构造反转（inversion）的概念在地质学中应用较早，自从GLENNIE和BOEGNER应用“构造反转”表述原来沉降的区域后来发生隆升这一构造运动极性倒转的地质现象，构造反转及其作用形成的反转构造逐渐引起大量学者的关注^[1-6]，BALLY^[2]认为盆地反转是正断层控制的盆地、半地堑和地堑系统后来受到挤压发生隆起；MITRA^[3]认为正反转构造是由于先存伸展构造受到后期挤压作用造成的；漆家福等^[6]在吸收前人认识的基础上，总结反转构造是构造运动（或位移）极性倒转过程中形成的各种叠加构造变形。反转构造前后2次构造变形的位移矢量应该在一个统一平面内，且位移极性是倒转的，并不是简单的构造叠加。2次构造运动或位移性质相同（伸展、收缩、走滑等），而方向不同的构造变形的叠加或虽然运动、位移极性相反，但是位移矢量不在同一应变平面内的构造变形叠加都不是反转构造。

反转构造不仅能够通过野外露头观察，也能用砂箱物理模拟实验恢复再现。不同学者早期主要是通过野外露头和物理模拟手段对反转构造的类型、构造样式及演化过程等开展研究^[7]。21世纪以来，随着各种地质评价技术的应用，特别是3D地震技术的普及，地质学者对构造反转引起的各种反转构造的地质认识不断深入，逐渐完善了其几何学、运动学和动力学的内涵，并探讨了盆地内反转构造相关的含油气圈闭的油气成藏特征^[8-13]，推动了这种类型油气藏的发现。

三维空间内，构造反转表现为统一的平面内前后两期构造变形的叠加。依据构造边界或构造要素的主要位移分量差异，反转构造类型多样^[6]，如水平伸展构造变形基础上叠加水平收缩构造变形为伸展构造反转，反之为收缩构造反转；构造沉降基础上叠加构造隆起变形为沉降构造反转，反之为隆起构造反转；左旋走滑构造变形基础上叠加右旋走滑构造变形为左旋走滑构造反转，反之为右旋走滑构造的反转。而无论何种类型的反转构造，在剖面上都表现为构造演化过程中局部升降的反向运动结果，所以按照相对位移关系总体可以划分为正反转构造和负反转构造2大类。然而，反转构造具体的构造特征受其所处的动力学背景控制，不同区域会有不同的几何学特征。

负反转构造是指逆断层控制的挤压隆升系统后期受到拉张作用发生伸展沉降的构造变形（图1）。在负反转构造的发育过程中，后期的构造沉降多是利用先存逆冲断层面发生正断层位移，控制裂陷期层序（图1b黄色地层），导致原来逆断层上盘的剥蚀层面上部形成了比下盘厚的沉积层，而且有向上变细的正向序列，先存逆冲断层在反转过程中具有正断层位移或“上正下逆”的特征，同时由于先存逆冲断层上部较缓，反转期间断层活动不能迁就逆冲断层面而在其上盘形成新的正断层。负反转构造由于早期多处于隆升剥蚀状态，地层记录的反转信息少，或后期深埋于沉降中心，地质认识程度低，一般都作为断陷系统考虑。因此，常见的反转构造主要指的是正反转构造。

图  1  负反转构造发育模式

Figure 1.  Development mode of negative inversion structure

正反转构造是指正断层系统控制的地堑、半地堑构造后期受到挤压作用后发生褶皱和逆冲构造变形，即原来沉降的盆地后来叠加向上位移发生隆升。具体的正反转构造类型多样，按照构造反转的强度，总体可以划分为断层相关型和挠曲褶皱型2类（图2）。挠曲褶皱型正反转构造的变形强度低，仅表现为伸展地堑内地层发生挠曲褶皱，而早期的正断层系统在反转期不活动也没有形成新的逆冲断层。断层相关型正反转构造是早期伸展地堑系统在反转期受强烈挤压作用发生的逆冲褶皱变形。在挤压作用下，早期地堑系统一般沿边界断层反转发生逆冲褶皱，同时由于控制地堑正断层的上部倾角较陡，反转期间逆冲断层活动不能迁就其断面，会在正断层下盘形成新的低缓逆冲断层，而强烈的挤压反转变形也能在半地堑内部形成大量逆冲断层。上述在盆地边缘或内部的构造反转过程中具有逆冲断层位移的早期正断层为“正反转断层”或“反转正断层”，这类断层在逆冲位移的过程中控制其上盘地层系统发生挤压褶皱，且断层下部上盘往往会保留比下盘厚的反转前的沉积层，形成不和谐的构造沉积关系，局部也可能会因剥蚀而不再保留反转前的较厚沉积，而反转后发育的新地层具有向上变粗的正常沉积。

图  2  正反转构造类型及特征

Figure 2.  Types and characteristics of positive inversion structures

正反转构造样式受控于反转期的挤压作用，由于不同的大地构造环境存在独特的应力背景，导致正反转构造表现出不同的构造样式，如简单断展型、穿透断展型、简单断弯型、缩截断弯型及简单褶皱型等^[14]。

正反转构造的发育及演化与所受的挤压应力强度相关，在不同强度挤压应力作用下正反转构造一般表现为轻微、中等、强烈和全部反转等几个不同反转级别。由于地层在挤压应力作用下，一般先表现地层挠曲，随着应力的增加，地层挠曲不能调节应力作用而发生破裂，形成断层。因此，不同的反转程度阶段，反转构造表现出的样式存在差异。在轻微、中等阶段，反转构造表现为地层抬升的褶皱构造，可能伴有少量正断层发育，主要发育挠曲褶皱构造；而在强烈和全部反转阶段，主要表现为断层强烈逆冲反转，导致上盘地层抬升，可能局部遭受剥蚀，发育断层相关型构造。在伸展型盆地，正反转构造的发育由2个不连续的变形幕组成，即伸展幕和随后的挤压幕。在挤压反转期，通过断层作用和褶皱作用使得地层发生构造反转。早期以褶皱作用为主，在反转挤压力作用下,仅伸展期上部层序发生褶皱变形，形成的挤压背斜叠加在早期断陷层序之上。反转构造形态自下而上表现为叠加在断块基础上的顶厚褶皱、平行褶皱和顶薄褶皱。晚期主要发生断层逆冲，进而在断层上盘形成相关褶皱，具体的构造反转作用具有“下逆上褶”特征， 即断陷构造层沿基底断层发生逆向反转, 而坳陷构造层在力偶作用下发生不对称褶皱作用。

针对正反转构造的反转程度研究，一些学者从不同角度开展了评价分析。强昆生等^[15]通过计算反转剥蚀量定性描述单个反转构造的反转程度；陈哲龙等^[16]应用剥蚀比率法（反转沉积地层上凸最高点的剥蚀量与剥蚀前地层总厚度的比值）定量表征挠曲褶皱型反转构造的反转程度。对于断层相关型正反转构造，可用WILLIAMS等^[4]提出的经典的断层反转率计算方法对其反转程度进行评价。

反转率（Ri值）由平行于断层上盘同伸展层序的厚度及该层序中零点位置确定（图3）。零点是上、下盘间无断距的点；dh值为反转前正断层上盘沉积的地层总视厚度；dc值为零点以上具有逆断距的反转前正断层上盘沉积的地层视厚度；de值为零点以下没有逆断距的反转前正断层上盘沉积的地层视厚度。Ri值介于0～1，其值愈小反转程度愈低，如果零点位于伸展层序的顶部，则Ri=0（dc= 0和de=dh），即未发生缩短反转;当零点位于伸展层序底部，Ri=1时，先存正断层全部反转。

图  3  正反转构造断层反转率模式

Figure 3.  Calculation of fault inversion rate for positive inversion structure

反转构造可以局部发育，也可以全盆地存在，前者为局部构造反转，后者则属于盆地反转。有些情况下反转构造只沿着某条断层带分布，这可能是断层走滑作用的结果。无论何种构造反转都不是长期地质构造演化的结果，而是受短期区域动力学背景改变的控制。所以无论是区域性反转还是局部的反转都不能仅仅从个别剖面来确定，它们都是区域构造事件的反应。对于构造反转动力机制的认识目前还不统一，可能有多种^[17]，其中热体制变化和区域构造体制变化是2种主要的因素。热体制变化的观点强调壳下或板下岩浆作用对盆地反转的贡献，软流圈的岩浆侵入到莫霍面附近引起岩石圈增厚并导致盆地在重力均衡过程中迅速上升，使盆地发生区域性反转。区域构造体制变化的观点认为板块构造边界条件变化，像板块边界形状及相对运动的改变或洋脊的扩张，引起区域水平挤压作用导致盆地发生区域性反转，或斜压作用引起先存正断层再活动，形成局部反转。

桑托斯盆地位于巴西东南海域，是一个典型的含盐岩被动大陆边缘盆地，在前寒武系结晶基底上充填了白垩纪以来沉积地层（图4）。以过渡期的盐岩为界，该盆地可以划分为下部裂谷期湖相沉积和上部漂移期海相沉积2个构造层序 ^[18]。

图  4  桑托斯盆地综合柱状图

Figure 4.  Comprehensive histogram of the Santos Basin, Brazil

桑托斯盆地的形成演化与冈瓦纳大陆的裂解和大西洋的扩张息息相关。随着冈瓦纳大陆的裂解，桑托斯盆地在早白垩世进入裂谷期发育阶段，在NW—SE方向拉张应力场作用下，形成了NE—SW向盐下裂谷系伸展断裂体系。岩石圈的破裂最终导致洋中脊在晚白垩世形成，从此盆地进入了被动大陆边缘发育阶段。由于南美与西非大陆的旋转拉张裂离作用，板块间的相对运动轨迹和区域构造体制发生了改变，被动大陆边缘期盆地区域拉张应力场逐渐转变为SWW—NEE向，与早期盐下裂谷系NE—SW向伸展断裂体系斜交，斜向拉伸作用引起盐下裂谷期断裂体系内部分NE向基底断层发生继承性伸展走滑活动。断层的走滑作用导致地层沿着走滑断层带发生局部构造反转，反转构造一般分布在走滑断层弯曲部位或多条走滑断层叠复区域，受控于断层走滑位移受阻形成的局部挤压应力场。

桑托斯盆地的反转构造仅沿着走滑断裂局部发育，并不是全盆地存在，是断层走滑作用的结果。在桑托斯盆地，断层走滑作用形成的局部挤压应力强度不大，仅引起地层抬升挠曲，发生轻微—中等程度反转。当地层挠曲不能调节应力作用的时候发生破裂，形成正断层，并不能形成逆冲断层，因此上下盘无断距的零点位于伸展层系的顶部，反转率R_i为零，未发生缩短反转。所以盆地内反转构造主要发育挠曲褶皱构造样式并伴有少量正断层发育。

如盆地北部研究区在裂谷顶面构造图上显示发育一个大型背斜构造，具有3个构造高点（图5a），各局部构造受继承性活动的具有走滑位移的正断层控制而发生构造反转。其中西部和中部构造处于左旋走滑断层的弯曲部位因位移受阻而发生构造反转，而东部构造是处于2条左旋走滑断层的重叠部位因叠覆增压而形成的反转构造（图5b）。构造演化分析表明研究区中部构造发生的构造反转最为典型，具有“古洼今突”的构造特征（图6）。早期盐下Picarras到Barra Velha组裂谷沉积期，中部构造对应构造低的深洼，具有不对称地堑结构，而在晚期漂移阶段因断层的走滑作用（花状构造发育）发生挤压反转抬升，从而形成了现今的洼中突起型挠曲褶皱构造。区块内东部和西部构造在早期断陷阶段具有地垒和半地垒结构，构造背景高，使得这2个区域的构造反转不如中部构造明显，漂移期的构造反转仅是使得这2个区域发生进一步的抬升，形成了现今叠加改造的断块或断背斜构造。

图  5  研究区裂谷顶面构造特征及其形成机制

Figure 5.  Structural characteristics and formation mechanism of the rift top in the study area

图  6  桑托斯盆地研究区构造演化

Figure 6.  Tectonic evolution of the Santos Basin area

局部的构造反转对区块内背斜构造的油气成藏条件具有明显的影响。构造反转改变了背斜圈闭的形态和规模。盐岩沉积前的裂谷期，区块内背斜构造发育区表现为“一洼隔两突”结构，发育东西2个NE—SW走向的孤立构造，漂移期构造反转使中部洼陷区反转为构造高，将东西2个高点连为一体，进而形成了1个统一的NW—SE走向大型背斜构造（图6），圈闭的规模也随之扩大。构造反转改变了裂谷期的结构，进而影响了储层、烃源岩的赋存形态。区域研究表明，裂谷晚期Itapema-Barra Velha组发育的生物灰岩储层主要在桑托斯盆地远岸基底高的区域广泛发育。本次论述区块离岸较远，且区块内背斜构造的东西2个高点继承性发育，利于生物灰岩储层发育，而中部高点是在晚期漂移阶段反转形成的“洼中突起”，在裂谷储层发育期是构造低的地堑，灰岩储层发育质量可能会受到影响。同时正因为中高点在裂谷期是一个构造低的不对称地堑，非常利于湖相烃源岩的发育，使得该反转构造直接披覆在烃源岩之上，具有近源供烃的优势。此外，构造反转为油气充注提供了有利的运移通道。反转挤压应力不仅能够形成大量新生断裂还能使一些基底断裂活化，例如区块内控制大型背斜3个构造高点的断裂都是继承性活动的基底油源断层，这些断层为油气的运移提供了良好的通道。因此该反转背斜构造具有良好的油气“生-汇-聚”时空匹配关系，油气成藏条件比较优越，目前勘探实践也已经证实该构造是一个大型的油气发现。

（1）反转构造是统一的平面内在构造运动（或位移）极性倒转过程中形成的各种叠加构造变形，按照相对升降位移关系总体可以划分为正反转构造和负反转构造2大类，其中正反转构造是较常见类型。

（2）正反转构造的发育与所受的挤压应力强度相关，在轻微、中等反转阶段，主要发育挠曲褶皱构造，表现为地层褶皱抬升，可能伴有少量正断层发育；在强烈和全部反转阶段，主要表现为断层强烈逆冲反转，发育断层相关型构造。

（3）反转构造不是长期地质构造演化的结果，而是受短期区域动力学背景改变的控制，是区域构造事件的响应，其中热体制变化和区域构造体制变化是2种主要的构造反转动力机制。

（4）反转构造的油气“生-汇-聚”时空匹配关系良好，具有近源供烃，断裂-裂缝等运移通道发育以及圈闭可靠、规模大等特征，油气成藏条件优越，是一类重要的含油气圈闭。