川东明月峡双重楔形构造叠加模式

杨庚，陈竹新，王晓波

中国石油勘探开发研究院实验研究中心，北京，100083

内容提要: 川东隔挡式褶皱由一系列北东走向的线性褶皱带组成，为典型的高陡背斜构造带。该区油气勘探目的层主要集中在中浅层石炭系，而且钻井主要位于构造核部，钻井深度相对较浅，由于地震资料对构造陡翼地层的反射资料显示品质较差，从而对该构造认识出现了多种解释结果。笔者应用断层相关褶皱理论，依据钻井资料标定，对川东褶皱带典型构造明月峡背斜构造的二维地震剖面测网及两条宽线二维地震剖面重新进行详细构造分析及解释。解释结果表明，如果假定地层厚度不变，明月峡构造样式可以认为是两个楔形构造垂向上叠合而成，发育两期构造。据此本文提出了明月峡背斜双楔形构造发育几何学模式图，分析了两期楔形构造垂向上叠加模式。根据已有的研究成果，地表变形是深部逆冲作用的结果，推测早期中浅层构造变形时间为中白垩世，晚期深层构造为晚新生代时期，而且晚期构造改造了早期构造。构造解释结果给出，剖面几何形态为浅层发育向东的反冲断层扩展褶皱，中深层分别以三叠系膏岩和志留系泥页岩为顶、底滑脱面的楔形构造，深层构造分别以志留系泥页岩和震旦系泥页岩为顶、底滑脱面的楔形构造。构造几何分析指出，深层楔形构造形成时间晚于中深层楔形构造，并改造了早期中深层楔形构造，从而出现了构造高点的向西偏移的现象。在平面分布上，明月峡背斜浅层高陡构造背斜东翼宽度从北向南逐渐变窄，深层楔形体楔形角度逐渐变大，构造缩短量相应增加。

川东构造带主要指四川盆地东部，雪峰山构造带以西，秦岭造山带以南的区域。构造带长约600 km，宽约400 km。整体上沿北东向延伸，向北西凸出的宽广弧形构造形态带。该带发育一系列背斜与向斜相间的侏罗山式褶皱，以及相关逆冲叠瓦推覆构造，为扬子板块西部重要的板内变形带(张必龙等，2009)。前人以齐岳山褶皱带为界，将四川盆地川东构造带分为东西两带(图1a)，西带呈现为“侏罗山式”隔挡式褶皱，而东带为隔槽式褶皱(四川省地质矿产局, 1991；颜丹平等，2000；冯向阳等，2003；Yan Danping et a1., 2003)。“侏罗山式”褶皱有两种基本型式；隔档式褶皱和隔槽式褶皱。根据盖层发育的背斜和向斜变形强度不同，背斜宽向斜窄称为隔槽式褶皱，向斜宽背斜窄称为隔档式褶皱。隔档式褶皱又称为梳状褶皱，由一系列平行褶皱组成，特点是背斜紧闭，发育完整，而两个背斜之间的向斜平缓开阔，如川东高陡构造带就是这类褶皱的典型实例。隔槽式褶皱刚好与隔档式褶皱相反，向斜紧闭且发育完整,两个向斜之间的背斜平缓开阔，常呈箱状，我国黔北一湘西一带发育了较典型的隔槽式褶皱。最新的横穿四川盆地及川东构造带深反射地震剖面资料显示出，川东构造带为一典型薄皮逆冲构造带，主拆离层位于寒武系底部；而东带为典型基底卷入厚皮逆冲构造带(Li Jianhua et al., 2018)。

图1 川东地区区域构造地质简图(a，据解国爱等，2013)及明月峡地区地质图 (b，据1∶20万地质图简化；黑线代表地震剖面测线及构造解释剖面图)Fig. 1 Simplified regional geological map of the eastern Sichuan folds (a，after Xie Guoai et al., 2013&) and geological map of the Mingyuexia district(b，simplified after 1∶200000 geology maps)；black lines represent the seismic lines, bold black lines are cross sections of our interpretation)

川东隔挡式褶皱由一系列北东走向的线性褶皱带组成，为典型的高陡背斜构造带。西南石油分公司依据当时地震资料和已有的钻探成果，建立了地层厚度不一致的川东高陡勘探构造模型(包茨等，1990；胡光灿和谢姚祥，1997)，从而推动了该区天然气勘探。但由于该区地质结构复杂，许多研究者对川东这种构造样式的褶皱带建立了多种地质模型，但直到目前，也没有形成一个较为完善并被众多学者所接受的观点。笔者依据张小琼等(2013)总结的多种成因模式，并对①～⑤模式进行语言表述简化，新补充第⑥和第⑦种模式：①基底断层模式(张文佑等，1977)，间隔排列的基底断层逆冲活动形成了隔档式褶皱；②侏罗山式褶皱模型，为基底滑脱褶皱，如箱型褶皱模型(刘尚忠，1995)也属于这一类型，川东隔档式褶皱为原先为隔槽式褶皱遭受抬升剥蚀而形成的；③构造反转模型(李忠权等, 2002)，早期在区域伸展下形成与正断层作用相关的滚动背斜和拖曳向斜，晚期在区域挤压下正反转形成隔档式褶皱，④断弯褶皱模型(颜丹平等，2000；Yan Danping et al.，2003，2009；冯常茂等，2008；文凯和李传新，2020)。隔档式褶皱首先形成在断坡处，随着逆冲断层推进和变形加强, 早期形成的背斜不断加宽演变为隔槽式褶皱，最终在前端出现隔档式褶皱，后端出现隔槽式褶皱；⑤断展和纵弯褶皱模型(丁道桂等，2005，2007)，隔槽式褶皱是逆掩断层在盖层中扩展的产物，主拆离断裂带发生于上地壳内(深度7～10 km), 隔档式褶皱是纵弯作用下形成的大尺度膝折褶皱带。⑥三角剪切模型(李军等，2007)。⑦基底断层控制模型，晚期多次挤压(邹玉涛等，2015)。有的研究者用数值和物理模拟方法研究川东高陡构造带成因机制(张必龙等，2009；张小琼等，2013；解国爱等，2013)。

从20世纪80年代以来，湘鄂西—川东构造带一直用薄皮和厚皮构造模式来解释(Hsü et al., 1990；蔡立国和刘和甫, 1997；颜丹平等, 2000；Yan Danping et.al., 2003)；层滑模式、递进运移扩展、推移扩展以及递进(衰减)变形和有序变形等观点亦已用于川东构造带形成机制的解释(冯向阳等，2003；丁道桂等, 2005，2007)。取得比较一致认识为：川东地区存在多个滑脱层(Yan Danping et al., 2003，2009)，而且滑脱层是控制该区侏罗山式褶皱的主要因素(解国爱等，2013)，深部地震反射资料也证实了川东褶皱带的变质基底并未卷入构造变形，为典型的薄皮逆冲构造带(Li Jianhua et al.，2018)。地震资料精细解释是查清构造细节，提高地震成果质量的关键环节。川东高陡构造区的构造主体部位主要出露二叠系和三叠系碳酸盐岩(石灰岩)。灰岩出露区由于激发接收条件差，地震资料信噪比低，主体构造倾角较陡造成成像困难，地震波信号在高陡背斜核部位置附近经常得不到反射，主体部位的地震剖面成为地震空白反射区。而构造主体部位有大量的油气潜伏圈闭，是勘探的重点地区，消灭这种空白反射区，是四川盆地东部主要产气区亟待解决的一个关键问题(张孟等，2007)。同时由于该区油气勘探目的层主要集中在中浅层石炭系，而且钻井主要位于构造核部位置，钻井深度相对较浅，未能钻探到更深下古生界地层。目前对川东深部构造的正确认识与解释很大程度地依赖于地震剖面反射波组清晰度，也影响到川东高陡构造地质模式的正确建立，从而对该构造认识出现了多种解释和多种构造模式。明月峡构造带，位于川东隔挡式褶皱带的中部，呈北东—南西向延伸，长约240 km。勘探成果表明，明月峡构造、大天池构造及其周边地区为川东地区的含气密集区，北邻龙门气田，西与双家坝、胡家坝、张家场、板东等气田相邻，其东南为著名的卧龙河和新市气田。

虽然石油勘探在川东隔档式褶皱带已发现了丰富的天然气气藏，钻井也仅限在石炭系。随着勘探向深层发展，已有的研究成果及构造模式和模拟实验成果不足以指导进一步勘探需求，地震和钻井资料在揭示下覆深层下古生界圈闭仍存在不确定性，因而正确推测其下伏构造成为下一步天然气勘探关键，影响到深部天然气远景的评价。在前人研究基础上，本文应用断层相关褶皱理论，综合地面地质、石油地震测网和钻井资料，深入剖析了川东单个隔挡式褶皱—明月峡背斜构造，提出等厚度变形的、两期多滑脱层楔形构造叠加模式。这个新的合理性解释模式可用来解释川东大部分隔挡式褶皱构造样式，而且为深层钻探的石炭系勘探层位提供了钻探目标，对明显油气目标预测有着重要指导意义。

1 区域地质背景

川东隔档式褶皱带位于扬子陆块东缘，四川盆地东部地区。研究区北侧为秦岭—大别造山造山带、南东侧江南—雪峰基底隆起带之间(图 1a)。推测四川盆地基底为新元古代板溪群，为一套区域浅变质的陆源碎屑—火山岩、火山碎屑岩系。南华纪至中三叠世，四川盆地经历了稳定的扬子克拉通沉积发展阶段，沉积了一套巨厚的海相碳酸盐岩和碎屑岩(四川省地质矿产局，1991)。中晚三叠世到早侏罗世华北板块与扬子板块碰撞(肖安成等, 2011； Liu Shaofeng et al., 2015)，导致川东及大巴山前广泛分布的上三叠统至上侏罗统前陆沉积。早白垩世期间，太平洋板块俯冲在扬子板块之下(Chu Yang et al., 2012；Qiu Liang et al., 2016)，下白垩统在区内全部缺失，仅在局部的小盆地内发育有上白垩统红层。新生代时期印度板块向北与欧亚板块碰撞(Deng Bin et al., 2013)，区域上普遍缺失新生代沉积，早期发育构造被强烈改造。四川盆地为一长期发育的叠合盆地，盆地演化可分3个阶段：①晚震旦世到中三叠世海相碳酸盐台地；②晚三叠世到晚白垩世时期前陆盆地；③新生代时期剥蚀和构造调整阶段(Liu Shugen et al.，2021)。近年来，深地震反射资料揭示出四川盆地基底中有残留新元古代俯冲带(Gao Rui et al., 2016)。

侏罗山式褶皱是川东地区最显著的构造特征，齐岳山断裂带被认为是隔挡式褶皱和隔槽式褶皱的分界线(四川省地质矿产局, 1991；颜丹平等，2000；冯向阳等，2003；Yan Danping et a1., 2003)，而且深地震发射资料也证实了这一认识(Li Jianhua et al., 2018)。川东褶皱带地表出露以侏罗系和三叠系为主。背斜紧闭，褶皱轴面较陡立，以西倾为主，断层以东倾为主，向斜宽缓平坦。背斜核部可出露三叠系，向斜主要出露侏罗系，古生界地层仅在华蓥山中段的背斜核部出露(四川省地质矿产局，1991；胡召齐等, 2009)。

研究指出(王志勇等，2018)，川东地区下震旦统陡山沱组在盆地中主要发育黑色页岩夹薄层硅质岩，厚度为10～400 m；下寒武统筇竹寺组发育深灰色、黑灰色、灰黑色页岩夹灰黑色碳质页岩，大致厚度为100～200 m；川东地区中寒武统高台组膏盐岩分布范围比较广，局部增厚明显，地震剖面上呈内部杂乱、丘状外形的反射特征，厚度普遍达600～800 m，局部厚度超过1000 m。志留系下部岩性主要为深灰色泥岩(页岩)、黑色页岩夹灰色粉砂岩、深灰色页岩及紫红色泥岩，底部为灰色—黑色碳质及硅质页岩。以上地层岩性特征指出，川东地区区域性的主要滑脱层主要为：下部中—下寒武统膏盐岩滑脱层、中部的志留系泥页岩滑脱层、上部的下三叠统嘉陵江组2段及中三叠统雷口坡组膏盐岩(解国爱等，2013；文凯和李传新，2019；Li Chuanxin et al., 2020)，这3套滑脱层具有明显的构造拆离变形作用。也有的学者研究认为，川东隔挡式褶皱带内主要存在二个滑脱层：雷口坡—嘉陵江组膏盐层和寒武系膏盐层等为两个主要滑脱层(邹玉涛等，2015)。Yan Danping等(2003)提出川东—渝西地区有4个滑脱层：深层构造震旦系页岩及泥岩和寒武系膏盐层为基底之上滑脱层；中深层构造志留系页岩为一滑脱层；浅层构造三叠系膏岩滑脱层。西南石油分公司根据地震资料构造解释和多年来钻探成果，提出川东构造勘探的几何构造模式(胡光灿和谢姚祥，1997)。该模式认为，川东地表构造样式较为简单，主要表现为单一的高陡背斜形态，而到地腹，褶皱、断裂极为复杂，表现为一个高陡背斜带下往往有多个背斜、向斜构造发育，呈现出构造样式的极不协调性，而且地层厚度变化较大。

明月峡构造带位于重庆市东北部，属于川东高陡构造带中部构造。主体构造为高山区，海拔达800～1000 m；两侧为丘陵地区，海拔400～600 m。地表背斜两翼不对称，陡翼地层倾角高达50°～70°。构造核部出露二叠系碳酸盐岩地层，向两翼出露三叠系雷口坡组和嘉陵江组地层，翼部出露最新地层为晚侏罗世蓬莱坝组❶。到1997年底，明月峡构造带完成钻井41口❷。钻井资料揭示出，该区纵向上地层层序正常，各层系地层均可对比，地层厚度比较稳定❸，为构造建模提供了良好的研究基础。

2 明月峡楔形构造解释

2.1 楔形构造定义

楔形构造(wedge-shaped structure)是指构造位移量传递方向相反的两条相互连接的断层，及其间夹持的楔形地质体(Shaw et al., 2004)。如图2所示，楔形构造由前冲断层和反冲断层这两条断层(图1中①)在楔形体的顶端(图1中②楔形点)合并在一起，并通过这两个断层的滑移或者转折吸收了楔形体顶端构造位移量的传播(图1中③)，形成褶皱(Shaw et al., 2004)。楔形构造具有以下3个明显的特征(图1)：① 前冲断层和反冲断层同时形成和发生位移；② 楔形体端点限制的活动轴面之内发生褶皱变形；③ 反冲断层的下盘发生褶皱的同时，向前陆方向位移分量致使上盘地层抬升。前冲断层的转折致使楔形体、反冲断层及以上部位发生褶皱或隆升，反冲断层必然按断层转折褶皱的方式使上盘地层褶皱并隆升。

楔形构造的组成要素有3个，一是两条相互连接的断层，二是这两条断层的构造位移传递方向相反，三是夹持于这两条断层之间的楔形地质体，这3个要素也是构造解释中识别楔形构造的基本方法。确定断层内的位移量传递方向可通过上覆地层的变形特征来判断。如果楔形构造前冲逆冲断层位移较大，一部分位移就会沿着如虚线所示顺滑脱层向前扩展。川东地区褶皱带中的明月峡、铜锣山、大池干、方斗山等构造带的背斜构造都表现为东翼陡西翼缓的特点，与构造传播方向相反，在其下伏地层中会发育数条向南东方向逆冲的断层，在这些断层面上的位移造成地层被抬升，地表背斜整体向南东方向倾倒，即发育向南东方向逆冲的反冲构造。这些构造特征说明川东高陡构造带存在位移相反的逆冲构造，即楔形构造，而且非常普遍。

2.2 明月峡构造解释

明月峡构造带地形高差变化较大，主体在高山区(海拔800～1000 m)，呈明显的膝状褶皱，两侧均为宽缓的向斜丘陵区，海拔400～600 m。明月峡背斜核部多为早三叠世嘉陵江组(T1j)灰岩，两翼为雷口坡组(T2l)、须家河组(T3x)地层的，为不对称背斜。背斜轴面沿走向上倾向西，在其转折端到东翼部位断续出现向东逆冲的逆冲断层(图1b)。西南油气分公司根据勘探实践研究❷，认为明月峡构造带纵向上构造的变异情况与川东高陡构造的总体规律基本相同，从上到下可划分为以下3个不同的构造层系。因此研究明月峡构造的变形模式实际上就是为研究了川东高陡构造变形规律。

(1)侏罗系及其以上为表层构造，岩性为砂、泥岩组合。这套地层在主体构造顶部大部分已遭剥蚀。背斜东陡西缓，东翼地层倾角50°～70°，西翼地层倾角25°～35°。

(2)雷口坡组—嘉陵江组属于中间构造层，主体构造东翼仍表现为单斜。在地震剖面上主体构造东翼常表现为“喇叭口”剖面特征，钻井上常表现为嘉五段至嘉二段的厚度通常为正常厚度的2～3.5倍。说明该构造层存在地层重复现象，为逆冲断层造成的地层重复，而且该构造层还存在塑性地层(膏盐层)，即滑脱层。

(3)嘉二段以下至石炭系的构造为中深部构造层。该套地层主要以碳酸盐岩为主，地震波组畸变。石炭系地层储层整体表现出西薄东厚的特征，平均厚度为40～50 m。

这个认识总结了石炭系储集层以上层位的勘探认识，但随着勘探向深部扩展，需要加强对深部构造层进行研究，本文依据断层褶皱相关构造理论，深入剖析其不同构造层的构造样式。在地震解释中按四套滑脱层(震旦系页岩及泥岩和寒武系膏盐层、志留系泥页岩层及雷口坡—嘉陵江组膏盐层)为界，把明月峡构造带纵向上划分为3个主要构造层：上部构造层为雷口坡组—嘉陵江组及侏罗系等，中部构造层为志留系、石炭系和二叠系，下部构造层以部分震旦系、寒武系和奥陶系为主。

地震剖面AA′(为二维宽线剖面)位于明月峡构造北中段，核部地层为上三叠统须家河组，背斜构造北西翼地层倾角从水平地层到20°、30°、35°、40°，西翼翼部相对宽缓，可划分为7个等倾角区间；而南东陡翼地层倾角较陡，倾角翼地层段相对较短，仅划分出两个等倾角区间。浅层背斜轴面倾向西，呈膝状形态，核部水平地层宽度仅百米，其出露地层早三叠世嘉陵江组。笔者解释为主体构造为断层弯曲褶皱及断层扩展褶皱。非常明显的是，该地震剖面显示轴部及两翼地层在双程走时时间1.5 s以上的地震反射波组与实际地表地质填图所测量的轴部及两翼地层倾角，出现明显不一致(图3)，但笔者仍以地表产状为主。笔者推测是由于射线深度偏移技术问题，并得到钻井证实。西南石油分公司报告中提及川东某井钻探目标位于当时解释的构造高点附近，但实际却钻遇了断层；Y2井为定向斜井，地下目标在高点附近，距断层约600 m，实际也钻遇了断层。这些都说明，当时采用的地震偏移方法未能对主体断层进行有效的归位造成的。所以在地震解释中，浅层构造尽量以地表地质认识为主。在地震剖面上，由断层扩展褶皱形成的陡倾地层附近，反射相位的能量在构造轴部附近突然减弱或消失，或者形成地震信息杂乱的无效反射区，地震剖面表现为空白带(杨先杰和潘祖付，1984)，这不一定是断点，很可能是地层由轴部向陡翼的转折点(农成吉等，2003)。

图3 AA′测线原始地震剖面和构造解释剖面Fig. 3 (a)Un-interpretation of the seismic profile (AA′) and structural interpretation (b) of seismic line AA′from west to east, showing the Mingyuexia anticline, a back thrust fault bend fold is interpreted with two-phase wedged-shaped thrusting faults in the Eastern Sichuan detachment fold belt

该地震剖面展示出存在3个明显的三角形收敛状反射波组，这些特征被认为是存在断层弯曲褶皱或者是楔形构造导致的产物(Shaw et al., 2004)。在剖面右侧1.5～1.7 s，地震解释三叠系底部飞仙关组的楔形反射波组(图3中楔形点F)，笔者解释成向东方向逆冲的断层弯曲褶皱(fault-bend fold)。而且飞仙关组—嘉陵江组—雷口坡组上下的反射波组的部分轴面明显不连续，这种现象说明飞仙关组—嘉陵江组—雷口坡组存在断层滑脱面。飞仙关组—嘉陵江组之间存在大量的塑性地层(膏盐层)，可作为逆冲断层的滑动面。剖面左侧大约2.4 s开始，地震解释志留系反射层向东方向，地层厚度异常加厚，地层倾角逐渐随之增加，此处楔形反射波组应为楔形构造的楔形点(图3中楔形点W)，笔者解释成底部为向西方向逆冲断层F1，向东方向逆冲的反冲逆冲断层BF2。下寒武统筇竹寺组为黑色炭质页岩夹膏盐岩，厚200 m，上奥陶—下志留统为灰绿(黄绿、灰黑色页岩和粉砂岩，厚451 m，这两层均为主滑脱层。这已被油田剖面及钻井所证实。主滑脱面位于寒武系—震旦系底，并发育相应前冲与后冲断层向上传播。

该地震测线BB′(图4)位于明月峡构造北中段，位于前面所诉宽线AA′南侧约5 km位置。核部地层为早三叠世嘉陵江组地层，背斜构造北西翼地层相对宽缓，可划分为8个等倾角区间；而南东陡翼地层倾角较陡，该翼地层段相对较短，划分出4个等倾角区间。Y1井和YD4井这两口分别位于明月峡背斜西翼和东翼平缓倾角区。根据这两口钻井标定地层和地震反射波组对比，笔者解释出两条反向逆冲断层，其中最上面的反冲逆冲断层被褶皱，其前缘发育膝状形态的浅层背斜，被解释为被褶皱的断层弯曲构造。深层楔形构造的反冲构造向上扩展，形成浅层的断层弯曲褶皱，并褶皱了早期形成的褶皱构造。早期发育的褶皱前翼的地层变陡，由于被晚期断层拖曳，断层前缘的地层倾角较陡状态逐渐变缓。该地震剖面东段，地表背斜陡翼之下，约在双程反射时间1～1.6 s显示出喇叭口状的反射组合，应为早期反冲断层和晚期反冲断层组成的楔形构造形态组合，不是楔形构造(图3a点F)。该地震剖面西段，双程反射时间在2.5～3 s显示出存在一个明显的三角形收敛状反射波组(图4中楔形点W)，笔者把三角形端点解释成深部楔形构造楔形点(W)位置，三角形底部为底部滑脱层位置，斜边为反冲断层位置。根据深部地层东翼地层倾向，推测出上盘断坪、下盘断坡，以及底部滑脱层位置为下盘断坪、上盘断坡等信息，建立起深部楔形体构造样式及组合要素。

图5地震宽线大约位于图4南侧3 km处，和图3均为二维地震宽线地质资料，比图4和图6一般二维地震测线能更真实地反映出地下构造形态，地震反射波组特征较为清晰，能更加明显地显示出地震波组“喇叭口”，即扇形反射剖面特征，如剖面右侧1.5～2 s位置(图5a点F)。从剖面左侧2.3～2.5 s的志留系发射波组厚度向东变化幅度减小，反映楔形构造的前冲断层和反冲断层之间夹持的楔形地质体变窄。在剖面左侧约3 s附近的寒武系发射波组“喇叭口”剖面特征，即三角形收敛状反射波组比较明显，说明存在楔形构造(图5中楔形点W)。笔者把三角形端点解释成深部楔形构造楔形点位置，三角形底部为底部滑脱层位置，斜边为反冲断层位置。图3～图6构造解释依据都是相同的。

图5 地震宽线CC′测线原始剖面和解释剖面Fig. 5 (a)Un-interpretation of the seismic profile (CC′) and structural interpretation (b) of seismic line CC′from west to east, showing the Mingyuexia anticline, a back thrust fault bend fold is interpreted with two-phase wedged-shaped thrusting faults in the Eastern Sichuan high-steep anticline’s belt

图6地震测线位于明月峡构造最南段，地表背斜构造相对变得越来越紧闭，但仍然是北西翼相比南东翼部宽缓一些，图6a未解释的地震剖面显示出背斜构造相对紧闭，志留系反射波组呈三角形展布，笔者认为这个现象说明存在楔形构造。而且寒武系和奥陶系反射波组与志留系底部反射波组倾向方向一致，从下古生界波组反射波组形态说明存在背斜构造，笔者解释为一楔形构造(楔形点图6a中点W)。深部寒武系反射波组也呈三角形展布，震旦系反射波组较为平直，笔者解释成一个楔形构造，前冲断层下盘断坪位于为底部滑脱面，位于震旦系页岩地层中。剖面右侧三叠系飞仙关地层反射波组呈扇形分布(图6a中点F)，预示此处发育顶部滑脱面。浅部楔形构造底部滑脱面为位于志留系页岩地层中，顶部滑脱面在三叠系飞仙关地层中。

从地震剖面上(图3～图6)看明月峡构造整体呈不对称箱状背斜褶皱形态，西翼地层相对较缓，东翼地层陡倾，表明断层活动时期较晚。背斜核部地层缓倾，无大的断裂出露，说明明月峡构造变形浅层以褶皱作用为主要的构造样式。地震剖面存在3个明显的三角形收敛状反射波组。对应的震旦系和寒武系反射层出现错断与垂向重复。即深部断层的位移大部分转换成上盘地层的褶皱变形。这同时也预示着明月峡背斜构造样式涉及断层相关褶皱的变形机制具有楔形构造变形特征。

图6 地震测线DD′原始剖面和构造解释剖面Fig. 6 (a)Un-interpretation of the seismic profile (DD′) and structural interpretation (b) of seismic line DD′from west to east, showing the Mingyuexia anticline, a back thrust fault bend fold is interpreted with two-phase wedged-shaped thrusting faults in the Eastern Sichuan high-steep anticline’s belt

3 明月峡构造解释模式——双楔形 构造

川东隔挡式背斜构造一个重要特征是，褶皱两翼不对称，褶皱后(东)翼地层陡倾，前(西)翼地层缓倾，如南门场构造东侧云安厂构造表现更为明显(党录瑞等，2009)。如大池干井高陡背斜(冯青平, 1993)，其南东翼地层陡倾(倾角为26°～60°)，北西翼缓倾(10°～26°)。前已述及，明月峡构造带的二维及宽线地震剖面以及地表地质剖面均显示出明月峡高陡背斜的西翼比较宽缓，东翼陡倾，与川东地区褶皱带中的铜锣山、大池干、方斗山等构造带的背斜构造表现为东翼陡西翼缓的特点一致，均与构造传播方向相反，都在其下伏地层中会发育数条向南东方向逆冲的断层，在这些断层面上的位移抬升造成了背斜构造向南东倾伏，为向南东方向的逆冲的反冲构造。为此，笔者把明月峡浅层构造解释成楔形构造。该区横穿背斜构造的所有地震剖面均显示出下古生界被褶皱，并存在两个楔形构造端点。这两个构造端点分别位于寒武系和志留系滑脱层，说明存在两个楔形构造。地震剖面构造解释给出这两个楔形构造的顶底滑脱面分别为3个滑脱层。该区域内自下而上存在3个滑脱层包括：①震旦系顶部和下寒武统黑色页岩；②志留系巨厚泥岩、页岩；③嘉四段膏岩层为主要滑脱层。由此可见这两个楔形构造的共用一个顶面滑脱层。现在唯一的问题是这两个楔形构造形成时间是同时，还是不同时。

基于以上研究成果，作者在对明月峡地区两条二维地震宽线(图3和图5)和二维地震测网进行了详细构造解释，在钻井资料地层标定基础上，按照等厚褶皱模式，应用楔形构造理论解释模式(图2)，结合国内外对川东地区最新年代成果，认为早晚两期构造变形符合本地区构造地质认识，最终笔者建立了该区两期、多滑脱层楔形构造叠加模式(图7)。提出早期楔形构造以志留系页岩为下滑脱面，上滑脱层为三叠系须家河组——雷口坡组膏岩，晚期楔形构造以震旦系页岩及泥岩为下滑脱层，上滑脱层仍为三叠系须家河组——雷口坡组膏岩。早期发育的中浅层楔形构造，显示宽缓的背向斜构造。如果只发育楔形构造，反冲逆冲断层位移消失处发育简单的断层弯曲褶皱，而对应的深层不发育构造，在随后发育的晚期深层逆冲作用就会造成早期滑脱断层被褶皱，表现为楔形构造形态，但不是真正的楔形构造(图7 C、D & E左侧构造)。随后发育晚期的深层楔形构造，如果深层楔形构造的反冲逆冲断层与早期中浅层发育的楔形构造反冲断层迹线，及断坡不重合(图7a)；或者断坡大部分重合，都会发生深层发育的晚期楔形构造对中浅层早期发育的楔形构造进行了改造或叠加，在剖面上显示两期构造为构造叠加形态。如果晚期楔形构造的反冲断层迹线与早期楔形构造的反冲断层迹线不重合(图7a中的C、D & E)，早期楔形构造的反冲断层上盘断坪和上盘断坡之上的地层以及下盘断坡和下盘断坪之下的地层就被晚期楔形构造的反冲断层发生褶皱作用而倾斜。如果晚期楔形构造的反冲断层迹线与早期楔形构造的反冲断层迹线部分重合(图7b中的C、D & E)，早期楔形构造的反冲断层上盘断坪和上盘断坡之上的地层就被晚期楔形构造的反冲断层发生褶皱作用而倾斜或变陡，而晚期楔形构造的反冲断层下盘断坡和下盘断坪之下的地层是被早期楔形构造的前冲断层发生褶皱作用而倾斜。根据钻井资料的标定和对地震资料构造解释分析，笔者认为明月峡叠加构造的的早晚期反冲逆冲断层断坡不重合的，为两期发育的构造。

图7 川东明月峡背斜垂向叠加双楔形构造两次发育几何模式图Fig. 7 Geometrical models for development of two-stage vertical superimposed double wedging with multiple-detachments (a) 早晚楔形构造反冲构造断面不重合；(b) 早晚楔形构造反冲构造断面重合，晚期断层褶皱了早期断层)；A—初始状态；B—发育上部楔形逆冲构造；C—发育下部楔形逆冲构造，其上逆冲断层与上部楔形逆冲构造的上逆冲断层为同一条断层；D & E—持续发育的下部楔形逆冲，早期上逆冲断层被褶皱，早期发育宽缓地表背斜构造逐渐变成紧闭背斜构造 (a) back thrust fault of the early stage wedged-shaped structure and late stage wedged-shaped structure with different ramps, (b) with common ramps; A—The initial wedged-shaped structures (lower A and B) and a new thrust in the upper B (‘B′，dashed) propagate toward the foreland; B—Development of the upper wedged-shaped structure; C—After formation of the lower wedged-shaped structure with the common upper detachment, the upper wedged-shaped structure is folded by movement on the back thrust in the lower wedged-shaped structure; D & E—The process continues with displacement of the fore-thrust in the lower wedged-shaped structure, the upper wedged-shaped structure is continuously folded by movement on the back thrust in the lower wedged-shaped structure, and the folds is tightly become

4 讨论

多数研究者认为川东地区主要发育隔挡式褶皱，而且滑脱层是控制侏罗山式褶皱的主要因素(刘尚忠，1995；李忠权等，2002；Yan Danping et al., 2003；胡召齐等，2009；张必龙等，2009)按照“侏罗山式”褶皱定义：“侏罗山式”褶皱是沉积盖层在刚性基底上沿软弱层滑脱变形的结果，为盖层沿基底滑动的结果(Sommaruga, 1999)，故又称为滑脱褶皱，为典型的薄皮构造。如前所述，目前关于川东褶皱带形成机制的认识不一，提出多种成因模型(张小琼等，2013)。作者多年来，一直从事四川盆地构造解释，认为应该先把川东典型构造样式解剖，解释清楚之后，然后再讨论这些构造成因机制。但是无论哪一类模型都需要有滑脱带或拆离带的存在，但是主拆离带的发育位置却众说纷纭，要指出的是，发育在四川东部地台盖层软弱层中的所谓多层滑脱带几乎都不具有全局性质(张小琼等，2013)，笔者在川东褶皱带的地震解释中也证实了这一认识。

地面地质填图研究证实在川东地区内普遍缺少晚白垩世以来的地层，而且褶皱卷入的地层基本上为上侏罗统、三叠系——侏罗系，地层连续沉积，没有不整合存在，部分地区的卷入褶皱变形的最新底层为下白垩统(四川省地质矿产局, 1991)。单凭地层接触关系难以确定其变形时间下限。依据鄂西地区的下白垩统与下伏地层间的不整合接触关系，可以判断湘鄂西褶皱带构造变形从晚侏罗世末到早白垩世早期(胡召齐等，2009)，川东隔档式褶皱的挤压时代应发生在晚侏罗世之后。一般认为川东褶皱带形成在晚侏罗世—早白垩世之间，即燕山中期(四川省地质矿产局，1991；胡召齐等，2009)。 颜丹平等(2000)提出湘西隔槽式褶皱区的地层经历了燕山和喜山两期平行褶皱作用，川东隔档式褶皱区的地层仅遭受到喜山期褶皱作用， 而丁道桂等(2007)却认为中生代时期，古特提斯洋盆地关闭导致扬子板块边缘发生递进变形，川东褶皱带形成在晚侏罗世末期和早白垩世。后一认识似乎得到磷灰石裂变径迹年龄测定支持，中生代区域挤压作用由东南向西北方向的递进扩展(梅廉夫等，2010)的支持，同时这些地区快速隆升剥蚀时间(袁玉松等，2010)也是递进迁移的。Yan Danping等(2003)通过构造分析后认为，川东构造带内多层逆冲—褶皱构造系形成于中侏罗世至晚白垩世之间。

由于川东褶皱带普遍缺失晚白垩世后的沉积物，所以无法对该区构造活动进行变形时间限定。而且从白垩纪之后，也无明显的岩浆活动和大尺度热活动，所以可利用磷灰石矿物在小于封闭温度(约140℃)的条件下径迹开始累积的热特性，可以揭示出由于构造抬升使岩石上升到地表的剥露历史。用磷灰石裂变径迹得出的冷却时间就是构造隆生的时间，或者认为是变形时间(王平等，2012)。所以使用低温热年代学，尤其是磷灰石裂变径迹年龄分析成为研究川东褶皱带再次活动的主要定年方法之一。Shen Chuanbo等(2009)对川东褶皱带万州区域的侏罗系砂岩样品进行磷灰石裂变径迹分析后，提出川东弧形褶皱带发生两次构造运动导致的快速隆升，一次发生在晚白垩世(100～70 Ma)，另一次发生在15 Ma，由于青藏高原隆升导致的向东侧四川盆地挤压导致的构造快速隆升。Tian Yuntao 等(2012)根据川东褶皱带西侧普光气田的钻井和毛坝井样品的锆石U/Th年龄分析，认为川东褶皱带快速隆升时期为125～100 Ma。 王平等(2012)通过磷灰石裂变径迹测试分析，模拟了川东主要背斜的隆升—剥露热历史后认为川东主体构造变形时间为135～65 Ma，即早白垩世早期到晚白垩世。Deng Bin等(2013)对川东褶皱带华蓥山构造的磷灰石裂变径迹年龄研究，以及综合四川盆地的磷灰石裂变径迹年龄研究成果，提出川东褶皱带发生两期快速冷却，时间分别为120～80 Ma 和20～10 Ma。Li Chuanxin 等(2020)根据磷灰石裂变径迹年龄分析，提出川东褶皱带有两次逆冲变形，早期逆冲时间为130～80 Ma，主要受太平洋板块向西俯冲影响；晚期变形时间为20～10 Ma，可能与印度与欧亚板块碰撞远程效应(Li Sanzhong et al., 2012)。

在中新生代时期，四川盆地及研究区川东地区的区域构造主要受3种汇聚板块构造背景下扬子板块陆内逆冲作用影响( Li Sanzhong et al., 2012)。① 中晚三叠世到早侏罗世华北板块与扬子板块碰撞(肖安成等, 2011； Liu Shaofeng et al., 2015)；② 早白垩世期间，太平洋板块俯冲在扬子板块之下(Chu Yang et al., 2012； Qiu Liang et al., 2016)；③ 新生代时期印度板块向北与欧亚板块碰撞(Deng Bin et al., 2013)。川东高陡断褶带形成时间存在燕山期和喜马拉雅期的分歧(邹玉涛等，2015)。有的研究者提出川东褶皱带构造形成于中侏罗世至晚白垩世之间(Yan Danping et al., 2003)，或者是川东褶皱带构造形成在晚侏罗世末至早白垩世初期间(胡召齐等，2009)，即形成于燕山期。也有研究者川东褶皱带的变形构造起始于印支期—早燕山期，定型于晚燕山期—喜马拉雅期(冯向阳等，2003；吕宝凤和夏斌，2005)。李忠权等(2002)提出川东褶皱带是在印支——燕山早期旋回发育，白垩纪以后喜马拉雅时期，先存断裂断裂以继承或新生的形式继续活动。徐汀滢等(2012)认为白垩纪以后，川东褶皱带发育了早期北北东向和晚期北东向的两期构造变形。川东褶皱带的早期构造变形，是扬子板块受华北板块碰撞以及太平洋板块俯冲汇聚影响，变形时间早侏罗世—早白垩世期间。现在问题是应用低温热年代学得出川东褶皱带经历两期隆生，或者说是该区存在两期变形，但到目前为止，未在川东褶皱带找到晚期构造变形的直接地质证据。通过对川东地区明月峡背斜构造进行详细构造解释，笔者发现该区横穿背斜构造的所有地震剖面均显示出下古生界被褶皱，并存在两个楔形构造端点。这两个构造端点分别位于寒武系和志留系滑脱层，笔者认为存在两个楔形构造，这两个楔形构造有一个共用顶面滑脱层。根据对地震资料构造解释分析以及钻井资料的地层标定及倾角测井成果，笔者认为明月峡隔挡式背斜构造是由两期楔形构造叠加组成的，该区存在两期构造发育。早期构造形成之后，晚期构造是在构造深部发育，造成地表构造发生区域性隆升，所以通过地表地质调查，不可能发现晚期构造变形痕迹。所以笔者推测早期构造发育时间为早白垩世，晚期构造发育时间应为新生代，早晚两期发育的楔形体构造先后形成并在平面和剖面上叠加形成明月峡复杂构造几何样式。

5 结论

(1)明月峡构造构造样式是两个楔形构造垂向上叠合而成，发育了两期楔形构造，即早期构造形成时间为晚白垩世之前，晚期构造形成时间为新生代中新世期间。其浅层发育向东的反冲断层扩展褶皱，中深层为三叠系膏岩和志留系泥页岩分别为顶、底滑脱面的楔形构造，深层构造以志留系泥页岩和震旦系泥页岩分别为顶、底滑脱面的楔形构造。

(2)深层楔形构造形成时间晚于中深层楔形构造，而且晚期发育的深层楔形构造改造了早期发育中浅层楔形构造，从而出现构造复杂化及构造高点偏移现象。

(3)明月峡背斜浅层高陡构造背斜东翼宽度从北向南逐渐变窄，同时中、深层楔形体楔形角度逐渐变大，构造缩短量相应增加。

(4)明月峡构造带纵向上构造的变异情况与川东高陡构造的总体规律基本相同，说明解剖清楚了明月峡构造构造样式，就对川东高陡构造的发育模式就有了明确的认识，可以用来指导整个川东构造带的油气勘探。

注 释／Notes

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❷ 西南石油天然气分公司. 2007. 明月峡构造带整体综合评价研究报告多媒体, 内部资料.

❸ 西南石油天然气分公司. 2001. 明月峡构造带整体综合评价, 内部资料.

参 考 文 献／References

(The literature whose publishing year followed by a “&” is in Chinese with English abstract; The literature whose publishing year followed by a “#” is in Chinese without English abstract)

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