四川盆地西南部上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖成藏模式初探

摘 要

摘要：采用將周公山重點(diǎn)氣藏解剖與區(qū)域地質(zhì)分析相結(jié)合的方法，研究了四川盆地西南部上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖的特殊性、成藏的復(fù)雜性和多樣性。分析認(rèn)為：玄武巖在川、滇、黔廣泛分布
摘要：采用將周公山重點(diǎn)氣藏解剖與區(qū)域地質(zhì)分析相結(jié)合的方法，研究了四川盆地西南部上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖的特殊性、成藏的復(fù)雜性和多樣性。分析認(rèn)為：玄武巖在川、滇、黔廣泛分布，研究區(qū)內(nèi)其厚度為40～500m；玄武巖的多期溢流，造就其縱向上的多旋回性和各旋回頂部的溶蝕孔洞發(fā)育，發(fā)育的裂縫勾通孔洞構(gòu)成了良好的滲流網(wǎng)絡(luò)體系；氣組分、同位素分析和親緣對(duì)比研究結(jié)果認(rèn)為，玄武巖天然氣組成與震旦系和上三疊統(tǒng)氣迥然有別，下二疊統(tǒng)是主烴源層，上二疊統(tǒng)相變?yōu)槊合档貙訁^(qū)可能也有所貢獻(xiàn)，燕山中晚期為生、排烴高峰期，也是玄武巖古油氣藏的形成期，強(qiáng)烈的喜山運(yùn)動(dòng)使全區(qū)構(gòu)造定型、油氣重新調(diào)整并趨多樣化。周公山-氈帽山區(qū)塊應(yīng)以尋找構(gòu)造氣藏為主，該區(qū)以東應(yīng)著力于巖性氣藏和構(gòu)造-巖性復(fù)合型油氣藏的勘探、研究工作。
關(guān)鍵詞：四川盆地；晚二疊世；峨眉山玄武巖；儲(chǔ)集層；烴源；成藏模式；碳同位素；構(gòu)造油氣藏
    峨眉山玄武巖(P2β)最早命名于1928年(趙亞曾)，特指覆蓋于四川盆地西南峨眉山地區(qū)含Neoschwagerina筵化石茅口組之上的玄武巖。四川盆地鉆遇上二疊統(tǒng)玄武巖始于1966年威西地區(qū)，1992年在雅安地區(qū)周公山構(gòu)造1號(hào)井完鉆上試首次獲氣，無(wú)阻流量達(dá)50×104m3/d，其后相繼完鉆了周公2井和漢6井，但因玄武巖的特殊性等諸多原因，導(dǎo)致勘探停滯。
1 玄武巖的形成與分布
    峨眉山玄武巖是目前我國(guó)境內(nèi)唯一被國(guó)際學(xué)術(shù)界認(rèn)可的大火成巖省[1]。一般認(rèn)為，大火成巖省來(lái)源于地幔柱，但對(duì)巖石圈參與地幔柱中混染的程度，學(xué)者界爭(zhēng)議較大。就其成因而言，20世紀(jì)八九十年代，以裂谷成因占主導(dǎo)，隨著研究的深入，地幔柱成因逐成主流觀(guān)點(diǎn)，其依據(jù)之一是從下二疊統(tǒng)茅口組石灰?guī)r的剝蝕情況推斷玄武巖是呈近圓狀展布，而不是沿攀西裂谷呈線(xiàn)狀分布[1]。
    峨眉山玄武巖通常分為西、中、東3大巖區(qū)(圖1)[2]，在四川、云南、貴州地區(qū)廣泛分布，自西向東厚度呈減薄趨勢(shì)，變化幅度可由西部大于5000m至東部小于100m。一般認(rèn)為西界為哀牢山-紅河斷裂，往北至龍門(mén)山-小箐河斷裂，面積達(dá)25×104km2，體積小于1×107km3。在川西南部地區(qū)厚40～500m，由南西向北東方向厚度也逐漸變薄，與總體變化趨勢(shì)一致，向東、向北尖滅于邛崍、仁壽、威西、宜賓等地區(qū)[3]。

    由于火山噴溢呈脈動(dòng)式，故其噴溢(熔巖流)物具多期性、韻律性。據(jù)峨眉山玄武巖露頭情況和地腹巖心的組構(gòu)特征可在縱向上劃分出若干個(gè)熔巖流段(韻律或旋回)，每段從下部的致密狀→斑狀→氣孔狀或杏仁狀，頂部一般為凝灰?guī)r或火山角礫巖，在川西南部地區(qū)最多可劃分出10～11個(gè)這樣的旋回。
2 峨眉山玄武巖儲(chǔ)集特征
    川西南部地區(qū)峨眉山玄武巖主要由熔巖類(lèi)、火山碎屑巖構(gòu)成[4]。不同的巖石組構(gòu)特征和后期成巖作用改造對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能有不同的影響(表1)，其主要的儲(chǔ)集空間有以下3類(lèi)：
 
2.1 原生孔隙
    多見(jiàn)于杏仁狀、氣孔(杏仁)狀玄武巖中(圖2)，高溫玄武熔巖冷凝時(shí)氣體不斷向上排出，上部熔巖溫度下降快，成巖后使氣體封閉在巖體中形成氣孔；后因熱液作用和重結(jié)晶作用部分氣孔被次生礦物所充填，這種半充填的杏仁和未充填的氣孔是玄武巖原生孔隙的主體，但多是孤立的，需靠裂縫溝通。
 

2.2 溶蝕改造孔洞
   以溶蝕火山角礫巖為主。早二疊世末東吳運(yùn)動(dòng)使四川盆地大幅整體抬升，接受大氣淡水的淋濾改造，玄武巖的多期溢流，每次溢流停歇間，常受到大氣淡水的淋濾改造，故每個(gè)旋回的頂部普遍發(fā)育溶蝕孔洞，并在電測(cè)曲線(xiàn)和成像測(cè)井上響應(yīng)特征明顯。
2.3 裂縫系統(tǒng)
    研究區(qū)玄武巖裂縫以成巖裂縫和構(gòu)造裂縫為主(圖3)。成巖裂縫包括因內(nèi)外散熱不均，冷縮作用形成的一些柱狀節(jié)理，收縮縫、晶間縫；構(gòu)造裂縫是構(gòu)造應(yīng)力的產(chǎn)物。按傾角分為水平縫、斜交縫、垂直縫，據(jù)巖心統(tǒng)計(jì)，三者數(shù)量比例大致為1:2:2，其中垂直縫和斜交縫較寬(最寬可達(dá)2cm)，水平縫較窄大多為全充填縫。巖石裂縫發(fā)育程度不均，一般(2～3)條/m、最多達(dá)12條/m；普遍發(fā)育寬0.05～2.0mm的微裂縫，周公2井薄片見(jiàn)遇率達(dá)55%，但多被充填或半充填并常伴溶蝕現(xiàn)象。綜上所述，峨眉山玄武巖是由原生氣孔、溶蝕孔洞和裂縫構(gòu)成的孔洞-裂縫型儲(chǔ)層。

3 氣源與成藏模式探討
    周公山玄武巖氣藏生產(chǎn)至今已愈17a，屬次生氣藏為學(xué)界共識(shí)，但氣源來(lái)自何層尚有歧義[3、5]。據(jù)表2可知，周公1井玄武巖與威遠(yuǎn)震旦系氣組成差別大，后者N2、CO2、H2S、He含量高，CH4低，多數(shù)人認(rèn)為氣源主要來(lái)自寒武系筇竹寺組，而川西南部地區(qū)受加里東運(yùn)動(dòng)影響，該套烴源巖剝蝕，殘余厚度僅0～70m。天然氣碳同位素揭示，玄武巖天然氣具油型氣特征，與川西南部上三疊統(tǒng)天然氣碳同位素有明顯差異。地面露頭地化分析(表3)表明，玄武巖瀝青苗的飽和烴色譜均以正構(gòu)烷烴為主，主峰都為nC17奇碳數(shù)優(yōu)勢(shì)，Pr/Ph為0.69、Pr/nC17為0.43、Ph/nC18為0.74、∑nC21-/∑nC21+為1.44、Ro為3.067%，與下伏的下二疊統(tǒng)石灰?guī)r具良好的親緣關(guān)系，推測(cè)烴源來(lái)自下二疊統(tǒng)。
 
    另?yè)?jù)玄武巖瀝青的m/z217質(zhì)量色譜圖(圖4)，規(guī)則甾烷呈近“V”字形，C27占優(yōu)勢(shì)，反映水生生物輸入有機(jī)質(zhì)較多，利用C27-C28-C29甾烷相對(duì)含量判斷烴源巖母質(zhì)類(lèi)型(圖5)，表明除水生生物外，還有部分腐殖型有機(jī)質(zhì)的輸入；由于上覆的沙灣組在漢王場(chǎng)-青神-犍為-珙縣以東地區(qū)，已相變?yōu)楹谏?yè)巖夾薄層石灰?guī)r，有時(shí)可見(jiàn)薄層碳質(zhì)頁(yè)巖和煤層[3]，故推測(cè)氣源可能有上二疊統(tǒng)煤系地層的貢獻(xiàn)。
    滇黔地區(qū)玄武巖中瀝青及有機(jī)包裹體研究認(rèn)為，該區(qū)曾發(fā)育過(guò)古油氣藏[6～8]，而周公山玄武巖氣藏的形成也不是孤立的地質(zhì)事件，在地史發(fā)展中凡具備儲(chǔ)集能力的玄武巖分布區(qū)均可能聚集成藏。

    圖6是玄武巖含油氣系統(tǒng)綜合事件圖，由于獨(dú)特的成巖特征和分布，使其具備形成巖性圈閉、構(gòu)造圈閉以及復(fù)合圈閉的可能。玄武巖形成初期，受成巖前古地貌控制，在川、滇、黔呈南西-北東向展布，每個(gè)旋回頂部發(fā)育儲(chǔ)層和大量的成巖裂縫，其后沉積了數(shù)十至250m的暗紫色泥巖夾粉砂巖的上二疊統(tǒng)沙灣組致密蓋層；中侏羅世燕山早期，二疊系烴源巖成熟；白堊紀(jì)燕山中、晚期，地層抬升、褶皺，研究區(qū)周公山等構(gòu)造已具雛形并缺失白堊系-新近系地層，此期是重要的生、排烴期，大量油氣通過(guò)浮力和裂縫進(jìn)入玄武巖儲(chǔ)層形成巖性氣藏；喜山期是重要的斷、褶期和構(gòu)造定型期，由于各地區(qū)玄武巖分布特征不同，受構(gòu)造應(yīng)力影響強(qiáng)弱不同，油氣重組后而具明顯的分帶性。Ⅰ區(qū)帶：位于川西南部的西南隅，厚度逾250m，已發(fā)現(xiàn)周公山、沙坪鐵廠(chǎng)、氈帽山、汪山等多個(gè)南北向斷褶構(gòu)造，因大而陡的順軸斷層發(fā)育，水體入侵，燕山期形成的巖性氣藏解體，一部分溢散、一部分仍賦存于斷層-構(gòu)造圈閉中而形成構(gòu)造型氣藏，如周公山玄武巖氣藏。Ⅱ區(qū)帶：Ⅰ區(qū)帶之東，玄武巖厚度為100～250m，分布于順龍場(chǎng)、漢王場(chǎng)、浦西等7個(gè)構(gòu)造，鉆達(dá)、鉆經(jīng)玄武巖的井3口，漢1、大深1井未測(cè)試，漢6井測(cè)試見(jiàn)微氣、未見(jiàn)水；受區(qū)域應(yīng)力影響小，斷、褶適中，保存條件好是構(gòu)造-巖性復(fù)合型氣藏勘探的理想之地，關(guān)鍵是尋找有效儲(chǔ)層和裂縫均發(fā)育的部位。
4 結(jié)論
    1) 峨眉山玄武巖川、滇、黔地區(qū)廣泛分布，在川西南部地區(qū)厚40～500m，由南西向北東方向厚度變薄，據(jù)巖石組構(gòu)差異縱向上劃可分出若干個(gè)(最多可達(dá)11個(gè))熔巖流(旋回)段。
    2) 玄武巖主要儲(chǔ)集空間為原生氣孔、溶蝕孔洞和裂縫。原生孔隙較少且連通性差，常由裂縫溝通地下的滲濾網(wǎng)絡(luò)。
    3) 玄武巖成藏史研究認(rèn)為：油氣多來(lái)自下二疊統(tǒng)，推測(cè)上二疊統(tǒng)煤系地層也有所貢獻(xiàn)；燕山中、晚期是重要的油氣生、排烴期，也是玄武巖古油氣藏的形成期；強(qiáng)烈的喜山運(yùn)動(dòng)使構(gòu)造定型、油氣重新調(diào)整而趨多樣化，除構(gòu)造氣藏外，尚可以發(fā)現(xiàn)大面積分布、整裝的巖性油氣藏和構(gòu)造-巖性復(fù)合型油氣藏。
    綜上所述，川I西南部地區(qū)上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖分布面積廣，縱向旋回多，儲(chǔ)層類(lèi)型豐富，氣源條件好，具良好的勘探潛力。
    致謝：在研究與成文過(guò)程中，邱宗恬高級(jí)工程師審核、修改了全文，在此表示感謝！
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(本文作者：楊毅1 張本健1 蔣德生1 裴森奇1 周子琰2 1.中國(guó)石油西南油氣田公司川西北氣礦；2.中國(guó)石油西南油氣田公司采氣工程研究院)