川中地区须家河组构造变形成因探讨及其勘探意义

汪泽成 李宗银 李志荣 樊 斌 张海杰 李 玲 卞从胜

1.中国石油勘探开发研究院 2.中国石油西南油气田公司 3.中国石油川庆钻探工程公司地球物理勘探公司4.中国石油西南油气田公司重庆气矿

川中地区须家河组构造变形成因探讨及其勘探意义

汪泽成1李宗银2李志荣3樊 斌2张海杰4李 玲1卞从胜1

1.中国石油勘探开发研究院 2.中国石油西南油气田公司 3.中国石油川庆钻探工程公司地球物理勘探公司4.中国石油西南油气田公司重庆气矿

四川盆地川中地区一直以构造稳定、变形微弱著称，但近年来对该区上三叠统须家河组的天然气勘探实践却揭示出其构造变形具有复杂性。为探讨构造变形的成因，根据构造变形特征，将该区须家河组划分为4个区带，从南到北依次为威远背斜隆起区、遂宁—合川低缓褶皱区、简阳—阆中斜坡区、南充—平昌断褶区，并重点分析了须家河组NW向构造的变形机制。结果表明：①构造叠加变形是该区构造的主要特征，早期构造变形受印支期龙门山前陆盆地和燕山期大巴山前陆盆地形成演化控制，在晚侏罗世—白垩纪形成东南高、西北低的NE向区域性大单斜；②喜马拉雅期受华蓥山断裂右行走滑作用控制，产生NW向压扭构造形迹；③该区须家河组气藏总体表现为大面积、低丰度致密砂岩气藏，局部构造和断层控制了天然气“甜点”区分布，天然气勘探开发要高度重视NE向构造与NW向构造叠加变形区。

四川盆地 川中地区 构造变形 晚三叠世 华蓥山断裂 基底断裂 构造分区 变形机制

位于四川盆地华蓥山断裂以西、龙泉山断裂以东的川中地区以构造变形微弱著称，并作为盆地的一个二级构造单元，称之为“川中低缓褶皱带”［《中国石油地质志》（卷十·四川盆地），1990年］。现今构造特征表现为东高西低的大斜坡背景下，发育一系列的背斜构造，如龙女寺、南充、广安、营山、八角场等，褶皱变形较弱，构造宽平，断裂少，地面构造表现为“穹隆型”。

针对川中地区的低幅度构造，早在20世纪50年代初就已开展了油气勘探，证实了侏罗系沙溪庙组至奥陶系等12个含油气层系，发现了磨溪气田及多个侏罗系小油田。然而，按照构造圈闭勘探的思路所取得的勘探成效整体较差。2005年，按照岩性油气藏勘探部署思路，在广安构造上三叠统须家河组先后部署广安1、广安2、广安3、广安101、广安102等井，并开展了老井上试工作。广安2井等多口井在须家河组六段获工业气流，岩性气藏勘探取得了重大突破。其后，按照大面积岩性气藏的部署思路，对大川中须家河组实施“整体部署、分步实施”，先后在广安、合川、潼南、安岳等地发现天然气储量规模超过1 000×108m3的区块（图1）。目前，川中地区须家河组大面积岩性气藏已成为四川盆地天然气增储上产的重点领域。

近年来大量的研究成果证实，川中地区须家河组以低孔、低渗致密砂岩储层为主，具有大面积含气的成藏地质条件，以致密砂岩气藏为主，储量丰度低。单井产量普遍较低且含水饱和度高（40%～60%），一般以气水同层为主。因而，须家河组天然气勘探开发面临的难题是气水分布规律的确定和富气区块的预测。目前，针对上述难题，多数学者从沉积和储层两个方面开展研究［1－7］，重点探讨储层特征与相对高孔渗储层分布预测。部分学者通过对已知气藏的解剖研究，已经认识到构造及其裂缝在天然气成藏与富集高产中的作用［8－11］。笔者曾从基底断裂后期活动对沉积盖层变形的控制作用的角度，提出了四川盆地须家河组勘探“甜点”受基底断裂控制的观点［12］。

笔者在对大川中地区地震资料解释的基础上，分析该区须家河组构造特征，划分构造单元，提出构造变形机制，指出构造变形对须家河组天然气成藏、富集的影响。

1 四川盆地须家河组区域构造特征

四川盆地须家河组经历了印支期以来的多期次构造变形。受盆缘山系的褶皱冲断以及川东高陡构造变形影响，区域构造特征总体表现为“西部坳陷、北部坳陷、川中单斜与川东高陡构造带”。

图1 四川盆地须家河组地层厚度与勘探成果图

盆地西部坳陷是晚三叠世前陆盆地的沉积中心，向西与龙门山褶皱冲断带接壤。须家河组地层埋深由山前坳陷向川中地区逐渐抬升，表现为不对称的前陆盆地结构特点，可进一步划分为深坳陷、下斜坡、上斜坡及隆起区（图2）。

图2 四川盆地区域构造剖面图

盆地北部坳陷属于大巴山前陆褶皱冲断带的前渊。受大巴山前陆盆地影响，从北向南依次为大巴山弧形构造带、米仓山—大巴山前缘带、川北凹陷带、川中低隆带［13－14］。近年完成的区域地震大剖面揭示，大巴山前陆冲断带的前锋带可能在平昌以北。该区以NW向逆冲断层发育为特征，断层倾向北，从万源到平昌断距越来越小，断层分布由紧密向稀疏过渡，表现出受大巴山挤压构造应力场控制的特点。

华蓥山断裂以东的川东高陡构造带，隔挡式构造变形特征显著，在长轴背斜核部，须家河组地层多出露地表。合川以南地区，华蓥山断裂并非表现为一条断裂，而是表现为一组NE向展布的断层系，与这些断层系相伴生，发育雁行式排列的背斜构造。

盆地中部的川中地区，包括平昌以南、华蓥山以西、内江以北、龙泉山—梓潼以东地区。须家河组构造总体表现为向北、向西倾伏的区域单斜，构造平缓，变形较弱，断距较大的断层不发育，以低幅度局部构造为主。

2 川中地区须家河组构造分区

川中地区须家河组构造特征总体表现平缓，前人用“川中低缓褶皱带”统称之。然而，近年来，大量二维地震资料却揭示川中不同区块构造变形特征差异较大，尤其是川中北部地区，断层发育，褶皱变形较强烈，因而很难用“低缓褶皱带”术语来统括川中构造特征。可依据须家河组构造特征，将川中构造进一步划分为4个三级构造区。从南到北依次为威远背斜隆起区、遂宁—合川低缓褶皱区、简阳—阆中斜坡区、南充—平昌断褶区（图3）。

2.1 威远背斜隆起区

图3 四川盆地须家河组底界构造图

威远背斜隆起区西至简阳，东至威远，整体表现为西翼缓、东翼陡的不对称背斜构造形态，轴向NE向。背斜核部位于资中以南地区，形态完整，且缺失须家河组地层。在构造等值线图上表现出向北东方向倾伏、向西南方向开口的“蚌壳”型鼻状构造。该区断层不发育，零星小断层分布在背斜翼部，断层延伸方向呈发散状垂直于构造等值线。威远背斜隆起区向北与遂宁—合川低缓褶皱区过渡相接。

2.2 遂宁—合川低缓褶皱区

遂宁—合川低缓褶皱区东界为华蓥山断裂。北界为广安—南充以南，西界为简阳—盐亭。区内构造整体表现为东南高、西北低的大单斜，构造走向为NE向。遂宁—合川地区构造更为平缓，构造等值线稀疏，遂宁以西地区的构造逐渐变陡。

区内低缓褶皱背斜发育，规模较大的构造有磨溪、龙女寺、合川、罗渡溪等。构造走向以NE向为主，构造幅度低，构造圈闭闭合高度多小于100 m（表1）。断层零星分布，以NW向断层为主，延伸长度多介于5～15 km。受NW向断层错动影响，部分构造形态发生扭曲，表现出明显错动。

表1 川中地区部分须家河组局部构造要素表

2.3 简阳—阆中斜坡区

简阳—阆中斜坡区构造走向以NNE为主，是川西深坳陷区向川中平缓区过渡的斜坡带。南端以龙泉山断裂为界，与川西坳陷相接，向东与遂宁—合川低缓褶皱区过渡，构造形态简单，向斜形态明显。

中北段与川西坳陷无明显的边界，构造形态较复杂，表现为NE向斜坡构造受NW向错动影响，局部小褶皱发育，以NW向为主。

2.4 南充—平昌断褶区

南充—平昌断褶区位于广安—南充一线以北。最显著的构造特征是发育4排NW向构造带，从南向北依次为广安—南充断褶带、营山—双河断褶带、税家槽—仪陇断褶带、龙岗北断褶带。断层相关褶皱发育，长轴状，幅度较大。

广安—南充断褶带由广安、南充、西充等局部构造组成（表1），平面上呈现雁行式排列。与构造相伴生的断层也呈现出雁行式排列特点。简阳—阆中斜坡区的八角场构造、川西坳陷区内的老关庙构造，均呈NW向展布，且位于广安—南充断褶带构造带西延线上，两者之间应有成因联系。

营山—双河断褶带由营山、双河等构造组成。营山构造由9条NW向断层组成，断层延伸向东截止于华蓥山断裂，断层上盘发育背斜构造。双河构造由3条NNW向断层组成，构造幅度大于营山构造。

税家槽—仪陇断褶带东段为税家槽断层带，由多条NW向断层组成，向东截止于华蓥山断裂。中段为龙岗—天池断层带，发育多条NW向断层；西段为仪陇断层发育带，以NNW向断层为主。

3 须家河组NW向构造变形机制探讨

3.1 NW向构造变形形迹

川中地区NW向构造形迹可分为以下两类。

3.1.1 “显性”构造形迹

一类构造形迹表现出“显性”特征，即断层和构造在地震剖面和平面图上均很清晰，断层组合表现为左行走滑雁行式特征。这类构造变形主要发生在广安—南充一线以北。从须家河组底界构造图上（图3），可以划分出5个NW向构造变形带，构造变形较强烈，NW向局部构造成带分布特征明显。其中最明显的构造带有广安—南充构造带、营山—双河构造带、税家槽—龙岗构造带，每个构造变形带由一系列局部构造和NW向断层组成。如广安—南充构造带上发育广安、西充、八角场等NW向展布的局部构造和断层。

3.1.2 “隐性”构造形迹

另一类表现为“隐性”特征，即NW向断层零星分布，局部构造规模小。这类构造变形主要发生在广安—南充以南地区。整体看，该区须家河组构造以发育NE向、NNE向构造为特征，但也发育为数众多的NW向小断层。平面上这些小断层呈雁行式排列，且切割NE向构造等值线与局部构造。如果将构造等值线转折点、零星小断层以及局部构造联系起来，不难发现在南充—潼南地区可以划分出5条近乎平行的NW向走滑构造形迹。

值得指出，川中地区上述两种类型的NW向构造形迹是叠加在NE向构造背景上，其形成时间应是燕山晚期—喜马拉雅期。

3.2 NW向构造变形机制分析

四川盆地中新生代发育两期前陆盆地，晚三叠世前陆盆地的形成主要受龙门山褶皱冲断带控制［15－17］，形成龙门山冲断带—川西前渊—川中斜坡—前隆的较典型的前陆盆地结构（图2）。晚期前陆盆地发生在中晚侏罗世，受大巴山—米仓山褶皱冲断带控制，形成大巴山冲断带—川北前渊—川中斜坡的前陆盆地结构［12－13］。华蓥山断裂以东的川东高陡构造，是雪峰山前陆褶皱冲断带的组成部分［18］，经历了晚侏罗世—早白垩世的强烈冲断作用、晚白垩世的冲断与隆升作用以及喜马拉雅期的强烈剥蚀［19－20］。由此可见，位于四川盆地腹部的川中地区自中新生代以来经历了多期次不同方向的挤压作用，为区内构造叠加变形奠定了力学基础。

3.2.1 基底断裂后期活动控制了NW向构造形迹

基底断裂后期活动是稳定地块沉积盖层构造变形的重要因素。笔者曾提出基底断裂在燕山晚期—喜马拉雅期的“隐性”活动对川中地区构造变形产生了明显控制作用［12］。近期，笔者利用重力、磁力重力的重新处理成果，完成了四川盆地基底断裂的解译。沿着NE45°方向在布格重力异常水平导数图上，可解译出5条NW向基底断裂，其中绵阳—广安断裂规模最大，特征最为明显。其余4条断裂包括大足—乐至断裂、遂宁—合川断裂、仪陇—石柱断裂、巴中—开江断裂。将这些基底断裂和须家河组NW向构造形迹对比，不难发现两者具有很好的吻合性。从力学机制分析，这些断层带与深部基底断裂扭动有关；从卷入地层分析，构造变形主要发生在燕山晚期—喜马拉雅期。

3.2.2 华蓥山断裂带右行走滑作用是诱发基底断裂活动的动力

华蓥山断裂是上扬子板块内重要的深大断裂，是川东高陡构造与川中平缓构造的分界断裂，不仅重磁力上有明显响应，而且地震剖面断裂特征也很明显。平面上，华蓥山断裂是由多条高角度断层组成的断层带，大体可划分为北、中、南3段。北段位于达州以北，向北延伸到罗文，地表未见断层，出露中上侏罗统地层呈NE向线状展布，与其两侧的下白垩统地层形成明显差异。地震剖面上该断裂表现为高角度、切割层位深［14］。中段分布在达州—铜梁一带，是华蓥山断裂隆升幅度最大地区，在合川、华蓥市以东地表均可见断层，宝顶一带出露寒武系—二叠系。南段，在四川盆地内可分成铜梁断层、荣昌断层、宜宾断层，呈NE向雁行式排列。上述断层发育带的平面展布表现为右行走滑特点，发生时期应为燕山晚期—喜马拉雅期。

上述表明，川中地区NW向构造形迹受控于NW向基底断裂晚期活动，与华蓥山断裂带的右行走滑作用有关。根据走滑应变椭圆分析［21］，剪切方向与走滑构造的主要位移带方向一致。从断层切割深度、走向的稳定性、延伸长度以及伴生构造等构造要素分析，华蓥山断裂带应属于主位移带，川中地区左行走滑的NW向构造形迹则属于反向走滑断层（图4）。因此，川中地区NW向构造应是华蓥山断裂在燕山晚期—喜马拉雅期右行走滑作用的结果。

图4 川中地区NW向构造形迹形成机制分析图

4 构造变形特征研究的意义

勘探已证实四川盆地须家河组天然气资源丰富，以致密砂岩气藏为主，含气面积大、储量规模大，同时存在含水饱和度偏高、开发动用难度大等难题。加强气水分布主控因素和天然气富集“甜点”区块预测是当前勘探开发面临的重要课题。笔者认为加强须家河组构造研究是解决上述难题的重要途径。

一方面，应充分利用地震钻井资料，在搞清局部构造发育规律基础上，细化低幅构造圈闭，为高含气区评价优选奠定基础。气藏解剖研究结果表明：局部构造高部位含水饱和度较低，如合川地区须二段含水饱和度小于50%，广安地区在构造高部位的须六段存在相对统一的气水边界，以产纯气为主。

另一方面，应高度重视小断层在天然气成藏中的作用。小断层发育区，尽管有效储层厚度薄（3～5 m），但断层与构造起伏配置良好，气水分异好，如广安地区须四段。断层活动导致裂缝发育，有利于改善低渗透储集层物性。如磨溪构造目前有20口井在须家河组产气，11口井在须二段获高产工业气流，其中磨76井在须二段获165.7×104m3／d的无阻流量，磨72井在须二段获48.7×104m3／d的无阻流量，这些高产井均位于裂缝发育区，钻井过程中曾发生井漏、井喷或钻具放空等现象。

综上所述，川中地区须家河组天然气勘探开发要高度重视构造变形规律分析，尤其要重视NW向构造与NE向构造叠加发育的区块。在威远背斜隆起区要重视NE向小断层发育带；遂宁—合川低缓褶皱区要重视低幅度褶皱与NW向小断层叠加变形带，除合川、磨溪等局部构造外，要高度重视遂宁—岳池、射洪—西充这两个构造变形较强烈的区带；简阳—阆中斜坡区要重视三台—盐亭区块。南充—平昌断褶区构造变形最为强烈，断层和局部构造发育，天然气富集高产条件较优越，但该区目前勘探程度很低，目的层埋深较大，建议加强以4排构造带为重点的预探和风险勘探。

［1］朱如凯，赵霞，刘柳红，等.四川盆地须家河组沉积体系与有利储集层分布［J］.石油勘探与开发，2009，36（1）：46－55.

［2］陈刚，魏国齐，杨威，等.川中—川南过渡带须家河组砂岩储层次生孔隙成因与分布特征［J］.天然气地球科学，2009，20（2）：192－198.

［3］严玉霞，王兰生，李子荣，等.成岩作用对四川盆地广安构造须家河组储层物性的影响［J］.天然气勘探与开发，2009， 32（1）：1－4.

［4］赵强，赵路子，田景春，等.川中、川南过渡带须家河组储集砂体成因类型及特征［J］.沉积与特提斯地质，2007，27（2）：74－81.

［5］叶泰然，李书兵，吕正祥，等.四川盆地须家河组层序地层格架及沉积体系分布规律探讨［J］.天然气工业，2011，31（9）：51－57.

［6］蒋裕强，陶艳忠，沈妍斐，等.对大川中地区上三叠统须家河组二、四、六段砂岩沉积相的再认识［J］.天然气工业，2011，31（9）：39－50.

［7］魏国齐，杨威，金惠，等.四川盆地上三叠统有利储层展布与勘探方向［J］.天然气工业，2010，30（1）：11－14.

［8］蒋裕强，郭贵安，陈义才，等.川中地区须家河组天然气成藏机制研究［J］.天然气工业，2006，26（11）：1－3.

［9］卞从胜，王红军，尹平，等.广安气田须家河组天然气大面积成藏的条件［J］.天然气工业，2009，29（6）：19－22.

［10］李伟，秦胜飞，胡国艺.四川盆地须家河组水溶气的长距离侧向运移与聚集特征［J］.天然气工业，2012，32（2）：32－37.

［11］曾青高，龚昌明，李俊良，等.川中地区须家河组气藏勘探成果及潜力分析［J］.天然气工业，2009，29（6）：13－18.

［12］汪泽成，赵文智，李宗银，等.基底断裂在四川盆地须家河组天然气成藏中的作用［J］.石油勘探与开发，2008，35（5）：541－547.

［13］汪泽成，邹才能，陶士振，等.大巴山前陆盆地形成及演化与油气勘探潜力分析［J］.石油学报，2004，25（6）：23－28.

［14］汪泽成，赵文智，徐安娜，等.四川盆地北部大巴山山前带构造样式与变形机制［J］.现代地质，2006，20（3）：429－435.

［15］汪泽成，赵文智，张林，等.四川盆地构造层序与天然气勘探［M］.北京：地质出版社，2002：75－95.

［16］王金琪.再论印支期龙门山的形成和发展［J］.天然气工业，2012，32（1）：12－21.

［17］袁海锋，倪根生，邓小江.龙女寺构造须家河组天然气成藏主控因素［J］.西南石油大学学报：自然科学版，2012，34（1）：6－12.

［18］刘和甫，汪泽成，熊保贤，等.中国中西部中、新生代前陆盆地与挤压造山带耦合分析［J］.地学前缘，2000，7（3）：55－72.

［19］童崇光.新构造运动与四川盆地构造演化及气藏形成［J］.成都理工学院学报，2000，27（3）：288－299.

［20］沈传波，梅廉夫，徐振平，等.四川盆地复合盆山体系的结构构造和演化［J］.大地构造与成矿学，2007，31（3）：288－299.

［21］HARDING T P.Petroleum traps associated with wrench faults［J］.AAPG Bulletin，1974，58：97－116.

Genesis of structural deformation of the Xujiahe Formation in the central Sichuan Basin and its significance to petroleum exploration

Wang Zecheng1，Li Zongyin2，Li Zhirong3，Fan Bin2，Zhang Haijie4，Li Ling1，Bian Congsheng1
（1.Petroleum Exploratioin and Development Research Institute，PetroChina，Beijing 100083，China；2.Southwest Oil ＆Gasfield Company，PetroChina，Chengdu，Sichuan 610051，China；3.Geophysical Exploration Company of Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，CNPC，Chengdu，Sichuan 610021，China；4.Chongqing Division of Southwest Oil ＆Gasfield Company，PetroChina，Chongqing 400021，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 4，pp.13－18，4／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

It is commonly believed that the structures are stable and their deformation is subtle in the central Sichuan Basin.However，gas exploration in the upper Triassic Xujiahe Formation in recent years reveals that the structural deformation is of complexity.In order to study the causes of structural deformation，we divided the Xujiahe Formation in the study area into 4 structural zones according to the characteristics of structural deformation，including Weiyuan anticline uplifted zone，Suining－Hechuan low－relief fold zone，Jianyang－Langzhong slope zone and Nanchong－Pingchang faulted fold zone.Focus was put on the deformation mechanism of the NW－trending structures in the Xujiahe Formation.The following conclusions are obtained.（1）Structural superimposition and deformation is the outstanding feature of structures in the study area.The early structural deformation was controlled by the formation and evolution of the Indosinian Longmenshan and the Yanshanian Dabashan foreland basins.The NE－trending regional monocline high in the southeast and low in the northwest was formed in the Late Jurassic－Cretaceous.（2）Structural deformation was controlled by the dextral strike－slip of the Huayinshan fault during the Himalayan period，resulting in NW－trending compresso－shear structural feature.（3）The Xujiahe tight sand gas reservoirs are with a large area and low abundance，while local structures and faults control the distribution of sweet spots.Therefore，much attention should be paid to the superimposed deformation zone of the NE－and NW－trending structures during gas exploration in this area.

Sichuan Basin，central，structural deformation，feature，Late Triassic，Huayinshan fault，basement fault，structural division，deformation mechanism

汪泽成等.川中地区须家河组构造变形成因探讨及其勘探意义.天然气工业，2012，32（4）：13－18.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.04.004

国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（编号：2007CB209502）。

汪泽成，1966年生，高级工程师，博士；长期从事油气地质综合研究与盆地构造研究工作。地址：（100083）北京市海淀区学院路20号910信箱。电话：（010）83597701。E－mail：wangzecheng＠petrochina.com.cn

2011－11－25 编辑 罗冬梅）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.04.004

Wang Zecheng，senior engineer，born in 1966，has long been engaged in comprehensive study of petroleum geology and basin tectonics.

Add：Mail Box 910，No.20，Xueyuan Rd.，Haidian District，Beijing 100083，P.R.China

Tel：＋86－10－8359 7701 E－mail：wangzecheng＠petrochina.com.cn