川东—川中地区茅口组白云岩成因初探及“热次盆”概念的提出

李 毅 沈 浩 石学文 汪 华 陈 莎 袁小玲

（中国石油西南油气田公司勘探开发研究院）

川东—川中地区茅口组白云岩成因初探及“热次盆”概念的提出

李 毅 沈 浩 石学文 汪 华 陈 莎 袁小玲

（中国石油西南油气田公司勘探开发研究院）

在对川东—川中地区钻达下二叠统的近千口井钻井资料的研究过程中，发现部分井在茅口组有厚层白云岩存在，并集中分布于茅口组二段a小段。通过针对性的野外地质调查工作，于华蓥山地区二崖、西天等地找到了此套白云岩并首次建立了野外剖面。分析认为属热水白云岩，是良好的油气储层。图6表1参10

二叠系 茅口组 白云岩 热水沉积热次盆

0 引言

下二叠统茅口组是四川盆地的主要产气层之一，产层岩性以灰岩为主，储集空间为孔、洞、缝，特别是东吴运动后产生的表生期古岩溶形成的溶蚀洞穴，尤以连通裂缝气藏为好；四川盆地茅口组，岩性单一，下部为灰—深灰色中层状眼球结构灰岩夹泥质条带或薄层泥岩，上部为浅灰—灰白色块状生屑灰岩、含燧石灰岩、硅质岩及泥晶灰岩，其间偶夹薄层白云岩［1］，偶见连续厚层白云岩的报道［2－3］。但笔者对川东－川中地区的钻井资料分析统计及野外地质调查后认为该区茅口组存在厚层白云岩且分布范围较广。该套白云岩在钻探中有良好的油气显示，是良好的油气储层。

1 钻井揭示川东—川中地区茅口组存在厚层白云岩

在对川东—川中地区钻达下二叠统的近千口井钻井资料的研究过程中，发现部分井在茅口组有厚层白云岩，并集中分布于茅口组二段a亚段，其厚度统计见表1。

表1 川东部分井茅二a亚段白云岩累计厚度统计表

该套白云岩为多孔介质储层。川东地区在钻揭茅二a亚段白云岩段时虽采用较大比重的泥浆，但仍见气测异常、井涌和放空等丰富的油气显示，如CI8井、W93井、CI67井等；多口井中测获了工业气流，如CI4井产气2.16×104m3／d、BD3井产气83.2×104m3／d。W67井钻至茅二a亚段上部发生井喷，用原钻杆生产测试产气50×104m3／d，计算压降储量为48.59×108m3，其周缘的探井均钻遇茅二a亚段白云岩储层，邻井W83井大段（含白云岩段）中测获气25.53×104m3／d、W93井白云岩段中测获气8.38× 104m3／d，上述各井地层压力相近，应为同一个水动力系统［4］，说明W67井钻遇了裂缝沟通的白云岩多孔介质储层。裂缝、洞、孔的发育，特别是基质孔隙的存在，支撑了该井区的持续高产，截止2012年底，已累计产气44.13×108m3，现今三口井仍以8.6×104m3／d生产。目前川中地区仅广安构造钻遇该套白云岩，GC2井测试气水同产，低部位的GT2井综合测井解释为水层，但从GC2井岩心上观察到，在溶洞中充填的白云岩自形晶的晶粒间残留有大量沥青，表明储层曾经经历了大量的油气富集过程。

2 茅口组厚层的白云岩为热水成因

上述发现茅口组地层中存在白云岩的井平面上分布在呈北西—南东向展布的一条较为狭窄的带内（图1）。该带与本区基底断裂展布方向一致，并与该区玄武岩的分布有一定的空间联系，而多口井取心段的岩心观察及薄片鉴定，见大量马鞍状白云石、硅质云岩、硅质岩及水爆角砾岩、气孔和球粒化石英（由富含硅质的热水溶液的交代作用、结晶充填作用所形成）等热水成因标志［3，5］，推断此套白云岩为热水成因（图2）。

图1 茅口组白云岩分布带示意图

图2 井下岩样茅口组白云岩热水成因岩石标志

3 华蓥山茅口组白云岩野外剖面

华蓥山断裂带北起万源，经达县南至达宜宾，全长达500 km，是川中区块和川东南断褶区的分界线；加里东期开始活动，东吴运动时，沿断裂发生张裂，上二叠统底部有玄武岩及辉绿岩的喷溢和侵位；印支期由东向西仰冲，原正断层转为逆断层，燕山与喜山期进一步发展成为盆地中部一条较大山脉；华蓥山断裂带多隐伏于地下或断续出露，但在华蓥山以南连续出露50 km以上［6］，此出露带宽约20 km，出露大片下古生界地层。

据茅口组白云岩分布（图1）表明，分布带穿过华蓥山古生界地层出露区，因此推断华蓥山此区应该有茅口组热水白云岩的存在。为验证以上观点并更深入地开展研究工作，笔者于2013年2～3月在西起华蓥、东至邻水，南邻三汇、北到天池的华蓥山约100 km2的区域开展针对性的地质调查工作，于西天、二崖等处找到了下二叠统茅口组白云岩的野外出露点，并首次建立了西天二崖完整的野外茅口组白云岩地质剖面。

3.1 华蓥山西天茅口组白云岩野外剖面

西天剖面位于华蓥山主体构造西侧，茅二段白云岩出露10余米，剖面上刀砍纹等风化特征明显。出露段顶部为灰黑色泥晶灰岩，致密性脆；中下部为灰、灰褐色、深灰色云岩，以中晶为主、次为细晶，孔洞和裂缝发育，白云石全充填和半充填，局部为方解石充填，在孔洞中可见石英等次生矿物，石英呈长轴状自形晶；下部为灰色、灰褐色灰岩，泥质含量重，见燧石结核。上覆茅三为浅灰色、灰白色，灰褐色生屑灰岩、泥晶灰岩，生物含量高，局部见燧石（图3、图4）。

图3 华蓥山野外剖面白云岩露头及薄片照片

图4 西天剖面茅二a亚段岩性综合柱状图

3.2 华蓥山二崖茅口组白云岩野外剖面

二崖剖面位于华蓥山主体构造东侧，茅二段白云岩出露完整，剖面长43.5 m，估算白云岩实际厚度约28 m。茅二a亚段顶部为灰黑色泥晶灰岩，致密性脆；中下部为灰、灰褐色、深灰色云岩，以中晶为主、次为细晶，孔洞和裂缝发育，白云石全充填或半充填，局部为方解石充填，在孔洞中可见石英等次生矿物，石英呈长轴状自形晶；下部为灰色、灰褐色灰岩，泥质含量重，见隧石结核。上覆茅三段为浅灰褐、灰白色、灰褐色生屑灰岩、泥晶灰岩，生物含量高，局部见燧石。下伏茅二b亚段为深灰褐、深灰带黑、灰黑、黑灰、深灰色泥—细粉晶灰岩，含泥质重（图3、图5）。

二崖茅二段白云岩见大量马鞍状白云石、硅质云岩、硅质岩及水爆角砾岩和球粒化石英等热水成因标志（图6）。

4 “热次盆”概念的提出及定义

热水沉积是指地球内部物质和能量释放到近地表或地表所发生的以沉积为主，包括复杂的结晶、交代、充填等作用及其形成物的总称；热水沉积作为与大陆风化正常水成沉积并列的独立沉积体系是盆地充填的组成部分［7］；热水沉积的产生具有其独特的区域构造背景及沉积环境，为描述热水沉积的形成环境，笔者提出“热次盆”的概念，即在地史的某个时期在一定的拉张构造运动背景下，沉积盆地局部范围内受地球内部物质和能量释放的影响，改变了该区的物化条件，形成了热水沉积建造，我们将此盆地的局部范围称之为“热次盆”。

图5 二崖剖面茅二a亚段岩性综合柱状图

图6 二崖野外剖面茅口组白云岩热水成因岩石标志

茅口组热水白云岩是热水沉积的产物。二叠纪是中国南方火山活动较为强烈的时期之一，火山活动始于中二叠世茅口晚期，结束于晚二叠世之末，以中晚二叠世之交的火山活动最为强烈；此期，川东地区同沉积断裂发育，形成了一系列断陷盆地，深部岩浆热液沿着深部断裂不断上涌［8，9］，地球内部物质和能量的加入改变了该区的物化条件，形成了产生热水沉积环境的“热次盆”，该区茅口组地层中的白云岩正是此环境中发生的以沉积为主，包括复杂的结晶、交代、充填等作用所形成的产物。

5 结论

（1）四川盆地川东—川中地区下二叠统茅口组地层中有厚层白云岩存在，此套白云岩为热水成因，是良好的油气储层。该套白云岩形成于笔者提出的“热次盆”中，是油气勘探的有利层段，且具备形成岩性圈闭气藏的条件。

（2）热水沉积是与大陆风化正常水成沉积（冷水沉积）并列的独立沉积体系，是盆地充填的组成部分，笔者为描述热水沉积形成环境提出的“热次盆”是对盆地概念的进一步细分，即沉积盆地是“冷次盆”和“热次盆”的总合。

（3）地史中热水沉积作用在空间分布上是局限的，在时间上呈幕式发育，并且与地质构造演化阶段有关；在中国南方，热水沉积出现在震旦纪、寒武纪、泥盆纪、二叠纪4个时期［10］，这与北方有相似之处；中国几大重要热水沉积演化期也与全球的情况类似［7］。由此，积极开展四川盆地各地质时期的热水沉积作用和各期“热次盆”范围厘定等研究工作，对四川基础地质研究及油气勘探有着十分重要的意义。

1 陈宗清.四川盆地中二叠统茅口组天然气勘探［J］.中国石油勘探，2007，5：1－11.

2 李茂竹，王玉英.四川华蓥山中段下二叠统灰岩中“砂糖状”自云岩特征及其自云化作用的讨论［J］.川煤地勘，1991，9：45－48.

3 陈轩，赵文智，张利萍，等.川中地区中二叠统构造热水白云岩的发现及其勘探意义［J］.石油学报，2012，33（4）：562－569.

4 唐泽尧，张清慧.卧新双实验区储层评价和储量计算研究［R］.内部资料1992.

5 陈先沛，陈多福.广西木圭上泥盆统乳房状构造及其地质意义［J］.沉积学报，1988，6（4）：22－32.

6 宋鸿彪，罗志立.四川盆地基底及深部地质结构研究的进展［J］.地学前缘，1995，2（3－4）：231－237.

7 薛春纪，祁思敬，郑明华，等.热水沉积研究及相关科学问题［J］.矿物岩石地球化学通报，2000，19（3）：155－163.

8 王立亭，陆彦邦，赵时久.中国南方二叠纪岩相古地理与成矿作用［J］.北京地质出版社，1994，1－147.

9 林良彪，陈洪德，朱利东.川东茅口组硅质岩地球化学特征及成因［J］.地质学报，2010，84（4）：500－507.

10 陈多福，陈先沛，陈光谦，等.热水沉积作用与成矿效应［J］.地质地球化学，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 编辑 王晓清）

李毅，男，1965年出生，1987年毕业于北京大学地质学系，高级工程师；主要从事油气勘探综合研究工作。地址（610041）：成都市天府大道北段12号石油科技大厦。电话：（028）86015662。E－mail：moze＠petrochina.com.cn