四川盆地下组合张性构造特征

钟 勇，李亚林，张晓斌，刘树根，刘定锦，邓小江，陈 胜，孙 玮，陈燕辉

（1.中国石油川庆钻探工程有限公司 地球物理勘探公司，成都610213；2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都610059）

四川盆地下古生界－震旦系（也称“下组合”）自1964年发现威远气田后，直至2011年才在川中高石梯－磨溪地区下组合获得勘探突破，多口震旦系灯影组和寒武系龙王庙组探井单井钻获测试日产百万方天然气。此次勘探突破前，四川盆地下组合油气勘探以北东－南西走向的乐山－龙女寺古隆起控制范围为勘探目标，而近期大量地震资料揭示出的近南北走向震旦系顶界的“陡坎”特征引起勘探工作者的重视，预示着勘探区域可能向古隆起范围外的南北两侧拓展。本文据大量地震剖面和钻井资料，识别出深层前震旦系张性断裂；结合新近钻井揭示的地层组合特征，认为川中震旦系顶界的“陡坎”是四川盆地兴凯地裂期晚期拉张槽东侧边界。根据钻井标定二维、三维地震资料中易于全区追踪的龙王庙组底界和寒武系底界，以下寒武统沧浪铺组、筇竹寺组和麦地坪组总厚度表征四川盆地早寒武世拉张槽平面展布特征，提出四川盆地早寒武世发育南北向绵阳－乐至－隆昌－长宁拉张槽。该拉张槽的提出将拓宽四川盆地下组合油气勘探的思路和领域。

1 前震旦系张性断裂

1.1 前震旦系张性断裂的识别

四川盆地中部（简称川中）高石梯－磨溪地区三维地震资料解释过程中，发现前震旦系具有张性断裂的响应特征（图1），呈裂谷构造形态，裂谷中具有沉积地层的响应特征；同时，前震旦系张性构造发育有张性断层相关褶皱的剖面特征［1－7］。因此，推测地震剖面中前震旦系具有与水平同相轴斜交的单条同相轴（图1中红色虚线所示）为张性断裂的断面波。该特征在三维地震中可以连续追踪，进而将类似具有与水平同相轴大角度斜交的同相轴特征解释为张性断裂，作为二维地震资料解释的判识标准。

图1 高石梯—磨溪地区前震旦系张性断裂特征Fig.1 Pre－Sinian extensional faults in Gaoshiti－Moxi seismic profiles

1.2 前震旦系张性断裂特征

根据上述前震旦系张性断裂识别标志，在四川盆地西部（简称川西）、四川盆地西南部（简称川西南）和川中地区均识别出前震旦系张性断裂。川西地区，以汉深1井标定汉王场－洪雅二维地震剖面，剖面显示该区域寒武系遭受剥蚀，震旦系灯影组厚度薄，其深部张性断裂发育于前震旦系并具有裂谷构造特征（图2），裂谷中也具有填充沉积地层的特征。通过川西二维剖面断裂特征对比，初步推测川西地区前震旦系可能发育北东向伸展裂谷。

川西南－川中地区位于稳定的上扬子克拉通内部，该区域前震旦系仍然发育张性断裂，与川西地区具有相似的裂谷构造形态。川西南地区，乐山－犍为二维时间剖面显示前震旦系断裂控制了上覆地层的褶皱形态（图3），该断裂特征对比至威远地区均可识别，推测前震旦系发育北东向张性断裂。

川中地区，具有地震测网密、信噪比相对较高的优势；但是受限于前震旦系无法标定，识别出的前震旦系张性断裂特征横向对比困难，可靠的平面展布规律有待研究。在川中北部磨溪－南充－蓬安区域内具有一条横向特征较清晰的前震旦系北东东向裂谷特征，地震剖面（图4）显示前震旦系断裂上覆震旦系灯影组和寒武系具有增厚特征，该断裂同时控制了上覆地层的褶皱形态，呈现出多期活动性。

2 早寒武世绵阳—乐至—隆昌—长宁拉张槽

图2 川西汉王场—洪雅二维地震时间剖面Fig.2 2－D seismic time profile of Hanwangchang－Hongya in West Sichuan Basin

图3 乐山—犍为前震旦系拉张构造Fig.3 Pre－Sinian extensional structures in the seismic time profile of Leshan－Qianwei in Sichuan Basin

已有研究认为早古生代四川盆地处于张性构造作用背景［8－10］，前文所述的前震旦系张性断裂可能是四川盆地经历拉张运动的印证。由于缺乏钻井对前震旦系的揭示，使用地震资料对前震旦系裂谷构造特征的刻画具有多解性。然而，对于四川盆地下组合张性构造［11］，可以通过钻至震旦系的探井和地震资料开展相关研究。图1剖面中同相轴具有“陡坎”特征（蓝色箭头指示的寒武系底位置处）和中下寒武统增厚的特征，即为本文研究的下组合张性构造特征。

2.1 四川盆地早寒武世拉张槽的确定

本文对四川盆地早寒武世拉张作用的研究，以钻井约束解释覆盖全盆地的二维地震资料和覆盖川中高石梯－磨溪地区的三维地震资料解释为基础。其中，川中和川西南二维地震测网密度约为5km，川西地区约为30km；盆地北部和华蓥山以东区域测网较稀疏，测线间隔＞100km。盆地内钻至下古生界的探井也主要集中在中部和西南部，不同区域主要钻井见图5。

图4 磨溪—南充—蓬安前震旦系拉张构造Fig.4 Pre－Sinian extensional structures in the seismic time profile of Moxi－Nanchong－Peng'an in Sichuan Basin

图5 四川盆地早寒世拉张槽及控制剖面分布图Fig.5 Distribution of the Early Cambrian extensional intracratonic sag and its controlling seismic profiles in Sichuan Basin

下组合张性构造研究主要涉及标定的地震层位是二叠系底界、寒武系龙王庙组底界（C－1l）、寒武系底界、灯影组第三段（简称“灯三段”）底界和灯影组底界。其中，灯影组底界仅由川中地区钻至前震旦系的高石1井和女基井标定后引入全区对比。

高石17井显示下寒武统发育有巨厚的筇竹寺组和麦地坪组。根据威远－资阳－高石梯钻井地层厚度对比（表1）显示，威远与高石梯之间的高石17井与资4井较两侧高石1井和威28井多发育一套麦地坪组，并且筇竹寺组厚度也较大；结合高石17井与高石1井的连井地震剖面（图6），可以确定威远－高石梯间存在早寒武世的拉张槽（在未明确其形成机理前，为便于表述暂称其为“拉张槽”，intracratonic sag）。图6剖面中高石17井位于拉张槽内，其寒武系明显较两侧厚，并且超覆于两侧震旦系之上。拉张槽东侧边界较西侧边界陡峭，东侧边界同相轴呈现不连续特征指示可能发育断层，拉张槽具有箕状拗陷构造形态。

为确定拉张槽东、西两侧边界，分别以剖面编号B－H的7条剖面自北向南展示拉张槽东侧边界的特征，剖面编号I－M的5条剖面展示拉张槽西侧边界特征（图5）。通过全盆地对比追踪，受地震资料信噪比影响和钻井控制区域限制，展示剖面中川中和川西南的龙王庙组底界、寒武系底界和灯影组第三段底界层位较可靠；川西无钻井约束，主要以同相轴特征解释；川东和盆地边缘受造山带断层影响，解释精度较低。灯影组底界仅由川中高石1井和女基井标定，其他区域通过地震同相轴特征追踪解释。其中，高石17井钻探标定拉张槽内地层特征：该处缺失灯影组第四段，灯影组第三段仅11m厚，为表示灯影组第三段的存在，标定该处寒武系底向下一个同相轴为灯影组第三段底界进行追踪解释。

表1 部分站井的地层厚度（d／m）对比Table 1 The strata thickness of the deep wells

B－B'剖面（图7）临近盆地北部阆中市，下寒武统自西向东超覆于灯影组之上，寒武系增厚，具同生断层特征，灯三、灯四段向拉张槽方向减薄至边界处尖灭，边界处同相轴不连续，具有断裂特征。C－C'剖面（图8）临近盐亭县，拉张槽东边界特征与B－B'剖面特征相似。D－D'剖面（图9）位于射洪县附近，剖面显示拉张槽边界走向发生改变，该处拉张槽为NW走向，进入川中地区后拉张槽东侧边界逐渐变陡，“陡坎”特征更加明显，其余特征一致。

图6 四川盆地早寒武世拉张槽剖面特征（A—A'）Fig.6 The features of the Early Cambrian intracratonic sag in Sichuan Basin

图7 阆中地区二维时间剖面（B—B'）Fig.7 2－D seismic time profile of the Langzhong area

图8 盐亭地区二维时间剖面（C—C'）Fig.8 2－D seismic time profile of the Yanting area

图9 射洪地区二维时间剖面（D—D'）Fig.9 2－D seismic time profile of the Shehong area

E—E'剖面位于川中高石梯－磨溪地区，剖面中清晰显示寒武系“陡坎”下伏前震旦系发育具有裂谷构造特征与第一节中剖面特征相同，拉张槽边界处和灯影组内均具有张性断裂的同相轴特征（图10）。该剖面中拉张槽东侧的灯影组第三、第四段在向东减薄而灯影组第一、第二段与之相反，显示出灯影组第三段底界具有类似的“陡坎”特征。F—F'剖面（图11）位于高石梯以南大足以北，拉张槽边界逐渐变缓，拉张槽内灯影组第三、第四段总厚度逐渐增加，该剖面中拉张槽下伏前震旦系可以识别出张性构造特征（图11中箭头指示）。

G—G'剖面（图12）位于大足以南，剖面中“陡坎”特征明显减弱，拉张槽内外寒武系3个组地层总厚度变化较明显，但是灯影组第三、第四段总厚度无明显变化，该处与大足以北的特征具有显著差异。再向南的H—H'剖面（图13）显示寒武系3个组地层总厚度已成为自东向西逐渐增厚，无“陡坎”的突变特征，灯影组第三、第四段总厚度较稳定。

拉张槽西侧特征与东侧具有明显差异，西侧边界总体较东侧缓，边界走向较东侧复杂。威远－资阳以北的边界整体呈近北西走向，以南走向近北东－南西。西侧边界的确定较东侧困难，西侧边界所处区域受地表条件和构造影响地震资料品质较差，并且地震测线较短，依靠多条测线拼接组合解释。I—I'剖面（图14）显示受加里东运动影响，拉张槽西侧和拉张槽以西部分区域下寒武统遭受剥蚀，龙王庙组底界缺失区域使用二叠系底界补齐，用于构造拉平和厚度计算。自贡－威远地区显示威远以南寒武系厚度为渐变，灯三、灯四段总厚度与东边界南段相似。威远－资阳间可能发育有小规模拉张槽，而资阳向北该段拉张槽边界与东侧边界近似具有“陡坎”特征，拉张槽中可能缺失灯三、灯四段。

图10 蓬莱南三维时间剖面拉张槽剖面特征（E—E'）Fig.10 3－D seismic time profile in the south of Penglai

图11 大足以北二维时间剖面（F—F'）Fig.11 2－D seismic time profile to the north of Dazu

威远以南的拉张槽西边界与东边界南段特征相似，J—J'剖面（图15）展示无“陡坎”特征，寒武系自西向东逐渐增厚，灯三、灯四段总厚度稳定。再向南的犍为地区的K—K'剖面（图16）显示，槽子内下寒武统厚度变化不一，存在局部高点。

图12 大足以南二维时间剖面（G—G'）Fig.12 2－D seismic time profile to the south of Dazu

图13 合江以北地区二维时间剖面（H—H'）Fig.13 2－D seismic time profile to the north of Hejiang

图14 自贡－资阳二维时间拼接剖面（I—I'）Fig.14 2－D seismic time profile from Zigong to Ziyang

威远以北的拉张槽西侧边界特征与东侧大足以北的边界特征具有异同性，L—L'剖面（图17）和M—M'剖面（图18）寒武系底界展示出的“陡坎”特征向北变陡峭，M—M'剖面显示东西两侧“陡坎”近似。其差异在于灯影组第三、第四段总厚度在西侧远薄于东侧，东侧边界具有阶梯状特征（图17中箭头指示），可能存在张性断裂带。

2.2 绵阳—乐至—隆昌—长宁拉张槽的展布特征

图15 威远以南二维时间拼接剖面（J—J'）Fig.15 2－D seismic time profile to the south of Weiyuan

图16 犍为以南二维时间拼接剖面（K—K'）Fig.16 2－D seismic time profile to the south of Qianwei

图17 威远—高石梯二维时间拼接剖面（L—L'）Fig.17 2－D seismic time profile from Weiyuan to Gaoshiti

图18 资阳—射洪二维时间拼接剖面（M—M'）Fig.18 2－D seismic time profile from Ziyang to Shehong

麦地坪组＋筇竹寺组厚度展布是表征拉张槽的最佳选择。但是，筇竹寺组顶界地震反射特征不满足全区追踪条件，无法绘制麦地坪组＋筇竹寺组厚度图。因此，通过标定全区龙王庙组底界和寒武系底界，以寒武系麦地坪组（C－1m）、筇竹寺组（C－1q）和沧浪铺组（C－1c）3层总厚度表征拉张槽的平面展布特征（图19）。

从麦地坪组、筇竹寺组和沧浪铺组3层总厚度平面展布特征可知，槽子内北部（绵阳－乐至）的厚度大于南部（隆昌－长宁）的厚度。其中，拉张槽南部地层可由多口钻井标定（图20，图21），但是受盆地边缘造山带影响，地层厚度横向变化无法排除断层影响。例如，盆地西南缘乐山－宜宾地区，根据钻井厚度（表2）和连井地震剖面对比，下寒武统3层总厚度由老龙1井向宫深1井方向有逐渐增厚趋势；但是，窝深1井筇竹寺组厚度较大，井点位于盆地边缘的造山带区域，推测该井点筇竹寺组增厚特征可能为断层影响，进而拉张槽西边界平面形态可能受断层影响。拉张槽北部地层无钻井约束，仅由川中地区引入，与南部地层对比（图21），剖面特征显示向川西地区下寒武统3层总厚度明显增厚。但是，该趋势是否能表征麦地坪组＋筇竹寺组厚度展布特征有待进一步研究。

图19 四川盆地早寒武世拉张槽平面展布图Fig.19 The plane distribution of the Early Cambrian intracratonic sag in Sichuan Basin

图20 乐山—宜宾—自贡地区二维时间拼接剖面Fig.20 2－D seismic time profile of the Leshan－Yibin－Zigong area

图21 绵竹—长宁地区二维时间拼接剖面Fig.21 2－D seismic time profile from Mianzhu to Changning

表2 钻井地层厚度（d／m）对比Table 2 The strata thickness of the deep wells

四川盆地南部区域为筇竹寺组沉积较厚和生烃强度较高的区域［15，16］。作者研究认为拉张槽北部对于南部下寒武统3层总厚度较大，结合北部拉张槽边界剖面特征仍然存在，因此推测筇竹寺组厚度可能也具有增厚特征，优质烃源岩也相应较发育。

下寒武统麦地坪组、筇竹寺组和沧浪铺组总厚度展布特征具有三分性（图19）。

a.拉张槽以东区域，即巴中－盐亭－大足－合江以东区域，麦地坪组、筇竹寺组和沧浪铺组总厚度约为300～600m。该区以广安、合川为中心，向四周厚度逐渐减薄，推测可能为隆起区。

b.拉张槽以西区域，即新津－资阳－威远－犍为以西区域，麦地坪组、筇竹寺组和沧浪铺组3层总厚度逐渐向造山带减小，局部厚度变化较大，总体约在0～500m。除沉积厚度较薄外，还因加里东古隆起剥蚀造成地层厚度减小。

c.新津－资阳－威远－犍为与巴中－盐亭－大足－合江之间的一个狭长区域，即本文研究所识别的早寒武世拉张槽，初步命名为绵阳－乐至－隆昌－长宁拉张槽。其下寒武统麦地坪组、筇竹寺组和沧浪铺组总厚度大（约为0.45～1.9 km），现有钻井揭示麦地坪组为局部发育。

拉张槽总体上近南北走向，局部区域特征相异。根据拉张槽两侧边界展布特征，以威远－高石梯为界，拉张槽亦可分为3段：威远－高石梯为拉张槽中段，射洪以北为北段，大足以南为南段，主要特征如下。

a.拉张槽北段：走向局部差异性较大，下寒武统厚度增加且大于其余各段，拉张槽东侧灯影组第三、第四段总厚度远大于西侧，拉张槽内部发育有张性断裂。

b.拉张槽中段：走向主要呈南北向，东西两侧边界清晰，东侧表现为“陡坎”特征。拉张槽东侧灯影组第三、第四段总厚度远大于西侧，拉张槽内发育麦地坪组，且下寒武统厚度明显大于槽子两侧。

c.拉张槽南段：走向较模糊，东西两侧无明显边界，剖面中仍然具有槽子特征，下寒武统厚度变化总体趋势为自盆地东西两侧向中部变厚，灯影组第三、第四段较均一，槽子内部存在局部高点。

总之，拉张槽整体的展布格局为向南北开口，其东侧陡、西侧缓。资料可靠区域内最窄处位于资中，宽约50km；南部区域最宽处可超过100 km，并且向南逐渐变宽；北部区域宽度亦可超过100km，并且向北变宽。拉张槽内的区域存在有局部高点，发育张性断裂。

3 拉张断裂和拉张槽对油气勘探的意义

张健、沈平等（2012）研究认为四川盆地震旦系之下仍发育巨厚沉积岩和断裂变形［14］。作者研究认为部分区域前震旦系拉张断裂控制了上覆地层的晚期构造变形形态，并且确定四川盆地早寒武世绵阳－乐至－隆昌－长宁拉张槽的存在。该拉张槽对四川盆地下寒武统烃源岩的发育及下组合油气地质条件有较大控制作用，对拓宽四川盆地下组合的油气勘探思路和领域具有重要意义。拉张槽的演化过程及其对四川盆地下组合油气地质条件的控制作用请参阅刘树根等（2013）“兴凯地裂运动与四川盆地下组合油气勘探”一文。

本文研究认识得益于高石梯－磨溪下组合勘探突破成果。中国石油川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司巫芙蓉副总地质师对该研究提出了宝贵建议，物探研究中心杨晓主任、熊艳高级工程师和王玉雪高级工程师对本文研究工作给予指导，董同武工程师、李小娟工程师、甘霞明工程师、游文秀工程师、陈华工程师、肖清平工程师、蒋波工程师和孙甫工程师对本文地震资料解释工作给予大力支持，作者借此向他们表示感谢。

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