四川盆地川东地区滑脱构造特征

四川盆地川东地区滑脱构造特征王志勇;康南昌;李明杰;臧殿光;张怡;杨昕【摘要】川东地区发育多套滑脱层,多期次构造运动形成多种构造样式,查清构造发育特征及其与油气的关系非常重要.为此,以地震资料为基础,结合钻井、地质等资料,分析川东地区主要滑脱层的分布、滑脱构造特征、构造样式、成因机制及其与油气成藏的关系.研究发现,川东地区发育以寒武系和三叠系膏盐岩为主的多套滑脱层,挤压变形后形成多滑脱层构造.以两套膏盐岩顶底为界,纵向分为上、中、下三个构造变形层,上构造层发育北东向展布的“侏罗山式”褶皱,中构造层变形复杂,断裂发育,形成冲起构造、滑脱褶皱、断层传播褶皱、双重构造等多种构造样式,下构造层以发育大型宽缓背斜为主.构造挤压、差异负载和重力作用是川东多滑脱层构造发育与演化的主控因素;膏盐岩滑脱层、滑脱断层及相关构造与油气成藏关系密切,寒武系盐下构造是重要的油气聚集场所.【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2018(053)0z1【总页数】11页(P276-286)【关键词】四川盆地川东地区;膏盐岩滑脱层;滑脱构造;构造分层;断层相关褶皱【作者】王志勇;康南昌;李明杰;臧殿光;张怡;杨昕【作者单位】东方地球物理公司研究院,河北涿州072751;东方地球物理公司,河北涿州072751;东方地球物理公司研究院,河北涿州072751;东方地球物理公司研究院,河北涿州072751;东方地球物理公司研究院,河北涿州072751;东方地球物理公司研究院,河北涿州072751【正文语种】中文【中图分类】P6310 引言滑脱构造指由于变形所引起的沿一个或几个地层层面的脱离，脱离面两侧地层的变形各自独立或部分独立。

滑脱面的存在是滑脱构造发育的前提条件，顺层发育的断层或断层系、岩性界面及区域不整合面等是产生构造滑脱的最有利部位［1］。

不同物质界面是产生滑脱构造的有利部位，产生滑脱断层的地层往往是低强度和高应变的软弱层，滑脱构造的形成和演化过程中往往伴随逆冲和褶皱作用。

滑脱构造也称薄皮构造，是指前陆沉积盖层在主滑脱面（基底）上滑脱变形，形成—套褶皱逆冲断裂构造，而基底没有卷入变形，盖层变形与基底形成显著的不协调关系。

Rich［2］在研究南阿巴拉契亚造山带前陆构造特征时，提出薄皮构造（盖层滑脱）概念。

张文佑等［3］也曾强调“层间滑动断裂”，认为地球内部各构造层圈之间存在深浅不同的层间滑动，并指出层间滑动断裂的运动是岩石圈层状块体相对运动的基本方式之一。

马杏垣等［4］通过河南省嵩山地区实践，证实了滑动构造在古老岩系中存在，并且特别强调了伸展及重力作用下的滑覆构造和岩石圈内多层次滑脱构造。

中国中西部前陆冲断带普遍发育滑脱构造，如库车前陆盆地发育受第三系膏盐岩和侏罗系煤系地层控制的双滑脱层构造。

对于库车盐滑脱构造，前人进行了大量的研究，分析了盐构造变形样式［5-6］，研究和探讨了盐构造的形成机制及盐构造与油气的关系［6-8］。

准噶尔盆地南缘、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地西缘、四川盆地川西龙门山前及川东—大巴山冲断带前缘等地区均发育受膏盐岩或泥岩、页岩等塑性地层控制的滑脱构造。

受滑脱层数量、厚度、塑性、上覆地层厚度、挤压作用强弱等影响，不同地区滑脱构造发育的位置、构造变形强度、形成的构造样式等差异较大。

本文通过地震资料、钻井和地质露头资料，建立了川东地区纵向分层滑脱构造模式，研究寒武系滑脱层厚度、滑脱构造特征、构造样式、形成机制及其与油气成藏的关系，以评价寒武系盐下构造有利勘探区带和油气勘探前景。

1 区域地质背景川东地区（图1）位于扬子地块北缘，北与秦岭造山带、西与龙门山逆冲带、东南部与华南褶皱系毗邻。

该区受不同方向的挤压作用，发育多套塑性滑脱地层。

在华蓥山和七耀山之间的褶皱变形区，浅层发育一系列NE-NNE 向的隔档式褶皱，成排成带展布，山体区为以二叠系—三叠系为核心的背斜或断背斜高陡构造，两翼一般不对称，陡翼地层倾角达40°～70°，甚至直立或倒转［9］，山脉之间是侏罗系向斜区。

中层以寒武系膏盐岩为底滑脱层，形成一系列滑脱构造，断裂发育，盐上构造比较复杂。

寒武系盐下深层则以宽缓背斜构造为主，断裂不发育，构造相对简单，是目前油气勘探研究的重点领域。

川东地区基底形成于晋宁运动，受基底古地貌的影响，四川盆地震旦纪—早寒武世具有隆坳相间的构造格局。

盆地东北部为达州—开江古隆起，中寒武世前为继承性隆起，震旦系—下古生界自下而上逐步向隆起高部位超覆沉积。

自古隆起高部位向两侧地层厚度均具增厚趋势，现今寒武系、震旦系发育大型穹隆状背斜构造。

震旦纪—中三叠世为地台发育阶段；印支期至喜山期，在特提斯构造域、滨太平洋构造域的发展演化过程中，在上扬子区长期的强弱交替挤压作用下，川东地区经历了多期构造叠加改造，最终经喜山期强烈的压扭性断褶活动而形成现今的北东向隔挡式褶皱与大巴山前北西向断裂构造带相叠加的构造格局。

图1 研究区位置图2 川东地区滑脱层分布特征川东地区沉积逾万米的海相和陆相地层（图2），纵向上发育2套膏盐岩（寒武系高台组和三叠系嘉陵江组）和2～3 套泥页岩（志留系、寒武系筇竹寺组、震旦系陡山沱组）塑性滑脱层。

下三叠统嘉陵江组膏盐岩为上滑脱层，全区发育。

嘉陵江组沉积时期，四川盆地东部地区由开阔台地沉积演化为局限海和咸化的局限—蒸发台地，形成碳酸盐岩与蒸发岩互层的多旋回沉积组合。

受挤压及塑性流动作用，膏盐岩在构造两翼加厚（图3），最厚达600～700m，而寒武系膏盐岩厚区与中浅层构造高部位基本一致，两套膏盐岩现今的分布具有明显的“互补”关系。

中寒武统高台组膏盐岩是川东地区最主要的滑脱层之一，为区域分布的底滑脱层，厚度大，塑性强，控制了上覆地层的挤压变形和构造样式。

高台组沉积时，川东古隆起开始演变为向西北逐渐抬升的斜坡，早期的古隆起逐渐变为相对宽缓的斜坡低部位；龙王庙组沉积期的膏盐盆由川中—川南地区迁移到川东地区，川东地区由开阔台地沉积逐渐演变为局限台地、局限—混积台地、潮坪、泻湖相沉积，广泛发育膏盐岩、石膏层、云质膏岩等蒸发岩类。

川东地区寒武系高台组膏盐岩分布范围广，面积超过2×104 km2（图3），受后期挤压变形，局部增厚明显，地震剖面上呈内部杂乱、丘状外形的反射特征（图3），厚度普遍达600～800m，局部厚度超过1000m。

图2 四川盆地川东地区地层柱状图志留系下部也发育塑性滑脱地层，岩性主要为深灰色泥岩（页岩）、黑色页岩夹灰色粉砂岩、深灰色页岩及紫红色泥岩，底部为灰色—黑色碳质及硅质页岩。

下寒武统筇竹寺组发育深灰色、黑灰色、灰黑色页岩夹灰黑色碳质页岩，在奉节—利川地区厚度为100～200m，最厚达300m。

志留系下部和下寒武统筇竹寺组均发育较好的泥岩、页岩滑脱层，具有较强的塑性变形特征。

下震旦统陡山沱组在盆地中主要发育黑色页岩夹薄层硅质岩，厚度为10～400m，是一套好的烃源岩。

城口高燕镇、明月镇等地区陡山沱组黑色页岩厚度约300m，是一套较好的滑脱层；斜坡—台地区沉积黑色页岩夹粉砂岩，砂质页岩夹白云岩或泥质白云岩，在万县、涪陵以西为台地沉积，塑性变形较弱。

图3 川东寒武系高台组和三叠系嘉陵江组膏盐岩特征寒武系高台组盐构造：①盐背斜，②盐焊接，③盐楔；三叠系嘉陵江组盐构造：④盐向斜，⑤盐楔，⑥盐断陷。

测线位置见图4图4 川东地区中寒武统高台组膏盐岩段厚度图3 川东地区滑脱构造特征前陆褶皱冲断带中普遍发育滑脱层，世界上多数褶皱—冲断带发育蒸发岩滑脱层。

基底滑脱层对冲断带变形有着重要的控制作用，相对于没有基底滑脱层的冲断带，其变形更易向前陆盆地方向传播，形成宽缓的褶皱冲断带。

川东地区也普遍发育受寒武系膏盐岩底滑脱层控制的滑脱构造，形成一系列盐上构造带。

3.1 滑脱构造基本特征受外力作用影响，盐层或其他蒸发岩层在构造变形过程中可成为良好的区域滑脱层，从而影响上覆地层的构造变形过程。

受滑脱层的分布范围、厚度、塑性和层数的控制及挤压构造作用强弱等影响，从造山带到前陆—冲断带及前缘隆起带，构造样式一般表现为从基底卷入构造逐渐变为盖层滑脱构造。

同一地区往往发育多套滑脱层和多滑脱层的褶皱—冲断带，在多期构造变形和演化过程中形成多套滑脱构造，深层滑脱构造通过不同级别的构造分层来控制浅层滑脱构造的形成及演化［10］，浅部滑脱层的特征与展布在一定程度上影响大型逆冲断裂在浅部的产状。

滑脱层的深浅在一定程度上影响挤压变形的复杂程度。

滑脱层埋藏较深时，应力主要用来克服上覆地层的重力，因此构造变形样式比较简单；而滑脱层较浅时，上覆地层较薄，重力较小，可以形成多种类型的构造样式［11］。

在山前冲断构造中，通常都有大型的基底滑脱断层，在挤压作用力大致相当的情况下，变形的复杂程度取决于沉积盖层中滑脱面（层）的数量和厚度。

在同一褶皱冲断带内，由于滑脱层分布不均一，构造变形和构造样式表现出显著的差异性，构造变形具分层性，滑脱层的数量直接决定了构造分层的数量。

未发育滑脱层的冲断带内构造变形往往不具有分层性，发育单一滑脱层的冲断带内构造样式可以分为上、下两层，上层主要表现为薄皮的断层相关褶皱，下层可能是薄皮构造，也有可能是基底卷入的厚皮构造。

如果发育两个区域性滑脱层，则可能出现三层构造。

3.2 川东滑脱构造变形分层特征在垂向上，滑脱层是主要的构造变形界面。

在四川盆地东北部低缓构造区，中下三叠统膏盐岩层是重要的构造界面。

于福生等［12］研究表明，滑脱层岩性、厚度、黏度、上覆地层厚度、受力条件等对双层滑脱构造的形成与演化产生影响。

川东地区发育以三叠系和寒武系膏盐岩为主的多套塑性地层，在多期不同方向的挤压应力作用下，受沉积盖层厚度、滑脱层分布的差异和古构造背景的影响，形成了不同区域变形程度不同的多种滑脱构造。

具有一定厚度的膏盐岩是最好的滑脱层，川东地区发育受三叠系膏盐岩和寒武系膏盐岩两套滑脱层共同控制的双滑脱构造（图5），构造挤压变形时滑脱层主要控制其上覆地层的变形，而对其下伏地层的变形影响较小。

大部分断裂均消失在膏盐岩塑性层内部，塑性层之上的地层发育多排受断裂控制的构造。

基底滑脱层的大面积分布会使得变形更易长距离地往盆地方向传播［13］。

大巴山前由于挤压作用力的增强，由滑脱构造逐渐变为基底卷入构造，边界断裂上盘发育多排构造带（图5），其埋藏相对较浅，是目前大巴山前下古生界—震旦系的主要油气勘探区带。

川东地区双滑脱构造发育区具有明显的构造变形纵向分层的特点，以下三叠统嘉陵江组膏盐岩和中寒武统高台组膏盐岩两套区域性滑脱层为界，分为上、中、下三个构造变形层（图6）。

3.2.1 上构造层上构造层主要为须家河组及以上地层，发育高陡构造，地层倾角大于40°，甚至直立或者倒转，形成多排地表背斜构造。