川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖分布特征與規(guī)律

馮瑩瑩，李國蓉，王冬婭

（成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川成都　610059）

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川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖分布特征與規(guī)律

馮瑩瑩，李國蓉，王冬婭

（成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川成都610059）

摘要：白云石在研究區(qū)的分布特征直接影響到白云巖儲層的分布規(guī)律。本次研究主要選取洪雅張村、廣元西北鄉(xiāng)兩個重點露頭剖面以及周公1井等11口井的資料和樣品，觀察到川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云石分為粉-細(xì)晶它形臟白云石、細(xì)-中晶它形白云石、細(xì)-中晶自形-半自形白云石、鞍狀白云石這四種類型。認(rèn)識到此地區(qū)的白云巖在縱向上，隨著白云巖化程度的逐漸減弱，依次以塊狀、斑塊狀及斑狀多種產(chǎn)出狀態(tài)出現(xiàn)，其分布與三級層序沒有關(guān)系。而在橫向上，白云巖的分布主要受斷裂作用控制，由西北到東南方向，隨著構(gòu)造作用的逐漸減弱，白云巖厚度也逐漸減薄，與層序以及沉積作用無關(guān)。

關(guān)鍵詞：川西北；中二疊統(tǒng)；白云巖；分布特征；熱液作用

半個多世紀(jì)以來，四川盆地中二疊統(tǒng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)50余個氣田，揭示出四川盆地中二疊統(tǒng)具有巨大勘探潛力。白云石在研究區(qū)的分布特征直接影響到白云巖儲層的分布規(guī)律。前人對四川盆地及周緣地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖的分布做了很多研究，王運生等[1]認(rèn)為白云巖的分布與古張性斷裂有關(guān)；李毅等[2]認(rèn)為白云巖的分布與基底斷裂展布方向一致且與玄武巖的分布有一定的空間聯(lián)系；陳軒等[3，4]認(rèn)為緊鄰基底斷裂，白云巖厚度大，而玄武巖厚度大的井白云巖厚度也大。然而，針對川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖分布特征的研究還很少，基于此，本文通過對川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖的露頭剖面、薄片的鏡下觀察等方法，來探討中二疊統(tǒng)白云巖的分布特征，以期為該區(qū)白云巖儲層的空間分布甚至整個油氣勘探提供更完善的資料和依據(jù)。

1　地質(zhì)背景與研究材料

川西北地區(qū)構(gòu)造位置處于上揚子準(zhǔn)地臺北部邊緣的三個次級構(gòu)造帶的交匯部位[5]。在川西北地區(qū)，主要的斷裂系統(tǒng)為龍門山斷裂和峨眉-瓦山斷裂，川中的華鎣山斷裂也對川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖的分布有一定的控制作用[6]。紅色方框中的區(qū)域是本次研究的工區(qū)，中、晚二疊統(tǒng)之間發(fā)生的地殼張裂活動伴隨大量峨眉山玄武巖的噴出，對研究區(qū)中二疊統(tǒng)影響最為深遠(yuǎn)的是海西旋回中的東吳運動。

按照三分方案，中二疊統(tǒng)可以劃分為棲霞組和茅口組。茅口組與上覆上二疊統(tǒng)地層假整合接觸[7]，棲霞組地層與下伏梁山組、上覆茅口組均為整合接觸[8]。

本次研究主要選取洪雅張村、廣元西北鄉(xiāng)兩個重點露頭剖面以及周公1井、漢1井等11口井的資料和樣品，通過對兩個重點剖面的巖石薄片進行觀察劃分出區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)白云石的類型，再總結(jié)出川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云的分布特征與規(guī)律。

2　白云巖類型及巖石學(xué)特征

巖心及薄片觀察表明，白云石化作用是川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖中最為常見的成巖現(xiàn)象，在研究區(qū)內(nèi)的張村剖面和廣元西鄉(xiāng)剖面的59件白云石化樣品中，完全白云石化樣品占了34件，占總樣品的58 %。綜合白云石的晶體大小、晶體的自形程度等，進一步將區(qū)內(nèi)白云石分為以下四種類型：

2．1粉-細(xì)晶它形臟白云石

此類白云巖在研究區(qū)較為少見，在所有樣品中僅6個樣品，即占總樣品的10 %。此類白云石化作用相對較強，其白云石晶體大小變化范圍較大，巖石主要由0.01 mm～0.25 mm晶體大小的白云石組成，晶體自形程度較差，晶體表面普遍較臟，表面昏暗，個別保留了原來顆粒結(jié)構(gòu)的幻影，晶體之間往往為鑲嵌狀接觸而缺乏晶間孔發(fā)育。巖石整體由粉-細(xì)晶它形臟白云石組成粉-細(xì)晶白云石，或者在巖石中呈斑狀富集形成粉-細(xì)晶它形白云石斑塊（見圖1a）。

2．2細(xì)-中晶自形-半自形白云石

此類白云巖在研究區(qū)碳酸鹽巖中比較常見，共在41個樣品可以見到，占了總樣品的69 %。此類巖石主要由0.25 mm～0.5 mm晶體大小的白云石組成，晶體表面較臟或較干凈，晶形為半自形－自形為其主要特征。此類白云巖因為發(fā)育白云石過渡生長環(huán)帶導(dǎo)致孔隙堵塞，但白云石可受到后期熱液溶蝕作用的改造。以點、線式接觸為主，晶間溶孔較發(fā)育，晶間孔內(nèi)見灰質(zhì)殘余、泥質(zhì)、瀝青等，可構(gòu)成儲層。這類白云巖主要特征是在顯微鏡下具有云霧狀核心和潔凈明亮的邊緣（見圖1b）。

2．3細(xì)-中晶它形白云石

此類白云石在研究區(qū)內(nèi)最為常見，在張村剖面與西北鄉(xiāng)剖面2個野外剖面共48個白云石化樣品中見到，占了整個59件白云石化樣品中的81 %；此類白云石晶體大小變化范圍較大，白云石晶體自形程度較差，晶體之間往往為鑲嵌狀接觸。此類白云石可受到后期熱液溶蝕作用的改造（見圖1c）。

2．4鞍狀白云石

鞍形白云石多形成于較高的溫度環(huán)境中，可在36個白云石化樣品中見到，占了總樣品的61 %。此類白云石主要發(fā)育分布于裂縫和溶蝕孔洞內(nèi)，晶體大小可達(dá)中－粗晶，晶體表面較干凈，晶面彎曲，正交光下波狀消光，常與方解石、石英、瀝青（見圖1d）等共生。在巖心上，熱液白云石呈巨晶狀，顏色為白色，充填于溶蝕孔洞中。蝕孔洞充填的熱液白云石一般都比較粗大，而在溶蝕孔洞的邊部熱液白云石的晶形稍小，而且多為一角呈尖棱狀，向孔隙中心方向生長，這種類型的白云石是直接從熱液中沉淀出來的。因此，熱液白云石自形晶體特別發(fā)育，晶體干凈。由于熱液的作用導(dǎo)致巖石中原來的白云石發(fā)生重結(jié)晶或者新的白云石圍繞原來的白云石晶體生長（見圖1e）。

另外，在中二疊統(tǒng)洪雅張村剖面還見到一類典型的與熱液作用相關(guān)的巖石組構(gòu)-斑馬狀構(gòu)造，其條紋明暗相間，明條紋由粗晶鞍狀白云巖所組成，而暗條紋由灰色細(xì)-中晶白云石組成（見圖1f）。在研究區(qū)的樣品內(nèi)，白云石孔洞內(nèi)還充填有自生石英（見圖1g）、黃鐵礦、瀝青（見圖1h）、螢石（見圖1i）等熱液成因礦物。

3　白云巖宏觀產(chǎn)狀

通過對研究區(qū)洪雅張村及廣元西北鄉(xiāng)剖面野外地質(zhì)調(diào)查及室內(nèi)薄片觀察可以發(fā)現(xiàn)，川西北地區(qū)白云巖以多種產(chǎn)出狀態(tài)出現(xiàn)，其產(chǎn)出狀態(tài)基本不受原始沉積層面的控制，主要為塊狀或透鏡狀，代表了白云巖化程度較高，其次為斑狀，表示白云石化程度較低，少量以斑塊狀或“豹斑狀”產(chǎn)出，白云巖化程度則介于前兩者之間。通過對比張村剖面及廣元西北鄉(xiāng)剖面縱向上白云巖宏觀產(chǎn)狀及分布特征（見圖2，圖3），可以看出，洪雅張村剖面白云巖主要以塊狀形式出現(xiàn)，占了64 %，斑狀及斑塊狀均比較少見，分別占了22 %與14 %，縱向上白云巖分布非常零散，在棲霞組與茅口組各個層段均有發(fā)育；但是，廣元西北鄉(xiāng)剖面白云巖主要以斑狀及“豹斑狀”形式產(chǎn)出，共占了53 %，塊狀只占到了47 %，白云巖縱向上分布相對集中，主要分布在棲霞組中上部。此外還可以看出，縱向上隨著白云巖化程度的逐漸減弱，白云巖依次以塊狀、斑塊狀及斑狀形式產(chǎn)出（見圖4）。

圖1　川西北中二疊統(tǒng)白云石特征Fig.1 The characteristic of the middle Permian's dolomite in the northwest region of Sichuan

圖2　張村剖面白云巖產(chǎn)出狀態(tài)統(tǒng)計頻率直方圖Fig.2 The statistical frequency histogram of dolomite output state in Zhangcun profile

圖3　廣元西北鄉(xiāng)剖面白云巖產(chǎn)出狀態(tài)統(tǒng)計頻率直方圖Fig.3 The statistical frequency histogram of dolomite output state in Guangyuan Xibeixiang profile

4　白云巖縱向分布特征

根據(jù)對研究區(qū)張村剖面及廣元西北鄉(xiāng)剖面薄片的詳細(xì)觀察，統(tǒng)計不同類型白云石的出現(xiàn)頻率，并且估算它們的相對含量，可以較清楚的顯示出（見圖5，圖6），粉-細(xì)晶它形臟白云石均只在兩個剖面的茅口組發(fā)育，但是此種類型白云石出現(xiàn)頻率非常的低，張村剖面僅在4個白云巖化樣品中發(fā)育，廣元西北鄉(xiāng)剖面也只在2個白云巖化樣品中發(fā)育，它們一般以孤立形式出現(xiàn)；細(xì)-中晶自形-半自形白云石只在張村剖面茅口組發(fā)育，共在13個白云巖化樣品中見到，但是在廣元西北鄉(xiāng)剖面棲霞組與茅口組均有發(fā)育，共在28個白云巖化樣品中見到，它們的分布與三級層序的關(guān)系不密切；細(xì)-中晶半自形-它形白云石發(fā)育分布最為廣泛，幾乎在研究區(qū)中二疊統(tǒng)各個層段均有發(fā)育，在張村剖面中二疊統(tǒng)共17個白云石化樣品中可見，在廣元西北鄉(xiāng)剖面31個白云巖化樣品中發(fā)育，并且它們的相對含量最高；鞍狀白云石常常與細(xì)-中晶自形-半自形白云石及細(xì)-中晶半自形-它形白云石所伴生，分布狀況與它們非常相似，在張村剖面15個白云巖化樣品中發(fā)育，在廣元西北鄉(xiāng)剖面21個白云巖化樣品中可見，它們的分布與三級層序界面無關(guān)，暗示著這三種類型白云石可能是形成于同一種成因的，即它們的形成與熱液白云巖化作用有關(guān)，而粉-細(xì)晶它形臟白云石則一般不與鞍狀白云石所伴生，說明其可能是非熱液成因的（見圖7）。

圖4　張村剖面白云巖縱向宏觀產(chǎn)狀及分布Fig.4 The longitudinal macro occurrence and distribution of dolomite in Zhangcun profile

圖5　張村剖面不同類型白云石出現(xiàn)頻率Fig.5 The occurrence frequency of different types of dolomite in Zhangcun profile

通過作川西南-川中-川西北地區(qū)白云巖連井縱向分布對比圖可以發(fā)現(xiàn)，川西北地區(qū)白云巖主要在棲霞組中上部發(fā)育，但是川西南及川中地區(qū)白云巖不僅在棲霞組發(fā)育，而且在茅口組也廣泛發(fā)育。此外，還較清楚的顯示出，研究區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)白云巖縱向上的分布與三級層序沒有關(guān)系。

圖6　廣元西北鄉(xiāng)剖面不同類型白云石出現(xiàn)頻率Fig.6 The occurrence frequency of different types of dolomite in Guangyuan Xibeixiang profile

圖7　張村剖面中二疊統(tǒng)不同類型白云石縱向上的分布Fig.7 The longitudinal distribution of different types of the middle Permian dolomite in Zhangcun profile

5　白云巖橫向分布特征

四川盆地中二疊統(tǒng)熱液白云巖主要分布在川西南峨眉山-雅安-寶興-大邑一帶、川西北通口-劍閣-廣元-旺蒼一帶以及川中華鎣山地區(qū)，白云巖橫向上分布非常不穩(wěn)定，很難在較大范圍內(nèi)進行追蹤對比，各個地區(qū)白云巖厚度差異較大，川西南地區(qū)漢1井白云巖厚度最大，為112 m，川西北地區(qū)旺蒼王家溝剖面白云巖厚度最薄，僅為1.7 m，如此大的厚度變化說明了四川盆地中二疊統(tǒng)白云巖的分布具有非常強的非均質(zhì)性，同時也表明了白云巖的橫向分布與沉積作用無關(guān)。

通過查閱四川盆地及其周緣地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖的文獻資料，可以較清楚的顯示出，中二疊統(tǒng)白云巖在盆地內(nèi)部及周緣地區(qū)分布較為廣泛，并且它們的分布與張性斷層有一定的定性關(guān)系，一般分布在斷層或者背斜的軸部附近，距離張性斷層越近，白云巖的厚度越大，反之，越遠(yuǎn)離張性斷層，白云巖的厚度逐漸減薄，直至沒有白云石化現(xiàn)象的出現(xiàn)[3]。全球范圍內(nèi)的熱液白云巖的分布特征與斷層同樣有著此種定性關(guān)系，這進一步表明了構(gòu)造作用控制著研究區(qū)熱液白云巖的分布，主要是因為斷裂體系是熱液流體向上運移的主要通道。此外，熱液白云巖的分布與玄武巖的分布也有著一定的關(guān)系，陳軒（2012）研究表明，玄武巖厚度大的井，白云巖的厚度也較大，進一步揭示了斷層不僅僅是玄武巖上涌的通道，同時還是熱液流體向上運移的通道[4]。

通過作四川盆地?zé)嵋喊自茙r在平面上的分布及其與斷裂作用的關(guān)系圖，可以發(fā)現(xiàn)熱液白云巖主要分布在峨眉-瓦上斷裂附近、龍門山斷裂的東南邊以及華鎣山斷裂附近，由西北到東南方向，構(gòu)造作用逐漸減弱，從而導(dǎo)致熱液白云巖的厚度也逐漸減薄。此外，值得一提的是，熱液白云巖并不是研究區(qū)中二疊統(tǒng)非常普遍的現(xiàn)象，樂山范店、峨眉山、文錦江、女深5以及潼4井等野外剖面或鉆井剖面雖然也在斷裂帶附近，但是并沒有發(fā)現(xiàn)熱液白云巖的出現(xiàn)。

通過以上研究，說明了研究區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)熱液白云巖的分布與層序以及沉積作用無關(guān)，它們的分布主要與張性斷層有關(guān)，在距離斷層越近的地區(qū)，熱液白云巖化作用越強，從而熱液白云巖的厚度也就越大，反之，遠(yuǎn)離張性斷層的區(qū)域，熱液白云巖化作用較弱，因此熱液白云巖的厚度也就越薄。

6　結(jié)論

（1）在中二疊統(tǒng)洪雅張村剖面還見到一類典型的與熱液作用相關(guān)的巖石組構(gòu)－斑馬狀構(gòu)造。

（2）川西北地區(qū)白云巖以多種產(chǎn)出狀態(tài)出現(xiàn)，其產(chǎn)出狀態(tài)基本不受原始沉積層面的控制，主要為塊狀或透鏡狀，代表了白云巖化程度較高，其次為斑狀，表示白云石化程度較低，少量以斑塊狀或“豹斑狀”產(chǎn)出，白云巖化程度則介于前兩者之間。

（3）川西北地區(qū)白云巖主要在棲霞組中上部發(fā)育，但是川西南及川中地區(qū)白云巖不僅在棲霞組發(fā)育，而且在茅口組也廣泛發(fā)育。此外，研究區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)白云巖縱向上的分布與三級層序沒有關(guān)系。在橫向分布上，熱液白云巖的分布與層序以及沉積作用無關(guān)，并且熱液白云巖并不是研究區(qū)中二疊統(tǒng)非常普遍的現(xiàn)象，它們的分布主要與張性斷層有關(guān)，在距離斷層越近的地區(qū)，熱液白云巖化作用越強，從而熱液白云巖的厚度也就越大。川西北中二疊統(tǒng)白云巖主要受斷裂作用控制，由西北到東南方向，隨著構(gòu)造作用逐漸減弱，白云巖的厚度也逐漸減薄。

參考文獻：

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The distribution characteristics and rules of dolomite of the middle permian in northwest Sichuan basin

FENG Yingying，LI Guorong，WANG Dongya
（State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China）

Abstract:The distribution characteristics of dolomite in the study area directly affects the distribution of dolomite reservoir.This research mainly select two typical outcrops which are Hongya Zhangcun, Guangyuan Xibeixiang and eleven wells such as Zhougong 1 well as data and samples, and observation that dolomite of middle permian in northwest Sichuan basin is divided into four types, powder-slender crystalline anhedral dirty dolomite, fine-medium crystalline anhedral dolomite, slender-medium crystalline automorphism-subhedral dolomite, fine-medium crystalline anhedral dolomite and saddle dolomite.Understanding to the area ofbook=54,ebook=59dolomite in the vertical, with a gradual decrease in the dolomitization, followed by massive, plaque and porphyritic variety of output state appears, its distribution does not related with third-order sequence.The distribution of dolomite on the transverse is mainly controlled by faulting.From northwest to southeast, with tectonism gradually weakened, the thickness of the dolomite also gradually thinning, has nothing to do with the sequence and sedimentation.

Key words：the northwestern Sichuan；the middle permian；dolomite；distribution characteristics；hydrothermal process

通訊作者：李國蓉，男（1964-），教授，石油地質(zhì)專業(yè)，研究方向為儲層地質(zhì)學(xué)與儲層地球化學(xué)，郵箱：liguorong@cdut.cn。

作者簡介：馮瑩瑩，女（1990-），碩士研究生，專業(yè)為地質(zhì)工程，研究方向為儲層地層地質(zhì)學(xué)與儲層地球化學(xué)，郵箱：331713980@qq.com。

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目，項目編號：41272150；國家科技重大專項，項目編號：2011ZX05005。

*收稿日期：2015－12-03修回日期：2015－12-30

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.02.014

中圖分類號：TE122.22

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）02-0053-06