四川盆地西南部上二疊統峨眉山玄武巖成藏模式初探

摘 要

摘要：采用將周公山重點氣藏解剖與區域地質分析相結合的方法，研究了四川盆地西南部上二疊統峨眉山玄武巖的特殊性、成藏的復雜性和多樣性。分析認為：玄武巖在川、滇、黔廣泛分布
摘要：采用將周公山重點氣藏解剖與區域地質分析相結合的方法，研究了四川盆地西南部上二疊統峨眉山玄武巖的特殊性、成藏的復雜性和多樣性。分析認為：玄武巖在川、滇、黔廣泛分布，研究區內其厚度為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育，發育的裂縫勾通孔洞構成了良好的滲流網絡體系；氣組分、同位素分析和親緣對比研究結果認為，玄武巖天然氣組成與震旦系和上三疊統氣迥然有別，下二疊統是主烴源層，上二疊統相變為煤系地層區可能也有所貢獻，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，強烈的喜山運動使全區構造定型、油氣重新調整并趨多樣化。周公山-氈帽山區塊應以尋找構造氣藏為主，該區以東應著力于巖性氣藏和構造-巖性復合型油氣藏的勘探、研究工作。
關鍵詞：四川盆地；晚二疊世；峨眉山玄武巖；儲集層；烴源；成藏模式；碳同位素；構造油氣藏
    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含Neoschwagerina筵化石茅口組之上的玄武巖。四川盆地鉆遇上二疊統玄武巖始于1966年威西地區，1992年在雅安地區周公山構造1號井完鉆上試首次獲氣，無阻流量達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境內唯一被國際學術界認可的大火成巖省[1]。一般認為，大火成巖省來源于地幔柱，但對巖石圈參與地幔柱中混染的程度，學者界爭議較大。就其成因而言，20世紀八九十年代，以裂谷成因占主導，隨著研究的深入，地幔柱成因逐成主流觀點，其依據之一是從下二疊統茅口組石灰巖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狀分布[1]。
    峨眉山玄武巖通常分為西、中、東3大巖區(圖1)[2]，在四川、云南、貴州地區廣泛分布，自西向東厚度呈減薄趨勢，變化幅度可由西部大于5000m至東部小于100m。一般認為西界為哀牢山-紅河斷裂，往北至龍門山-小箐河斷裂，面積達25×104km2，體積小于1×107km3。在川西南部地區厚40～500m，由南西向北東方向厚度也逐漸變薄，與總體變化趨勢一致，向東、向北尖滅于邛崍、仁壽、威西、宜賓等地區[3]。

    由于火山噴溢呈脈動式，故其噴溢(熔巖流)物具多期性、韻律性。據峨眉山玄武巖露頭情況和地腹巖心的組構特征可在縱向上劃分出若干個熔巖流段(韻律或旋回)，每段從下部的致密狀→斑狀→氣孔狀或杏仁狀，頂部一般為凝灰巖或火山角礫巖，在川西南部地區最多可劃分出10～11個這樣的旋回。
2 峨眉山玄武巖儲集特征
    川西南部地區峨眉山玄武巖主要由熔巖類、火山碎屑巖構成[4]。不同的巖石組構特征和后期成巖作用改造對儲層的儲集性能有不同的影響(表1)，其主要的儲集空間有以下3類：
 
2.1 原生孔隙
    多見于杏仁狀、氣孔(杏仁)狀玄武巖中(圖2)，高溫玄武熔巖冷凝時氣體不斷向上排出，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。早二疊世末東吳運動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，故每個旋回的頂部普遍發育溶蝕孔洞，并在電測曲線和成像測井上響應特征明顯。
2.3 裂縫系統
    研究區玄武巖裂縫以成巖裂縫和構造裂縫為主(圖3)。成巖裂縫包括因內外散熱不均，冷縮作用形成的一些柱狀節理，收縮縫、晶間縫；構造裂縫是構造應力的產物。按傾角分為水平縫、斜交縫、垂直縫，據巖心統計，三者數量比例大致為1:2:2，其中垂直縫和斜交縫較寬(最寬可達2cm)，水平縫較窄大多為全充填縫。巖石裂縫發育程度不均，一般(2～3)條/m、最多達12條/m；普遍發育寬0.05～2.0mm的微裂縫，周公2井薄片見遇率達55%，但多被充填或半充填并常伴溶蝕現象。綜上所述，峨眉山玄武巖是由原生氣孔、溶蝕孔洞和裂縫構成的孔洞-裂縫型儲層。

3 氣源與成藏模式探討
    周公山玄武巖氣藏生產至今已愈17a，屬次生氣藏為學界共識，但氣源來自何層尚有歧義[3、5]。據表2可知，周公1井玄武巖與威遠震旦系氣組成差別大，后者N2、CO2、H2S、He含量高，CH4低，多數人認為氣源主要來自寒武系筇竹寺組，而川西南部地區受加里東運動影響，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烷烴為主，主峰都為nC17奇碳數優勢，Pr/Ph為0.69、Pr/nC17為0.43、Ph/nC18為0.74、∑nC21-/∑nC21+為1.44、Ro為3.067%，與下伏的下二疊統石灰巖具良好的親緣關系，推測烴源來自下二疊統。
 
    另據玄武巖瀝青的m/z217質量色譜圖(圖4)，規則甾烷呈近“V”字形，C27占優勢，反映水生生物輸入有機質較多，利用C27-C28-C29甾烷相對含量判斷烴源巖母質類型(圖5)，表明除水生生物外，還有部分腐殖型有機質的輸入；由于上覆的沙灣組在漢王場-青神-犍為-珙縣以東地區，已相變為黑色頁巖夾薄層石灰巖，有時可見薄層碳質頁巖和煤層[3]，故推測氣源可能有上二疊統煤系地層的貢獻。
    滇黔地區玄武巖中瀝青及有機包裹體研究認為，該區曾發育過古油氣藏[6～8]，而周公山玄武巖氣藏的形成也不是孤立的地質事件，在地史發展中凡具備儲集能力的玄武巖分布區均可能聚集成藏。

    圖6是玄武巖含油氣系統綜合事件圖，由于獨特的成巖特征和分布，使其具備形成巖性圈閉、構造圈閉以及復合圈閉的可能。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，每個旋回頂部發育儲層和大量的成巖裂縫，其后沉積了數十至250m的暗紫色泥巖夾粉砂巖的上二疊統沙灣組致密蓋層；中侏羅世燕山早期，二疊系烴源巖成熟；白堊紀燕山中、晚期，地層抬升、褶皺，研究區周公山等構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，大量油氣通過浮力和裂縫進入玄武巖儲層形成巖性氣藏；喜山期是重要的斷、褶期和構造定型期，由于各地區玄武巖分布特征不同，受構造應力影響強弱不同，油氣重組后而具明顯的分帶性。Ⅰ區帶：位于川西南部的西南隅，厚度逾250m，已發現周公山、沙坪鐵廠、氈帽山、汪山等多個南北向斷褶構造，因大而陡的順軸斷層發育，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-構造圈閉中而形成構造型氣藏，如周公山玄武巖氣藏。Ⅱ區帶：Ⅰ區帶之東，玄武巖厚度為100～250m，分布于順龍場、漢王場、浦西等7個構造，鉆達、鉆經玄武巖的井3口，漢1、大深1井未測試，漢6井測試見微氣、未見水；受區域應力影響小，斷、褶適中，保存條件好是構造-巖性復合型氣藏勘探的理想之地，關鍵是尋找有效儲層和裂縫均發育的部位。
4 結論
    1) 峨眉山玄武巖川、滇、黔地區廣泛分布，在川西南部地區厚40～500m，由南西向北東方向厚度變薄，據巖石組構差異縱向上劃可分出若干個(最多可達11個)熔巖流(旋回)段。
    2) 玄武巖主要儲集空間為原生氣孔、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絡。
    3) 玄武巖成藏史研究認為：油氣多來自下二疊統，推測上二疊統煤系地層也有所貢獻；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；強烈的喜山運動使構造定型、油氣重新調整而趨多樣化，除構造氣藏外，尚可以發現大面積分布、整裝的巖性油氣藏和構造-巖性復合型油氣藏。
    綜上所述，川I西南部地區上二疊統峨眉山玄武巖分布面積廣，縱向旋回多，儲層類型豐富，氣源條件好，具良好的勘探潛力。
    致謝：在研究與成文過程中，邱宗恬高級工程師審核、修改了全文，在此表示感謝！
參考文獻
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[7] 李厚民，毛景文，張長青，等.滇黔交界地區玄武巖銅礦中有機質的生物標志物特征及其地質意義[J].地質評論，2005，51(5)：539-549.
[8] 李厚民，毛景文，張冠，等.滇黔交界地區玄武巖銅礦蝕變分帶和有機包裹體特征及其地質意義[J].地質學報，2006，80(7)：1026-1034.
 
(本文作者：楊毅1 張本健1 蔣德生1 裴森奇1 周子琰2 1.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦；2.中國石油西南油氣田公司采氣工程研究院)