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四川盆地东南缘齐岳山断裂构造特征与页岩气保存条件

2020-10-29庹秀松陈孔全罗顺社汤济广张斗中沈均均

石油与天然气地质 2020年5期
关键词:寒武四川盆地石坝

庹秀松,陈孔全,罗顺社,汤济广,张斗中,沈均均

(1.长江大学 非常规油气湖北省协同创新中心,湖北 武汉 430100; 2.长江大学 地球科学学院,湖北 武汉 430100)

当前,页岩气勘探已成为中国油气资源勘探开发的热点,其中南方扬子地区海相地层有着巨大的页岩气勘探潜力[1-2],且在四川盆地奥陶系五峰组—志留系龙马溪组海相页岩中取得了重大突破,先后建立了长宁—威远、昭通和涪陵等国家级页岩气示范区[3]。随着在四川盆地东南缘焦石坝以及平桥等地区页岩气勘探开发不断取得进展,川东南盆缘转换带已成为中国油气勘探的一个新领域。齐岳山断裂为四川盆地东部边界,北起湖北,经巫山、石柱、武隆、南川、綦江进入贵州丁山、习水、古蔺,不仅是四川盆地与湘鄂黔山区的盆缘转换带,也是上扬子台坳与四川台坳的重要地质分界线,同时还是江南雪峰造山带前缘逆冲推覆构造带中隔槽式褶皱与隔挡式褶皱转换带。勘探开发现状表明,作为盆缘转换带分界线的齐岳山断裂两侧页岩气成藏具有显著差异性,其东部隔槽式褶皱带构造变形复杂,油气显示少,而其西部地区构造变形简单,油气显示多,且在元坝—普光、焦石坝、平桥、丁山、赤水等地区均已经进行商业开发,并取得了较大成果,表明齐岳山断裂对页岩气保存具有重要的控制作用。近年来前人对于齐岳山断裂进行了许多的研究,但多局限于狭义上的齐岳山断裂(七曜山断裂,即北部石柱—巫山段)的深部构造、构造演化等方面宏观定性分析[4-6],对石柱以南齐岳山断裂研究较少,缺少对该构造带变形特征分析,从而制约了对该构造带形成演化及其对页岩气保存影响等方面的深入认识。

为揭示川东南齐岳山断裂构造特征及其对页岩气保存的影响,本文将焦石坝-古蔺段齐岳山断裂作为一个整体进行分析,以地面地质资料和地震资料为基础,结合区域构造资料,依据断层相关褶皱理论,对齐岳山断裂的构造特征及演化史进行了分析,并结合油气成藏史,探讨了齐岳山断裂对周缘页岩气保存条件的控制作用,为川东南地区页岩气勘探开发提供指导和参考。

1 区域地质背景

齐岳山断裂位于四川盆地东南缘,主体沿北东向展布,其东侧发育隔槽式褶皱带,单个褶皱常呈“S”形或反“S”形,背斜核部寒武系-震旦系出露,且以南川-遵义断裂为界,分为湘鄂西冲断带和黔北构造带;断裂西侧为隔挡式褶皱带,自北东向南西,褶皱走向由北东向逐渐转变为东西向,且向斜核部出露地层由上侏罗统过渡为上白垩统。钻井和地表露头揭示,区内地层发育较全,沉积基底为前震旦系板溪群浅变质岩,上覆地层缺失上志留统至石炭系,其中中志留统韩家店组与上覆二叠系栖霞组/梁山组、上二叠统龙潭组与下二叠统茅口组、上三叠统须家河组与下伏中三叠统雷口坡组/狮子山组及上覆中下侏罗统自流井组、上侏罗统蓬莱镇组与上白垩统夹关组之间均为平行不整合接触。

研究区内具有多期构造运动特征,与整个四川盆地的构造演化密切相关。区内早期构造运动简单,以整体抬升、沉降为主,形成“大隆大坳”的构造格局,中-新生代以来由于太平洋板块俯冲作用和印度板块碰撞作用的影响,构造活动强烈,形成多期叠加构造变形,同时受纵向上发育的2套主要膏盐滑脱层(寒武系、雷口坡组一嘉陵江组)及1套次要泥页岩滑脱层(志留系)影响,发育多层次滑脱构造,因此区内具有复杂的复合构造样式。

2 齐岳山断裂构造变形特征

2.1 浅表构造变形

齐岳山断裂为四川盆地与湘鄂西山区盆缘转换的分界线,区内构造变形复杂,整体呈北东向展布,具有明显的南东强北西弱的变形格局。受多期构造应力作用影响,其周缘褶皱和断裂等发育近EW向,NE-SW向,NW-SE向和NS向4种构造形迹,且正断层、走滑断层和逆断层等均有发育。齐岳山断裂主体隐伏于地下,仅在北部平桥地区局部冲断到地表,在南桐一带向北凸出,平面上呈S形分布,自焦石坝到古蔺产状多变,具有不连续、雁列式组合特征(图1)。根据构造形迹可分为北部焦石坝—丁山段和南部习水—古蔺段,二者在丁山南部呈角度相交。

北部焦石坝—丁山段由8支北东向近乎平行的右阶排列断层组成。在平桥地表D01处可观察到北东走向的系列高角度破裂面,较光滑断面上可见方解石涂抹形成的近乎水平阶步(图2a,b),具有左行平移特征,与白马向斜内钻井岩心的擦痕和阶步特征一致[7-8];D02处发现4组断裂,A组北北东向断裂规模大,光滑断面上水平擦痕和阶步明显(图2d,e),为具有左行平移特征的主断层。其余3组为该左旋简单剪切作用下伴生构造,其中B组为R′剪切断裂,断面上发育右行平移擦痕和阶步(图2f),C组和D组断面风化较严重,擦痕和阶步性质难以判断,二者相对于A组断层呈镜像对称,分别为R剪切和P剪切断面[9](图2g)。这些现象表明该段齐岳山断层形成于左旋压扭性应力场中,而其右阶雁列式展布与雪峰造山挤压过程中先存SN向南川-遵义张性断裂再次活动发生左行逆冲走滑密切相关,南川-遵义断层的左行逆冲走滑产生向北和向西的挤压分量,其中向北的挤压分量导致具有一定旋转性质的金佛山菱形隆起形成,致使该段齐岳山断裂向北凸出且具有左旋特征(图2c),而其向西的挤压分量则导致南桐-丁山段齐岳山断裂走向变为北北东向。

图1 四川盆地东南缘齐岳山断裂周缘地质图Fig.1 Regional geological map of the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basina.区域主干断裂分布简图;b.川东南区域地质图

图2 四川盆地东南缘齐岳山断裂北部地表左行压扭性构造现象Fig.2 Left-lateral compressive-torsional occurrence in the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basina.近乎直立的系列破裂面;b.左行平移阶步;c.齐岳山断裂右阶分段机制;d.四组断裂面发育;e.B组断面左行平移擦痕及阶步;f.A组断面右行平移擦痕及阶步;g.里德尔剪切模式

南部习水-古蔺段2支断层表现为左阶排列,且其走向在古蔺处由北东转为近东西向。在习水南D03处发育的走滑破裂带西盘可见由系列破裂面组成的半花状构造,东盘上发育垂向呈左阶排布的方解石脉体(图3a,b);同时在古蔺南D04处发现高角度断裂带内碎裂岩和断层泥等现象发育,较光滑断面上斜向擦痕及其阶步指示右行平移特征(图3c,d),表明该段齐岳山断层形成于右旋压扭性应力场中。中燕山期雪峰造山挤压作用向西北方向传递过程中受黔中地块的阻挡,导致习水段所受北西向挤压作用更强,逆冲变形向西北传递更远,同时雪峰造山挤压作用在SN向南川-遵义断层左行逆冲走滑过程中产生向西的侧向挤压分量,从而使该段齐岳山断裂处于右旋压扭应力场中,形成左阶排列的右行平移断层(图3e)。

2.2 差异变形特征

齐岳山断裂是隔槽式褶皱带与隔档式褶皱带的分界线,重力和磁力异常等深部地球物理信息显示齐岳山断裂是一条规模较大的隐伏基底断裂,两侧基底具有不同的岩性组成和变质程度[10-11]。以该断裂带为界,其南东侧为湘鄂黔隔槽式褶皱,寒武系和志留系滑脱作用较弱,构造变形主要受上地壳内(7~10 km深度)高导层拆离面控制[12-13];而北西侧为川东隔档式褶皱,盖层中发育寒武系、志留系和三叠系3套区域性滑脱层,不同构造层次之间构造样式不协调,形成下变形层、中变形层和上变形层,构成“多层楼”样式。

研究表明主滑脱拆离深度自隔槽式褶皱向隔挡式褶皱发生台阶式变浅,两者之间的转换关系尚未明确,一般可简化为断坡倾角未知的断弯褶皱[14-15]。数值模拟实验显示,其他条件不变时,随着断坡倾角的不断增大,由断坡传递到隔档褶皱区的水平位移量减少,上断坪平移距离变短[16]。齐岳山断裂由雁列式展布的多支断层组成,且分支断层自中间向两端断距逐渐减小,断面逐渐变缓,在其分段转换处形成的基底断坡角度相比分支断层中部变小,从而导致断裂分段处湘鄂黔浅变质软基底沿断坡向上传递在断裂西侧大量堆积形成双背斜构造(图4a);而在分支断层中部由于基底断坡倾角较大,湘鄂黔浅变质软基底主要堆积于断坡处形成单背斜构造(图4b)。因此系列横切构造带地震剖面显示,齐岳山断裂控制形成了两类转换带样式[17],一类在断裂西缘发育背斜褶皱,常位于齐岳山断裂分段处前缘;另一类则以高陡斜坡直接过渡到盆内向斜。

图3 四川盆地东南缘齐岳山断裂南部地表右行压扭性构造现象Fig.3 Right-lateral compressive-torsional structure in the southern Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basina.半花状构造;b.左阶方解石脉体;c.斜向逆断层;d.右行平移擦痕及阶步;e.南段齐岳山断层成因

图4 四川盆地东南缘齐岳山断裂周缘构造变形模式[16](修改)Fig.4 Structural deformation models in the periphery of the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basin[16](modified)a.西侧背斜带变形模式;b.西侧斜坡带变形模式

2.2.1 西侧背斜构造模式

地质资料显示齐岳山断裂西侧自北向南发育焦石坝、平桥、丁山和林滩场背斜构造,在剖面上自东向西表现为冲断褶皱+山前背斜+盆内滑脱变形规律,构造埋深呈阶梯状增大(图5)。同时由于基底断坡倾角和挤压应力大小差异,导致齐岳山断裂具有不同的构造形态,及其西侧背斜发育不同的变形特征。

焦石坝背斜位于齐岳山、方斗山和石柱复向斜南端汇聚处,处于右阶齐岳山断裂分段处,地震反射特征及ADS法显示其滑脱层深度约为8.43 km[17]。地震剖面显示齐岳山断层沿刚性基底断坡呈高角度铲形向上冲断过程中,其前缘发育沿前寒武基底滑脱分支断层(图5a)。由于该处刚性基底断坡倾角较小,齐岳山和方斗山汇聚导致挤压应力增强,从而导致分支基底断层向西延伸远(超过30 km),并发生强烈的断滑作用;控制了上部盖层构造变形,形成焦石坝箱状褶皱,同时由于寒武系和志留系的滑脱作用,箱状褶皱内转折端发育系列小规模断层,在垂向上表现为不协调的“三层楼”样式。西侧盆内则主要沿寒武系发生盖层滑脱褶皱,发育隔挡式褶皱。因此自东向西构造变形模式为冲断(齐岳山断层以东)—断滑(焦石坝箱状背斜)—滑脱(盆内寒武系滑脱)。

平桥背斜位于金佛山隆起西缘斜坡,该处齐岳山断裂呈右阶展布,剖面上齐岳山断层呈铲形发生强烈冲断作用,断距巨大,上盘地层剧烈抬升,发育系列反向伴生断层,形成冲起构造和断夹块,下盘深部发育滑脱作用较弱的基底分支断层。该处刚性基底断坡倾角较大,金佛山隆起吸收大量构造形变量导致西缘挤压应力较小,基底分支断层延伸距离较短(约10 km),滑脱作用较弱,较少的前寒武系堆积导致上部地层低幅抬升,盖层变形主要沿寒武系滑脱发生断展作用形成平桥背斜,同时较强的志留系滑脱作用导致中、下变形层脱耦形成“三层楼”样式(图5b)。而背斜以西由于基底分支断层消亡,主滑脱层转为寒武系。因此自东向西发育冲断(齐岳山断层以东)—断展(平桥背斜)—滑脱(寒武系滑脱,盆内向斜)的构造变形模式。

丁山背斜位于南川-遵义断层以西,齐岳山断裂南北两支断层以较大角度相交于背斜南侧,且北支限制了南支的发育,为齐岳山断层西缘形成的北西翼缓、南西翼陡的近三角形背斜。该处刚性基底断坡倾角大小位于焦石坝与平桥之间,齐岳山断层呈铲形向上强烈冲断,断距巨大,上盘志留系—寒武系出露。受南北向南川-遵义走滑断层的影响,挤压应力减弱,齐岳山断层前缘基底分支断层向西延伸距离较近(约10 km),发生强烈的隐冲-滑脱作用,前寒武系大量累积形成丁山背斜(图5c)。背斜盖层中志留系滑脱作用较弱,仅发育系列沿寒武底滑脱断层,向上未断开志留系,形成“两层楼”构造样式,而盆内主要沿寒武系滑脱形成盖层滑脱褶皱,因此自东向西的构造变形模式为冲断(齐岳山断层以东)—隐冲—断展(丁山背斜)—滑脱(寒武系滑脱,盆内向斜)。

林滩场背斜形成于左阶展布的齐岳山断层西侧,为一北东向短轴紧闭背斜,核部下二叠统出露。地震剖面显示齐岳山断层呈高角度铲形向上冲断,消失于志留系中,断距小,其上盘较宽缓,桑木场背斜核部震旦系出露。该处刚性基底断坡倾角较大,挤压应力较小,基底分支断层延伸近8 km,滑脱作用强烈,发育基底逆冲-断展褶皱(图5e)。背斜盖层中滑脱作用较弱,仅形成少许反冲小断层,而在其西侧盆内3套区域滑脱层滑脱作用较强,形成“三层楼”样式,因此自东向西具有高角度逆冲(齐岳山断层以东)—基底逆冲—断展(林滩场背斜)—滑脱(盆内滑脱)的变形模式。

2.2.2 西侧斜坡带模式

齐岳山断裂西侧斜坡带在剖面上表现为基底逆冲褶皱+高角度斜坡组合的构造样式,齐岳山断层在剖面上沿倾角较大的刚性基底断坡向上逆冲消失于三叠系-侏罗系中,其前缘未发育基底分支断层,变形作用向西迅速减弱,其盆内外地层高程的降低主要通过高角度斜坡来实现(图5d,f)。其中齐岳山断层以东构造变形主要受前寒武基底滑脱断层控制,上部盖层中寒武系滑脱作用较弱,志留系几乎不起滑脱作用,中下变形层合并为一套变形层,发育冲起构造,表现为“两层楼”样式。而齐岳山断层以西主滑脱层由前震旦基底拆离面迅速抬升至寒武系,志留系和三叠系滑脱作用较强,表现为“三层楼”样式。因此区内自东向西发育基底逆冲构造(齐岳山断层以东)—滑脱褶皱(盆内)的变形模式。

图5 四川盆地东南缘齐岳山断裂带地震地质解释剖面(测线位置见图1)Fig.5 Seismic interpretations of the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basin (see Fig.1 for the locations of lines)a. A—A′剖面;b. B—B′剖面;c. C—C′剖面;d. D—D′剖面;e. EE′剖面;f. F—F′剖面

图6 四川盆地东南缘齐岳山断裂焦石坝-古蔺段寒武系断距变化Fig.6 Throw variation from Jiaoshiba to Guling in the Qiyueshan Fault during the Cambrian at the southeastern margin of the Sichuan Basin

此外,对该系列地震剖面上齐岳山断裂断开寒武系的断距进行测量,可以发现自焦石坝段往南到古蔺地区,齐岳山断层冲断作用逐渐减弱,断距逐渐减小(图6),其中焦石坝处方斗山断层吸收了部分变形量导致齐岳山断层断距偏小,其整体与北部巫山段到焦石坝段的断距变化趋势相反[6],即焦石坝-平桥处齐岳山断层断距最大,向南北两侧均逐渐减小,表明雪峰造山带前陆逆冲推覆作用在焦石坝一线最强。

3 齐岳山断裂形成演化

齐岳山断裂形成演化与四川盆地东南缘的褶皱变形密切相关。已有研究表明,川东南地区在晚侏罗世—早白垩世受雪峰造山带SE-NW推挤作用的影响,形成北东向主体构造;晚白垩世末,在川东形成高陡褶皱的同时,南部紫玉-罗甸断裂发生左旋走滑致使黔中地块锲入大娄山地区,导致川南地区受到SN向挤压作用;古近纪晚期,印-亚板块碰撞在川东南地区形成NE-SW向构造应力场;晚新生代,青藏高原快速隆起导致川东南地区受到NW-SE向挤压发生强烈隆升剥蚀,形成现今构造格架[18-20]。因此,本次研究认为,齐岳山断裂的构造变形分为晚侏罗世—早白垩世压扭性基底逆冲、晚白垩世末黔中地块改造和喜马拉雅期差异隆升3个阶段。

1) 晚侏罗世—早白垩世,在湘鄂西褶皱带向西北递进变形过程中,受四川盆地刚性基底阻挡和寒武系膏盐分布的影响,其主滑脱层发生阶梯状抬升变浅,由前震旦系浅变质基底拆离面转变为寒武系,齐岳山断裂沿基底断坡向上冲断,吸收大量变形量,使盖层褶皱由隔槽式向隔挡式转变,且形成的齐岳山断层呈北东向展布(图7a)。但在此过程中,由于早期先存SN向南川-遵义张性断裂受此作用再次活动发生左行逆冲走滑[20],形成向北和向西的挤压应力分量,导致平桥-南桐段齐岳山断裂向北凸出,并使丁山段断裂走向转为北北东向,与习水段呈角度相交。受此向北挤压分支应力影响,北部地区发生右旋压扭作用,齐岳山断裂表现出右阶斜列式展布特征,并在地表发育北东向左行平移断层。南部由于黔中地块的阻挡作用,致使习水段齐岳山断裂所受北西向挤压作用强于古蔺段,雪峰山前逆冲推覆带向前传递更远,同时受南川-遵义断裂左行逆冲走滑断裂向西挤压分量的影响,导致该段齐岳山断裂呈左阶排布,并在地表发育右行平移断层(图7b)。

2) 晚白垩世末,受雪峰造山持续挤压作用影响,黔中地块沿左行走滑的紫云-罗甸断裂向北楔入,同时受四川盆地刚性基底的强烈阻挡,川南地区受近南北向挤压作用的改造[20],使齐岳山断裂古蔺段以南断层走向由北东向转为近东西向,形成了现今齐岳山断裂南端变形样式,同时该挤压作用还导致齐岳山断裂带发生隆升剥蚀作用,且向北隆升幅度逐渐减弱(图7c)。

图7 四川盆地东南缘齐岳山断裂构造演化模式Fig.7 Tectonic evolution models of the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basina.仅受雪峰造山作用控制的理想构造形迹;b.早白垩世末构造形迹;c.晚白垩世末构造形迹

3) 新近纪,青藏高原隆升对中国中西部地区产生了广泛的抬升作用,由于雪峰造山推挤导致湘鄂西地区的地壳在垂向上增厚,受重力均衡作用和外动力作用的影响,齐岳山断裂两侧的四川盆地和湘鄂黔山区发生了差异性隆升剥蚀[16]。裂变径迹年代学资料表明齐岳山西侧盆内隆升速率较慢(2~4 ℃/Ma),齐岳山东侧山区隆升速率较快(7~8 ℃/Ma)[21-26],二者差异性隆升速度导致齐岳山断裂上部变陡变窄,此阶段最终促使了齐岳山断裂的定型(图8a,b)。

4 齐岳山断裂对周缘页岩气保存的影响

四川盆地东南缘下古生界发育多套烃源岩,生烃潜力巨大,其中晚奥陶世—早志留世五峰组-龙马溪组为一套深水陆棚相页岩,具有“高TOC、高含气量、高演化”特征,生烃条件优越,其勘探前景与保存条件密切相关。已有勘探证实页岩气保存条件主要受构造作用控制,与页理封闭性和盖层封闭性密切相关,受断裂和抬升剥蚀(埋深)作用影响,其中构造改造弱、埋深较大的宽缓背斜、断层不发育或断层封闭性较好等环境有利于页岩气的保存,而处于开启性断裂带或是距离露头区不远等改造强、埋藏浅的构造对页岩气保存不利[27-32]。

齐岳山断裂是四川盆地与其东缘复杂构造变形带油气保存的分界线。晚侏罗世之前,齐岳山断裂未发育,研究区处于持续沉降环境,五峰组-龙马溪组埋深大,页岩气持续生成,期间经历了几次低幅度抬升剥蚀,但未破坏页岩气保存条件(图9a)。晚侏罗世以后,研究区先后经历了两期抬升剥蚀,其中燕山期齐岳山断裂在北西向推挤作用下,发生基底逆冲形成强烈褶皱变形,并在喜马拉雅期发生剧烈隆升剥蚀,二者均造成保存条件强烈改变。其上盘背斜由于变形强、剥蚀严重,页岩气层段上覆层厚度减薄甚至出露地表,区域盖层和页岩自封闭性被破坏,页岩气沿裂缝、断层大规模渗流逸散,保存条件差(图9c中C区)。根据“动中找静、强中找弱”的原则,变形过程中构造变形强度较弱,后期相对稳定区块页岩气保存条件破坏较轻,保存条件相对较好。齐岳山断裂东侧武隆、彭水等断裂较少的宽缓向斜或复向斜中低幅背斜构造变形相对较弱,后期改造影响较小,抬升剥蚀未破坏上覆盖层封闭性,其形成的细小裂缝为页岩气有利富集空间,同时较大埋深导致页理封闭性较强,顺层方向的渗透率低,因此保存条件相对较好(图9c中D区),可以存在常压页岩气藏,具有一定的勘探潜力[31-32]。

四川盆内向斜目的层埋深大,断裂不发育,页理封闭性和盖层封闭性好,压力系数高,页岩气保存条件好(图9a—c中A区),超压页岩气藏发育[29]。由于现今经济技术条件所限,埋深2 000~4 500 m的构造高部位有利于页岩气开发。齐岳山断裂前缘基底分支断层的滑脱作用导致五峰组-龙马溪组抬升,形成的背斜埋深适中,为有利勘探目标区,其中北部焦石坝箱状构造顶部宽缓,断裂不发育,边界逆断层具有良好的封堵性;平桥背斜为断弯作用形成的宽缓褶皱,核部地层完整,少许断裂发育于翼部。二者与齐岳山之间以向斜过渡,页岩气横向向背斜高部位富集,而喜马拉雅期隆升剥蚀导致页岩气层段以上岩层厚度减薄,但未破坏盖层封闭性,上覆压力减小打破原有平衡,闭合的裂缝重新开启,页岩储集空间和渗透率增大,导致页岩气富集于裂缝中,地层压力系数较高,保存条件好,在地层平缓的背斜核部形成大规模工业性气藏(图9a中B区),且焦石坝构造保存条件好于平桥构造。而南部丁山构造西南翼陡而西北翼较缓,未突破盖层小断裂相对发育,林滩场构造西翼较陡,核部大断层发育。与焦石坝和平桥不同,二者与齐岳山断裂以浅凹过渡,后期黔中隆起和喜马拉雅运动两期抬升改造导致目的层埋深较浅,其中丁山背斜核部地表出露少许上二叠统,已有页岩气藏被轻微破坏(图9b中B区),其西北翼缓坡目的层压力系数仍大于1.2,保存条件良好,为有利勘探区[33];林滩场背斜地表下二叠统出露,核部断裂开启,盖层封闭性被破坏,垂直张裂缝重新开启,打破了页岩自封闭性,渗透率增大,页岩气以渗流的方式垂向逸散,造成页岩气藏被破坏(图9c中B区),林1井目的层压力系数小于0.8,其南北侧倾伏端由于埋深较大、断裂不发育,页岩气保存条件好,仍具有较大的勘探潜力。

图8 四川盆地东南缘齐岳山断裂两侧差异性隆升模式Fig.8 Differential uplift patterns on both sides of the Qiyueshan Fault at the southeastern margin of the Sichuan Basina.西侧背斜带隆升模式;b.西侧斜坡带隆升模式

图9 四川盆地东南缘抬升剥蚀作用与页岩气保存模式Fig.9 Shale gas preservation modes under uplift and denudation at the southeastern margin of the Sichuan Basina.低强度抬升剥蚀;b.高强度抬升剥蚀;c.剧烈抬升剥蚀

5 结论

1) 齐岳山断裂为一条不连续的、呈S形展布的NE走向断裂带,整体上可分为北部右阶式排列、发育左行平移断层的焦石坝—丁山段和南部左阶排列、发育右行平移断层的习水—古蔺段,且断距从焦石坝到古蔺逐渐变小。

2) 受刚性基底断坡倾角及齐岳山断裂分段的影响,其西侧形成背斜带和斜坡带两类变形,且自东向西分别发育基底冲断褶皱—断层相关褶皱—盖层滑脱褶皱、基底逆冲褶皱—盖层滑脱褶皱变形模式,同时其前缘基底分支断层延伸距离和滑脱作用强弱控制了西侧背斜的构造特征。

3) 齐岳山断裂的形成经过了压扭性基底逆冲、黔中地块改造和喜马拉雅期差异隆升3个阶段。晚侏罗—早白垩世,在北西向雪峰造山挤压变形的主滑脱层抬升转换过程中,受SN向断层左行逆冲走滑作用和黔中地块阻挡的影响,形成齐岳山断裂南、北两段变形雏形;晚白垩世末,受黔中地块向北挤压的改造,该断裂南端走向转为近东西向;中更新世,齐岳山断裂周缘发生差异性隆升,导致其上部变窄变陡并最终定型。

4) 齐岳山断裂强烈的冲断作用导致东侧背斜抬升剥蚀严重,页岩气保存条件差,仅部分断裂少、埋深大的宽缓向斜内保存条件相对较好,仍残留一定规模的常压页岩气藏。其西侧由于前缘基底分支断层滑脱的影响,目的层抬升形成埋深适中的背斜构造,保存条件较好,为有利勘探目标,且从焦石坝、平桥、丁山到林滩场构造保存条件逐渐变差。

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