四川盆地龙门山前北段构造演化特征及其油气地质意义

梁瀚，文龙，冉崎，韩嵩，刘冉，陈康，狄贵东，陈骁，裴仰文

（1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院，成都 610041；2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛 266580；3.山东省深层油气重点实验室，山东青岛 266580）

0 引言

川西北地区龙门山前北段是四川盆地重要的油气富集区，该地区相继在中生界、上古生界、下古生界和震旦系取得重大突破，显示出巨大的油气勘探开发潜力[1-6]。前人对龙门山前北段的构造变形特征开展了大量研究，发现川西北地区自印支运动以来受到多期次挤压作用，发生了复杂的构造叠加变形[6-12]。梁瀚等[13]通过对龙门山前北段的构造建模和平衡恢复研究，发现逆冲推覆体下盘发育的上古生界隐伏构造，并将该地区上古生界的有利勘探区从盆内双鱼石构造的隆凹型断块构造延伸至山前推覆带下伏构造。尽管前人研究已发现龙门山前北段逆冲推覆前锋断层对该地区构造格架及油气成藏具有重要影响，但由于龙门山前北段经历了强烈的构造变形而导致地震反射波场复杂，地震资料成像效果差，目前对该复杂构造带的构造模式认识尚不清晰，特别是针对逆冲推覆前锋断层下伏构造的变形特征及其地表构造响应的研究还不够深入，导致现阶段还未能明确推覆体下盘隐伏构造的侧向变化特征和空间分布规律，制约了该地区的油气勘探进程。因此，精细刻画龙门山前北段逆冲推覆前锋断层的构造特征，明确前锋断层及其下伏构造的侧向变化及空间分布规律，并进一步分析该地区构造变形对油气成藏的控制作用，对目前川西北龙门山前北段上古生界油气勘探具有重要指导意义。

近年来，川西北地区新采集的宽线二维、线束三维地震数据的成像品质有了显著提升，钻至逆冲推覆体前缘复杂变形带的钻井数据也对地震信噪比较低的复杂变形带构造变形特征形成了较好的约束。本文利用新采集的地震数据（时间域）和钻井分层数据，结合地表地质调查和电法资料对龙门山前北段开展构造地质综合研究，针对研究区发育的主要断裂和各构造区带变形特征进行精细构造建模，明确了龙门山前北段构造变形的侧向变化特征和空间分布规律，探讨其构造变形对上古生界油气成藏的控制作用，揭示龙门山前北段不同地区油气成藏的差异性，以期对该地区后续油气勘探有一定的启示和借鉴作用。

1 区域构造概况

龙门山冲断带发育4条区域性主干断裂[8,11,14-15]，自北西向南东依次为青川—茂汶断裂（F1）、北川—映秀断裂（F2）、马角坝—通济场—双石断裂（F3）和广元—关口—大邑断裂（F4），将川北地区分割为松潘—甘孜构造带（Ⅰ）、后山推覆带（Ⅱ）、前山推覆带（Ⅲ）、前锋带（Ⅳ）和隐伏前缘带（Ⅴ）（见图1a、图1b）。广元—关口—大邑断裂（F4）是龙门山与四川盆地的“盆山分界线”[8]，在龙门山前北段又被称为山前隐伏断层[6,12]，是川西北龙门山褶皱冲断带的逆冲推覆前锋断层[3,13-14]。

以广元—关口—大邑断裂为界，根据构造变形特征可将地表构造划分为断裂以西的逆冲推覆变形带和以东的前陆坳陷带（见图1b）。其中，断裂以西的逆冲推覆变形带经历了强烈的构造变形，地表主要出露寒武系至侏罗系，褶皱和断层关系复杂；而断裂以东的前陆坳陷带构造变形强度相对较弱，地表主要出露侏罗系和白垩系。

川西北地区在印支晚期、燕山期和喜马拉雅期遭受了多期次的构造挤压作用[10-11]，龙门山前北段主要在印支晚期和喜马拉雅期发生强烈构造变形[6,13]，晚三叠世的构造变形明显强于新生代[7]。前人研究中多以安县为界将龙门山冲断带分为南、北两段（见图1b），在构造变形样式、形成演化过程及山前沉积响应等方面存在显著差异：安县以南的龙门山前南段向盆地内部发生大规模逆冲推覆并传递至龙泉山一带，相比而言，安县以北的龙门山前北段逆冲推覆明显弱于南段，未发生大规模盆向逆冲推覆[7,15]。本次研究重点关注安县以北的龙门山前北段构造演化特征及其油气地质意义。龙门山前北段以发育阿尔卑斯型逆冲推覆构造变形为主要特征[7]，以矿山梁—天井山—中坝构造带为冲断前锋带，形成强烈变形的盖层滑脱冲断褶皱[6]。在位于马角坝—通济场—双石断裂（F3）和广元—关口—大邑断裂（F4）之间的龙门山前锋带，发育多套垂向叠置的构造滑脱层（见图2），包含2套主滑脱层（深部的寒武系泥页岩和浅部的下三叠统嘉陵江组膏盐岩层）[13]和1套次级滑脱层（二叠系茅口组泥页岩）。在构造地质学研究中，通常使用不整合面作为构造层的划分依据，但四川盆地由于 2套主滑脱层对于盆地构造变形具有重要影响，因此，在本次研究中采用滑脱层作为分界面进行构造层的划分。如图2所示，2套主滑脱层将龙门山前锋带垂向上分为上、中、下 3套构造层，由深至浅依次为：寒武系以下的震旦系及基底组成的下构造层，古生界—三叠系飞仙关组组成的中构造层，三叠系雷口坡组及以上地层组成的上构造层。3套构造层构造变形垂向上存在明显差异：下构造层未发生明显逆冲构造变形，中构造层受南东向构造挤压发生构造变形而具有隆凹结构特征，上构造层未卷入中构造层的构造变形中[13]。

图2 川西北地区地层柱状图及构造层划分（据文献[6]修改）

2 龙门山前北段构造特征

本研究基于地表高程资料（SRTM）、地表地质资料（地质图及野外勘察）、4条区域格架地震剖面和 4条电阻率剖面，开展龙门山前北段的综合构造建模，分析龙门山前北段的构造变形特征，重点刻画马角坝断裂下盘的断层、褶皱发育特征，并结合构造运动学正演与平衡剖面恢复技术探讨龙门山前北段的构造演化过程。需要指出的是，龙门山内部结构十分复杂，虽然近年来开展了众多针对其内部结构的研究，但仍然存在很多争议且尚未形成被广泛接受的认识和结论；同时，由于本文采用的地表、地震和电法资料尚不足以支撑整个龙门山北段，特别是其后陆部位的精细构造解释，因此本文重点关注逆冲推覆前锋断层及其上盘的叠瓦构造带和下盘的山前隐伏构造带变形特征，而对于龙门山后陆结构则不在文中做深入讨论。

2.1 龙门山前北段地表构造特征

北川—映秀断裂为川西北地区发育的区域性逆冲断裂，其西北侧的上盘沿该断裂向南东方向逆冲（见图1b）。在龙门山前北段的北川—映秀断裂下盘（见图1c），地表主要发育两套北东向延伸的区域性构造带，依次为马角坝断裂和厚坝高陡地层变形带。其中，厚坝高陡地层变形带为从南西向北东沿着香水场—双河口—厚坝—黄金口—下寺一带出露的中侏罗统构造变形带，地表延伸方向约为北东45°，地层向南东倾斜，倾角普遍大于30°。厚坝高陡地层变形带的发育受控于深部隐伏断层，该隐伏断层仅在香水场附近局部向上传播至地表，形成香水断层（见图1c）。根据龙门山前北段发育逆冲断裂在断层倾角、断距及切割深度等方面的差异，马角坝断裂和厚坝高陡地层变形带将北川—映秀断裂下盘划分为 3个构造单元，从北西向南东依次为异地推覆带（以志留系—泥盆系岩片为主）、叠瓦构造带（以二叠系—三叠系岩片为主）和山前隐伏构造带（以寒武系—侏罗系较完整层序为主）。

马角坝断裂上、下两盘出露地层具有明显差异，上盘唐王寨—仰天窝向斜出露地层主要为大套志留系至石炭系，下盘出露地层则主要为寒武系至白垩系。马角坝断裂下盘的多处野外露头中可见大范围的侏罗系与下伏地层之间的角度不整合现象（见图 3）。受天井山古隆起构造作用影响[16]，叠瓦构造带以二叠系至三叠系岩片为主，志留系至石炭系缺失或者明显薄于异地推覆带。以厚坝高陡地层变形带为界，其西北一侧叠瓦构造带出露复杂的寒武系至三叠系断层-褶皱构造变形，包括以寒武系为核部的天井山背斜和矿山梁背斜；其东南一侧则迅速变为南东倾向10°以下白垩系至侏罗系平缓单斜，且未发现断层出露地表，双鱼石背斜的上古生界隆凹断块结构在浅层侏罗系—白垩系没有发生同步变形，为山前隐伏构造带（见图1c）。印支晚期龙门山冲断形成的侏罗系与下伏地层的高角度不整合大致沿厚坝高陡地层变形带的西北侧分布，提供了印支晚期构造在喜马拉雅期活化的证据；但在重华至武都一带既没有印支期角度不整合面出露，也没有强烈的断层-褶皱出露，仅发育海棠铺断层出露地表，并错断中侏罗统，断距小，表明重华至武都一带印支期构造在喜马拉雅期没有再次发生强烈构造变形。

图3 马角坝断裂下盘侏罗系与二叠系之间的角度不整合

2.2 龙门山前北段地震剖面特征

本研究选取了4条代表性地震格架剖面，并结合地表地质特征和部分钻井分层数据，综合分析龙门山前北段地下构造特征。4条剖面均为时间域地震反射资料（其中B—B＇、C—C＇和D—D＇剖面为拼叠地震剖面），按照由南西向北东的次序均匀覆盖龙门山前北段地区。

2.2.1 A—A＇地震剖面特征

剖面 A—A＇位于龙门山前北段的北川、香水场一带（见图1c）。在北川—映秀断裂下盘，地表自北西向南东依次出露马角坝断裂和香水断层，将剖面 A—A＇由山至盆分割为异地推覆带、叠瓦构造带和山前隐伏构造带。马角坝断裂和香水断层卷入的出露地表地层具有明显差异（见图4）。马角坝断裂为基底卷入断层，其上盘的异地推覆带为厚皮构造变形，将巨厚志留系至泥盆系长距离推覆并出露地表。马角坝断裂下盘的叠瓦构造带则为薄皮构造变形，沿寒武系滑脱层向盆内发生逆冲。逆冲推覆前锋断层向盆地内部延伸并以香水断层出露于地表，上盘叠瓦构造带卷入三叠系至石炭系，下盘向盆内方向出露侏罗系至白垩系。香水断层上盘发育有南东翼倒转的断层传播褶皱，断层出露地表处为厚坝高陡地层变形带，此处侏罗系高角度南西倾斜并在局部发生倒转，据此推断香水断层在喜马拉雅期仍持续发生构造变形。在逆冲推覆前锋断层上断坪的下盘发育被叠瓦构造带逆掩的下盘隐伏构造，形成了多个由小型的盆向或反向逆冲断层控制的低幅度宽缓断层传播褶皱，为川西北龙门山前隐伏构造带。

图4 A—A＇时间域地震剖面构造解释（测线位置见图1c；图中地层符号为该层底）

位于马角坝断裂和香水断层之间的叠瓦构造带主要发育两个底部沿寒武系滑脱的岩片，其深部的逆冲推覆前锋断层具有多重“断坡-断坪”组合形态，深层位移量沿下三叠统嘉陵江组向盆内发生顺层滑脱而发育了 3条叠瓦断层，由北西至南东依次为香水断层、双河口断层和彰明断层，但 3条断层的变形特征和变形时间有明显差异。香水断层出露地表，上、下盘分别出露三叠系和侏罗系，且下盘紧邻断层的侏罗系发生局部地层倒转，表明香水断层在印支晚期和喜马拉雅期均有活动。双河口断层和彰明断层向上传播至三叠系并发育逆冲褶皱构造，侏罗系不整合于其上并向南东方向倾斜，表明这两条断层主要在印支晚期活动，但在喜马拉雅期未发生强烈活动。

2.2.2 B—B＇地震剖面特征

剖面 B—B＇位于龙门山前北段的重华、厚坝一带（见图 1c）。在北川—映秀断裂下盘，与剖面 A—A＇相似，以马角坝断裂和厚坝高陡地层变形带为界，剖面B—B＇由山至盆分割为异地推覆带、叠瓦构造带和山前隐伏构造带（见图5）。位于马角坝断裂上盘的唐王寨向斜为大型的志留系—泥盆系异地推覆带，位于马角坝断裂下盘的叠瓦构造带则为 4个二叠系至三叠系岩片垂向叠置形成的叠瓦构造，其上部 3个岩片褶皱前锋的三叠系均出露地表，而最下部岩片褶皱前锋的三叠系则与上覆侏罗系呈角度不整合接触。深部的逆冲推覆前锋断层具有多重“断坪-断坡”组合形态，并在前端发育断层传播褶皱。与剖面A—A＇相比，剖面B—B＇中逆冲推覆前锋断层位移量并未向盆地内发生大规模传递，而是通过其下盘嘉陵江组发生明显增厚的形式被吸收（ST9井在逆冲推覆前锋断层下盘钻遇了发生明显增厚的嘉陵江组）。在逆冲推覆前锋断层上断坪的下盘仍然发育被叠瓦构造带逆掩的下盘隐伏构造，与剖面A—A＇中下盘隐伏构造的变形特征相似。

图5 B—B＇时间域地震剖面构造解释（测线位置见图1c；D—泥盆系；图中地层符号为该层底）

逆冲推覆前锋断层下盘的嘉陵江组发育了低幅度的盐背斜，为中坝背斜向北东的延伸和尖灭。在纵向上，受寒武系泥页岩和下三叠统嘉陵江组膏盐岩层两套区域滑脱层的控制，逆冲推覆前锋断层下盘（即山前隐伏构造带）同样可分为 3套构造层，上构造层为须家河组至白垩系，中构造层为寒武系至飞仙关组，下构造层为震旦系及以下地层。其中，下构造层没有明显构造变形，中构造层形成隆凹型断块隐伏构造，上构造层则仅形成盆向倾斜的单斜构造。而在 A—A＇剖面中，虽然上部构造层叠加了中坝背斜的印支期变形（见图4），使得上三叠统须家河组构造变形和侏罗系—白垩系构造变形有所差异，但这是由于两期构造叠加造成的，整体构造变形特征仍与中部构造层形成的隆凹型断块隐伏构造有明显差异，因此中坝背斜仍归属于上部构造层中。

2.2.3 C—C＇地震剖面特征

C—C＇剖面位于龙门山前北段的剑阁以西一带（见图1c），以马角坝断裂和厚坝高陡地层变形带为界，将剖面由山至盆分割为异地推覆带、叠瓦构造带和山前隐伏构造带（见图6）。马角坝断裂下盘在地表出露由两个背斜叠加组成的天井山背斜（见图1c、图6），东南一侧的背斜在地表出露以二叠系为主的核部地层，西北一侧的背斜在地表出露寒武系为主的核部地层并通过逆冲作用叠加在东南一侧背斜之上。TJ1井证实东南一侧背斜是一个寒武系—三叠系组成的大型倒转背斜，背斜中发育多条断层[12]，推断该背斜是由 3个断层叠置形成的大型断层传播褶皱，其后翼被冲断形成地表靠近西北一侧的背斜。根据倒转前翼和相对宽缓后翼的几何学形态，逆冲推覆前锋断层深部几何学形态已转变为铲形逆冲断层，与厚坝以南剖面A—A＇和B—B＇剖面中的多重“断坪-断坡”组合形态具有明显差异（见图 5、图 6）。剖面中叠瓦构造带中各断片的断距分布与B—B＇剖面（见图5）相比存在明显差异，绝大部分断距被逆冲推覆前锋断层所吸收，而其上盘发育的多个逆冲断层断距均较小，仅小幅错断倒转的前翼地层。在逆冲推覆前锋断层下盘发育被叠瓦构造带逆掩的下盘隐伏构造，与B—B＇剖面中构造变形特征相似，发育多个冲起构造。

图6 C—C＇时间域地震剖面构造解释（测线位置见图1c；图中地层符号为该层底）

2.2.4 D—D＇地震剖面特征

D—D＇剖面位于龙门山前北段的广元以西一带（见图1c）。以马角坝断裂和厚坝高陡地层变形带为界，将剖面由山至盆分割为异地推覆带、叠瓦构造带和山前隐伏构造带（见图 7）。SJ1、K3和 K2井均位于山前隐伏构造带和叠瓦构造带，有效约束了 D—D＇剖面的地震构造解译。发育在K2井之下的逆冲推覆前锋断层仍是沿寒武系滑脱的铲形逆冲断层，断层前锋发育断层传播褶皱。由SJ1井向K2井方向，剖面深部的震旦系逐级抬高，反映了龙门山地区基底较盆地基底发生了明显抬升。K3井下方发育基底断层形成基底卷入构造，并在震旦系发育一处冲起构造，在其南东翼上方的上古生界中发育一条较大的逆断层，断层上盘的地层整体显著抬升并形成矿山梁背斜（见图1c）。SJ1井下方深层发育一宽缓背斜，该背斜是一个以寒武系底界和灯影组底界分别作为上、下断坪的断层转折褶皱，其发育进一步控制了上方二叠系中的冲起构造。

图7 D—D＇时间域地震剖面构造解释（测线位置见图1c；图中地层符号为该层底）

2.3 龙门山前北段电阻率剖面特征

电法资料的电性异常特征是对地下地质体的宏观反映，可对地震构造解译方案进行有效的补充和验证。图8为4条位于龙门山前北段的深度域电阻率剖面，采用了二维连续介质方法进行反演处理，既可克服地形和地表浅层不均匀体的影响，同时又能较好地刻画地层电性的纵、横向变化特征，对盆山接触关系、断裂位置及盆内地层的起伏形态等都有很好的显示效果，反映了较为可靠的深部电阻率变化几何形态。

在覆盖川西北龙门山前北段的 4条电阻率剖面中（见图8），通过对区内钻井（包括ST9井、TJ1井、SJ1井和K2井等）和野外露头实测电阻率的统计分析，确定了岩性与电阻率之间的对应关系。在4条剖面中，低电阻率（蓝色、绿色）反映的是膏盐岩层、泥页岩等能干性较弱的地层，电阻率小于 22 Ω·m；高电阻率（黄色至红色）整体代表了碳酸盐岩和基底等能干性较强的地层，电阻率大于 55 Ω·m；而介于前两者之间的中电阻率（黄色）则为须家河组碎屑岩，电阻率为 22～55 Ω·m。

在图8所示的4条电阻率剖面中，可观察到与地震剖面中相同的构造带分布特征：马角坝断裂上盘发育异地推覆带，基底卷入逆冲构造变形；马角坝断裂与逆冲推覆前锋断层之间发育叠瓦构造带，以寒武系泥页岩为滑脱层，发育多个盆向逆冲断片；逆冲推覆前锋断层下盘则为山前隐伏构造带。在山前隐伏构造带中，发育两套连续分布的低电阻率地层（蓝色、绿色，电阻率小于22 Ω·m），分别为上部的嘉陵江组膏盐岩层和下部的寒武系泥页岩；其间为以泥盆系—三叠系飞仙关组碳酸盐岩为主的高电阻率地层（黄色、浅橙色，电阻率为22～150 Ω·m），并发育多条小断距盆向逆冲断层和反冲断层，形成低幅度背斜和冲起构造。

在 4条电阻率剖面中，深部震旦系及以下基底为高电阻率特征。在位于南部的2条电阻率剖面中（图8中a—a＇和b—b＇剖面），叠瓦构造带和山前隐伏构造带深部基底未观察到明显的构造变形，而在位于北部的2条电阻率剖面中（图8中c—c＇和d—d＇剖面），则发育了大型的基底卷入构造，导致寒武系底界发生了明显的差异抬升。基于电阻率剖面的龙门山前北段结构分析，发现逆冲推覆前锋断层下盘的震旦系及以下基底构造变形由南向北逐渐增强，抬升幅度也随之加强。逆冲推覆前锋断层上盘的叠瓦构造带叠置在深部隐伏构造之上，与南部电阻率剖面 a—a＇和 b—b＇相比，北部电阻率剖面 c—c＇和 d—d＇中深部震旦系及以下基底的大幅逆冲抬升对其上部逆冲推覆前锋断层和叠瓦构造带的几何学形态也产生了较为明显的影响。

2.4 龙门山前北段构造变形空间特征

通过地表与地下相结合的构造变形特征解析，明确了龙门山前北段构造空间变化特征。逆冲推覆前锋断层是叠瓦构造带和山前隐伏构造带的分界断层，是印支期大型逆冲推覆构造的前锋断层。在逆冲推覆前锋断层上盘发育了南东翼倒转的断层传播褶皱，这点已被ST9井、TJ1井和J12井[17]等实钻井证实（见图4—图 8），断层端点前部发育的厚坝高陡地层变形带是该断层传播褶皱的地表构造响应，断层的主要位移量被断层传播褶皱大量吸收，因此未大规模传递至盆地内部。其上盘在地表和地震剖面中均观察到侏罗系与下伏地层之间的角度不整合，但其下盘则未见侏罗系与下伏地层大规模、高角度不整合特征。

同时，龙门山前北段逆冲推覆构造变形特征与龙门山前南段（即安县以南）相比具有明显差异（见图8、图 9）：龙门山前北段逆冲推覆构造并未沿嘉陵江组膏盐岩滑脱层向盆地内部发生明显滑脱（见图4—图8），与龙门山前南段发育的一系列沿嘉陵江组膏盐岩滑脱形成的背斜构造（如龙泉山背斜）形成了鲜明对比。龙门山前北段叠瓦构造带发生强烈的断裂和褶皱变形，其地表响应也具有明显的侧向差异（见图8、图9）。例如，在黄金口至安县一带（剖面A—A＇和B—B＇，见图 4、图 5），逆冲断层活动强烈并冲出地表；在黄金口至下寺一带（剖面 C—C＇，见图 6），褶皱活动强度开始增强，仅有少量逆冲断层冲出地表；而在下寺至广元一带（剖面 D—D＇，见图7），逆冲断裂活动强度进一步减弱，逆冲断层未能突破地表，并使其上覆三叠系和侏罗系以倾角约10°的产状向盆地倾斜。

图8 川西北地区电阻率剖面构造解释（剖面位置见图1c；P2ch—上二叠统长兴组；图中地层符号为该层底）

图9 龙门山前北段构造变形空间变化三维示意图

3 龙门山前北段逆冲推覆构造形成演化过程

基于龙门山前北段地震剖面和电阻率剖面构造解译，综合应用构造运动学正演与平衡剖面恢复技术，建立了川西北龙门山前北段的构造演化序列（见图10），即晚三叠世以来，川西北龙门山前北段主要经历了印支期、剥蚀沉降期和喜马拉雅期3期构造演化。

①印支期。川西北受南东向区域挤压应力影响，在印支运动早期（见图10a）、中期（Ⅰ幕，见图10b；Ⅱ幕，见图 10c），从龙门山向盆地依次发育了一系列南东向逆冲断层，整体呈前展式发育（见图 10a—图10c）；至印支运动末期（Ⅲ幕，见图 10d），作为现今叠瓦构造带和山前隐伏构造带分界线的逆冲推覆前锋断层已经初步形成，且断距已经超过5 km（见图10d）。在这一时期，逆冲推覆前锋断层上盘地层中发育了南东翼倒转的断层传播褶皱，随着构造缩短量的持续增大，逆冲推覆前锋断层在传播褶皱前翼轴面位置突破并传播至地表。

②剥蚀沉降期。印支运动强烈的叠瓦冲断作用导致龙门山地区逆冲推覆前锋断层上盘地层被强烈抬升，在印支末期（Ⅲ幕，见图10d）累计抬升幅度超过4 km；逆冲推覆前锋断层上盘发育的褶皱遭受强烈剥蚀，褶皱高部位三叠系、二叠系剥蚀殆尽并在核部出露寒武系（见图 10d—图 10e）。印支运动之后，川西北发生区域沉降并在该剥蚀面之上接受了侏罗系及以上地层的沉积，在逆冲推覆前锋断层上盘形成了侏罗系与下伏二叠系、寒武系之间的大规模角度不整合（见图 10e），该不整合在野外露头（见图 3）及地震反射资料（见图4）中均有直观显示。

③喜马拉雅期。印支期发育的逆冲断层作为构造薄弱面，在喜马拉雅期南东向挤压应力的作用下再次活化，断层滑移量持续增大。逆冲推覆前锋断层上盘的寒武系—三叠系褶皱地层进一步发生强烈冲断褶皱变形，不整合面之上的侏罗系等新地层也卷入构造变形并发生显著抬升。在这一阶段，随构造缩短量持续增加，逆冲推覆前锋断层上盘的断层传播褶皱变得更为紧闭并使前翼发生倒转，且在前翼轴面位置发育多个次级逆断层（见图10f—图10h）。在逆冲推覆前锋断层下盘的山前隐伏构造带中，下三叠统嘉陵江组膏盐岩和寒武系泥页岩具有良好的滑脱性质并起到拆离作用，导致山前隐伏构造带构造变形具有显著的垂向差异性：深部构造变形沿寒武系泥页岩发生盆向滑脱并形成一系列小断距的逆冲断层（北西倾向）和反冲断层（南东倾向），错断寒武系和二叠系并形成幅度较小的断层传播褶皱，断层断距从龙门山向盆地方向呈现梯次减小的趋势；下三叠统嘉陵江组膏盐岩层受龙门山盆向挤压影响而发生南东向塑性流动，使得靠近逆冲推覆前锋断层下盘的嘉陵江组显著增厚，并发育了多个断层传播褶皱，导致山前中、上三叠统和侏罗系整体抬升并呈现南东向倾斜特征。

4 逆冲推覆构造与油气关系

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带在白垩系储集层之上沉积了巨厚的古近系库姆格列木群膏盐岩层[18]，为盐下堆垛式叠瓦构造的白垩系碎屑岩断块区的油气成藏提供了良好盖层条件。与之相似，川西北地区也广泛发育嘉陵江组石膏与薄层白云岩互层的膏盐岩层，厚度可达400 m，对川西北地区的油气成藏具有重要影响。然而，由于川西北地区，特别是龙门山前北段在印支期和喜马拉雅期构造运动中发生了强烈了构造叠加变形（见图10），以逆冲推覆前锋断层为界，其下盘的山前隐伏构造带和上盘的叠瓦构造带油气勘探有利目标具有显著差异（见图11）。

图10 川西北龙门山前北段构造演化序列图（图中地层符号为该层底）

逆冲推覆前锋断层下盘的山前隐伏构造带整体生储盖成藏条件匹配较好（见图11）。从生烃条件来看，主要烃源岩系包括中二叠统茅口组、栖霞组黑/黑灰色含有机质泥质灰岩和下寒武统筇竹寺组炭质页岩[19]，在白垩纪之后有机质演化已达成熟—过成熟阶段，使得山前隐伏构造带具备了成藏的基本条件。从储集条件来看，据野外露头和实际钻井勘探证实，上古生界泥盆系、石炭系和中二叠统栖霞组均发育稳定分布的白云岩储集层，强烈的构造变形导致断裂系统发育，并形成了良好的碳酸盐岩储渗体，是山前隐伏构造带油气成藏的基础，特别是栖霞组台缘滩相白云岩储集层在川西北地区的广泛发育[3]，并呈现向西逐渐加厚的趋势，为龙门山前隐伏构造带大气藏的形成提供了必要条件。从封盖条件来看，嘉陵江组膏盐岩层在川西北地区广泛发育，是山前隐伏构造带的区域性盖层，而飞仙关组泥岩则是上古生界储集层的直接盖层；逆冲推覆前锋断层上盘的寒武系泥页岩与下盘隐伏构造带的上古生界储集层发生岩性对接，形成断层侧向封闭（见图11）；山前隐伏构造带上古生界储集层中发育的断层均未断穿上部嘉陵江组膏盐岩层，具备了良好的圈闭保存条件。综上，山前隐伏构造带具备良好的生烃、储集和封盖条件，且逆冲推覆前锋断层下盘上古生界勘探目标超过3 000 km2[14]（见图12），是川西北地区上古生界油气勘探的重要目标。

图11 川西北上古生界油气圈闭模式图（剖面位置见图1c，据文献[17]修改；图中地层符号为该层底）

图12 川西北逆冲推覆前锋断层下盘山前隐伏构造带上二叠统底界构造幅度图

逆冲推覆前锋断层上盘的叠瓦构造带生储盖条件与山前隐伏构造带存在较大差异。在叠瓦构造带黄金口—广元一带（见图6、图7），以天井山背斜和矿山梁背斜为例，区域性主要盖层嘉陵江组膏盐岩层已被强烈剥蚀，其下伏寒武系—下三叠统飞仙关组均已直接出露地表，油气保存条件不利。但叠瓦构造带在重华至武都一带则与上覆侏罗系以角度不整合接触（剖面E—E＇，见图11），上覆侏罗系产状较为平缓，显示其在喜马拉雅期未发生强烈构造变形，仅海棠铺断层向上突破地表。结合油气成藏相关研究[20]，寒武系烃源岩原油在中侏罗世以后开始裂解，二叠系烃源岩在晚侏罗世—早白垩世以生气为主，因此，叠瓦构造带西南侧的成藏条件优于东北侧。在叠瓦构造带西南侧，部分逆冲断片中嘉陵江组膏盐岩层未被完全剥蚀，其成藏条件更优，例如，位于 E—E＇剖面叠瓦构造带的YP1井钻遇了逆冲推覆前锋断层上盘的两个逆冲断片（见图11），并在两个断片中均钻遇了巨厚的嘉陵江组膏盐岩层，为该区域的油气成藏提供了良好条件。因此，逆冲推覆前锋断层上盘逆冲推覆体的有利勘探目标应主要以被构造变形较弱的侏罗系不整合覆盖的西南地区为主，如B—B＇剖面和E—E＇剖面，该处深层逆冲断片仍然被嘉陵江组膏盐岩层覆盖，保存条件较好，具备良好的油气聚集潜力。

5 结论

逆冲推覆前锋断层为龙门山逆冲推覆构造与盆地的边界断层，该断层为隐伏断层，仅在江油一带地表出露香水断层，断层前端发育断层传播褶皱，并在地表形成厚坝高陡地层变形带。该断层沿走向呈现出明显不同的几何学特征，从西南侧的多转折断层转变为东北侧的铲形逆断层，地表出露地层也从西南侧的三叠系转变为东北侧的寒武系。逆冲推覆前锋断层上盘的叠瓦构造带在印支期发生大规模逆冲并在喜马拉雅期再次活化。

龙门山前北段发育寒武系和嘉陵江组两套区域性滑脱层，但逆冲推覆前锋断层的位移量并未沿嘉陵江组膏盐滑脱层向盆地内大规模传递，仅在江油一带沿嘉陵江组膏盐岩层发生盆向滑脱并发育了中坝背斜。逆冲推覆前锋断层下盘发育山前隐伏构造带，小型北倾逆冲断层和南倾反冲断层的发育导致上古生界中形成了多断块隆凹相间的构造格局。逆冲推覆前锋断层下盘在西南侧以发育多层滑脱构造为主要特征，从下寺一带向北东方向则以发育基底卷入构造为主要特征。

逆冲推覆前锋断层不仅是龙门山前北段叠瓦构造带和山前隐伏构造带之间的分界线，也是该区油气成藏系统的重要分界线。下盘的山前隐伏构造带整体生储盖成藏条件匹配好，具备形成大型气藏的地质条件。上盘叠瓦构造带东北侧寒武系至下三叠统飞仙关组已出露地表，油气保存条件差；而西南侧逆冲断片则被上覆侏罗系不整合覆盖，且断片中三叠系膏盐岩层未被完全剥蚀，具备相对较好的成藏条件。