震旦系—下寒武統(tǒng)白云巖優(yōu)勢(shì)成巖—成儲(chǔ)效應(yīng)

關(guān)鍵詞 深層—超深層油氣勘探；碳酸鹽巖；白云石化；成巖作用；孔隙演化；成儲(chǔ)效應(yīng)

第一作者簡(jiǎn)介 劉媛媛，女，1999年出生，碩士研究生，地質(zhì)學(xué)，E-mail： 1398525279@qq.com

通信作者 姜磊，男，研究員，E-mail： lei.jiang@mail.iggcas.ac.cn

中圖分類號(hào) P588.24+5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0引言

碳酸鹽巖的油氣產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的60% 以上，并且半數(shù)以上為白云巖儲(chǔ)層。深層（gt;4 500 m）含油氣盆地碳酸鹽巖的探明油氣儲(chǔ)量占全球總儲(chǔ)量的1/3以上，其白云巖儲(chǔ)層的成因是近年來國內(nèi)外石油勘探的研究熱點(diǎn)與重點(diǎn)[1]。寒武系—前寒武系油氣藏以白云巖儲(chǔ)層為主[2?3]，只有少數(shù)油氣產(chǎn)出于碎屑巖和巖漿巖[4?5]，是近年來國內(nèi)外深層油氣勘探的重點(diǎn)，例如我國的四川盆地、塔里木盆地和阿曼的南阿曼鹽盆（South Oman Salt Basin）等。特別是我國在塔里木盆地和四川盆地的勘探實(shí)踐充分表明了深層—超深層碳酸鹽巖潛力巨大，油氣地質(zhì)理論研究向萬米深層進(jìn)軍乃大勢(shì)所趨[6?10]。然而，深層碳酸鹽巖儲(chǔ)層成因復(fù)雜，受成巖及裂隙化改造程度高且過程復(fù)雜。因此，厘清儲(chǔ)層成巖演化過程及其與孔隙形成的關(guān)系，對(duì)深部儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律的認(rèn)識(shí)及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等頗有裨益[11?16]。

四川盆地與塔里木盆地震旦系—下寒武統(tǒng)以白云巖為主，儲(chǔ)層孔隙度高（孔隙度達(dá)14.4%），且富含天然氣資源[17]。由于該套地層經(jīng)歷長期的構(gòu)造及其他成巖流體改造，致使學(xué)者在儲(chǔ)層成因方面存在頗多爭(zhēng)議[6，10]。盡管前人已開展了大量的成巖作用研究，并取得了系統(tǒng)的成巖改造過程及流體特征、來源的認(rèn)識(shí)[18?22]，然而在優(yōu)勢(shì)成巖改造及差異性成儲(chǔ)效應(yīng)研究方面的考慮相對(duì)欠缺。至今未見將不同地區(qū)、層位進(jìn)行綜合對(duì)比研究的報(bào)道，而其對(duì)研究區(qū)差異性成儲(chǔ)效應(yīng)的成因可能有新的啟示意義。

基于上述問題，本研究系統(tǒng)對(duì)比了四川盆地和塔里木盆地的震旦系—下寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層地球化學(xué)特征及孔滲特征，并對(duì)國外西伯利亞臺(tái)地Parshino組、Byuk 組、Uspun 組、Kudulakh 組、Yuryakh 組[23?24]，阿曼盆地Huqf組[25]和Ara群[26?27]的地球化學(xué)特征進(jìn)行對(duì)比。統(tǒng)計(jì)包括四川盆地、塔里木盆地、阿曼盆地和西伯利亞臺(tái)地早寒武統(tǒng)和震旦系（埃迪卡拉系）各類白云石和方解石的碳氧同位素（n=617）、鍶同位素（n=189）、稀土元素（n=106）、流體包裹體均一化溫度（n=161）、團(tuán)簇同位素溫度（n=117）、孔隙度與滲透率（n=1 557）數(shù)據(jù)[23?50]。

此次選擇數(shù)據(jù)的依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)：（1）四川、塔里木盆地重點(diǎn)收集四個(gè)目的層（燈影組、龍王廟組、其格布拉克、奇格布拉克組、肖爾布拉克組）白云巖儲(chǔ)層相關(guān)數(shù)據(jù)；（2）國外盆地選擇阿曼盆地和西伯利亞臺(tái)地埃迪卡拉系至下寒武統(tǒng)，主要原因是其亦發(fā)育含蒸發(fā)巖的白云巖油氣儲(chǔ)層，相應(yīng)的數(shù)據(jù)可與四川盆地、塔里木盆地進(jìn)行對(duì)比分析。另外，盡管上述統(tǒng)計(jì)的地球化學(xué)與巖石物理數(shù)據(jù)測(cè)試來自國內(nèi)外不同實(shí)驗(yàn)室，但各數(shù)據(jù)均有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)和分析方法，可用于對(duì)比研究。值得注意的是，以上層系均為油氣儲(chǔ)層，且儲(chǔ)層巖石的沉積年齡相近，均為前寒武紀(jì)—寒武紀(jì)轉(zhuǎn)折期。因此，本研究所取得的認(rèn)識(shí)對(duì)全球前寒武系—寒武系深層—超深層白云巖勘探可能具有范式啟示意義。

1區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地地處中國西南部，位于上揚(yáng)子地臺(tái)中上部，屬華南板塊西北部，面積約2.3×105 km2。四川盆地震旦系—寒武系地層可劃分為陡山沱組、燈影組、筇竹寺組、滄浪鋪組、龍王廟組、高臺(tái)組以及洗象池群（圖1）。陡山沱組直接不整合覆蓋于南沱組之上，廣泛發(fā)育代表深水—半深水的黑色頁巖、淺水泥晶碳酸鹽巖以及局部磷塊巖[52]，與上覆燈影組以陡山沱組頂部黑色頁巖、粉砂巖為界。四川盆地震旦系燈影組自下而上劃分為燈一段、燈二段、燈三段、燈四段。研究區(qū)曾經(jīng)歷多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其中震旦紀(jì)晚期桐灣運(yùn)動(dòng)對(duì)燈影組儲(chǔ)層發(fā)育起重要作用[50]。筇竹寺組主要巖性為深灰色粉砂質(zhì)泥巖、深灰—灰黑色頁巖、泥晶灰?guī)r等。滄浪浦組巖性可以劃分為上下兩段，下段巖性主要為含礫砂巖、粉砂巖紫紅色砂巖；上段巖性為灰質(zhì)細(xì)砂巖、含泥質(zhì)條帶灰?guī)r[53]。龍王廟組主要巖性為泥晶白云巖、砂級(jí)內(nèi)碎屑顆粒云巖、鮞粒云巖以及膏質(zhì)云巖等。高臺(tái)組沉積總體上繼承了龍王廟組的沉積格局，洗象池群主要沉積了大套碳酸鹽巖沉積，沉積巖性為淺灰—深灰色泥粉晶白云巖，可見薄層粉砂巖、砂礫屑白云巖夾層。

塔里木盆地面積約56×104 km²，是中國最大的含油氣盆地。塔里木盆地構(gòu)造格局受其北部天山、西南部昆侖山及東南部阿爾金山等造山帶的構(gòu)造活動(dòng)影響[54]。上震旦統(tǒng)奇格布拉克組及上覆中下寒武統(tǒng)均為碳酸鹽巖沉積（圖2）。奇格布拉克組為一套分布在中央隆起帶以北地區(qū)的以藍(lán)細(xì)菌藻白云巖、顆粒白云巖為主的地層，可見大量疊層石。寒武紀(jì)開始，塔里木盆地進(jìn)入裂后沉降階段，呈現(xiàn)出東西分異[55]。下寒武統(tǒng)自下而上劃分為玉爾吐斯組、肖爾布拉克組及吾松格爾組。玉爾吐斯組是一套以黑色泥頁巖、薄層含磷結(jié)核硅質(zhì)泥巖為主的海泛期沉積；肖爾布拉克組可劃分為三個(gè)巖性段，下段為深灰色—黑灰色薄層泥晶云巖、中段發(fā)育薄層—中厚層（藻）顆粒白云巖/泡沫棉層白云巖及藻云巖、上段則發(fā)育薄層泥質(zhì)藻（紋層）白云巖夾薄層顆粒灘云巖；吾松格爾組表現(xiàn)出薄—中層泥質(zhì)白云巖與泥粉晶白云巖互層的特征，局部見薄—中厚層膏鹽巖。中寒武統(tǒng)發(fā)育了巨厚的蒸發(fā)巖，最厚在400 m以上，垂向上劃分為沙依里克組和阿瓦塔格組，除沙依里克組頂部發(fā)育一套40～60 m厚灰?guī)r外，均表現(xiàn)為中—厚層膏鹽巖夾膏云巖或含泥云巖[56]（圖2）。

2 白云巖地球化學(xué)特征

已有研究表明四川盆地?zé)粲敖M和龍王廟組儲(chǔ)層及塔里木盆地奇格布拉克組經(jīng)歷了較為類似的成巖作用過程（圖3），包括早期滲透回流白云石化及白云石膠結(jié)和晚期多期的埋藏或熱液白云石化、早期的大氣水作用、油氣充注與有機(jī)酸溶蝕、晚期裂縫相關(guān)的石英與方解石充填及熱化學(xué)硫酸鹽活動(dòng)，且晚期成巖流體具有較高的⁸⁷Sr^/86Sr比值特征等。以上說明不同地區(qū)兩個(gè)層系經(jīng)歷了相似的埋藏及成巖流體改造過程，兩地儲(chǔ)層的成因模式可能類似，而目前差異性成儲(chǔ)效應(yīng)的原因可能是優(yōu)勢(shì)成巖改造的強(qiáng)度不一致造成的。鑒于此，本研究統(tǒng)計(jì)了國內(nèi)外震旦系—下寒武統(tǒng)碳酸鹽巖的地球化學(xué)特征，用于判別成巖礦物成因、成巖過程及發(fā)育的強(qiáng)度，且本論文重點(diǎn)探討了儲(chǔ)層中發(fā)育的五期白云石及一期晚期方解石，其成因分類綜合并沿用了前人的分類標(biāo)準(zhǔn)[34，37，39，42，53]。五期白云石按照其成巖先后順序依次為：（1）泥微晶白云石基質(zhì)（D1）；（2）早期白云石膠結(jié)物（D2），其在震旦系中表現(xiàn)為粗—巨晶（幾百微米至毫米級(jí)）的纖維狀白云石，而在下寒武統(tǒng)中表現(xiàn)為晶粒狀白云石，其晶體大小大多在100 μm以內(nèi)；（3）淺埋藏白云石膠結(jié)物（D3），以中—粗晶為主（100～300 μm）；（4）中—深白云石膠結(jié)物（D4），以粗晶為主，晶體大小一般為幾百個(gè)微米，少數(shù)可達(dá)毫米級(jí)；（5）構(gòu)造熱液白云石（D5），晶體一般大于500 μm，可高達(dá)2 mm。而晚期方解石（LC）一般與熱液白云石具有緊密的共生關(guān)系，以巨晶、嵌晶狀為主，方解石晶體一般大于500μm，可高達(dá)毫米級(jí)。

2.1碳氧同位素特征

統(tǒng)計(jì)了國內(nèi)外典型盆地中震旦系（埃迪卡拉系）—下寒武統(tǒng)白云巖及晚期方解石的碳氧同位素?cái)?shù)據(jù)，包括四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組[28?29]、震旦系燈影組[30?31]，塔里木盆地下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組[32]、肖爾布拉克組[32?39]，震旦系蘇蓋特布拉克組[32]、奇格布拉克組[32，35?38]，江漢盆地埃迪卡拉系陡山沱組[39]，西伯利亞臺(tái)地Parshino 組、Byuk 組、Uspun 組、Kudulakh 組、Yuryakh組[23?24]，阿曼盆地Huqf組[25]和Ara群[26?27]。其中下寒武統(tǒng)數(shù)據(jù)243個(gè)，震旦系數(shù)據(jù)374個(gè)。通過δ¹³C和δ¹⁸O同位素[37]協(xié)變圖將不同成巖階段白云石和晚期方解石區(qū)分，并結(jié)合礦物學(xué)特征建立了五期成巖白云石和一期晚期方解石的碳氧同位素分布特征?？傮w而言，基質(zhì)白云石（D1）和早期白云石膠結(jié)物（D2）具有最大的δ¹³C（-3‰～+8‰）和δ¹⁸O（-7‰～0），與同時(shí)期海相碳酸鹽巖的碳同位素類似，而氧同位素相對(duì)偏正，表明流體具有蒸發(fā)海水特征，可能為滲透回流白云石化的產(chǎn)物[13]；淺埋藏白云石膠結(jié)物（D3）較同期海水更負(fù)的δ13C（-8‰～0）和δ¹⁸O（-12‰～-8‰），指示其可能經(jīng)歷大氣淡水和/或重結(jié)晶作用[13]；相比之下深埋藏白云石（D4）具有類似于同期海水的δ¹³C（-2‰～ +3‰）和偏負(fù)的δ¹⁸O（-12‰～-7‰），表明為高溫海源流體沉淀的產(chǎn)物；而熱液白云石（D5）與D4 相比具有略微偏負(fù)的δ¹³C（-4‰～+2‰）和更負(fù)的δ¹⁸O值（-13‰～-8‰），同時(shí)D5常具有鞍形白云石特征，指示其為高溫?zé)嵋旱漠a(chǎn)物。晚期方解石（LC）具有相對(duì)最低的δ¹³C（-14‰～0）和δ¹⁸O（-13‰～-8‰），說明其與高溫、富有機(jī)質(zhì)流體相關(guān)。

基于對(duì)上述五期白云石和一期晚期方解石的碳氧同位素值分布范圍的刻畫可建立其識(shí)別圖版（圖4），結(jié)合其他證據(jù)，如巖石學(xué)及其他地球化學(xué)參數(shù)，可以綜合判別各類碳酸鹽巖成巖產(chǎn)物的成因。上述六類成巖碳酸鹽巖礦物隨成巖事件從圖的右上角（最正的δ¹³C和δ¹⁸O同位素值）向左下角（最負(fù)的δ¹³C和δ¹⁸O同位素值）依次分布，表明成巖流體由最初的蒸發(fā)海水依次向正常海水和埋藏?zé)崃黧w轉(zhuǎn)變；一些白云石的δ¹³C和δ¹⁸O同位素值存在較大重合，說明可能經(jīng)歷了類似的成巖流體改造。值得注意的是，與下寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層相比，震旦系白云巖儲(chǔ)層經(jīng)歷了更強(qiáng)的蒸發(fā)流體白云石化和晚期由于烴類氧化產(chǎn)生的方解石。因此，震旦系白云巖的δ¹³C和δ¹⁸O值具有更明顯的線性分布特征（圖4）。

進(jìn)而對(duì)比全球各個(gè)層系的碳氧同位素分布情況，不難發(fā)現(xiàn)國外的Ara組和西伯利亞等地區(qū)的白云石的δ¹⁸O同位素值普遍較高（圖5），這可能與其發(fā)育廣泛的蒸發(fā)巖有關(guān)，即δ¹⁸O同位素偏高是強(qiáng)蒸發(fā)作用的結(jié)果。本次研究所涉及的兩個(gè)盆地的四個(gè)層系總體表現(xiàn)出較高的相似性，碳氧同位素按成巖時(shí)間先后呈現(xiàn)出較好的線性分布特征，且主要表現(xiàn)為δ¹⁸O值差異大、δ¹³C值差異小。其中δ¹⁸O值主要受成巖早期蒸發(fā)作用和埋藏增溫的影響。因此，δ¹³C-δ¹⁸O協(xié)變圖能很好地區(qū)分出研究區(qū)不同碳酸鹽巖產(chǎn)物的成巖過程。

2.2鍶同位素特征

統(tǒng)計(jì)了四川盆地和塔里木盆地震旦系—下寒武統(tǒng)白云巖及晚期方解石的Sr同位素?cái)?shù)據(jù)，包括四川盆地龍王廟組[28]、燈影組[30?31]，塔里木盆地玉爾吐斯組[32]、肖爾布拉克組[32，34]、蘇蓋特布拉克組[34]、奇格布拉克組[35，37，39]。其中下寒武統(tǒng)⁸⁷Sr/⁸⁶Sr數(shù)據(jù)71個(gè)，震旦系⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值數(shù)據(jù)118個(gè)?？傮w上，下寒武統(tǒng)的早成巖白云石（D1、D2）具有同期海水⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 比值特征，說明白云石化流體主要來自同沉積海水；而D3白云石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值分布從同期海水⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值特征增高至0.7110，表明局部有富⁸⁷Sr流體的貢獻(xiàn)，說明白云石重結(jié)晶流體有來自淋濾了陸源碎屑⁸⁷Sr的貢獻(xiàn)；深埋藏白云石（D4）具有海源⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值特征；而熱液白云石（D5）和晚期方解石（LC）均具有較高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 比值，表明成巖流體淋濾了陸源碎屑富⁸⁷Sr（圖6）。相比之下，震旦系早成巖白云石（D1、D2）的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值分布極廣，海水特征高達(dá)0.7100，說明經(jīng)歷了后期富⁸⁷Sr流體的改造；埋藏和熱液白云石（D4、D5）⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值分布范圍很廣，海源特征高達(dá)0.7130（圖6）。下寒武統(tǒng)的晚期成巖方解石（LC）具有超出海水的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值特征（gt;0.710 0），而震旦系白云石具有比同時(shí)期海水略高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值（lt;0.7095）。值得注意的是，與下寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層相比，震旦系中主要的白云石類型，包括滲透回流白云石（D1、D2）、埋藏白云石（D4）和熱液白云石（D5）具有更高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值，指示震旦系儲(chǔ)層經(jīng)歷更強(qiáng)程度的埋藏成巖改造（圖6）。

各個(gè)層系的鍶同位素分布情況對(duì)比顯示，四個(gè)層系均受到不同程度富⁸⁷Sr流體的改造作用（圖7）。比較而言，四川盆地?zé)粲敖M和塔里木盆地肖爾布拉克組具有更為寬泛的Sr比值分布范圍，指示受成巖富⁸⁷Sr流體的改造程度相比同一盆地的其他層系（四川盆地龍王廟組和塔里木盆地奇格布拉克組）更高。

結(jié)合白云石⁸⁷Sr/⁸⁶Sr和δ¹⁸O值的協(xié)變關(guān)系可分析其成巖流體來源（圖8）。此次統(tǒng)計(jì)的六類成巖碳酸鹽巖礦物隨成巖事件發(fā)生的先后大致呈現(xiàn)出從圖右下角（最大的δ¹⁸O同位素值和最低的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值）向左上角（最小的δ¹⁸O同位素值和最高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值）逐漸過渡的趨勢(shì)，表明成巖過程中儲(chǔ)層成巖流體由最初的海源流體為主向以富87Sr的埋藏?zé)崃黧w為主的轉(zhuǎn)變。值得注意的是，各類型白云石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值存在一些重合區(qū)間指示白云石重結(jié)晶或沉淀過程經(jīng)歷或疊加了類似的成巖流體改造。與下寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層相比，震旦系白云巖儲(chǔ)層經(jīng)歷了更強(qiáng)的早期蒸發(fā)流體（富¹⁶O）白云石化和構(gòu)造熱液（富⁸⁷Sr）的改造，造成震旦系白云巖的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值和δ¹⁸O值具有更明顯的線性分布特征（圖8）。

2.3稀土元素特征

本研究統(tǒng)計(jì)了四川盆地和塔里木盆地震旦系—下寒武統(tǒng)白云巖及晚期方解石的稀土微量元素?cái)?shù)據(jù)，包括四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組[28]、震旦系燈影組[40?41]，塔里木盆地下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組[34]、震旦系奇格布拉克組[39]。其中包括下寒武統(tǒng)微量元素?cái)?shù)據(jù)65組，震旦紀(jì)微量元素?cái)?shù)據(jù)41組，并對(duì)其進(jìn)行了后太古代平均頁巖（Post-Archean Average Shale，PAAS）標(biāo)準(zhǔn)化來繪制了稀土元素分配曲線，用以識(shí)別各類白云石、方解石的稀土元素豐度和分布形態(tài)。相較而言，早成巖白云石（D1、D2），包括滲透回流白云石和正常海水白云石具有類似海水，即Ce*負(fù)異常和右上揚(yáng)的稀土配分曲線特征；深埋藏白云石（D4）具有比較平緩的稀土配分曲線特征并顯示Ce*負(fù)異常；熱液白云石（D5）具有明顯的重稀土富集和Eu*正異常特征；而晚成巖方解石（LC）具有明顯的輕稀土富集、重稀土虧損及Eu*正異常（圖9）?？傮w上，早寒武世和震旦紀(jì)兩個(gè)年代地層不同成巖階段碳酸鹽巖礦物的稀土配分曲線具有很好的相似性。相比之下，震旦系早成巖白云石（D1、D2）較下寒武統(tǒng)具有更明顯的海源特征（Ce*負(fù)異常和右上揚(yáng)的稀土配分曲線）；而寒武系熱液白云石（D5）較震旦系更具熱液特征（Eu*正異）（圖9）。

2.4成巖溫度特征

收集統(tǒng)計(jì)了國內(nèi)外典型盆地中震旦系—下寒武統(tǒng)白云巖及晚期方解石的流體包裹體均一溫度和團(tuán)簇同位素溫度（T_Δ47）數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)涵蓋四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組[28]、震旦系燈影組[31，39]，塔里木盆地下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組[37]、震旦系奇格布拉克組[38]，江漢盆地埃迪卡拉系陡山沱組[33]和阿曼盆地Ara群[27]。統(tǒng)計(jì)的溫度數(shù)據(jù)包括下寒武統(tǒng)流體包裹體均一溫度數(shù)據(jù)42個(gè)、碳酸鹽巖團(tuán)簇同位素溫度數(shù)據(jù)41個(gè)，震旦系流體包裹體均一溫度數(shù)據(jù)119個(gè)，碳酸鹽巖團(tuán)簇同位素溫度數(shù)據(jù)76個(gè)。將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)綜合分析，建立了各期成巖白云石和晚期方解石的成巖溫度分布特征圖（圖10，11）。數(shù)據(jù)表明，早成巖白云石（D1、D2）溫度最低，一般低于80 °C；而淺埋藏白云石（D3）具有略高的成巖溫度特征，主要介于60 ℃～120 ℃；相比之下，深埋藏白云石（D4）的成巖溫度主要介于100 ℃～150 ℃，平均值約為120 ℃；而熱液白云巖（D5）和晚期方解石（LC）具有更高的溫度特征，均主要介于140 ℃～180 ℃，平均值約為155 ℃（圖10）。與下寒武統(tǒng)相比，震旦系中的各類碳酸鹽巖成巖礦物具有更為寬泛的成巖溫度范圍，表明經(jīng)歷了溫度更高、更廣泛的成巖流體改造（圖10）。

對(duì)比本次研究涉及的兩個(gè)盆地、四個(gè)層系及國外Ara群成巖礦物的溫度分布特征（圖11），結(jié)果顯示肖爾布拉克組與龍王廟組具有類似的平均成巖溫度（120 ℃～160 ℃），相比之下，肖爾布拉克組成巖礦物溫度分布范圍更廣。燈影組顯示出最寬泛且最高的成巖溫度范圍（120 ℃～180 ℃）。而齊格布拉克組的成巖溫度范圍最低（60 ℃～120 ℃）。相對(duì)高的成巖溫度可能指示了更廣泛的晚期成巖改造，反之，則預(yù)示了儲(chǔ)層后期成巖不發(fā)育，說明原生孔隙在早期成巖至淺埋藏成巖過程中已消失殆盡。因此，儲(chǔ)層中晚期成巖改造的發(fā)育程度可以間接指示其孔隙的相對(duì)發(fā)育程度。

為了揭示震旦系—下寒武統(tǒng)儲(chǔ)層質(zhì)量差異性成因及其與成巖演化的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)了兩個(gè)盆地的孔隙度與滲透率數(shù)據(jù)共1557個(gè)[42?49]。結(jié)果顯示兩個(gè)盆地、四個(gè)層系的白云巖儲(chǔ)層孔隙度的分布區(qū)間類似，而滲透率的差異顯著（圖12）?？傮w上燈影組的儲(chǔ)層性能最佳，表現(xiàn)為中低孔—高滲；龍王廟組儲(chǔ)層的儲(chǔ)層質(zhì)量次之，孔滲的分布范圍跨度大；肖爾布拉克組的儲(chǔ)層質(zhì)量劣于前兩者，表現(xiàn)為中—低孔、中—高滲；而奇格布拉克組的儲(chǔ)層質(zhì)量最差，以低孔—低滲為主要特征。值得注意的是，這些儲(chǔ)層具有比較類似的沉積相[21，28?30，33，38]，說明沉積環(huán)境差異不是導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙差異的主要原因。因此，上述分析間接指示差異性成巖作用可能是造成儲(chǔ)層質(zhì)量差異的主要控制因素。

3優(yōu)勢(shì)成巖—成儲(chǔ)效應(yīng)

上述對(duì)儲(chǔ)層地球化學(xué)特征的系統(tǒng)分析充分說明塔里木盆地和四川盆地震旦系—下寒武統(tǒng)的白云巖儲(chǔ)層經(jīng)歷了相似的成巖改造過程，這亦體現(xiàn)在四個(gè)目的儲(chǔ)層燈影組、龍王廟組、奇格布拉克組、肖爾布拉克組具有相似的成巖共生序列上（圖3）。概括來說，自原始灰?guī)r沉積后兩套地層均經(jīng)歷了廣泛的滲透回流白云石化作用并形成基質(zhì)白云巖。由于新元古海水以高M(jìn)g/Ca比值為特征，導(dǎo)致震旦系中富含纖維狀白云石膠結(jié)，其在下寒武統(tǒng)中缺失可能與當(dāng)時(shí)海水的Mg/Ca比值顯著降低有關(guān)[57]。此后，地層經(jīng)歷構(gòu)造抬升與大氣水淋濾等的影響，導(dǎo)致儲(chǔ)層的物理與化學(xué)性質(zhì)顯著改變。其中，各層位一些基質(zhì)白云石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值顯著升高可能與大氣水淋濾陸源碎屑物質(zhì)相關(guān)，指示附近出露古陸及其風(fēng)化剝蝕作用增加。地層在進(jìn)一步的埋藏壓實(shí)過程中發(fā)育多期白云石膠結(jié)（D3、D4）充填了部分孔隙空間。在晚期構(gòu)造抬升過程中，白云巖儲(chǔ)層被油氣充注并伴有一期熱液活動(dòng)，并在儲(chǔ)層中沉淀了鞍形白云石（D5）、方解石（LC）、螢石、石英等熱液礦物及一些瀝青充填。值得注意的是，這些熱液礦物的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值顯著升高，表明熱液為外部流體，可能來自盆地深部并淋濾了富87Sr的碎屑巖地層[11?14]。

巖石薄片中可見熱液礦物（鞍型白云石、方解石、石英等）充填于裂隙內(nèi)，并基本堵塞了孔隙空間。同時(shí)，熱液礦物主要分布在斷裂區(qū)域附近，可見其在區(qū)內(nèi)的分布主要受斷裂活動(dòng)控制。這種斷裂表現(xiàn)出非組構(gòu)選擇性特征，即在各個(gè)巖相類型中，如潮坪、潟湖、灘相復(fù)合體以及中緩坡等均發(fā)育。另外，受熱液改造的儲(chǔ)層段以低孔隙度（皆小于2%，平均值為0.92%）、低滲透率（lt;0.1×10^-3 μm²）為特征，表現(xiàn)為減孔效應(yīng)。這類現(xiàn)象在龍王廟組尤為突出并與經(jīng)典斷控?zé)嵋喝芪g型儲(chǔ)層類型存在差異[58]，如塔里木盆地奧陶系順北油氣田，說明熱液流體未能持續(xù)帶走體系內(nèi)溶解組分從而表現(xiàn)為膠結(jié)物沉淀[59]；而燈影組一些受熱液影響的井位其孔隙度明顯優(yōu)于未受熱液影響的井位[31]。綜合來看，熱液活動(dòng)主要影響斷裂周邊區(qū)域，且對(duì)不同地區(qū)與層位影響相差迥異，主要表現(xiàn)為在溶蝕區(qū)明顯增孔，而在沉淀區(qū)明顯減孔。因此，構(gòu)造活躍期相對(duì)開放、廣泛的流體活動(dòng)（包括熱液）對(duì)研究區(qū)白云巖儲(chǔ)層的改造程度越高，儲(chǔ)層質(zhì)量被改善的可能性亦越大。從而得到四個(gè)目的層位成巖流體溫度越高、經(jīng)歷成巖改造時(shí)間越長的結(jié)論。因此，儲(chǔ)層所經(jīng)歷的成巖改造程度和范圍越強(qiáng)、儲(chǔ)層質(zhì)量亦越好（圖12，13）。

綜上所述，研究區(qū)不同地區(qū)、層位的成儲(chǔ)效應(yīng)差異主要受控于晚期構(gòu)造裂隙的差異性分布及與之相關(guān)流體對(duì)儲(chǔ)層的差異性改造。一方面，裂隙化過程發(fā)育能夠提高白云巖儲(chǔ)層的孔滲能力，另外一方面與之相關(guān)的熱液流體在流體受限的充填區(qū)具有顯著的減孔效應(yīng)，而在流體活動(dòng)順暢的溶蝕區(qū)則具有疊加增孔、增滲效應(yīng)。因此，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成與大規(guī)模構(gòu)造斷裂活動(dòng)關(guān)系緊密。本研究充分說明了優(yōu)勢(shì)成巖改造對(duì)震旦系—下寒武統(tǒng)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的重要控制作用，同時(shí)，構(gòu)造成巖流體對(duì)深層碳酸鹽巖優(yōu)勢(shì)性成巖改造的這一認(rèn)識(shí)，亦適用于其他地區(qū)類似儲(chǔ)層成因機(jī)制及預(yù)測(cè)方面研究，如塔里木盆地奧陶系、四川盆地中二疊統(tǒng)等。因此，研究結(jié)果對(duì)四川盆地與塔里木盆地深層油氣勘探具有重要的啟示意義。今后研究應(yīng)對(duì)儲(chǔ)層裂隙分布進(jìn)行精細(xì)刻畫，在此基礎(chǔ)上對(duì)裂隙充填礦物開展系統(tǒng)的年代學(xué)研究（比如方解石、白云石的U-Pb定年）以期建立構(gòu)造活動(dòng)的年代序列，進(jìn)而結(jié)合成儲(chǔ)、成烴、成藏的年代學(xué)研究建立油氣系統(tǒng)形成與演化的精細(xì)時(shí)間軸及有利儲(chǔ)層和油氣資源空間分布的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，提升深層油氣資源的勘探與開發(fā)效率。

4 結(jié)論

（1） 對(duì)比四川盆地和塔里木盆地震旦系—下寒武統(tǒng)儲(chǔ)層中五期白云石和一期晚期方解石的地球化學(xué)特征（碳、氧、鍶同位素、稀土元素、成巖溫度），并提出兩個(gè)層系的各類碳酸鹽巖成巖改造過程高度相似。

（2） 與下寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層相比，震旦系儲(chǔ)層經(jīng)歷了蒸發(fā)程度更強(qiáng)的滲透回流白云石化作用，說明早期白云石可能更發(fā)育。另外，四川盆地震旦系燈影組經(jīng)歷了更廣泛、程度更高的構(gòu)造成巖改造過程，其儲(chǔ)層質(zhì)量最好，說明構(gòu)造成巖作用對(duì)研究區(qū)的儲(chǔ)層質(zhì)量具有正面意義。

（3） 闡明了白云石化、大氣水、裂隙、熱液等優(yōu)勢(shì)成巖作用對(duì)儲(chǔ)層質(zhì)量的提升具有建設(shè)意義，并揭示出差異性構(gòu)造熱液活動(dòng)的發(fā)育及與之相關(guān)流體對(duì)儲(chǔ)層的改造決定了成儲(chǔ)效應(yīng)的優(yōu)劣。這一認(rèn)識(shí)能夠助力研究區(qū)深層的高效油氣勘探。

致謝 十分感謝評(píng)審專家及期刊編輯的建設(shè)性意見，對(duì)文章質(zhì)量的提升及發(fā)表頗有幫助。