川東—川中地區(qū)茅口組白云巖成因初探及“熱次盆”概念的提出

李 毅 沈 浩 石學(xué)文 汪 華 陳 莎 袁小玲

（中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

川東—川中地區(qū)茅口組白云巖成因初探及“熱次盆”概念的提出

李 毅 沈 浩 石學(xué)文 汪 華 陳 莎 袁小玲

（中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

在對川東—川中地區(qū)鉆達下二疊統(tǒng)的近千口井鉆井資料的研究過程中，發(fā)現(xiàn)部分井在茅口組有厚層白云巖存在，并集中分布于茅口組二段a小段。通過針對性的野外地質(zhì)調(diào)查工作，于華鎣山地區(qū)二崖、西天等地找到了此套白云巖并首次建立了野外剖面。分析認(rèn)為屬熱水白云巖，是良好的油氣儲層。圖6表1參10

二疊系 茅口組 白云巖 熱水沉積熱次盆

0 引言

下二疊統(tǒng)茅口組是四川盆地的主要產(chǎn)氣層之一，產(chǎn)層巖性以灰?guī)r為主，儲集空間為孔、洞、縫，特別是東吳運動后產(chǎn)生的表生期古巖溶形成的溶蝕洞穴，尤以連通裂縫氣藏為好；四川盆地茅口組，巖性單一，下部為灰—深灰色中層狀眼球結(jié)構(gòu)灰?guī)r夾泥質(zhì)條帶或薄層泥巖，上部為淺灰—灰白色塊狀生屑灰?guī)r、含燧石灰?guī)r、硅質(zhì)巖及泥晶灰?guī)r，其間偶夾薄層白云巖［1］，偶見連續(xù)厚層白云巖的報道［2－3］。但筆者對川東－川中地區(qū)的鉆井資料分析統(tǒng)計及野外地質(zhì)調(diào)查后認(rèn)為該區(qū)茅口組存在厚層白云巖且分布范圍較廣。該套白云巖在鉆探中有良好的油氣顯示，是良好的油氣儲層。

1 鉆井揭示川東—川中地區(qū)茅口組存在厚層白云巖

在對川東—川中地區(qū)鉆達下二疊統(tǒng)的近千口井鉆井資料的研究過程中，發(fā)現(xiàn)部分井在茅口組有厚層白云巖，并集中分布于茅口組二段a亞段，其厚度統(tǒng)計見表1。

表1 川東部分井茅二a亞段白云巖累計厚度統(tǒng)計表

該套白云巖為多孔介質(zhì)儲層。川東地區(qū)在鉆揭茅二a亞段白云巖段時雖采用較大比重的泥漿，但仍見氣測異常、井涌和放空等豐富的油氣顯示，如CI8井、W93井、CI67井等；多口井中測獲了工業(yè)氣流，如CI4井產(chǎn)氣2.16×104m3／d、BD3井產(chǎn)氣83.2×104m3／d。W67井鉆至茅二a亞段上部發(fā)生井噴，用原鉆桿生產(chǎn)測試產(chǎn)氣50×104m3／d，計算壓降儲量為48.59×108m3，其周緣的探井均鉆遇茅二a亞段白云巖儲層，鄰井W83井大段（含白云巖段）中測獲氣25.53×104m3／d、W93井白云巖段中測獲氣8.38× 104m3／d，上述各井地層壓力相近，應(yīng)為同一個水動力系統(tǒng)［4］，說明W67井鉆遇了裂縫溝通的白云巖多孔介質(zhì)儲層。裂縫、洞、孔的發(fā)育，特別是基質(zhì)孔隙的存在，支撐了該井區(qū)的持續(xù)高產(chǎn)，截止2012年底，已累計產(chǎn)氣44.13×108m3，現(xiàn)今三口井仍以8.6×104m3／d生產(chǎn)。目前川中地區(qū)僅廣安構(gòu)造鉆遇該套白云巖，GC2井測試氣水同產(chǎn)，低部位的GT2井綜合測井解釋為水層，但從GC2井巖心上觀察到，在溶洞中充填的白云巖自形晶的晶粒間殘留有大量瀝青，表明儲層曾經(jīng)經(jīng)歷了大量的油氣富集過程。

2 茅口組厚層的白云巖為熱水成因

上述發(fā)現(xiàn)茅口組地層中存在白云巖的井平面上分布在呈北西—南東向展布的一條較為狹窄的帶內(nèi)（圖1）。該帶與本區(qū)基底斷裂展布方向一致，并與該區(qū)玄武巖的分布有一定的空間聯(lián)系，而多口井取心段的巖心觀察及薄片鑒定，見大量馬鞍狀白云石、硅質(zhì)云巖、硅質(zhì)巖及水爆角礫巖、氣孔和球?；ⅲㄓ筛缓栀|(zhì)的熱水溶液的交代作用、結(jié)晶充填作用所形成）等熱水成因標(biāo)志［3，5］，推斷此套白云巖為熱水成因（圖2）。

圖1 茅口組白云巖分布帶示意圖

圖2 井下巖樣茅口組白云巖熱水成因巖石標(biāo)志

3 華鎣山茅口組白云巖野外剖面

華鎣山斷裂帶北起萬源，經(jīng)達縣南至達宜賓，全長達500 km，是川中區(qū)塊和川東南斷褶區(qū)的分界線；加里東期開始活動，東吳運動時，沿斷裂發(fā)生張裂，上二疊統(tǒng)底部有玄武巖及輝綠巖的噴溢和侵位；印支期由東向西仰沖，原正斷層轉(zhuǎn)為逆斷層，燕山與喜山期進一步發(fā)展成為盆地中部一條較大山脈；華鎣山斷裂帶多隱伏于地下或斷續(xù)出露，但在華鎣山以南連續(xù)出露50 km以上［6］，此出露帶寬約20 km，出露大片下古生界地層。

據(jù)茅口組白云巖分布（圖1）表明，分布帶穿過華鎣山古生界地層出露區(qū)，因此推斷華鎣山此區(qū)應(yīng)該有茅口組熱水白云巖的存在。為驗證以上觀點并更深入地開展研究工作，筆者于2013年2～3月在西起華鎣、東至鄰水，南鄰三匯、北到天池的華鎣山約100 km2的區(qū)域開展針對性的地質(zhì)調(diào)查工作，于西天、二崖等處找到了下二疊統(tǒng)茅口組白云巖的野外出露點，并首次建立了西天二崖完整的野外茅口組白云巖地質(zhì)剖面。

3.1 華鎣山西天茅口組白云巖野外剖面

西天剖面位于華鎣山主體構(gòu)造西側(cè)，茅二段白云巖出露10余米，剖面上刀砍紋等風(fēng)化特征明顯。出露段頂部為灰黑色泥晶灰?guī)r，致密性脆；中下部為灰、灰褐色、深灰色云巖，以中晶為主、次為細(xì)晶，孔洞和裂縫發(fā)育，白云石全充填和半充填，局部為方解石充填，在孔洞中可見石英等次生礦物，石英呈長軸狀自形晶；下部為灰色、灰褐色灰?guī)r，泥質(zhì)含量重，見燧石結(jié)核。上覆茅三為淺灰色、灰白色，灰褐色生屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，生物含量高，局部見燧石（圖3、圖4）。

圖3 華鎣山野外剖面白云巖露頭及薄片照片

圖4 西天剖面茅二a亞段巖性綜合柱狀圖

3.2 華鎣山二崖茅口組白云巖野外剖面

二崖剖面位于華鎣山主體構(gòu)造東側(cè)，茅二段白云巖出露完整，剖面長43.5 m，估算白云巖實際厚度約28 m。茅二a亞段頂部為灰黑色泥晶灰?guī)r，致密性脆；中下部為灰、灰褐色、深灰色云巖，以中晶為主、次為細(xì)晶，孔洞和裂縫發(fā)育，白云石全充填或半充填，局部為方解石充填，在孔洞中可見石英等次生礦物，石英呈長軸狀自形晶；下部為灰色、灰褐色灰?guī)r，泥質(zhì)含量重，見隧石結(jié)核。上覆茅三段為淺灰褐、灰白色、灰褐色生屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，生物含量高，局部見燧石。下伏茅二b亞段為深灰褐、深灰?guī)Ш?、灰黑、黑灰、深灰色泥—?xì)粉晶灰?guī)r，含泥質(zhì)重（圖3、圖5）。

二崖茅二段白云巖見大量馬鞍狀白云石、硅質(zhì)云巖、硅質(zhì)巖及水爆角礫巖和球?；⒌葻崴梢驑?biāo)志（圖6）。

4 “熱次盆”概念的提出及定義

熱水沉積是指地球內(nèi)部物質(zhì)和能量釋放到近地表或地表所發(fā)生的以沉積為主，包括復(fù)雜的結(jié)晶、交代、充填等作用及其形成物的總稱；熱水沉積作為與大陸風(fēng)化正常水成沉積并列的獨立沉積體系是盆地充填的組成部分［7］；熱水沉積的產(chǎn)生具有其獨特的區(qū)域構(gòu)造背景及沉積環(huán)境，為描述熱水沉積的形成環(huán)境，筆者提出“熱次盆”的概念，即在地史的某個時期在一定的拉張構(gòu)造運動背景下，沉積盆地局部范圍內(nèi)受地球內(nèi)部物質(zhì)和能量釋放的影響，改變了該區(qū)的物化條件，形成了熱水沉積建造，我們將此盆地的局部范圍稱之為“熱次盆”。

圖5 二崖剖面茅二a亞段巖性綜合柱狀圖

圖6 二崖野外剖面茅口組白云巖熱水成因巖石標(biāo)志

茅口組熱水白云巖是熱水沉積的產(chǎn)物。二疊紀(jì)是中國南方火山活動較為強烈的時期之一，火山活動始于中二疊世茅口晚期，結(jié)束于晚二疊世之末，以中晚二疊世之交的火山活動最為強烈；此期，川東地區(qū)同沉積斷裂發(fā)育，形成了一系列斷陷盆地，深部巖漿熱液沿著深部斷裂不斷上涌［8，9］，地球內(nèi)部物質(zhì)和能量的加入改變了該區(qū)的物化條件，形成了產(chǎn)生熱水沉積環(huán)境的“熱次盆”，該區(qū)茅口組地層中的白云巖正是此環(huán)境中發(fā)生的以沉積為主，包括復(fù)雜的結(jié)晶、交代、充填等作用所形成的產(chǎn)物。

5 結(jié)論

（1）四川盆地川東—川中地區(qū)下二疊統(tǒng)茅口組地層中有厚層白云巖存在，此套白云巖為熱水成因，是良好的油氣儲層。該套白云巖形成于筆者提出的“熱次盆”中，是油氣勘探的有利層段，且具備形成巖性圈閉氣藏的條件。

（2）熱水沉積是與大陸風(fēng)化正常水成沉積（冷水沉積）并列的獨立沉積體系，是盆地充填的組成部分，筆者為描述熱水沉積形成環(huán)境提出的“熱次盆”是對盆地概念的進一步細(xì)分，即沉積盆地是“冷次盆”和“熱次盆”的總合。

（3）地史中熱水沉積作用在空間分布上是局限的，在時間上呈幕式發(fā)育，并且與地質(zhì)構(gòu)造演化階段有關(guān)；在中國南方，熱水沉積出現(xiàn)在震旦紀(jì)、寒武紀(jì)、泥盆紀(jì)、二疊紀(jì)4個時期［10］，這與北方有相似之處；中國幾大重要熱水沉積演化期也與全球的情況類似［7］。由此，積極開展四川盆地各地質(zhì)時期的熱水沉積作用和各期“熱次盆”范圍厘定等研究工作，對四川基礎(chǔ)地質(zhì)研究及油氣勘探有著十分重要的意義。

1 陳宗清.四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組天然氣勘探［J］.中國石油勘探，2007，5：1－11.

2 李茂竹，王玉英.四川華鎣山中段下二疊統(tǒng)灰?guī)r中“砂糖狀”自云巖特征及其自云化作用的討論［J］.川煤地勘，1991，9：45－48.

3 陳軒，趙文智，張利萍，等.川中地區(qū)中二疊統(tǒng)構(gòu)造熱水白云巖的發(fā)現(xiàn)及其勘探意義［J］.石油學(xué)報，2012，33（4）：562－569.

4 唐澤堯，張清慧.臥新雙實驗區(qū)儲層評價和儲量計算研究［R］.內(nèi)部資料1992.

5 陳先沛，陳多福.廣西木圭上泥盆統(tǒng)乳房狀構(gòu)造及其地質(zhì)意義［J］.沉積學(xué)報，1988，6（4）：22－32.

6 宋鴻彪，羅志立.四川盆地基底及深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的進展［J］.地學(xué)前緣，1995，2（3－4）：231－237.

7 薛春紀(jì)，祁思敬，鄭明華，等.熱水沉積研究及相關(guān)科學(xué)問題［J］.礦物巖石地球化學(xué)通報，2000，19（3）：155－163.

8 王立亭，陸彥邦，趙時久.中國南方二疊紀(jì)巖相古地理與成礦作用［J］.北京地質(zhì)出版社，1994，1－147.

9 林良彪，陳洪德，朱利東.川東茅口組硅質(zhì)巖地球化學(xué)特征及成因［J］.地質(zhì)學(xué)報，2010，84（4）：500－507.

10 陳多福，陳先沛，陳光謙，等.熱水沉積作用與成礦效應(yīng)［J］.地質(zhì)地球化學(xué)，1997，4：7－12.Tang Y，Stauffer M. Multiple cold pyrolysis gas chromatography：a new technique formodeling hydrocarbon generation.Organic Geoche

（修改回稿日期 2013－07－31 編輯 王曉清）

李毅，男，1965年出生，1987年畢業(yè)于北京大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，高級工程師；主要從事油氣勘探綜合研究工作。地址（610041）：成都市天府大道北段12號石油科技大廈。電話：（028）86015662。E－mail：moze＠petrochina.com.cn