鄧銘哲,何登發(fā)

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 能源學(xué)院，北京 100083)

在中上揚(yáng)子地區(qū)海相頁(yè)巖氣的勘探中，一個(gè)區(qū)域內(nèi)是否發(fā)育連續(xù)穩(wěn)定的蓋層，是能否形成有利的油氣聚集區(qū)域的重要因素[1-5]。而中揚(yáng)子地區(qū)江漢盆地區(qū)域性深大斷裂的多期性活動(dòng)，對(duì)蓋層的連續(xù)性產(chǎn)生明顯的破壞作用[6-8]。同時(shí)，區(qū)域內(nèi)構(gòu)造單元的活動(dòng)程度也直接影響了其保存油氣的能力[9-10]。目前，在黃陵背斜東南側(cè)宜昌斜坡，已經(jīng)取得了頁(yè)巖氣勘探的重大突破[11]；而宜昌斜坡東側(cè)當(dāng)陽(yáng)向斜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，特別是通城河斷裂這一區(qū)域性深大斷裂的存在，限制了勘探區(qū)域的進(jìn)一步擴(kuò)展。

當(dāng)陽(yáng)向斜是大洪山構(gòu)造帶的西南部分(圖1)，位于江漢盆地北部。前人針對(duì)當(dāng)陽(yáng)地區(qū)的研究主要集中在地層巖性、巖相和內(nèi)部分段[12-15]，其構(gòu)造演化歷史主要通過(guò)低溫?zé)崮甏鷮W(xué)的手段加以分析[16-19]。由于與江漢盆地空間關(guān)系密切，其中含油氣流體的運(yùn)聚規(guī)律也受到關(guān)注[20-21]。在構(gòu)造地質(zhì)方面，前人通過(guò)淺表構(gòu)造地質(zhì)分析，認(rèn)為當(dāng)陽(yáng)向斜先后受到了來(lái)自北東方向和東側(cè)擠壓構(gòu)造應(yīng)力的改造[22-23]。在深部構(gòu)造樣式方面，王必金等[24]和佘曉宇等[25]認(rèn)為當(dāng)陽(yáng)向斜西側(cè)通城河斷裂是一條深切至基底的多期活動(dòng)斷層，當(dāng)陽(yáng)向斜西翼形成于其上盤沿此斷裂發(fā)生上沖活動(dòng)的過(guò)程中，遠(yuǎn)安地塹形成于斷裂發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)的伸展作用過(guò)程中[26-27]。

但是，研究資料表明，當(dāng)陽(yáng)地區(qū)存在厚度較大的志留系黑色頁(yè)巖層，而這套地層是湘鄂西褶皺帶起到重要作用的滑脫層[28-31]；那么，在當(dāng)陽(yáng)向斜所在區(qū)域，志留系龍馬溪組黑色頁(yè)巖參與變形的具體形式，通城河斷裂是否真的能夠切穿這套滑脫層，就成為一個(gè)與宜昌-當(dāng)陽(yáng)地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和油氣勘探密切相關(guān)的問(wèn)題。

本文通過(guò)分析目前當(dāng)陽(yáng)向斜南部?jī)A伏端最新的地震剖面，研究當(dāng)陽(yáng)地區(qū)志留系黑色頁(yè)巖參與構(gòu)造變形的方式，重新解析當(dāng)陽(yáng)向斜地質(zhì)結(jié)構(gòu)和形成過(guò)程；并在此基礎(chǔ)上，探討當(dāng)陽(yáng)地區(qū)頁(yè)巖氣可能存在的有利保存部位。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于中揚(yáng)子北緣黃陵背斜東側(cè)至當(dāng)陽(yáng)向斜南部。區(qū)內(nèi)主要的構(gòu)造單元為當(dāng)陽(yáng)向斜及其鄰近的宜昌斜坡、遠(yuǎn)安地塹等。

當(dāng)陽(yáng)向斜整體呈北西-南東走向，延伸至黃陵背斜北側(cè)走向發(fā)生彎曲，變?yōu)榻鼥|西走向[32]。當(dāng)陽(yáng)向斜內(nèi)主要出露三疊系和侏羅系(圖2)。宜昌斜坡位于黃陵背斜東南，南側(cè)由天陽(yáng)坪斷裂與長(zhǎng)陽(yáng)-張家河背斜分隔，東側(cè)由通城河斷裂與遠(yuǎn)安地塹、當(dāng)陽(yáng)向斜相分隔，被白堊系大面積覆蓋。遠(yuǎn)安地塹位于黃陵背斜東側(cè)，夾持于西側(cè)通城河斷裂和東側(cè)遠(yuǎn)安斷裂之間。通城河斷裂是一條呈近南北走向的正斷層，傾向東；遠(yuǎn)安斷裂也為正斷層，與通城河斷裂延伸方向一致，傾向相反。2條斷裂均向江漢盆地內(nèi)延伸，通城河斷裂南端，白堊系、古近系內(nèi)發(fā)育數(shù)條與其走向相近的斷裂。

區(qū)域內(nèi)的主要不整合面為下白堊統(tǒng)與下伏地層間的角度不整合面(圖3)。下白堊統(tǒng)自下而上分為石門組、五龍組，上白堊統(tǒng)自下而上分為羅鏡灘組、紅花套組、跑馬崗組，各組之間均為整合接觸。前人的研究表明，石門組沉積期為早白堊世早、中期，五龍組沉積期為早白堊世晚期[32]。研究區(qū)內(nèi)志留系和震旦系均發(fā)育厚度穩(wěn)定的頁(yè)巖層。

圖2　區(qū)域地質(zhì)及本次研究的測(cè)線分布圖Fig.2　Regional geological map and the seismic profiles in the research area(據(jù)文獻(xiàn)[32])

圖3　當(dāng)陽(yáng)地區(qū)巖性綜合柱狀圖Fig.3　Comprehensive stratigraphic column of the Dangyang area(據(jù)文獻(xiàn)[32])

當(dāng)陽(yáng)地區(qū)的構(gòu)造演化與江漢盆地所在區(qū)域的構(gòu)造演化有著密切聯(lián)系。早燕山期來(lái)自大洪山構(gòu)造帶和雪峰陸內(nèi)變形系統(tǒng)的構(gòu)造應(yīng)力，促使現(xiàn)今江漢盆地所在區(qū)域發(fā)生大規(guī)模的上沖褶皺作用。在此基礎(chǔ)上，發(fā)生沖斷和褶皺的地層處于構(gòu)造高部位而遭受剝蝕，進(jìn)而在早白堊世晚期開(kāi)始的伸展作用過(guò)程中，剝蝕后殘余的地層沿?cái)嗔严陆?，為白堊系提供了更大的沉積空間，由此形成典型的“鏡像對(duì)稱”的特征?，F(xiàn)今江漢盆地地塹內(nèi)白堊系沉積厚度大的部位，即為早燕山期沿同一條斷裂發(fā)生上沖活動(dòng)劇烈、沖起程度更高的部位。

2　地質(zhì)結(jié)構(gòu)與演化過(guò)程

2.1　區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)

2.1.1宜昌斜坡-遠(yuǎn)安地塹地質(zhì)結(jié)構(gòu)

本次研究解釋了從宜昌斜坡延伸至遠(yuǎn)安地塹的地震剖面，地震層位的確定主要依靠區(qū)域地質(zhì)露頭的約束和宜昌斜坡地區(qū)地震層位的追蹤，通城河斷裂的位置根據(jù)地質(zhì)圖上斷裂出露的位置投影至地震剖面頂部確定。地震基準(zhǔn)面為700 m。地震剖面2015hy-z2內(nèi)層位及其對(duì)應(yīng)波阻特征為：Z(震旦系底界)對(duì)應(yīng)一套中振幅中-強(qiáng)反射，連續(xù)性好； C—-O(寒武系底界)對(duì)應(yīng)一套中振幅強(qiáng)反射，連續(xù)性好；S1(下志留統(tǒng)底界)對(duì)應(yīng)一套中振幅中反射，連續(xù)性好；S2-3(中、上志留統(tǒng)底界)對(duì)應(yīng)一套中振幅弱反射，連續(xù)性一般；P-D(泥盆系底界)對(duì)應(yīng)一套中-弱振幅中反射，連續(xù)性好；K1s(石門組底界)對(duì)應(yīng)一套中振幅中反射，局部為弱反射，連續(xù)性一般；K1w(五龍組底界)對(duì)應(yīng)一套中-弱振幅弱反射，連續(xù)性差；K2l(羅鏡灘組底界)對(duì)應(yīng)一套中振幅中-弱反射，連續(xù)性一般；K2p-K2h(跑馬崗組-紅花套組底界)對(duì)應(yīng)一套中-弱振幅中-弱反射，連續(xù)性一般；Efn(古近系分水嶺組底界)對(duì)應(yīng)一套弱振幅中-弱反射，連續(xù)性差；Ef(古近系風(fēng)脈廟組底界)對(duì)應(yīng)一套弱振幅弱反射，連續(xù)性差。

在剖面所在位置，宜昌斜坡為一個(gè)向南東方向傾斜的單斜構(gòu)造，斜坡內(nèi)部的下白堊統(tǒng)與下伏泥盆系至二疊系呈不整合接觸，與上覆上白堊統(tǒng)呈整合接觸(圖4-A)。遠(yuǎn)安地塹由通城河斷裂和遠(yuǎn)安斷裂控制。

地震剖面中，代表通城河斷裂的波阻與代表地層界面的波阻呈斜切狀態(tài)，連續(xù)性一般，自宜昌斜坡東部延伸至遠(yuǎn)安地塹內(nèi)，至代表志留系底界的波阻上方終止，并未向下繼續(xù)延伸(圖4-B)。這表明通城河斷裂是一條深切至志留系滑脫層的斷層。通城河斷裂上盤泥盆系底界沿?cái)嗔衙嫔蠜_到下盤泥盆系底界之上，上盤石門組底界沿?cái)嗔衙嫔蠜_到下盤石門組底界之上，而上盤五龍組底界、上白堊統(tǒng)底界卻位于下盤對(duì)應(yīng)界面之下，說(shuō)明通城河斷裂在五龍組沉積前經(jīng)歷了一期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，從上沖斷層變?yōu)檎龜鄬印?/p>

遠(yuǎn)安斷裂與通城河斷裂不相連，地塹內(nèi)沉積的地層包括白堊系及分水嶺組至風(fēng)脈廟組，遠(yuǎn)安斷裂隱伏于分水嶺組底界之下，表現(xiàn)為正斷層性質(zhì)。在通城河斷裂南側(cè)發(fā)育另一斷裂F1，其傾向東，延伸至志留系滑脫層，上、下盤泥盆系底界沿?cái)嗔衙鏀嗑鄻O小，上盤下白堊統(tǒng)和羅鏡灘組底界上沖于下盤對(duì)應(yīng)界面之上，表現(xiàn)為上沖性質(zhì)；而上盤上白堊統(tǒng)跑馬崗組底界位于下盤對(duì)應(yīng)界面之下，表現(xiàn)為正斷層性質(zhì)。

圖4　宜昌斜坡-遠(yuǎn)安地塹2015hy-z2地震剖面解釋Fig.4　Interpretation of the 2015hy-z2 seismic profile in Yichang slope and Yuanan garben

F1斷裂與通城河斷裂類似，早期為上沖斷層，但斷距較?。辉诎讏准o(jì)早期為正斷層，但其伸展活動(dòng)主要發(fā)生在跑馬崗組沉積期；古近紀(jì)末，斷層再次發(fā)生了構(gòu)造反轉(zhuǎn)。由于斷裂兩側(cè)跑馬崗組界面間正斷層活動(dòng)斷距較大，在上沖改造活動(dòng)發(fā)生時(shí)仍保持了正斷層的性質(zhì)；而其下部白堊系界面由于斷距較小則表現(xiàn)為逆斷層。

2.1.2當(dāng)陽(yáng)向斜南部?jī)A伏端地質(zhì)結(jié)構(gòu)

本文解釋了3條位于當(dāng)陽(yáng)向斜南部隱伏端的地震剖面(圖2)，地震層位通過(guò)淺表地質(zhì)露頭約束和地震層位追蹤確定，地震基準(zhǔn)面為500 m。剖面中震旦系底界至泥盆系底界的地震波阻特征與2015hy-z2中相同，其上部確定的地震層位及其對(duì)應(yīng)地震波阻特征為：T1(下三疊統(tǒng)底界)對(duì)應(yīng)一套中振幅中反射，在當(dāng)陽(yáng)向斜連續(xù)性好；T2(中三疊統(tǒng)底界)對(duì)應(yīng)一套中-弱振幅中-弱反射，連續(xù)性一般，但界面上下均為空白反射至弱反射；T3對(duì)應(yīng)一套強(qiáng)振幅中-強(qiáng)反射，連續(xù)性好；J(侏羅系底界)對(duì)應(yīng)一套中振幅中-弱反射，連續(xù)性一般；K1s(石門組底界)對(duì)應(yīng)一套中振幅中反射，局部為弱反射，連續(xù)性一般；K1w(五龍組底界)對(duì)應(yīng)一套中-弱振幅弱反射，連續(xù)性一般；K2l(羅鏡灘組底界)對(duì)應(yīng)一套強(qiáng)振幅強(qiáng)反射，連續(xù)性好；K2p-K2h(跑馬崗組-紅花套組底界)對(duì)應(yīng)一套弱振幅弱反射，以其與下部空白反射與K2l分隔，連續(xù)性一般；E(古近系底界)對(duì)應(yīng)一套中振幅中反射，連續(xù)性一般。

Dy2014-1和Dy2014-2是2條平行的剖面。剖面上地層的形態(tài)以下白堊統(tǒng)-上白堊統(tǒng)與下伏地層的假整合面為界，可分為上、下兩部分，上部包括白堊系、古近系、第四系，下部包括侏羅系至震旦系(圖5、圖6)。在宜昌斜坡和遠(yuǎn)安地塹內(nèi)，前白堊紀(jì)地層剝蝕程度較高，僅剩泥盆系底界可以追蹤；在當(dāng)陽(yáng)向斜內(nèi)，前白堊紀(jì)地層保存相對(duì)較多，震旦系至侏羅系底界均可以追蹤。2條剖面結(jié)構(gòu)的主要不同是，Dy2014-2遠(yuǎn)安地塹內(nèi)次級(jí)正斷層的數(shù)量多于Dy2014-1，而當(dāng)陽(yáng)向斜西翼上覆白堊系內(nèi)的正斷層遠(yuǎn)少于Dy2014-1。

2條剖面上，白堊系及其內(nèi)部界面、古近系界面均發(fā)生了彎曲，說(shuō)明在這些地層沉積后，發(fā)生了一期較為強(qiáng)烈的擠壓改造作用，使得當(dāng)陽(yáng)向斜內(nèi)地層發(fā)生進(jìn)一步的變形。剖面上當(dāng)陽(yáng)向斜內(nèi)寒武系至侏羅系底界均表現(xiàn)出極其相似的彎曲特征，整體成一簡(jiǎn)單向斜的構(gòu)造樣式。當(dāng)陽(yáng)向斜深部對(duì)應(yīng)震旦系的反射軸在向斜西翼發(fā)生翹傾，與上覆地層變形狀態(tài)一致，在向斜東翼水平延伸于另外一組傾斜的反射軸之下。

圖6　當(dāng)陽(yáng)向斜南部隱伏端Dy2014-2地震剖面解釋Fig.6　Interpretation of the Dy2014-2 seismic profile in southern part of the Dangyang syncline

剖面上主要的斷層包括在Dy2015-z2上解釋的通城河斷裂、F1斷裂、遠(yuǎn)安斷裂和當(dāng)陽(yáng)向斜西側(cè)的F2斷裂，東側(cè)的F3斷裂以及F4斷裂。

通城河斷裂在剖面上的特征與前文地震剖面的解釋結(jié)果一致，但斷裂面產(chǎn)狀整體變緩；F1斷裂的特點(diǎn)與前文地震剖面的解釋結(jié)果一致；遠(yuǎn)安斷裂在2條剖面上延伸長(zhǎng)度較短，為正斷層。

F2斷裂是位于遠(yuǎn)安斷裂和當(dāng)陽(yáng)向斜之間、深切至志留系滑脫層的一條斷裂。在剖面上，F(xiàn)2斷裂上盤石門組底界在下盤石門組底界之上，表現(xiàn)為逆斷層性質(zhì)；斷裂上盤五龍組底界位于下盤五龍組底界之下，表現(xiàn)為正斷層性質(zhì)；斷裂上盤羅鏡灘組、跑馬崗組和古近系等地層在下盤對(duì)應(yīng)的層面上，表現(xiàn)為逆斷層性質(zhì)。斷裂上、下盤對(duì)應(yīng)地層界面的相互關(guān)系表明，F(xiàn)2斷裂可能在五龍組沉積前為一條逆斷層；在五龍組沉積時(shí)發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，為正斷層，而且其伸展位移量相對(duì)較大；上白堊統(tǒng)、古近系沉積時(shí)，F(xiàn)2仍為正斷層，但其位移量較??；古近紀(jì)末期，斷裂性質(zhì)再次發(fā)生改變，形成逆斷層活動(dòng)。泥盆系底界經(jīng)歷了前期上沖和伸展2期活動(dòng)位移量的疊加，故最后一期上沖活動(dòng)的位移量很小，下白堊統(tǒng)底界伸展活動(dòng)位移量較大，因而后期上沖活動(dòng)產(chǎn)生的位移量并未改變其上下盤界面的相互關(guān)系；上白堊統(tǒng)、古近系伸展活動(dòng)位移量小，在后期上沖活動(dòng)中上沖位移量較大，被改造為逆斷層。

F3斷裂位于當(dāng)陽(yáng)向斜東翼，整體表現(xiàn)為逆斷層性質(zhì)，是一條東傾、延伸至志留系滑脫層的斷裂。值得注意的是，在F3斷裂東側(cè)形成的次級(jí)向斜中，中三疊統(tǒng)發(fā)生了明顯的減薄，根據(jù)前文對(duì)研究區(qū)地層結(jié)構(gòu)的分析，可以認(rèn)為當(dāng)陽(yáng)-荊門地區(qū)中三疊統(tǒng)頂部遭受了一定的剝蝕，此區(qū)域在中三疊世可能發(fā)生了隆起，但隆起幅度和規(guī)?？赡懿⒉淮?。F3斷裂上盤侏羅系厚度遠(yuǎn)小于當(dāng)陽(yáng)向斜內(nèi)的厚度，說(shuō)明在白堊系沉積前，F(xiàn)3斷裂已經(jīng)發(fā)生上沖活動(dòng)；同時(shí)F3斷裂上盤，上、下白堊統(tǒng)對(duì)應(yīng)的層面也發(fā)生了彎曲，說(shuō)明F3斷裂在早期上沖活動(dòng)發(fā)生后，于上白堊統(tǒng)沉積后又發(fā)生了上沖活動(dòng)。

剖面東部F4斷裂為上沖斷層，斷裂面西傾，延伸至志留系頁(yè)巖滑脫層，三疊系、泥盆系沿此斷層與剖面東側(cè)地層發(fā)生疊置，使得此處地層局部增厚。F4斷裂及其上盤發(fā)育的次級(jí)斷裂，有2條未能切穿上三疊統(tǒng)底界，最上部一條切穿侏羅系底界，未能向上延伸。F4斷裂及其未能切穿上三疊統(tǒng)底界的2條斷裂是在晚三疊世前形成的，可能與中三疊世古隆起形成與同一期次擠壓構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)；而上部切穿侏羅系底界的次級(jí)斷裂則為后期擠壓應(yīng)力場(chǎng)下新形成的斷裂構(gòu)造，但其形成時(shí)間也在上白堊統(tǒng)沉積前。

針對(duì)通城河斷裂、遠(yuǎn)安斷裂、F1斷裂、F2斷裂的構(gòu)造分析表明，當(dāng)陽(yáng)向斜與宜昌斜坡在志留系滑脫層以下是相連的，不存在深大斷裂的分隔，當(dāng)陽(yáng)向斜的西翼即為宜昌斜坡向東延伸的部分。當(dāng)陽(yáng)向斜西翼的形成，不是地層沿通城河斷裂或其他斷裂發(fā)生上沖后傾斜的結(jié)果，而是源自宜昌斜坡的翹傾。從剖面上可以看到，宜昌斜坡的形成可能源自于構(gòu)造楔的楔入，構(gòu)造楔的頂點(diǎn)即為當(dāng)陽(yáng)向斜的向斜軸面；但是，構(gòu)造楔的類型、規(guī)模、所處的深度仍不能確定，這可能需要結(jié)合整個(gè)黃陵背斜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)模式加以討論，已經(jīng)不屬于本文的研究范圍。

當(dāng)陽(yáng)向斜東側(cè)深部，震旦系沿深部斷裂面發(fā)生疊置，同時(shí)基底物質(zhì)也卷入變形，整體形成構(gòu)造楔的形態(tài)。構(gòu)造楔以震旦系內(nèi)部頁(yè)巖層為頂板滑脫層，以深部斷裂面為底板滑脫層，楔入當(dāng)陽(yáng)向斜東翼。

當(dāng)陽(yáng)向斜西翼的白堊系-古近系厚度遠(yuǎn)大于東翼，說(shuō)明當(dāng)陽(yáng)向斜兩翼中，西翼形成在前，促使其前白堊紀(jì)地層首先遭受剝蝕；東翼形成在后，地層保存相對(duì)完整。

Dy2013-6是一條自當(dāng)陽(yáng)向斜南部延伸至江漢盆地內(nèi)的地震剖面，剖面上追蹤的層位與對(duì)應(yīng)的地震波阻特征與前述2條地震剖面一致。剖面內(nèi)地層整體向北傾斜，至Dy2014-2處，地層基本為近水平形態(tài)(圖7)。剖面上地層傾斜部分下方，可見(jiàn)深部地層的超覆、削截現(xiàn)象。整體而言，當(dāng)陽(yáng)向斜在此剖面上表現(xiàn)為單斜構(gòu)造形態(tài)，其傾斜部分可能受到深部構(gòu)造的影響而向南傾伏。針對(duì)Dy2013-6剖面進(jìn)行的軸面分析表明，剖面北側(cè)深部存在多個(gè)推覆體呈疊瓦狀楔入當(dāng)陽(yáng)向斜下方。由此可以推斷，在當(dāng)陽(yáng)向斜形成前后存在一期近南北方向的擠壓構(gòu)造活動(dòng)，促使了當(dāng)陽(yáng)向斜北部深部物質(zhì)發(fā)生堆疊，使其北部發(fā)生抬升，形成整體向南傾斜的格局，向斜北部地層遭受了強(qiáng)烈的剝蝕，南部作為相對(duì)的構(gòu)造低部位，為沉積區(qū)。

圖7　Dy2013-6地震剖面解釋及其深部構(gòu)造分析Fig.7　Interpretation of the Dy2013-6 seismic profile and analysis of the deep structures

2.2　當(dāng)陽(yáng)向斜演化過(guò)程

李天義等[19]的研究表明，當(dāng)陽(yáng)向斜所在區(qū)域在早白堊世發(fā)生了隆升，促使當(dāng)陽(yáng)向斜內(nèi)部侏羅系遭受強(qiáng)烈剝蝕。劉少峰等[22]和王凱等[23]通過(guò)詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查，認(rèn)為早白堊世中期至早白堊世晚期當(dāng)陽(yáng)向斜受到大巴山東段向南推進(jìn)過(guò)程的影響，形成的近東西走向褶皺疊加在先期的北西-南東走向褶皺之上。前文地震剖面的解釋表明，處于大洪山-大巴山構(gòu)造帶復(fù)合部位的當(dāng)陽(yáng)向斜，受到了南西-北東向和近南北向的擠壓。綜合而言，前人對(duì)區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)歷史的研究已經(jīng)表明：晚侏羅世，當(dāng)陽(yáng)向斜受到了來(lái)自北東向大洪山構(gòu)造帶的擠壓，形成了向斜東部深部地層的疊置變形，在早白堊世中期至早白堊世晚期受到了來(lái)自大巴山東段的南向擠壓，使當(dāng)陽(yáng)向斜整體向南傾伏。

研究區(qū)在五龍組沉積期轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺弓h(huán)境。五龍組沉積期對(duì)應(yīng)于區(qū)域上早白堊世晚期開(kāi)始的近東西向伸展變形的階段。所以，在早白堊世晚期，當(dāng)陽(yáng)向斜處于近南北向擠壓和近東西向伸展作用的復(fù)合部位。區(qū)域伸展作用最為強(qiáng)烈的時(shí)期為跑馬崗組沉積期。

當(dāng)陽(yáng)向斜西翼的形成時(shí)間早于東翼，西翼宜昌斜坡的形成可能有著與東翼變形不同的動(dòng)力來(lái)源；但可以確定的是，早白堊世地層沉積前，此區(qū)域已經(jīng)發(fā)生了抬升剝蝕，西翼F2斷裂上盤侏羅系與三疊系之間不存在超覆現(xiàn)象，這表明西翼的抬升應(yīng)形成于侏羅紀(jì)的中、晚期。同時(shí)，古近紀(jì)末喜馬拉雅期的構(gòu)造活動(dòng)，促使區(qū)域內(nèi)斷裂性質(zhì)發(fā)生再次改變，對(duì)向斜形態(tài)產(chǎn)生了近東西方向的擠壓改造作用。

結(jié)合前文對(duì)宜昌斜坡-當(dāng)陽(yáng)向斜南部隱伏端地質(zhì)結(jié)構(gòu)和變形模式、變形時(shí)間的分析，可以認(rèn)為，當(dāng)陽(yáng)向斜形成的主要期次及其主要事件有9個(gè)(圖8)。

a.早三疊世地層近水平沉積期：早三疊世，華南板塊與秦嶺-大別造山帶的碰撞還未開(kāi)始，當(dāng)陽(yáng)地區(qū)整體處于淺海-濱海環(huán)境，構(gòu)造活動(dòng)微弱，以近水平沉積為主要特征。

b.中三疊世古隆起及沖斷作用發(fā)育期：中三疊世，華南板塊與秦嶺-大別造山帶之間的相互擠壓促使中揚(yáng)子地區(qū)地層產(chǎn)生地殼尺度的褶皺作用，并伴隨沖斷作用的發(fā)生，促使當(dāng)陽(yáng)地區(qū)中三疊統(tǒng)及其以下地層發(fā)生褶皺和沖斷作用，形成了上三疊統(tǒng)與中三疊統(tǒng)之間的不整合接觸。

c.晚三疊世至晚侏羅世早期地層近水平沉積期：在中三疊世地層夷平面的基礎(chǔ)上，晚三疊世地層沉積。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，此時(shí)隨著華南板塊北緣與秦嶺-大別造山帶之間擠壓作用的加劇，晚三疊世中揚(yáng)子地區(qū)發(fā)育了眾多的古隆起；但古隆起形成的部位相對(duì)中三疊世發(fā)生了遷移，使得目前當(dāng)陽(yáng)地區(qū)南部隱伏端的地震剖面上，尋找不到晚三疊世古隆起的依據(jù)。侏羅紀(jì)地層沉積于晚三疊世地層的夷平面之上，繼續(xù)保持近似水平的沉積狀態(tài)。

d.侏羅紀(jì)中、晚期當(dāng)陽(yáng)向斜西翼擠壓變形期：侏羅紀(jì)中、晚期，中揚(yáng)子地區(qū)逐漸處于多個(gè)方向擠壓應(yīng)力的作用下，當(dāng)陽(yáng)向斜西翼宜昌斜坡在深部構(gòu)造楔活動(dòng)的作用下開(kāi)始形成，促使其地層遭受強(qiáng)烈剝蝕。

e.晚侏羅世當(dāng)陽(yáng)向斜東翼擠壓變形期：晚侏羅世，秦嶺-大別造山帶整體向現(xiàn)今江漢盆地所在區(qū)域推進(jìn)，大洪山構(gòu)造帶發(fā)生劇烈的沖斷-褶皺作用，在當(dāng)陽(yáng)向斜東側(cè)形成向西擠壓的構(gòu)造應(yīng)力，當(dāng)陽(yáng)向斜東翼深部的震旦系以其內(nèi)部頁(yè)巖層為頂板滑脫層，以深部斷裂為底板滑脫層，形成構(gòu)造楔插入當(dāng)陽(yáng)向斜東翼，促使東翼地層發(fā)生翹傾。同時(shí)西翼上部的數(shù)條上沖斷裂也在此時(shí)發(fā)生活動(dòng)，如通城河斷裂、F1、F2斷裂等，F(xiàn)3斷裂也開(kāi)始發(fā)生上沖活動(dòng)，這些上沖斷裂均與志留系頁(yè)巖滑脫層相連。

f.早白堊世初期：石門組開(kāi)始沉積。早白堊世中期至早白堊世晚期，大巴山構(gòu)造帶向南推覆，受其東段推覆作用的影響，當(dāng)陽(yáng)向斜整體向南發(fā)生傾伏。由于深部資料的匱乏，目前尚無(wú)法確定形成當(dāng)陽(yáng)向斜整體翹傾的具體運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程；但是可以確定的是，此期構(gòu)造活動(dòng)促使當(dāng)陽(yáng)向斜內(nèi)侏羅系遭受大量剝蝕。而向斜北部的構(gòu)造抬升，又使得宜昌斜坡-當(dāng)陽(yáng)向斜南部整體處于構(gòu)造低部位，進(jìn)一步沉積地層。

g.五龍組沉積期-上白堊統(tǒng)紅花套組沉積期末：早白堊世晚期，大洪山構(gòu)造帶內(nèi)近南北走向的斷裂遭受了伸展作用的改造，先期逆斷層完全轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜鄬?，遠(yuǎn)安斷裂形成，遠(yuǎn)安地塹開(kāi)始發(fā)育，并在地塹內(nèi)形成了數(shù)量眾多的次級(jí)正斷層。這一斷陷構(gòu)造演化階段一直持續(xù)到晚白堊世末。

h.古近紀(jì)沉積期：此階段正斷層的活動(dòng)逐漸減弱，宜昌斜坡-當(dāng)陽(yáng)向斜南部進(jìn)入了拗陷變形階段，正斷層的活動(dòng)位移量普遍減小，甚至不發(fā)生活動(dòng)。

i.古近紀(jì)末至今擠壓改造期：古近紀(jì)末，青藏高原的隆升對(duì)整個(gè)中國(guó)中西部地區(qū)產(chǎn)生了廣泛的擠壓作用。在此階段內(nèi)，研究區(qū)內(nèi)的斷層再次發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，形成了新的上沖活動(dòng)；同時(shí)，擠壓構(gòu)造活動(dòng)促使當(dāng)陽(yáng)向斜再次發(fā)生變形，最終形成現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)。

根據(jù)線長(zhǎng)守恒原則，本文計(jì)算了演化剖面上當(dāng)陽(yáng)向斜演化過(guò)程中各主要階段的縮短量和縮短率。晚侏羅世當(dāng)陽(yáng)向斜東、西兩翼形成時(shí)，東西方向總縮短量約為7 km，縮短率約為9.9%；早白堊世晚期至古近紀(jì)末，東西方向總伸展量約為1.5 km，伸展率約為2.1%；古近紀(jì)末至今，東西方向縮短量約為2 km，縮短率約為2.8%。

3　討 論

圖9　中揚(yáng)子及鄰區(qū)志留系龍馬溪組黑色頁(yè)巖厚度分布圖Fig.9　Contour map of black shale layer of the Silurian Longmaxi Formation in the middle Yangtze and adjacent area(據(jù)文獻(xiàn)[33])

從圖9中可以看到，本文研究區(qū)位于應(yīng)隨古島與湘鄂西-洞庭潛隆之間的、志留系龍馬溪組黑色頁(yè)巖沉積時(shí)的深水陸棚區(qū)，黑色頁(yè)巖厚度為60～80 m，其厚度甚至大于湘鄂西地區(qū)志留系黑色頁(yè)巖的厚度。這直接從物質(zhì)基礎(chǔ)上表明，本文對(duì)通城河斷裂地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析是一種較為合理的解釋方案，同時(shí)也說(shuō)明當(dāng)陽(yáng)向斜地區(qū)龍馬溪組發(fā)育狀況良好，能夠在垂向上起到良好的封蓋作用。

通城河斷裂不是一條深切至基底、并控制當(dāng)陽(yáng)向斜西翼形成的斷裂。在當(dāng)陽(yáng)向斜西翼，通城河斷裂與其他次級(jí)斷裂一樣，均是由志留系黑色頁(yè)巖層向上延伸切割上覆地層形成的。在當(dāng)陽(yáng)向斜的整個(gè)構(gòu)造演化過(guò)程中，通城河斷裂發(fā)生了多次活動(dòng)，但整體位移量均較小。前人在黃陵背斜東南側(cè)宜昌斜坡的油氣勘探實(shí)踐表明，區(qū)域內(nèi)發(fā)育有下寒武統(tǒng)泥頁(yè)巖、中寒武統(tǒng)膏鹽、志留系黑色頁(yè)巖3套區(qū)域蓋層，加之震旦系燈影組、寒武系石龍洞組等烴源巖層，構(gòu)成了非常有利于油氣成藏的地層組合。通城河斷裂及其深部志留系黑色頁(yè)巖層以下的次級(jí)斷裂，在一定程度上切割破壞了區(qū)域地層的完整性，但并沒(méi)有對(duì)志留系黑色頁(yè)巖的連續(xù)性產(chǎn)生破壞。頁(yè)巖氣可以分為外緣補(bǔ)給型和原地富集型，而滑脫層產(chǎn)生的“面”的疏導(dǎo)能力遠(yuǎn)大于現(xiàn)今頁(yè)巖氣水平井人工壓裂產(chǎn)生的“線”連通油氣的疏導(dǎo)能力[34]，這表明當(dāng)陽(yáng)與宜昌地區(qū)的志留系頁(yè)巖層極有可能成為此處油氣呈近水平方向運(yùn)移的重要通道。同時(shí)，次級(jí)斷裂連通了多套地層，可能為油氣垂向運(yùn)移提供更有利的通道，有助于形成多個(gè)層系的多個(gè)油氣保存單元。因此，本文認(rèn)為，通城河斷裂及當(dāng)陽(yáng)向斜西翼其他次級(jí)斷裂的發(fā)育不影響當(dāng)陽(yáng)地區(qū)志留系黑色頁(yè)巖運(yùn)移油氣的能力，并且可能是促使此區(qū)域油氣聚集的有利條件之一。

基于對(duì)通城河斷裂結(jié)構(gòu)的新認(rèn)識(shí)和對(duì)當(dāng)陽(yáng)向斜演化過(guò)程的分析，可以認(rèn)為，當(dāng)陽(yáng)向斜不是地層沿?cái)嗔衙姘l(fā)生上沖活動(dòng)而形成的褶皺構(gòu)造，也不是地層沿正斷層伸展活動(dòng)而形成的滾動(dòng)背斜的一部分，當(dāng)陽(yáng)向斜東、西兩翼有著各自不同的形成方式。西翼受控于宜昌斜坡早白堊世地層沉積前的抬升，可能與黃陵背斜的隆升過(guò)程有關(guān)，又或者受控于深部構(gòu)造楔的活動(dòng)；東翼受控于大洪山構(gòu)造帶晚侏羅世自北東向南西方向的擠壓，基底物質(zhì)也卷入變形之中。所以，整個(gè)演化過(guò)程中，現(xiàn)今當(dāng)陽(yáng)向斜的核部區(qū)域始終處于較為穩(wěn)定、受構(gòu)造活動(dòng)影響較小的部位，兩翼也沒(méi)有直接卷入構(gòu)造變形，而是始終處于被動(dòng)抬升、翹傾的作用下。綜合而言，當(dāng)陽(yáng)向斜內(nèi)部的地層可能在構(gòu)造作用下形成了眾多微小的裂縫、破碎，但整體上沒(méi)有形成破壞地層的斷裂，具有成為油氣有利富集部位的潛力。同時(shí)，還應(yīng)該看到，當(dāng)陽(yáng)向斜東翼由于構(gòu)造楔的活動(dòng)，形成了次級(jí)的背斜構(gòu)造，這樣的高點(diǎn)部位極有可能使得寒武系內(nèi)部層系成為油氣聚集的有利場(chǎng)所。

4　結(jié) 論

a.志留系龍馬溪組黑色頁(yè)巖層是當(dāng)陽(yáng)向斜地區(qū)非常重要的一套滑脫層，是當(dāng)陽(yáng)向斜及其鄰區(qū)發(fā)生上沖活動(dòng)的斷裂向下延伸的終點(diǎn)。

b.當(dāng)陽(yáng)向斜是由于西翼宜昌斜坡在前白堊紀(jì)發(fā)生翹傾和東翼受大洪山構(gòu)造帶晚侏羅世擠壓而形成的，其演化過(guò)程與通城河斷裂沒(méi)有直接聯(lián)系。通城河斷裂不是對(duì)當(dāng)陽(yáng)向斜的形成、演化起到重要控制作用的構(gòu)造，也不是對(duì)區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生重要影響的邊界斷裂。

c.宜昌斜坡、遠(yuǎn)安地塹、當(dāng)陽(yáng)向斜深部志留系黑色頁(yè)巖以下的地層沒(méi)有深大斷裂的分隔。當(dāng)陽(yáng)向斜受區(qū)域構(gòu)造演化影響較小，具備成為宜昌斜坡地區(qū)頁(yè)巖氣勘探有利接替區(qū)域的構(gòu)造條件。