川西北地区中二叠统白云岩分布特征与规律

冯莹莹，李国蓉，王冬娅

（成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都　610059）



川西北地区中二叠统白云岩分布特征与规律

冯莹莹，李国蓉，王冬娅

（成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610059）

摘要：白云石在研究区的分布特征直接影响到白云岩储层的分布规律。本次研究主要选取洪雅张村、广元西北乡两个重点露头剖面以及周公1井等11口井的资料和样品，观察到川西北地区中二叠统白云石分为粉-细晶它形脏白云石、细-中晶它形白云石、细-中晶自形-半自形白云石、鞍状白云石这四种类型。认识到此地区的白云岩在纵向上，随着白云岩化程度的逐渐减弱，依次以块状、斑块状及斑状多种产出状态出现，其分布与三级层序没有关系。而在横向上，白云岩的分布主要受断裂作用控制，由西北到东南方向，随着构造作用的逐渐减弱，白云岩厚度也逐渐减薄，与层序以及沉积作用无关。

关键词：川西北；中二叠统；白云岩；分布特征；热液作用

半个多世纪以来，四川盆地中二叠统已经发现50余个气田，揭示出四川盆地中二叠统具有巨大勘探潜力。白云石在研究区的分布特征直接影响到白云岩储层的分布规律。前人对四川盆地及周缘地区中二叠统白云岩的分布做了很多研究，王运生等[1]认为白云岩的分布与古张性断裂有关；李毅等[2]认为白云岩的分布与基底断裂展布方向一致且与玄武岩的分布有一定的空间联系；陈轩等[3，4]认为紧邻基底断裂，白云岩厚度大，而玄武岩厚度大的井白云岩厚度也大。然而，针对川西北地区中二叠统白云岩分布特征的研究还很少，基于此，本文通过对川西北地区中二叠统白云岩的露头剖面、薄片的镜下观察等方法，来探讨中二叠统白云岩的分布特征，以期为该区白云岩储层的空间分布甚至整个油气勘探提供更完善的资料和依据。

1　地质背景与研究材料

川西北地区构造位置处于上扬子准地台北部边缘的三个次级构造带的交汇部位[5]。在川西北地区，主要的断裂系统为龙门山断裂和峨眉-瓦山断裂，川中的华蓥山断裂也对川西北地区中二叠统白云岩的分布有一定的控制作用[6]。红色方框中的区域是本次研究的工区，中、晚二叠统之间发生的地壳张裂活动伴随大量峨眉山玄武岩的喷出，对研究区中二叠统影响最为深远的是海西旋回中的东吴运动。

按照三分方案，中二叠统可以划分为栖霞组和茅口组。茅口组与上覆上二叠统地层假整合接触[7]，栖霞组地层与下伏梁山组、上覆茅口组均为整合接触[8]。

本次研究主要选取洪雅张村、广元西北乡两个重点露头剖面以及周公1井、汉1井等11口井的资料和样品，通过对两个重点剖面的岩石薄片进行观察划分出区内中二叠统白云石的类型，再总结出川西北地区中二叠统白云的分布特征与规律。

2　白云岩类型及岩石学特征

岩心及薄片观察表明，白云石化作用是川西北地区中二叠统碳酸盐岩中最为常见的成岩现象，在研究区内的张村剖面和广元西乡剖面的59件白云石化样品中，完全白云石化样品占了34件，占总样品的58 %。综合白云石的晶体大小、晶体的自形程度等，进一步将区内白云石分为以下四种类型：

2．1粉-细晶它形脏白云石

此类白云岩在研究区较为少见，在所有样品中仅6个样品，即占总样品的10 %。此类白云石化作用相对较强，其白云石晶体大小变化范围较大，岩石主要由0.01 mm～0.25 mm晶体大小的白云石组成，晶体自形程度较差，晶体表面普遍较脏，表面昏暗，个别保留了原来颗粒结构的幻影，晶体之间往往为镶嵌状接触而缺乏晶间孔发育。岩石整体由粉-细晶它形脏白云石组成粉-细晶白云石，或者在岩石中呈斑状富集形成粉-细晶它形白云石斑块（见图1a）。

2．2细-中晶自形-半自形白云石

此类白云岩在研究区碳酸盐岩中比较常见，共在41个样品可以见到，占了总样品的69 %。此类岩石主要由0.25 mm～0.5 mm晶体大小的白云石组成，晶体表面较脏或较干净，晶形为半自形－自形为其主要特征。此类白云岩因为发育白云石过渡生长环带导致孔隙堵塞，但白云石可受到后期热液溶蚀作用的改造。以点、线式接触为主，晶间溶孔较发育，晶间孔内见灰质残余、泥质、沥青等，可构成储层。这类白云岩主要特征是在显微镜下具有云雾状核心和洁净明亮的边缘（见图1b）。

2．3细-中晶它形白云石

此类白云石在研究区内最为常见，在张村剖面与西北乡剖面2个野外剖面共48个白云石化样品中见到，占了整个59件白云石化样品中的81 %；此类白云石晶体大小变化范围较大，白云石晶体自形程度较差，晶体之间往往为镶嵌状接触。此类白云石可受到后期热液溶蚀作用的改造（见图1c）。

2．4鞍状白云石

鞍形白云石多形成于较高的温度环境中，可在36个白云石化样品中见到，占了总样品的61 %。此类白云石主要发育分布于裂缝和溶蚀孔洞内，晶体大小可达中－粗晶，晶体表面较干净，晶面弯曲，正交光下波状消光，常与方解石、石英、沥青（见图1d）等共生。在岩心上，热液白云石呈巨晶状，颜色为白色，充填于溶蚀孔洞中。蚀孔洞充填的热液白云石一般都比较粗大，而在溶蚀孔洞的边部热液白云石的晶形稍小，而且多为一角呈尖棱状，向孔隙中心方向生长，这种类型的白云石是直接从热液中沉淀出来的。因此，热液白云石自形晶体特别发育，晶体干净。由于热液的作用导致岩石中原来的白云石发生重结晶或者新的白云石围绕原来的白云石晶体生长（见图1e）。

另外，在中二叠统洪雅张村剖面还见到一类典型的与热液作用相关的岩石组构-斑马状构造，其条纹明暗相间，明条纹由粗晶鞍状白云岩所组成，而暗条纹由灰色细-中晶白云石组成（见图1f）。在研究区的样品内，白云石孔洞内还充填有自生石英（见图1g）、黄铁矿、沥青（见图1h）、萤石（见图1i）等热液成因矿物。

3　白云岩宏观产状

通过对研究区洪雅张村及广元西北乡剖面野外地质调查及室内薄片观察可以发现，川西北地区白云岩以多种产出状态出现，其产出状态基本不受原始沉积层面的控制，主要为块状或透镜状，代表了白云岩化程度较高，其次为斑状，表示白云石化程度较低，少量以斑块状或“豹斑状”产出，白云岩化程度则介于前两者之间。通过对比张村剖面及广元西北乡剖面纵向上白云岩宏观产状及分布特征（见图2，图3），可以看出，洪雅张村剖面白云岩主要以块状形式出现，占了64 %，斑状及斑块状均比较少见，分别占了22 %与14 %，纵向上白云岩分布非常零散，在栖霞组与茅口组各个层段均有发育；但是，广元西北乡剖面白云岩主要以斑状及“豹斑状”形式产出，共占了53 %，块状只占到了47 %，白云岩纵向上分布相对集中，主要分布在栖霞组中上部。此外还可以看出，纵向上随着白云岩化程度的逐渐减弱，白云岩依次以块状、斑块状及斑状形式产出（见图4）。

图1　川西北中二叠统白云石特征Fig.1 The characteristic of the middle Permian's dolomite in the northwest region of Sichuan

图2　张村剖面白云岩产出状态统计频率直方图Fig.2 The statistical frequency histogram of dolomite output state in Zhangcun profile

图3　广元西北乡剖面白云岩产出状态统计频率直方图Fig.3 The statistical frequency histogram of dolomite output state in Guangyuan Xibeixiang profile

4　白云岩纵向分布特征

根据对研究区张村剖面及广元西北乡剖面薄片的详细观察，统计不同类型白云石的出现频率，并且估算它们的相对含量，可以较清楚的显示出（见图5，图6），粉-细晶它形脏白云石均只在两个剖面的茅口组发育，但是此种类型白云石出现频率非常的低，张村剖面仅在4个白云岩化样品中发育，广元西北乡剖面也只在2个白云岩化样品中发育，它们一般以孤立形式出现；细-中晶自形-半自形白云石只在张村剖面茅口组发育，共在13个白云岩化样品中见到，但是在广元西北乡剖面栖霞组与茅口组均有发育，共在28个白云岩化样品中见到，它们的分布与三级层序的关系不密切；细-中晶半自形-它形白云石发育分布最为广泛，几乎在研究区中二叠统各个层段均有发育，在张村剖面中二叠统共17个白云石化样品中可见，在广元西北乡剖面31个白云岩化样品中发育，并且它们的相对含量最高；鞍状白云石常常与细-中晶自形-半自形白云石及细-中晶半自形-它形白云石所伴生，分布状况与它们非常相似，在张村剖面15个白云岩化样品中发育，在广元西北乡剖面21个白云岩化样品中可见，它们的分布与三级层序界面无关，暗示着这三种类型白云石可能是形成于同一种成因的，即它们的形成与热液白云岩化作用有关，而粉-细晶它形脏白云石则一般不与鞍状白云石所伴生，说明其可能是非热液成因的（见图7）。

图4　张村剖面白云岩纵向宏观产状及分布Fig.4 The longitudinal macro occurrence and distribution of dolomite in Zhangcun profile

图5　张村剖面不同类型白云石出现频率Fig.5 The occurrence frequency of different types of dolomite in Zhangcun profile

通过作川西南-川中-川西北地区白云岩连井纵向分布对比图可以发现，川西北地区白云岩主要在栖霞组中上部发育，但是川西南及川中地区白云岩不仅在栖霞组发育，而且在茅口组也广泛发育。此外，还较清楚的显示出，研究区内中二叠统白云岩纵向上的分布与三级层序没有关系。

图6　广元西北乡剖面不同类型白云石出现频率Fig.6 The occurrence frequency of different types of dolomite in Guangyuan Xibeixiang profile

图7　张村剖面中二叠统不同类型白云石纵向上的分布Fig.7 The longitudinal distribution of different types of the middle Permian dolomite in Zhangcun profile

5　白云岩横向分布特征

四川盆地中二叠统热液白云岩主要分布在川西南峨眉山-雅安-宝兴-大邑一带、川西北通口-剑阁-广元-旺苍一带以及川中华蓥山地区，白云岩横向上分布非常不稳定，很难在较大范围内进行追踪对比，各个地区白云岩厚度差异较大，川西南地区汉1井白云岩厚度最大，为112 m，川西北地区旺苍王家沟剖面白云岩厚度最薄，仅为1.7 m，如此大的厚度变化说明了四川盆地中二叠统白云岩的分布具有非常强的非均质性，同时也表明了白云岩的横向分布与沉积作用无关。

通过查阅四川盆地及其周缘地区中二叠统白云岩的文献资料，可以较清楚的显示出，中二叠统白云岩在盆地内部及周缘地区分布较为广泛，并且它们的分布与张性断层有一定的定性关系，一般分布在断层或者背斜的轴部附近，距离张性断层越近，白云岩的厚度越大，反之，越远离张性断层，白云岩的厚度逐渐减薄，直至没有白云石化现象的出现[3]。全球范围内的热液白云岩的分布特征与断层同样有着此种定性关系，这进一步表明了构造作用控制着研究区热液白云岩的分布，主要是因为断裂体系是热液流体向上运移的主要通道。此外，热液白云岩的分布与玄武岩的分布也有着一定的关系，陈轩（2012）研究表明，玄武岩厚度大的井，白云岩的厚度也较大，进一步揭示了断层不仅仅是玄武岩上涌的通道，同时还是热液流体向上运移的通道[4]。

通过作四川盆地热液白云岩在平面上的分布及其与断裂作用的关系图，可以发现热液白云岩主要分布在峨眉-瓦上断裂附近、龙门山断裂的东南边以及华蓥山断裂附近，由西北到东南方向，构造作用逐渐减弱，从而导致热液白云岩的厚度也逐渐减薄。此外，值得一提的是，热液白云岩并不是研究区中二叠统非常普遍的现象，乐山范店、峨眉山、文锦江、女深5以及潼4井等野外剖面或钻井剖面虽然也在断裂带附近，但是并没有发现热液白云岩的出现。

通过以上研究，说明了研究区内中二叠统热液白云岩的分布与层序以及沉积作用无关，它们的分布主要与张性断层有关，在距离断层越近的地区，热液白云岩化作用越强，从而热液白云岩的厚度也就越大，反之，远离张性断层的区域，热液白云岩化作用较弱，因此热液白云岩的厚度也就越薄。

6　结论

（1）在中二叠统洪雅张村剖面还见到一类典型的与热液作用相关的岩石组构－斑马状构造。

（2）川西北地区白云岩以多种产出状态出现，其产出状态基本不受原始沉积层面的控制，主要为块状或透镜状，代表了白云岩化程度较高，其次为斑状，表示白云石化程度较低，少量以斑块状或“豹斑状”产出，白云岩化程度则介于前两者之间。

（3）川西北地区白云岩主要在栖霞组中上部发育，但是川西南及川中地区白云岩不仅在栖霞组发育，而且在茅口组也广泛发育。此外，研究区内中二叠统白云岩纵向上的分布与三级层序没有关系。在横向分布上，热液白云岩的分布与层序以及沉积作用无关，并且热液白云岩并不是研究区中二叠统非常普遍的现象，它们的分布主要与张性断层有关，在距离断层越近的地区，热液白云岩化作用越强，从而热液白云岩的厚度也就越大。川西北中二叠统白云岩主要受断裂作用控制，由西北到东南方向，随着构造作用逐渐减弱，白云岩的厚度也逐渐减薄。

参考文献：

［1］王运生，金以钟.四川盆地下二叠统白云岩及古岩溶的形成与峨眉地裂运动的关系［J］.成都理工学院学报，1997，24 （1）：8-16.

［2］李毅，沈浩，石学文，等.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［J］.天然气勘探与开发，2013，36（4）：1-3.

［3］陈轩，赵文智，刘银河，等.川西南地区中二叠统热液白云岩特征及勘探思路［J］.石油学报，2013，34（3）：460-466.

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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

通讯作者：李国蓉，男（1964-），教授，石油地质专业，研究方向为储层地质学与储层地球化学，邮箱：liguorong@cdut.cn。

作者简介：冯莹莹，女（1990-），硕士研究生，专业为地质工程，研究方向为储层地层地质学与储层地球化学，邮箱：331713980@qq.com。

基金项目：国家自然科学基金资助项目，项目编号：41272150；国家科技重大专项，项目编号：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

中图分类号：TE122.22

文献标识码：A

文章编号：1673-5285（2016）02-0053-06