四川盆地中二叠统含海泡石层系源储组合新模式及 其 油 气 勘 探 新 领 域

宋金民, 刘树根,2, 金 鑫, 汪 华, 范建平, 江青春, 田小彬, 叶玥豪, 李 亚, 李智武, 杨 迪, 王佳蕊, 罗 平,

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059; 2.西华大学，成都 610039; 3.中国石油西南油气田分公司，成都 610041; 4.中国石油勘探开发研究院，北京 100083; 5.大庆油田勘探开发研究院，黑龙江 大庆163712)

海泡石是一种富SiO2和Mg2+、贫Al3+的黏土矿物，现代的海泡石主要分布在大西洋、印度洋的洋中脊和深海平原[1-2]以及高盐湖泊的低陆源湖盆中心[3-4]。海泡石矿床具有重要的工业价值，主要分布在美国、法国、土耳其、西班牙、塞内加尔等国，多产于新近系陆相沉积地层中[5-8]。西班牙是海泡石矿产资源最丰富的国家，海泡石储量约2×107t[9-10]。

中国已探明海泡石矿的储量约为 1 500 t，多产于华南地区二叠系海相地层中，主要分布在赣西-湘东-湘中和湘西北以及陕南一带[11-13]。目前认为海泡石的成因有3种：第一种是直接沉淀，在干旱-半干旱气候下，贫火山物质的深海中，随着海水溶解态Si和Mg2+浓度升高直接发生化学沉淀形成[14-22]；第二种是异地搬运，认为深海海泡石可能是盆地边缘局限环境中形成的自生矿物之后被搬运至深海环境[23-27]；第三种是沉积-成岩作用的产物，认为海泡石是先存的蒙脱石、火山沉积物或富镁碳酸盐岩受热液蚀变或转化形成的，其形成是受沉积-成岩作用控制的[16,28-34]。

四川盆地在石棉县有蛇纹石蚀变型海泡石的报道[35]，近期在中二叠统茅口组有早期成岩过程中孔隙水与热液流体交代的海泡石-滑石的报道[36-37]。但目前对海泡石-滑石的成因、产状和油气地质意义的探讨还不够深入。鉴于此，本文通过野外剖面实测和岩心观察，运用薄片鉴定、氩离子抛光、X射线衍射和扫描电镜等手段，对四川盆地中二叠统海泡石产状特征、成因机理及发育模式进行研究，从海泡石形成转化的条件和产物的角度，探索含海泡石层系的源储配置新模式及其油气勘探有利地区，为四川盆地二叠系油气勘探部署提供参考。

1 地质背景

二叠纪(299～252 Ma B.P.)是显生宙全球格局转变的重要时期。此时Pangea超级大陆开始裂解，古特提斯洋进一步扩张[38-40]，并伴随峨眉山大火成岩省的集中式大规模喷发[40]等一系列全球性事件的发生。石炭纪-二叠纪发育一次全球的冰期事件，形成了大面积分布的大陆冰盖，二叠纪全球古气候经历了由寒冷→温暖的转变，早-中二叠世全球仍处于寒冷气候[41-42]，中二叠世瓜德鲁普期，全球气候转入温凉时期[43-44]，此时古海水中Mg2+含量处于整个显生宙的波峰位置，为文石海时期[45-46]。

该时期华南克拉通位于古赤道附近，东西向分隔泛大洋和古特提斯洋[47]，由两个碰撞板块(扬子板块和华夏板块)和两个深水盆地(江南盆地和右江盆地)组成[48]。四川盆地所在的上扬子板块在中二叠世为浅水碳酸盐台地和深水陆棚相间发育(图1-A)[49-58]。栖霞组由底至顶主要由碎屑岩-碳酸盐岩混积序列、富有机质石灰岩、含燧石结核石灰岩和厚层石灰岩组成，构成1个Ⅲ级层序。上覆茅口组底部为灰岩-泥质灰岩韵律层，顶部主要为中-厚层石灰岩，偶见条带状燧石或者由页岩和硅质岩互层组成，形成2个Ⅲ级层序(图1-B)[48-50]。

2 海泡石性质、矿物学特征与赋存状态

2.1 海泡石性质与特征

海泡石属于海泡石-坡缕石族黏土矿物，斜方晶系，理论分子式为：Mg8Si12O30(OH)4(OH2)4·8H2O[59]。纯净的海泡石呈浅灰白色，密度为2.032～2.035 g/cm3，摩式硬度为2～2.5级[60]，可溶于盐酸，具有层链状结构和极强的吸附能力。

海泡石(滑石)在岩心上呈黑色条带状或斑块状，与浅灰色灰岩不规则状互层，形成眼皮眼球状构造(图2-A)；单偏光下呈浅褐色(图2-B)，正交偏光下最高干涉色可以达到Ⅲ级橙色；切面为片状、鳞片状和纤维状，可见一组完整的解理；扫描电镜下，纤维状海泡石主要分布于方解石之间，聚集排列呈羽状(图2-C)，并逐渐向方解石晶粒内部进行交代，形成羽状海泡石-滑石(图2-D)。海泡石纤维长度为0.5～3 μm，宽度为0.1～0.2 μm，厚度0.05～0.1 μm。

图2 四川盆地中二叠统海泡石特征Fig.2 Photograph and microphotographs showing the characteristics of Middle Permian sepiolite in Sichuan Basin(A)含海泡石(滑石)段与泥晶灰岩构成眼皮眼球状构造，Xt1井，深度4 397.81 m; (B)浅黄色海泡石(滑石)，Z8井，深度4 565.96 m，单偏光; (C)方解石间大量纤维状海泡石单体聚集成羽状，S6井，深度4 164.36 m， SEM; (D)海泡石(滑石)呈顺层状分布于方解石间，Z8井，深度4 553.42 m， SEM

2.2 海泡石赋存状态

海泡石(滑石)主要赋存于栖霞组与茅口组下部灰岩-泥质灰岩韵律层中。通过野外剖面实测、岩心观察、薄片鉴定及扫描电镜，发现海泡石(滑石)主要有3种形态：以层状自生矿物形式发育、呈透镜状发育、以交代生屑的形式存在。

2.2.1 以层状自生矿物形式发育

该类海泡石(滑石)在野外剖面上呈层状、似层状产出，与泥晶灰岩互层或呈夹层产出(图3-A)。岩心观察中同样发现这类呈层状或似层状产出的海泡石(滑石)(图3-B)。片状海泡石(滑石)在镜下聚集呈似层状分布于灰岩中(图3-I)，泥质灰岩中可见海泡石(滑石)呈层状产出(图3-K)。扫描电镜下，海泡石-滑石呈层状聚集体分布于方解石之间(图2-D)。

图3 四川盆地中二叠统海泡石赋存特征Fig.3 Occurrence of Middle Permian sepiolite in Sichuan Basin(A)海泡石(滑石)呈顺层状分布，华蓥山剖面; (B)海泡石(滑石)呈顺层状分布，Xt1井，深度4 429.26 m; (C)海泡石(滑石)呈透镜状分布，Xt1井，深度4 452.63 m; (D)海泡石(滑石)交代生屑腔体(边缘硅化)，Xt1井，深度4 429.26 m; (E)海泡石(滑石)交代生屑壳体(核心硅化)，Xt1井，深度4 413.45 m; (F)海泡石(滑石)交代生屑壳体，Hs4井，深度2 674.18 m，单偏光; (G)海泡石(滑石)交代生屑腔体，S6井，深度4 165.72 m，单偏光; (H)海泡石(滑石)交代生屑壳体，Hs4井，深度2 866.57 m，SEM; (I)海泡石(滑石)呈片状分布，S6井，深度4 194.84 m，单偏光; (J)海泡石(滑石)呈顺层条带状分布，Hs4井，深度2 864.73 m，单偏光; (K)裂缝中充填海泡石(滑石)和方解石，Hs4井，深度2 679.44 m，单偏光; (L)海泡石(滑石)呈片状分布，Hs4井，深度2 864.73 m， SEM

2.2.2 呈透镜状发育

该类海泡石(滑石)在岩心上呈透镜状分布于灰岩-泥质灰岩韵律层中，其分布较分散，多呈致密状集合体(图3-C)。镜下见其呈团块状或集合体分布于灰岩中(图2-B)；泥质灰岩中可见海泡石(滑石)呈条带状集合体顺层分布(图3-J)。扫描电镜下，发现大量纤维状海泡石(滑石)聚集呈羽状附着于颗粒间(图2-C)；海泡石(滑石)聚集呈团块状分布于方解石中(图3-L)。

2.2.3 以交代生屑的形式存在

2.3 海泡石-滑石-燧石共生矿物组合特征

结合剖面实测、薄片鉴定与扫描电镜观察，海泡石多与滑石、燧石伴生，构成共生矿物组合。海泡石多为纤维状集合体，聚集后呈羽状(图2-C)，而海泡石-滑石多呈片状(图2-D)；羽状海泡石和片状海泡石-滑石常与燧石、白云石伴生发育(图4-A)，形成海泡石-滑石-燧石组合，这是海泡石成岩转变的结果。随着埋藏深度的增加，温度和压力增加，海泡石逐渐向滑石转化[17,61]

3Mg8Si12O30(OH)4(OH2)4→

8Mg3Si4O10(OH)2+4SiO2+H2O

在此过程中海泡石会发生溶解[62]

Mg4Si6O15(OH)2·6H2O+8H+→

4Mg2++ 6SiO2+ 11H2O

在低pH值条件下释放相对较多的Mg2+；而在高pH值条件下会优先释放SiO2[63]，同时形成大量的有机质孔和黏土微孔。部分Mg2+会导致周围的灰岩发生白云石化，部分SiO2也会沉淀在海泡石-滑石周围，形成燧石结核或燧石条带。

图4 四川盆地中二叠统海泡石-滑石-燧石矿物组合特征Fig.4 Mineral assemblage characteristics of sepiolite-talc-chert in Middle Permian, Sichuan Basin(A)海泡石-滑石-燧石矿物组合特征，为区分不同矿物，黄色代表滑石-海泡石，蓝色代表白云石，红色代表燧石，S6井，深度4 170.53 m， SEM; (B)图A中谱图1能谱特征; (C)图A中谱图2能谱特征; (D)图A中谱图3能谱特征; (E)图A中谱图4能谱特征; (F)图A中谱图5能谱特征

3 海泡石形成机理

前人研究认为海泡石成因主要有3种：第一种是直接沉淀(海相沉积型)，从富含SiO2和Mg2+且pH值、CO2分压(pCO2)、盐度适宜的溶液中直接沉淀海泡石[14-22]。海泡石直接沉淀所需要的SiO2浓度、Mg2+、pH、pCO2、盐度之间存在复杂的关系，通过大量合成实验发现，海泡石直接沉淀的条件为相对较高的碱度(低pCO2、pH值为8～9.5)、中等盐度(微咸水)、充足的SiO2(lgαH4SiO4≥-4.75，α表示浓度)和充足的Mg2+。第二种是异地搬运(陆源成因型)，认为深海海泡石可能是在富Mg2+贫Al3+、碱性的非海洋环境或受限的海洋环境中形成的，之后被搬运至深海环境沉积下来[23-27]。第三种是沉积-成岩成因，可进一步细分为3类：镁蒙脱石溶蚀转化、火山碎屑热液蚀变和富镁碳酸盐岩热液蚀变。

本文根据中二叠统海泡石的矿物学特征及赋存状态，大部分海泡石呈层状产出状态(图3-A、B)，部分海泡石在颗粒中呈羽状集合体交代生屑的形态产出(图3-D、E)，结合当时的古地理背景，中二叠世为最大海侵期，周围并无古陆[59-61]，故可以排除陆源成因；通过对含海泡石层系的灰岩-泥质灰岩韵律层的稀土元素分析，发现具交代生屑产状海泡石的样品Eu均为正异常，说明部分海泡石为热液交代成因型(图5)[16, 28-34, 64]。据此认为二叠系海泡石具有2种成因类型：沉积型、富硅热液交代富镁硅酸盐岩型，且以沉积型为主。

图5 四川盆地中二叠统含海泡石层系稀土元素特征(北美页岩标准化)Fig.5 The REE characteristics of sepiolite-bearing rocks in Middle Permian, Sichuan Basin

3.1 海泡石形成的物质基础

海泡石中两种重要元素为Si和Mg。二叠纪处于峨眉地裂运动中期，此时扬子台地内部和边缘断裂发育，火山活动和热液活动给海水中带来了大量硅质[65-67]；基于元素分析认为Si元素也可来源于深海热泉流体，并通过上升流带到浅海区域[32,68]；Si元素还可源自二叠纪大量硅质生物骨架溶解[36, 69-71]。对于海泡石的Mg2+来源，由于二叠纪处于文石海沉积期[45-46]，海水当时富含Mg2+，并且原生沉积的亚稳定矿物高镁方解石向低镁方解石转化过程中会释放Mg2+。另外，还有部分Mg2+以固溶体的形式存在于生物骨架中。

结合构造-沉积背景，海泡石Si元素可能存在2种来源：与峨眉地裂运动相关的深部热流体、深海热泉中富Si上升流；Mg2+可能存在3种来源：中二叠世“文石海”、亚稳定矿物高镁方解石向低镁方解石转化流体、富Mg2+的生物骨架。

3.2 海泡石形成机理及模式

结合本文研究中观察到的海泡石特征：①多数海泡石呈层状分布于灰岩-泥质灰岩韵律层中(图3-A、B)；②少部分海泡石呈羽状分散于方解石间，以交代生屑的形态产出(图2-C，图3-D、E)，认为海泡石形成机理应为2类：①沉积型海泡石，栖霞组、茅口组古海水碱度相对较高(低pCO2、pH值为8～9.5)、盐度中等(微咸水)，并且当时为文石海，加之火山活动和热液活动频发，深部富SiO2流体与海水混合，直接沉淀形成海泡石；②热液交代型海泡石，富镁碳酸盐岩与硅质热流体接触(100～200 ℃)，在热液活动驱动下交代形成。中二叠统海泡石主要为沉积型海泡石，其形成模式如图6所示。

图6 四川盆地中二叠统沉积型海泡石形成机理示意图Fig.6 The formation mechanism of Middle Permian sedimentary sepiolite in Sichuan Basin

4 含海泡石层系优质源储配置新模式

4.1 含海泡石层系吸附有机质形成优质烃源岩

四川盆地二叠系主要发育中统栖霞组(栖一段)和茅口组(茅一段)海相碳酸盐岩和上统龙潭组(吴家坪组)海陆交互相泥页岩两套烃源岩。龙潭组烃源岩厚度为20～100 m，有机碳质量分数(wTOC)为0.10%～28.84%，平均值为5.61%，为较好的烃源岩，其有机质类型总体是Ⅲ型；热演化程度达到了高-过成熟干气生成阶段；生烃强度为(15～50)×108m3/km2，生烃强度高。茅一段烃源岩厚度为60～110 m，wTOC为0.07%～4.86%，主要集中在0.5%～1.5%，平均为1.16%，为中等质量的烃源岩，生气强度为(10～22)×108m3/km2，生气强度高；栖一段烃源岩厚度20～45 m，wTOC为0.21%～0.79%，平均为0.46%，为较差烃源岩，生气强度在(0.2～0.5)×108m3/km2，生气强度低。茅一段和栖一段的有机质类型总体上为Ⅱ型，少部分为Ⅰ型，热演化程度处于高-过成熟干气阶段[72-75]。目前对于中二叠统天然气来源仍存有争议，前期的研究认为其主要来源于自身的茅一段烃源岩[76]；最新的研究普遍认为中二叠统天然气属于混源气，由下寒武统筇竹组、下志留统龙马溪组、中二叠统茅口组、栖霞组和上二叠统龙潭组联合供烃[77-78](表1)。

表1 四川盆地烃源岩参数对比Table 1 Comparison of source rock parameters in Sichuan Basin

中二叠统为海相碳酸盐岩沉积，在此背景下难以形成优质的泥质烃源岩。通过与四川盆地内相似的海相碳酸盐岩背景下的烃源岩对比发现[79-82]，中二叠统含海泡石层系烃源岩厚度相对较大，有机质丰度(wTOC)比灯三段、雷口坡组烃源岩高约1倍，生气强度比雷口坡组烃源岩高5～10倍(表1)。这是因为海泡石具有极强的吸附能力，初始生成的海泡石通常为白-浅灰色，在吸附大量有机质后，逐渐转变为黑色或深灰色[83]，这提升了烃源岩的品质和生烃潜力。通过对比二叠系含海泡石层系与非海泡石层系的有机质丰度，发现含海泡石泥质灰岩段的wTOC为0.39%～1.26%，平均为0.77%；灰岩段的wTOC为0.08%～0.56%，平均为0.28%；且由海泡石转化而成的滑石含量与有机碳含量有着较好的相关性(图7)。扫描电镜下发现纤维状海泡石(图8-A、B)和羽状海泡石吸附黑色有机质的现象(图8-C、D)。据此，提出中二叠统有机质富集的新模式：二叠纪受巨型季风控制[84-86]，生物产率较低，仅靠当时沉积的碳酸盐岩，对有机质的富集有限，不易形成优质烃源岩，难以形成成片成带分布的规模性气藏；由构造作用、海底热泉等作用下形成的富硅质流体，在自生重力以及海底洋流的牵引作用下，逐渐积聚于地势低洼地区，与海水中的镁离子相互作用形成海泡石。在海泡石的强吸附性作用下，大量有机质被吸附富集，形成优质烃源岩(图9)。

图7 四川盆地Xt1井海泡石-滑石含量与有机碳含量的关系Fig.7 Relationship between sepiolite-talc content and TOC in Well Xt1, Sichuan Basin

图8 四川盆地中二叠统海泡石与吸附型有机质的扫描电镜特征Fig.8 SEM images showing characteristics of sepiolite and adsorbed organic matter in Middle Permian, Sichuan Basin(A)纤维状海泡石吸附有机质，Z8井，深度4 549.8 m; (B)纤维状海泡石吸附有机质，Z8井，深度4 549.8 m; (C)羽状海泡石吸附有机质，S6井，深度4 194.84 m; (D)羽状海泡石吸附有机质，S6井，深度4 194.84 m。图中黄色箭头所指为海泡石，红色为有机质

图9 海泡石吸附有机质模式图Fig.9 Model diagram of sepiolite adsorption and enrichment of organic matter (A)在富镁富硅条件适宜的海水中，海泡石与有机物、微生物一起沉淀; (B)沉淀后被埋藏形成了富有机质的海泡石

4.2 含海泡石层系成岩转化水白云石化形成优质储层

白云石化是茅口组优质孔隙型储层发育的必要条件。茅一段灰岩储层孔隙度为0.33%～5.73%，平均为1.57%；渗透率为(0.0013～1.54)×10-3μm2，平均为0.113×10-3μm2。茅二段灰岩储层孔隙度为2%～6.3%，平均为2.97%；渗透率为(0.003～1.775)×10-3μm2，平均为0.314×10-3μm2；茅二段白云岩储层孔隙度为2.1%～14.16%，平均为4.9%；渗透率为(0.005～2.145)×10-3μm2，平均为0.375×10-3μm2[87]。白云岩储层储集性能明显优于灰岩储层。一方面，埋藏期白云石化作用使灰岩向白云岩转变，地层水中富镁流体对方解石进行等摩尔交代，白云石相对于方解石具有较小的摩尔体积，交代过程中白云石的沉淀体积小于方解石的溶解体积，岩石孔隙度增加；另一方面，形成的大量白云石晶间孔为后期热流体活动提供了通道，后期热流体进入地层时，酸性流体会对储层进行溶蚀改造，进一步加大岩石孔隙度，使其发育为优质储层。但目前对于四川盆地中二叠统白云岩的成因主要有以下几种解释：①白云岩是富镁的海水-淡水混合水交代围岩形成[88-89]；②玄武岩中铁镁矿物因风化作用淋滤形成白云石化流体[90]；③岩浆热流体与大气淡水或海水混合，经深部热循环改造形成白云石化热液[91-94]。前人的研究只是对某一类型白云岩的成因解释，但不能解释整个中二叠统不同类型白云岩的成因，也不能很好地解释Mg2+来源或动力学机制问题。

通过对中二叠统海泡石形成机理和发育模式的研究，本文提出中二叠世白云石化新模式——海泡石成岩转化流体白云石化模式。二叠纪火山活动频发，富Si流体沿断裂、裂缝上涌，在当时的海水条件下沉淀海泡石。埋藏期海泡石成岩转化成滑石，释放大量富镁离子成岩水流体，对中二叠统茅二段顶部及茅三段底部生屑滩相灰岩进行白云石化，形成层状白云岩储层。海泡石成岩转化释放的富镁成岩转化流体经历了3个阶段：①在浅埋藏期，海泡石开始转化，但此阶段形成富镁成岩流体较少，只能与层内或邻近层眼球状灰岩接触，发生白云石化，形成灰质白云岩或白云质灰岩(图10-A)；②中埋藏阶段，海泡石层系富集的有机质开始排烃，促使海泡石进一步转化，形成的富镁成岩流体增加，同时，受峨眉地裂运动影响，导致富镁成岩流体沿断层运移到上部地层中，与灰岩接触发生白云石化形成豹斑状白云岩(图10-B)；③中-深埋藏阶段，有机质开始大规模排烃，海泡石转化达到高峰，形成大量富镁成岩流体，这些流体在层间压力、流体势与深埋的联合驱动下，开始向低隆区域(生屑颗粒滩)运移，进行交代白云石化(图10-C)，形成大规模层状白云岩储层。这一过程体现了海泡石转化、白云石化类型以及含海泡石层系生排烃阶段的高度耦合性。

图10 四川盆地中二叠统含海泡石层系白云石化模式Fig.10 The dolomitization model of Middle Permian sepiolite-bearing rocks in Sichuan Basin

4.3 含海泡石层系源储组合新模式

中二叠统含海泡石层系可形成自生自储和旁(下)生侧(上)储两种源储组合新模式。在低洼地势的凹陷内海泡石大量沉积，在海泡石的强吸附性作用下，巨量有机质被吸附富集；并且中二叠世早期为凉水环境，这种低温还原的水体环境可以使有机质得到很好的保存，形成优质烃源岩。在中-深埋藏期，凹陷内大量海泡石会发生成岩转化，形成大量有机质孔和黏土微孔，可为油气赋存提供良好空间；并且这类含海泡石灰岩-泥质灰岩韵律层中脆性矿物含量高，体积分数可达70%～90%，可压性高，利于储层改造。因此，在凹陷内部可以形成自生自储型的源储组合。来自凹陷内含海泡石层系的成岩水使在凹陷边缘高部位高能滩体白云石化，形成规模性层状白云岩优质储层，其下部含海泡石层系烃源岩所生成油气沿断裂等运移至白云岩储层中成藏，形成下生上储型的源储组合。凹陷边缘白云岩储层位于含海泡石层系烃源岩侧翼，与烃源岩大面积直接接触，具有近源成藏优势，因此在环富含海泡石的凹陷边缘可以形成旁生侧储型的源储组合。该类源储组合烃源岩生烃潜力大，储层物性好，且源储大面积直接接触，油气成藏效率高(图11)。

图11 四川盆地中二叠统含海泡石层系源储配置模式图Fig.11 Source and reservoir configuration pattern of Middle Permian sepiolite-bearing strata in Sichuan Basin

5 含海泡石层系油气勘探有利地区

5.1 海泡石分布对中二叠统隆拗格局的指示

峨眉地裂运动分为3个阶段：①地裂运动初期(泥盆纪-石炭纪)在上扬子地台东南缘表现为裂陷槽和台丘的构造模式；②地裂运动中期(早-中二叠世)地台内部呈现台块-斜坡-台槽的格局；③地裂运动高潮期(晚二叠世-早三叠世)表现为地台西南缘有大面积玄武岩喷溢，在扬子板块南北缘均有拉张运动，南缘形成台块(孤立台地)、台槽格局，北缘形成拗拉槽群[95-96]。峨眉地裂运动的演化与南秦岭洋打开、松潘-甘孜边缘海的扩张和金沙江-哀牢山洋盆活动有密切的关系。这与冈瓦纳大陆和欧亚大陆裂解有关，在扬子板块西北缘因南秦岭洋盆扩张，形成广旺-开江-梁平拗拉槽群[97-98]。

中二叠统海泡石在华南地区广泛分布，沉积层位具有等时性特点。海泡石沉积期正好处于峨眉地裂运动中期，其沉积受峨眉地裂运动影响，为地台边缘风暴、沉积盆地张裂、海平面上升、上升洋流等地质因素共同作用的产物，在构造作用、海底热泉以及硅藻吸附等作用下形成的富硅质流体，在自生重力以及海底洋流的牵引作用下，逐渐积聚于地势低洼地区，与海水中的镁离子相互作用形成海泡石[99]。二叠系海泡石产出和分布能够指示峨眉地裂运动中期台块与台槽分布，也能反映二叠纪风暴影响范围、上升洋流的分布范围。在上扬子台地周缘及广元-广安-涪陵区域为台槽，并沿广元-广安-涪陵一线将上扬子台地分为两个大型台块；在中下扬子地区，海泡石分布较为分散，主要分布于右江盆地中部台槽地区以及江南盆地东北部台槽地区。这反映了华南板块二叠纪风暴主要影响范围在上扬子台地，对中下扬子地区影响较小；上升洋流主要分布于上扬子台地周缘及广元-广安-涪陵区域，少部分分布于下扬子地区的右江盆地中部百色-南宁区域及江南盆地东北部广济-湘潭-浏阳区域(图12)。

图12 华南板块海泡石分布图Fig.12 The distribution of sepiolite in Huanan Plate(据文献[11,50,99]修改)1.四川石棉; 2.广西都安; 3.湖北广济; 4.安徽全椒; 5.浙江临安; 6.湖南慈利; 7.湖南石门; 8.湖南湘潭; 9.湖南浏阳; 10.江西乐平

本文通过含海泡石段的测井曲线特征的总结，建立含海泡石层系的测井响应特征。通过对四川盆地钻井的测井数据识别，进而编制全盆地中二叠统含海泡石层系(泥岩+泥质灰岩)的厚度分布图(图13)。从图中可以看出，四川盆地在中二叠统发育“两台一凹”的构造-沉积格局，即川西北-蜀南台地、川东北台地和通江-元坝-南充-长寿凹陷(凹陷的形成演化和机制另文论述)。川西北-蜀南台地海泡石分布面积为8.22×104km2，厚度为0～59.45 m，平均厚度为25.76 m；川东北台地海泡石分布面积为4.84×104km2，厚度为0～42.76 m,平均厚度为14.23m；通江-元坝-南充-长寿凹陷主要呈“C”形，总体呈现北宽中窄南宽的双喇叭形特征，海泡石分布面积为7.27×104km2，厚度为36～95 m，平均厚度为48.76 m。通江-元坝-南充-长寿凹陷可分为3段：北段为通江-元坝-南充区域，呈北东-南西走向，开口方向北东，宽度为12.89～74.76 km，面积为1.64×104km2，坡度为东陡西缓，向南西中江方向延伸；中段为南充-合川区域，呈北西-南东走向，宽度为5.6～22.16 km，面积为1.61×103km2，呈北陡南缓的特征，向南西宜宾方向延伸；南段为长寿-涪陵区域，北西-南东走向，开口方向南东，宽度为38.24～65.75 km，面积为4.97×103km2，北陡南缓，向南西綦江方向和东北石柱方向延伸。

5.2 中二叠统气藏分布特征

近年来四川盆地进入了天然气勘探开发的黄金时期，其中中二叠统总资源量1.47×1012m3，累计探明81.168×109m3[100-101]，资源探明率6%，勘探程度较低，剩余资源潜力大。早期对中二叠统的勘探主要以灰岩缝洞型气藏为主，钻穿茅口组探井共有2 700余口，相继发现了隆10、自2井为代表的缝洞气藏325个，累计采气65×109m3，平均单个气藏储量为0.1×109m3，目前年产气0.64×109m3[101]。在近些年的勘探过程中，中二叠统孔隙型白云岩气藏获得巨大突破，是目前的勘探热点。此外，继Js1、Yh1、TT1井茅一段泥质灰岩获得工业气流以来，茅一段非常规气藏逐渐成为中二叠统的另一勘探热点。尽管中二叠统勘探已取得了多点式的突破，但还不能很好地揭示其气藏的分布规律。本次研究发现近年来高产的白云岩气藏、灰岩气藏与茅一段非常规泥质灰岩气藏均与含海泡石层系厚度密切相关(表2，图14)，通过距含海泡石层系沉积中心距离、含海泡石层系厚度与产层关系交汇图可以看出，不论是白云岩气藏还是泥质灰岩气藏，含海泡石层系厚度越大，与含海泡石层系沉积中心的距离越近，测试产量越高。统计来看，距含海泡石层系沉积中心20 km内且含海泡石层系厚度在40～60 m范围内区域为(古)油气藏聚集最有利区；距含海泡石层系沉积中心20～60 km范围内，含海泡石层系厚度在20～40 m区域为(古)油气藏聚集有利区(图13)。

图13 四川盆地中二叠统含海泡石层系厚度和油气有利勘探地区分布图Fig.13 The isopach map and favorable exploration regions of Middle Permian sepiolite-bearing strata series in Sichuan Basin

图14 四川盆地中二叠统发现井测试产量与含海泡石层系厚度、含海泡石层系沉积中心距离的关系Fig.14 Correlation of tested production, sepiolite thickness and distance to sepiolite depositional center of Middle Permian in Sichuan Basin

表2 四川盆地二叠系含海泡石层系气藏与海泡石凹陷的关系Table 2 Relationship between gas pools and sepiolite sag of Middle Permian sepiolite-bearing strata series in Sichuan Basin

5.3 含海泡石层系有利勘探地区

含海泡石层系可形成两大类(古)油气藏，即凹陷边缘的旁(下)生侧(上)储型层状白云岩气藏和凹陷内的自生自储型泥质灰岩非常规气藏。含海泡石层系源储配置新模式拓宽了油气勘探领域，为中二叠统油气勘探提供了新的方向，并进一步佐证了四川盆地为超级含油气盆地[100]。根据含海泡石层系厚度<20 m、20～<40 m、40～<60 m和≥60 m的等级，同时参考栖霞组和茅口组滩相和白云岩的分布特征，划分出四川盆地中二叠统常规气藏和非常规气藏的最有利勘探区带、有利勘探区带(图13)。中二叠统非常规泥质灰岩气藏最有利勘探区含海泡石层系累计厚度60～80 m，主要分布在通江-元坝-南充-长寿一带，即图13中黄色虚线以内的凹陷中心区域，勘探面积大约 24 800 km2；中二叠统白云岩气藏的最有利勘探区含海泡石层系累计厚度在40～60 m，主要分布在通江-元坝-南充-长寿凹陷以南的广元-江油-遂宁-重庆和凹陷以北的宣汉-阆中-广安-石柱地区，即图13中的黄色虚线和红色虚线之间的区带，凹陷北勘探区带面积大约为14 700 km2，凹陷南勘探区带面积大约为 33 000 km2。目前的常规白云岩气藏大多位于凹陷边缘的两个区带内。因此，四川盆地中二叠统含海泡石层系的两类气藏的有利勘探区均位于通江-长寿凹陷的“C”形区带内，值得下一步勘探重点关注。

6 结 论

a.海泡石为海泡石-坡缕石族黏土矿物，属斜方晶系，具有层链状结构，可塑性强，比表面积巨大，具有超强的吸附能力；最高干涉色可达Ⅲ级橙色，可见一组解理。四川盆地中二叠统海泡石主要有层状自生矿物、透镜状和交代生屑状3种赋存状态。海泡石成岩转化过程形成海泡石-滑石-燧石共生组合。

b.四川盆地中二叠统大多数海泡石属海相沉积型成因，由火山活动引发的富SiO2流体与较高的碱度(低pCO2, pH值为8～9.5)、中等盐度(微咸水)的海水混合后直接沉淀形成；少部分海泡石为热液交代成因，由富镁碳酸盐岩与硅质热液流体交代形成。

c.四川盆地中二叠统含海泡石层系形成自生自储和旁(下)生侧(上)储型的源储配置新模式。含海泡石层系具有极强的吸附能力，提升了烃源岩的品质和生烃潜力，有机碳质量分数为0.5%～1.5%，平均值为1.16%，属于中等烃源岩，生气强度在(10～22)×108m3/km2，生气强度高，具有优良的生烃潜力。海泡石在成岩过程中释放镁离子、SiO2和水分子，形成大量的有机质孔和黏土微孔，形成非常规储层；同时富镁离子成岩水使高部位生屑滩相灰岩发生白云石化，在烃源岩侧上方形成层状白云岩储层。烃源岩与储集层形成了大面积相邻接触的空间配置，提高了含海泡石层系的油气成藏效率。

d.四川盆地中二叠统含海泡石层系的厚度分布揭示出“两台一凹”的构造-沉积格局，川西北-蜀南台地与川东北台地被“C”形的通江-元坝-南充-长寿凹陷所分割。距含海泡石层系沉积中心20 km内且含海泡石层系厚度在40～60 m范围内区域为(古)油气藏有利分布区。含海泡石层系可形成两大类(古)油气藏，即凹陷边缘的旁(下)生侧(上)储型层状白云岩气藏和凹陷内的自生自储型泥质灰岩非常规气藏。中二叠统非常规气藏最有利勘探区主要分布在通江-元坝-南充-长寿凹陷地区；中二叠统白云岩气藏的最有利勘探区主要沿凹陷以南的广元-江油-遂宁-重庆和凹陷以北的宣汉-阆中-广安-石柱地区呈带状分布，勘探前景广阔。