川中古隆起构造演化特征及其与早寒武世绵阳－长宁拉张槽的关系

钟 勇，李亚林，张晓斌，刘树根，巫芙蓉，刘定锦邓小江，陈 胜，杨 飞，李小娟，蒋 波

（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）

古隆起是四川盆地海相油气勘探的重点。四川盆地及邻区主要古隆起有加里东期龙门山边缘古隆起、江南－大巴山边缘古隆起、乐山－龙女寺古隆起和黔中古隆起；印支期泸州古隆起、开江古隆起和剑阁古隆起；燕山期江油－绵竹古隆起和大兴古隆起。众多学者对其特征、形成演化及对油气的控制作用做过深入研究[1－19]。随着川中地区震旦系－下古生界勘探突破，根据新钻探井和地震资料连片解释重新梳理川中古隆起（下文简称“古隆起”）的形成演化特征，并探讨与最近发现的早寒武世绵阳－长宁拉张槽[20]（下文简称“拉张槽”）成因联系，不仅可以深化四川盆地基础地质的研究，而且对油气勘探有重要的指导作用。

1 川中古隆起形成演化特征

谢琪等（1982）根据川中（以龙泉山、华蓥山构造带为界，四川盆地三分为川西、川中和川东）震旦系钻井厚度654～733m，川西震旦系地震资料测算厚度0.9～1km和川东震旦系地震资料测算厚度0.8～1.3km，认为震旦纪存在“川中块体隆起带”，川西和川东为拗陷带，此后演化过程中具有迁移特征[21]。宋文海（1987）叙述古隆起发现过程中，“乐山－龙女寺古隆起”是根据“四川盆地加里东期古地质图”（潘祖福等，1972）中隆起轴部高点命名[22]。康义昌（1988）认为“川中古隆起”是多期古隆起的一部分，即“加里东旋回大型宝兴－广安鼻状古隆起的倾没部分，海西晚期－印支旋回的川中－威远古隆起的东北端，燕山、喜马拉雅期的川中－威远－龚嘴隆起带的东北端”[5]。汤济广等（2013）对“乐山－龙女寺古隆起”与杜金虎等（2014）对“川中古隆起”的展布范围描述相同[23，24]，杜金虎等（2014）提出“川中古隆起”以区分特指加里东期古隆起的“乐山－龙女寺古隆起”，强调其多期性特别是加里东期定型之前的形成与演化特征。

前述研究成果认为加里东期古隆起为沉积兼剥蚀型古隆起，其上原本发育有寒武－志留系，其最高部位在成都、灌县（都江堰）、雅安、乐山之间，在古隆起之上缺失中上寒武统、志留系和奥陶系，仅残留下寒武统下部筇竹寺组黑色页岩。位于古隆起的威远－安岳地区下寒武统剥蚀较多[25]。然而，通过高石1井约束的地震层位解释显示，川西地区位于绵阳－长宁拉张槽区域内下寒武统厚度较大。绵阳－长宁拉张槽发现后，在古隆起上的拉张槽范围内（例如威远－安岳地区）虽然缺失震旦系灯影组，但是其上发育巨厚的下寒武统，与传统认识相异。并且，近似SN走向的拉张槽可将川中古隆起（近NE走向）分为东侧川中和西侧川西南两部分，现今震旦系顶界构造图中仍然可见拉张槽对古隆起的分隔特征。本文研究显示绵阳－长宁拉张槽对川中古隆起的演化具有控制作用，川中和川西南两部分的演化特征具有差异性。据此，本文以“古隆起”指代“川中古隆起”范围（或“乐山－龙女寺古隆起”），而古隆起由拉张槽分隔为“川中地区”和“川西南地区”两部分。

已有众多学者论述过加里东期古隆起演化过程，在此不再赘述。本文依据大量地震资料绘制的震旦系顶界古构造图旨在进一步精细刻画古隆起特征，以及研究和描述拉张槽对古隆起演化的控制作用，特别是加里东期之前的演化特征。高石1井钻探更新了对川中地区地层特征的认识，运用该井对层位重新标定后制作了震旦系灯影组第三－第四段厚度图和灯影组厚度图研究拉张槽形成前的古构造。进而通过灯影组顶界6幅古构造图和现今构造图反映加里东期至今的古隆起形成演化特征。

1.1 加里东期前古隆起形成演化特征

前人研究认为灯影组第二、第三段之间，灯影组第四段与寒武系之间存在不整合面[26]。通过测井约束的大量地震资料连片解释追踪灯影组第三段缺失线，对比志留系沉积前古地质图（图1）可以发现，灯影组缺失区域与拉张槽、古隆起分布区均有重叠，川中地区灯影组缺失主要受拉张槽形成前期隆升剥蚀作用控制[27]。地层展布特征对此响应表现为：灯影组第三段剥蚀线部分与拉张槽东边界近似吻合，拉张槽内北－中段受隆升剥蚀致使灯影组第三、第四段缺失，早寒武世拉张槽下陷作用使得筇竹寺组有明显的补偿沉积，并且在原来灯影组残厚较薄区域沉积巨厚的下寒武统。然而，晚寒武世末龙门山隆起使寒武系在部分区域全部遭受剥蚀，龙门山北段－川西－荥经一带仅残留下寒武统。在灯影组和寒武系均缺失区域（如雅安以北地区），其具体控制因素目前难以确定。

图1 四川盆地志留系沉积前古地质图Fig.1 The pre－Silurian paleogeologic map of Sichuan Basin

图2 四川盆地灯影组厚度图Fig.2 The thickness map of the Dengying Formation in Sichuan Basin

灯影组残余厚度图（图2－A）揭示川中阆中－射洪－大足一线残厚较大（0.7～1km），雅安地区厚度较大（约950m），向NE方向减薄，至绵阳地区厚度约为320m；向SE方向减薄，至威远地区厚度为630m。此外，巴中－达州－重庆一线厚度较薄（约650m），向东至万县减薄至300m。根据灯影组厚度图（图2－B）恢复的古构造显示，盆地内发育的晚震旦世古隆起分布于拉张槽范围内、拉张槽西侧的川西南地区（近SN走向）、川北地区（巴中地区）和川东地区（万县地区）。川中剑阁－阆中－射洪－大足－永川一线为凹陷区域。因此，古隆起（川中高石梯－磨溪－龙女寺地区）在拉张槽下陷前并未形成。构造总趋势受拉张槽形成早期隆升剥蚀控制呈近似SN走向，位于拉张槽内灯影组残余厚度较两侧薄。其中，拉张槽东侧川中地区灯影组第三－第四段残余厚度相对较大。

1.2 加里东期之后古隆起形成演化特征

在奥陶系沉积前（图3－B）已具有古隆起雏形，为同沉积隆起；加里东早期古隆起的形态具有明显被拉张槽分隔为川西南和川中两个古隆起，加里东运动使古隆起范围内拉张槽中段区域抬升，进而使得拉张槽西侧的乐山－威远和拉张槽东侧的巴中－达州－万县的隆起区与川中地区相连成为联合古隆起；直至海西早期（二叠纪前）（图3－C）最终定型为现在所熟知的乐山－龙女寺古隆起（图1）。

印支期四川盆地发生局部抬升，至晚三叠世前（图3－D）形成以雅安－威远－川中为轴线的古隆起（拉张槽中段与两侧古隆起构造幅度相似，可以形成联合古隆起）；晚三叠世后（图3－E），受泸州、开江古隆起形成和川西、盆地西缘沉降影响，川南和川东地区相对川西地区沉积较薄，雅安、大邑、洪雅隆起最高的地区，转变为凹陷，使古隆起轴线向南迁移，隆起范围压缩。以拉张槽为界，再次出现东西两个古高点，两高点共同圈闭线是－4 km，面积为32 350km2，幅度约为800m。西高点为乐山－威远，东高点为川中地区，西端倾没于乐山，东端倾没于龙女寺，两者连线即为隆起的长轴线。

燕山期至喜马拉雅期之前（图3－F），威远、乐山地区为隆起区域，侏罗系沙溪庙组沉积厚度较小，而蓬莱镇组遭受剥蚀多，在乐山地区沙溪庙组也遭受剥蚀仅残留36m。此时以拉张槽为界，西侧威远地区抬升较东侧川中地区高。在拉张槽南段的东侧，以华蓥山为中心的川东地区永川－开江温泉井形成了古隆起（圈闭范围长约300km，宽30～50km，面积为1 200km2，轴向30°～40°），与川中古隆起的东端相交；以东的川鄂边界区域为川东凹陷。拉张槽南段此时为东西向的凹陷，拉张槽北段成都地区也已成为凹陷。从整个四川盆地看，该期震旦系顶面古构造为盆地后来的喜马拉雅运动全面褶皱奠定了基础，控制了四川盆地的褶皱类型和分区：古隆起轴向一致的龙女寺、广安、磨溪、南充、威远平缓褶皱群，南部为东西向构造群，川北、川西形成低缓构造[14]。

现今的震旦系顶界构造（图4），其轴线大致位于老龙坝－威远－资中－安岳一线。总的构造轮廓仍然呈现出以拉张槽为界，西侧高东侧低的特征；构造轴线的迁移幅度也具有拉张槽西侧大于东侧的特征。川中古隆起为古今复合构造，其范围内高石梯－安平店－磨溪地区的古构造具有南北向和北东向两组轴线，其中拉张槽控制了南北走向的构造特征，古隆起控制了北东走向的构造特征。

图3 川中古隆起演化图Fig.3 The structural evolution of the Central Sichuan paleouplift

2 拉张槽与古隆起的演化关系

在此次恢复的震旦系顶界面古构造图（图3）以及现今构造图（图4）中，仅有上三叠统须家河组沉积前（印支期）古构造图中，川中古隆起具有相对统一的隆起展布特征。其他图件均呈现出以拉张槽为界的东西两个独立构造，据此提出拉张槽对古隆起的形成演化起到了分隔作用，其东西两侧具有相异演化过程。

图4 四川盆地震旦系顶界构造图Fig.4 The modern structural map of the Sinian top in Sichuan Basin

图5 四川盆地绵阳－长宁拉张槽与川中古隆起控制作用分区图Fig.5 Diagram showing the controlling areas of the Mianyang－Changning intracratonic sag and the central Sichuan paleouplift in Sichuan Basin

进而以近似SN走向的拉张槽和近似NE走向的古隆起，可将四川盆地划分为多个区域（图5）。各区域在拉张槽形成前（Z）、早寒武世拉张槽形成后（C－）、奥陶系沉积前（O）、二叠系沉积前（P）、三叠系须家河组沉积前（T3x1）和侏罗系沙溪庙组沉积前（J）的古构造演化过程中经历相异的演化过程（表1）。

按照绵阳－长宁拉张槽和古隆起两者相互控制作用，可以将四川盆地分区描述各自的构造差异性（图5）。

Ⅰ区：位于绵阳－长宁拉张槽北段。根据地震资料显示灯影组残厚最薄区域（约360m），在晚震旦世的隆升剥蚀过程中，该区域为隆起高点，缺失灯影组第三、第四段；早寒武世受拉张槽下陷控制，成为下寒武统沉积厚度最大区域（麦地坪组和筇竹寺组约为1.4km）；加里东期古隆形成阶段，该区域寒武系－奥陶系不同范围内部分缺失，志留系－石炭系全部缺失；至印支期，绵阳－成都一线再次形成凹陷并一直持续至现今。

Ⅱ区：为拉张槽北段与加里东期古隆起叠加控制区域。地震资料显示灯影组厚度较小（530～640m），晚震旦世为隆升剥蚀区域，缺失灯影组第三、第四段；拉张槽下陷，沉积较厚的下寒武统麦地坪组和筇竹寺组（600～900m）；加里东期隆升剥蚀，上寒武统－石炭系有缺失。其后，印支期由于Ⅰ区形成凹陷，该区域成为斜坡部位。

表1 绵阳－长宁拉张槽与川中古隆起控制区域古今构造对比Table1 The comparison between the ancient and the present structures in the controlling areas of the Mianyang－Changning intracratonic sag and the central Sichuan paleouplift

Ⅲ区：为拉张槽与古隆起叠加控制区域。受拉张槽和古隆起控制作用最为明显。晚震旦世隆升剥蚀作用致使灯影组第三、第四段缺失，早寒武世拉张槽下陷沉积了较厚的下寒武统，钻探显示发育有优质的统筇竹寺组烃源岩；加里东期古隆起形成过程中，该区域东西两侧表现为2个独立隆起，直至晚三叠世该区域隆起后高度与东西两侧相当，形成联合古隆起，寒武系－石炭系不同范围内部分缺失；燕山期－现今演化过程中，东西两侧隆起幅度较该区域大，且两侧相异，现今西侧构造高于东侧。

Ⅳ区：为拉张槽与印支期－现今隆起叠加控制区域。晚震旦世位于隆起－斜坡位置，该区域南部残留有灯影组第三、第四段；下寒武统厚度较Ⅰ－Ⅲ区薄；加里东期古隆起定型后，该区域为斜坡－凹陷区域；此后至现今演化过程中，随着古隆起轴线向南迁移和印支期泸州古隆起的形成，该区域逐渐演化为斜坡－隆起区域。

Ⅴ区：为拉张槽控制区域。晚震旦世该区域较其东侧表现为隆起特征，特别是其东部合江－宜宾一线为高部位；早寒武世拉张槽形成后至现今，此区域总体为凹陷特征。与拉张槽东Ⅳ区不同，该区在拉张槽隆升阶段位于斜坡部位，较东侧古构造位置高，在加里东期－现今演化过程中隆起轴线自乐山以北向南迁移，特别是喜马拉雅期构造大幅度调整。

Ⅵ区：为川中古隆起西部（川西南地区）。晚震旦世为隆升剥蚀区，部分缺失灯影组第三、第四段；早寒武世拉张槽形成后该区域构造位置较拉张槽东侧区域低，局部发育下寒武统麦地坪组；加里东期古隆起形成后至现今构造演化过程中隆起高点自资阳向威远地区迁移。

Ⅶ区：为川中古隆起东部（川中地区）控制区域。晚震旦世隆升剥蚀阶段，该区域总体表现为凹陷特征，早寒武世其西侧拉张槽下陷后成为隆起区域，加里东期古隆起定型后直至现今构造，构造高部位区域近似。高石梯－磨溪－龙女寺地区位于该区域。根据灯影组厚度分布特征，在拉张槽隆升剥蚀阶段，该区域NE向古隆起尚未形成，为凹陷；早寒武世拉张槽下陷后，川中转变为相对高点（古隆起雏形形成），与巴中－达州的早期隆起未连接，形成NE向古隆起；至晚寒武世川中隆升与巴中－达州地区形成联合的NE向古隆起。

Ⅷ区：为川中古隆起西部（川西南地区）控制区域。自晚震旦世至现今，该区域均为构造隆起部位，仅高点位置具有差异。

Ⅸ区：为不同期隆起变化控制区域。晚震旦世该区域总体呈凹陷特征，仅广安－达州一线位于隆起－斜坡；早寒武世拉张槽下陷，该区域整体位于相对隆起区域；加里东期古隆起控制范围位于大足－合川以北；印支期－现今演化过程中，大足－合川以南转变为隆起区域。

Ⅹ区：为古隆起控制区域。晚震旦世隆起剥蚀区域位于该区北部和东南部边缘，中心区域为凹陷；该区域为盆地内加里东期古隆起最高部位；此后演化至现今，隆起高部位逐渐向南迁移。

Ⅺ区：该区域受地震资料限制，其拉张槽边界有待落实。在晚震旦世为凹陷，拉张槽下陷后其西部为拉张槽，加里东期该区域东部逐渐隆起形成剑阁古隆起并与川中古隆起相连形成联合的加里东期古隆起；此后，印支期－燕山期阆中地区下陷，再次成为独立的剑阁古隆起；经历喜马拉雅期调整后，该区域隆起特征减弱，现今构造位置低于川中地区。

Ⅻ区：为古隆起控制的外围区域。晚震旦世万县和巴中地区为隆起特征；加里东早期，万县地区已成为凹陷，巴中地区仍然为隆起；至印支期，巴中地区逐渐下陷，万县以西地区出现古隆起特征（开江古隆起）；燕山期巴中和万县地区已成为凹陷，现今构造中巴中地区为凹陷，低于万县地区。

3 讨论

3.1 拉张槽对古隆起形成演化具有分隔作用

拉张槽对川中古隆起的分隔作用主要体现在：拉张槽西侧（川西南乐山－威远）古隆起在晚震旦世拉张槽前期的隆升阶段已具有雏形，而其东侧（川中高石梯－磨溪－龙女寺）古隆起在早寒武世拉张槽下陷后才由凹陷转变为隆起，东西两侧表现为两个独立的构造区域。此后形成的加里东期“乐山－龙女寺古隆起”为两个古隆起演化为具有共圈的特征；经历喜马拉雅期后，拉张槽两侧再次表现出了较大差异的演化特征：西侧威远地区的大幅隆升，东侧高石梯地区的小幅隆升及其以南地区新圈闭的出现。

3.2 拉张槽和古隆起对油气勘探的意义

绵阳－长宁拉张槽对震旦系喀斯特储层和寒武系筇竹寺组烃源岩分布具有重要控制作用，拉张槽内是下寒武统烃源岩发育的有利区域，其周缘古今构造是油气聚集的有利指向，而拉张槽初期的隆升剥蚀作用是控制灯影组表生喀斯特作用的重要因素[27，28]。其中，Ⅰ－Ⅴ区域为拉张槽分布范围，下寒武统烃源岩分布的有利区域拓展至川西和川西北地区。同时，地震剖面显示川西和川西北地区下寒武统厚度与盆地外出露的下寒武统厚度相近，推测盆地内拉张槽向北延伸与盆地外相连通。

拉张槽两侧古隆起的相异演化过程对油气成藏具有控制作用。其西侧古隆起形成时间早，然而演化过程中高点横向和纵向迁移幅度较大（特别是在油气主要成藏期和调整期），保存条件相对较差；东侧古隆起形成时间较晚，因此灯影组第三－第四段残厚也较西侧大，同等条件下具有储层厚度大的优势，加之油气藏形成的调整幅度远小于西侧，东侧的川中古隆起具有更大的油气成藏优势。此外，拉张槽与古隆起叠合区域也是较有利的勘探区域。

因此，在仅考虑拉张槽和古隆起两个控制因素时，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ和Ⅺ为有利勘探区域，其中Ⅶ和Ⅸ为最有利区域。

4 结论

a.川西南地区在晚震旦世已具有隆起雏形，而此时川中地区隆起暂未形成；同时，威远－高石梯地区间的隆起为绵阳－长宁拉张槽形成初期隆升所致。

b.早寒武世绵阳－长宁拉张槽对其东西两侧（川中和川西南）古隆起构造特征及其演化过程具有分隔作用。川中地区隆起形成是伴随着早寒武世拉张槽由隆起转换为下陷的转换形成的，晚于川西南地区在晚震旦世拉张槽隆升剥蚀阶段已具有雏形。加里东早期拉张槽东西两侧为相互独立的构造区域，直至印支期（晚三叠世）古隆起与拉张槽相交部分与其两侧隆升为构造幅度相似具有北东向轴线的联合古隆起。此后，拉张槽两侧构造演化再次出现差异性，特别是喜马拉雅期至今的演化过程中，西侧川西南地区的隆升幅度远大于东侧川中地区，呈现出现今震旦系顶界构造川西南与川中分别位于同一隆起构造的高点和斜坡位置。拉张槽的分隔特征在现今震旦系顶界构造图中仍然能够清晰识别。

c.根据绵阳－长宁拉张槽对原生油气地质条件的控制和川中古隆起对古今油气藏的形成、调整和保存的控制作用，可以通过两者的展布范围将四川盆地分为12个区，进行构造演化特征差异性探讨以及对油气成藏控制作用的细分。在仅考虑拉张槽和古隆起两个控制因素时，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ和Ⅺ为四川盆地震旦系灯影组－下古生界油气有利勘探区域，其中Ⅶ 和Ⅸ为最有利区域。

中国石油川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司和成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室的领导、专家和同事对该研究给予了大力支持，借此表示感谢。

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