川西北段位于龙门山东缘,米仓山南缘,区内包括龙门山前缘扩展变形带两排构造及川西北凹陷区,是研究龙门山扩展变形及其与四川盆地相互作用的关键地带。同时,川西北段作为新生代构造活动的典型,是揭示新构造活动对老构造改造的窗口。而且,近年来在川西北段油气勘探不断取得突破。基于此,本论文开展了川西北段地质结构及其控油气作用的研究。本论文主要以断层相关褶皱理论为基础,综合应用最新的地表地质、地震和钻井等资料,对川西北段各构造带浅表地质及地震剖面进行精细解释,剖析研究区内构造几何学特征;对典型构造进行恢复构造演化,定量分析不同构造的变形时间和缩短率;对研究区油气地质条件及其在时-空上的匹配关系进行分析。基于以上研究内容,本论文主要得到以下几点认识:川西北段在垂向上表现出分层滑脱变形的特征,主要的滑脱层有前震旦系、寒武系、嘉陵江组,其中北川断层滑脱于前震旦系,滑脱面深度约4s(约9km),山前隐伏断层在双程旅行时约3.5s(约7.8km)处与江油-马角坝断层合并为一条断层,并且向下滑脱于统一的滑脱面,滑脱深度约5s(约11.2km)。川西北段生储盖组合划分为上中下三套成藏组合。上部组合储集层主要为须家河组二段、四段砂岩以及下侏罗统白田坝组砾岩;中部组合储集层主要为中二叠统栖霞组、茅口组白云岩等,上二叠统长兴组生物礁滩,飞仙关组三段生屑灰岩;下部组合潜在储集层有中奥陶统宝塔组生屑灰岩。本文将川西北段划分为龙门山前缘扩展变形带和川西北凹陷区。龙门山前缘扩展变形带受龙门山变形影响较大,变形强烈,主要构造样式为叠瓦构造、双重构造以及局部的倒转构造;川西北凹陷区变形较弱,主要构造样式为宽缓的背向斜,区内无直通地表的断层发育;将川西北段划分为4个主要的构造演化阶段,龙门山前缘扩展变形带晚三叠世之前为裂陷阶段,发育正断层,晚三叠世早期先存正断层发生构造反转;晚三叠世末期在寒武系-二叠系发育构造楔;新生代以来,主要为山前带西侧后展式叠瓦构造变形以及基底构造楔入;通过恢复川西北段典型构造带构造演化阶段,计算出研究区至晚三叠世以来,总缩短率在35-51%之间;龙门山前缘扩展变形带,特别是梓橦凹陷的西侧斜坡具备较好的油气勘探前景。