四川盆地,自震旦纪以来,是一个比较稳定的大型坳陷区。晚三叠世的印支运动使之成为内陆湖盆,范围远比现今的四川盆地大。中生代,盆地不断沉陷,堆积了厚达3000~4000m的紫红色砂岩和页岩,被称为“红色盆地”或“紫色盆地”。中生代末期,四川运动使盆地周围褶皱成山,盆地相对下陷,同时,盆地内地层发生大规模褶皱。华蓥山和龙泉山将盆地分隔成三部分,华蓥山以东,称为盆东褶皱带,由NE-SW走向的多条平行山岭与谷地相间组成,条状山岭海拔一般为700~800m,谷地多为低丘、平坝,海拔200~500m;华蓥山和龙泉山之间,称为盆中穹窿带,区内紫红色砂、页岩倾角平缓,受切割后形成大片方山式丘陵,海拔350~450m,相对高度几十米;龙泉山以西,为成都平原(川西平原),属盆地沉陷带,面积7000km2,是我国西南地区最大的平原,海拔约600m。新生代的喜马拉雅运动,使周围山地急剧抬升,盆地相对下沉,盆地边缘形成巨大地形落差。
一、地层
四川盆地内主要分布地层为中生界侏罗系、白垩系,厚3000~4000m,最大厚度达6738m,为一套湖、河相沉积的红色碎屑岩系。侏罗系层序发育完全,分布面积占盆地面积的74.13%;白垩系岩相变化较大,分布面积占盆地面积的27.96%;古近系仅有少量分布。
1.侏罗系
是四川红层区内分布最广、出露面积最大的地层岩组,分布面积达75898.34km2。
(1)下侏罗统
分布遍及盆地区,在丘陵区北缘及威远穹窿周边较典型,为湖相紫红色泥岩、灰黑色页岩夹淡水灰岩及砂岩,厚174~930m。
白田坝组(J1b):河湖相碎屑岩系,为黄绿色页岩与灰白色石英砂岩、硬砂岩,偶夹砾岩或薄煤层,厚60~470m。不整合超覆于老地层之上。
千佛崖组(J1q):分布在盆地西北边缘广元—南江一带,由黄绿、灰绿、紫红、黑色泥岩与灰色砂岩组成,中下部夹少量砂岩,厚100~300m。
(2)中侏罗统
新田沟组(J2x):在达州、广安、自贡等地出露于川东平行岭谷背斜的两翼,岩性为深灰色砂岩与页岩互层。
沙溪庙组(J2s):为湖相沉积的紫红色泥岩、砂质泥岩与砂岩不等厚互层,由北东向南西厚度变薄,渠县、遂宁、内江厚度分别为1900m、1150m、900m左右。本组分为上、下沙溪庙组。上沙溪庙组中上段含有斑点状和纤维状石膏,靠近顶部夹一层石膏及钙质胶结的砂岩。
(3)上侏罗统
遂宁组(J3s):为一套静水湖相沉积,岩性单一,为棕红色泥岩、砂质泥岩夹石英粉砂岩,横向变化小,厚288~455m,泥、钙质胶结,含脉状、薄层状及斑块状石膏。厚度由北东向西南减薄,营山一带厚455.6m,资阳一带厚287m。
蓬莱镇组(J3p):为灰紫色砂岩及棕紫色泥岩,偶夹薄层泥灰岩沉积。射洪一带厚700~850m。泥岩往南增厚(湖相),砂岩减少、厚度变薄;盆地北部为砾岩、含砾石砂岩、砂岩及泥岩的多个韵律沉积(河流相)。龙门山前缘有古河流冲积锥,冲积锥下部有厚层、巨厚层砾岩(称莲花口组(J3l)),厚1400~1735m,向盆地内很快变细、变薄、尖灭。分布面积仅次于遂宁组,大多数县、市均有分布。
2.白垩系
为厚层砖红色粉砂岩(局部为砾岩)与泥岩、页岩互层,岩相、厚度变化大。主要分布在盆地内,盆地中部、东部因构造剥蚀而缺失;在盆地北部、西部、南部构成舒缓向斜轴部;盆地西侧,构成龙门山、邛崃山前中山、低山,地层倾角变陡,常构成单斜;川西平原则被第四系覆盖。
(1)下白垩统
为巨厚层浅黄—浅灰色钙质砂岩,紫红色砂质泥岩、粉砂岩及砾岩。沿龙门山前剑阁—江油—都江堰—芦山间以西,三台—盐亭—阆中一线以东的狭长地带分布。盐亭—阆中一带厚814m,向南东变薄或缺失。由北向南,砂岩颜色变红,钙质减少,砾岩中灰岩砾石渐变为石英质砾石。
梓潼向斜以北,分为剑门关组(K1j)及剑阁组(K1jg),顶部遭受剥蚀,保存不全。
龙泉山北段,称天马山组(K1t),厚70~500m。
在巴中、达州、绵阳、德阳一带分4组。
苍溪组(K1c):为浅灰、灰紫色块状中细粒长石砂岩、棕色泥岩和粉砂岩,底部见透镜状钙质细砂岩,厚336~539m。
白龙组(K1b):为灰、浅灰色块状中细粒长石砂岩与紫红色钙质粉砂岩、钙质泥岩互层,底部为透镜状钙质砾岩,厚260~428m。
七曲寺组(K1q):为浅灰色块状中细粒长石砂岩夹紫红色粉砂岩及钙质泥岩,底部为透镜状钙质砾岩,厚298~518m。
古店组(K1g):以砖红色泥岩、粉砂岩为主,残留厚50~170m。
(2)上白垩统
为棕红、砖红色不等厚互层状钙质粉砂岩、砂岩,主要分布于成都、眉山、乐山、宜宾、泸州和自贡等市。
夹关组(K2j):厚层泥质砂岩夹薄层泥岩为主,厚200~1285m。盆地西部及成都附近,底部有厚约5~10m的砾岩层。
灌口组(K2g):地层以泥岩为主,含脉状、薄层状及团块状石膏、钙芒硝,厚度小于290~1144m。因溶蚀作用,泥岩内多溶蚀孔洞。双流、新津、彭山、眉山一带,石膏、钙芒硝层增多变厚,成为矿层。邛崃一带,钙质砾岩层内,可形成似岩溶现象和出露似岩溶泉。川南筠连、罗场等地的山间盆地内,也有出露。
3.古近系
名山群(E1-2M):分布于雅安一带,为一套河湖相细—粗粒红色碎屑岩系;发育在名山向斜,下部夹薄层膏盐层,厚达1400m。
芦山组(E2l):分布在芦山一带,岩性与名山群相似,厚度小于652m。
4.第四系
大邑组(Q1):由黄灰色中、粗砾岩和中、细砾岩互层,夹砂岩透镜体。砾石以石英岩、砂岩为主,次为花岗岩、灰岩及变质岩,砂岩主要成分为岩屑、长石和石英,呈胶结—半胶结状,由下往上,由粗至细,可划分出10个韵律,与下伏地层呈不整合接触或假整合,厚153m。
雅安组(Q2):出露于雅安龙观山,分上、下两部分,下部以砂和砾石为主,不具层理,砾石成分有石英岩、花岗岩、玄武岩、辉长岩等,砾径大小不一,一般为2~8cm,大者可达20~40cm,胶结物为黄色和橙黄色粘土;上部以黄色粘土为主,略具层理。总厚数米至40m。组成四川西部Ⅳ、Ⅴ级高阶地,一般高出河面:平原山前地带为90~100m,丘陵区为70~120m,南部边缘为125~130m。
成都粘土(Q3):为灰黄、棕色粘土,具胶黏性或塑性,质地均匀,无层理。含钙质结核,结核直径一般为3~6cm,最大达20cm以上。粘土层底部常含有黑褐色豆粒状铁锰结核或斑块。矿物成分以石英为主,其次为褐铁矿和钛铁矿。主要分布在成都平原Ⅱ级阶地以上的各级阶地上和丘陵内部的封闭和半封闭洼地中。在广汉、德阳、绵阳和梓潼等地均有分布。
资阳组(Q4):分上、下两部分,下部为砂、砾石层;上部为红黄色、灰色砂质粘土和粘土质砂,土厚7~12m,广泛分布于四川盆地河流两岸,组成Ⅰ级阶地和河漫滩,在成都平原厚2~7m,在盆地东南厚17~30m,丘陵区厚度为10~18m。上部乌木的14C年龄为(7500±130)~(7310±150)a;底部乌木的14C年龄为(415000±6250)a。
二、构造
四川盆地,古生代末期上升为内陆盆地,中生代侏罗纪—白垩纪,沉积了一套巨厚的河湖相红色碎屑岩。燕山运动使其发生全面褶皱,形成NE向和NNE向新华夏系褶皱构造。龙泉山、华蓥山间的川中地区,构造变动较轻,形成开阔、平缓的东西向褶皱。新生代,喜马拉雅运动使盆地周围山区大幅抬升,盆地边缘的侏罗系、白垩系红色地层抬升后被剥蚀为中高山;在两期构造运动作用下,盆地内的地层,发生褶曲、断裂、旋扭,形成多种构造类型,构造裂隙展布受其控制。全区可分为盆地西部的新生代断陷、川中褶皱带、川东褶皱带3个主要构造区。
1.西部新生代断陷
成都断陷,位于龙泉山-总岗山断褶带与龙门山断裂带之间,西接龙门山断裂带,东连龙泉山-总岗山断褶带。
(1)龙泉山-总岗山断褶带
由龙泉山背斜与熊坡背斜及伴生的断裂构造组成。褶皱走向N5~30°E。轴部由中侏罗统上沙溪庙组(J2s2)和上侏罗统遂宁组(J3sn)组成,两翼分布蓬莱镇组(J3p)及白垩系天马山组(K1t)。轴部地层产状平缓,倾角6~8°,局部16°。伴有压扭性断裂和次级褶皱。
龙泉山断裂带,位于金堂—龙泉—仁寿一线,长120km,呈舒缓S形伸展,断层倾角35°~62°,断距400~1200m,在老君场北,断裂破碎带宽10m,为成都断陷盆地、川中褶皱带的分界。两侧还发育文安背斜、茅店子背斜、东禅寺背斜、陈家湾向斜、中兴场向斜,以及红花塘逆断层、周家庄逆断层、易家湾逆断层等次级构造。
(2)龙门山断裂带
为成都断陷盆地的西部边界。龙门山断裂带和山前隐伏断裂呈叠瓦状向成都盆地逆冲推覆,在山前推覆体内,构造变形强烈,逆冲断层发育,并在断层两侧形成了一系列牵引褶皱,形成荥经-芦山断褶带。
(3)成都断陷盆地
位于龙泉山与龙门山之间新生代断陷盆地,NE走向,西依龙门山断裂带,东以金堂-龙泉-仁寿断裂为界,西深东浅,为一箕型断陷盆地,面积6500km2。早更新世开始断陷,不断接受来自四周山区的冲洪积相和冰水相砂砾石沉积。晚更新世后,接受岷江、沱江冲洪积相沉积,形成成都冲洪积平原,冲积扇顶位于都江堰附近。见图5-4-1。
成都平原主要隐伏断裂有大邑断裂、彭州断裂、浦江-新津-新都断裂等。
大邑断裂:主要分布在新场-道明场之间,终止于崇州-怀远公路南,断裂走向NE,倾向NW,构成断陷一段西侧边界,晚更新世以来无明显活动。
彭州断裂:位于军乐—怀远之间,为倾向NW、走向NE的逆冲断层,在竹瓦铺—彭州—军乐一带,断层两侧第四系厚度差异较大,西侧竹瓦铺一带,第四系厚仅20m左右;而东侧的安德铺,第四纪地层则厚达300m。该断层沿线是断陷盆地第四系沉积厚度最大的区域。
蒲江—新津—新都断裂:位于丹棱—蒲江—新津一线,消失在双流以南;在双流—成都—新都之间,仅局部存在有延伸较短的小断层。该断裂西侧第四系沉积厚度为100m左右,而东侧的成都市区仅13.15~32.95m。
2.川中褶皱带
位于龙泉山与华蓥山断裂之间,主要构造如下:
(1)仪陇-平昌莲花状构造
分布于平昌、巴中、仪陇、营山等县境内,由侏罗系、白垩系红层构成的20多个弧形背、向斜及与之平行的压扭性断裂构成,直径约120km。背、向斜以瓦子场、高滩等为中心,倾角一般3°~5°,呈环列展布,形如莲花状。
图5-4-1 成都断陷盆地剖面
(2)中台山半环状构造
位于阆中、南部、盐亭、三台、梓潼之间半环状区域,构造影响范围达5800km2;由9条新月形、短轴背、向斜组成半环状构造。环状褶曲向北东方向外突、北西方向收敛、东南方向发散。
(3)绵阳环状构造
位于绵阳、盐亭、射洪、中江之间,面积约4800km2,出露上侏罗统—白垩系,由吴家坝、新桥龙凤场等平缓开阔(倾角1°~3°)的弧形背、向斜组成;向西收敛,向东—南东发散。
(4)合兴场环状构造
分布于德阳、罗江、中江之间的合兴场一带,出露白垩系。成生于喜马拉雅晚期,由帚状褶皱束、10余个平缓短轴背、向斜(倾角1°~5°)和数条压扭性断裂组成。
(5)天仙寺涡轮状构造
位于射洪城北约15km处,分布面积200km2,由10个产状平缓、向中心收敛、四周发散的短轴弧形背、向斜组成,卷入地层为侏罗系与白垩系,与绵阳环状构造呈连环式相邻。
(6)龙女寺环状构造
位于渠县、南充、遂宁、安岳和重庆市铜梁之间,由十几个平缓的弧形褶皱成环状排列组成。北侧一束为两排舒缓波状褶皱,南东侧有大石桥、太平场、沫滩场、官溪、文昌寨、仁和寨、街子坪等背斜及向斜。
(7)威远辐射状构造
位于荣县、自贡、资中、威远、井研一带。由压扭性断裂、短轴、鼻状褶曲等组成5个旋回带,围绕连界场、新建煤、墨林场、长山镇间作辐射状展布。压扭性断裂倾角20°~30°,断面西侧常发育小褶曲。
(8)观音场环状构造
紧邻威远辐射状构造西南,由短轴状、鼻状背斜、压性及压扭性断裂组成,平面组合上呈雁列、弧形,围绕五宝镇、合江镇作环状分布。
(9)马边-雷波半环状构造
位于马边、沐川、宜宾、雷波一带,有两束明显的帚状构造。一束在沐川、宜宾一带,主要分布五指山背斜、靛蓝坝向斜,向南西收敛、南东撒开,呈向北东外凸的帚状构造,卷入地层为白垩系。另一束在雷波以北,有红层少量分布。区内构造以褶曲为主,地层平缓倾角,在10°以下,一般为1°~3°,近于水平。断裂少见。
3.川东褶皱带
位于四川沉降带东南部,华蓥山断裂以东。由一系列(30余条背斜)雁行排列的隔挡式褶皱和沿走向分布的压扭性断裂组成;大部分呈NNE向展布。其西南部由背斜构造形成散开状的似帚状构造带。褶皱线型特征明显,背斜陡窄(多在35°~45°以上),两翼地层直立或局部倒转,宽仅3~5km。向斜核部宽缓,近似水平,宽10~30km,具梳状褶皱的特点。组成背斜和向斜的中生代、新生代岩层多呈对称的带状分布,在宽缓向斜谷地内广布中生代的红色地层。