西昌盆地构造演化及特征研究

赵 杰，周 欣，王 燕，孙 玮，刘 顺

(1.大庆油田有限责任公司 勘探分公司，黑龙江 163000；2.成都理工大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610059；3.金川集团有限公司，甘肃 730020；4.成都理工大学 地球科学学院，成都 610059)

0 引言

西昌盆地位于四川省西南部，大地构造位置处于扬子陆块西缘，紧邻羌塘—三江造山系的松潘—甘孜造山带(图1)，西以安宁河断裂为界，东界可达峨边断裂，南界为则木河断裂，向北可延伸至大渡河附近，中生代以来盆地面积约16 000 km2[1]。盆地主要是由米市盆地、甘洛盆地、麻姑山盆地、昭觉盆地和美姑盆地组成的被强烈改造的残留盆地，其中面积最大的为米市盆地，也被称作“狭义的西昌盆地”。从所获地震资料分析可知，西昌盆地地质结构十分复杂，构造褶皱强烈，一系列深大断裂长期且多次的活动性对盆地的发育与演化有着明显的控制作用。对于复杂盆地油气勘探，变形特征、构造演化和地腹构造格架对油气藏的聚集和成藏至关重要，因此，深化西昌盆地构造特征研究，对进一步在该区寻找新的有力勘探区带具有重要的理论意义。

图1 西昌盆地构造位置及重要剖面图

1 西昌盆地构造演化

西昌盆地区域构造演化历史大体可分为六个发展阶段：即晚震旦系—晚志留系，被动大陆边缘稳定克拉通盆地发展阶段；泥盆—石炭纪，海西运动整体隆升剥蚀阶段；二叠系，被动大陆边缘稳定克拉通盆地发展阶段；早中三叠系，印支运动隆升剥蚀阶段；晚三叠系—晚白垩系末，陆相盆地形成阶段；喜马拉雅期，挤压隆升，盆地变形改造阶段(图2)。西昌盆地区域最重要的构造面是800 Ma前后发生的晋宁运动形成的不整合面，在此界面以下为地台的基地，界面以上为盖层。盖层沉积阶段早期发生了裂陷作用，南华纪时期含有冰碛层沉积，之后稳定的海相沉积广布于地台，这种海相沉积一直延续到中三叠系。二叠系中期，扬子板块西部有大规模的玄武岩喷溢，中三叠系的印支运动使海水撤出地台，此后晚三叠系以来，西昌盆地进入陆相盆地演化阶段。

图2 西昌盆地区域构造演化图

1.1 被动大陆边缘稳定克拉通盆地发展阶段Ⅰ

晚震旦系到晚志留系为盆地发展初期，构造沉积稳定，其在剖面上所展现的特征为在褶皱基地上覆盖了一大套稳定发育的沉积盖层。通过研究发现西昌盆地区域早震旦系属于陆相沉积，晚震旦系为海相沉积，是继冰期之后一次大的海侵过程，主要发育一套路源碎屑岩和碳酸盐沉积，海侵初期沉积有厚度不等的碎屑岩，向上过渡为碳酸盐沉积[2-5]。到灯影组盆地古地貌为向西敞开的的海湾环境，发育一套很厚的藻云岩与葡萄状白云岩组合。整个寒武系时期则是一个水退过程，从早寒武系的陆棚相—经中寒武系浅海相—到晚寒武系的潮间、潮上，即由高水位体系经水退作用到低水位体系的过程。自此盆地受扬子板块全面抬升影响，完成了一个大的海侵—海退发展旋回。西昌盆地奥陶系早期受寒武系末期冶里上升运动影响，盆地沉积比较局限，为滨岸潮坪环境下的陆源碎屑岩沉积，分布于越西普格大槽河一带以东、康滇古陆以西的地区，其南北沉积差异不大，北部以甘洛、田坪一带最厚，向西依次减薄；奥陶系中晚期则主要为海洋碳酸盐沉积，南北部沉积差异较大，由北向东、西两侧减薄，从西往东沉积一套潮坪-台地边缘砂屑滩-浅海相地层。志留系由于周缘板块抬升和下降造成盆地东部形成南北向阶梯状断裂，其中以黑水河断裂和四开断裂最为重要，黑水河断裂以西为古陆区，黑水河断裂与四开断裂之间缺失志留系龙马溪组地层，四开断裂以东则志留系发育齐全。盆地沉积受断裂影响显著整体呈现南厚北薄的特点，自此盆地结束稳定边缘发展阶段。

1.2 海西运动整体隆升剥蚀阶段

从泥盆系到石炭系，盆地沉积是在加里东运动造成的广泛剥蚀基准面上进行的，此时西昌盆地进入一个新的演化阶段，构造活动是以断块活动为主的差异升降活动，沉积区主要为断陷盆地，周围则是剥蚀台地[6]。泥盆系早期沉积发育受黑水河断裂和四开断裂等南北向同生断裂所控制，黑水河断裂以西为古陆，以东为沉积区，主要发育一套滨岸相沉积的碎屑岩夹泥质岩，由西向东地层沉积演化具有阶梯状特点，呈现逐渐增厚趋势。由于受晚泥盆系到石炭系末的海西造陆运动影响，盆地普遍上升并遭到剥蚀，使得盆地大部分地区缺失这两套地层，以致志留系与下二叠系梁山组直接接触(图3(a))，可通过盆地研究区内普格一井钻井证实。

图3 西昌盆地研究区过普格1井剖面及研究区内玄武岩厚度平面图

1.3 被动大陆边缘稳定克拉通盆地发展阶段Ⅱ

二叠系早期，盆地主要为碳酸盐台地发育阶段，稳定沉积了梁山组、栖霞组和茅口组等地层。栖霞组沉积时期地形相对平缓，岩相横向变化小，相带空间展布相序为潮坪、泻湖、开阔台地。茅口组前期是栖霞组的沉积继续，继承了很多栖霞组特征，具有碳酸盐台地沉降特征；茅口组沉积末期，东吴运动使得盆地整体抬升，整体表现为西高东低的古地貌特征，玄武岩喷发流溢沿当时古地貌低的位置流动覆盖，此时黑水河断裂和四开断裂活动作用加强，对玄武岩的分布产生控制作用，使研究区内保存下来的玄武岩整体厚度呈现西薄东厚的趋势(图3(b))。从野外采集资料看峨眉山玄武岩野外露头剖面见柱状节理，证明该玄武岩为陆相喷发流溢。到晚二叠系时期，盆地东部地台继续抬升并形成古陆，沿古陆周围依次降低，在昭觉、巧家以南地区则为陆地边缘的冲击平原，下部为海相基性火山岩，上面沉积一套陆相植物化石的砂页岩含煤地层，即宣威组，其沉积厚度变化很大，在美姑盆地周缘较厚，向昭觉盆地北缘方向逐渐变薄，于其他地方几乎没有沉积，该组主要是在玄武岩基底上形成的一套陆相沉积。

1.4 印支运动隆升剥蚀阶段

早、中三叠系，白果湾组沉积时期是盆地由海变陆的重要变革时期，也是古生代以来由统一的浅海台地向内陆凹陷盆地逐步演化的初始阶段[7-10]。由于印支运动致使松潘—甘孜地槽抬升，成为蚀源区，原为剥蚀山地的康滇古陆演变成构造前陆盆地，自西向东逐渐扩大，接收陆相含煤碎屑沉积。此时的大地构造格局为西高东低，控制了盆地白果湾组的沉积类型及空间展布，在盆地西缘沉积了一套很厚的砂砾岩，代表冲积扇裙沉积产物；盆地中部于石棉—喜德一带发育一套河流相粗砂—粉砂—泥质沉积，在石棉—喜德一带以东则以沼湖相含煤碎屑沉积为主。而后受太平洋板块俯冲作业影响，盆地东部随扬子板块一起上升成为陆地，并且接受剥蚀作用缺失后续拉丁期到诺利中期的沉积，剥蚀作用程度在盆地内自西向东逐渐减弱。从此，海相沉积发育阶段结束，盆地转为陆相沉积演化阶段。

1.5 陆相盆地发育阶段

晚三叠系时期，盆地西缘快速隆升，盆地内部也在沉降，陆相盆地自此形成，沉积了一套巨厚的陆相碎屑岩，其中白果湾组沉积中心位于西昌一带，而侏罗系—白垩系沉积中心主要位于米市盆地形成内湖陆盆[10-12]。侏罗系早期，盆地依然保持晚三叠系的构造格局，与上三叠系普遍为连续沉积，随后盆地继续抬升，沉积以石英砂岩、粉砂岩、泥岩为主。到侏罗系中期盆地又开始沉降，盆地由前陆盆地发展为陆内凹陷盆地，沉积一套红色碎屑岩。侏罗系末期，在持续加强的板块俯冲作用下，盆地开始抬升为剥蚀区。白垩系时期盆地沉积范围开始缩小，沉积中心向西南转移至米市盆地，同时受到东西向应力的挤压，盆地再次被抬升并产生轻微褶皱，到晚白垩系盆地继续沉降，范围继续缩小至米市盆地。

1.6 盆地变形改造阶段

古近系以来，盆地范围急剧缩小，整个盆地演化进入残盆发展阶段[13]。由于印度板块和欧亚板块碰撞，盆地开始普遍变为剥蚀夷平区，缺失渐新世至中新世的沉积，随后上新世碰撞加剧，盆地普遍发生褶皱作用。进入第四系，印度板块向北与欧亚板块向叠，使得青藏高原不断隆升，盆地经历强烈改造，原生断层不断活动并伴随着新断层的不断形成，地层被褶皱和断层作用变得更加复杂化，整体地势呈现不断抬升趋势[14-15]。西昌盆地整个地史演化过程见图4。

图4 西昌盆地构造沉积演化特征剖面

2 地表与地腹构造特征

西昌盆地是被强烈改造过的残留盆地，由米市盆地、甘洛盆地、麻姑山盆地、昭觉盆地和美姑盆地组成，其中改造程度相对较弱且规模最大的是米市盆地，按变形特征可以将米市盆地及其周缘沿东西向分为四个次级构造带(图5)：Ⅰ盆地西缘变质基底隆起带，往西以前震旦系基地出露为界；Ⅱ平缓褶皱带以盆地内部黑水河断裂为东边界；Ⅲ闭合—紧闭褶皱带则位于黑水河断裂与四开断裂之间；四开断裂以东地区为Ⅳ盆地东缘冲段构造带。通过对西昌盆地东西向测线地质剖面研究发现，盆地内部主要变形特征表现为宽缓向斜构造，地层平缓，向盆缘过渡地层逐渐变陡；盆缘褶皱冲断带构造变形强烈，发育断层—背斜构造，背斜经常展现紧闭特征甚至出现局部倒转，被逆冲断裂带切割，断裂带内部主要发育构造角砾岩及断层泥，表现脆性变形特征。

图5 地腹-地表综合地质解释剖面

通过野外踏勘发现，盆地总体变形特征展现为东西两侧变形作用强烈而中间弱，与地腹构造具有一致性(图5)。盆地北部黑水河断裂以西构造平缓，构造变形弱并且稳定，黑水河断裂以东则构造变形较强，褶皱闭合，地腹构造与地表出露形态大致相同(图5(a))；盆地中部黑水河断裂以西构造相对平缓稳定，背斜完整，黑水河断裂以东构造变形强，断裂发育，地腹构造与地表形态具有继承性(图5(b)；盆地南部黑水河断裂西面发育七里坝背斜，构造变形弱，呈现西陡东缓的构造特征，黑水河断裂东面构造变形强，断裂发育切割地层严重，构造不完整，地腹与地表构造一致(图5(c)、(d))。

3 西昌盆地构造单元划分

西昌盆地大地构造位置属于康滇基底杂岩带上，横跨康滇地轴和凉山台坳两个Ⅱ级构造单元。康滇地轴位于普雄河—四开—交际河深断裂带以西，金河—箐河断裂以东，是一个南北向条形地带[5]。地轴东翼可按其发展特征和构造形态进一步分为康滇古隆和西昌中—新凹陷两个Ⅲ级构造单元，包括西昌盆地内炭山背斜带和西河乡—尔乌背斜带两个构造带。凉山台坳则位于普雄河—四开—交际河深断裂带以东，刹水坝—马颈子断裂带以西，是一个开阔的凹陷地带，按其构造特征可进一步划分为昭觉—甘洛古凹新凸断褶区和雷波断凸两个Ⅲ级构造单元，包括盆地内部七里坝背斜带、罗木大山背斜带和四开背斜带三个Ⅵ级构造带(图6)。

图6 区域构造单元划分示意图

炭山背斜带地理上位于喜德县城东部炭山，构造上位于炭山～七里坝短轴背斜构造带的西北端。长轴为南北向。轴迹具有反“S”型弯曲，为短轴背斜。核部出露白果湾组的中上部，两翼出露中上侏罗系益门组～新村组。背斜北端倾伏角37°，倾没在劣果足一带。南端倾伏角23°，倾没在打布西沟。背斜中部被东西向的孙家河横断层成南北两段，北段向西错移约1 km，但总体形态较完整。南段被三条纵断层破坏，呈一地垒型构造。

西河乡-尔乌背斜带位于西昌东北部，炭山～七里坝短轴背斜构造带中段西侧。为一个弧形的背斜，北段为北东向，南段为南东向(或两个独立背斜：北东向的西河乡背斜和南东向的尔乌背斜)南、北段各长余公里。背斜构造核部地层为上侏罗系飞天山组，两翼由白垩系小坝组构成。北段两翼倾角均约为20°，南段两翼倾角均约为25°～30°，两段沿长轴均被一条逆断层分割成两半。

七里坝背斜带位于解放沟西七里坝，炭山一七里坝短轴背斜构造带中段东侧。轴迹为向西突出的弧形，长约十余公里。背斜核部由上侏罗统飞天山组构成，两翼由白垩系小坝组组成。地表表现为宽缓的背斜，两翼倾角在15°～20°之间，由三个次一级的平缓背斜组成的复背斜。少见断层，形态完整，主背斜在七里坝。

罗木大山背斜带位于喜德县东边界的罗木大山—洛莫乡一带，西昌中—新凹陷的罗木山—四开鼻状背斜构造带之北段。背斜总体延伸方向北北东—南南西，长约30 km。东北端被普雄河断裂斜切，南端分成东西两支，西支为主体。核部出露最老地层为上二叠统玄武岩，西翼由白果湾组至新村组组成。总的形态是一个轴向南倾的鼻状背斜构造。西翼倾角约为50°，局部倒转；东翼约在30°～35°之间，北段在西翼上有一条倾向东的逆断层。

四开背斜带位于西昌中—新凹陷东侧的罗木山—四开鼻状背斜构造带中部的四开之西。近南北向延伸，长约10 km。轴部出露牛滚凼组-新田组，两翼为飞天山组。北段两翼倾角约30°～35°，南段受东侧断层影响，东翼较陡，甚至近直立。南端被断层所截，构成向北倾伏的鼻状构造。

4 结论

笔者通过对西昌盆地构造特征研究分析，可得出如下结论：

1)西昌盆地构造演化漫长且复杂，大体可分为6个阶段：①晚震旦系—晚志留系，被动大陆边缘稳定克拉通盆地发展阶段Ⅰ；②泥盆—石炭纪，海西运动整体隆升剥蚀阶段；③二叠系，被动大陆边缘稳定克拉通盆地发展阶段Ⅱ；④早中三叠系，印支运动隆升剥蚀阶段；⑤晚三叠系—晚白垩系末，陆相盆地形成阶段；⑥喜马拉雅期，挤压隆升，盆地变形改造阶段。

2)西昌盆地是被强烈改造过的残留盆地，现今为造山带，从东向西(四川盆地—西昌盆地)晚新生代快速抬升和剥蚀速率具有明显增大的趋势，且西昌盆地北部剥蚀厚度最大。

3)西昌盆地发育近南北向、北西向和北东向一共三组构造，其中以近南北向构造为主。盆地内褶皱构造总体表现为隔挡式褶皱，向斜宽缓开阔，变形较弱，背斜具有箱状褶皱的特征，受断裂切割改造，轴迹断续发育。盆地内主要发育一系列南东至南北走向的走滑—逆冲断裂，如安宁河—则木河断裂、石棉—昭觉断裂、汉源—甘洛—昭觉断裂等，局部亦可见部分北东东向发育的断裂，主体表现为挤压—走滑的构造格局。

4)通过野外踏勘资料与盆地地腹解释成果对比可发现，盆地总体变形特征展现为东西两侧变形作用强烈而中间弱，地表出露与地腹构造具有较好的一致性。

5)西昌盆地大地构造位置属于康滇基底杂岩带上，横跨康滇地轴和凉山台坳两个Ⅱ级构造单元，可根据构造形态与发展特征将盆地进一步细分为炭山背斜带、西河乡—尔乌背斜带、七里坝背斜带、罗木大山背斜带和四开背斜带等五个Ⅳ级构造带。