四川盆地東部中二疊統(tǒng)茅口組熱液白云巖發(fā)育模式 及對(duì)儲(chǔ)層的改造

張 濤,林娟華,韓月卿,王澤宇,秦 軍，張榮強(qiáng)

(1.中國(guó)石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083； 2.中山大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 519000； 3.中國(guó)石化 江漢油田分公司，湖北 武漢 430223)

近十多年來四川盆地西部(川西)、中部地區(qū)多口鉆井在中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組鉆遇優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層，部分鉆井獲得高產(chǎn)氣流，如雙探1井、龍004井和南充1井等。川東地區(qū)泰來6井也在茅口組白云巖領(lǐng)域勘探取得突破，鄰區(qū)臥龍河氣田臥67井目前累產(chǎn)氣超過20×108m3，近期巖性復(fù)查為白云巖儲(chǔ)層，顯示出茅口組白云巖領(lǐng)域具有較大的勘探潛力。但在白云巖成因類型方面，依然存在諸多不同的觀點(diǎn)，何幼斌等指出熱液白云巖是埋藏白云化作用產(chǎn)物[1]，局部存在高溫條件或特殊熱事件的影響；王運(yùn)生等認(rèn)為下二疊統(tǒng)的白云巖為埋藏?zé)嵋汉突旌纤梢騕2]；蔣志斌等將川西下二疊統(tǒng)白云巖的成因歸納為混合水和埋藏白云化作用[3]；黃思靜等對(duì)四川盆地西部的中二疊統(tǒng)棲霞組白云巖巖石學(xué)進(jìn)行研究，認(rèn)為成因與熱液有關(guān)[4]；近五年來，熱液成因占主導(dǎo)地位，如陳軒(2012)、楊光(2015)等認(rèn)為斷裂溝通和有利沉積相帶是熱液白云化作用發(fā)生的主要因素[5-8]，并預(yù)測(cè)出白云巖的分布(圖1a)。但在茅口組熱液白云巖形成時(shí)間和形成要素的匹配與分布特征之間的關(guān)系及對(duì)儲(chǔ)層的控制方面研究不夠，從而影響熱液白云巖的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。本文利用四川盆地東部(圖1a)三年來新鉆井資料和測(cè)試分析結(jié)果在熱液白云巖識(shí)別、形成時(shí)間、發(fā)育模式及對(duì)儲(chǔ)層改造等方面做進(jìn)一步探討。

1 熱液白云巖識(shí)別

熱液白云巖本質(zhì)上是指由比圍巖溫度高的熱流體形成(交代或沉淀)的白云石組成的白云巖[9]，其形成反映了地?zé)岙惓５刭|(zhì)背景下的一種地質(zhì)事件作用的產(chǎn)物。其成因需要有熱源、流體運(yùn)移驅(qū)動(dòng)機(jī)制、運(yùn)移通道(斷裂、裂縫帶和滲透層)、交代或沉淀作用場(chǎng)所以及相應(yīng)的封蓋體系等多種條件在時(shí)間和空間的匹配。因此熱液白云巖與一般準(zhǔn)同生白云巖在形成環(huán)境差異較大的情況下必然表現(xiàn)出不一樣的特征，其識(shí)別也是從巖性分布、礦物學(xué)特征和地化特征等多方面的差異開展。

1.1 白云巖分布不具地層意義

從區(qū)域上，中二疊統(tǒng)茅口組主要沉積了一套揚(yáng)子地臺(tái)穩(wěn)定克拉通內(nèi)淺海碳酸鹽巖地層，巖性主要為深灰色厚層泥晶生物灰?guī)r、淺灰色泥粉晶灰?guī)r、亮晶生屑灰?guī)r,含燧石結(jié)核或硅質(zhì)巖薄層，區(qū)域上分布廣，厚度相對(duì)穩(wěn)定。在泰來6井茅三段下部主要以灰-深灰色灰?guī)r為主、夾薄層含泥灰?guī)r，中部發(fā)育塊狀深灰色白云巖與薄層硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)巖互層，上部為灰色灰?guī)r(圖1b)，其中5 485.5～5 511 m深度段為細(xì)-中晶白云巖、殘余生屑白云巖夾薄層灰質(zhì)白云巖，厚度為25.5 m。而鄰區(qū)的泰來2井對(duì)應(yīng)層段就不發(fā)育白云巖，永興1井在茅三段發(fā)育3 m厚深度白云巖，焦石1井茅口組不發(fā)育白云巖(圖2)，顯示茅口組白云巖分布局限，呈現(xiàn)透鏡狀產(chǎn)出的特征。泰來6井區(qū)位于北西-南東向基地?cái)嗔褞Ц浇谠摂嗔褞Ц浇牟糠帚@井(臥93井、臥85井、臥67井、臥117井、臥123井、南充1井、池4井、永興1井和廣參2井等)在茅三段發(fā)育白云巖，泰來2井、金雞1井、福石1井、楓1井和建深1井等距北西-南東向斷層較遠(yuǎn)的鉆井就不發(fā)育熱液白云巖，所以熱液白云巖整體分布上呈現(xiàn)較強(qiáng)的非均質(zhì)性，不具備地層學(xué)意義。四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組沉積期為開闊臺(tái)地沉積環(huán)境，沒有發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)潮坪相和沉積暴露[10],另外在全球早-中二疊世處于冰期的大背景下，不具備發(fā)育準(zhǔn)同生期白云巖的條件[11]，說明其不是準(zhǔn)同生期環(huán)境下的產(chǎn)物。

1.2 巖石學(xué)特征

一般準(zhǔn)同生成因白云巖晶體為粉-泥晶，晶體大小為2～10 μm，經(jīng)埋藏重結(jié)晶后晶體變大到30～50 μm，而經(jīng)過熱液改造的白云巖晶體可達(dá)100～300 μm。如泰來6井深度5 491 m為細(xì)晶白云巖，霧心亮邊，見顆?；糜?，深度5 489.91 m 細(xì)-中晶白云巖，見生屑幻影(圖3 a，b)，華鎣山二崖剖面茅口組白云巖為中-粗晶，晶粒直徑可達(dá)200～250 μm，具有霧心亮邊結(jié)構(gòu)，永興1井茅口組為含硅質(zhì)粉細(xì)晶白云巖(圖3d—f)。泰來6井深度5 511.5 m溶蝕縫洞中充填鞍形白云石晶體直徑達(dá)到300～600 μm(圖3c)，鞍形白云石在茅口組的溶蝕縫洞中普遍出現(xiàn)，是一種乳白色、灰色的亮晶白云石晶體，具有獨(dú)特彎曲晶面，波狀消光，通常作為鑄?？住⒕Ф春土芽p內(nèi)的膠結(jié)物存在。鞍形白云石可以作為熱液成因的識(shí)別標(biāo)志[12-13]，但并不是鑒別熱液成因背景的唯一標(biāo)志，也不是所有熱液背景中都有鞍形白云石[14]，因此需要結(jié)合鞍形白云石的產(chǎn)狀、含量、共生礦物組合及地質(zhì)背景綜合判識(shí)其成因。

圖2 四川盆地焦石1井—福石1井中二疊統(tǒng)茅三段連井剖面Fig.2 Correlation of the Mao 3 member between Well Jiaoshi 1 and Well Fushi 1 in the Sichuan Basin

圖3 川東地區(qū)中二疊統(tǒng)茅三段熱液白云巖特征Fig.3 Characteristics of hydrothermal dolomites in the Mao 3 member, eastern Sichuan Basina.泰來6井，埋深5 491.00 m，細(xì)晶白云巖，見晶間孔，面孔率0.5%；b泰來6井，埋深5 489.91 m，細(xì)-中晶白云巖，見生屑幻影；b.泰來6井， 埋深5 511.50 m溶蝕縫洞中充填鞍形白云石；d.華鎣山二崖剖面，茅口組，中-粗晶白云巖，具有霧心亮邊結(jié)構(gòu)；e.永興1井，埋深4 661.00 m， 含硅質(zhì)白云巖；f.永興1井，埋深4 700.00 m，泥晶灰?guī)r中裂縫充填白云石，偏光-正交照片

沉積相類型和熱液云化作用之前灰?guī)r所經(jīng)歷的成巖作用在控制熱液的流動(dòng)、白云巖結(jié)構(gòu)類型和孔隙類型等具有重要作用，從川東茅口組白云巖結(jié)構(gòu)類型方面整體上熱液白云石有3種表現(xiàn)形式。

1)高能顆粒灘整體熱液改造成白云巖。表現(xiàn)為白云巖呈層狀分布，溶蝕孔洞充填白色粗晶白云石，主要成因是熱液流體通過該類高滲透性顆粒灰?guī)r層是可以充分發(fā)生交代作用(微溶蝕-微沉淀)，較大的溶蝕孔洞可以在稍晚期充填鞍形白云石(圖4a—c)。薄片上細(xì)-中晶白云巖，見生屑幻影(圖3a，d)，局部由于重結(jié)晶嚴(yán)重，主要是早期具有滲透性砂屑灰?guī)r被熱液云化改造而成，該類型以中晶白云巖為主，半自形，少量自形，具有霧心亮邊結(jié)構(gòu)，含生物，多為碎片和殘余結(jié)構(gòu)，鏡下常為生物幻影，見少量海百合個(gè)體。

2)具有滲透性的低能粉屑灰?guī)r被熱液改造成粉細(xì)晶白云巖。常見張性裂縫充填粗晶白云石和溶蝕孔隙，一般是在未致密化前具有低滲特征且靠近裂縫情況下的熱液改造，需要熱液白云巖化作用發(fā)生時(shí)間較早，巖性上表現(xiàn)出均質(zhì)基質(zhì)白云巖被裂縫切割呈不規(guī)則狀(圖4c，d)。永興1井茅口組鉆遇15 m埋深4 655～4 670 m)熱液作用發(fā)育段，巖性為白云巖與灰色含硅質(zhì)灰?guī)r呈互層狀產(chǎn)出。

3)致密泥晶灰?guī)r中裂縫內(nèi)充填鞍形白云石。主要是呈膠結(jié)物形式存在(圖4e)，永興1井茅口組取心段位于白云巖發(fā)育段下部，深灰色泥晶灰?guī)r裂縫中充填乳白色的白云石，微裂縫為熱液運(yùn)移通道，由于基質(zhì)灰?guī)r已經(jīng)致密，熱液流體無法對(duì)灰?guī)r進(jìn)行云化改造，薄片上顯示含有孔蟲泥晶灰?guī)r，裂縫中充填有波狀消光特征的鞍形白云石(圖3f)。

從巖心可以看到熱液白云巖化存在一定的共生次序，首先是基質(zhì)白云巖化作用，石灰?guī)r溶解伴隨基質(zhì)白云巖化形成印模，如圖3f泰來6井深度5 489.91 m 細(xì)-中晶白云巖，見生屑幻影，也可能形成溶解垮塌角礫巖；其次是角礫巖化作用，主要在靠近斷層附近，在水力破裂作用下形成棱角狀，互不接觸,屬機(jī)械破裂，最后是鞍形白云石膠結(jié)，角礫間、溶蝕孔洞間充填白色粗晶白云石、石英、螢石和瀝青等，部分殘余孔隙中可見晚期方解石充填。

1.3 流體包裹體方面的證據(jù)

包裹體均一溫度和埋藏史相結(jié)合是判識(shí)熱液的主要方法[13]，再結(jié)合確定的熱液發(fā)生時(shí)間，這3個(gè)因素綜合分析是確定熱液白云巖化作用的必要手段，本節(jié)先闡述流體包裹體的特征及其作為識(shí)別熱液白云巖的證據(jù)。前人研究認(rèn)為茅口組熱液白云巖化作用發(fā)生與峨眉地裂運(yùn)動(dòng)相關(guān)，發(fā)生時(shí)間在晚二疊世—中三疊世[5-6]，泰來6井茅三段細(xì)晶白云巖、中粗晶白云石和鞍形白云石包體溫度測(cè)試結(jié)果標(biāo)明白云石均一溫度區(qū)間在115～145 ℃(圖5)，裂縫充填石英溫度相對(duì)于白云石偏高，硅質(zhì)白云巖一般呈條帶狀、團(tuán)塊狀存在于基質(zhì)白云巖中，推測(cè)硅質(zhì)白云巖稍晚于白云巖。根據(jù)泰來6井埋藏史(圖6)，晚二疊世—中三疊世茅口組處于淺埋藏階段，埋深在1 800～2 500 m，圍巖溫度在60～90 ℃，實(shí)測(cè)白云石均一溫度為115～145 ℃，高于同期的圍巖地層溫度，證明為典型的熱液成因，只是外來流體的溫度不太高。廣參2井恢復(fù)的最大古埋深為6 793 m，對(duì)應(yīng)最大古地溫為200 ℃，流體包裹體均一溫度為180～220 ℃[15]，在沒有給出熱液白云巖發(fā)生時(shí)間的情況下，說明熱液作用對(duì)白云石的形成有一定影響。因此HTD定年與識(shí)別是互為因果的關(guān)系，埋藏史曲線的分析、包裹體測(cè)溫及HTD綜合定年是關(guān)鍵?？p洞充填鞍型白云石的均一溫度與基質(zhì)白云石包體均一溫度分布類似，說明是同一期多階段熱液流體對(duì)基質(zhì)和膠結(jié)物作用的結(jié)果。

圖4 四川盆地中二疊統(tǒng)茅三段熱液白云巖特征Fig.4 Characteristics of hydrothermal dolomites in the Mao 3 member,Sichuan Basin a，b. 泰來6井，埋深5 510.60 m，灰色云巖，白云石脈發(fā)育，脈寬1～3mm，白云石先充注，瀝青后充注；c.泰來6井，埋深5 510.20 m，熱液破裂形成的縫洞，充填白色馬鞍狀白云石；d.泰來6井，埋深5 511.40 m，深灰色硅質(zhì)泥晶白云巖；e.永興1井，4 699.50 m，深灰色泥晶灰?guī)r裂縫中充填 有波狀消光特征的白云石，微裂縫亦為熱液運(yùn)移通道

圖5 四川盆地泰來6井埋藏史與熱史曲線Fig.5 Burial and thermal history curves of Well Tailai 6,Sichuan Basin

圖6 四川盆地泰來6井包裹體均一溫度統(tǒng)計(jì)Fig.6 Homogenization temperature histogram of inclusions in Well Tailai 6,Sichuan Basin

1.4 同位素特征

碳穩(wěn)定同位素的變化與溫度關(guān)系不大，主要取決于生物分餾作用、水中碳穩(wěn)定同位素成分、從植物或土壤中獲取CO2的可能性。海水成巖環(huán)境產(chǎn)物的δ13C(VPDB)值在0～4‰；對(duì)于氧同位素來講，由于熱分流效應(yīng)，溫度升高會(huì)導(dǎo)致碳酸鹽巖沉淀物的δ18O更偏負(fù)。泰來6井取樣測(cè)試了17個(gè)樣品，δ13C(VPDB)值在2.9‰～3.9‰，平均3.32‰。白云石和灰?guī)r的δ18O(VPDB)值為-5.5‰～-7.6‰，平均為-6.42‰，整體偏負(fù)(圖7)，灰?guī)r樣品的氧同位素也偏負(fù)，且與碳同位素?zé)o協(xié)變規(guī)律，排除巖溶大氣淡水溶蝕作用的影響，說明灰?guī)r可能受到后期高溫的改造?？锥春土芽p中充填的白云石(主體為鞍狀白云石)及脈體周圍的基質(zhì)白云巖氧同位素偏負(fù)，兩者偏負(fù)幅度不一樣，基質(zhì)白云巖的δ18O(VPDB)值為-6.9‰～-7.6‰，平均為-7.17‰，縫洞充填白云石的δ18O(VPDB)值為-5.4‰～-7.1‰，平均為-6.21‰，說明熱液流體首先對(duì)具有孔滲性基質(zhì)灰?guī)r進(jìn)行溶蝕和云化改造，然后發(fā)生在溶蝕孔洞縫內(nèi)鞍形白云石的膠結(jié)充填。

圖7 四川盆地泰來6井碳、氧同位素特征Fig.7 Carbon and oxygen isotopic features from Well Tailai 6,Sichuan Basin

圖8 四川盆地泰來6井熱液白云巖及其圍巖鍶 同位素組成特征Fig.8 Isotopic composition features of strontium in hydrothermal dolomites and host rocks from Well Tailai 6,Sichuan Basin

泰來6井10個(gè)樣品鍶同位素比值87Sr/86Sr為0.707 203～0.708 640，平均為0.707 980，其中兩個(gè)灰?guī)r樣品平均值為0.707 100，3個(gè)基質(zhì)白云巖的平均值為0.708 160，5個(gè)縫洞充填鞍形白云石的鍶同位素值為0.707 947～0.708 458，平均值為0.708 220(圖8)。灰?guī)r樣品的鍶同位素比值與二疊紀(jì)海水的鍶同位素比值范圍0.706 620～0.707 740一致[16]，說明灰?guī)r沒有受到外來因素的影響?？锥纯p充填白云石與基質(zhì)白云石的鍶同位素比值均高于二疊紀(jì)海水的鍶同位素比值，說明孔洞縫中鞍狀白云石和基質(zhì)白云石中的鍶受外源深部流體帶來的鍶的影響，或者部分來自海水與茅口組下部沉積層系流體的混合，而不是幔源流體。鍶同位素比值高于二疊紀(jì)海水的鍶同位素比值范圍，說明該地區(qū)的熱液受下伏多套碎屑巖(硅鋁質(zhì)巖)的影響較大，另一方面，受質(zhì)量效應(yīng)的制約,在白云巖化過程中,質(zhì)量偏輕的86Sr更易遷出,從而造成87Sr/86Sr值相對(duì)增大[17]，這個(gè)增加幅度不大?？锥纯p中鞍狀白云石和基質(zhì)白云石中的鍶同位素比值無明顯差異，說明白云巖化作用受相同性質(zhì)流體的控制。

2 熱液白云巖形成時(shí)間

流體來源、構(gòu)造背景以及儲(chǔ)集體的演化等特征是確定熱液進(jìn)入碳酸鹽巖主體時(shí)間的關(guān)鍵指標(biāo)。本文認(rèn)為通過地質(zhì)背景、地震資料、地質(zhì)事件及成巖序列等方面多信息綜合判斷熱液形成時(shí)間。

1)從區(qū)域構(gòu)造、沉積相與地層對(duì)比分析結(jié)果看，開江-梁平古裂陷在茅口組沉積期末開始發(fā)育，在吳家坪組沉積期和大隆組繼續(xù)發(fā)育擴(kuò)大，為一繼承性古裂陷槽[18]。河壩1井地球化學(xué)結(jié)果揭示，拉張裂陷起始于茅口組末期，吳家坪期達(dá)到拉張高峰，大隆期繼續(xù)拉張作用，元素測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)顯示吳家坪組合大隆組沉積期均有熱液輸入(圖9)。平面分布上看，古裂陷東南緣裂陷起始時(shí)間晚，為吳家坪組沉積期，茅口組侵蝕嚴(yán)重，巖溶現(xiàn)象明顯，如金雞1井，茅口組頂部風(fēng)化剝蝕程度較強(qiáng)，發(fā)育大量的巖溶角礫和孔洞。

2)從過廣參2井(茅三段4 593～4 615 m深度段發(fā)育熱液白云巖)的地震剖面看[5]，二疊紀(jì)古斷裂斷裂發(fā)源于基底，消失于上二疊統(tǒng)，張扭性斷裂，斷層斷距不明顯，斷層帶寬度一般在1～2 km(圖10)；靠近二疊紀(jì)古斷裂帶的閬中1井在吳家坪，發(fā)育粗晶白云巖，顯示出波狀消光的馬鞍狀晶形，較低的氧同位素值均表明其為熱液成因。因此從斷裂切割的地層以及斷裂附近熱液白云巖發(fā)育的層位推測(cè)，二疊紀(jì)古斷裂活動(dòng)的年代不晚于二疊紀(jì)末，部分地區(qū)可能是早期斷裂的再次活化。

3)輝長(zhǎng)巖體鋯石U-Pb年齡為258～262 Ma[19],峨嵋山玄武巖主噴發(fā)期257～250 Ma[20]，因此活動(dòng)相關(guān)的巖漿侵入滯后于玄武巖主噴發(fā)期，但不晚于250 Ma；該時(shí)期巖漿侵入和噴發(fā)提供了地?zé)釄?chǎng)，古熱流值在距今259 Ma達(dá)到最高峰，持續(xù)到240 Ma時(shí)在川東地區(qū)已恢復(fù)正常[21]，即在中三疊世早期熱液對(duì)白云巖化作用的影響已結(jié)束。

4)從成巖序列上看，涪陵老黃軒剖面：茅口組中、早期溶洞中充填物云化，而周緣為斑狀云巖或者灰?guī)r，說明白云巖化作用時(shí)間晚于表生巖溶系統(tǒng)充填物形成之后。

圖9 四川盆地河壩1井元素測(cè)井交會(huì)圖Fig.9 The crossplot of element logging in Well Heba 1, Sichuan Basin

圖10 四川盆地過井地震剖面斷裂解釋Fig.10 Fault tinterpretation on well-tied seismic profile,Sichuan Basina.過廣參2井地震剖面，斷層終止于上二疊統(tǒng)[5];b.過泰來6井負(fù)花狀構(gòu)造

5)泰來6井巖心為灰色云巖，白云石脈發(fā)育，脈寬1～3 mm，白云石先充填，瀝青后充注；旺蒼正源，二疊系茅口組灰?guī)r被熱液所改造，形成粗晶白云巖，孔洞中依次充填白云石、瀝青和方解石，說明云化時(shí)間早于第一期液態(tài)烴充注(圖3b)。從熱史曲線上看，茅一段晚二疊世末到早三疊世處于低成熟階段，到中三疊世開始進(jìn)入成熟階段[22]。

通過上述分析，川東地區(qū)茅口組熱液白云巖化作用發(fā)生在茅口組經(jīng)歷淺埋藏、抬升暴露、吳家坪組沉積和油氣充注之后，即早-中三疊世，峨眉山玄武巖噴發(fā)持續(xù)提供了熱源，該期處于拉張背景，斷裂提供了流體運(yùn)移通道，且溝通具有初始孔滲性的灘體，這幾個(gè)因素在時(shí)間和空間上組合，形成了熱液白云巖形成的條件,也限定了熱液白云巖化作用的范圍。

3 熱液白云巖發(fā)育控制因素與發(fā)育模式

G.R.Davies (2006)統(tǒng)計(jì)了世界上大量的熱液白云巖實(shí)例，約80%熱液白云巖作用發(fā)生在早期、淺埋藏階段，基質(zhì)白云石與鞍形白云石基本上是同時(shí)期的產(chǎn)物[11]。其機(jī)理為熱液上升導(dǎo)致裂隙帶內(nèi)流體壓力聚集，大于圍巖孔隙流體壓力，通過水力破裂作用而導(dǎo)致斷層的擴(kuò)展，上升的大部分熱液在頂部受阻情況下在斷層附近及滲透層內(nèi)中滲流、聚集和循環(huán)，與早期淺埋藏階段具有滲透性的灰?guī)r發(fā)生白云巖化作用，形成具有一定規(guī)模的基質(zhì)白云巖改造體。在峨眉玄武巖活動(dòng)期提供熱源的背景下，茅口組具有層狀的白云巖段必須具備兩個(gè)條件，靠近斷裂帶和灘體發(fā)育。

1)基底斷裂溝通是熱液白云巖作用的必要條件。從F15基底斷裂帶附近鉆井統(tǒng)計(jì)看，廣參2井、福石1井、臥龍93井、臥龍85井、臥龍123井、泰來6井、泰來601井和泰來7井均發(fā)育層狀白云巖，并且鉆遇白云巖的井區(qū)地震剖面上均揭示有斷層發(fā)育。白云巖發(fā)育層段對(duì)比表明，斷裂帶附近的鉆井白云巖厚度較大，遠(yuǎn)離斷裂的鉆井白云白厚度減小，如永興1井白云巖厚度為5 m，再遠(yuǎn)則無白云巖，如泰來2井和金雞1井?？梢酝ㄟ^精細(xì)地震斷層解釋及裂縫帶預(yù)測(cè)的方法來估計(jì)熱液白云巖發(fā)育區(qū)。全盆茅口組白云巖主要沿?cái)嗔逊植迹袩嵋喊自茙r附近必有斷裂，有灘相的部位不一定有熱液白云巖，福石2井和金雞1井茅三段上部發(fā)育生屑灰?guī)r段未被熱液改造成白云巖，主要原因是無斷裂溝通(圖1a)。

2)顆粒灘是層控型熱液白云巖儲(chǔ)層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，茅口組沉積時(shí)期，顆粒灘發(fā)育，準(zhǔn)同生期地貌高部位水動(dòng)力強(qiáng)，形成顆粒灘相沉積，由于海平面頻繁升降，高部位灘體暴露遭受大氣淡水溶蝕，初始孔滲性好。至淺埋藏時(shí)期，顆粒灘粗結(jié)構(gòu)固結(jié)成巖后仍殘余粒間孔，具有一定孔滲性，在裂縫溝通的情況下，有利于熱液進(jìn)入，尚存的基質(zhì)孔隙為流體充分交換提供空間，原始的灰?guī)r發(fā)生白云巖化。泰來6井白云巖發(fā)育段在垂向上構(gòu)成多個(gè)低能泥粒結(jié)構(gòu)的致密層(灰?guī)r)和高能灘相高孔層(白云巖)多旋回疊置的特點(diǎn)。泰來2井茅三段處于內(nèi)緩坡下部沉積環(huán)境(圖2)，楓1井位于中緩坡環(huán)境，無灘相發(fā)育，更沒有遭受暴露溶蝕，初始孔隙不發(fā)育，在熱液活動(dòng)期沒有受到熱液云化作用的改造。相對(duì)低能沉積環(huán)境不利于熱液改造，以豹斑狀白云巖為主，巖性致密。

綜上所述，中二疊世晚期至晚二疊世初期，為峨眉地裂運(yùn)動(dòng)的高峰期，此時(shí)張性斷裂活動(dòng)表現(xiàn)最強(qiáng)，同時(shí)伴隨著大范圍峨眉山玄武巖的噴發(fā)，古熱流值達(dá)到最高峰[21]。被升溫的地下熱液流體沿著張(扭)性斷裂體系進(jìn)入經(jīng)過多套地層到中二疊統(tǒng)棲霞組與茅口組，甚至到吳家坪組中。由于地層內(nèi)部茅口組泥灰?guī)r與吳家坪組部分泥灰?guī)r及泥云巖的封堵，熱液流體的運(yùn)移被減緩，在有一定孔滲性(顆粒灘和巖溶體系或二者復(fù)合體)的地層中發(fā)生側(cè)向運(yùn)移和充分的白云巖化作用，從而促使具有初始孔滲性的灘相灰?guī)r變成白云巖，厚度可達(dá)30 m，取決于具有孔滲性灘相的厚度；靠近斷裂帶及裂縫網(wǎng)絡(luò)發(fā)育區(qū)的部位熱液云化改造強(qiáng)烈，而已致密的泥晶灰?guī)r未被云化，只是在裂縫中充填鞍形白云石，遠(yuǎn)離斷層的地區(qū)則無影響。斷裂帶則出現(xiàn)斷層角礫間充填鞍形白云石，角礫仍為灰?guī)r(圖11)。整體上茅口組熱液白云巖主要沿北西-南東向基底斷裂分布(圖1)。熱液溶蝕作用也同時(shí)發(fā)生，產(chǎn)生溶蝕孔洞并伴隨鞍形白云石、石英和晚期方解石的充填，基質(zhì)白云石和孔洞縫充填白云石是同一熱液流體形成的產(chǎn)物，形成時(shí)間也基本一致。

圖11 四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組熱液白云巖作用模式Fig.11 HTD model of the Middle Permian Maokou Formation,Sichuan Basina.茅口組熱液白云巖主要分布于有斷層溝通的灘體及斷裂帶；b.四川盆地玄武巖及斷裂分布；c.過泰來6井剖面斷層解釋

4 熱液白云巖化作用對(duì)儲(chǔ)層改造

白云巖與灰?guī)r比較而言，具有較高的抗壓性能和脆性，對(duì)于孔隙保持和同等應(yīng)力條件下產(chǎn)生裂縫方面好于灰?guī)r。熱液白云巖化作用對(duì)儲(chǔ)層改造主要體現(xiàn)在該作用過程中是孔隙增加還是孔隙減少，這與熱液白云巖化作用的機(jī)理、過程、控制因素和發(fā)育模式改造程度密切相關(guān)。

熱液白云巖化作用本質(zhì)上是外來熱流體通過斷層、裂縫網(wǎng)絡(luò)和滲透層對(duì)原有灰?guī)r的交代、重結(jié)晶和膠結(jié)作用過程，熱液流體中富含H2S和CO2等酸性氣體，對(duì)碳酸鹽巖產(chǎn)生溶蝕，表現(xiàn)為非選擇性溶蝕，形成溶孔、小型溶洞及溶蝕擴(kuò)大縫。熱液白云巖化作用增加孔隙主要有三種情況；①原有孔隙進(jìn)一步溶蝕擴(kuò)大；②重結(jié)晶后多余Ca和Na等雜質(zhì)被帶走產(chǎn)生晶間微孔[23]；③重結(jié)晶后晶體結(jié)構(gòu)逐漸接近理想狀態(tài)，單位晶胞體積減少而形成孔隙[24]。茅口組熱液云化改造主要產(chǎn)生溶孔、晶間孔、溶洞和擴(kuò)溶縫儲(chǔ)集空間類型，早期裂縫絕大多數(shù)被熱液礦物充填(圖12)，如泰來6井深度5 491.89 m泥晶灰?guī)r內(nèi)裂縫充填白云石和方解石，后期又發(fā)生破裂，縫率約4%；豐都放牛壩，中細(xì)晶云巖，溶縫充填石英和方解石。熱液白云巖化作用減少孔隙主要是膠結(jié)作用和過度云化改造，過度云化作用實(shí)際上是指云化熱液流體在滲透層內(nèi)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)，為白云石晶體生長(zhǎng)提供物質(zhì)來源，晶體變粗，孔隙減少，最后呈嵌晶狀接觸(圖3d)。因此儲(chǔ)層的發(fā)育與否主要取決于先期孔隙發(fā)育狀況和熱液白云巖化作用程度，可分為3種情況。

4.1 與裂縫網(wǎng)絡(luò)溝通的低滲透性灰?guī)r層熱液云化后新增孔隙空間不明顯

中二疊統(tǒng)基質(zhì)灰?guī)r通常由泥晶灰?guī)r構(gòu)成，在經(jīng)歷淺埋藏期的壓實(shí)和膠結(jié)作用，基質(zhì)孔幾乎消失殆盡，形成相對(duì)致密層，后期無熱液改造。早期原巖為低滲透粉屑灰?guī)r，通過裂縫溝通后熱液云化后未產(chǎn)生有效孔隙，僅存少量晶間孔隙(圖12a—c)，裂縫多數(shù)被鞍形白云石充填(圖12d)。

4.2 具有初始空隙的高能灘體熱液云化改造后可能存在一定孔滲性

具有初始空隙的高能灘相砂屑-生屑灰?guī)r經(jīng)熱液云化改造后仍可保留一部分孔隙，溶蝕孔隙和晶間孔是較常見的孔隙類型。茅口組灘相灰?guī)r在熱液流體的交代作用下，形成細(xì)-中晶云巖，自形-半自形白云石晶體間發(fā)育晶間孔，同時(shí)熱液流體會(huì)對(duì)基質(zhì)灰?guī)r發(fā)生強(qiáng)烈的溶蝕作用，形成熱液溶孔一般具有不規(guī)則的“港灣狀”溶蝕邊緣，孔徑介于200～1 000 μm(圖4a)，面孔率可達(dá)8%，沿孔隙邊緣可見鞍狀白云石半充填，另一方面這些溶孔仍可受到后期的膠結(jié)破壞，如硅質(zhì)、白云石和方解石的膠結(jié)。該類熱液白云巖主要由高能的砂屑-生屑灘相灰?guī)r存在的早期孔隙為熱液白云巖化改造提供了優(yōu)越的疏導(dǎo)系統(tǒng)，熱液沿孔隙或裂隙向上或者橫向入侵，使其發(fā)生充分的交代作用，從而形成熱液白云巖，并產(chǎn)生部分溶蝕空間(圖12e，f)。華鎣二崖茅口組二段細(xì)中晶白云巖、發(fā)育晶間孔隙、面孔率2.8%，豐都放牛壩殘余生屑細(xì)晶云巖、發(fā)育晶間孔隙、面孔率0.8%[25]，過度云化作用后成嵌晶狀，孔隙消失殆盡，部分溶孔又被方解石和硅質(zhì)充填(圖12h)，部分顯示為鞍形白云石襯縫壁生長(zhǎng)，方解石充填晶間孔(圖12i)。

4.3 部分充填裂縫和晚期裂縫

主要表現(xiàn)為早期裂縫未被完全充填，殘余部分空間(圖12d，e)，晚期在白云巖中形成的裂縫，如泰來6井5 491.89 m段泥晶灰?guī)r(右邊)內(nèi)裂縫充填白云石和方解石，發(fā)育2組裂縫，1條裂縫內(nèi)充填鞍形白云石(圖12g)，另1條充填鞍形白云石和方解石，且后期又發(fā)生破裂，縫率約4%。

綜上所述，儲(chǔ)層發(fā)育程度主要受控于沉積相帶和早期溶蝕情況，如內(nèi)緩坡暴露顆粒灘，灘體厚度較大、面積大,水體能量高,早期暴露溶蝕作用強(qiáng)，熱液白云巖化作用適度，恢復(fù)其原始顆粒形態(tài)[26]，可保留一定孔滲性；對(duì)于內(nèi)緩坡下部-中緩坡內(nèi)未暴露顆粒灘，灘體厚度較小,準(zhǔn)同生期溶蝕-熱液白云巖化作用弱，如泰來6井深度5 485～5 512 m段為熱液白云巖層夾灰?guī)r層，云質(zhì)灰?guī)r層孔隙度較低，而砂屑灰?guī)r熱液云化后則有一定孔滲性。因此初始孔隙發(fā)育的砂屑灰?guī)r熱液云化后，白云巖化對(duì)儲(chǔ)層的貢獻(xiàn)體現(xiàn)在形成溶蝕孔洞和晶間溶孔，可成層或在斷裂附近分布，同時(shí)形成抗壓溶格架，有利于儲(chǔ)層的保存[27]。對(duì)于規(guī)模有效儲(chǔ)集體來講，沉積相精細(xì)刻畫是熱液白云巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。

5 結(jié)論

1)確認(rèn)四川盆地東部茅口組白云巖為熱液白云巖化作用成因，熱液礦物組合、包裹體均一溫度和埋藏史相結(jié)合是判識(shí)熱液白云巖化作用的主要方法，茅口組熱液流體來自茅口組以下的沉積層系，火山巖活動(dòng)為熱液白云巖化作用提供地?zé)釄?chǎng),而不是直接提供流體。

圖12 四川盆中二疊統(tǒng)茅口組熱液白云巖化作用對(duì)儲(chǔ)層的改造特征Fig.12 Modification characteristics of HTD on reservoir properties of the Middle Permian Maokou Formation in Sichuan Basina.狗子水剖面，細(xì)晶白云巖，大量晶間孔(勘探分公司，2018)；b.泰來6井，埋深5 510.46 m，細(xì)晶白云石，半自形鑲嵌接觸，見晶間孔；c.泰來6井，埋深5 491.02 m，細(xì)晶白云巖，半自形鑲嵌接觸，部分晶間孔內(nèi)充填瀝青，偶見晶間溶孔，面孔率2%；d.泰來6井，埋深5 505.70 m，細(xì)晶白云巖，半自形鑲嵌接觸，3條裂隙內(nèi)充填晶粒白云石，具晶間孔，微裂隙；e.華鎣二崖灰質(zhì)白云巖，見熱液溶蝕縫；f.廣探2井，埋深4 712.00 m，細(xì)晶白云巖，見熱液溶蝕孔洞，面孔率8%；g.泰來6井，埋深5 491.89 m泥晶灰?guī)r(右邊)內(nèi)裂縫充填白云石和方解石，發(fā)育2組裂縫，1條裂縫內(nèi)充填鞍形白云石，另1條充填鞍形白云石和方解石，且后期又發(fā)生破裂，縫率約4%；h.豐都放牛壩，細(xì)晶云巖，溶縫充填石英(qt)和方解 石(cal);i.豐都放牛壩，中-粗晶白云巖，鞍形白云石襯縫壁生長(zhǎng)，方解石充填晶間孔(e—f引自文獻(xiàn)[25])

2)該區(qū)熱液白云巖的分布特征主要受基地?cái)嗔褱贤ê透吣転┫喾植嫉穆?lián)合控制，熱液改造事件發(fā)生在晚二疊世—早三疊世構(gòu)造拉張期，茅口組處于在淺埋藏、早成巖期，熱液流體可通過斷裂將滲透層云化改造成具有成層性的白云巖；熱液白云巖化作用對(duì)儲(chǔ)層的改造具有選擇性，高能灘相是有效儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵，過度云化作用破壞儲(chǔ)集性。

3)綜合構(gòu)造演化、成巖序列和測(cè)年分析確定熱液白云巖化時(shí)間、北西向基底斷裂的的性質(zhì)與演化、沉積相精細(xì)研究及灘體預(yù)測(cè)是研究該區(qū)熱液白云巖化作用模式及發(fā)現(xiàn)茅口組規(guī)模有效儲(chǔ)集體的重點(diǎn)。

致謝：中石化勘探分公司在巖心觀察、薄片及相關(guān)資料方面提供幫助，審稿老師給予詳細(xì)和中肯的建議，在此一并表示感謝！