四川盆地构造与沉积演化

求四川盆地的构造演化？~

　四川盆地的大地构造位置属于扬子准地台的一个次一级构造单元，是由盆地周边的褶皱和断裂围限起来的一个大型构造沉积盆地。沉积建造特征表明。四川盆地是在古生代海相沉积盆地的基础上发展起来的一个陆相盆地。盆地内含有丰富的天然气资源，是我国重要的天然气生产墓地。
　　
　　一、盆地动力学过程探讨
　　
　　1. 盆地动力学背景
　　
　　四川盆地位于特提斯构造域与滨太平洋构造域之间。其形成与演化受这两大构造域控制。研究表明，四川盆地的形成与演化曾经历了中—晚元古代扬子地台基底形成阶段;震旦纪—中三叠世被动大陆边缘阶段;晚三叠世盆山转换与前陆盆地形成演化阶段。侏罗纪—第四纪前陆盆地沉积构造演化阶段。在印支期。秦岭、松潘—甘孜洋盆于中三叠世晚期—侏罗纪初期封闭，班公湖一怒江洋开始扩张。位于上述地区东、南侧的四川盆地受古特提斯洋关闭及其洋壳与扬子板块之间的俯冲碰撞的影响。来自板块之间的俯冲碰撞作用产生的挤压应力导致扬子板块后缘岩石圈发生挠曲。形成弧后边缘海盆内侧的隆起(月口龙门山古岛链形成)和与之平行的川西坳陷，同时引起扬子西缘由被动大陆边缘转化为活动大陆边缘隆坳相间的构造格局。使扬子西缘迅速由海相碳酸盐岩沉积转化为前陆盆地陆相沉积。同时。在扬予地台被动大陆边缘隆起带形成早期的推覆构造作用。中三叠统雷口坡组顶部的古岩溶风化剥蚀面既是沉积层序的一个造山升隆不整合界面，又是盆—山转换的构造面。该界面标志着扬子西缘开始进入前陆盆地沉积构造演化历史阶段。此时。太平洋古陆开始裂解和中国东南部印支褶皱形成，成为上扬子陆相含煤盆地的边缘，并为盆地提供大量陆源碎屑沉积。
　　
　　燕山早—中期是华南褶皱带的造山时期。发育强烈的构造岩浆作用，并产生逆冲推覆和强烈的褶皱。同时期。冈瓦纳大陆全面裂解漂移，夹于其间的上扬子区向北运动。南秦岭向南逆冲、推覆。形成了川北坳陷。燕山晚期川北、川东结束了陆相沉积。开始进入风化剥蚀时期，并形成了走向北东的构造和四川盆地东南部的边缘雏形。
　　
　　喜马拉雅期早期随着印度板块与欧亚板块的碰撞拼合，上扬子区西部产生广泛的盖层褶皱。形成了走向南北的构造，并结束了大范围的陆相沉积，四川盆地基本形成。之后进入陆内盆地强烈挤压褶皱构造变形和风化剥蚀时期改造阶段。
　　
　　2. 沉积建造与构造环境演变
　　
　　四川盆地发育有自震旦系至第四系厚逾13000m的沉积地层，其中，震旦系—中三叠统主要为海相沉积地层。以碳酸盐岩为主，厚4100～7000m。上三叠 统—第四系主要为陆相沉积地层，厚3500～6000m。在震旦系与下伏中新元古界基底岩系之间，泥盆系与下伏志留系地层之间，上三叠统与下伏中三叠统地层之间:休罗系与下伏上三叠统地层之间，白垩系与下伏上侏罗统地层之间，古近系与下伏白垩系地层之司，新近系与下伏古近系地层之间，第四系与下伏新近系地层之间形成了8个区域性不整合。四川盆地是经历过8个构造沉积发育阶段形成的一个大型古生代—中新生代海相一陆相叠合盆地。其中，新近系零星分布于盆地边缘大邑、峨眉等地，第四系主要分布于成都等地。
　　
　　早古生代震且系—志留系主要属海相沉积。为一套台地型碳酸盐岩—碎屑岩。在盆地边缘龙门山及康滇古陆有陆相碎屑岩夹火山岩沉积。
　　
　　晚古生代与下伏早古生代之间存在一个区域性不整合面，表现为志留系地层主要出露于盆地周缘的川东南、大巴山 米苍山、龙门山及康滇古陆东侧。在盆地中志留系地层被剥蚀或缺失，上古生代地层直接不整合在震旦系—奥陶系之上，代表了加里东构造运动的沉积响应。
　　
　　泥盆系主要分布于四川盆地边缘，盆地内部大面积缺失。在盆地西南缘龙门山地区发育比较齐全。底部与下伏志留系为假整合接触和低角度不整合接触。为一套碎屑岩、生物碎屑灰岩、生物灰岩和白云岩组成，属陆棚沉积—局限台地沉积。在川东地区缺失中下泥盆统，上泥盆统与下伏志留系为假整合接触。为一套滨海相石英砂岩、泥岩夹泥质白云岩、灰岩沉积。石炭系地层在龙门山一带发育齐全，为开阔台地相灰岩沉积。川东地区石炭系分布范国比泥盆系大，但仅残留了中石炭统黄龙组为潮坪沉积的白云岩、白云质灰岩沉积。在盆地中，二叠系地层分布比较稳定，上下二叠统平行不整合接触。下二叠统下部以陆相一海陆过渡相的砂页岩夹煤线沉积;中上部为台地相灰岩、泥质灰岩夹砂质灰岩、生物灰岩、白云岩、黑色页岩沉积。上二叠统是一套海陆过渡相泥页岩、岩屑砂岩夹煤层沉积一海相碳酸盐岩、硅质岩及泥页岩沉积。夹裂谷型峨眉山玄武岩。
　　
　　三叠系分为上下两套沉积序列，中下三叠统包括飞仙关组、嘉陵江组、雷口坡组，为一套浅海相灰岩、泥灰岩、紫红色页岩、砂质泥岩、鲕粒灰岩、白云岩夹泥页岩及石膏层沉积。其中，飞仙关组、嘉陵江组、雷口坡组中的鲕粒灰岩、灰岩与白云岩孔隙发育，为四川盆地有利的储层。
　　
　　上三叠统小塘子组一须家河组为滨海相一三角洲一湖泊相一河流相沉积的砂泥岩和砾岩组合。沉积地层具有从盆地边缘向四川盆地中部变薄特点，河流相沉积砾岩甚至尖灭。小塘子组与下伏中三叠统雷口坡组白云岩地层之间存在一个区域性不整合面，该界面是一个区域构造的转换界面。它标志着四川盆地晚古生代以海相碳酸盐台地沉积为主体的沉积构造格局的终结和以前陆盆地碎屑岩系的充填沉积阶段的开始。为印支运动早幕的沉积响应。
　　
　　四川盆地的侏罗系主要为湖泊相红色碎屑岩沉积，在盆地分布广泛。从盆地边缘到盆地中心沉积相分布具有由河流、滨湖、三角洲相一浅湖泊相一半深水一深水湖泊相页岩、灰岩沉积组合的特征。
　　
　　白垩系一古近系分布于川西及川西南和川中地区，主要为河流、湖泊相沉积的砂岩、泥岩夹粉砂岩、泥灰岩和砾岩。分布局限。
　　
　　新近系一第四系分布局限，为一套河流相砂砾岩沉积。显示本区喜马拉雅期强烈的构造作用特点。
　　
　　3. 盆地动力学演化
　　
　　根据上述盆地沉积构造演化特征，结合区域地质特征及其演化历史的研究表明，四川盆地大体经历了晋宁期、澄江期、澄江期晚期一印支中期、印支期晚期一燕山早期、燕山晚期一喜马拉雅期四个形成演化阶段。① 中一晚元古代晋宁运动、澄江运动为扬子地台基底形成阶段。②澄江期晚期一印支期中期构造旋回，构造运动主要表现为隆升和坳陷的地壳升降运动，主要是一套稳定的巨厚的海相碳酸盐岩和碎屑岩夹火山岩沉积，构造运动主要表现为隆升和坳陷的地壳升降运动，显示四川盆地处于大陆边缘的沉积环境和伸展构造动力学环境。③印支期晚期一燕山早期，中三叠世末，受古特提斯洋关闭及其洋壳与扬子板块之间的俯冲碰撞的影响，来自于碰撞作用产生的挤压应力导致扬子板块后缘岩石圈发生挠曲，形成弧后边缘海盆内侧的隆起(即龙门山、米苍山、大巴山古岛链形成)和与之平行的盆地周缘坳陷。同时引起扬子西缘、北缘由被动大陆边缘转化为活动大陆边缘隆坳相间的构造格局。扬子西缘、北缘迅速由海相碳酸盐岩沉积转化为前陆盆地陆相沉积。与此同时在扬子地台被动大陆边缘隆起带形成早期的推覆构造作用。盆地中三叠统雷口坡组顶部的古岩溶风化剥蚀面既是沉积层序的一个造山升隆不整合界面，又是盆一山转换的构造面。该界面标志着扬子西缘、北缘开始进入前陆盆地沉积构造演化历史阶段。部分地区侏罗系上部地层遭受剥蚀，四川盆地处于挤压构造动力学环境。
　　
　　二、盆地油气成藏条件
　　
　　1.藏条件
　　
　　四川盆地是特提斯构造域巨型油气富集带中一个大型古生代一中新生代海相一陆相叠合盆地。经历了中一晚元古代晋宁运动、澄江运动扬子地台基底形成:澄江期晚期一印支中期、印支期晚期一燕山早期海相盆地、燕山晚期一喜马拉雅期陆相盆地四个发展演化阶段。形成巨厚的海相一陆相沉积地层。震旦系一中三叠统主要为海相沉积地层，以碳酸盐岩为主。夹碎屑岩，厚4100～7000m。上三叠统一第四系属陆相碎屑岩沉积地层，厚3500～6000m。形成多套生储盖组合和油气藏。从石油地质条件看，四川盆地烃源岩丰富，具有碎屑岩和碳酸盐岩两种烃源岩类型。碎屑岩主要由灰、深灰、灰黑色泥质岩、炭质泥页岩和煤组成，分布于上震旦统陡山沱组、下寒武统筇竹寺组、晚奥陶世五蜂组、志留系、二叠系、上三叠统须家河组和侏罗系;碳酸盐岩主要为灰黑、深灰色泥灰岩和泥晶灰岩，广泛分布于奥陶系、下二叠统栖霞组至中三叠统雷口坡组，以二叠、三叠系为主。烃源岩表现为以深灰、灰黑色为主，还原环境沉积，累计厚度为1600～4000m，碎屑岩、碳酸盐岩烃源岩厚度分别为600～1500m、l000～2500m。储层比较发育，自下而上分别为震旦纪一寒武纪的古喀斯特储层、成岩孔隙一裂隙性储层、栖霞一茅口组溶孔一裂缝性储层、长兴组礁滩白云岩储层、飞仙关鲕粒灰岩一白云岩储层、嘉陵江古暴露一白云岩成岩孔隙储层、须家河组一侏罗系三角洲河流沉积的砂体储层、侏罗系湖泊相介壳灰岩储层。盆地中在这些层位多已发现了气藏或有较好的油气显示。四川盆地盖层主要分布于志留系、奥陶系、早三叠世、晚三叠世须家河组、侏罗系、白望系和古近系、新近系中。此外，四川盆地沉积地层中断裂、褶皱比较发育，形成了多种类型的油气圈闭构造与多种类型的油气藏。
　　
　　2.盆地的油气勘探前景
　　
　　四川含油气盆地作为特提斯构造域与滨太平洋构造域之间一个大型海相、陆相叠合盆地，发育了巨厚的海相一陆相沉积地层，特别是盆地发育厚度较大、分布稳定、有机质含量较高并处于高成熟和过成熟阶段，在我国海相和陆相含油气盆地中占有重要的战略意义。特别是天然气资源比较丰富。目前，已在龙门山中生代前陆盆地和川东、川南浅层气田进行油气勘采，盆地的其他地区尚有空白，在古生代一早中生代海相和晚中生代前陆盆地两个层次盆地中有望再次发现大、中型油气田。
　　
　　三、结 论
　　
　　(1)四川盆地在震旦系一志留系主要为一套台地型碳酸盐岩一碎屑岩沉积。泥盆系为一套陆棚沉积一局限台地沉积的碎屑岩、生物碎屑灰岩、生物灰岩和白云岩组成。石炭系为开阔台地相灰岩和潮坪沉积的白云岩、白云质灰岩沉积。二叠系为一套海陆过渡相一海陆过渡相的砂页岩夹煤线、玄武岩沉积和台地相灰岩、泥质灰岩夹砂质灰岩、生物灰岩、白云岩、黑色页岩沉积。中下三叠统为一套浅海相灰岩、泥灰岩、紫红色页岩、砂质泥岩、鲕粒灰岩、白云岩夹泥页岩及石膏层沉积。上三叠统小塘子组一须家河组为滨海相一三角洲一湖泊相一河流相沉积的砂泥岩和砾岩组合。侏罗系主要为河流、滨湖、三角洲相一浅湖泊相一半深水一深水湖泊相页岩、灰岩沉积组合。白垩系一第四系为河流、湖泊相沉积的砂岩、泥岩夹粉砂岩、泥灰岩和砾岩沉积。
　　
　　(2)四川盆地曾经历了中—晚元古代扬子地台基底形成阶段;震旦纪一中三叠世被动大陆边缘阶段;晚三叠世盆山转换与前陆盆地形成演化阶段，侏罗纪一第四纪前陆盆地沉积演化的四个形成演化阶段及其动力学演化过程。
　　
　　(3)四川盆地为特提斯构造域巨型油气富集带中一个大型古生代一中新生代海相一陆相叠合盆地。震旦系一第四系发育巨厚的海相一陆相沉积地层，烃源岩丰富，形成多套生储盖组合和油气藏。发育大型圈闭构造，储集层、盖层及保存条件较好，具有再次发现大中型油气田的条件。

虽然已往研究指出，四川盆地是中国南部地壳在压缩背景下形成的，但是从克拉通盆地阶段转化为压性或前陆盆地的时间，均认为是晚三叠世中晚期，同时对前陆盆地类型和演化阶段看法不尽一致。①罗志立等（1992）认为，中三叠世末至晚三叠世早期扬子陆块西侧的松潘—甘孜地区为边缘海，晚三叠世（须家河）中期之后，龙门山同沉积断裂带反转，在其山前形成与C型俯冲有关的前陆盆地。②邓康龄等（1992）鉴于扬子陆块西缘的甘孜－河坝弧后盆地的认识，认为四川盆地是位于陆内的弧盆褶皱山系前陆盆地，经历了成盆前（卡尼期—诺利早期）的弧后盆地东缘大陆架阶段，前陆盆地阶段（诺利中晚期），坳陷盆地阶段（侏罗纪—中始新世），构造盆地形成发展阶段（晚始新世后）。③刘树根（1993）把川西前陆盆地划分为被动大陆边缘发展阶段（晚三叠世马鞍塘期），地貌盆地发展阶段（晚三叠世小塘子至须家河三段时期），前陆盆地发展阶段（晚三叠世须家河四段至第四纪）。④殷鸿福院士早在1982就提出拉丁期海退，整个东亚发生了印支前幕，近年来更明确地提出了拉丁期－构造演化转换阶段的观点。但是这一观点未能引起研究四川盆地的同行们的足够重视。⑤鉴于“四川盆地”含义的特殊性，许效松等人（1997）将四川盆地置于泛扬子陆块群板块体制构造－沉积演化的背景中来分析其演化和地球动力学，认为四川盆地从碳酸盐台地到前陆盆地的转折时期是中三叠世拉丁期的中晚期，即天井山中期（T2t），经历了边缘前陆盆地阶段（T2t—T3t）及后造山（陆相磨拉石）前陆盆地阶段（T3x—E），晚白垩世开始萎缩，始新世末衰亡。
从上述论述中可以看出，多数学者认为前陆盆地形成的时间是晚三叠世中晚期即瑞替期，典型的标志是发育陆相磨拉石建造。但已有学者注意到早中三叠世沉积充填的变化，从层序角度以及动力学角度分析盆地演化，将前陆盆地形成时间提前到中三叠世拉丁期的中晚期。

四川盆地的构造发展先后经历了地台早期稳定发展阶段的加里东旋回、海西旋回、印支旋回和晚期陆内改造阶段的燕山旋回、喜马拉雅旋回(四川省地质矿产局,1991)。从加里东期到燕山期,四川盆地的构造运动表现为隆起和坳陷式的升降运动,与构造运动紧密联系的沉降作用使得在四川盆地沉积了相应年代的地层,各时代的地层之间基本以整合接触和平行不整合接触为主(四川省地质矿产局川东南地质大队,1995)。

(1)加里东旋回(晚震旦世—志留纪)

加里东旋回在上扬子板块均没有发生大规模造山运动,主要表现为两次明显的上升运动:第一次上升运动大致发生在早寒武世—早志留世之间;第二次上升运动主要发生在中志留世以后,并延续至泥盆纪。从奥陶纪到中志留世,四川盆地沉积了一套巨厚的滨海—浅海相的碳酸盐岩建造,各地层之间基本为整合接触关系;而后在中志留世晚期,四川盆地上升为陆地,遭受剥蚀,并缺失了中志留统上部和上志留统(四川省地质矿产局,1991)。

(2)海西旋回(泥盆纪—中二叠世)

海西旋回与加里东旋回有着明显的继承性。四川盆地受海西造山运动的影响,在泥盆纪、早石炭世和晚石炭世晚期均处于隆升状态,缺乏沉积,仅在晚石炭世早期由于受到东北方向海侵的影响,沉积了一套厚约数米到十米的浅海碳酸盐岩沉积建造,相当于标准黄龙组的下部岩层,而从早二叠世开始,四川盆地发生了较长时间的海侵,沉积了一套主要是浅海相的碳酸盐岩建造,下、中二叠统各地层之间均为整合接触(四川省地质矿产局,1991)。

(3)印支旋回(晚二叠世—三叠纪(广义的印支期))

晚二叠世—三叠纪(广义的印支期)是特提斯构造发展的最活跃时期。印支运动(广义)的一个重要结果就是结束了四川盆地的海相沉积历史,从此四川盆地由以浅水碳酸盐台地为主的海相沉积盆地转换为以巨厚陆源碎屑岩为主的中生代陆相前陆盆地。在印支期(广义),四川盆地沉积了上二叠统海陆交互灰色单陆屑含煤建造(龙潭组)、浅海碳酸盐岩建造(吴家坪组、长兴组),三叠系海陆交互陆源碎屑—碳酸盐岩建造(飞仙关组)、浅水碳酸盐岩和膏盐蒸发岩建造(嘉陵江组)、咸化浅海膏盐型蒸发岩(雷口坡组)以及河流—湖泊相含煤碎屑岩建造(须家河组),各地层上下接触关系中只有雷口坡组和须家河组之间为平行不整合接触,其余均为整合接触(四川省地质矿产局,1991)。

(4)燕山—喜马拉雅旋回(侏罗纪—新生代)

在燕山期,四川盆地发育了以巨厚陆源碎屑岩为主的中生代陆相前陆盆地沉积,其中川东北地区由于受到了米仓山、大巴山逆冲推覆构造的影响,在大致以平昌—开江—云阳一线以北地区发生强烈坳陷,发育了侏罗纪—早白垩世巨厚的红色陆源碎屑岩建造,最大沉积厚度可在5000m以上;晚白垩世以来,四川盆地逐渐受到了喜马拉雅造山运动的强烈影响,以持续的隆升为主要特征,整个沉积盆地进入了萎缩期,喜马拉雅造山运动基本奠定了现今四川盆地的构造格局(汪泽成等,2002)。

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