聚源—金马—鸭子河地区构造、断裂特征及演化分析

胡 元 操延辉 郑元财

（1.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川 成都 610041；2.中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 225009）

0 引言

川西前陆盆地是多旋回叠合盆地，盆内构造单元划分为前陆隐伏带、前陆坳陷带和前陆隆起带3个Ⅲ级构造带，历经印支—燕山—喜马拉雅多期构造运动，构造演化十分复杂，聚源—金马—鸭子河地区位于川西坳陷隐伏带中段。前人针对该区构造断裂特征及演化进行了很多研究，其中有学者对川西坳陷多层次滑脱带和滑脱构造变形进行了详细讨论［1］；也有学者提出了川西坳陷存在走向、倾向、垂向和时间分带的四维结构构造特征［2］；更有学者对龙门山前隐伏带的关口、彭县断裂在不同构造段利用物理实验模型进行模拟验证，对控制不同构造段的主控因素进行了分析，估算形变程度［3-4］。随着勘探的深入，原有的Ⅲ级构造带研究存在几何、时间尺度过大的问题。2000年CY609井在侏罗系下沙溪庙组射孔获得天然气无阻流量18.01×104m3／d，之后相继部署了一批勘探评价井，但未实现该区的商业突破。对于川西侏罗系“深源浅聚、断控成藏”的成藏特点而言，明确各成藏关键时期的构造、断裂特征是尤为重要的，但前期构造、断裂解释精度不够，演化特征不清制约了对该区油气富集成藏规律的深入研究，在总结研究成果的基础上，细化聚源—金马—鸭子河地区构造、断裂特征的认识，解析构造、断裂形成机制及演化特征，对正确认识该区油气分布规律并指导油气勘探具有重要意义。

1 区域地质概况

聚源—金马—鸭子河地区位于四川盆地川西坳陷龙门山前带隐伏带中段，区内发育有关口和彭县两条大断层，其中关口断层为川西前陆坳陷与龙门山造山带的边界断裂，是本区一条出露于地表的Ⅰ级大断裂，其上盘出露古生代和晚三叠世地层，且构造比较复杂；区内还发育有彭县断层，为前陆坳陷带与龙门山前隐伏带的分界断层。区内自南向北发育有聚源、金马、鸭子河等鼻状构造带，陆相地层发育有上三叠统须家河组（T3x）、侏罗系（J）、白垩系（K）、古近系（E）等，其中白垩系只残留于南部聚源地区。多年的勘探实践表明，彭县断层与这些局部构造的存在和发展都有着密切的关系［5-7］。

断裂与褶皱是龙门山前隐伏带的两类形变元素。采用多剖面描述聚源—金马—鸭子河地区的形变几何学特征，其中地震剖面揭示这两类形变元素沿构造带走向，彭县断层的特征、断裂组合样式、褶皱形变层特征自南向北都表现出明显的差异性；按照它们特征的差异性大致可以划分为3个Ⅳ级构造带：聚源构造带、金马构造带、鸭子河构造带（图1）。

图1 川西坳陷聚源—金马—鸭子河地区构造纲要图

2 断裂、褶皱几何学特征

2.1 聚源构造带

聚源构造带以A-A′剖面为代表，该区断裂发育相对较为单一，只发育彭县断层，断层走向在NEE70°～NEE80°，剖面上彭县断层呈现出铲式特征，在地震剖面上可以清楚地看到须家河组（T3x）、侏罗系（J）地震波组错断具有较好的一致性，计算断距约为220 m（图2、图3a）。

图2 彭县断层不同部位垂直断距图

聚源构造带的褶皱轴迹走向在NEE70°～NEE75°，从地震剖面上观察其特征自下而上为一套明显的形变层，形变层内部结构协调，之间无不整合等其他现象，褶皱属于直立水平褶皱；聚源褶皱形变的程度比较弱，各层（T3x～J）波幅／波长值差异小，在0.021～0.024，与彭县断层一样，褶皱也体现出深浅层具有较好的形变一致性（图3a、图4）。

图3 川西坳陷聚源—金马—鸭子河地震解释剖面图

图4 聚源—金马—鸭子河地区褶皱波幅／波长图

2.2 金马构造带

金马构造带以B-B′剖面为代表，该区断裂相对较发育，除彭县断层以外发育了多条低序级断层，走向在NE40°～NE50°，与彭县断层在平面上呈雁列式分布，剖面上彭县断层与低序级断层在侏罗系（J）呈现出具有走滑特征的“正花状”样式，也可以清楚看到须家河组（T3x）、侏罗系（J）的地震波组错断上下不一致，计算其构造主体部位彭县断层在侏罗系（J）、须家河组上段（T3x4+5）、须家河组下段（T3x3+2）的断距分别为420 m、300 m和250 m（图2、图3b）。

金马构造带的褶皱轴迹走向在NE40°～NE45°，可划分出侏罗系（J）、须家河组上段（T3x4+5）、须家河组下段（T3x3+2）3套明显的形变层，褶皱皆归属于直立水平褶皱；从地震剖面上可见各形变层内部结构协调，形变层之间存在明显的“上超、削截”等不整合接触特征，形变程度由深层向浅层逐渐增强，统计金马构造主体侏罗系（J）、须家河组上段（T3x4+5）、须家河组下段（T3x3+2）3套形变层的波幅／波长值分别为0.072 5、0.052 2和0.059 7，与彭县断层断距一样，褶皱形变参数也体现出三段式的形变特征，二者具备较好的形变一致性（图3b、图4）。

2.3 鸭子河构造带

鸭子河构造带以C-C′剖面为代表，该区断裂相对不发育，除彭县断层以外，只发育少许低序级断层，走向与彭县断层一致，为NE45°，在平面上呈平行式分布，剖面上彭县断层与低序级断层在侏罗系（J）呈现出“Y”状样式，可以清楚地看到须家河组（T3x）与侏罗系（J）的地震波组错断上下不一致，计算构造主体部位彭县断层在侏罗系（J）、须家河组五段（T3x5）、须家河组四段（T3x4）和须家河组下段（T3x3+2）的断距分别为530 m、240 m、220 m和310 m，呈四段式特征（图2、图3c）。

鸭子河构造带紧贴关口断层，关口断层长期强烈活动，褶皱的长轴位置发育逆冲断层，依据褶皱的短轴方向及关口断层的走向分析认为，该鸭子河的褶皱长轴轴迹走向为NE45°左右。鸭子河褶皱可划分侏罗系（J）、须家河组五段（T3x5）、须家河组四段（T3x4）、须家河组下段（T3x3+2）4套明显的形变层，其都归属直立水平褶皱；形变层内部结构协调，各形变层之间存在明显的“上超、削截”等不整合接触特征，甚至形变层之间还出现了滑脱现象，形变层的形变程度由深层向浅层逐渐增强，统计侏罗系（J）、须家河组五段（T3x5）、须家河组四段（T3x4）、须家河组下段（T3x3+2）4套形变层的波幅／波长值分别为0.091 6、0.070 2、0.062 6和0.076 2，与彭县断层断距一样，褶皱形变参数也体现出四段式的形变特征，二者具备较好的形变一致性（图3c、图4）。

3 形变环境及机制解析

聚源构造带、金马构造带、鸭子河构造带的断裂、褶皱几何学特征差异性表明：在平面上，彭县断层的活动强度呈现出由南向北、由弱向强的递变，即鸭子河构造带强于金马构造带、金马构造带强于聚源构造带；对于褶皱的形变程度来说，也同样指出由南向北逐渐增强的特征。在垂向上，聚源构造带表现出深浅层一致的弱形变，金马构造带、鸭子河构造带则呈现出深层向浅层逐步增强的递变式形变。几何学特征在空间上的差异性变化指示出该区应力环境的变化，其中鸭子河构造带为强应力环境，聚源构造带为弱应力环境；强弱应力环境之间的金马构造带为应力调节带。

调节带又称传递带，其概念是由Dahlstrom（1970）［8-13］研究挤压变形中的褶皱—逆冲断层几何形态时首次提出的。逆冲断层系统中还会有一些横向或斜向的断层，这些断层的形成与逆冲断层的位移过程有关，因而通常具有走滑位移性质，又称为“撕裂断层或捩断层”［14］。横向调节断层的形成机制有两种：一种是在挤压逆冲过程中，由于逆冲带前冲速度不同，在快和慢两段之间往往出现撕裂断层，以调节逆冲速率的变化（图5a）。另一种是在造山带前缘发育两组X型剪切断裂，其锐夹角方向与主应力方向相同，在一定的区域内，往往一组比较发育，另一组不发育，表现为与逆冲带近于垂直的横断层。撕裂断层在沿斜断坡斜向向下逆冲时形成断弯向斜，并在剖面上表现出“视正断层”［14-16］，因此它的识别标志为具有走滑特性的“正花状”及“视正断层”（图5b）。

图5 撕裂断层发育模式及识别标志图

通过以上应力环境的解析，可以看出研究区具备第一种成因机制的应力环境，因此要证明金马构造带是调节带的充要条件是在该区找到撕裂断层所对应的几何特征，具有走滑特征的“正花状”及“视正断层”的地震剖面。观察金马构造带的地震剖面广泛发育具备走滑特性的“正花状”断裂组合（图3b），并且在其彭县断层下盘可见“视正断层”的存在（图3d），由此说明了在金马构造带，彭县断层呈现撕裂断层特征，也进一步推断出金马构造带作为研究区调节带出现的事实。

聚源—金马—鸭子河地区自陆相成盆的印支早期以来，自西向东、由北向南逐步递进逆冲。受龙门山缘边界的影响，鸭子河构造带在强应力环境快速逆冲，南部聚源地区由于空间的差异，一直处于弱应力环境，逆冲速度相对较慢，因此在金马地区形成了以彭县断层为撕裂断层的调节构造带。而正因为聚源、金马、鸭子河3个构造带在空间位置上的差异及龙门山造山运动规模的差异，每次构造运动对3个构造带不一定都造成影响，这也使得3个构造带上形变元素表现出几何特征的差异性；虽然如此，每次构造运动对它们在时空上都遵循由北向南逐步递变的基本规律。

依据空间上3个构造带的几何特征、应力关系、形变机制，彭县断层活动强度、期次与构造的褶皱形变层数、形变参数特征表现出较好的对应关系，这说明它们二者之间相互同步的形变历史。对于南部的聚源构造带，属于一次形变，依据沉积上古近系直接覆盖白垩系以下地层的关系（图3a），不难推断其为喜马拉雅早期一次成型；鸭子河具有四次形变的几何特征，在印支Ⅱ、印支Ⅲ、印支Ⅳ、喜马拉雅早期都存在形变历史，但是由于关口断层现今仍然活动，至今依然未定型；金马构造带具有三次形变的几何特性，依据所处的调节带关系，其在印支Ⅱ、印支Ⅳ、喜马拉雅早期都存在形变历史。

4 断裂、构造演化

在经历了马鞍塘—小塘子期相对平静的发展时期后，受扬子板块与平武地块发生碰撞，龙门山北段逐渐隆起，而研究区仍然表现为与古特提斯海水相通的残余被动大陆边缘盆地的性质，此为龙门山前隐伏带原始发展胚胎期［5-6，17-21］。

印支Ⅰ—Ⅱ幕，龙门山前隐伏带受构造运动影响，鸭子河、金马地区发生褶皱形变，形成了微幅的隆起，彭县断层开始发育。印支Ⅲ幕受安县运动的影响，盆地的沉积与构造格局发生重大变化，盆地的须家河组三段与须家河组四段之间形成了区域的不整合接触，至此该运动结束了川西被动大陆边缘盆地的历史，也形成了鸭子河、金马构造带雏形，彭县断层也在此两构造带同时发育生长。印支Ⅳ幕，扬子板块与羌塘地块进一步发生碰撞，使得龙门山产生剧烈变形，川西坳陷整体抬升，造成侏罗系与下伏地层明显的角度不整合，侏罗系广泛超覆于下伏的须家河组之上；整个印支旋回，聚源地区远离造山带，相对较为平静，金马、鸭子河地区活动相对强烈；彭县断层只发育于鸭子河、金马地区。

燕山Ⅰ—Ⅲ幕，川西中、北部地区处于造山后构造伸展停滞期，龙门山造山带遭受剥蚀；龙门山前隐伏带在整个燕山旋回一直处于持续沉积区，构造活动较为平静的地区，此时区内各构造继承了原有的特征，彭县断层此时不再生长。

喜马拉雅早期，川西表现为龙门山强烈的隆升褶皱，川西地区的下白垩统遭受严重的剥蚀，有的地区甚至剥蚀殆尽；整个龙门山前隐伏带，伴随着盆地挤压形变作用的强烈发生，激烈发生褶皱形变、彭县断层及其派生断层发育；聚源、金马、鸭子河构造带继承发育，构造达到最大形变，彭县断层也进一步发育、延伸并逐渐定型，而后新生代地层不整合于下伏白垩系地层，川西进入以剥蚀为主的构造改造阶段。喜马拉雅晚期青藏高原的强烈隆升，龙门山发展为巍峨高山，盆山脱藕，关口断层出露地表。川西前陆盆地结构虽然后期剥蚀但是破坏程度有限，处于现今成都平原范围内的地区保持原有状态，而周缘高山含油气系统则被剥蚀破坏，此为构造定型期（图6）。

图6 聚源—金马—鸭子河地区构造发育史图

前人对该区生烃史的研究表明，须家河组五段烃源岩生排烃高峰在K2晚期［5］312，依据上述演化分析，聚源、金马地区断裂、构造形成时期为喜马拉雅早期，与烃源岩生排烃期同步，属于“成圈、成藏同步”型，成藏条件有利。

5 认识及结论

1）依据断裂、褶皱几何特征的差异性可以把研究区划分为鸭子河构造带、金马构造带、聚源构造带3个Ⅳ级构造带。

2）研究区应力呈现出自北向南逐渐由强减弱的递变关系；由于应力环境的差异，使得逆冲速度存在快慢，形成发育撕裂断层的金马构造调节带。

3）彭县断层与褶皱（构造）形变具有同步性，不同部位具有不同的活动期次，其中聚源地区属于一次形变，活动期次为喜马拉雅早期；金马地区具有三次形变的几何特征，活动期次为印支Ⅱ、印支Ⅳ、喜马拉雅早期；鸭子河地区具有四次形变几何特征，活动期次为印支Ⅱ、印支Ⅲ、印支Ⅳ、喜马拉雅早期。

4）演化分析表明聚源构造是喜马拉雅早期一次成型；金马构造在印支期已有形变历史，喜马拉雅早期定型；鸭子河构造由于关口断层活动的持续性，仍然未定型。聚源、金马地区断裂、构造形成与烃源岩生排烃期同步，属于“成圈、成藏同步”型，成藏条件有利。

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