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第 44 卷 第 6 期煤田地质与勘探Vol. 44 No.6 2016 年 12 月COALGEOLOGY triangle wedge structure; piedmont conversion zone; structure evolution; preservation of shale gas ChaoXing 22煤田地质与勘探第 44 卷 川东南地区位于四川盆地东南部， 沿綦江至习水 一线，总体呈北东向展布图 1。研究区构造变形复 杂， 靠近东南边界的齐岳山断裂是中、 上扬子的传统 分界断层，其东南侧发育基底卷入式的“隔槽式”断 褶组合，其西北侧发育盖层滑脱式的“隔档式”断褶 组合[1-2]。在东南侧江南雪峰隆起的挤压作用下，经 历燕山期和喜马拉雅期构造运动形成[1-3]。区内志留 系龙马溪组和二叠系龙潭组含有丰富页岩气资源， 是 目前国内页岩气勘探热点地区。本文从地震、 钻井和 露头资料出发， 依据断层相关褶皱理论和平衡剖面原 理， 分析了川东南地区构造变形特征， 再现构造形成 过程，讨论了构造对页岩气保存的影响。 图 1川东南地区地质简图 Fig.1The generalized geologic map of southeast Sichuan 图 2地表露头剖面AA Fig.2Surface outcropping profileAA ChaoXing 第 6 期郭卫星等 川东南构造变形特征及其对页岩气保存的影响23 1地层与滑脱层 研究区地层主要为古生界和中生界，古生界缺 失泥盆系和石炭系，由坳埳向齐岳山前依次出露地 层有白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、志留系、 奥陶系和寒武系，总厚度超过 10 km。前人根据岩 石力学分析，发现本区存在 5 个软弱岩层，可能为 区域性滑脱层，分别为下寒武统牛蹄塘组、下志 留统罗惹坪组和龙马溪组、中二叠统栖霞组、下三 叠统大冶组和中三叠统巴东组[4]。通过对岩性和地 震资料分析，本区滑脱层可分为两类① 控制构造 发育的主要滑脱层，为中–下寒武统和中–下三叠统 的膏盐层，多数断层沿膏盐层滑脱；②影响小断层 发育的次要滑脱层， 为下志留统和中二叠统的页岩、 泥岩。 2构造变形特征 多个大体平行排列的背斜与向斜的组合，称 为“侏罗山”式褶皱。在川东南和川东地区，背斜 相对紧闭而向斜平缓，称“隔档式”褶皱，这种特 征在区域地质图图 1和区域剖面图 5上有较好 反映。齐岳山附近褶皱倒向西北方向，主要断层 也均向西北方向逆冲，反映来自东南方向的构造 挤压图 2。 川东南地区按构造位置和变形特征，可划分为 盆缘和盆内两部分；盆缘又分为山前推覆带和山前 转换带。 2.1山前推覆带特征 齐岳山前构造走向稳定的部位，地表表现为 较窄的三叠系和下侏罗统出露带图 1，不发育大 型的背斜构造，以发育基底卷入的高陡冲断构造 为特征。 山前带总体呈三角楔构造，主要发育三条逆冲 断层图 3。主断层 F1为倾向东南的基底卷入断层， 向上切穿寒武系、奥陶系、志留系和二叠系，最后 终止于中–下三叠统的膏盐层， 使齐岳山呈楔形向北 西逆冲；其断距较大，由于其强烈逆冲，使齐岳山 呈高陡形态。 主断层下方发育一条小型的反向断层， 该断层向上终止于中–下三叠统膏盐层， 向下终止于 寒武系膏盐层。在深层发育一条产状平缓的基底卷 入式断层，向上沿寒武系滑脱。图 5 右边的齐岳山 也显示同样的构造特征。 2.2山前转换带特征 川东南地区齐岳山沿走向有两个构造转换带， 分别为丁山和林滩场；地表通常出露较宽阔的三叠 系和侏罗系地层图 1， 以发育基底卷入的褶皱和冲 断构造为特征。 图 3山前 03627 线地震解释剖面 Fig.3The interpreted piedmont seismic profile along line 03627 丁山和林滩场构造上具有相似性图 4，可划 分为冲断带、褶皱带和斜坡带。以齐岳山断层为界， 东南侧为冲断带，西北侧为褶皱带。① 冲断带不发 育大型背斜构造，仅发育挠曲的单斜构造；齐岳山 断层的断距沿走向变化较大，有的部位断距很小， 故该断层沿走向难以连续追踪。 ② 褶皱带发育大型 图 4地震解释剖面 Fig.4The interpreted seismic profile ChaoXing 24煤田地质与勘探第 44 卷 的背斜构造，主控断层为倾向南东的基底式断层， 该断层向上终止于中下三叠统滑脱层；在背斜的南 东翼发育一条小型的反向断层，该断层向上终止于 寒武系，向下终止于主控断层。③ 斜坡带总体呈单 斜构造，局部有挠曲；深部发育一条产状平缓、倾 向南东的基底断层，断层向上沿寒武系滑脱；局部 发育少量小型断层，这些断层向上终止于中下三叠 统滑脱层，向下终止于寒武系滑脱层。 2.3盆内及整体特征 盆内发育形态对称的盖层滑脱式褶皱，仅局部 发育基底断层图 5。在寒武系与中–下三叠统滑脱 层之间，发育一系列正向与反向逆冲断层，并引起 相应的褶皱变形；绝大部分断层尖灭于上、下滑脱 层，其逆冲位移由山前经滑脱层传递而来。上三叠 统及其以上地层基本不发育逆冲断层，受下部地层 变形影响仅发生相应的褶皱变形。 整体上，川东南地区构造受控于寒武系与中下三 叠统滑脱层，多数断层均沿膏盐层滑脱，仅在齐岳山 前基底式的大型断层可穿过寒武系滑脱层图 5；同时 由于下部寒武系膏盐层提供的摩擦阻力较小，来自齐 岳山的挤压作用迅速向坳陷内传播，形成坳陷内多个 背斜与向斜的组合“侏罗山式”褶皱。 图 5区域剖面 20021 线地震解释剖面 Fig.5The interpreted regional seismic profile along line 20021 3形成过程 中、上扬子区在地史发展的各个阶段经历了 多期构造变革，形成了各种样式的断裂、褶皱和不 整合构造，期间共经历了广西运动、印支运动、燕 山运动和喜马拉雅运动等 4 期关键构造变革期[5]。 虽然对川东南地区构造的形成时间存在一些分岐， 但大体都认同主体构造形成于燕山晚期和喜马拉 雅期[1,3,6-7]。 一些学者根据磷灰石裂变径迹热史模拟[1,8] 来研究齐岳山的沉降与隆升。齐岳山东侧样品在 约 145 Ma 达到最大埋深，之后迅速抬升，早白垩 世开始处于持续隆升剥蚀阶段，晚白垩世中期抬升 速率减小，缓慢隆升，到喜马拉雅期再次迅速隆升 直至地表；齐岳山西侧的样品在白垩世早期 136 Ma 左右达到最大埋深，之后迅速隆升剥蚀，到早白垩 世末期约 105 Ma 之后进入平稳阶段， 喜马拉雅晚期 约 20 Ma 再次快速隆升至地表。 根据对川东南构造运动学分析，结合沉降和隆 升史，依据平衡剖面原理制作了区域剖面 20021 线的平衡剖面图 6，来演绎本区构造形成过程。 a. 晚侏罗世， 受来自东南侧江南雪峰隆起的挤 压作用， 齐岳山以东地区已表现出明显的收缩变形， 齐岳山断裂开始发育；齐岳山以西的川东南地区受 弱挤压作用，地层有轻微挠曲，但未形成明显断层； 收缩变形量约 0.4 km图 6c。 b. 白垩纪，齐岳山向北西方向逆冲形成三角 楔构造，基底断层的逆冲使齐岳山明显抬升，山前 形成单斜构造；挤压应力沿寒武系膏盐层向坳陷内 传递，川东南主要构造和大的断裂已经发育；收缩 变形量约 3.6 km图 6b。 c. 新生代，齐岳山全面褶皱隆升，断层逆冲位 移增大； 川东南受挤压作用增强， 寒武系之上的沉积 盖层收缩形成多个背斜与向斜；收缩变形量约 4 km 图 6a。 4构造与页岩气保存 多种因素制约了页岩气的成藏[9]， 并进而影响 水平井的产能[10]。川东南地区受盆缘边界走向变 化、基底硬度[11]与起伏的变化、变形层系沿走向岩 性和岩相变化等因素的影响， 在盆缘和盆内形成不 同的构造变形，从而影响油气的保存表 1。a. 山 前推覆带在地质图上出露较窄的三叠系和下侏罗 统条带，构造陡倾且断裂发育，表明为构造变形集 中的地区，加上地层的抬升与剥蚀，因此对油气的 保存不利如PY1 井地层压力系数约 1.0；b. 山 前转换带在地质图上出露较宽的三叠系和下侏罗 统条带，构造变形程度适中，地震剖面显示背斜发 育，有利于油气保存；c. 盆内“侏罗山”式褶皱形成 多排构造，由于上、下滑脱层对构造变形的调节作 ChaoXing 第 6 期郭卫星等 川东南构造变形特征及其对页岩气保存的影响25 用， 形成的背斜形态对称且发育完整， 断层破坏少， 且断层向上终止于中–下三叠统膏盐层；由于膏盐 层良好的封盖性，导致地层普遍超压如 T13 井二 叠系与志留系地层压力系数 1.482.02，在目的层 埋深适中、 构造宽缓且断裂欠发育部位必然形成页 岩气藏。 图 6区域剖面 20021 线平衡剖面 Fig.6The regional balanced cross-sections along line 20021 表 1川东南龙马溪组保存条件 Table 1The gas preservation conditions of Longmaxi ation in Southeast Sichuan 构造带 地层 埋深/m 地层 倾角/ 断裂发 育程度 地层压力 系数 山前推覆带20发育 PY1井约 1.0 山前转换带– 冲断带 20发育 山前转换带– 褶皱带 2 000 3 500 10左右 仅背斜翼 部发育 JY1井 1.411.55 盆内 3 500 5 000 5左右较少 T13井 1.482.02 山前转换带志留系龙马溪组页岩埋深适中，具 备较好的成藏条件。由于基底抬升、剥蚀强烈，转 换带内的冲断带保存条件较差，褶皱带发育基本完 整的背斜，仅在其东、西两翼发育逆冲断层，核部 不发育断层或仅发育小断层，类似于焦石坝页岩气 田的构造特征[12]但背斜宽缓程度不如焦石坝，且 志留系页岩埋深约 3 000 m， 是良好的页岩气勘探对 象。和丁山构造相比，林滩场构造保存条件更好 ①丁山为一短轴背斜图 1， 可能是由东侧齐岳山和 南侧大娄山的联合构造挤压作用形成，小断裂相对 发育图 4a，不利于页岩气保存；②林滩场为一长 轴背斜图 1，主要为单方向，即南侧大娄山的构造 挤压作用形成可能与其位置更靠近南侧大娄山有 关，构造变形程度适中，背斜形态完整，断裂破坏 程度低图 4b，有利于页岩气保存。 5结 论 a. 川东南地区构造变形受双滑脱层控制下部 寒武系膏盐，上部中–下三叠统膏盐，多数断层沿 膏盐层滑脱。 b. 川东南地区可划分盆内和盆缘两个体系， 盆内发育形态对称的盖层滑脱式褶皱；盆缘发育基 ChaoXing 26煤田地质与勘探第 44 卷 底卷入式褶皱冲断构造，分为山前推覆带和山前转 换带，前者发育高陡的三角楔构造，后者由冲断带、 褶皱带和斜坡带组成。 c. 晚侏罗世，齐岳山断层开始发育，盆内地层 发生挠曲变形；白垩纪，盆缘形成三角楔构造，盆 内主要构造和断裂已经发育；新生代，齐岳山褶皱 隆升，盆内寒武系之上沉积盖层褶皱形成多个背斜 和向斜。 d. 山前推覆带构造高陡、变形强烈，页岩气保 存条件差；山前转换带构造变形程度适中，其褶皱 带背斜完整，页岩气保存条件好；盆内中–下三叠统 膏盐层封盖性好， 埋深适中的背斜为有利勘探目标。 参考文献 [1] 梅廉夫，刘昭茜，汤济广，等. 湘鄂西川东中生代陆内递进 扩展变形来自裂变径迹和平衡剖面的证据[J]. 地球科学， 2010，352161–174. 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