2.1.1 重力异常反应的盆地深部构造特征
区域重力场是按地壳结构(包括沉积建造和结晶基底的结构以及地壳深部的结构)的特点和构造发展史而划分的各种地质构造区域的重力场的分布形态，主要是指大规模的变动所引起的重力场的形态，而不计小规模的异常影响。利用重力场的分布和变化规律，可以研究岩石圈水平界面因隆起、拗陷、断裂以及岩浆侵入所导致的密度不均匀，根据重力异常结合深地震资料计算出地壳近似厚度和上地幔密度的分布特征。
从重力等值线形态上看(图2.1)，总体表现出东南向西北逐渐降低的重力缓斜坡，反映出地壳厚度由东南向西北逐渐增厚的趋势。区内各块体显示出各自不同的重力场特征。
图2.1 四川盆地及邻区地壳结构轮廓图
由广元-成都-乐山-泸州-重庆所围成的区域存在局部重力异常高值圈闭区。可见，四川盆地周缘造山带或高原区布格重力异常等值线的分布呈环绕盆地状展布，向北及东北开口略有箕状显示，即西部边缘异常值较低、较密集，呈NNE向，东部边缘重力异常梯度带近NNW向，总体呈近似菱形，重力值线变化展布与盆-山地形为匹配的“镜像”关系，梯度带反应基底凸起、凹陷和断裂的分界线。
在重力异常图上，四川盆地及周缘断裂带均表现为一定程度的等值线扭曲或梯度带分布，表明浅部地表变形在重力场中有着良好的反映。
向上延拓20km结果可以看出，该盆地在重庆-遂宁-自贡-泸州地区表现为重力高值区，向外重力降低，这应该是克拉通古地核的密度显示；重力异常偏差和梯度结果显示，重庆之西的重力高值已不明显、而南充重力低值则有一定的反映以及在盆地中部及周边分布零散的圈闭等。航磁异常显示，四川盆地中部航磁异常以正异常为主，在西北、西南盆地边缘地区以负异常为主，盆地基本上被负异常所包围。盆地内正异常分布近似菱形，这些进一步印证了重力高值区可能是克拉通陆核。
2.1.1.1 山梳状褶皱群-武陵断块深部构造关系
四川克拉通深部构造总体为一单斜构造(图2.2)，均匀性较强，基底断裂和由此划分的构造单元比较发育且多期活动，有显性和隐性活动两种类型，断裂表现为走滑方式。
图2.2 过龙门山中央带-四川盆地-川东梳状褶皱带NW向地质-地球物理综合大剖面
据最新研究还发现，在四川盆地中部的蒲江-巴中深大断裂以东、华蓥山深大断裂以西的川中地块发育古裂谷(谷志东等，2012)，表现为具有强烈正磁场异常呈NE 向展布的坚硬块体(图2.3)，川中地块大陆裂谷的发现对川中地区的油气勘探具有重要意义。
在四川克拉通与华蓥山断块地震深反射剖面上，在华蓥山北新发现的华蓥山与盆地腹地之间存在一条地壳尺度断裂及Moho面断开(图2.4)。该面为倾向SE的莫霍面“透明区”，该结构面对应于“克拉通陆核”中部，这一发现对四川盆地深部格架以及川东与武陵单元构造关系的认识有重要启示。
2.1.1.2 龙门山构造带-四川克拉通构造单元之间存在一个晚中生代以来的裂陷槽单元
川西高原-龙门山构造带-四川克拉通构造关系，其间存在一个晚中生代以来的裂陷槽单元，盆-山过渡带深部为垒堑构造
经高精度MT大地电磁测深、重磁场、变形及建造综合分析，提出高原-四川克拉通之间存在一个裂陷槽单元(图2.5)。这是一套磨拉石建造，展布于龙门山前-康滇地区，地层时代从侏罗纪一直断续到中新世，在中更新世仍有活动发育，沿山前绵延近百千米，向北东至都江堰砾石层变薄，再向北至江油逐渐消失。向南西方向进入到滇东北，“汇入”滇东北的断陷盆地群，后者表现为区域性面状反转状态——云贵高原，断陷及相应的建造关系保存较好。MT证实这是一个深达60～100km的结构性单元，而不是川西高原向四川克拉通简单的挤压推挤。
图2.3 川中地块基底裂谷断陷
(据谷志东等，2009)
图2.4 新发现的华蓥山与盆地腹地之间存在一条地壳尺度断裂及Moho 面断开
(据高锐，2012)
盆-山过渡带深部为垒堑构造。与须家河组构成下断上坳的“双层”结构-伸展变形的典型结构组合。龙门山中央带的隆升“反转”并未能改变原地系统的构造性质及其组合(图2.6)。
断陷(二叠纪)-坳陷(三叠纪-白垩纪，其中须家河期是坳陷最强时期)-冲断反转(白垩纪之后)，现今四川盆地基底向NW缓倾的产状就是三叠纪时期的原始产状，反映大尺度(地壳尺度)掀斜断块的掀斜状态。在须家河组沉积等厚线图上，NE向-NW向断裂组控制着须家河组沉积，印支期的轻微反转是以NE向断裂为前断坡、NW向断裂为侧断坡。
图2.5 龙门山前发育晚中生代-新生代裂陷槽的证据
晚中生代以来在龙门山山前持续发育的一套磨拉石砾岩-五龙沟砾岩-大溪砾岩-大邑砾岩-中更新世砾岩
(底图据1：20万H-48-13天全幅地质图)
图2.6 龙门山前晚中生代-新生代裂陷槽磨拉石砾岩等厚线图
2.1.1.3 盆-山过渡带深部为典型的垒堑构造
盆-山过渡带深部为典型的垒堑构造，与须家河组构成下断上坳的“双层”结构-伸展变形的典型结构组合。龙门山中央带的隆升“反转”并未能改变原地系统的构造性质及其组合(图2.7)。
图2.7 龙门山前陆盆地剖面(L2线)构造解译图
(地震反射剖面为过L深1井测线，据中石化南方公司，2007)
从图2.7中还可以清晰地解读出以下几个要点：
1)深部为典型的垒堑构造，与须家河组构成下断上坳的“双层”结构-伸展变形的典型结构组合，川西高原-龙门山中央带反转隆升并未能改变深部原地系统的结构。
2)断陷(二叠纪)-坳陷(三叠纪-白垩纪，其中须家河期是坳陷最强时期)-冲断反转(白垩纪之后)。
3)现今四川盆地基底向NW缓倾的产状就是三叠纪时期的原始产状：反映大尺度(地壳尺度)掀斜断块的掀斜状态。在须家河组沉积等厚线图上，NE向-NW向断裂组控制着须家河组沉积，印支期的轻微反转是以NE向断裂为前断坡、NW向断裂为侧断坡。
2.1.2 四川盆地及周缘地壳壳层结构及脆性拆离面深度
利用天然地震群数据结合和地壳流变结构模型，确定了四川盆地及周缘脆性变形底界面的深度分布。天然地震深度的优势分布特征显示(图2.8)，龙门山构造带的流变结构的中上地壳脆塑性转化深度为12～15km，与拆离面深度相一致；四川盆地内的地壳流变结构与川西高原明显不同，在20km和30km有两个转换点，地震深度即脆性拆离面分布在15～24km，且东高西低，在此之上基本不发育塑性流变；由重磁解译的盆地“克拉通陆核”对应于较浅的脆性拆离底界发育区，深度为11～13km；盆地东侧外围深度在13～15km。
图中的直线是断层摩擦强度(流体孔隙压为静水压)，曲线是岩石的流变强度(实线和虚线分别代表长英质岩石和基性岩)。其中，川西高原和四川盆地仅给出了走滑断层情况下的摩擦强度，而龙门山构造带分别给出了走滑(直线1)、逆冲走滑(直线2)和逆冲(直线3)情况下的摩擦强度。
图2.8 四川盆地及邻区地壳流变结构模型及壳层拆离解耦状态对比
(地壳流变结构模型据周永胜，2010)
2.1.3 变质基底特征
2.1.3.1 重磁基底背景特征
四川盆及周边地区地壳平均密度变化不大，一般为2.8g/cm3左右，四川盆地可达2.81g/cm3，但上地幔平均密度变化较大，在四川盆地为3.36～3.41g/cm3。因此，在计算中选取地壳底部与上地幔顶部的界面密度差为0.55g/cm3。应用调和级数方法对该盆地的地壳厚度进行了反演计算。
布格重力异常等值线显示的地壳底界面(莫霍面)的深度分布(图2.9)，四川盆地中部地壳厚度为38～41km，在重庆之西有一上地幔隆起区，该区地壳厚度为37km，而在盆地西部边缘地区地壳厚度从41km陡变至47km，与地形呈镜像关系。
对采集的该盆地的航磁异常同样进行了网格化处理，反演计算了该盆地磁性顶、底界面的深度分布(图2.10)。该盆地磁性顶界面深度分布显示，在盆地中部顶界面埋深较深，在6～9km，且明显可以看出在中部有一“Z”形展布带，厚度在带两侧逐渐减小，而在盆地边缘地区埋深较浅，一般为4～6km。该盆地磁性底界面深度分布显示，在盆地中部磁性底界面有一NE向的陡变带，厚度从边缘处的37km变至中部的43km，在盆地内部磁性底界面厚度为40～44km，在南充强磁场区有一磁性底界面较深区(深于44km)，在重庆东北方向也存在一磁性底界面较深区(深度大于44km)，与磁异常分布对应，周边地区则为36～39km。
2.1.3.2 深部构造的地质解释
布格重力异常值自西向东逐渐升高，这与该地区地壳厚度自西向东逐渐减薄具有一定的相关性。该地区的重力异常场的分布与该区的岩石层密度分布也有关。该区地壳平均密度变化不大，一般为2.8g/cm3，四川盆地较高，为2.81g/cm3，但上地幔平均密度变化较大，在四川盆地达到3.36～3.41g/cm3，而松潘一带最小为3.21g/cm3，由于该盆地具有相对较高的上地幔平均密度，因此也是造成盆地内部重力异常相对周边高的原因之一。
图2.9 四川盆地及邻区布格重力异常(偏差)等值线(色阶)图
图2.10 四川盆地及周缘航磁异常场(色阶)图
该地区的重力异常场的分布与该区软流圈深度具有一定的关系。根据大地电磁测深资料，四川盆地软流圈深度为90km左右，龙门山以西达150km，呈一明显的梯度带，与该区内布格重力异常梯度带相吻合。这表明重力场分布与软流圈分布有关。但也有例外，如武隆地区软流圈为隆起(80km)，其东、西两侧软流圈下凹，重庆处深达140km，但在重力场上无明显反映，说明影响重力场并非单一是软流圈因素。航磁异常表明，南充、石柱磁异常之间地区构成一菱形强磁场区，菱形边界可能是结晶基底隐伏断裂的反映，断裂两侧岩石磁性有较大的差异。南充地区磁异常高达＋350nT以上，上延拓后仍然很大，这说明该地区可能是太古宇深变质基性-超基性岩为其基底，属单层基底结构型。这些变质基性岩、超基性岩，构成了南方大陆板块的古陆核，具有很高的强度，是川中表层褶皱极为平缓的重要原因之一，它是康定群和崆岭群的母岩，是中元古代的物源区(图2.11，图2.12)。
图2.11 四川盆地前寒武基底岩相分区图
1—下构造层；2—中上构造层；3—古生界；4—川西高原变质巴颜喀拉群(三叠系)；5—峨眉山玄武岩；6—新生界坳陷；7—断裂；8—褶皱；9—油气区
图2.12 四川克拉通基底构造图
等值线为基底顶面高程(单位为m)(基底高程数据据中石化南方公司，2006，有修改)
1—峨眉山玄武岩分布区；2—黄陵穹窿；3—雪峰-江南褶皱带；4—断裂；5—褶皱；6—油气区；7—油气井
石柱地区磁异常为＋275nT，与南充磁力异常类似，但其值较低。因此该区基底应与之相似，属单层结构的太古宙结晶基底，推测基底岩性为深变质的中基性岩。
德阳-绵阳地区为磁正异常区(大于＋70nT)，该区位于龙门山断裂带以东，其北为米仓山、摩天岭，已出露有太古宙或太古宙至古元古代的后河组、鱼洞子组，中元古代有火地垭群、碧口群。该区的西南为康滇地块，已出露的太古宙至早古生代为康定群、河口群，中元古代为会理群、峨边群。上述两区在重、磁场上具有相似之处，推测该区基底应具有双层基底结构特点，即太古宙“灰色片麻岩”或中度区域变质及部分混合岩化的绿岩组成结晶基底；浅变质的沉积岩或火山岩组成褶皱基底。
根据上述深部结构构造特征，结合周缘造山带变形(图2.13)提出了四川盆地及邻区构造单元配置及深部变形运动学模式(图2.14)。
图2.13 四川盆地周缘造山带的枢纽褶皱变形
左上图为SC15：特大型枢纽褶皱-枢纽产状：70°∠0°，中三叠统巴东组(T2b)钙质胶结粉砂岩-细砂岩；左下图为SC7：大型水平枢纽褶皱，枢纽产状：25°～30°∠0°，T2l中三叠统雷口坡组；右图为SC33，点位：乐山市沙湾区田坝儿南0.46km，点意：隔槽式褶皱之一翼，P2s 上二叠统沙湾组，地层产状：95°∠85°～90°，局部倒转
图2.14 中上扬子现今构造单元配置关系及变形运动学模式
1—上构造层(Pt3-Pz-Mz)；2—中构造层(Pt2-3)；3—下构造层(Pt1-Ar)；4—拉伸线理；5—拉伸作用