（构造地质学专业论文）大巴山冲褶带及前陆构造活动与流体运移研究.pdf

中南大学硕士学位论文 摘要 摘要 大巴山冲断一褶皱带及前陆是我国中央造山带南缘发育的重要构造带，位于 四川盆地和秦岭造山带的过渡部位上。已有的油气勘探经验证明造山带的前陆冲 断褶皱带往往蕴藏着丰富的油气资源。普光气田的发现表明大巴山前陆构造带具 有很好的油气资源远景，该区已被选为四川盆地油气勘探的战略接替区。 在野外详细的构造解析基础上，确定了中生代以来的构造期次和相对时 代顺序，以及各期构造变形特征和式样，建立了中生代以来的构造序列。通 过大量的断层面擦痕测量和室内分析，获得中生代以来五期主要构造运动的 构造应力场特征。第一期为近n _ s 向挤压，三应力轴的产状为：仃l ( 3 。2 。) 、盯，( 9 3 。0 。 ) 、仃3 ( 1 8 4 。8 8 。) ；第二期为n e s w 向挤压， 三应力轴的产状为：仃1 ( 4 0 。么2 。 ) 、d2 ( 3 1 0 。么2 。 ) 、仃3 ( 1 7 5 。么 8 8 。) ；第三期为n w 二s e 向挤压，三应力轴的产状为：仃l ( 1 4 3 。么1 0 ) 、 o r2 ( 5 3 。么2 。 ) 、仃3 ( 2 6 7 。么8 8 。) ；第四期为近e - w 向挤压，三应力 轴的产状为：仃1 ( 1 0 6 。1 6 。) 、仃2 ( 2 3 1 。么6 4 。) 、仃3 ( i 0 。么2 0 。 ) ； 第五期为n e s w 向引张，三应力轴的产状为：巧1 ( 2 3 8 。9 0 。) 、仃2 ( 1 2 7 。么0 。 ) 、仃3 ( 3 7 。z o 。) 。研究区现今构造格局主要形成于n e _ s w 向 挤压，形成多种构造变形式样及构造组合。 。 流体包裹体测试结果表明，断层带中脉体内流体包裹体均一温度具有两个峰 值，分别为1 4 0 - 2 1 0 和2 3 0 ， 2 7 0 ；在均一温度一盐度图中，亦明显分为 两组，一组为高盐度，另一组为中低盐度；反映研究区至少存在两期较强的流体 活动。 印支期n e s w 向向挤压的构造应力场对大巴山前陆带油气藏的形成和分布 具有重要的控制作用；近e 卅向挤压的构造改造了早期发育的近e - w 走向构造， 形成近s - n 向构造叠加于东西向构造之上。上述两期构造应力场形成的叠加褶皱 之复合构造圈闭区，是现今油气藏形成最有利区域，为区域油气勘探之重点。 关键词：大巴山冲断一褶皱带及前陆构造应力场流体包裹体流体运移 中南大学硕士学位论文 a b s t r a c t d a b a s h a nt h r u s ta n df o l db e l ta n di t sf o r e l a n d ，w h i c hl o c a t e di nt h et r a n s i t i o n a l z o n eb e t w e e nq i n l i n go r o g c na n ds i c h u a nb a s i n , a l ei m p o r t a n tt e c t o n i cb e l t s a d j a c e n tt ot h es o u t h e r nm a r g i no fc h i n e s ec e n t r a lo r o g e n p r e v i o u se x p l o r a t i o nh a s s h o w nt h a tt h et h r u s ta n df o l db e l ti sap l a c er i c hi no i la n dg a sp o t e n t i a l l y 1 1 1 e d i s c o v e r yo fp u g u a n gg a sf i e l di n d i c a t et h a tf o r e l a n do fd a b a s h a nt h r u s ta n df o l d b e l t , w h i c hh a sb e e nt a k e na ss t r a t e g i c a l l ye x p l o r a t i o na r e a , i saw o n d e r f u l p e r s p e c t i v er e # o ni ne x p l o r a t i o no no i la n dg a s o nt h eb a s i so fd e t a i l e ds t r u c t u r a la n a l y s i si nf i e l d , t h es t a g e so fp o s t - m e s o z o i c t e c t o n i cm o v e m e n t sh a v eb e e ni d e n t i f i e da n dt h et e c t o n i co r d e r sh a v eb e e nb u i l t b y t h el a r g en u m b e ro fd a t ao fs t r i a em e a s u r e di nt h ef i e l d , t h ep a l e o t e c t o n i cs t r e s sf i e l d s o ff i v et e c t o n i cm o v e m e n t sh a v e b e e no b t a i n e d t h ef i r s ts t a g eo ft e c t o n i cm o v e m e n t s h o w n c o m p r e s s i o ni nn o r t h - s o u t hd i r e c t i o nr o u g h l ya n dt h ea t t i t u d eo f g1 。62a n d 盯3a r e3 。z 2 。，9 3 。z o 。a n d1 8 4 。么8 8 。r e s p e c t i v e l y t h es e c o n ds h o w n c o m p r e s s i o ni nn e s wd i r e c t i o na n dt h ea t t i t u d eo f 仃1 ，仃2a n d 仃3a r e4 0 。z 2 。，3 1 0 。z 2 。a n d1 7 5 。z 8 8 。1 1 l em i r ds t a g es h o w nn w - s ed i r e c t i o n a l c o m p r e s s i o na n dt h ea t t i t u d eo f 仃1 ，仃2a n d 仃3a r e1 4 3 。么l 。，5 3 。么2 。 a n d2 6 7 。么8 8 。t h ea t t i t u d eo f 仃l ，仃2a n d 盯3o ft h ef o u r t ht e c t o n i cm o v e m e n t a r e1 0 6 。么1 6 。，2 3 1 。么6 4 。a n d1 0 。么2 0 。，w h i c hi n d i c a t ean e a r l y e a s t w e s tc o m p r e s s i o n t h ef i f t hs t a g eo ft e c t o n i cm o v e m e n tb e h a v e da sn e s w e x t e n s i o na n dt h ea t t i t u d eo f a1 ，c r2a n d 盯3a r e2 3 8 。z 9 0 。，1 2 7 。z o 。a n d 3 7 。么0 。t h ep r e s e n tt e c t o n i cf r a m e w o r ko ft h er e s e a r c hr e g i o nm a i n l y f o r m e dd u rin gth es e c o n ds t a g eo ft e c t o n i cm o v e m e n tu n d e rt h en e - s w c o m p r e s s i o n t w op h a s e so ff l u i di n c l u s i o n s ，w h i c hp o s s e s sh o m o g e n i z a t i o nt e m p e r a t u r e so f 1 4 0 2 l o a n d2 3 0 2 7 0 ，h a v eb e e ni d e n t i f i e db yt h ed a t ao ff l u i d i n c l u s i o n s e n t r a p p e di n s i d e t h ev e i n sf i l l e di nt h ef a u l t s o nt h ep l o t so f h o m o g e n i z a t i o nt e m p e r a t u r ev ss a l i n i t y , t h ep l o t t i n gp o i n t sd i s t r i b u t eo nt w oc l u s t e r s ， l o w e ra n d h i g h e rs a l i n i t yr e s p e c t i v e l y , w h i c ha l s oi n d i c a t e st w os t a g e so ff l u i df l o w t h ei n d o s i n i a nn e s wc o m p r e s s i o np l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h ef o r m i n ga n d d i s t r i b u t i n go f o i la n dg a si nt h i sr e # o n 1 1 1 el a t e rs t r u c t u r e sd e v e l o p e db ye a s t w e s t c o m p r e s s i o no v e r r i d i n gt h es t r u c t u r e sf o r m e db yn e - s wc o m p r e s s i o n ，a n dt h e s u p e r i m p o s e df o l di st h em o s ta d v a n t a g e o u sa r e af o r t h ea c c u m u l a t i n go fo i la n dg a s i i 中南大学硕上学位论文 a b s t r a c t k e y w o r d s ：d a b a s h a nt h r u s ta n df o i d b e i ta n di t sf o r e i a n d ， p a i e o t e c t o n i cs t r e s sf i e l d f l u i di n c i u s i o n s f l u i dm i g r a t i o n i n 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：碰进。毒日期：兰竺臣年上月4 日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论 文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复 印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将 本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提 供信息服务。 作者签名：鲢童导师签 日期：砸年上月, _ l e t 中南大学硕士学位论文 第一章前言 第一章前言 1 1 项目来源、研究目的及意义 1 1 1 项目来源 本课题名称为大巴山冲褶带及前陆构造活动与流体运移研究，是大巴 山前陆构造演化与油气远景研究项目的子课题。项目来源于中石化股份有限公 司南方勘探开发分公司，是中石化海相油气勘探前瞻性项目。作者全程参与了本 项目的科研工作，时间从2 0 0 6 - 2 0 0 8 年，本论文结合该课题完成，为该课题阶 段性成果。 1 1 2 研究目的 前陆冲断一褶皱( 冲褶带) 系指造山带与盆地之间的过渡部位上造山带向盆 地方向大规模掩冲推覆所形成的冲断系统。冲褶带以具有十分发育的褶皱和断层 构造为显著特征。前陆盆地是大陆岩石圈受上叠地壳加载引起挠曲变形而形成的 边缘坳陷盆地。前陆带的研究是近年来地质尤其是油气勘探领域的热点地区之 一。近几十年的研究表明，沉积瓮地的构造变形与大量流体的产生和运移具有密 切的联系。流体是物质运输的最主要介质，沉积盆地内广泛的流体活动可能发生 于沉积负载、构造推覆、压缩和抬升时期，流体的活动与沉积岩容矿矿床的形成、 石油的运移密切相关。流体运移一般认为以两种方式发生：粒间孔隙间运输和断 裂中流动，断裂和推覆面或滑脱面是盆地演化各个阶段产生的与变形有关的流体 运移的主要路径，人们对构造在流体运移中的作用给予了高度关注【1 】【2 】【3 1 。大量 研究表明，捕获于断裂内胶结物或充填矿物和同构造期形成的脉体中流体包裹体 研究是探讨流体运移十分有效的手段和途径 4 1 【5 1 。因此，将盆地构造演化过程中 流体活动产物的研究与盆地构造变形分析相结合，进而探讨油气运移过程中构造 驱动作用，是本项目的主要研究目标。 1 1 3 研究意义 已有的油气勘探经验证明造山带的前陆冲断一褶皱带往往蕴藏着丰富的油 气资源。大巴山前陆是我国中央造山带发育的重要的前陆构造带，位于现今四川 盆地和秦岭造山带的过渡部位上，虽然对秦岭造山带和四川盆地各自都有相当深 入的研究，但对二者之间的关系，尤其是对秦岭造山带南部的大巴山构造带与四 中南大学硕士学位论文第一章前言 川盆地东北部之间的关系，研究甚少。普光气田的发现表明大巴山前陆构造带蕴 藏着丰富的油气资源，同时在前陆盆地碎屑岩领域见到了良好的显示，部分钻井 获得了工业油气流，因此该区已被选为四川盆地油汽勘探的战略接替区。能否在 更大范围内实现战略突破成为目前石油界迫切愿望，然而由于大巴山前陆构造变 形复杂，至今在还未取得大的突破。本项目配合中石化南方碳酸盐岩油气勘探， 依据区域构造演化和造山过程的基本规律，详细研究大巴山冲断带及其前陆盆地 的形成和演化并探讨其机制，查明构造变形特征，探讨构造作用与流体生成和运 移的关系，为南方碳酸盐岩油气勘探提供地质科学支撑，明确勘探战略方向，指 导勘探部署，因而具有重要的理论价值和实际意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 前陆构造带油气勘探研究进展 冲断褶皱及前陆盆地是全球板块构造的重要组成部分，是与陆一陆碰撞、 弧一陆碰撞及陆内变形相关的一些以冲断一褶皱作用为特征的强变形带，主要发 育于古生代和中生代。 由于陆一陆碰撞、弧一陆碰撞以及陆内变形造成的褶皱冲断变形是前陆的基 本特征。褶皱冲断带的构造活动导致早期形成的部分油气臧因抬升而出露地表形 成油苗和沥青带，是早期认识和寻找石油的主要地区。1 8 2 1 年，美国在阿巴拉 契亚带钻探了第一口天然气井，其后又钻探了第一口油井，引起石油界对前陆构 造带的广泛关注，并逐渐认识到造山带前陆，在油气的运聚格局上处于有利的聚 集区，具有丰富的油气资源。目前，世界上主要油气产地如委内瑞拉的o r i n o e 油气田、中东地区和北阿拉斯加含油气区均发育在前陆盆地、前陆变形带所构成 的构造圈闭内。 同时，前陆构造带发育各种断层相关褶皱，其油气资源丰富、成藏条件优越， 为油气的聚集提供有利的空间。因此，古大陆板块边缘和前陆变形带被确认为油 气场生成十分有利的部位。 近年来，我国西部前陆推覆构造带石油勘探不断取得突破，如酒泉盆地祁连 山山前逆冲推覆构造带( 窟4 、5 、8 井) 、西昆仑山前逆冲推覆构造带( 阿克1 井、柯深1 0 1 井) 、准噶尔盆地西北缘扎伊尔山山前逆冲推覆构造带( 克拉玛依、 红嘴山、百口泉和小拐等油田) 和准南伊林黑比尔根山山前逆冲推覆构造带( 霍 尔果斯、呼图壁、齐古、独山子油气田) 等，这表明我国西部地区众多盆地的前 陆及推覆构造带是一个油气勘探的重要领域。大巴山构造带位于南秦岭造山带与 下扬子前陆交接带，由西向东连绵8 0 0 k m ，其西侧为近东西向展布的米苍山。该 2 中南大学硕士学位论文第一章前言 构造带以城口一镇巴房县断裂带为界分为大巴山推覆构造带与大巴山前陆构 造带( 图1 1 ) 。大巴山前陆普光气田的发现同样验证了造山带前陆为油气富集区。 图卜1 大巴山地质构造简图( 董树文，个人通讯) 1 - 2 2 大巴山前陆构造带油气地质研究及勘探现状 大巴山造山带及其前陆盆地是叠加在三叠纪构造带之上的一个侏罗纪前陆 构造，是四川盆地北部一个潜在的重要含油气聚集构造带。大巴山弧形褶皱带及 其前陆盆地发育有厚度较大的震旦一中三叠世海相碳酸盐岩及晚三叠世一白垩 纪陆源碎屑岩，具有良好的生、储、盖组合条件和优越的构造圈闭和成藏条件， 其含油气潜力和勘探远景一直被地质学家所关注。其油气研究勘查地质工作主要 始于1 9 5 8 年该区全面的油气普查、详查，这期间，相应地开展了地震详查工作。 六十年代，重磁测量在这一地区开始部署实施；七十年代有开展了覆盖全区的1 ： 2 0 万区测、局部1 ：5 万区测【l 圳。八十年代到九十年代初，在地震普查的基础上， 进行了测网数字地震普查和祥查，并开始了钻探工作；九十年代末以来，开始区 块勘探工作。其中，中石化南方项目经理部及南方分公司、中石油新区勘探事业 部南方经理部和中国石油开发公司区域勘察项目经理部等单位进行了大量的研 究勘探工作，基于山耦合的思想对大巴山前陆构造演化进行了研究，重点对川东 北通江、南江、巴中、达县、宣汉等地区的海相油气进行了大量的研究勘探，该 区被认为未来四川盆地天然气勘探战略接替区块，并详细评价了其中一些区块的 油气勘探潜力，对大巴山前陆油气勘探的有利方向进行预测，取得了丰硕成果。 最近，随着勘探研究工作的进一步深入发现了川东北有史以来储量最大的天 中南大学硕士学位论文第一章前言 然气田一普光气田，其储集层主要为二叠系长兴组台地边缘形成的礁滩和白云岩 组合以及三叠系飞仙关组浅海开阔台地相沉积的粒屑滩、鲕粒滩。天然气主要来 自中下寒武统、下二叠统、上二叠统烃源岩，气藏盖层主要为该区下三叠统嘉陵 江组二段、四段及其上的中三叠统雷口坡组膏盐层【6 】。普光气藏属于构造一岩 性复合孔隙型气藏，其成藏模式与成藏过程经历了原生油藏阶段、气藏阶段和改 造定型阶段，具有“多期成藏，油气转化，晚期定位”【刀和“自生自储型”【8 】 等成藏特征。普光气田的发现对大巴山地区油气藏勘探具有重要借鉴作用与指导 意义，为我们研究大巴山前陆油气赋存特征提供了翔实可靠的地质依据。 普光气田发现后，下一个突破点在那里成为了当前南方碳酸盐岩勘探工作的 关键问题。但是由于大巴山构造活动强烈，不同期次、不同特征的构造作用相互 叠加，原有的含油气盆地已被强烈改造肢解，前侏罗纪形成的早期天然气藏遭受 改造，天然气发生大规模再次运移和晚期二次成藏，使得石油界对大巴山地区油 气勘探战略布署引起争论。本课题希望在原有工作基础上，进一步确定侏罗纪构 造事件的性质和地壳变形行为，证实应力驱动油气聚散的基本规律，为油气资源 突破提供科学依据。 1 3 完成的主要研究工作 1 3 1 主要研究内容及任务 以紫阳一达州和城口一万县两条剖面为研究对象，进行构造和流体运移关系 研究，具体研究内容为： 对所选择的剖面进行详细的野外构造解析，划分构造活动期次和分析各期构 造变形特征及各期相对的时代关系，利用各期构造活动过程形成的脉和同构造期 自生矿物，进行构造年代学研究，确定各期构造活动时代，建立构造活动序列。 对各期构造活动过程形成的流体( 脉) 和自生矿物进行包裹体，电子探针和 碳、氧、氢稳定同位素研究，查明不同构造活动时期流体变化规律，示踪各期流 。体的来源和流体运移规律。 分析不同构造时期、不同构造部位流体活动特征及构造运动与流体活动的时 空关系，研究不同流体动力演化阶段的构造驱动作用，建立不同构造背景和不同 构造变形式样下的构造一流体体系，分析流体运移、演化与构造演化的关系，探 讨构造一流体系统的演化和叠加规律。 经历多期构造活动的盆地，往往记录有多期具不同组分、来源的流体活动， 这是一个普遍的规律【2 】【9 】【1 0 】【1 1 1 。在褶冲带构造背景下，与油气运移有关的流体， 可以通过断裂发生大规模迁移，也可能活动于单斜褶冲岩片和背斜核部e l l ，而 4 中南大学硕士学位论文 第一章前言 断裂的形成深度、性质和活动特征决定着断裂在流体运移中的行为。 因此，构造与流体运移关系研究的主要地质任务是：确定区内构造运动期次 时代，研究各期构造活动的构造变形特征和与之相应的流体的来源、组分和迁移 规律，建立不同时期构造与流体类型、来源和演化的关系，划分不同时代的构造 一流体体系。根据各期流体来源研究，区分深层流体与浅部流体，探讨流体活动 与构造演化及油气运移的关系。 1 3 2 研究思路与方法 一、研究思路 以野外构造研究为基础，以流体地球化学示踪为依据，进而研究构造与流体 运移关系。构造研究以野外详细的构造解析为基础，初步确定构造期次和相对时 代顺序，以及各期构造变形特征和式样，辅以同位素定年手段，准确确定各期构 造活动时代，从而建立构造序列。流体研究以构造研究为依托，根据流体产物与 构造关系的野外观察和分析确定所研究流体对应的构造期次，通过流体活动产物 和区内相关地层的地球化学研究，示踪不同构造活动时期流体的来源和演化特 征，结合不同时期、不同构造部位流体活动野外观察分析，确定各期构造过程流 体活动和运移特征，从而建立各期构造一流体体系。 二、研究方法 采用构造研究与流体研究紧密结合的研究方法。构造研究主要通过野外构造 解析，根据各种构造的空间展布、交切关系、叠加规律的观察和分析和各种构造 的测量，及运动学、动力学分析，建立各期构造活动的构造组合，进行野外构造 期次划分，分析各期构造的构造变形特征和构造组合式样，利用断裂带中同构造 期新生矿物的4 9 a 卜- 3 和裂变迹径分析，测定各期构造活动的时代。 流体研究依据流体活动产物的不同采用不同的地球化学分析方法。对于构造 活动过程流体形成碳酸盐脉，进行包裹体气相、液相成分测定以及包裹体显微测 温，对流体的组成及来源和活动期次、强度进行研究。 1 3 3 完成的实际工作量 一、野外工作 野外工作累计6 3 天，共完成具体工作如下： 1 、完成了紫阳一达州构造剖面的野外实测，直线距离2 0 0 公里。 2 、完成了城口一万县构造剖面的野外实测，直线距离1 4 0 公里。 3 、采集样品：( 样品供选用，部分测试于下一步工作进行。) 普通薄片样：2 1 0 件； 5 中南大学硕上学位论文第一章前言 电子探针样：5 0 件； 流体包裹体样：6 0 件： 碳同位素样：1 5 0 件； 氧同位素样：1 5 0 件； 氢同位素样：1 5 0 件； 常量、微量和稀土元素样：5 0 件； s r 同位素分析样：5 0 件； r b s r 放射性同位素分析样：2 0 件。 4 、野外照相：1 8 0 张。 5 、断层擦痕测量：3 0 8 余组。 二、室内工作 室内结合前人资料，作了大量的样品整理、测试，数据分析，综合研究等工 作，具体如下： l 、在参阅大量前人研究成果基础上，完成了大巴山前陆带区域构造背景研 究，划分了构造演化阶段。 2 、在参阅区域地质调查资料基础上，完成了工作区地层的划分。 3 、完成了对构造点上断层擦痕数据的应力场分析、统计，结合野外调查划 分了中生代以来的构造活动期次及其相应的构造应力场。 4 、确定n e s w 向挤压是控制大巴山及其前缘构造变形的主要因素，结合 野外观测建立了与之匹配的构造组合式样。 5 、完成了4 2 件样品的包裹体气相、液相成分测定及分析。 6 、完成了4 2 件样品的包裹体显微测温及分析。 7 、完成了紫阳达州，城口万县两条构造剖面的绘制。 8 、在上述成果的基础上，建立了构造序列和各期构造流体活动特征，建立 了构造一流体体系 1 3 4 主要成果与创新性认识 笔者对紫阳一达州和城口一万县两条构造剖面进行了详细的野外构造解析。 通过野外各种构造的运动学、各种构造间的交切关系观测和分析，以及大量的断 层面上擦痕测量，结合室内测试分析，综合研究前人资料，对大巴山前陆带构造 活动与流体运移规律有了深入的了解，对该地区取得了以下新的认识及成果。 一、在野外详细的构造解析基础上，确定了中生代以来的构造期次和相对 时代顺序，建立了中生代以来的构造序列。通过大量的断层面擦痕测量和室 内分析，获得中生代以来五期主要构造运动的构造应力场特征。中生代以来， 6 中南人学硕士学位论文第一章前言 研究区经历了五期主要构造活动，按相对时代早晚关系依次为： l 、近s - n 向挤压。 2 、n e - 一s w 向挤压。 3 、n w _ s e 向挤压。 4 、近e w 向挤压。 5 、n e s w 向引张。 区域总体上处于挤压构造环境，其中以印支期n e _ 一s w 向构造应力场作用 为主，控制了大巴山现今构造变形的基本格局，形成大量n w - 一s e 走向的逆冲 断层和近e w 走向的左行平移逆冲断层。而燕山运动( j 3 一k 1 ) 近洲向构 造应力场使大巴山地区发育一系列北北西向一近南北向褶皱，构造形迹明显，强 烈改造了早期发育的构造格局。 二、研究区构造格局主要形成于n e 一一s w 向挤压，构造变形具有显著的构 造极性，指示由n e 向s w 的逆冲推覆运动，主要构造变形式样及其组合有： l 、大型逆冲断层系统。 2 、断坪一断坡组合式样。 3 、叠瓦状逆冲断层。 4 、膝折和尖棱褶皱。 5 、断层与褶皱组合构造式样。 6 、反冲断层系及冲起构造。 7 、开阔褶皱与叠加褶皱。 三、通过脉体内包裹体气相、液相成分测定及分析确定： 1 、包裹体气相成分中含有较多有机烃，说明这些断裂带中的脉体保存了油 气运移的记录，断裂带确实为该区油气运移通道之一。 2 、有机烃演化成熟度高，该区油气勘探应以找气为主。 3 、n a 含量明显高于k ，n a k l ，说明各构造期充填于断层中的脉体均 来自于各地层围岩，与岩桨活动无关，该区中生代以来岩桨活动微弱。 四、流体包裹体测试结果表明，断层带中脉体内流体包裹体均一温度具有两 个峰值，分别为1 4 0 - 2 1 0 和2 3 0 - 2 7 0 ；在均一温度一盐度图中，亦明 显分为两组，一组为高盐度，另一组为中低盐度，均反映研究区存在至少两期较 强的流体活动。 五、印支期n e 一s w 向挤压和近e w 挤压对大巴山前陆带油气藏的形成 和分布具有重要的控制作用。上述两期构造应力场形成的叠加褶皱之复合构造圈 闭区，是现今油气藏形成之有利区域，应为区域油气勘探之重点。 7 中南大学硕士学位论文第二章区域地质概况 第二章区域地质概况 2 1 区域大地构造背景 我国地处欧亚板块东南部，夹持于太平洋板块、印度板块和西伯利亚板块之 间。欧亚板块增生、特提斯消亡与太平洋板块俯冲，发生叠加与改造形成了一系 列的前陆冲断褶皱带及前陆盆地( 图2 - 1 ) 。特殊的构造环境，造就了我国大陆由 一系列相对较小的板块或陆块拼贴形成，因此陆块稳定性相对较差，结构复杂， 进一步导致我国前陆构造变形的复杂性。 隧疆 嗯 图2 - 1 中国及邻区大地构造简i i t m l 大巴山冲断褶皱带位于上扬子地块北缘、现今四川盆地与秦岭造山带的过 渡部位，西与米仓山基底隆起、龙门山冲断带、松潘甘孜造山带相连，东端止 于神农架基底隆起，东南部与川东高陡褶皱带、华南造山带毗邻，整体上为一向 南西凸出的弧形构造带( 图2 - 2 ) 。习惯上，以城口一镇巴一房县深断裂为界，分 为北大巴山推覆构造带( 即南秦岭南带) 和南大巴山两个地层一构造单元。 中南大学硕士学位论文第二章区域地质概况 图2 2大巴山冲断带大地构造位置图n 2 1 1 一前震旦纪基底；2 一t 3 2 k 1 前陆盆地；3 一k 2 2 q 断坳陷盆地；4 一缝合带；s s 一商丹缝合带；m s 一勉略缝合带；n d b s 一北大巴山逆冲推覆构造带；s d b s 一南大 巴山前陆褶皱冲断带；m c s 一米仓山基底隆起；l m s 一龙门山前陆褶皱冲断带。 2 区域构造演化研究 2 2 1 区域构造演化研究现状 2 0 世纪6 0 年代以来，广大地质工作者在大巴山地区开展了大量的地质调查 和矿产资源普查工作，完成了全部1 ：2 0 万地质填图和局部地区1 ：5 万地质填 图工作。并对该地区的沉积地层、古地理环境、构造活动等方面进行了大量的研 究，积累了丰富的文献和资料【1 4 】t 【1 5 】 1 6 】，【1 7 】【1 8 19 1 。特别值得借鉴的是，近 年来进行的构造地质研究，基本查明了北大巴山推覆构造、南大巴山冲断褶皱构 造和前陆叠加褶皱构造的特征。这些前期研究工作为课题的顺利实施提供了扎实 的工作基础。同时，一系列有关秦岭一大别中央造山带的重大项目相继实施，新 成果新进展不断涌现【2 0 】 2 ，为研究中央造山带组成部分之一一大巴山构造带提 供了大量基础地质资料。 乐光禹【2 2 】根据瓮地充填和相邻大巴山构造带造山和隆升的关系，将大巴山 构造带的演化历史划分为5 个成盆期( 图2 3 ) ：( 1 ) 晚三叠世成盆期，印支运动 9 中南大学硕士学位论文 第二章区域地质概况 使北大巴山在既成加里东褶皱构造基础上开始发育巨型推覆构造系统，平利推覆 体形成并隆升；( 2 ) 早侏罗世成盆期，北大巴山推覆构造继续向南运移，形成镇 坪推覆体和大巴山推覆体；( 3 ) 中侏罗世成盆期，北大巴山显著隆升，前陆盆地 大幅度沉降；4 ) 晚侏罗世成盆期北大巴山活动平稳，前陆盆地北界继续扩展； ( 5 ) 早白垩世成盆期，南大巴弧形断褶带显著活动，前陆盆地显著萎缩。 图 汪泽成等【2 3 】在此基础上，归纳了4 构造演化阶段，即( 1 ) 早侏罗世一中侏罗 世早期，为陆内坳陷湖盆成盆期，是盆地烃源岩发育的重要时期；( 2 ) 中侏罗世 中晚期，大巴山推覆构造带强烈逆冲，大巴山前缘形成厚度巨大的前陆盆地；( 3 ) 晚侏罗世，大巴山推覆构造带进入稳定期，前陆盆地沉降中心向川西坳陷区迁 移；( 4 ) 早白垩世一第三纪，大巴山前陆弧形断褶带发生显著的构造变形，前陆 盆地显著萎缩，并在喜马拉雅期最终定型。 胡光灿等【2 4 】通过对四川盆地北部边缘区域构造形迹进行综合分析认为其构 造演化可分为4 个阶段：( 1 ) 印支运动早期，秦岭造山带发生陆与陆之间斜向穿 时碰撞造山，造成南大巴山南北向掀斜；( 2 ) 印支运动中、晚期，秦岭造山带东 西向右行剪切造山，大巴山随之向东移动；( 3 ) 燕山运动期，秦岭造山带进一步 剪切造山，导致四川盆地北部形成北东向构造，同时北大巴山推覆体形成：( 4 ) 喜山运动早期，南秦岭的挤压带向南扩展，北大巴山推覆体随之推移。 而大巴山前陆沔阳一当阳前陆盆地的沉积特征及构造变形特征分析【2 5 】表 明，中三叠世末，华南板块与华北板块强烈碰撞，并向华北板块俯冲，大巴山迅 1 0 中南人学硕十学位论文 第一i 章区域地质概况 速崛起。其i u 缘逆冲断裂发育，并楔状堆积了【麓冲积耷h 粗碎屑磨拉石沉积；晚 _ 二叠世全晚侏罗世，逆冲变形变位活动增强，相应地，构造样式由断弯褶皱、断 展褶皱单形式，发展为与双重构造、叠瓦扇构造等共存的多种形式；晚三叠l 丛 至晚侏罗世，逆冲断裂构造 _ 北东向南两逐渐扩展，相j 、v 地，卷入构造地层由老 变新：白平纪一第三纪，本区人型挤爪冲断层仲展反转，肜成半地堑式箕状凹陷 f 图2 4 ) 。 i 蚕冒雷目目国冒阑 。 + 卜 一 。 v、， 图2 4 大巴山前陆沔阳一当阳地区构造演化模式( 吴光红等，20 0 4 2 5 ) 但是其研究结果并未反映大巴【l l 前缘叠加褶皱变形的事实，仅强调j 叠纪 晚侏罗i _ l | ：= 之间发生的冲断变形。依据我们近年米对扬子地块北缘大巴山地区构造 研究的成果，认为大巴山自，j 陆构造带并非形成于三叠纪c ，央造山带的碰撞造l 1 1 前 陆，而足彤成丁晚侏罗纪陆内造山的自订陆过程，该自，j 陆构造带构成了典型的再乍 复合前陆一叠加变形构造带。 此外，些研究者运用地质剖而复原技术对实测的横穿大巴i ii 的地质剖面进 行复原，估算了其地壳缩短量，探讨了人巴【i i 构造演化历史。 何建埘i 等 26 】运用甲街地质剖而复原技术，结合年代学讨沦结果，认为大巴 山日仃陆冲断褶皱变形丌始于晚三叠t 进木，首先表现为城口断裂南缘深部发生台阶 状冲断，并以日仃展式冲断作用从深部向自订部，由城口断裂向大巴山日，j 陆彳i 断扩展。 在侏罗世术，褶皱变形扩展到现在位置( 图2 5 ) 。 中南大学硕士学位论文第二章区域地质概况 c 圈 图2 - 5 大巴山前陆构造演化模式( 何建坤等，1 9 9 7 们) 何建坤等【2 6 】对大巴山前陆及其推覆构造带分别以志留系顶界和下寒武系底 界为标志，求得整个大巴山构造带地壳总体缩短量为4 2 7k m ( 大巴山前陆为1 8 k m ，大巴山推覆体为1 7 5 k m ) ，缩短率为4 9 3 。这与大巴山北东段( 北大巴 山城口一红春坝之间) 的地壳缩短量基本一致，大巴山北东段的平衡地质剖面研 究结果表明，北大巴山城口一红春坝之间地层缩短量约4 0 k m ，南大巴山巫溪一 鸡心岭之间平衡剖面显示地层缩短为3 5k m ( 图2 6 ，图2 7 ) 。 图2 - 6 南大巴山巫溪一鸡心岭之间平衡剖面2 耵 1 2 中南大学硕士学位论文第二章区域地质概况 q1 9 0 m j - i：2 煳3 4 ：一，s ：6 i l 1 l l l l l ! ，* 8 萱9 1k 1 i 代址坟l2 一摧岭，7 _ # ：3i 矗i l 统：4fj i - i 绒；5 p 矩连兢：6i 耀 i 纸；7 ，哩啪采： 8 - 南天u i i f 辩见u 瘃j j 衄：9l 【日t i ：ii i 话冉 ：裔j 。： 图2 - 北大巴山城口一红春坝之间平衡剖面2 酣 同时，依据变形带所影响的地层( 震旦系灯影组一三叠系嘉陵江组) 推测其 冲断变形的深度为 o l d n 以上，认为大巴山前陆为薄皮构造。而q b 1 综合地球 物理剖面研究成果和利用天然地震走时反演获得的地震层析成像成果【2 刀显示， 大巴山推覆构造带在深的地壳深度中发育有多个地震波速度低速带( 图2 - 8 ) ，可 能代表本区在中，下地壳中约5 o i c r n ，2 0 2 5 1 c m 处发育有由深层滑脱作用造成 的不连续构造软弱面。 o i o 匿 _ 一2 0 憷 翳 4 0 s o 邸县 i 丹江 l 渐川 i 商丹断袋 l 图2 - 8 大巴山东缘地震波速度分布特征及地壳结构( 据q b - l 综合地球物理剖面资料) 1 1 3 中南大学硕士学位论文第二章区域地质概况 2 2 2 区域构造演化阶段分析 据区域地质及前人研究成果【1 3 】，【1 7 】 1 9 1 2 s 】t 【2 9 1 【3 0 1 【3 l 】，并结合已开展的工 作，包括大巴山前陆盆地一冲断带在内的上扬子地块北缘大致经历了以下三个演 化阶段【3 2 】：太古宙一元古宙基底形成阶段、震旦纪三叠纪被动大陆边缘演化 阶段、中一新生代陆内造山一前陆盆地构造演化阶段。 吕梁或中条运动( 约1 7 0 0 m a ) 后，扬子地块结晶基底( 古陆核) 已基本形 成。晋宁期间( 1 0 0 0 - - 8 0 0 m a ) ，包括南秦岭在内的扬子陆块群完成其主体拼合， 并使中新元古界褶皱变质，形成统一的基底，接受初始盖层沉积。晋宁运动后， 扬子区主体长期处于隆起状态，基底之上的马槽园组、莲沱组为从基底到盖层的 过渡岩系；早震旦世晚期，上扬子地块北缘主体接受了以南沱组为代表的冰一制 和问冰期沉积。而同期南秦岭区主要发育以耀岭河群为代表的海相火山一沉积 岩系。从晚震旦世开始，在总体伸展构造背景上，秦岭地区产生裂陷，包括南秦 岭在内的上扬子地块北缘演化成古商丹洋南侧的被动大陆边缘。0 2 _ s 时期，秦 岭地区的演化转入扬子向北向华北地块的会聚俯冲期，但包括南秦岭在内的上扬 子地块北缘仍保持被动大陆边缘扩展裂陷、差异升降的隆坳格局，同时古华南洋 也于此时开始消减。峨时期，扬子地块继续向华北地块俯冲并随之碰撞拼接， 与此同时，南秦岭南部在原被动陆缘背景下沿勉略带扩张成新的有限洋盆，使得 南秦岭从扬子地块北缘分离，成为独立的秦岭微板块，扬子地块北缘随之演化成 为古勉略有限洋盆南侧的被动大陆边缘，而其东南侧经华南海0 2 _ s 俯冲碰撞 缝合后，h 2 再次经历陆内扩张海侵。t 2 之后，受古特提斯构造域构造作用的 影响，商丹洋与勉略洋相继关闭，华北地块与华南地块完成最终拼合，进入陆内 演化阶段，并于大巴山南缘相应形成t 3 一k i 前陆盆地，燕山一喜马拉雅期，秦 岭地区发生大型陆内俯冲，秦岭造山带逐渐向南扩展使大巴山前陆盐地结束沉积 并褶皱变形。 在构造变形方面，受秦岭造山带和华南造山带同期相向挤压作用控制，上扬 子北缘川东北地区成为二者所夹持的向东会聚、向西撒开的三角区，同时，还受 到来自龙门山冲断带和松潘一甘孜造山带构造作用的远端效应得影响，形成复杂 的复合叠加构造变形。大巴山前陆盆地一冲断带的形成发展与其周边各单元的演 化发展紧密相关。 2 3 沉积建造特征 晋宁运动期间( 1 0 - - 0 8 g a 左右) ，包括南秦岭在内的扬子地块主体形成统 一的基底。早震旦世，扬子地块北缘处于从基底到盖层的过渡状态，南大巴山 1 4 中南大学硕士学位论文 第二章区域地质概况 发育以南沱组凝灰质砾、砂、泥岩为代表的填平补齐式沉积，而同期北大巴山 则发育以耀岭河群为代表的海相火山沉积岩系。从晚震旦世到中三叠世，在总 体伸展构造背景下，扬子地块北缘演化成古秦岭洋南侧的被动大陆边缘，北大巴 山发育一套典型的被动陆缘地堑地垒环境下的沉积建造，而南大巴山同期主要处 于陆表海环境，台地相碳酸盐岩沉积为主。中三叠世以来，伴随中朝与扬子地块 的碰撞拼合及扬子向秦岭之下的巨大陆内俯冲，在秦岭南侧前缘形成晚三叠世一 早白垩世陆相前陆盆地。 2 3 1 大巴山逆冲推覆体区域地层简介 大巴山逆冲推覆体在大地构造位置上处于扬子克拉通北缘，属于扬子克拉通 与秦岭地槽之间的台槽过渡带，向西通过其前陆构造带与米仓山台缘凸起相望， 东与神农架基底隆起紧邻，北与秦岭地槽褶皱系毗邻，南以镇巴一城口一房县断 裂为界，其西南部位的前陆构造带外侧为四川盆地。 一主要地层及特征 本区是扬子地区前寒武系出露最为完整的地区，其中震旦系到中三叠统为海 相沉积，以碳酸盐岩为主，厚5 0 0 0 7 0 0 0 米。地壳升降运动较为频繁，发育一系 列平行不整合接触界面，主要见于震旦系、寒武系、奥陶一志留系、二叠系、下 二叠统与上二叠统、中三叠统与上三叠统之间。因加里东运动的影响，本区缺失 + 上志留统、泥盆系，石炭系仅局部可见。三叠纪末印支运动，使上扬子地区整体 抬升，海水退出本区，最终结束本区海相沉积历史，开始陆相盆地演化阶段，但 本区仅镇巴以东二叠系与三叠系发育，缺失侏罗系、白垩系、古近系与新近系， 第四系仅分布于一些小型盆地内与河谷地带。本区出露的主要地层【h 】简述如下： 1 、青白口系 本区出露的最老地层为青白口系，自下而上可分为郧西群和耀岭河群，主要 为地槽型海相火山喷发沉积物，岩性厚度变化较大，其次为过渡型滨海一浅海相 陆源碎屑一火山碎屑沉积。 ( 1 ) 郧西群 属新元古界青白口系下段，为区内出露最老地层。为一套浅变质、以中酸性 为主的火山一沉积组合。主要岩性为变角斑岩、石英角斑岩、流纹岩及其同源凝 灰质熔岩夹绢云千枚岩、石英片岩。自下而上由火山碎屑岩一火山熔岩一正常沉 积岩组成若干喷发旋回和韵律层，主要分布于紫阳、平利、安康地区。与盖层相 比，郧西群不具有真正结晶基底性质，可称之为过渡性基底。 ( 2 ) 耀岭河群 为新元古界青白口系上段，岩性以细碧岩、中基性火山熔岩和火山碎屑岩为 1 5 中南大学硕士学位论文第二章区域地质概况 主，横向上其岩性和厚度均为明显变化，厚3 0 0 - - 2 0 0 0 m 。在观音镇附近主要为 浅绿灰色粉砂质板岩为主，项部含黄铁矿千枚岩；在城口龙田桥、修齐镇附近主 要为灰绿色变质粗砂岩。该地层与郧西群相依分布，但其范围略有扩大，其同位 素年龄为7 6 2 一1 1 0 5 m a ( 表2 一1 ) 。 表2 1 耀岭河群年代学特征表( 转引自胡健民，2 0 0 1 ，个人通讯。) 渊试尉象采丰t 地测试方法 ：l i 龄值( m a )资 水源 变垫性火i “农跚艇涮池s n n d 个崧等时线 | 1 0 47 + s l 殳炳江，1 9 8 9 变壤忭火1 1 10i i i t l ，+ lu p b 令矗苫时线 8 7 0 跌阳i i 队，1 9 8 9 变细磐岩应1 1 1 知i 坊湾u p b 锆彳i 7 8 0 锄北钉地质，基，1 9 8 9 阳跚u p b 幸2 ；l i9 6 7 7 9 1 0 1 0 4 7 安康牛l