川西地區(qū)二疊系火山巖展布與茅口組巖溶古地貌關(guān)系及其油氣勘探意義

劉冉，羅冰，李亞，邱楠生，王尉，張宇，何青林，裴森奇

（1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；2.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，成都 610041；3.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部，成都 610041；4.中國(guó)石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川江油 621709）

0 引言

近年來(lái)，隨著中國(guó)油氣勘探技術(shù)的提高，一系列火山巖儲(chǔ)集層相繼被發(fā)現(xiàn)，火山巖作為一類(lèi)重要的油氣儲(chǔ)集體也逐漸引起了石油地質(zhì)學(xué)家的重視[1-3]。由于具有復(fù)雜的巖石類(lèi)型和較強(qiáng)的非均質(zhì)性，火山巖巖相特征和分布規(guī)律也逐漸成為當(dāng)前地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)[4]。四川盆地中二疊世末期火成巖廣泛發(fā)育，火山巖油氣勘探始于1966年，在川西南部邊緣及川東地區(qū)鉆遇溢流相玄武巖和侵入相輝綠玢巖，但長(zhǎng)期以來(lái)勘探進(jìn)展較為緩慢[5]。直至近年來(lái)針對(duì)川中—川西地區(qū)二疊系茅口組頂部的弱振幅雜亂地震異常帶展開(kāi)攻關(guān)研究，推測(cè)川西地區(qū)發(fā)育規(guī)模性爆發(fā)相火山巖[6]。據(jù)此部署的探井先后鉆遇二疊系厚層火山碎屑巖儲(chǔ)集層，并測(cè)試獲工業(yè)氣流，從此，四川盆地火成巖勘探取得了重要突破。

此后，針對(duì)川西地區(qū)二疊系火成巖展開(kāi)了一系列研究，認(rèn)為這套爆發(fā)相火山碎屑巖可形成中—高孔隙度、厚度大的優(yōu)質(zhì)孔隙型儲(chǔ)集層[5]；另外，川西地區(qū)二疊系火山巖在空間上緊鄰德陽(yáng)—安岳裂陷寒武系優(yōu)質(zhì)烴源巖，具有優(yōu)越的油氣生儲(chǔ)組合條件[7]，是目前四川盆地二疊系火山巖天然氣勘探的重點(diǎn)目標(biāo)。然而基性巖漿流動(dòng)性強(qiáng)，其分布常受古地貌的約束。四川盆地二疊系茅口組剝蝕古地貌地形落差顯著，對(duì)峨眉山玄武巖巖漿流向起明顯控制作用[8]，但是前期研究中，茅口組巖溶古地貌對(duì)二疊系火山巖分布的影響、控制作用研究較為缺乏，四川盆地內(nèi)火山巖展布規(guī)律不夠明確。本次研究以川西地區(qū)二疊系火山巖為重點(diǎn)，探討茅口組沉積末期巖溶地貌形態(tài)與火山作用旋回特征、巖相展布規(guī)律之間的關(guān)系，為四川盆地火山巖及茅口組巖溶儲(chǔ)集層的整體勘探提供支持。

1 地質(zhì)背景

四川盆地是一個(gè)在上揚(yáng)子克拉通基礎(chǔ)上形成的疊合盆地，北鄰秦嶺造山帶，南接褶皺化的上揚(yáng)子板塊西緣區(qū)域即云貴高原，向外過(guò)渡為松潘甘孜褶皺帶，為受板塊活動(dòng)作用影響強(qiáng)烈，尤其在北西和北東向深大斷裂的影響下呈近菱形的構(gòu)造-沉積盆地[9-10]。中二疊世早中期大規(guī)模海進(jìn)，在準(zhǔn)平原化基底上沉積了棲霞組和茅口組兩套較穩(wěn)定的臺(tái)地相碳酸鹽巖地層[11]。中二疊世末期，峨眉山地幔柱上升對(duì)巖石圈底部造成沖擊[12-13]，地殼快速差異抬升，使上揚(yáng)子地區(qū)經(jīng)歷了一次持續(xù)1.0～1.5 Ma的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為地殼差異抬升和局部拉張[14-15]，即東吳運(yùn)動(dòng)。東吳運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致茅口組碳酸鹽巖地層的大規(guī)模差異剝蝕，形成廣泛發(fā)育的不整合面[16-17]，古地貌高差增大。茅口組剝蝕程度以大理—米易為中心[16]，呈環(huán)帶狀降低[18]，四川盆地處于剝蝕區(qū)外帶。

東吳運(yùn)動(dòng)發(fā)生后3 Ma內(nèi)，云南、貴州及四川地區(qū)發(fā)生規(guī)模巨大的火山噴發(fā)事件[19-20]，形成了覆蓋面積超過(guò)2.5×105km2[21]，最大厚度達(dá)5 300 m的超基性—基性火山巖建造，稱(chēng)為“峨眉山玄武巖”，是中國(guó)唯一一個(gè)被國(guó)際學(xué)術(shù)界認(rèn)可的大火成巖區(qū)[22]。峨眉山大火成巖區(qū)分布范圍與中二疊統(tǒng)剝蝕區(qū)范圍基本一致，以大理—米易為中心，呈環(huán)帶狀減薄，可劃分為內(nèi)帶、中帶和外帶[23-24]。四川盆地處于峨眉山大火成巖區(qū)的外帶[25]，盆地西部地區(qū)多有玄武巖分布（見(jiàn)圖1），厚40～500 m[26]，自南西向盆地內(nèi)部整體呈減薄趨勢(shì)，橫向厚度變化較快。

圖1 中國(guó)西南地區(qū)晚二疊世早期火山巖分布（a）及川西地區(qū)地層綜合柱狀圖（b）（據(jù)文獻(xiàn)[5]修改）

2 茅口組巖溶古地貌特征

2.1 茅口組殘余厚度變化特征

在志留紀(jì)末期加里東運(yùn)動(dòng)和晚石炭世云南運(yùn)動(dòng)共同作用下，四川盆地遭受大規(guī)模風(fēng)化夷平；中二疊世盆地重新遭受海進(jìn)，整體形成開(kāi)闊臺(tái)地環(huán)境，并接受中二疊統(tǒng)沉積，形成了厚度較為穩(wěn)定的棲霞組和茅口組兩套碳酸鹽巖地層[11]。

盆地內(nèi)茅口組可劃分為 4個(gè)巖性段，由下至上分別為：茅口組一段（以下簡(jiǎn)稱(chēng)茅一段），以深灰—灰黑色薄層—中狀生物灰?guī)r為主，可見(jiàn)發(fā)育腕足類(lèi)古生物Cryptospirifer為代表的“眼球狀灰?guī)r”，測(cè)井響應(yīng)上表現(xiàn)為中高幅的齒化漏斗形；茅口組二段（以下簡(jiǎn)稱(chēng)茅二段），以灰—深灰色泥晶生屑灰?guī)r和亮晶生屑灰?guī)r為主，頂部發(fā)育高能粗粒結(jié)構(gòu)的生屑灘相沉積物，可見(jiàn)?科Chusenella和珊瑚Ipciphyllum，偶見(jiàn)腕足類(lèi)生物Cryptospirifer，測(cè)井響應(yīng)上表現(xiàn)為中低幅的箱形；茅口組三段（以下簡(jiǎn)稱(chēng)茅三段），以灰白—淺灰色生屑灰?guī)r為主，可見(jiàn)?科Yabeina和Neomisellina等分段標(biāo)志性古生物，測(cè)井響應(yīng)上表現(xiàn)為頂?shù)赘叻鶌A低幅齒化曲線(xiàn)；茅口組四段（以下簡(jiǎn)稱(chēng)茅四段），以灰色厚層—塊狀生屑灰?guī)r夾燧石條帶為主，可見(jiàn)腕足類(lèi)古生物Cryptospirifer，測(cè)井曲線(xiàn)上表現(xiàn)為中低幅指形[27]。

對(duì)盆地內(nèi)鉆井進(jìn)行地層對(duì)比證實(shí)，茅口組頂部普遍存在缺失[28]，川西南、川東南部地區(qū)地層缺失程度最低，向川中—川北地區(qū)剝蝕程度逐漸增強(qiáng)，茅口組殘余厚度逐漸減薄。位于川西南地區(qū)的 ZG1井、ZT1井殘存茅四段及其下部地層，殘余厚度 300～345 m（見(jiàn)圖2）；向盆地中部，茅四段殘余厚度逐漸減?。晃挥诖ㄖ械腗X105井及MT1井茅四段整體缺失，僅殘存茅三段及其下部地層，殘余厚度180～200 m。川東北部地區(qū)僅殘存茅二段中下部地層，殘存厚度最小僅150 m，顯示了帶狀剝蝕的特征。在成都—簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)，茅口組異常減薄，YT1井實(shí)鉆茅口組厚度為 158 m，與鄰區(qū)鉆井相比厚度減薄超過(guò)100 m，缺失茅三、茅四段，茅二段與上覆峨眉山玄武巖組不整合接觸，證實(shí)盆地范圍內(nèi)差異巖溶作用的存在。

圖2 四川盆地茅口組殘余厚度變化特征（GR—自然伽馬）

2.2 茅口組頂部風(fēng)化殼特征

二疊紀(jì)揚(yáng)子地區(qū)位于赤道附近的低緯度熱帶地區(qū)，氣候濕熱，碳酸鹽巖古風(fēng)化殼往往發(fā)育鋁土質(zhì)風(fēng)化殘積物[29-30]，界面之下可見(jiàn)巖溶角礫[31]。實(shí)鉆井及野外剖面顯示四川盆地內(nèi)茅口組頂部普遍發(fā)育含黃鐵礦及鋁土質(zhì)泥巖的古風(fēng)化殼，厚度一般為2～10 m，例如蜀南地區(qū)WY17井茅口組頂部巖心中可見(jiàn)約2 m厚的鋁土質(zhì)泥巖（見(jiàn)圖3a），為風(fēng)化殘積產(chǎn)物；川中MT1井茅口組頂部可見(jiàn)巖溶角礫發(fā)育（見(jiàn)圖3b），頂界面存在高自然伽馬、低電阻率的風(fēng)化殼測(cè)井曲線(xiàn)響應(yīng)特征，火山巖平行不整合覆蓋在風(fēng)化殼之上。華鎣山野外露頭剖面中可見(jiàn)茅口組頂部部分地層缺失，頂部可識(shí)別出鋁土質(zhì)黏土巖、硅質(zhì)巖和巖溶垮塌作用形成的角礫（見(jiàn)圖3c），與上覆峨眉山玄武巖平行不整合接觸。

圖3 實(shí)鉆井及野外茅口組頂界風(fēng)化殼特征

對(duì)于川西爆發(fā)相火山巖發(fā)育區(qū)，同樣具有茅口組頂部風(fēng)化殼發(fā)育特征。對(duì)簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)YT1井茅口組頂部巖屑樣品進(jìn)行主微量及稀土元素含量測(cè)試，并結(jié)合測(cè)錄井資料分析。在放大鏡下挑選出顆粒較大的碳酸鹽巖巖屑樣品，用超凈水沖洗干凈后低溫烘干，在瑪瑙研缽中碎至粒徑為74 μm（200目），用電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）對(duì)其微量元素與稀土元素進(jìn)行測(cè)試。分析過(guò)程中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) GBW07315、GBW07316樣品測(cè)定和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局玄武巖標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)6BHVO-2作質(zhì)量監(jiān)控，測(cè)試結(jié)果相對(duì)誤差小于2%。結(jié)果表明，YT1井頂部遷移性較弱的硅、鐵、鋁和鈦等元素富集，而氯、硫、鈣、鎂、鈉和錳元素大量流失，從而形成了茅口組頂部的鋁土質(zhì)黏土巖。井深 5 891，5 893，5 895 m處樣品陸源元素Th、K、Al、Zr明顯正偏移，F(xiàn)e/Sr值高，變化趨勢(shì)較為一致（見(jiàn)圖4a）。井深5 891 m和5 893 m處樣品稀土元素含量明顯高于5 895 m及下伏深度樣品（見(jiàn)圖4b、表1），顯示出茅口組頂部遭受風(fēng)化作用強(qiáng)，且到5 895 m處逐漸減弱的特征。在茅口組灰?guī)r頂部5 m范圍內(nèi)，稀土元素Eu元素含量呈現(xiàn)明顯負(fù)異常，而下部稀土元素呈現(xiàn)均勻變化特征，表明YT1井火山作用前經(jīng)受了強(qiáng)烈的古風(fēng)化作用。

圖4 川西簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)YT1井茅口組頂部灰?guī)r元素分析圖

表1 YT1井茅口組頂部巖屑樣品稀土元素組成數(shù)據(jù)表

2.3 巖溶古地貌恢復(fù)

由于棲霞組是在下伏二疊系梁山組填平補(bǔ)齊作用之后整合沉積的穩(wěn)定碳酸鹽臺(tái)地相地層[32]，盆內(nèi)厚度差異不大；其上茅口組與棲霞組整合接觸且底部發(fā)育一套盆地內(nèi)穩(wěn)定存在的泥質(zhì)灰?guī)r，具有“眼球-眼皮”結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行區(qū)域?qū)Ρ萚33]，因此認(rèn)為茅口組沉積前古地貌起伏較小，可將其底面即棲霞組頂面視為等時(shí)界面，在此基礎(chǔ)上對(duì)比茅口組殘余厚度[32]（見(jiàn)圖2a），從而進(jìn)一步分析火山作用前的古地貌特征。盆地西南部和西部邊緣茅口組殘余厚度大，茅口組沉積末期古地貌較高，為巖溶高地；川西—川南北部—川中地區(qū)整體茅口組殘余厚度自邊緣向盆地內(nèi)部逐漸減薄，且整體南部厚、北部偏薄，為巖溶斜坡，其內(nèi)有溶溝及殘丘等次級(jí)巖溶古地貌發(fā)育[31]。發(fā)自蜀南北部和川西地區(qū)的巖溶溝谷呈樹(shù)枝狀向北延伸，經(jīng)過(guò)川中地區(qū)，進(jìn)入北部的巖溶盆地。但其內(nèi)的簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)茅二段頂部遭受明顯剝蝕，YT1井實(shí)鉆茅口組厚度為 158 m，與鄰區(qū)鉆井相比厚度減薄超過(guò)100 m。自YT1井區(qū)向東南和西北方向上，巖溶侵蝕作用減弱，茅口組殘余厚度逐漸增大，殘余茅四段或茅三段及其以下地層。前已述及，YT1井元素分析揭示了簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)茅口組厚度減薄的主要原因?yàn)槊┛诮M沉積末期的巖溶侵蝕作用，因此YT1井區(qū)在火山巖噴發(fā)前受強(qiáng)烈的溶蝕作用導(dǎo)致古地貌較低，在溶蝕滲流作用的影響下，進(jìn)一步增加古地貌高差，逐漸形成局部的巖溶淺洼。

地球物理的井-震標(biāo)定結(jié)果表明，當(dāng)茅口組上覆地層巖性不同，茅口組頂界具有不同地震反射特征。當(dāng)火山巖不發(fā)育時(shí)，茅口組灰?guī)r與上覆龍?zhí)督M泥巖地震波速度差較大，地震反射表現(xiàn)為強(qiáng)波阻抗界面。當(dāng)茅口組頂部與溢流相玄武巖不整合接觸時(shí)，由于巖石速度接近，茅口組頂界地震反射表現(xiàn)為弱波峰、斷續(xù)反射。進(jìn)入爆發(fā)相火山巖發(fā)育區(qū)，茅口組頂界無(wú)明顯反射[34]。利用簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)火山巖發(fā)育區(qū)的茅口組地震反射特征，對(duì)川西簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)茅口組巖溶古地貌進(jìn)行了精細(xì)刻畫(huà)，結(jié)果也表明，簡(jiǎn)陽(yáng)爆發(fā)相火山巖發(fā)育范圍與茅口組沉積末期形成的大型巖溶洼地范圍較為一致（見(jiàn)圖5）。

圖5 川西地區(qū)茅口組沉積末期巖溶古地貌圖

3 川西地區(qū)二疊系火山巖特征

3.1 火山巖巖性、巖相特征

四川盆地內(nèi)主要發(fā)育基性—超基性的偏堿性火山巖，SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%～52%[34]，平均值為45.5%；以K2O和Na2O為主的堿質(zhì)含量高，K2O+Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%～8.3%，平均值為6.1%，根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)特征可劃分為火山碎屑巖、熔巖和沉火山碎屑巖。根據(jù)火山作用及巖性特征，川西地區(qū)二疊系火山巖巖相類(lèi)型可劃分為爆發(fā)相、溢流相、淺成侵入相和火山沉積相[35-39]。

爆發(fā)相巖性以火山碎屑巖為主，主要發(fā)育在川西簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)，又可進(jìn)一步細(xì)分為狹義的火山碎屑巖和火山碎屑熔巖，其中火山碎屑巖中的碎屑除玻屑、晶屑及玻璃質(zhì)等火山碎屑物質(zhì)之外，還可見(jiàn)大量呈棱角—次棱角狀、分選較差的亮晶或泥晶生屑灰?guī)r碎屑，發(fā)育典型茅口組米其藻及費(fèi)伯克?，通常由較強(qiáng)重結(jié)晶作用而致原生結(jié)構(gòu)被破壞，為火山爆發(fā)時(shí)能量較強(qiáng)將下伏巖溶破碎的茅口組巖石帶出而形成?；鹕剿樾既蹘r為火山熔巖與火山碎屑巖之間的過(guò)渡類(lèi)型[38]，與含灰?guī)r角礫的火山碎屑巖特征類(lèi)似，但火山碎屑以玄武質(zhì)角礫為主，為能量相對(duì)較弱的火山爆發(fā)形成。

溢流相火山熔巖主要巖石類(lèi)型包括隱晶—微晶玄武巖、斑狀玄武巖、氣孔-杏仁狀玄武巖[39]及粒玄巖，其中隱晶—微晶玄武巖結(jié)晶差多為間?！g隱結(jié)構(gòu)。杏仁-氣孔玄武巖發(fā)育氣孔杏仁構(gòu)造，氣孔內(nèi)基本都已充填綠泥石、方解石、沸石等礦物，形成杏仁體；基質(zhì)多為隱晶玄武巖。粒玄巖結(jié)晶程度相對(duì)較高，不見(jiàn)玻璃質(zhì)或隱晶質(zhì)，具間粒結(jié)構(gòu)，氣孔欠發(fā)育。

淺成侵入相主要巖石類(lèi)型為輝綠玢巖，呈斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要為單斜輝石和斜方輝石，呈半自形粒狀，粒徑大小為0.5 mm×1.0 mm至1 mm×2 mm，含量約20%；基質(zhì)主要為斜長(zhǎng)石和單斜輝石，斜長(zhǎng)石呈自形—半自形條狀，粒徑約0.2 mm×0.5 mm，輝石呈它形粒狀充填在斜長(zhǎng)石孔隙中。

火山沉積相巖性以沉火山碎屑巖類(lèi)中的沉凝灰?guī)r和火山沉積巖中的凝灰質(zhì)泥巖為主。沉凝灰?guī)r主要由粒徑小于2 mm的晶屑、巖屑和玻屑組成，并混有一定量的正常沉積物如泥質(zhì)，碎屑顆粒有一定定向特征，并具有水平層理或粒序?qū)永淼取?/p>

3.2 火山巖分布特征

實(shí)鉆井及地震資料顯示，川西地區(qū)火山巖呈局部厚、向邊部急劇減薄的特征。簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)火山巖局部厚度較大，且火山巖相發(fā)育較為完整，如YT1井區(qū)（見(jiàn)圖6），厚度中心為100～300 m，淺成侵入相、爆發(fā)相、溢流相火山巖疊置發(fā)育；至中江、三臺(tái)地區(qū)，火山巖相對(duì)較薄，厚度為20～50 m，且?guī)r相發(fā)育不完整，以溢流相為主，偶見(jiàn)薄層爆發(fā)相火山巖堆積；由于川西地區(qū)火山噴發(fā)具有多期性，間歇期短且少有流水再搬運(yùn)沉積的特點(diǎn)，因而垂向上多為玄武巖夾厚層火山碎屑巖，火山沉積相欠發(fā)育，具有爆發(fā)相和溢流相縱向疊置的特點(diǎn)。

圖6 川西地區(qū)火山巖展布特征圖（Δt—聲波時(shí)差）

研究區(qū)基底斷裂解釋結(jié)果表明，火山巖分布與基底斷裂的發(fā)育具有一定相關(guān)性。重力異常顯示該區(qū)基底斷裂以北東向?yàn)橹?，延伸遠(yuǎn)、規(guī)模大，同時(shí)在成都—簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)發(fā)育多條北西向基底斷裂（見(jiàn)圖7），地震剖面上主要表現(xiàn)為地震同相軸斷開(kāi)，斷裂內(nèi)部為雜亂反射，兩側(cè)同相軸無(wú)明顯高低差異。兩組斷裂交會(huì)區(qū)為火山巖主要噴發(fā)區(qū)，火山巖厚度大，以爆發(fā)相火山巖為主。三臺(tái)地區(qū)基底斷裂欠發(fā)育，火山巖厚度較薄，以溢流相玄武巖為主。

圖7 川西地區(qū)基底斷裂發(fā)育特征圖

4 川西地區(qū)二疊系茅口組巖溶地貌與火山巖分布關(guān)系

4.1 火山巖分布及其與巖溶古地貌關(guān)系

川西地區(qū)火山巖與下伏茅口組及上覆龍?zhí)督M厚度整體存在一定的互補(bǔ)關(guān)系（見(jiàn)圖5、圖6），簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)火山巖局部厚度較大且火山巖相發(fā)育較為完整，本區(qū)茅口組殘余厚度及上覆龍?zhí)督M厚度相對(duì)較薄，一般茅口組殘余厚度為150～160 m，龍?zhí)督M厚60～100 m。而至中江—三臺(tái)地區(qū)火山巖相對(duì)較薄，茅口組殘余厚度及上覆龍?zhí)督M厚度均相對(duì)較大，分別為270～280 m、大于100 m。

由簡(jiǎn)陽(yáng)—三臺(tái)地區(qū)火山巖巖相平面分布圖（見(jiàn)圖6c）和茅口組巖溶地貌劃分圖（見(jiàn)圖5）可知，近茅口組巖溶淺洼處多以爆發(fā)相火山巖為主，分布規(guī)模較小；溢流相分布規(guī)模較大，可自巖溶淺洼延伸至巖溶殘丘。此外，川西南地區(qū)巖溶作用較弱，位于古地貌高部位，雖距峨眉山大火成巖區(qū)噴發(fā)中心較近，發(fā)育溢流相為主的火山巖；而川西簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)雖距峨眉山大火成巖區(qū)噴發(fā)中心較遠(yuǎn)，卻發(fā)育規(guī)模性爆發(fā)相火山巖，且沿巖溶淺洼分布。因此，推測(cè)川西地區(qū)具有獨(dú)立的噴發(fā)中心，且?guī)r溶淺洼的發(fā)育是影響火山巖分布的重要控制因素。

根據(jù)巖溶古地貌和火山巖分布特征，結(jié)合地震資料，可將川西簡(jiǎn)陽(yáng)—三臺(tái)地區(qū)巖溶古地貌的演化與火山巖的形成劃分為3個(gè)階段。第1階段，茅口組沉積期末，受峨眉地幔柱上拱影響，四川盆地開(kāi)始構(gòu)造拉張和抬升，川西地區(qū)整體處于巖溶斜坡，隨著抬升作用增強(qiáng)，簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)形成多組小型正斷層，逐漸形成微地塹構(gòu)造，形成了幅度較小的淺洼構(gòu)造格局（見(jiàn)圖8a）。第2階段，在巖溶斜坡區(qū)微地塹構(gòu)造格局影響下，下切侵蝕作用增強(qiáng)，簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)茅四段和茅三段的灰?guī)r遭受大量溶蝕并形成巖溶風(fēng)化殼，促進(jìn)了局部巖溶淺洼的形成；三臺(tái)地區(qū)則一直處于斜坡區(qū)古地貌相對(duì)較高部位（見(jiàn)圖8b）。第3階段，火山活動(dòng)增強(qiáng)，熔漿沿早期斷裂及地塹薄弱帶噴出地表，在巖溶淺洼內(nèi)堆積，使得簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)堆積厚層爆發(fā)相火山巖；而溢流相火山巖在巖溶斜坡上傾方向上厚度逐漸減?。ㄒ?jiàn)圖8c）。

圖8 川西地區(qū)茅口組沉積末期古地貌形成模式圖

4.2 差異古地貌影響下的火山噴發(fā)過(guò)程

由于茅口組不同巖溶古地貌單元、斷裂發(fā)育程度存在差異，川西地區(qū)不同時(shí)期、區(qū)域火山巖表現(xiàn)出不同的噴發(fā)特征，主要分為3個(gè)階段。第1期（巖漿作用前期），茅口組沉積末期普遍遭受風(fēng)化剝蝕，簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)在拉張地塹構(gòu)造背景下為巖溶作用提供有利古地貌環(huán)境，簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)形成茅口組沉積末期巖溶淺洼（見(jiàn)圖9a）。第2期（火山強(qiáng)烈爆發(fā)期），火山巖首先沿簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)斷裂發(fā)育的薄弱帶上升、強(qiáng)烈爆發(fā)，隨后以不同火山機(jī)構(gòu)為單位，中心裂隙式噴發(fā)。由于能量較強(qiáng)，巖漿挾帶著下伏茅口組灰?guī)r碎屑噴出，在巖溶淺洼內(nèi)形成以含灰質(zhì)角礫火山碎屑巖為主的爆發(fā)相火山碎屑巖堆積（見(jiàn)圖9b）?；鹕奖l(fā)中晚期，能量相對(duì)減弱，不見(jiàn)灰?guī)r角礫，轉(zhuǎn)而形成以火山碎屑熔巖為主的爆發(fā)相堆積（見(jiàn)圖9c）。而此時(shí)，中江—三臺(tái)地區(qū)仍處于風(fēng)化暴露階段。第3期（火山廣覆溢流期），此階段火山活動(dòng)能量進(jìn)一步減弱，川西地區(qū)整體以裂隙式噴發(fā)為主，在巖溶斜坡區(qū)形成大規(guī)模溢流相玄武巖覆蓋全區(qū)（見(jiàn)圖9d）。第4期（火山作用衰減期），火山噴發(fā)能量衰減至無(wú)法突破上覆巖層噴出地表，在簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)沿薄弱面超淺層分布，形成似層狀粒玄巖，中江—三臺(tái)地區(qū)仍有緩慢溢流作用（見(jiàn)圖9e）。第5期（火山灰沉降期），此時(shí)火山作用基本結(jié)束，開(kāi)始新一期海侵，三臺(tái)以北地區(qū)地貌較低，火山灰落入水中普遍形成沉凝灰?guī)r，中江地區(qū)也有薄層沉凝灰?guī)r發(fā)育（見(jiàn)圖9f）。第6期（龍?zhí)督M沉積期），海水逐漸覆蓋全區(qū)，形成龍?zhí)督M泥頁(yè)巖夾沉凝灰?guī)r互層，覆蓋于火山巖之上（見(jiàn)圖9g）。

圖9 簡(jiǎn)陽(yáng)—三臺(tái)地區(qū)茅口組巖溶古地貌背景下的火山噴發(fā)過(guò)程模式圖

5 油氣勘探意義

四川盆地內(nèi)多口實(shí)鉆井證實(shí)，二疊系茅口組灰?guī)r巖溶儲(chǔ)集層與火山巖均具備良好儲(chǔ)集條件，但目前茅口組巖溶儲(chǔ)集層的勘探多集中于蜀南地區(qū)，川西地區(qū)近期探井鉆揭茅口組厚層巖溶儲(chǔ)集層，測(cè)井解釋21.3 m差氣層，表明其含氣性及儲(chǔ)集層分布規(guī)律仍有待進(jìn)一步明確。而地震刻畫(huà)簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)多個(gè)火山噴發(fā)中心可形成火山碎屑巖連片展布，具有規(guī)模儲(chǔ)集層勘探潛力，但火山巖儲(chǔ)集層橫向變化快，非均質(zhì)性強(qiáng)，鉆井之間差異較大。然而川西地區(qū)平面上整體位于德陽(yáng)—安岳裂陷內(nèi)，后者下寒武統(tǒng)筇竹寺組發(fā)育厚300～450 m的泥頁(yè)巖，TOC平均值大于 2%，累計(jì)生氣強(qiáng)度高達(dá)180×108m3/km2，生烴潛力巨大，成藏條件優(yōu)越。加里東運(yùn)動(dòng)后，中上寒武統(tǒng)、奧陶系、志留系被剝蝕殆盡，二疊系直接與下伏下寒武統(tǒng)滄浪鋪組、筇竹寺組不整合接觸，具有近源優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)論

中二疊統(tǒng)末期，由于地殼抬升，四川盆地內(nèi)茅口組遭受較大規(guī)模風(fēng)化剝蝕，在不同地區(qū)形成不同的巖溶古地貌。其中川西地區(qū)為巖溶斜坡，茅口組整體殘厚200～300 m，簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)發(fā)育斜坡背景下的局部巖溶淺洼，伴隨大量小型正斷層發(fā)育，形成微地塹古地貌，巖溶作用強(qiáng)烈，茅口組殘厚僅為150余米。東吳運(yùn)動(dòng)后，川西地區(qū)火山作用強(qiáng)烈，形成沿裂隙多點(diǎn)式噴發(fā)的基性火山巖類(lèi)，巖性以玄武質(zhì)火山碎屑巖、含灰?guī)r角礫的火山碎屑巖及玄武巖、粒玄巖等為主，其分布以簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)為中心，厚達(dá)300 m，向邊部急劇減薄，中江—三臺(tái)地區(qū)火山巖厚度僅為20 m。川西地區(qū)茅口組沉積末期巖溶古地貌與斷裂系統(tǒng)共同控制了區(qū)內(nèi)火山巖展布，簡(jiǎn)陽(yáng)爆發(fā)相火山巖發(fā)育范圍與茅口組沉積末期形成的大型巖溶洼地范圍較為一致，巖溶強(qiáng)烈的淺洼區(qū)內(nèi)火山巖厚度較大且?guī)r相組合相對(duì)較完整，發(fā)育厚層的爆發(fā)相火山碎屑巖堆積及厚層玄武巖；而斷裂欠發(fā)育的巖溶斜坡區(qū)火山巖厚度相對(duì)較薄，巖性以溢流相玄武巖為主。川西地區(qū)是二疊系火山巖及茅口組巖溶儲(chǔ)集層疊合發(fā)育的有利區(qū)，也是油氣勘探的新領(lǐng)域、新區(qū)帶，但現(xiàn)階段實(shí)鉆井較少、勘探程度相對(duì)較低，因此進(jìn)一步深化地質(zhì)認(rèn)識(shí)，明確兩套儲(chǔ)集層發(fā)育的控制因素、展布規(guī)律及成藏特征對(duì)該區(qū)實(shí)現(xiàn)多層系高效勘探有重要意義。