川西坳陷的构造特征

川西坳陷的构造特征

一、区域地质概况

川西坳陷位于四川盆地西部,呈北东向展布,西以安县-都江堰断裂与龙门山冲断带为界,东以龙泉山-南江一线为界,南以峨眉-荥经断裂与川滇南北构造带为界,北至米仓山前缘,面积约4×104km2(图1)。晚三叠世以来,随着中国大陆的主体拼合和龙门山的崛起,该区在前期被动陆缘的基础上演化进入前陆盆地展阶段,堆积了厚逾5km的陆相碎屑岩。

晚三叠世是川西坳陷形成的主要时期,经历了由海相、海陆过渡相至陆相环境的转变,总体表现为西深东浅的格局,坳陷中心(彭州- 都江堰-大邑一带) 上三叠统厚度超过3.5 km,向东渐薄。晚三叠世早期沉积(马鞍塘组和小塘子组)具有淡化海湾的特点,含较重的碳酸盐岩成分,沉积物总体偏细。随着龙门山逆冲作用的增强和隆升幅度的加大,晚三叠世晚期(须家河组)逐步过渡为陆相环境;同受幕式冲断活动的影响,发育冲积环境粗碎屑岩与湖沼环境含煤细屑岩的互层组合,形成两个自下而上由粗变细的沉积旋回:下部旋回(须二段和须三段) 与上部旋回(须四段与须五段) 。

图 1 川西地区地质构造简图

侏罗纪早中期,在北缘米仓山和大巴山构造带的影响下,四川盆地的沉积格局发生了重大转变,坳陷中心由川西迁移至川中东部和川东北地区,总体表现为北东深、南西浅的格局。本区位于湖盆西缘,中下侏罗统总体上为一套半干旱-干旱气候条件下的河湖相红色碎屑岩系,厚度一般1200 余米。侏罗纪晚期,川西坳陷北段莲花口组厚达千余米的砾岩发育表明龙门山北段发生了新的冲断活动,并在其前缘形成新的坳陷中心,使盆地格局再次发生转变, 呈现为北西深、南东浅。早白垩世基本继承了晚侏罗世的沉积格局,龙门山北段前缘仍有大量冲积扇砾岩发育,而其余广大地区则发育河流及河漫湖相沉积;川西坳陷北段继续保持坳陷中心的态势,同时中、南段冲断活动也逐渐变得强烈。中晚白垩世之交是川西坳陷乃至四川盆地自印支运动之后最重要的变革时期,盆地整体表现出萎缩态势,坳陷北段结束沉积并隆升遭受剥蚀;而坳陷南段在龙门山冲断活动的影响下,形成新的坳陷中心,呈现南西深、北东浅的格局,出现山前冲积扇砾岩和石膏、钙芒硝等干旱盐湖沉积并存的局面。始新世中晚期,受印亚大陆碰撞缝合的影响,川西地区整体抬升,从此结束大范围沉积历史,并在后期遭受改造。

二、川西坳陷的构造格局

由于川西坳陷的形成演化直接受控于龙门山冲断带的发展,因此二者在现今构造格局上显示出很大程度的一致性;但由于其同时还受到北缘米仓山和南缘川滇构造带的影响,二者又不尽相同。川西坳陷现今主要展示出三个方向的构造,即北东向、近东西向(含北东东向和北西西向) 及近南北向(含北北东向和北北西向) ,它们分别与龙门山北东向构造、米仓山东西向构造及川滇南北向构造对应。上述三组构造在印支、燕山、喜马拉雅多期构造运动中此强彼弱,相互叠加,形成川西坳陷现今构造格局。

2. 1 川西坳陷构造区划

川西坳陷乃至四川盆地的构造区划因不同学者的侧重点不同而出现多种方案,常冠以“隆、坳、断、褶、陡、缓、高、低、平”等字样。本文采取的划分原则是综合考虑地表构造形迹和地腹构造展布(力源和构造叠加的表现) 、以主体构造为主(即定型时形成的构造) 、兼顾变形幅度,以构造变形特征来命名。

图2 川西坳陷及邻区地表构造形迹及构造区划图

出于油气勘探实践的需要,川西坳陷通常三分为北段、中段和南段;但它们之间并没有明确的界定,无论从地表构造形迹还是地腹构造展布来看,三分特征都不明显。而在构造研究中,以两分方案居多,且多数是以龙泉山断裂向北延伸至绵阳、江油一线为界划分为北部和南部两个亚区。但从地腹构造来看,德阳以北呈北东东向展布的孝新合构造带显然和川西北的构造同属一个系统,而龙泉山断裂向北延伸的部分只是后期叠加构造。据此,本文将川西坳陷划分为龙门山前缘扩展变形带( Ⅲa) 、川西北低平褶皱区( Ⅲb) 和川西南低缓断褶区(Ⅲc) 三个单元(图2 、图3) 。

图3 川西坳陷地腹构造展布及构造区划图

2.1.1龙门山前缘扩展变形带

位于安县- 都江堰- 双石断裂以东、雅安-大邑- 彭州- 绵竹- 剑阁- 广元东一线以西的区域。区内总体以北东向展布的短轴背斜为主,由北向南发育河湾场、矿山梁、天井山、双鱼石、海棠铺、中坝、鸭子河、金马、石板滩、雾中山、大邑、高家场、张家坪、莲花山等构造,断裂主要发育在靠近龙门山的地段以及南段的背斜核部。构造轴线呈北东向,与龙门山近于平行,显示受龙门山构造扩展的控制,是印支、燕山、喜马拉雅多期构造同轴叠加的结果。

2.1.2 川西北低平褶皱区

位于彭州- 绵竹- 剑阁- 广元东一线以东、德阳- 苍溪- 南江一线以西的区域,构造轴线以北东和北东东两个方向为主。区内断裂不发育,地层平缓,总体上是由白垩系构成的大型向斜,称为梓潼向斜。这一背景上又发育北东、北西和北北东多个方向的局部构造,自北向南有九龙山、柘坝场、文兴场、老关庙、黎雅庙、魏城、孝泉、新场、合兴场、丰谷等。中部的大部分区域内构造轴向主体呈北东向,但显示有北东向和东西向两组构造线的联合控制,形成凸向北西的弧形,如绵阳弧。北端在米仓山东西向构造的控制下发育近东西向构造,而轴向北东的九龙山背斜叠加于其上,向北延伸至米仓山前缘被轴向东西的大两会背斜所限制。南端孝新合构造带呈北东东向展布,并为后期龙泉山断裂的北延部分所切割。值得强调的是,孝新合构造在以前的研究中通常被划入川西南区;但从其展布特征来看,与龙泉山构造极不协调。事实上,地腹构造所展示的北东东向孝新合构造在地表就已存在,本文认为它是川西北低平褶皱区的变形前锋,是在龙门山和米仓山共同控制下形成的;而南北走向的龙泉山断裂北延部分只是对它进行了切割改造,其主体构造与龙泉山构造带非属一个系统。因此本文认为无论对于构造研究还是油气勘探需要,将其划入川西北区更为合理。

2.1.3 川西南低缓断褶区

位于雅安- 大邑- 彭州一线以东、乐山- 仁寿- 中江一线以西的部分,包括成都平原及其周边的构造。自北向南发育有知新场、中江、回龙场、石泉场、三皇庙、龙宝梁、马井、新都、洛带、苏码头、盐井沟、普兴场、白马庙、观音寺、熊坡、大兴场、邛西、平落坝、大兴西、汉王场、周公山等构造。相比川西北区,