中国宣汉

川东北宣汉-达县地区断裂系统及构造演化

唐大卿;陈新军;张先平

【摘要】断裂构造及相关褶皱是川东北宣汉-达县地区最重要和最典型的构造特征,

对油气的早期运聚成藏和晚期调整改造均具有决定性意义.通过对约500km2三维

地震资料的精细解释,构建了宣汉-达县地区3套断裂系统,即志留系底部断裂系统、

中构造层断裂系统和上构造层断裂系统,尤其后两者在本区意义重大.志留系底部断

裂系统比较杂乱,可能与印支期构造运动有关;中构造层断裂系统发育强、规模大、

继承性好,形成了该区主要目的层构造圈闭,该北东向断裂系统定型于燕山晚期并控

制原生油藏的形成与保存;上构造层断裂系统形成于喜山早、晚2期,主体呈北西向

并垂直叠加和改造中构造层断裂系统,对普光、毛坝场等地区的次生油气藏的形成、

保存及后期改造具有重要作用.

【期刊名称】《石油实验地质》

【年(卷),期】2008(030)001

【总页数】6页(P58-63)

【关键词】断裂系统;构造层;构造圈闭;普光;毛坝场;宣汉-达县地区;川东北

【作者】唐大卿;陈新军;张先平

【作者单位】中国地质大学,资源学院,武汉,430074;中国石油化工股份有限公司,石

油勘探开发研究院,无锡石油地质研究所,江苏,无锡,214151;中国地质大学,资源学院,

武汉,430074

【正文语种】中文

【中图分类】TE121.2

我国中西部的前陆盆地中逆冲断裂系统极其发育，对盆地构造及油气成藏具有重要

意义，前人已对塔里木、准噶尔、柴达木等西部前陆盆地断裂特征进行过深入研究

[1～7]。川东北地区经历了加里东、海西、印支、燕山和喜山期等复杂的构造运动，

这些构造运动总体表现为从不同的构造边界向盆内推进，尤其是在燕山晚期和喜山

期的强烈挤压作用下形成大量逆冲断层及相关褶皱。这些不同期次、不同走向的断

裂相互叠加或切割改造，使得该区断裂构造十分复杂，同时使得地层差异起伏、发

生强烈的褶皱变形，形成现今横向分带、垂向分层的壮观构造格局。断裂构造及与

之相关的褶皱是宣汉—达县地区最重要和最典型的构造特征，断裂构造的发育过

程对早期油气成藏及晚期油气藏调整改造均具有决定性意义。

1地质背景

宣汉—达县地区位于四川盆地川东断褶带的东北段，北接秦岭—大巴山造山带和

米苍山复背斜，南接川南褶皱带北缘，东靠川东南—湘鄂西隔槽式褶皱带，西部

以华蓥山断裂带为界邻接四川盆地的川中、川西，直到龙门山和松潘造山带。因此，

该地区处于一个多边界的构造交接部位，中、新生代以来经历了漫长和性质多变的

构造演化，表现出十分复杂的构造格局，燕山晚期形成大量的北东向构造，喜山期

被北西向构造改造。

研究区面积约为500km2，基本构造单元明显受断裂控制，主要包括北东向的毛

坝场—付家山构造带、大湾构造带、土主—雷音铺构造带、普光—东岳寨构造带

和北西向的老君山构造、清溪场构造等(图1)。晚古生代以海相碳酸盐岩沉积为主，

中生代则为一套巨厚的前陆盆地沉积，地层纵向上构成多套生储盖组合，具有良好

的油气成藏条件。2003年，在该区普光构造的普光1井下二叠统飞仙关组一、二

段巨厚的碳酸盐岩鲕滩储层中，测试获得了高产天然气流，展示了该区良好的油气

勘探前景。

2断裂系统特征

宣汉—达县地区在纵向上存在3个主要滑脱层(雷口坡组下部至嘉陵江组四段的膏

盐岩、志留系页岩、寒武系筇竹寺组页岩)和多个次级滑脱层。由地震剖面可见(图

2)，宣汉—达县地区雷口坡组下部至嘉陵江组四段的膏盐岩滑脱层滑脱显著，志

留系页岩滑脱层滑脱作用相对较弱，仅在毛坝地区滑脱作用较明显。纵向上以上主

滑脱层(雷口坡组至嘉陵江组四段膏盐岩)、下主滑脱层(寒武系页岩)为界，地层具

有明显的上、中、下3层构造形变特征，该区断裂系统受此影响也明显呈现出分

层性，形成了3套特征迥异的断裂体系，即志留系底部断裂系统、中构造层断裂

系统和上构造层断裂系统(图3)，尤其中、上构造层断裂系统最为显著，为本次讨

论的重点内容。

图1川东北宣汉—达县地区基本构造单元飞四段底Fig.1Basicstructureunitsof

Xuanhan-DaxianareainthenortheasternSichuanBasin

图2川东北宣汉—达县地区北东向构造解释剖面及构造层划分Line600测线位置

见图1。J2s.沙溪庙组底；J2q.千佛崖组底；T3x.须家河组底；T2l.雷口坡组底；

T1j4.嘉陵江组四段底；T1f4.飞仙关组四段底；T1f1.飞仙关组一段底；P2.上二叠

统底；S.志留系底Fig.2SeismicctionofNWdirectionandthreestructural

stratigraphicsinXuanhan-DaxianareaofthenortheasternSichuanBasin

图3川东北宣汉—达县地区断裂体系分布图中箭头表示断层的逆冲方向。Fig.3

DistributionoffaultsystemsinXuanhan-Daxianarea,thenortheastern

SichuanBasin

2.1志留系底部断裂系统特征

由图2、图3a可见，志留系底部的断裂发育程度高、数量多，除发育了北东向主

断裂外，还发育了较多北西向、南北向等小断裂。此外，志留系底部断裂系统与中

构造层断裂系统具有密切联系，两者主断裂具有良好继承性(图3a,b,c)，但志留系

底部断裂系统更发育、平面展布更杂乱，因此将其单独列出，其成因可能与早期

(印支期)构造和晚期(喜山期)构造叠加有关。

2.2中构造层断裂系统特征

2.2.1平面特征

在燕山—喜山期强大的区域挤压应力作用下，由于中形变层脆性强，加之上覆层

较大压力及滑脱层的塑性作用，应力不易释放，从而产生大量的断裂和褶皱(图2)，

使得中构造层成为研究区断裂及褶皱构造最复杂、构造圈闭最发育的地带，同时也

是研究区主力勘探目标层段。中构造层的断裂系统在宣汉—达县地区最发育，平

面上成排成带分布，由图2、图3(b,c)可见，断裂活动强烈、规模大、继承性好，

断裂平面展布主要呈北东向，仅在清溪场较发育北西向断裂。主要发育了5条大

致平行的北东向大断裂且主要分布于普光、毛坝场一带，延伸长度一般为20～30

km，部分断裂在平面上贯穿工区。此外，中构造层断裂发育强度具有明显分区性，

即在毛坝场、大湾一带断裂发育强度远大于普光构造，其原因主要为后期构造叠加

改造活动在毛坝场一带作用更加强烈。

2.2.2剖面特征

剖面上，该构造层对冲、背冲构造发育，而且在大断裂上盘多发育伴生次级断层，

使得断层剖面组合多呈“Y”字形或反“Y”字形组合；断层的断距达1000m以

上者约10条，部分断裂在平面上贯穿工区，延伸长度均大于50km。该构造层的

断层对圈闭具有明显控制，向上断距变小，消失于膏盐层中，绝大多数不与上形变

层连通；向下终止于志留系或寒武系滑脱层中，在消失部位断层造成地层明显重复

和揉皱而厚度加大(图2)。

此外，在中、上构造层间膏盐层变形强烈，在普光、毛坝场构造高部位厚度极薄，

均为多期构造运动叠加改造所致(图4)，但普光、毛坝场两高部位处膏盐层的变薄

机理不同。毛坝场处主要为单向挤压所致，即主要为上覆地层由北西向南东推覆过

程中产生的向斜下方的挤压作用使得膏盐层变薄或流变消失，形成“焊接构造[8～

11]”，使得毛坝场中构造层受后期构造改造十分强烈、地层破碎及断裂发育；而

普光地区为双向挤压所致，即一方面由于毛坝场、大湾地区中构造层呈楔形插入普

光构造使其一定程度后仰抬升，另一方面为上构造层因挤压而变形下凹，在此两方

面作用下膏盐层变薄。由此可见，普光构造在后期构造改造变形中受到了上部膏盐

层的保护作用而整体形态保存完好，即上部膏盐层对其起到了缓冲作用，地层完整、

断层相对较少，这也是普光与毛坝场气藏特征差别明显的一个重要影响因素。

图4川东北宣汉—达县地区北西向测线断裂及褶皱特征Line450测线位置见图1。

Fig.4FaultandfoldcharacteristicsinNWdirectionofline-ctionin

Xuanhan-Daxianarea,thenortheasternSichuanBasin

2.3上构造层断裂系统特征

2.3.1平面特征

由图3d可见，上构造层断裂系统和中构造层断裂系统截然不同，范小林等也指明

了该区深层与浅层构造不协调现象[12]。根据构造走向特征，上变形层断裂体系明

显可以分为两组，即：北西向断裂和北东向断裂，这两组断裂在数量、形态、分布、

规模等方面有很大的不同。

北东向构造在上变形层中不很发育，断层数量较少但规模较大，主要在毛坝场、大

湾构造一带，形成一组大型北东向逆冲断裂带；平面上呈雁列式展布，说明与压扭

作用有关，构成该区幅度较高的隆起带并直达地表(图4)。北西向断裂数量较多，

平面形态比较平直，但断距较小，一般只有100～400m，断层规模不大，长度

只有几公里到几十公里；该方向地层变形也比较强烈，在上构造层须家河组底部形

成平行分布的隆坳相间的构造格局，断裂及褶皱数量多，但规模一般比较小，主要

受北西向断层控制。平面分布上有2个主要的集中区：一是沿双石庙—东岳寨—

清溪场一线，该处北西向断裂分布特别集中，规模相对较大，是整个宣汉—达县

地区北西向断层的主要分布区，为晚期北西向构造的叠加作用所至[13]；二是在毛

坝场构造，北西向断层也比较发育，数量较多，分布比较均匀，由于受毛坝场构造

东部北东向断裂的限制作用，该处断裂形态相对复杂，普光构造带北西向断层分布

较少，仅在其东侧发育了几组北西向断层。

2.3.2剖面特征

上构造层断裂向上延伸至沙溪庙组，在毛坝场到达地表，向下延伸至须家河组或上

主滑脱层中，该构造层断裂发育具有2个显著特征。

沿主测线方向(北西向)断裂数量较少，地层相对稳定。但在毛坝场一带形成了一个

大型北东向逆冲断裂带并一直冲至地表，形成幅度较高的隆起带(图4)。研究认为

是因喜山早期龙门—米仓山强烈隆升推挤作用和大巴山顶托作用形成的北西—南

东向挤压主应力强烈作用的结果。

沿联络测线方向(北东向)断裂十分发育，为喜山晚期因大巴山强烈隆升而产生的北

东—南西向挤压应力所致，形成众多背冲、对冲等构造样式(图5)。断层数量众多

但规模分别较小且被毛坝场东侧大型北东向逆冲断裂带限制与分割，表明逆冲断裂

带对其具有明显的控制作用。

3断裂构造演化

中、新生代以来，川东北地区经历了印支、燕山和喜山3期复杂的构造运动。这

些构造运动是从不同的构造边界(秦岭造山带，包括有米仓山隆起、大巴山构造带；

武陵—雪峰构造带)向盆内推进，并与川中隆起相互作用，从而形成宣汉—达县地

区多期次、多方向、分层性强的断裂构造系统。下面结合区域构造背景、构造演化

剖面和普光、毛坝场2个典型气藏的断裂特征对该区断裂构造演化作具体分析。

图5川东北宣汉—达县地区北东向测线断裂及褶皱特征剖面Trace800测线位置

见图1。Fig.5FaultandfoldcharacteristicsinNEdirectionofcross-ction

inXuanhan-Daxianarea,thenortheasternSichuanBasin

始于中三叠世末的印支运动，在NNE-SSW向挤压应力作用下，南秦岭坳拉槽自

东向西的碰撞关闭，继而扬子陆块基底沿商丹断裂向北滑脱、俯冲到华北陆块之下，

华北陆块南缘向南仰冲[14,15]，迫使南秦岭—米仓山—大巴山地区盖层褶皱，并

沿几个主要滑脱层反向向南逆冲到扬子克拉通之上，形成了大巴山褶皱冲断系；在

NNE-SSW向挤压应力作用下，普光、毛坝场地区主干断层开始发育，普光、毛

坝场构造初具雏形。

燕山期是川东北局部构造的主要形成期，燕山早、中期为相对平静期。燕山晚期由

于太平洋板块的俯冲，构造变动愈加强烈，盆地周缘山系进一步挤压，山前坳陷盆

地逐渐萎缩，在较强烈的SE-NW向挤压应力作用下，上构造层变形相对简单，中

构造层断裂发育，形成众多NE,NNE向构造，与现今中构造层构造面貌近似，大

量的构造圈闭也形成于该时期，如毛坝场、普光、大湾、雷音铺等构造带，为油气

运移和聚集提供了良好条件。

喜山期为盆地萎缩和改造期，喜山早期宣汉—达县地区挤压主应力主要为北西—

南东向，而主应力方向来自北西，即早期形成的米仓山此时受西侧龙门山的强烈隆

升与侧向推挤，同时受秦岭造山带向南挤压及东侧大巴山缓慢隆升的顶托作用，从

而在川东北形成一个壮观的大型右行旋扭构造体系[16,17]；在此压扭作用下，沿

毛坝场、大湾构造带的上构造层中形成一组近北东向的大型逆冲断裂带，形成大型

弧型逆冲构造，而普光构造一侧则相对保存完好，从而使得毛坝场构造和普光构造

受该期构造叠加改造结果具有显著的差异性。到了喜山晚期，受印度板块向欧亚板

块继续俯冲和大巴山造山带强烈隆升的共同作用，川东北主应力方向演变为北东

—南西向，即来自大巴山方向的北东—南西向强烈构造挤压作用占主导地位，整

个川东北地区因此普遍发生叠加褶皱作用，来自大巴山方向的水平推挤作用在山前

形成逆冲大断层，而在宣汉—达县地区的作用结果为对上构造层强烈改造。主要

表现为在该区上构造层形成众多类似石香肠样式的断弯褶皱，形成大量的北西向褶

皱和褶皱相关断裂，使得早期北东向构造被晚期北西向构造所叠加改造，形成复杂

的叠加变形[18,19]。该期运动对滑脱层下的中构造层也产生一定影响，使燕山期

形成的北东向构造因受北东向挤压而屈服变形，早期完整构造发生分化。

4结论

1)川东北宣汉—达县地区纵向上以上主滑脱层(雷口坡组至嘉陵江组四段膏盐岩)、

下主滑脱层(寒武系页岩)为界，地层具有明显的上、中、下3层构造形变特征，

断裂系统受此影响也明显呈现出分层性，形成了3套特征迥异的断裂体系，即志

留系底部断裂系统、中构造层断裂系统和上构造层断裂系统，尤其中、上构造层断

裂系统最为显著。

2)志留系底部断裂系统比较杂乱，可能与印支期构造运动有关；中构造层断裂系统

发育强、规模大、继承性好，形成了该区主要目的层构造圈闭，该北东向断裂系统

定型于燕山晚期并控制原生油藏的形成与保存；上构造层断裂系统形成于喜山早、

晚2期，主体呈北西向并垂直叠加和改造中构造层断裂系统，对普光、毛坝场等

地区的次生油气藏的形成、保存及改造具有重要作用。

3)3套断裂体系的演化与印支、燕山和喜山3期构造运动密切相关。印支期志留系

底部断裂系统开始发育，中构造层断裂系统初具雏形。燕山期中构造层断裂系统强

烈发育，形成众多北东向断裂构造，中构造层定型。喜山早期主应力方向来自北西，

在毛坝场、大湾一带形成一组近北东向的大型逆冲断裂带，而普光构造一侧则相对

保存完好；喜山晚期川东北主应力方向演变为北东—南西向，整个川东北地区因

此普遍发生叠加褶皱作用，在宣汉—达县地区的作用结果为对上构造层强烈改造，

形成众多类似石香肠样式的断弯褶皱，使得早期中构造层北东向构造被晚期上构造

层北西向构造所叠加改造。

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