姚金鵬，陳 偉

（西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都 610500）

長(zhǎng)寧構(gòu)造發(fā)育在川南低緩褶皺帶與大涼山-大婁山斷褶帶過(guò)渡部位，由長(zhǎng)寧背斜、建武向斜等褶皺組成。長(zhǎng)寧背斜呈北西-南東走向，長(zhǎng)寧背斜東南部較寬，向西北背斜寬度逐漸變窄[1-2]。背斜的脊線呈北西-南東走向，在西北端發(fā)生弧形彎曲，背斜脊線轉(zhuǎn)為北東-南西走向，即燈桿壩背斜。川南長(zhǎng)寧地區(qū)五峰組-龍馬溪組已證實(shí)含有豐富的頁(yè)巖氣資源。近年來(lái)隨著二維、三維地震資料品質(zhì)的提高，對(duì)于長(zhǎng)寧地區(qū)的研究較為成熟。但以往的研究，通常認(rèn)為長(zhǎng)寧背斜是由基地?cái)鄬铀刂频臄鄬愚D(zhuǎn)折褶皺。運(yùn)用斷層相關(guān)褶皺理論解釋長(zhǎng)寧背斜的形成是被普遍接受的觀點(diǎn)，但是長(zhǎng)寧背斜究竟是何種斷層所控制的褶皺？其形成的主要階段是在什么時(shí)期？解決這些問(wèn)題，是揭示長(zhǎng)寧背斜構(gòu)造帶幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，長(zhǎng)寧背斜構(gòu)造變形與形成機(jī)制的關(guān)鍵。

1 長(zhǎng)寧背斜構(gòu)造空間展布特征

本文在長(zhǎng)寧背斜選取了西部、中部、東部各選取了一條北東-南西向構(gòu)造地震大剖面，對(duì)比分析了長(zhǎng)寧背斜空間上的展布特征。

1.1 長(zhǎng)寧背斜西部幾何學(xué)特征

剖面A-A’（見(jiàn)圖1）位于長(zhǎng)寧背斜主體西部，剖面上構(gòu)造單元從南向北依次為羅場(chǎng)向斜、長(zhǎng)寧背斜，地層除從震旦系到第四系發(fā)育較為齊全，長(zhǎng)寧背斜呈北翼陡傾、南翼平緩的背斜變形，由于前翼傾角近于直立，因此地震剖面上長(zhǎng)寧背斜北翼區(qū)域呈雜亂反射，難以成像。在區(qū)域地質(zhì)圖上，背斜前翼（北翼）地表無(wú)斷層出露，地層縱向連接，無(wú)明顯的錯(cuò)動(dòng)。長(zhǎng)寧背斜西部具典型的斷層傳播褶皺特征。受華鎣山褶皺帶北西擠壓的影響，背斜走向出現(xiàn)變化，轉(zhuǎn)為北東向的短軸狀背斜（圖1）。由于向北傳遞的應(yīng)力在背斜處受阻，斷層在逆沖過(guò)程中向上消失，構(gòu)造樣式呈現(xiàn)斷層傳播褶皺幾何變形特征，前翼地層近于直立。從模擬的運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程看，斷層從基底向上逆沖，斷層末梢逐漸向地表傳播，傾角逐漸增大，斷層滑移/傳播比偏小，主斷層未達(dá)地表，受斷層傳播褶皺三角剪切區(qū)的影響，背斜前翼與斷層末梢處（向斜區(qū)）發(fā)生強(qiáng)烈的剪切破裂與變形。

圖1 長(zhǎng)寧背斜西部A-A'剖面地震解釋

1.2 長(zhǎng)寧背斜中部幾何學(xué)特征

從B-B’開(kāi)始往東，長(zhǎng)寧背斜走向往南偏轉(zhuǎn)，由東西向轉(zhuǎn)為南東向（圖2），長(zhǎng)寧背斜的變形機(jī)制也由斷層傳播褶皺向斷層轉(zhuǎn)折褶皺過(guò)渡，主要逆沖斷層的位移量大部轉(zhuǎn)入寒武系底部的軟弱層滑脫，并在前陸方逆沖形成次級(jí)的逆沖推覆褶皺帶。

圖2 長(zhǎng)寧背斜中部B-B'剖面地震解釋

1.3 長(zhǎng)寧背斜東部幾何學(xué)特征

長(zhǎng)寧背斜東部C-C’，主要逆沖斷層在背斜北翼的末梢處出現(xiàn)反向逆沖，在背斜前翼疊加了一次級(jí)背斜。隨著主要逆沖斷層向東轉(zhuǎn)化為斷層轉(zhuǎn)折褶皺，斷層沿寒武系底部軟弱層滑脫，再向上逆沖，導(dǎo)致原來(lái)前翼的疊加次級(jí)背斜逐漸長(zhǎng)寧背斜分離，隨著滑脫量的增大，平面上呈現(xiàn)出兩組向東分叉的背斜形態(tài)（圖3）。

圖3 長(zhǎng)寧背斜東部C-C'剖面地震解釋

2 構(gòu)造帶形成機(jī)制

對(duì)于長(zhǎng)寧背斜的東中西部構(gòu)造幾何學(xué)分析只是初步的推斷，為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述推斷的精確性，下面將進(jìn)行該區(qū)域的形成機(jī)制探討和運(yùn)動(dòng)學(xué)正演模擬。

2.1 形成機(jī)制探討

為了探究長(zhǎng)寧背斜構(gòu)造的形成模式以及驗(yàn)證構(gòu)造解釋的正確性，筆者將對(duì)A-A’典型地震反射剖面進(jìn)行構(gòu)造平衡恢復(fù)。為了提高構(gòu)造恢復(fù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)A-A’地震反射剖面不同層位賦予合理的速度，從而進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，經(jīng)時(shí)深轉(zhuǎn)換后得到的地震反射剖面與實(shí)際情況更加吻合，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的構(gòu)造平衡恢復(fù)可信度更高。對(duì)于構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單的長(zhǎng)寧背斜構(gòu)造來(lái)說(shuō)，首先考慮消除控制背斜形態(tài)斷層的構(gòu)造影響：先對(duì)喜馬拉雅期的高角度逆沖斷層進(jìn)行構(gòu)造恢復(fù)，還原早期的構(gòu)造形態(tài)。根據(jù)主斷層和反沖斷層的構(gòu)造特征，采用三角剪切的構(gòu)造恢復(fù)方法。

通過(guò)去斷距、去褶皺等步驟，將三疊系須家河組底拉平后最終得到的模型（圖4），從圖4可以看出地層形態(tài)基本為平行的穩(wěn)定沉積，證明長(zhǎng)寧背斜的主體形成很可能為喜山期構(gòu)造事件下統(tǒng)一應(yīng)力場(chǎng)作用結(jié)果。早期學(xué)者對(duì)該地區(qū)所做的磷灰石裂變徑跡研究也顯示長(zhǎng)寧地區(qū)的快速隆升發(fā)生在距今約45Ma 前的始新世，此時(shí)已經(jīng)進(jìn)入喜山期。初步推測(cè)長(zhǎng)寧背斜主體是在喜山期同一應(yīng)力場(chǎng)作用下形成的[4-6]。

圖4 長(zhǎng)寧背斜A西部A-A'恢復(fù)（須家河組拉平）形態(tài)

2.2 正演模擬

對(duì)于長(zhǎng)寧背斜的南中北部構(gòu)造幾何分析只是初步的推斷，為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述推斷的精確性，下面將進(jìn)行該區(qū)域的形成機(jī)制探討和運(yùn)動(dòng)學(xué)正演模擬。

正演模擬結(jié)果較好地恢復(fù)了長(zhǎng)寧背斜形成的運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程，與之前的吻合（圖5）。其中背斜西部A-A’剖面原始長(zhǎng)度67.77km，現(xiàn)今長(zhǎng)度59.14km，縮短量為8.63km，縮短率12.73%；中部B-B’剖面原始長(zhǎng)度93.15km，剖面現(xiàn)今長(zhǎng)度79.07km，縮短量為14.08km，縮短率15.12%；東部B-B’剖面原始長(zhǎng)度77.16km，剖面現(xiàn)今長(zhǎng)度70.29km，縮短量為6.87km，縮短率8.9%。從縮短率數(shù)據(jù)認(rèn)為：長(zhǎng)寧背斜變形強(qiáng)度存在空間差異，由中部向東西兩側(cè)遞減，中部累計(jì)縮短量為14.08km，累計(jì)縮短率為15.12%。

圖5 構(gòu)造正演模擬結(jié)果

3 結(jié)論

1）長(zhǎng)寧背斜主體為一典型基底卷入式斷層傳播褶皺，但空間上存在一定差異，中西部為典型的斷層傳播褶皺，東部受寒武系底部軟弱層滑脫影響，呈現(xiàn)由斷層傳播褶皺向斷層轉(zhuǎn)折褶皺過(guò)渡，并在前翼向上逆沖。

2）通過(guò)構(gòu)造變形的運(yùn)動(dòng)學(xué)正演模擬認(rèn)為，長(zhǎng)寧背斜的主體形成很可能為喜山期構(gòu)造事件下統(tǒng)一應(yīng)力場(chǎng)作用結(jié)果，與前人利用磷灰石裂變徑跡得到的結(jié)果一致。

3）長(zhǎng)寧背斜變形強(qiáng)度存在空間差異，由中部向東西兩側(cè)遞減，中部累計(jì)縮短量為14.08km，累計(jì)縮短率為15.12%。