伏構(gòu)造帶整體生儲蓋成藏條件匹配較好（見圖11）。從生烴條件來看，主要烴源巖系包括中二疊統(tǒng)茅口組、棲霞組黑/黑灰色含有機質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r和下寒武統(tǒng)筇竹寺組炭質(zhì)頁巖[19]，在白堊紀之后有機質(zhì)演化已達成熟—過成熟階段，使得山前隱伏構(gòu)造帶具備了成藏的基本條件。從儲集條件來看，據(jù)野外露頭和實際鉆井勘探證實，上古生界泥盆系、石炭系和中二疊統(tǒng)棲霞組均發(fā)育穩(wěn)定分布的白云巖儲集層，強烈的構(gòu)造變形導(dǎo)致斷裂系統(tǒng)發(fā)育，并形成了良好的碳酸鹽巖儲滲體，是山前隱伏構(gòu)造帶油氣成藏的基礎(chǔ)，特別是棲霞組臺緣灘相白云巖儲集層在川西北地區(qū)的廣泛發(fā)育[3]，并呈現(xiàn)向西逐漸加厚的趨勢，為龍門山前隱伏構(gòu)造帶大氣藏的形成提供了必要條件。從封蓋條件來看，嘉陵江組膏鹽巖層在川西北地區(qū)廣泛發(fā)育，是山前隱伏構(gòu)造帶的區(qū)域性蓋層，而飛仙關(guān)組泥巖則是上古生界儲集層的直接蓋層；逆沖推覆前鋒斷層上盤的寒武系泥頁巖與下盤隱伏構(gòu)造帶的上古生界儲集層發(fā)生巖性對接，形成斷層側(cè)向封閉（見圖11）；山前隱伏構(gòu)造帶上古生界儲集層中發(fā)育的斷層均未斷穿上部嘉陵江組膏鹽巖層，具備了良好的圈閉保存條件。綜上，山前隱伏構(gòu)造帶具備良好的生烴、儲集和封蓋條件，且逆沖推覆前鋒斷層下盤上古生界勘探目標超過3 000 km2[14]（見圖12），是川西北地區(qū)上古生界油氣勘探的重要目標。

圖11 川西北上古生界油氣圈閉模式圖（剖面位置見圖1c，據(jù)文獻[17]修改；圖中地層符號為該層底）

圖12 川西北逆沖推覆前鋒斷層下盤山前隱伏構(gòu)造帶上二疊統(tǒng)底界構(gòu)造幅度圖

逆沖推覆前鋒斷層上盤的疊瓦構(gòu)造帶生儲蓋條件與山前隱伏構(gòu)造帶存在較大差異。在疊瓦構(gòu)造帶黃金口—廣元一帶（見圖6、圖7），以天井山背斜和礦山梁背斜為例，區(qū)域性主要蓋層嘉陵江組膏鹽巖層已被強烈剝蝕，其下伏寒武系—下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組均已直接出露地表，油氣保存條件不利。但疊瓦構(gòu)造帶在重華至武都一帶則與上覆侏羅系以角度不整合接觸（剖面E—E＇，見圖11），上覆侏羅系產(chǎn)狀較為平緩，顯示其在喜馬拉雅期未發(fā)生強烈構(gòu)造變形，僅海棠鋪斷層向上突破地表。結(jié)合油氣成藏相關(guān)研究[20]，寒武系烴源巖原油在中侏羅世以后開始裂解，二疊系烴源巖在晚侏羅世—早白堊世以生氣為主，因此，疊瓦構(gòu)造帶西南側(cè)的成藏條件優(yōu)于東北側(cè)。在疊瓦構(gòu)造帶西南側(cè)，部分逆沖斷片中嘉陵江組膏鹽巖層未被完全剝蝕，其成藏條件更優(yōu)，例如，位于 E—E＇剖面疊瓦構(gòu)造帶的YP1井鉆遇了逆沖推覆前鋒斷層上盤的兩個逆沖斷片（見圖11），并在兩個斷片中均鉆遇了巨厚的嘉陵江組膏鹽巖層，為該區(qū)域的油氣成藏提供了良好條件。因此，逆沖推覆前鋒斷層上盤逆沖推覆體的有利勘探目標應(yīng)主要以被構(gòu)造變形較弱的侏羅系不整合覆蓋的西南地區(qū)為主，如B—B＇剖面和E—E＇剖面，該處深層逆沖斷片仍然被嘉陵江組膏鹽巖層覆蓋，保存條件較好，具備良好的油氣聚集潛力。

5 結(jié)論

逆沖推覆前鋒斷層為龍門山逆沖推覆構(gòu)造與盆地的邊界斷層，該斷層為隱伏斷層，僅在江油一帶地表出露香水斷層，斷層前端發(fā)育斷層傳播褶皺，并在地表形成厚壩高陡地層變形帶。該斷層沿走向呈現(xiàn)出明顯不同的幾何學(xué)特征，從西南側(cè)的多轉(zhuǎn)折斷層轉(zhuǎn)變?yōu)闁|北側(cè)的鏟形逆斷層，地表出露地層也從西南側(cè)的三疊系轉(zhuǎn)變?yōu)闁|北側(cè)的寒武系。逆沖推覆前鋒斷層上盤的疊瓦構(gòu)造帶在印支期發(fā)生大規(guī)模逆沖并在喜馬拉雅期再次活化。

龍門山前北段發(fā)育寒武系和嘉陵江組兩套區(qū)域性滑脫層，但逆沖推覆前鋒斷層的位移量并未沿嘉陵江組膏鹽滑脫層向盆地內(nèi)大規(guī)模傳遞，僅在江油一帶沿嘉陵江組膏鹽巖層發(fā)生盆向滑脫并發(fā)育了中壩背斜。逆沖推覆前鋒斷層下盤發(fā)育山前隱伏構(gòu)造帶，小型北傾逆沖斷層和南傾反沖斷層的發(fā)育導(dǎo)致上古生界中形成了多斷塊隆凹相間的構(gòu)造格局。逆沖推覆前鋒斷層下盤在西南側(cè)以發(fā)育多層滑脫構(gòu)造為主要特征，從下寺一帶向北東方向則以發(fā)育基底卷入構(gòu)造為主要特征。

逆沖推覆前鋒斷層不僅是龍門山前北段疊瓦構(gòu)造帶和山前隱伏構(gòu)造帶之間的分界線，也是該區(qū)油氣成藏系統(tǒng)的重要分界線。下盤的山前隱伏構(gòu)造帶整體生儲蓋成藏條件匹配好，具備形成大型氣藏的地質(zhì)條件。上盤疊瓦構(gòu)造帶東北側(cè)寒武系至下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組已出露地表，油氣保存條件差；而西南側(cè)逆沖斷片則被上覆侏羅系不整合覆蓋，且斷片中三疊系膏鹽巖層未被完全剝蝕，具備相對較好的成藏條件。