摘要：四川盆地川中地區一直以構造穩定、變形微弱著稱，但近年來對該區上三疊統須家河組的天然氣勘探實踐卻揭示出其構造變形具有復雜性。為探討構造變形的成因，根據構造變形特征，將該區須家河組劃分為4個區帶，從南到北依次為威遠背斜隆起區、遂寧-合川低緩褶皺區、簡陽-閬中斜坡區、南充-平昌斷褶區，并重點分析了須家河組NW向構造的變形機制。結果表明：①構造疊加變形是該區構造的主要特征，早期構造變形受印支期龍門山前陸盆地和燕山期大巴山前陸盆地形成演化控制，在晚侏羅世-白堊紀形成東南高、西北低的NE向區域性大單斜；②喜馬拉雅期受華鎣山斷裂右行走滑作用控制，產生NW向壓扭構造形跡；③該區須家河組氣藏總體表現為大面積、低豐度致密砂巖氣藏，局部構造和斷層控制了天然氣“甜點”區分布，天然氣勘探開發要高度重視NE向構造與NW向構造疊加變形區。
關鍵詞：四川盆地；川中地區；構造變形；晚三疊世；華鎣山斷裂；基底斷裂；構造分區；變形機制
位于四川盆地華鎣山斷裂以西、龍泉山斷裂以東的川中地區以構造變形微弱著稱，并作為盆地的一個二級構造單元，稱之為“川中低緩褶皺帶”[《中國石油地質志》(卷十·四川盆地)，1990年]。現今構造特征表現為東高西低的大斜坡背景下，發育一系列的背斜構造，如龍女寺、南充、廣安、營山、八角場等，褶皺變形較弱，構造寬平，斷裂少，地面構造表現為“穹隆型”。
針對川中地區的低幅度構造，早在20世紀50年代初就已開展了油氣勘探，證實了侏羅系沙溪廟組至奧陶系等12個含油氣層系，發現了磨溪氣田及多個侏羅系小油田。然而，按照構造圈閉勘探的思路所取得的勘探成效整體較差。2005年。按照巖性油氣藏勘探部署思路，在廣安構造上三疊統須家河組先后部署廣安1、廣安2、廣安3、廣安101、廣安102等井，并開展了老井上試工作。廣安2井等多口井在須家河組六段獲工業氣流，巖性氣藏勘探取得了重大突破。其后，按照大面積巖性氣藏的部署思路，對大川中須家河組實施“整體部署、分步實施”，先后在廣安、合川、潼南、安岳等地發現天然氣儲量規模超過1000×108m3的區塊(圖1)。目前，川中地區須家河組大面積巖性氣藏已成為四川盆地天然氣增儲上產的重點領域。
近年來大量的研究成果證實，川中地區須家河組以低孔、低滲致密砂巖儲層為主，具有大面積含氣的成藏地質條件，以致密砂巖氣藏為主，儲量豐度低。單井產量普遍較低且含水飽和度高(40%～60%)，一般以氣水同層為主。因而，須家河組天然氣勘探開發面臨的難題是氣水分布規律的確定和富氣區塊的預測。目前，針對上述難題，多數學者從沉積和儲層兩個方面開展研究[1～7]，重點探討儲層特征與相對高孔滲儲層分布預測。部分學者通過對已知氣藏的解剖研究，已經認識到構造及其裂縫在天然氣成藏與富集高產中的作用[8～11]。筆者曾從基底斷裂后期活動對沉積蓋層變形的控制作用的角度，提出了四川盆地須家河組勘探“甜點”受基底斷裂控制的觀點[12]。
筆者在對大川中地區地震資料解釋的基礎上，分析該區須家河組構造特征，劃分構造單元，提出構造變形機制，指出構造變形對須家河組天然氣成藏、富集的影響。
1 四川盆地須家河組區域構造特征
四川盆地須家河組經歷了印支期以來的多期次構造變形。受盆緣山系的褶皺沖斷以及川東高陡構造變形影響，區域構造特征總體表現為“西部坳陷、北部坳陷、川中單斜與川東高陡構造帶”。
盆地西部坳陷是晚三疊世前陸盆地的沉積中心，向西與龍門山褶皺沖斷帶接壤。須家河組地層埋深由山前坳陷向川中地區逐漸抬升，表現為不對稱的前陸盆地結構特點，可進一步劃分為深坳陷、下斜坡、上斜坡及隆起區(圖2)。
盆地北部坳陷屬于大巴山前陸褶皺沖斷帶的前淵。受大巴山前陸盆地影響，從北向南依次為大巴山弧形構造帶、米倉山-大巴山前緣帶、川北凹陷帶、川中低隆帶[13～14]。近年完成的區域地震大剖面揭示，大巴山前陸沖斷帶的前鋒帶可能在平昌以北。該區以NW向逆沖斷層發育為特征，斷層傾向北，從萬源到平昌斷距越來越小，斷層分布由緊密向稀疏過渡，表現出受大巴山擠壓構造應力場控制的特點。
華鎣山斷裂以東的川東高陡構造帶，隔擋式構造變形特征顯著，在長軸背斜核部，須家河組地層多出露地表。合川以南地區，華鎣山斷裂并非表現為一條斷裂，而是表現為一組NE向展布的斷層系，與這些斷層系相伴生，發育雁行式排列的背斜構造。
盆地中部的川中地區，包括平昌以南、華鎣山以西、內江以北、龍泉山-梓潼以東地區。須家河組構造總體表現為向北、向西傾伏的區域單斜，構造平緩，變形較弱，斷距較大的斷層不發育，以低幅度局部構造為主。
2 川中地區須家河組構造分區
川中地區須家河組構造特征總體表現平緩，前人用“川中低緩褶皺帶”統稱之。然而，近年來，大量二維地震資料卻揭示川中不同區塊構造變形特征差異較大，尤其是川中北部地區，斷層發育，褶皺變形較強烈，因而很難用“低緩褶皺帶”術語來統括川中構造特征。可依據須家河組構造特征，將川中構造進一步劃分為4個三級構造區。從南到北依次為威遠背斜隆起區、遂寧-合川低緩褶皺區、簡陽-閬中斜坡區、南充-平昌斷褶區(圖3)。
2.1 威遠背斜隆起區
威遠背斜隆起區西至簡陽，東至威遠，整體表現為西翼緩、東翼陡的不對稱背斜構造形態，軸向NE向。背斜核部位于資中以南地區，形態完整，且缺失須家河組地層。在構造等值線圖上表現出向北東方向傾伏、向西南方向開口的“蚌殼”型鼻狀構造。該區斷層不發育，零星小斷層分布在背斜翼部，斷層延伸方向呈發散狀垂直于構造等值線。威遠背斜隆起區向北與遂寧-合川低緩褶皺區過渡相接。
2.2 遂寧-合川低緩褶皺區
遂寧-合川低緩褶皺區東界為華鎣山斷裂。北界為廣安-南充以南，西界為簡陽-鹽亭。區內構造整體表現為東南高、西北低的大單斜，構造走向為NE向。遂寧-合川地區構造更為平緩，構造等值線稀疏，遂寧以西地區的構造逐漸變陡。
區內低緩褶皺背斜發育，規模較大的構造有磨溪、龍女寺、合川、羅渡溪等。構造走向以NE向為主，構造幅度低，構造圈閉閉合高度多小于100m(表1)。斷層零星分布，以NW向斷層為主，延伸長度多介于5～15km。受NW向斷層錯動影響，部分構造形態發生扭曲，表現出明顯錯動。
2.3 簡陽-閬中斜坡區
簡陽-閬中斜坡區構造走向以NNE為主，是川西深坳陷區向川中平緩區過渡的斜坡帶。南端以龍泉山斷裂為界，與川西坳陷相接，向東與遂寧-合川低緩褶皺區過渡，構造形態簡單，向斜形態明顯。
中北段與川西坳陷無明顯的邊界，構造形態較復雜，表現為NE向斜坡構造受NW向錯動影響，局部小褶皺發育，以NW向為主。
2.4 南充-平昌斷褶區
南充-平昌斷褶區位于廣安-南充一線以北。最顯著的構造特征是發育4排NW向構造帶，從南向北依次為廣安-南充斷褶帶、營山-雙河斷褶帶、稅家槽-儀隴斷褶帶、龍崗北斷褶帶。斷層相關褶皺發育，長軸狀，幅度較大。
廣安-南充斷褶帶由廣安、南充、西充等局部構造組成(表1)，平面上呈現雁行式排列。與構造相伴生的斷層也呈現出雁行式排列特點。簡陽-閬中斜坡區的八角場構造、川西坳陷區內的老關廟構造，均呈NW向展布，且位于廣安-南充斷褶帶構造帶西延線上，兩者之間應有成因聯系。
營山-雙河斷褶帶由營山、雙河等構造組成。營山構造由9條NW向斷層組成，斷層延伸向東截止于華鎣山斷裂，斷層上盤發育背斜構造。雙河構造由3條NNW向斷層組成，構造幅度大于營山構造。
稅家槽-儀隴斷褶帶東段為稅家槽斷層帶，由多條NW向斷層組成，向東截止于華鎣山斷裂。中段為龍崗-天池斷層帶，發育多條NW向斷層；西段為儀隴斷層發育帶，以NNW向斷層為主。
3 須家河組NW向構造變形機制探討
3.1 NW向構造變形形跡
川中地區NW向構造形跡可分為以下兩類。
3.1.1 “顯性”構造形跡
一類構造形跡表現出“顯性”特征，即斷層和構造在地震剖面和平面圖上均很清晰，斷層組合表現為左行走滑雁行式特征。這類構造變形主要發生在廣安-南充一線以北。從須家河組底界構造圖上(圖3)，可以劃分出5個NW向構造變形帶，構造變形較強烈，NW向局部構造成帶分布特征明顯。其中最明顯的構造帶有廣安-南充構造帶、營山-雙河構造帶、稅家槽-龍崗構造帶，每個構造變形帶由一系列局部構造和NW向斷層組成。如廣安-南充構造帶上發育廣安、西充、八角場等NW向展布的局部構造和斷層。
3.1.2 “隱性”構造形跡
另一類表現為“隱性”特征，即NW向斷層零星分布，局部構造規模小。這類構造變形主要發生在廣安-南充以南地區。整體看，該區須家河組構造以發育NE向、NNE向構造為特征，但也發育為數眾多的NW向小斷層。平面上這些小斷層呈雁行式排列，且切割NE向構造等值線與局部構造。如果將構造等值線轉折點、零星小斷層以及局部構造聯系起來，不難發現在南充-潼南地區可以劃分出5條近乎平行的NW向走滑構造形跡。
值得指出，川中地區上述兩種類型的NW向構造形跡是疊加在NE向構造背景上，其形成時間應是燕山晚期-喜馬拉雅期。
3.2 NW向構造變形機制分析
四川盆地中新生代發育兩期前陸盆地，晚三疊世前陸盆地的形成主要受龍門山褶皺沖斷帶控制[15～17]，形成龍門山沖斷帶-川西前淵-川中斜坡-前隆的較典型的前陸盆地結構(圖2)。晚期前陸盆地發生在中晚侏羅世，受大巴山-米倉山褶皺沖斷帶控制，形成大巴山沖斷帶-川北前淵-川中斜坡的前陸盆地結構[12～13]。華鎣山斷裂以東的川東高陡構造，是雪峰山前陸褶皺沖斷帶的組成部分[18]，經歷了晚侏羅世-早白堊世的強烈沖斷作用、晚白堊世的沖斷與隆升作用以及喜馬拉雅期的強烈剝蝕[19～20]。由此可見，位于四川盆地腹部的川中地區自中新生代以來經歷了多期次不同方向的擠壓作用，為區內構造疊加變形奠定了力學基礎。
3.2.1基底斷裂后期活動控制了NW向構造形跡
基底斷裂后期活動是穩定地塊沉積蓋層構造變形的重要因素。筆者曾提出基底斷裂在燕山晚期-喜馬拉雅期的“隱性”活動對川中地區構造變形產生了明顯控制作用[12]。近期，筆者利用重力、磁力重力的重新處理成果，完成了四川盆地基底斷裂的解譯。沿著NE45°方向在布格重力異常水平導數圖上，可解譯出5條NW向基底斷裂，其中綿陽-廣安斷裂規模最大，特征最為明顯。其余4條斷裂包括大足-樂至斷裂、遂寧-合川斷裂、儀隴-石柱斷裂、巴中-開江斷裂。將這些基底斷裂和須家河組NW向構造形跡對比，不難發現兩者具有很好的吻合性。從力學機制分析，這些斷層帶與深部基底斷裂扭動有關；從卷入地層分析，構造變形主要發生在燕山晚期-喜馬拉雅期。
3.2.2華鎣山斷裂帶右行走滑作用是誘發基底斷裂活動的動力
華鎣山斷裂是上揚子板塊內重要的深大斷裂，是川東高陡構造與川中平緩構造的分界斷裂，不僅重磁力上有明顯響應，而且地震剖面斷裂特征也很明顯。平面上，華鎣山斷裂是由多條高角度斷層組成的斷層帶，大體可劃分為北、中、南3段。北段位于達州以北，向北延伸到羅文，地表未見斷層，出露中上侏羅統地層呈NE向線狀展布，與其兩側的下白堊統地層形成明顯差異。地震剖面上該斷裂表現為高角度、切割層位深[14]。中段分布在達州-銅梁一帶，是華鎣山斷裂隆升幅度最大地區，在合川、華鎣市以東地表均可見斷層，寶頂一帶出露寒武系-二疊系。南段，在四川盆地內可分成銅梁斷層、榮昌斷層、宜賓斷層，呈NE向雁行式排列。上述斷層發育帶的平面展布表現為右行走滑特點，發生時期應為燕山晚期-喜馬拉雅期。
上述表明，川中地區NW向構造形跡受控于NW向基底斷裂晚期活動，與華鎣山斷裂帶的右行走滑作用有關。根據走滑應變橢圓分析[21]，剪切方向與走滑構造的主要位移帶方向一致。從斷層切割深度、走向的穩定性、延伸長度以及伴生構造等構造要素分析，華鎣山斷裂帶應屬于主位移帶，川中地區左行走滑的NW向構造形跡則屬于反向走滑斷層(圖4)。因此，川中地區NW向構造應是華鎣山斷裂在燕山晚期-喜馬拉雅期右行走滑作用的結果。
4 構造變形特征研究的意義
勘探已證實四川盆地須家河組天然氣資源豐富，以致密砂巖氣藏為主，含氣面積大、儲量規模大，同時存在含水飽和度偏高、開發動用難度大等難題。加強氣水分布主控因素和天然氣富集“甜點”區塊預測是當前勘探開發面臨的重要課題。筆者認為加強須家河組構造研究是解決上述難題的重要途徑。
一方面，應充分利用地震鉆井資料，在搞清局部構造發育規律基礎上，細化低幅構造圈閉，為高含氣區評價優選奠定基礎。氣藏解剖研究結果表明：局部構造高部位含水飽和度較低，如合川地區須二段含水飽和度小于50%，廣安地區在構造高部位的須六段存在相對統一的氣水邊界，以產純氣為主。
另一方面，應高度重視小斷層在天然氣成藏中的作用。小斷層發育區，盡管有效儲層厚度薄(3～5m)，但斷層與構造起伏配置良好，氣水分異好，如廣安地區須四段。斷層活動導致裂縫發育，有利于改善低滲透儲集層物性。如磨溪構造目前有20口井在須家河組產氣，11口井在須二段獲高產工業氣流，其中磨76井在須二段獲165.7×104m3/d的無阻流量，磨72井在須二段獲48.7×104m3/d的無阻流量，這些高產井均位于裂縫發育區，鉆井過程中曾發生井漏、井噴或鉆具放空等現象。
綜上所述，川中地區須家河組天然氣勘探開發要高度重視構造變形規律分析，尤其要重視NW向構造與NE向構造疊加發育的區塊。在威遠背斜隆起區要重視NE向小斷層發育帶；遂寧-合川低緩褶皺區要重視低幅度褶皺與NW向小斷層疊加變形帶，除合川、磨溪等局部構造外，要高度重視遂寧-岳池、射洪-西充這兩個構造變形較強烈的區帶；簡陽-閬中斜坡區要重視三臺-鹽亭區塊。南充-平昌斷褶區構造變形最為強烈，斷層和局部構造發育，天然氣富集高產條件較優越，但該區目前勘探程度很低，目的層埋深較大，建議加強以4排構造帶為重點的預探和風險勘探。
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(本文作者：汪澤成1 李宗銀2 李志榮3 樊斌2 張海杰4 李玲1 卞從勝1 1.中國石油勘探開發研究院；2.中國石油西南油氣田公司；3.中國石油川慶鉆探工程公司地球物理勘探公司；4.中國石油西南油氣田公司重慶氣礦)
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