大巴山前晚二叠世-早三叠世的伸展构造研究.pdf

第3 4 卷第1 期中国矿业大学学报 V 0 1 ．3 4N o ．1 2 0 0 5 年1 月J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g ＆T e c h n o l o g yJ a n ．2 0 0 5 文章编号1 0 0 0 1 9 6 4 2 0 0 5 0 1 0 0 5 7 0 5 大巴山前晚二叠世一早三叠世的伸展构造研究 张 林h 2 ，魏国齐2 ，杨威2 ，张培军3，吴世祥2 1 ．中国矿业大学资源院与地球科学学院，江苏徐州2 2 1 0 0 8 ； 2 ．石油勘探开发科学研究院廊坊分院，河北廊坊0 6 5 0 0 7 ； 3 ．西南油气田分公司开发事业部，四川成都6 1 0 0 5 1 摘要根据现有地质资料并结合区域地质特征，进行了地震剖面解释和构造体系划分，探讨了沉 积特征及储层分布．结果表明大巴山地区具有深层和浅层2 种构造样式．浅层为沿早三叠世嘉陵 江组的石膏层滑脱变形的薄皮冲断构造，属燕山一喜山期推覆构造；深层为二叠系一早三叠世层 系的伸展断陷构造，属海西期的伸展变形构造．早期伸展断层控制了同期的构造和沉积特征，形 成一系列复式地垒和地堑的结构，在斜坡带见滑动变形、碎屑流等构造现象．在断层控制的边缘 及地垒区鲕滩发育，呈北西向展布，为油气有利勘探区． 关键词四川盆地；大巴山前；飞仙关组；开江一梁平海槽；鲕滩气藏；构造体系 中图分类号P6 1 8 ．1 1文献标识码A L a t e rP e r m i a nt oE a r l yT r i a s s i cE x t e n s i o n a l S t r u c t u r ei nF r o n to fD a b a s h a nM o u n t a i n Z H A N GL i n l ”，W E IG u o q i 2 ，Y A N GW e i 2 ，Z H A N GP e i j u n 3 ，W US h i x i a n 9 2 1 ．S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE a r t hS c i e n c e ，C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g ．T e c h n o l o g y ， X u z h o u ，J i a n g s u2 2 1 0 0 8 ，C h i n a ； 2 ．L a n f a n gB r a n c ho fR e s e a r c hI n s t i t u t eo fP e t r o l e u mE x p l o r a t i o na n dD e v e l o p m e n t ， L a n f a n g ，H e b e i0 6 5 0 0 7 ，C h i n a ； 3 ．D e v e l o p m e n tP r o j e c tP a r to fS o u t h w e s tP e t r o l e u mS u b s i d i a r yC o m p a n y ，C h e n g d u ，S i c h u a n6 1 0 0 5 1 ，C h i n a A b s t r a c t B a s e do ns o m ee x i s t i n gg e o l o g i c a ld a t aa n dr e g i o n a lg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，t h es e i s m i c p r o f i l e sa r ei n t e r p r e t e d ，t h es t r u c t u r es y s t e mi sc l a s s i f i e d ，a n dd e p o s i t i o n a lc h a r a c t e r i s t i ca sw e l la s r e s e r v o i rd i s t r i b u t i o na r ed i s c u s s e d , T h er e s u l ts h o w st h a tD a b a s h a nm o u n t a i nc o n t a i n st w ok i n d s o fs t r u c t u r es t y l e s ，t h es h a l l o wa n dd e e ps t r u c t u r a ls t y l e s ．T h es h a l l o wo n ei sc h a r a c t e r i z e db y p e l l i c l et h r u s ts l i d d i n gi ng y p s u mo fe a r l yT r i a s s i cJ i a l i n g j i a n gf o r m a t i o nd u r i n gI n d o s i a na n de a r l y H i m a l a y a nm o v e m e n t s ．T h ed e e po n ei sc h a r a c t e r i z e db ye x t e n s i o n a lr i f tg r o w i n gi nl a t e rP e r m i a n t oe a r l yT r i a s s i cf o r m a t i o n sd u r i n gH e r c y n i a nm o v e m e n t ．T h ee a r l ye x t e n s i o n a lf a u l tc o n t r o l l e dt h e s t r u c t u r es y s t e m s ，f o r m i n gas e r i e so fc o m p o u n ds t r u c t u r e so fh o r s ta n dg r a b e na n ds e d i m e n t a r y f a c i e si nw h i c hm a n ye a r l ys e d i m e n t a r yc h a r a c t e r so ns l o p e ，s u c ha sg l i d ed e f o r m a t i o na n dc l a s t i c f l o wc a nb es e e n ．O o l i t i cs h o a l sd i s t r i b u t e di nN Wd i r e c t i o na r ew e l ld e v e l o p e da l o n gf r i n g e sa n di n h o r s t sc o n t r o l l e db yf a u l t sa n da r ef a v o r a b l ef o rg a sa n do i le x p l o r a t i o n ． K e yw o r d s S i c h u a nb a s i n ；D a b a s h a nm o u n t a i n ；F e i x i a n g u a nf o r m a t i o n ；K a i j i a n g L i a n g p i n g t r o u g h ；o o l i t er e s e r v o i r ；s t y l eo fs t r u c t u r e 收稿日期2 0 0 4 0 4 1 5 基金项目国家“十五”科技攻关项目 2 0 0 1 B A 6 0 5 A 0 4 作者简介张林 1 9 6 9 一 ，男，重庆市忠县人，博士研究生，从事沉积、构造及天然气地质方面的研究 万方数据 5 8中国矿业大学学报第3 4 卷 四川盆地在晚古生代为拉张环境，发育在晚二 叠世一早三叠世早期的开江一梁平海槽不仅控制 晚二叠统长兴组生物礁的分布，对下三叠统飞仙关 组的鲕滩分布也具有明显的控制作用[ 1 ’2 ] ，已发现 了渡口河、罗家寨等飞仙关组鲕滩大气藏．大巴山 前地区处于开江一梁平海槽的东侧，燕山、喜山晚 期运动的推覆挤压作用造山．因此，大巴山区早期 伸展构造为后期挤压构造所改造或掩盖，如何寻找 早期构造特征及分布，将更好地进行该海槽的确定 及扩大鲕滩分布范围，并将有助于鲕滩气藏的发 现． 本文主要对大巴山前地区 图1 从地震剖面 解析人手，分析早期构造的存在性，并确定构造特 征及分布，进而分析早期构造对鲕滩气藏的控制， 指出有利勘探区． 图l 大巴山及邻区结构示意图 F i g ．1D i a g r a mo fD a b a s h a nm o u n t a i na n da d j a c e n ta r e a 1晚二叠世一飞仙关期区域拉张环境 四川盆地的演化历程可概括如下加里东一海 西旋回 Z P ，构造运动主要表现为大隆、大坳的 地壳升降运动，其中晚元古生代一早古生代为板内 克拉通坳陷和板缘克拉通裂陷阶段，晚古生代～中 三叠世为克拉通裂陷，构造活动频繁．印支一燕山 早期旋回 T ～J ，构造运动除了表现为升降运动 外，主要接受了一套巨厚海陆交互相沉积，到晚期 可能已出现了部分褶皱回返，侏罗系上部地层遭受 剥蚀．燕山晚期一喜山旋回 K 以后 构造运动主要 表现为沉积盖层的强烈褶皱回返及剥蚀，仅在龙门 山前缘接受了少部分白垩系、第三系和第四系的前 陆盆地沉积[ 3 ] ． 晚古生代至早三叠世四川及相邻地区为拉张 动力背景，发育多期、多个孤立的台盆、台凹，并伴 随多次火山活动[ 4 巧] ．石炭纪一二叠纪早期由于新 特提斯洋和勉略洋的扩张，使得佛坪、安康地体等 从扬子陆块北缘分离，产生一系列拉张断陷和火山 喷发．其中扬子板块西缘及峨嵋山地区出现了大面 积的玄武岩喷发，康滇地区最厚达30 0 0m ，属于 富铁拉斑玄武岩类[ 6 ‘7 ] ．二叠纪一三叠纪之交在扬 子板块及黔桂地区也曾有火山活动，主要为凝灰 岩，并已蚀变为蒙脱石一伊利石黏土岩，由西向东中 酸性加强[ 8 。10 I ． 四川盆地东部在二叠纪也处于拉张环境，在达 县、万县及邻水地区钻井中也见玄武岩，厚度仅几 十米．在晚二叠开始发育北西向的开江一梁平海 槽，在槽内沉积了深水次深水沉积，海槽周围发 育鲕滩和生物礁开江一梁平海槽周缘． 2 断层特征及演化 地震剖面的解释能直观地反映覆盖区的地质 特征，即反映地质体的构造特征、沉积体的厚度及 上下关系等．近几年大巴山前新的地震攻关后，地 震剖面质量较好，反射特征明显，应用该资料才有 效对大巴山地区的地震资料进行解释、分析构造组 合及早期构造特征． 2 ．1浅层逆冲推覆断层 大巴山地区有两大截然不同的构造体系和沉 积环境，即深层和浅层不同的构造样式 图2 ．浅 层主要为薄皮冲断构造，发育在早三叠世嘉陵江组 以上层系，以嘉陵江组石膏层的滑脱收缩变形；深 层主要为伸展断陷构造，发育在二叠系一早三叠世 层系，在近大巴山地区受晚期构造影响，表现为逆 冲或双重构造特征． 图2 大巴山前0 0 一D B S 0 0 1 测线解释图 F i g ．2 S e i s m i ci n t e r p r e t a t i o no f0 0 一D B S 0 0 1 1 i n ei n f r o n to fD a b a s h a nm o u n t a i n 晚期燕山、喜山期的推覆构造运动的影响，在 大巴山及近大巴山地区，以逆断层为主，整体表现 为逆冲推覆特征，为深浅层收缩变形区．在离大巴 山地区相对较远区，晚期构造主要在嘉陵江组石膏 层滑脱变相，浅部层系表现为挤压特征；但对深部 层系影响相对较少，因此早期构造仍然存在，主要 为一系列平行于海槽边界的伸展断层控制了同期 的构造和沉积． 万方数据 第1 期张林等大巴山前晚二叠世一早三叠世的伸展构造研究5 9 期伸展体系是海西期拉张背景下形成，该海槽东部 以正断层控制为特征，西部为缓坡特征．海槽的东 部边缘区具有不同的构造特点，形成地垒一地堑系 统，在地垒上易形成鲕滩沉积，在地堑内为相对较 深的泥灰岩、灰岩沉积．大巴山前五宝场地区处于 台地内部，也发现与海槽边界相类似的断陷结构， 这些断陷主要以小型断陷为主，规模一般在5 ～1 0 k m ，在小型盆地内部层序可见逐渐向盆地边缘的 超覆点，显然是受同沉积作用控制的盆地边缘沉积 体． 2 ．2 深层伸展断层 深层伸展断层控制了同期的构造和沉积，为一 系列平行于海槽边界，类似于裂谷的一翼，以一系 列复式的地垒和地堑的结构形成断陷盆地的边界， 向西逐渐变化为盆地环境的斜坡一深水相沉积，这 些断层有以下几点特征． 1 断层具有伸展背景下的正断层特征，断面 陡倾，断层倾角多大于4 5 ～6 0 。，阳新统 P ，顶 的 强反射同相轴发生明显的位错，上盘断块由于拉张 产生旋转回倾，所形成的空间被晚二叠世和早三叠 世的同沉积层序所补偿，下降盘具有较大的沉积厚 度． 2 这些伸展断层的断面倾向多变，主要为西 倾的正断层，同时也发育一些东倾的断裂．少数情 况下可能有一些构造反转，导致晚期层系局部上 隆． 3 深部的伸展断裂有层位分布的局限性，一 般不穿入嘉陵江组以及更加晚期的层位，这些伸展 断裂也极少控制早于二叠纪地层沉积过程，反映出 断裂活动的时间不会更早，断层不控制晚古生代和 三叠纪晚期的沉积．断层进入早三叠世层系后不发 育，在断层两侧可见到晚二叠世和早三叠世地层的 加厚、变薄现象，为晚二叠世和早三叠世地层受断 层控制． 2 ．3 演化阶段 根据四川盆地的沉积、构造演化及大巴山的演 化特征嘲，可将该构造演化特征划分为3 个大的阶 段． 晚二叠世一早三叠世，由于南秦岭的拉张作 用，开江一梁平海槽开始发育，海槽的东部边界为 一系列伸展的断块体系所组成的地垒～地堑组合， 断层控制了海槽的边缘结构，类似于中国东部新生 代箕状盆地的断陷～侧的结构形态．海槽边界的断 陷活动控制了海槽的展布，导致了海槽深水相的沉 积环境和盆地边缘高能沉积环境的出现． 中生代中一晚期，由于佛坪地体拼贴于四川I 陆 块北缘，开江一梁平海槽逐渐闭合，同时位于扬子 板块西部的四川盆地与华北板块之间的城口海槽 也最终关闭，导致大巴山地区海相环境的结束和前 陆盆地的形成． 新生代晚期，燕山～喜山期的挤压作用导致大 巴山冲断带的强烈活动，在前锋地区发育沿着嘉陵 江组石膏层滑脱的薄皮冲断褶皱带，在大巴山及近 邻区深层也为挤压推覆特征，仅在距大巴山较远区 残留深部构造特征． 3 沉积岩石学特征 晚二叠世一早三叠世在川东北地区为拉张断 陷，边界断层对沉积有控制作用，盆地为深水相泥 岩、泥灰岩沉积，在相对高的地区为生物礁、鲕滩等 高能相带沉积．晚二叠世长兴期水体快速抬升，海 槽为欠补偿沉积，为一套硅质岩、泥岩硅质岩沉积 为特征，水平层理发育，含有浮游生物化石，如菊 石、硅质放射虫、海绵骨针等，在海槽的边缘发育陆 棚边缘礁相沉积．到早三叠世飞仙关早期，水体明 显变浅，海槽为深灰色一灰色薄层状泥晶灰岩、泥 质泥晶灰岩夹硅质泥岩沉积为主，含有放射虫、骨 针等微体生物化石，在环海槽的边缘发育斜坡相沉 积和陆棚相沉积，主要为泥晶灰岩和少量泥灰岩 图3 E 1 1 ] ．台地边缘为鲕粒滩发育区，为有利沉积 相带，台地相主要发育泥晶灰岩和颗粒灰岩，厚度 较薄．在飞仙关晚期，开江一梁平海槽逐渐填平，为 一套灰岩、泥灰岩及泥岩夹薄层石膏碳酸盐岩台地 相沉积．在嘉陵江为大套灰岩与大套石膏沉积，在 四川I 盆地分布较稳定，为稳定的碳酸盐台地相沉积 环境． 。，。。 ，辑丰群亳h 一．。㈣栅栅哪㈣ 晴天浪底 A i 专。。 型一m i ii 掣。 。9 攀攀 风暴浪底矗委囊夕 一 一 确 一一Z r ／， 陆棚 台地 海槽 i 翕l 坝阉诩1 H ”滩 斜坡泻湖潮评 图3J I I 东北地区飞仙关沉积模式图 杨雨，2 0 0 2 F i g ．3S e d i m e n t a r ym o d e ld u r i n gF e i x i a n g u a n p e r i o di nn o r t h e a s t e r nS i e h u a nB a s i n 飞仙关早期主要由一系列呈N W 方向延伸的 正断层控制，从地震剖面、沉积相展布和厚度等值 线等多方面可以看出这个边界是很陡的，在盆地及 陆棚斜坡带以相对深水沉积为特征．由于在斜坡带 相对较陡，易引起滑塌沉积，在野外及岩心上见有 万方数据 6 0中国矿业大学学报第3 4 卷 多种类型的重力流沉积、等深流沉积及变形构造． 如在南江桥亭地区见有碎屑流沉积和深水浊积岩 沉积，在旺苍天台地区见有大型滑动变形构造和碎 屑流沉积 图4 ；在旺苍高阳地区见有等深流沉 积，薄层泥灰岩中夹亮晶鲕粒灰岩．在罐5 井的飞 一段的泥晶灰岩中也见滑动变形构造、滑动角砾． 图4旺苍天台大型滑动变形构造 F i g ．4L a r g e s c a l eg l i d i n gd e f o r m a t i o n s t r u c t u r eo fW a n g c h a n gT i a n t a i 4 鲕滩分布规律 在飞仙关期，开江一梁平海槽东部断裂控制整 个大巴山沉积，在海槽区，水体相对较深的深灰色、 灰色泥灰岩的盆地相沉积．沿海槽分布的台地边 缘，水体相对较浅，水体能量大，鲕粒滩发育，沉积 厚度大，后期抬升暴露，淡水作用，易发生混和水白 云岩化，储集层发育，在川东北五宝场地区钻井证 实储集层发育． 在大巴山前地区的台地内由于次级断层作用， 形成地垒及地堑发育区域，该形态也控制沉积面 貌．在地堑次级断陷区，水体相对较深，沉积以灰 岩、泥灰岩为主，鲕滩岩沉积相对较薄．在相邻的隆 起和构造高部位，相对的水体较浅，属于水下的高 能环境，则以发育鲕滩和生屑滩及粗粒的沉积物为 主．在五宝场地区是当前天然气勘探重点区，钻井 相对较多，鲕滩分布相对清楚．鲕滩的分布仅仅局 限于断块隆起的构造高点，如地垒的顶部、掀斜断 块的高点区等等，鲕粒岩相对较厚，白云岩储集层 野厚，在五宝场地区可见鲕粒白云岩明显成带、成 块状分布 图5 ． 大巴山前地区是受区域构造控制下的断陷盆 地，在飞仙关期构造高部位形成的高能粗粒沉积相 带和在构造低部位形成的低能细粒沉积的相带展 布方向实际上受构造格局的控制，台地内的小断层 也控制地垒与地堑的分布．在实际勘探中，渡口河、 罗家寨等飞仙关组鲕滩大气田主要受海槽边界断 层控制，在台地内也有隆起和凹陷构造格局，控制 鲕滩次级分布，浅水高能相带的展布方向与构造带 的展布方向一致．因此，弄清早期飞仙关构造特征， 将有利于进行新的区块及有利目标优选，提供勘探 的决策和新的圈闭带的发现． 图5 五宝场地区飞仙关组鲡滩白云岩分布图 F i g ．5 O o l i t i cd o l o m i t ed i s t r i b u t i o no fF e i x i a n g u a n f o r m a t i o ni nW u b a o c h a n ga r e a 5 结论 1 四川I 及相邻地区在晚古生代一早三叠世为 拉张动力背景，存在多个孤立的台盆、台凹，伴随有 多次火山活动．大巴山地区处于开江一梁平海槽的 东侧区，野外可见滑动变形、碎屑流、等深流等早期 拉张沉积特征． 2 大巴山地区具有深层和浅层不同的构造样 式，浅层主要表现为沿早三叠世晚期的嘉陵江组石 膏层的滑脱收缩变形而形成的薄皮冲断构造，为晚 期燕山一喜山期推覆构造形成．深层主要在二叠系 一早三叠世层系，伸展断层控制了同期的构造和沉 积为特征，形成一系列复式的地垒和地堑的结构， 为海西期的伸展变形构造． 3 同期断层控制的的海槽边缘及地垒区，水 体相对较浅，鲡滩发育．受同期断层所控制的地垒 呈北西向展布，为有利勘探区． 参考文献 [ 1 ] 杨家静，王一刚，王兰生，等．四川盆地东部长兴组一 飞仙关组气藏地球化学特征及气源探讨E J ] ．沉积学 报，2 0 0 2 ，2 0 2 3 4 9 3 5 2 ． Y a n gJJ ，W a n gYG ，W a n gL S ，e ta 1 ．T h eo r i g i no f n a t u r a l g a s e s a n dg e o c h e m i s t r yc h a r a c t e r so f C h a n g x i n gr e e fa n dF e i x i a n g u a no o l i t i cb e a c hg a s r e s e r v o i r si ne a s t e r nS i c h u a nb a s i n [ J ] ．A e a t S e d i m e n t o l o g i c aS i n i c a ，2 0 0 2 ，2 0 2 3 4 9 3 5 2 ． 1 - 2 3 张静，王一刚．四川宣汉河口地区飞仙关早期碳酸 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