川西龙门山构造特征与油气关系.pdf
第 3 3卷第 4期 2 0 1 1年 8月 石 油 雾 劈 弛 履 PETR0LEUM GEoLoGY EXPERI MENT V0 L 3 3. No . 4 Au g., 2 O1 1 文章编号 1 0 0 1 6 1 1 2 2 0 1 1 O 4 0 3 8 4 --0 4 川 西龙 门 山构造特征与油气关 系 罗啸泉 , 李书兵 I . 中国石化 西南 油气 分公 司 勘探 开发研究 院, 成都 ,赵锡奎 6 1 0 0 8 1 ; 2 . 成都 理工 大学 , 成都6 1 0 0 8 1 摘要 龙 门山构造变形始于印支期 , 经历燕 山期和喜山期多次递进变形 , 构造变形时期具有由北 向南 、 由西 向东逐 渐变晚, 构造变 形强度西侧强 、 东侧弱 的特征 。晚三叠世末 期, 随着秦岭洋的关闭 , 导致 由北 向南的侧 向挤压 , 使得米仓 山构造 带开始隆升 , 与甘 孜一理塘构造 带俯 冲加剧 , 剪刀式的挤压作用是龙 门山形成的动力机制 。龙 门山构 造带主要构造样式是 推覆构造 , 可划分成三 种构造体系, 有利油气富集 的构造样式是断展褶皱 、 断弯褶皱 。 关键词 构造样式 ; 构造演化 ; 龙门山 ; 四川盆地西部 中图分类号 T El 2 1 . 2 文献标识码 A Te c t o ni c f e a t u r e s a n d t h e i r r e l a t i o ns h i p wi t h p e t r o l e u m i n Lo ng m e n M o u nt a i n,we s t e r n S i c h u a n Ba s i n Luo Xi a o qu a n ,Li Shu bi n g ,Zha o Xi ku i 1 . Re s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m Ex p l o r a t i o n Pr o d u c t i o n,S o u t h we s t P e t r o l e u m Br a n c h C o mp a n y.S I NOPEC C h e n g d u, S i c h na n 6 1 0 0 8 1 ,C h i n a ;2 . C h e n g d u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y, C h e n g d u ,S i c h u a n 6 1 0 0 8 1, C h i na Ab s t r a c t Te c t o n i c d e f o r m a t i o n o f t h e Lon gme n M o un t a i n s t a r t e d du r i n g I n do s i ni a n, a nd d e v e l op e d d u r i n g Ya n s h a n i a n a n d Hi ma l a y a n .Th e b e g i n n i n g t i me o f d e f o r ma t i o n wa s l a t e r i n t h e s o u t h a n d e a s t t ha n i n t he no r t h a nd we s t .De f o r m a t i o n i nt e ns i t y wa s s t r o nge r i n t he we s t t ha n i n t h e e a s t . At t he e n d o f l a t e Tr i a s s i c ,d u e t o t h e c l o s i n g o f t h e Qi n l i n g Oc e a n,l a t e r a l c o mp r e s s i o n t o o k p l a c e f r o m n o r t h t o s o ut h,r e s ul t i ng i n t h e up l i f t o f t he M i c a n g M ou nt a i n a nd t h e s ub du c t i o n o f t he Ga nz i Li t a ng t e c t on i c be l t . Sc i s s or c ompr e s s i o n i s t he m a i n ge ne r a t i o n m e c ha ni s m f o r t he Lon gme n M ou nt a i n . The ma i n t e c t o ni c s t y l e i s na p pe,whi c h c a n be d i v i de d i n t o 3 s y s t e m s . Fa ul t p r op a g a t i o n a n d f a u l t be n d f o l d s a r e f a v o r a bl e f or pe t r ol e u m a c c umul a t i o n. Ke y wor d s t e c t on i c s t y l e;t e c t o n i c e v o l ut i on;Lo n gm e n M o un t a i n;we s t e r n Si c hu a n Ba s i n 龙 门山造山带位于青藏高原的东缘, 松潘一甘 孜褶皱带与扬子板 块结合部 位 图 1 , 北东 与昆 仑一秦岭东西向构造带斜向相接 , 南西与康滇南北 向构 造带 相连 , 西 与松 潘一 甘 孜褶 皱 带 相 伴 , 东 为 川 I 西前 陆 盆 地 。龙 门 山 造 山 带 北 起 广 元 、 南 至 天 全 , 长 约 5 0 0 k m, 宽 约 3 0 k m , 呈 N E S W 向 展 布 ; 北西界为茂县一汶J I l 断裂 , 南 东界为江油一都 江堰 断 裂 , 宽 约 3 0 ~ 6 O k m; 依 次 由茂 汶 断裂 、 北 J l f 一映秀断裂 、 江油一都江堰断裂 3条大致平行 的 冲断带构成。这 3条龙 门山主干逆 冲断裂均走 向 NE, 断层面倾 向 Nw , 在 剖面上它们 呈叠瓦状排 列。龙门山 自晚三叠世诺利克期 以来经历多次逆 冲推覆作用叠加而成, 表现为由西向东递进推移的 背驮式断裂组合 , 具典型的推覆构造特征l_ 1 。 1 龙 门山造山带构造特征 龙门山逆冲推覆构造带呈北东走向, 东南 以映 秀一 北川 断裂 带与川西 前 陆盆地 相接 , 北西 侧与构 造转 换带 相 连 。映 秀一北 川 I 断 裂带 既 是 该 构 造带 的东 部边 界断 裂 , 也 是 印 支期 盆一 山的 边 界 断裂 , 同时它也 是彭 、 灌 杂 岩推 覆 体 逆 冲推 覆 的主 滑 面 。 龙 门 山逆冲推 覆构 造 带 初 始 冲断 隆 升 始 于须 家 河 组 三段 沉积后 的安 县运 动 4 ] , 并 持续 到喜 山期 。 1 . 1 龙 门山造 山带及前 缘构 造单 元划分 按盆一 山系统的研究思路, 以J L J l I 一映秀断裂 带为界将盆一山系统分为造山带和川 l 西前陆盆地 2个构造单元 。通过研究过龙 门山构造剖面的特 征 , 结合深部地球物理资料 , 基 于盆一 山系统内不 收稿 日期 2 0 1 0 --1 0 --0 8 ; 修订 日期 2 0 1 1 --0 7 1 9 。 作者简 介 罗啸 泉 1 9 6 3 一 , 男 , 教授级 高级 工程师 , 从事油气地质研究工作 。E - ma i l 1 u 。 x i a o q u a n 1 6 3 c o rn o 基金项 目 中国石化科技 开发项 E t P 0 3 0 3 0 资助。 第 4期 罗啸泉 , 等.川西龙 门山构造特征与油气关系 3 8 5 图 1 研究 区构造 位置 Fi g.1 Lo c a t i o n o f s t ud y a r e a 表 1 龙 门山构造带构造单元划分 Ta bl e 1 Te c t o ni c u ni t s i n Lon g m e n M ou nt a i n 同构造 部位 变形 方式 和变 形特 征 的差异 , 将 龙 门山 造 山带 一川 西 前 陆 盆地 系统 进 一 步 细分 为 5个 次 级构 造单 元 表 1 。 以映 秀一 北川 断裂 带 为 界 , 可 将龙 门山构造 带 划 分 为造 山带 和前 陆 盆 地 两 大 构 造带 ; 东 侧 的前 陆盆地 构造 带又 可 以江油 一灌 县 断 裂带 为界 , 划 分 为 龙 门山 冲断 滑覆 带 , 江 油 一都 江 堰 断裂 至 彰 明一 彭 县 断裂 之 间 称 为龙 门 山前 断褶 皱 带 , 以东 为 川 西 低 缓 褶 皱 带 。对 于 龙 门 山构 造 带 , 习惯 上 又 分成 北 、 中 、 南 三 段 , 北 段 与 中段 以棉 竹 马槽 滩横 断 层为 界 , 耿 达 以南 为龙 门 山南 段 E 。 1 . 2龙 门 山构 造特 征 龙 门山造 山带 一川 西 前 陆盆 地 系 统 构 造 特 征 为 松 潘一 甘孜 褶皱 带 形 成 于 印支 晚 期 , 以北 西 向 构 造 为特征 , 伴 随 有 印支 期 区域 动 力 变 质 作 用 、 岩 浆侵 位 ; 燕 山期 有 明显 的 区域 热 动 力 变 质 作用 、 岩 浆作用和由北 向南 的逆冲推覆的叠加 。构造转换 带形成于燕山期并持续到古近纪 , 以左旋走滑变形 为 特 征 , 使 松潘 一甘 孜褶 皱带 内的北 西 向构造 向北 东东和北东向偏转 。龙门山逆冲推覆构造带形成 于须家河组三段沉积结束后 , 以北西向逆 冲推覆为 主 , 呈 现基 底卷 入 冲 断 构造 样 式 , 主要 表 现 为 挤 压 断块 、 紧密 褶 皱 、 斜 歪一 倒 转 褶皱 。前 陆 冲 断 滑 脱 构 造带 主要 以由北 西 向南 东 的逆 冲推 覆 、 与 滑脱 拆 离 作用 相关 的褶 皱 变形 和滑覆 作用 为 特征 , 其 中滑 覆一 构 造叠 置亚 带呈 现盖 层 滑脱一 褶皱 构造 样式 , 在 龙 门山北 段 主要发 育 冲断叠 瓦扇 ; 龙 门 山中北 段 主要发育叠瓦状冲断系 ; 中南段则以飞来峰和双重 构 造 在 推 覆一 滑脱 体上叠 置 滑脱构 造一 飞来 峰 构 造 为特 点 , 断弯 褶皱 及断 展褶 皱广 泛发 育 ; 冲断 滑 脱构造亚带以不对称斜歪背斜构造为主要构造形 迹 , 呈现 反 向冲 断和 突起构 造样 式 。前 陆褶皱 带 的 主体构造形迹以密集成群 、 并向西南斜列的斜歪水 平褶 皱 为主 , 少量 倾 向 Nw 的脆 性 逆 冲 断层 , 变形 叠加 明显 , 主要构 造样 式为 平缓 褶皱 及 断滑褶 皱 。 1 . 3边 界 断裂带 特征 映 秀一北 川 断裂 带 前人 称 为龙 门 山 中央 断裂 带 , 并 以此作为盆一 山的分界线 , 它是一条长期活 动 的断裂 , 其早 期 具 有 左 旋 压扭 的特 征 , 后 期 为 右 旋压 扭 , 晚期 表现 为 冲断 ] 。按 照地表 地质 特征 可 将其分为 南北两段 中北段称 为北川一映 秀断裂 带 ; 南 段称 为小 关 子断 裂带 。t L J i I 一 映秀 断裂 是一 条韧性一脆性断裂 , 又称 为龙 门山中央断裂, 它北 起 广 元 青 川 I , 往 南 经 北 川 、 映 秀 等 地 , 并 以 此 作 为 盆一 山 的分 界 线 。它 切 割 地 层 为 前 震 旦 系 、 震 旦 系、 古生界和三叠系 , 表现为北西盘的变质岩系逆 冲在古生界和中生界未变质的沉积岩之上 , 断层面 倾 角 6 O 。 ~7 0 。 。5 . 1 2汶 川 大地 震 就发 生 在 映 秀一 北 川断 裂带 上 , 表 明它 是 一 条 长期 活动 的断 裂 [ 7 ] 。 江油一灌县断裂是一条倾 向北西的脆性断裂 , 往北 与 青林 口潜 伏断 裂 相 连 , 又 称 为 龙 门山前 断裂 ; 断 层面倾角约 5 O 。 , 往深部断层面变缓。断层上盘属 于 推覆 构造 带 , 地 表构 造 复杂 , 褶皱 紧 闭 , 倒转 褶 曲 与 叠瓦 状 冲断层 发育 , 而下 盘构 造 比较 宽缓 。 1 . 3 . 1 断裂 带宏观特 征 断 裂带在 平 面上 连续 性较好 , 大 部分 地段 组成 较单一 , 主断层清楚。单个断层呈北东一北东东向 舒缓波状延伸 , 有些地段则 由数条逆冲断裂分而复 合构成复杂的逆冲断裂带。在不 同地段切 割不 同 时代 地层 , 被切 割 地 层 呈 透镜 状 、 楔形 或 菱 形 断 片 产 出。主滑面总体倾 向北西 , 倾 角在不 同地 段各 异 , 一般 4 0 。 ~7 O 。 左右。在北段 , 断裂带上盘为茂 县群为主的浅变质岩系, 断裂带下盘为未变质 的沉 积岩系。在中段 , 断裂带上盘为彭灌杂岩体或元古 界黄水河群变质岩, 下盘为上三叠统 , 震旦系火 山 岩呈大小不等的透镜体断续夹持于断裂带间。 3 8 6 石 油 察 劈 沾 属 第 3 3 卷 团 团 z固 圈 圈 s囫 囹 , 图 2 龙 门山中段北川一映秀断裂带地质剖面 1 . 糜棱 岩, 2 . 糜棱岩化碎裂岩 , 3 . 劈理化碎粒岩 , 4 . 碎裂岩, 5 . 破裂岩 , 6 . 断层泥 , 7 . 片岩 F i g . 2 Ge o l o g i c p r o f i l e o f Be i c h u a n -- Yi n g x i u f a u l t b e l t ,mi d d l e Lo n g m e n M o u n t a i n 1 . 3 . 2 断裂 带 内部 构造特 征 由于断裂带宽度在各段差异较大 , 故构造岩在 断裂带 中的宽 度 和性 质 也 极 不均 匀 。在 龙 门 山 中 段彭 县 白水 河地 区断 裂 带较 密 集 , 影 响宽 度 大 , 构 造变 形特 征清楚 , 构 造 岩 类 型俱 全 , 断裂 上 盘 以韧 性变 形为 主 , 在 断裂 带下盘 和带 内构 造夹 片 中以脆 性变 形为 主 , 形 成 3个 性 质 明显 不 同 的构 造 岩 带 图 2 。活 动期 次 为 3期 , 前 2期 为逆 冲 , 第 3期 为左行平移; 第 1期主压应力轴方位 为 3 4 0 。 , 第 2 期 为 3 0 0 。 , 第 3期为 北东 1 4 。 左 右 。 2 龙 门山构造演化 特征 2 . 1 龙 门 山形成动 力机 制 总结川西地区印支晚期以来的构造格局 和演 化模式 , 可将龙门山形成动力机制概括为“ 剪 刀式 剪压与楔形挤 出构造理论” 。其具体 内涵为 晚三 叠 世末期 , 随着秦 岭 洋 的关 闭 , 导 致 由北 向南 的侧 向挤压 , 使得米仓山构造带开始隆升, 与甘孜一理 塘构造带俯冲加剧 , 剪刀式的挤压作用是川西地区 构造变形的主要动力 图3 。 从深部地球物理资料 带 断层泥一 松散 构造岩系列 推断 , 在 现今 的逆 冲推 覆 构 造 带及 其 西侧 , 基底 卷 入程度高 , 中地壳以上在挤压作用下变形, 靠近主 要俯冲带和 区域断裂附近可 能发 生动力变质 , 松 潘一 甘孜 三角构 造 区主要 是北西 西 向的褶皱 , 而靠 近 2大边 界 则 明显 受秦 岭 构造 域 和 甘孜一 理 塘 构 造带 的制 约 。由于剪 刀式 的剪压 和西 部收敛 、 东 部 发散 的边 界条件 制 约 , 被挤 压 的物质 必然在 东部 寻 找 出路 , 而东部 有 川 中硬 性 的 基底 存 在 , 起 到 阻 止 被挤 压 的物质 向东 位移 的作用 , 因此 导致龙 门山构 造转换带和逆冲推覆带的形成 。 2 . 2 龙 门 山造 山带构造 演化 印支期 龙 门山 的变 形序 列 和 变形 域是 自北 而 南 、 自西 而东 递进 发展 的 , 一次 比一 次增强 , 波及 范 围扩大 。须 家河组 上 亚 组 与下 亚 组 之 间 的接 触 关 系 , 由明显 的角度 不 整 合 向南 逐 渐 变 为连 续 过 渡 , 并 且上 亚组 的沉积 中心 向南迁 移 ; 侏 罗 系与三 叠系 之间的关 系, 也 自北而南 由角度不整合演变为连续 过渡关 系 。 中、 北 段 普 遍 有 减 薄 或 缺 顶 T。 z 、 少 底 J 一 现象 ; 地震 资料 揭 示龙 门 山北 段 三 叠 系海 相及 以下地 层褶 、 断 构 造 强烈 复 杂 , 而 南 段 则平 缓 简单 。相反 , 北段不整合面以下的中、 下侏罗统盖 层 的褶 皱相 对平缓 , 南 段 的褶皱相 对强 烈复杂 _ 8 ] 。 燕 山期 , 造 山带 内 由北 向南 的单 向推 挤 , 造 山 带 由北西 向南东 挤 出 , 引起 了造 山带 的左旋走 滑 和 由北西向南东的逆冲推覆 , 使盆地具有前陆盆地和 走 滑盆地 的双 重特 征 。由北西 向南东 的逆 冲作 用 , 控制了松潘一甘孜褶皱带 、 龙门山逆 冲推覆 构造 带 、 前陆滑覆一滑脱构造亚带的幕式冲断隆升 ; 造 山带 的左旋 走滑 , 控制 了盆地 内砾 质楔 沿平行 于造 山带 走 向的方 向 , 发 生 由北 东 向南 西 的侧 向迁 移 和 与 造 山带 斜交 的北 东 东 向隆坳 相 间 的构 造 格 局 的 形 成 。 喜山中一晚期 , 青藏高原东缘 向东挤出, 导致了 第 4期 罗啸泉 , 等.J I I 西龙 门山构造特征与油气关 系 3 8 7 盆地内已形成的构造带由北西向南东的冲断隆升、 大 邑砾岩的褶皱变形和大规模飞来峰群的形成。 因此 , 龙门山构造带历经古生代碳酸盐台地阶 段 , 晚三 叠世 陆 缘 海一 前 陆 盆 地 阶段 , 侏 罗 纪一古 近纪 山前 坳 陷盆 地 的盆 缘 阶 段 。构 造 变 形 始 于 印 支期 强烈 变形 期 , 经 燕 山期 的 台阶 状 断 层 发育 期 , 喜 马拉雅 早期 和 中期褶 皱一 冲断推 覆构 造发 育期 , 喜马拉雅晚期滑覆构造形成期等, 多期次的构造运 动复合叠加而形成现今构造面貌 。 2 . 3龙 门 山主要 构造 样式 龙 门山逆 冲推 覆带 具有 多种 构 造样 式 , 主要 构 造样式是推覆构造 , 可划分成 3种构造体系 1 印 支期叠瓦状逆冲推覆构造 ; 2 燕山期台阶状断层发 育 , 形成双重构造 ; 3 喜 山期逆冲推覆一滑覆构造 。 逆冲推覆带 内部逆 冲断层很发育 , 主要 发育飞来 峰、 双重构造、 叠瓦冲断构造和三角带构造 。 龙深 1井 位 于龙 门 山 中段 逆 冲推 覆 带 大 圆包 构 造 , 完钻 井 深 7 1 8 0 I T I , 层 位 是 下 三 叠 统 嘉 陵江 组下部。该井钻探揭示 , 逆冲推覆带三叠系雷 口坡 组 、 嘉 陵江 组 膏盐 岩滑脱 面 之上 的 冲断系 统 十分复 杂 , 发育一 系列 叠瓦状逆 冲断层l g ] 。在钻 井过程 中 , 断层 处 出现 明显 的 泥浆漏 失 ; 岩心 观察 , 裂缝 发 育 , 发 育 的冲 断层 可 能 为 流体 运 移 的通 道 ; 主滑 脱 面 之上 的地 层 多次重 复 须家 河组 钻前 预 测 的厚 度 4 1 0 5 r r l , 实钻 厚度 为 4 9 6 4 m , 造 成须 家 河组 厚度 比钻前预测 的厚度显著增加 。龙深 1井钻井过程 中共 出现 了 2 8次 井 漏 , 主 要 集 中在 冲 断 系统 须 家 河组中, 占 2 4次, 最多漏失泥浆 9 3 9 . 7 1 T I 。 , 反映油 气保存条件很差 。 龙 门山前断褶皱 带是龙 门山前 缘勘 探效 果最好 的地 区, 发现了中坝 、 平 落坝 、 邛西和大 邑等大 中型气 田L 】 “ ] 。龙 门山前缘 断 褶带 北窄 南 宽 , 反 映龙 门山 自北 向南形变 由强减弱 , 北段 为叠瓦状前展 式构造样 式, 到中段则为后展式, 到南段发育高家场、 三合场一 水 口场 、 邛西一 平落坝背斜带 , 并有 向斜相隔 。 该 构造 带 的地层 接触 关 系反 映 , 发 生 于印支 晚 期 须家河组沉积后千佛岩组沉积以前 的逆冲推 覆 , 使得须家河组发生 了倾斜 , 从而造成 了侏罗系 与下伏须家河组间的角度不整合一平行不整合接 触 关 系 。前缘 断 褶皱 带 内卷 入 的最 新 变 形 地层 为 白垩系。从 区域上看, 古近系名山组与下伏白垩系 间仅存在一 平行不整合 面, 没有 明显的角度不 整 合 ; 龙 门山的中南段 和南段存在大邑砾岩与下伏地 层间区域性的角度不整合接触关系。由此可见 , 该 构 造亚 带形 成 于名 山组沉 积 之后 、 大 邑砾岩 沉积 之 前 , 属于喜山期变形的产物。 在 江油 一灌 县 断裂 附近 , 主 要 发 育 断 弯褶 皱 、 断 展褶 皱 和 断 挡 背 斜 等 。勘 探 实 践 表 明 , 断 展 褶 皱 、 断弯褶皱一般是有利油气的构造样式。如中坝 断 展背 斜 , 侏 罗 系 、 须 家河 组盖 层齐 全 , 断层 发育 在 背 斜翼 部 , 未 断 到侏 罗 系 盖层 ; 褶 皱 系数 0 . 1 8 , 形 变 适 中 , 两侧 有 向斜 相 隔 , 油气 保存 条件 好 , 发现 了 须二段 和雷三段 中型气 藏。大 邑断弯背斜 , 侏 罗 系、 须家河组盖层齐全, 褶皱系数 0 . 1 4 , 形变适中, 油 气保 存条 件好 , 在 须家 河组 找到 了 中型气 藏 。 3 结论 晚 三叠 世末 期 , 随着 秦 岭 洋 的关 闭 , 导致 由北 向南 的侧向挤压 , 使得米仓 山构造带开始 隆升 , 与 甘孜一理塘构造带俯冲加剧 , 剪刀式 的挤压作用是 龙 门 山形 成 的动 力 机 制 。龙 门 山构 造 变 形 始 于 印 支期 , 经历燕 山期和喜 山期多次递进变形 , 构造变 形时期具有 由北 向南 、 由西 向东逐渐变 晚; 构造变 形强度西侧强, 东侧弱的特征。龙门山构造带主要 构造 样 式是 推覆 构造 ; 有利 油气 富集 的构 造样 式是 断展褶皱、 断弯褶皱。 参 考 文 献 [ 1 ] 刘树根 , 罗志立 , 赵锡 奎 , 等.龙 门山造 山带川西 前陆盆 地 系统形 成 的动 力 学模 式 及 模 拟研 究 口 ] .石 油 实 验 地质 , 2 0 03 , 25 5 43 2 4 3 8 . 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