开江梁平海槽长兴期古构造格局特征及其地质意义研究

2012-11-09胡望水姚乾坤肖传桃汤济广

长江大学学报(自科版) 2012年7期

胡望水，姚乾坤，肖传桃,汤济广，曾涛

蔡万春 (中石油塔里木油田分公司，新疆库尔勒 841000)

环开江-梁平海槽周边晚二叠世长兴期有多个大小不等的礁体存在，其沉积、发育过程是在该区长兴期区域地质背景及海槽形成之后特殊的古构造格局上发生的。为弄清古构造对海槽2侧礁体的形成所起的作用及2侧礁体的发育特征，以海槽2侧实际地震剖面为基础资料，通过长兴期沉积前海槽南西侧斜坡坡度较为精确的测量及北东侧边界断层特征的研究，描述了海槽2侧差异性的古构造格局特征：海槽南西侧为低角度缓斜坡；海槽北东侧为由数条同生正断层控制形成的高角度陡坡。在此基础之上，明确了海槽2侧差异性的台地类型及礁体特征：北东侧为镶边台地，南西侧为缓坡台地；北东侧礁体形成时间早于南西侧且厚度较南西侧大但范围小。

开江-梁平海槽；长兴期；古构造格局；生物礁

近年来，随着勘探精度和深度的不断提高，川东北开江-梁平地区一种重要的油气藏类型——生物礁型油气藏越来越多地被认识和发现。目前，海槽周边普光、龙岗、元坝等地已发现的生物礁体多达几十个。前人运用不同的研究方法从不同的研究角度对海槽周边这些礁体的沉积特征及其沉积背景和构造背景进行研究，获得了大量丰富的地质认识和资料。强子同等[1]指出四川盆地上二叠统是发育在下二叠统侵蚀面之上的一套海侵型的碳酸盐缓坡带沉积，长兴生物礁是碳酸盐缓坡带上发育起来的海侵生物礁系列；以“碳酸盐台地沉积模式”为理论基础，王一刚等[2]、钟怡江等[3]、赵俊兴等[4]通过川东北地区晚二叠世沉积相的研究认为该区相类型主要有碳酸盐岩深缓坡相、碳酸盐岩开阔台地相、局限台地相、海槽相或盆地相及陆棚(台地)边缘相带等，提出位于海槽和碳酸盐岩台地之间的陆棚(台地)边缘相是生物礁发育的有利地带，易形成陆棚边缘礁，生物礁环海槽周边呈串珠状分散分布而非大面积连续分布的特征；洪海涛等[5]依据四川盆地长兴组生物礁发育的位置与沉积相带之间的关系，将生物礁分为陆棚边缘礁和点礁2种主要类型，其中川东北以陆棚(台地)边缘礁为主；通过海平面上升速度和生物礁生长速度之间关系的研究，曾德铭等[6]、王兴志等[7]将整个川东北已勘探出的生物礁分为2种类型：海侵并补型和海侵追补型，并分别阐述了这2类礁体不同的岩性组合、储集性、影响因素和分布特征等；魏国齐等[8]通过地震剖面及岩石学等方面的研究对海槽的边界进行初步探索认为海槽北东侧为断层形成，南西侧为斜坡形成，等等。上述学者对礁体的形成背景及海槽2侧古构造特征虽做了大量的工作，也认识到了海槽形成之后2侧的古构造格局不同及古构造格局是礁体形成的重要的控制作用之一，但是对海槽2侧具体的古构造格局特征的差异性的研究仍存在不足。为此，笔者在这些研究的基础上，通过对海槽南西侧地震剖面及北东侧构造剖面的分析，分别阐述了海槽北东和南西2侧差异性的古构造格局特征及其对生物礁体的形成所起的作用机制，为今后该区生物礁型油气藏的勘探提供了一定的理论指导，有助于该区长兴组生物礁的高效勘探。

1 区域地质背景

“开江-梁平海槽”为川东北地区晚二叠世-早三叠世一平面上呈北西-南东方向展布的狭长海槽相沉积区，其西为广旺海槽、东为鄂西海槽，三者为古特提斯洋相连，其形成、演化与“峨眉地裂运动”和南秦岭勉略-紫阳洋盆裂陷有关：中二叠世茅口组沉积期末，与川西峨眉山玄武岩大量喷溢的同时期[9]，川东北大巴山古陆前缘的宣汉-开江一带受地裂运动的影响产生了与大巴山古陆近于平行、与泸州-开江古隆起近于垂直的一些张性断裂[8]。受持续性拉张应力场的作用和影响，这些先期存在的张性断裂的持续活动最终导致了开江-梁平海槽的形成。

中二叠世-早三叠世，四川盆地所处的扬子板块位于赤道附近[10-11]，温暖潮湿的气候环境为造礁生物的大量生长和繁殖提供了所需的温度及水体条件。晚二叠世吴家坪组-长兴组，四川盆地大致经历了3个较完整的海平面升降旋回：吴家坪组早期-吴家坪组晚期上升-下降旋回、吴家坪组末期-长兴组早期快速上升-下降旋回及长兴组早期-长兴组末期快速上升-下降旋回，且长兴期第2海侵旋回较第1海侵旋回强度大[12-14]。

图1 开江-梁平海槽南西侧地震剖面图

2 古构造格局特征

2.1南西侧特征

表1 开江-梁平海槽南西侧晚二叠世长兴期古斜坡坡度

对位于海槽南西侧的10条地震剖面(见图1)上长兴组底界古斜坡坡度进行逐条计算可得到如表1的一系列数据。由表1可知，台地边缘斜坡坡度介于1～4°之间：北部4条测线L1200～L1920角度大于3°，中部4条测线L2400～L3360坡度介于1.5～3°，南部2条测线L3600～L3840坡度则为1.5°左右。斜坡坡度总体上呈现北大南小的特点，即剖面上斜坡北西陡，南东缓，由北西到南东逐渐变缓；平面上台地边缘斜坡范围北西小、南东大，由北西到南东逐渐增大的规律特征。

2.2北东侧特征

图2 开江-梁平海槽北东侧构造剖面图(单位：m)

北东侧为海槽形成的起始侧，其发育的一系列正断层构成该侧总体构造特征。运用平衡剖面技术对海槽北东侧通南巴、平昌及宣汉附近的6条地震解释剖面进行平衡恢复至长兴组沉积前(见图2)，通过对比较为精确的确认长兴组期沉积前该区所具有的初始古构造格局特征。由剖面可知:海槽与台地之间的同生正断层控制形成了该侧陡坡型台地边缘，台地与海槽之间具明显的坡折带。根据各剖面上所显示的同生正断层的特征，笔者将这些断层分成2组：①剖面1、剖面2及剖面3上显示断层倾向南西，断开层位上至下三叠统飞仙关组，下至志留系，其中1和2两条剖面上断层从断开层位、倾角、断层在剖面上位置及断距特征分析，其应为同一断层，而剖面3上断层从上述几个方面的特征推断与剖面1及剖面2所显示的断层非同一条断层；②剖面4、5及剖面6三条剖面上所揭示的断层特征明显有别于上述特征：该组剖面上边界断层为2条倾向相反的断层，一条倾向南西，一条倾向北东，2条断层组成地堑式断层系。另外，这几组正断层的倾角都较大，均在70°左右，落差30～100m。

通过比对海槽南西侧数条地震剖面及北东侧若干构造剖面所反映出的实际地质表征，笔者认为长兴期沉积前海槽2侧古构造格局具明显的差异性：海槽南西侧断层不发育，长兴期沉积前该侧为一倾向海槽的低角度缓斜坡；而北东侧断层较南西侧发育，海槽与台地之间为数条正断层控制形成的陡斜坡所衔接过渡。

3 地质意义

3.1北东(NE)侧古构造格局对生物礁形成的控制

海槽形成之后，其北东侧为同生正断层控制形成的镶边型碳酸盐岩台地(见图3)。在海侵过程中，台地边缘高陡坡折带对水体会产生一种类似于“围堰”的作用。由于存在这种作用，长兴早中期北西到南东向较快速的海侵过程中，海槽该侧水体在垂向上快速加深以致于台地边缘近外侧陡坡带很快达到生物礁生长所需的水深条件且该区有由海水从深海带来的丰富营养物质，因而形成台地边缘礁体。到长兴中晚期较强的另次海侵时，同样由于这种作用的影响，台地边缘沉积相带在平面上向台地方向的迁移距离很短致使该期礁体将大致在上一期次礁体所处的位置继续生长堆积造成礁体的纵向叠置，进而使礁体厚度很大。

图3 长兴组沉积时开江-梁平海槽结构简图

3.2南西(SW)侧古构造格局对生物礁形成的控制

与北东侧古构造格局特征不同，晚二叠世长兴期沉积前海槽南西侧为一低角度古缓斜坡，台地边缘无高陡坡折带存在即为缓坡型碳酸盐岩台地边缘(见图3)。在海侵的过程中，因无明显坡折带的存在，故海槽该侧台地边缘对水体无较明显的“围堰”作用，因此，水体垂向加深的同时会沿着斜坡向台地侵没。长兴早中期该侧虽能达到礁体生长所需的水深条件，但是由于水体能量损失较大不能带来足够的营养物质[16]，故鲜有规模较大的礁体存在。长兴中晚期较强的一期海侵时，海面的大幅度上升满足大量礁体的形成条件才会有礁体在台地边缘内缓坡带内规模形成，且与先期礁体相比，其相带更加靠近于台地。

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