涪阳坝断裂带形成机理

三、涪阳坝断裂带形成机理

古地理控制沉积相，不同沉积相沉积不同的地层，而不同的地层岩石具有不同的岩石力学性质，由此，沉积相反过来又控制后期的构造变形。

2003年对铁厂河生物礁做了系统采样，岩石物性的测试数据为：礁滩相灰岩的剪切模量为33GPa、杨氏模量为80GPa；微晶灰岩的剪切模量为26GPa、杨氏模量为70GPa；泥质灰岩的剪切模量为13GPa、杨氏模量为42GPa。礁滩相灰岩强度最大，微晶灰岩强度居中，含泥质的灰岩较软。在构造变形中，岩相变化带通常成为力学尖点，在构造运动比较强烈的川东北地区，断层通常沿着岩相边界发生；其次，在推覆带中，礁滩相灰岩地体的变形通常很小，应变基本上都在沉积相较深的泥灰岩中产生。这一特征突出的表现在黑池梁构造上。

如图4-31中所示，多数断层均发育在礁滩相边界上。黑池梁构造上沉积长兴组-飞仙关礁滩相，由于岩石物性较坚硬，在后期构造运动中的变形较小，由此保存为一个完整的背斜，而两侧的沉积相较低，沉积较软的泥质灰岩，构造变形相当强烈，断层发育，柔皱强烈。

1.涪阳坝断裂带特征

涪阳坝断裂带位于通南巴构造带中部（如图4-22、图4-32所示），在通南巴构造带上是一个典型的压扭性大型断背斜，构造非常破碎，上下构造极不协调。该断裂带两侧对称分布有长兴组-飞仙关组的礁滩相。涪阳坝断裂带的西侧发育大型台地边缘礁滩相（刘殊，2006），已经得到钻井证实；东侧发育黑池梁礁滩相。

图4-32　涪阳坝断裂带早期拉张断层迹象图

图中方框表现正断层特征，河坝场以及马路背地区，部分断层仍然具有正断层特征。

涪阳坝断裂带为花状断层，为早期正断层，后期反转形成。

涪阳坝断裂还是一条区域性大断层（如图4-33所示），从米仓山一直延伸到川东高陡构造带（如图4-30（a）所示），在普光气田表现为一个断档背斜（如图4-30（b）所示）。涪阳坝断裂带在通南巴构造带上，构造变形明显大于普光气田。

涪阳坝断裂早期是拉张断层。如图4-32所示，尽管后期受到大巴山推覆带强烈挤压，大部分断层都表现为逆断层，但在河坝场、马路背两个构造上仍然有部分断层还有正断层特征（如图4-32中方框内所示），涪阳坝地区古生界地层显示为一个地堑性质。其次，涪阳坝断裂带构造样式表现为花状断层。花状断层可以是走滑断层形成，也可以为早期正断层、后期反转形成。

沿通南巴构造带轴线、横切涪阳坝断裂带做一平衡剖面（如图4-34所示），用以分析米仓山前、大巴山的造山带作用的影响和构造改造作用。

图4-33　涪阳坝断裂带区域展布特征

（a）：涪阳坝断裂带在卫星影像，地表的表现特征，断裂带从米仓山延伸到川东高陡构造带

（b）：涪阳坝断裂带在普光气田构造特征，表现为断档背斜，断层变形强度明显较小

图4-34（a）：根据地震剖面建立的地质模型，通南巴构造带上发育很多NW向断层，由大巴山推覆带造成的，唯独涪阳坝这个部位形成大型的冲断层。分析表明，米仓山和大巴山是同一机制作用形成的，即汉南米仓山地体向秦岭洋俯冲、秦岭板块向南推覆过程中，米仓山刚性地体使得秦岭中段形成一个蜂腰，大巴山弧形构造应力场沿着米仓山旋转，使得大巴山由东向西推覆。

图4-34（b）：从地层结构、厚度，以及通南巴构造带的形态分析，通南巴构造带的形成、米仓山反冲都很晚。因此在平衡剖面分析时，中浅层的断层可以最早去掉。如此拉平下侏罗统千佛崖组底，即早燕山期构造，可以发现母家梁冲起在燕山期二叠系、三叠系下统都还是一个凹槽，有地堑特征；

图4-34（c）：拉平中三叠统雷口坡顶（这是区域夷平面），母家梁凹槽更加明显。断层上部断距大、下部断距小，显然早期是拉张断层。这些断层在后期挤压应力场作用下，发生反转，这种反转构造具有花状样式（Maclay，1989）。

2.涪阳坝断裂带形成机理

两个因素对涪阳坝断裂带产生重要影响，一是早期拉张断层的反转，二是拉张断层下盘-地堑部位，沉积强度较小的泥质灰岩，成为变形强烈部位。而断层上盘-地垒部位，沉积的礁滩相变形较小，形成明显对比（如图4-31、图4-32所示）

拉张环境对长兴组沉积相产生重大的影响。二叠纪地裂形成一系列地垒、地堑，在地垒上发育生物礁，地堑处沉积深海相硅质岩，台块、台槽控制油气藏的分布（罗志立，1984，1988）。根据地震剖面特征分析（如图4-30、图4-31所示），在拉张的上盘见到长兴组生物礁，以及碳酸盐岩建隆；而下盘一般为大隆组硅质灰岩，飞仙关组则沉积泥质灰岩，嘉陵江组的膏岩厚度也会较大。在大巴山推覆带作用下，拉张断层反转，软弱层发生柔皱变形（如图4-34所示）。大巴山向西推覆过程中经历了以下动力学模式（如图4-35所示）：

图4-34　米仓山前通南巴构造带涪阳坝断裂带构造演化史

图4-35　大巴山推覆挤压对涪阳坝地堑作用动力模式图

1）黑池梁元古界古隆起对基底形成阻挡，在沉积盖层上形成薄皮推覆带（如图4-22（c）所示），在蒙坝地区形成坡坪式叠瓦断层带。

2）沉积盖层中，长兴组发育生物礁、飞仙关组发育滩体，力学性质都是比较刚性的地质体，形成一个完整的背斜构造（如图4-31所示），其上的建隆特征较为清晰。

3）长兴组-飞仙关建隆将动力向西传递，地堑沉积较厚的泥灰岩、嘉陵江组膏岩，是力学性质相对较软的地质体，地堑内软弱地层发生柔皱变形；早期拉张断层反转，形成涪阳坝冲起断裂带。

4）沉积相过渡带上发育断层（如图4-31、图4-32所示），黑池梁-马路背地区的断层都发生在沉积相过度的边界上，这样的部位是应力场最容易集中的部位。