川東北地區(qū)飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖成因與成巖-成藏系統(tǒng)

鄭榮才, 劉 萍, 文華國(guó)

(油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059)

川東北地區(qū)飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖成因與成巖-成藏系統(tǒng)

鄭榮才, 劉 萍, 文華國(guó)

(油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059)

通過沉積相剖面、巖石結(jié)構(gòu)和多項(xiàng)地球化學(xué)指標(biāo)、油氣源巖性質(zhì)對(duì)比及流體非均質(zhì)性與運(yùn)移路徑分析等新技術(shù)方法，運(yùn)用流體-巖石相互作用和流體成藏動(dòng)力學(xué)新理論，研究了川東北地區(qū)飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖成因和成藏特征，確定此2個(gè)層位的優(yōu)質(zhì)生物礁相和鮞灘相白云巖儲(chǔ)層成因主要與成巖期的埋藏白云巖化作用有關(guān)，都屬于同源流體和同一流體輸導(dǎo)體系控制的多期次、多階段埋藏白云巖化與連續(xù)的重結(jié)晶作用產(chǎn)物，論證了飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組與埋藏白云巖化作用及多期次油氣運(yùn)移、充注和成藏過程也受同一流體輸導(dǎo)體系和同一油氣源控制。依據(jù)埋藏白云巖化過程的成巖系統(tǒng)劃分與成藏過程在時(shí)空上的耦合匹配關(guān)系，提出以通源斷裂/裂隙帶為核心的，由斷裂/裂隙帶、不整合面和優(yōu)質(zhì)礁、灘相白云巖儲(chǔ)層構(gòu)成的復(fù)合輸導(dǎo)體系為主控因素的統(tǒng)一“成巖-成藏系統(tǒng)”概念。

熱液白云巖；成巖流體；成巖-成藏系統(tǒng)；輸導(dǎo)體系；飛仙關(guān)組；長(zhǎng)興組；川東北

在碳酸鹽巖研究領(lǐng)域，白云巖成因是最具爭(zhēng)議和認(rèn)識(shí)最為復(fù)雜的科學(xué)問題之一，圍繞白云巖的沉積和成巖環(huán)境、成巖流體的來源和性質(zhì)、白云巖化過程和相關(guān)的成因模式等，一直是地質(zhì)學(xué)家探索的前緣領(lǐng)域[1-2]。隨著測(cè)試技術(shù)的提高和勘探實(shí)踐深入，熱液白云巖化作用已成為研究白云巖成因的主導(dǎo)模式[3-13]。同時(shí)，圍繞白云巖化流體來源、性質(zhì)、輸導(dǎo)體系、流體運(yùn)移路徑與流體-巖石相互作用過程的成巖系統(tǒng)劃分[14]，及其在時(shí)間-空間上成巖-成藏作用的耦合匹配關(guān)系，更是沉積學(xué)界和石油地質(zhì)學(xué)界矚目的研究熱點(diǎn)。近年來在川東北地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)和上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組(P3ch)鉆獲的普光、元壩、龍崗、羅家寨、渡口河、黃龍場(chǎng)和五百梯等一系列特大型和大中型氣田，飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組優(yōu)質(zhì)礁、灘相儲(chǔ)層都為高程度白云巖化作用的產(chǎn)物，而涉及儲(chǔ)層成因的白云巖化模式爭(zhēng)議很大，在早期研究中應(yīng)用最廣泛的是混合水和滲透回流模式[15-18]，近期應(yīng)用更多的是混合水與埋藏白云巖化，或滲透回流與埋藏白云巖化雙重成因的疊加模式[19-22]。本文在已有研究成果基礎(chǔ)上[9-12]，補(bǔ)充了部分流體包裹體和穩(wěn)定同位素新材料，以巖石結(jié)構(gòu)、流體包裹體和痕量元素及穩(wěn)定同位素地球化學(xué)特征的綜合研究為基礎(chǔ)，分析和對(duì)比飛仙關(guān)組與長(zhǎng)興組白云巖成因特征的異同性為研究思路，從中劃分出準(zhǔn)同生交代白云巖和成巖期熱液交代白云巖(即簡(jiǎn)稱為HTD的熱液白云巖)2種成因類型，認(rèn)為優(yōu)質(zhì)礁、灘相白云巖儲(chǔ)層僅與多期次的熱液交代和重結(jié)晶作用有關(guān)，屬于構(gòu)造控制的熱液白云巖[5]；更重要的是發(fā)現(xiàn)此2個(gè)層位與熱液白云巖概念的儲(chǔ)層各項(xiàng)成因特征具有驚人的相似性[9-12]，多期次的熱液白云巖化過程具有在多個(gè)“成巖子系統(tǒng)”中同步演化、繼承性發(fā)展和受同一流體輸導(dǎo)體系控制的顯著特點(diǎn)。

1 成因特征與對(duì)比

1.1 白云巖產(chǎn)狀特征與對(duì)比

飛仙關(guān)組鮞灘相白云巖與長(zhǎng)興組礁、灘相白云巖在產(chǎn)狀特征上有很大的相似性，特點(diǎn)為臺(tái)內(nèi)或臺(tái)地邊緣的長(zhǎng)興組礁、灘相白云巖儲(chǔ)層，一般都位于礁生長(zhǎng)旋回中上部(圖1)，礁體的頂部往往發(fā)育有同沉積期暴露形成的大氣水侵蝕面，與大氣水和混合水淋濾、溶蝕和膠結(jié)等有關(guān)的成巖作用明顯，因此，很多研究者將此特征作為判斷白云巖成因與混合水有關(guān)的依據(jù)。類似的情況也出現(xiàn)在飛仙關(guān)組中，無論是臺(tái)內(nèi)或臺(tái)緣的鮞灘相白云巖儲(chǔ)層大多位于灘旋回中上部(圖2)，頂部也往往發(fā)育有同沉積期暴露形成的侵蝕面，與大氣水和混合水有關(guān)的各種成巖現(xiàn)象明顯，或出現(xiàn)在灘旋回中下部，常具豹斑狀結(jié)構(gòu)。前一種情況也被作為白云巖成因與混合水有關(guān)的依據(jù)，后一種情況則被認(rèn)為是滲透回流白云巖化成因標(biāo)志。有關(guān)飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖儲(chǔ)層的分布還有2個(gè)顯著的相似的特征：①垂向剖面上，此2個(gè)層位的白云巖儲(chǔ)層都有沿二疊、三疊系之間的不整合面兩側(cè)發(fā)育的特性；②區(qū)域上，此2個(gè)層位的白云巖儲(chǔ)層也都有沿環(huán)開江-梁平臺(tái)內(nèi)海槽邊緣發(fā)育的特點(diǎn)[23-24]，明顯受環(huán)臺(tái)內(nèi)海槽邊緣發(fā)育的基底斷裂繼承性活動(dòng)的控制。

1.2 白云巖結(jié)構(gòu)特征與對(duì)比

大量的巖石薄片鑒定結(jié)果，表明飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖儲(chǔ)層都具有多期次白云巖化和重結(jié)晶的形成過程和演化特點(diǎn)，都可以劃分出相對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)同生期交代和成巖期熱液交代2種成因類型[8-12]。前者以具備非常致密的泥-微晶結(jié)構(gòu)和常含有石膏或石鹽等鹽類礦物為主要特征，并普遍發(fā)育有藻紋層和暴露標(biāo)志(圖3)，對(duì)其成因沒有爭(zhēng)議，所有研究者都用塞卜哈環(huán)境的蒸發(fā)泵模式解釋其成因；在近期的研究成果中，又將其成因劃歸為與塞卜哈環(huán)境有關(guān)的微生物巖。而后者具鮞粒、生物礁、生物屑和晶粒結(jié)構(gòu)等，可以劃分出早、中、晚和構(gòu)造隆升期4個(gè)強(qiáng)度不同的白云巖化階段[8-12]。在4個(gè)埋藏白云巖化演化階段中，此2個(gè)層位中由白云巖化造成的原始結(jié)構(gòu)破壞程度非常相似(圖4)，都由原始結(jié)構(gòu)保存較完整的粉-細(xì)晶白云巖(圖4-A、E)、經(jīng)具殘余原始結(jié)構(gòu)的細(xì)-中晶白云巖(圖4-B、F)和原始結(jié)構(gòu)基本消失的中-粗晶白云巖(圖4-C、G)，最終演化為碎裂化重結(jié)晶(局部硅化)白云巖(圖4-D、H)，組成了此2個(gè)層位各成巖階段相對(duì)應(yīng)的熱液白云巖結(jié)構(gòu)類型的演化圖譜，反映此2個(gè)層位白云巖經(jīng)歷了相同的多期次熱液白云巖化交代作用和重結(jié)晶改造的演化歷史。

圖1 長(zhǎng)興組礁白云巖儲(chǔ)層沉積相剖面(PG6井)Fig.1 Depositional facies of reef dolomite reservoir in Changxing Formation (Well PG6)

圖3 飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組準(zhǔn)同生白云巖結(jié)構(gòu)圖譜Fig.3 Photographs showing the texture of penecontemporaneous dolomite in Feixianguan Formation and Changxing Formation(A)具早期暴露標(biāo)志的準(zhǔn)同生紋層石泥-微晶白云巖(a)→白云石結(jié)殼(b)→粉-砂屑微晶白云巖(c)沉積序列，PG6井，長(zhǎng)興組頂部，普通薄片，正交偏光; (B)具蒸發(fā)成因標(biāo)志的石膏質(zhì)微晶白云巖，硬石膏呈條帶狀沿紋層分布， P3井, 飛仙關(guān)組第二段， 普通薄片，正交偏光。照片的對(duì)角線長(zhǎng)皆為3.75 mm

圖4 飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組埋藏白云巖結(jié)構(gòu)圖譜和特征對(duì)比Fig.4 Photographs showing the textures and characteristic correlation of different burial diagenetic dolomitization in Feixianguan Formation and Changxing Formation全部照片的對(duì)角線長(zhǎng)為3.75 mm。(A)亮晶鮞粒白云巖，等厚環(huán)邊膠結(jié)結(jié)構(gòu)清晰，保存較多原生粒間孔,LJ6井，T1f2，染色薄片,(+); (B)鮞粒粉-細(xì)晶白云巖，鮞粒結(jié)構(gòu)清晰，鮞內(nèi)和鮞間溶孔發(fā)育，充填有少量炭化瀝青,PG2井，T1f1，鑄體薄片,(-); (C)殘余鮞粒中-粗晶白云巖，晶間孔和晶間溶孔非常發(fā)育，充填少量炭化瀝青，PG6井，T1f1,鑄體薄片,(-); (D)碎裂化溶孔白云巖，薄片為沿裂縫發(fā)育的溶洞，內(nèi)被溶蝕碎屑、自生石英(Q)和少量炭化瀝青充填,PG6井，T1f2，鑄體薄片,(-); (E)粉-細(xì)晶海綿礁白云巖，礁結(jié)構(gòu)保存好，選擇性溶蝕而成的骨架間與體腔內(nèi)溶孔很發(fā)育，PG6-10(78/137); (F)細(xì)晶礁白云巖，殘余礁結(jié)構(gòu)較明顯，由具霧心亮邊結(jié)構(gòu)的自形白云石組成海綿體腔，部分海綿體腔內(nèi)充填有連晶方解石，BD4井，深度3 552 m; (G)中晶白云巖，保存殘余礁結(jié)構(gòu)，白云石具霧心亮邊結(jié)構(gòu)，承襲海綿體腔的超大溶孔非常發(fā)育， 孔內(nèi)環(huán)壁生長(zhǎng)潔凈的白云石晶簇， PG6-9(58/121); (H)碎裂化微-中晶不等晶白云巖，沿裂縫發(fā)育溶蝕孔洞，內(nèi)被溶蝕殘留的白云石晶屑、環(huán)邊生長(zhǎng)的異形白云石和自生石英晶體充填，PG6-5(33/101)

1.3 白云石有序度和Mg/Ca比值特征與對(duì)比

飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組不同成巖階段的白云石有序度和xMg/xCa(x表示摩爾分?jǐn)?shù))比值變化范圍也具有很強(qiáng)的規(guī)律性和可類比性(表1)，除個(gè)別樣品xMg/xCa比值和有序度略偏低之外，包括準(zhǔn)同生和熱液白云巖在內(nèi)，大多數(shù)樣品反映了伴隨各成巖階段白云巖化強(qiáng)度加大，所對(duì)應(yīng)白云石的有序度和xMg/xCa比值逐漸增高的演化趨勢(shì)，與各成巖階段白云巖中原始鮞?；蛏锝?生物碎屑結(jié)構(gòu)逐漸消失、白云石由粉晶逐漸重結(jié)晶加粗為細(xì)晶和中-粗晶，乃至碎裂化重結(jié)晶結(jié)構(gòu)的演化趨勢(shì)是相一致的(圖4)。

表1 飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組各成巖階段白云石粉晶樣品X射線衍射分析數(shù)據(jù)對(duì)比Table 1 Comparison of XRD analysis of dolomite powder samples in different diagenetic stages from Feixianguan Formation and Changxing Formation

檢測(cè)設(shè)備：D/MAX-ⅢC型X射線衍射儀；試驗(yàn)條件：溫度15～25℃，濕度≤70%RH；檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：JCPDS-ICDD。樣品分析機(jī)構(gòu)：中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院地質(zhì)研究室。

1.4 流體包裹體特征與對(duì)比

取自結(jié)晶白云巖和充填溶孔的天青石、異形白云石和方解石等36件樣品(飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組各18件)469個(gè)流體包裹體的測(cè)定結(jié)果(圖5)，表明飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組多期次熱液白云巖化過程中發(fā)育的流體包裹體在成因特征上具有很大的相似性和一定的差異性。

1.4.1 相似性

a.包裹體大都以呈昏暗卵圓形的氣液兩相有機(jī)包裹體為主，少量為負(fù)晶形的氣液兩相鹽水包裹體，大小為5～12 μm，氣/液體積比為8%～15%。

b.不同的次生熱液礦物中，發(fā)育在結(jié)晶白云石和天青石中的流體包裹體均一溫度較低(80～140 ℃，平均127 ℃)而鹽度(wNaCl)較高(5.5%～8.68%，平均為6.94%)，異形白云石均一溫度(127～200 ℃，平均143 ℃)和鹽度(wNaCl=0.35%～11.93%，平均6.8%)均為中等，熱液方解石均一溫度最高(139～230 ℃，平均172 ℃)而鹽度最低(wNaCl=1.23%～8.68%，平均3.94%)?？傮w上具有伴隨成巖強(qiáng)度加大，流體包裹體的均一溫度逐漸增高而鹽度趨于下降的演化特點(diǎn)，其中最高均一溫度和最低鹽度的測(cè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)地都出現(xiàn)在最晚期碎裂化白云巖中。

圖5 飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組次生礦物有機(jī)包裹體均一溫度與油氣充注期次關(guān)系和對(duì)比圖Fig.5 Homogenization temperatures of organic inclusions in secondary minerals and hydrocarbon infilling stages in Changxing Formation and Feixianguan Formation

c.在均一溫度直方圖中，可劃分出4個(gè)熱液演化期次(圖5)，第一期為80～110 ℃，相當(dāng)于中成巖階段A期；第二期為110～150 ℃，相當(dāng)于中成巖階段B期至晚成巖階段A期早時(shí)；第三期為150～180 ℃，相當(dāng)于晚成巖階段A期晚時(shí)至B期早時(shí)；第四期為180～220 ℃，相當(dāng)于晚成巖階段B期晚時(shí)的區(qū)域構(gòu)造隆升期。

d.充填溶孔的自生石英晶體有3個(gè)期次的ESR年齡測(cè)定結(jié)果[10-11]，分別相當(dāng)于進(jìn)入中-晚成巖階段的熱液演化第二期(110.1～103.2Ma B.P.)和第三期(96.5 Ma B.P.)，以及構(gòu)造隆升階段的熱液演化第四期(23.2～13.8 Ma B.P.)。其中第三期的96.5 Ma年齡結(jié)果，對(duì)應(yīng)于晚白堊世早期，按川東北地區(qū)累積的長(zhǎng)興組至上白堊統(tǒng)下部地層厚度，可推斷飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組的最大埋深可達(dá)6.5～7 km，與該時(shí)期此2個(gè)層位進(jìn)入晚成巖階段B期早時(shí)相吻合。而相當(dāng)于第四期的23.2～13.8 Ma年齡，恰好對(duì)應(yīng)于川東北地區(qū)喜馬拉雅早期晚時(shí)大幅度區(qū)域構(gòu)造隆升、變形和斷裂活動(dòng)最頻繁的強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)期。

1.4.2 差異性

a.飛仙關(guān)組包裹體較長(zhǎng)興組更為發(fā)育，以發(fā)黃色熒光為主；而長(zhǎng)興組包裹體多發(fā)藍(lán)白色熒光，顯示有更高的熱演化程度(圖6)。

b.飛仙關(guān)組包裹體氣/液體積比一般小于10%，且含有較多鹽水包裹體；而長(zhǎng)興組一般大于10%，以有機(jī)包裹體為主。

c.所對(duì)應(yīng)的3個(gè)期次的熱演化事件，長(zhǎng)興組的熱背景溫度都略高于飛仙關(guān)組；顯然與其有更大一些的埋藏深度有關(guān)。

圖6 白云巖儲(chǔ)層含烴包裹體熒光性特征Fig.6 Fluorescence features of hydrocarbon-bearing inclusions from the dolomite reservoir(A)飛仙關(guān)組黃色熒光烴類包裹體，PG6井; (B)長(zhǎng)興組藍(lán)白色熒光烴類包裹體，PD53井

1.5 白云巖地球化學(xué)特征與對(duì)比

1.5.1 Sr、Fe、Mn痕量元素地球化學(xué)特征對(duì)比

飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組各成巖階段白云巖具有非常相似的Sr、Fe較高含量和Mn的很低含量(表2)，此特征表明成巖流體不僅缺乏大陸淡水影響，為較強(qiáng)還原性成巖環(huán)境產(chǎn)物[10-11]，同時(shí)也顯示了此2個(gè)層位白云巖化流體性質(zhì)和來源具有很大的相似性，且都與大氣淡水和混合水無關(guān)。

1.5.2 碳、氧同位素地球化學(xué)特征與對(duì)比

飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組各期次熱液白云巖的碳、氧同位素組成也都具有伴隨成巖強(qiáng)度加大明顯負(fù)偏移的演化趨勢(shì)，而且各期次都顯示出同步演化和繼承性發(fā)展的特點(diǎn)(表2)，充分證明此2個(gè)層位埋藏期的熱液白云巖化作用發(fā)生在同一成巖流體系統(tǒng)中，其中飛仙關(guān)組熱液白云巖化流體來源已被證實(shí)為主要來自比正常海水更富Sr和更高鹽度的、封存于飛四段蒸發(fā)臺(tái)地相地層中的海源鹵水[10-12]。

1.5.3 Sr同位素地球化學(xué)特征與對(duì)比

飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組碳酸鹽巖的Sr同位素組成(表2)有2個(gè)顯著特點(diǎn)：①飛仙關(guān)組的碳酸鹽巖的87Sr/86Sr比值以準(zhǔn)同生白云巖為最高，正常海相灰?guī)r為最低，而各期次熱液白云巖的87Sr/86Sr比值介于其間，但更接近準(zhǔn)同生白云巖。依據(jù)交代鮞粒的結(jié)晶白云石流體包裹體均一溫度為80～135℃，鹽度(wNaCl)為所有樣品最高值(5.0%～11.0%)的分析結(jié)果，證實(shí)成巖流體性質(zhì)更接近于塞卜哈鹵水，同時(shí)也反映了流體具有熱液性質(zhì)。以鮞粒白云巖最發(fā)育的飛仙關(guān)組第二段為例，在地質(zhì)產(chǎn)狀上鮞粒白云巖具有圍繞飛四段蒸發(fā)臺(tái)地膏鹽坪發(fā)育的特點(diǎn)(圖7)，也間接證明了飛四段巨厚的膏鹽巖地層壓釋的封存鹵水是飛仙關(guān)組熱液白云巖化流體的主要來源。而由各成巖階段Sr同位素演化趨勢(shì)，進(jìn)一步示蹤了伴隨成巖強(qiáng)度加大，先后有來自深部烴源巖的有機(jī)酸熱液、基底富硅熱液的混入和參與熱液白云巖化作用[10-12]。②長(zhǎng)興組的87Sr/86Sr比值組成特征和分布規(guī)律與飛仙關(guān)組比較，其異同性具有更加特殊的地質(zhì)意義，特點(diǎn)為長(zhǎng)興組正常海相灰?guī)r和準(zhǔn)同生白云巖87Sr/86Sr比值都為高值，明顯高于長(zhǎng)興組的各期次熱液白云巖，說明長(zhǎng)興組各期次熱液白云巖化作用與長(zhǎng)興組本層流體無關(guān)系；相同性在于長(zhǎng)興組各期次熱液白云巖87Sr/86Sr比值雖然變化較大，但其變化范圍與飛仙關(guān)組很接近，不僅其平均值(0.707 453)與飛仙關(guān)組熱液白云巖平均值(0.707 337)很接近，而且此2個(gè)層位相對(duì)應(yīng)的不同期次熱液白云巖的87Sr/86Sr比值變化范圍、平均值和演化趨勢(shì)也都基本一致，此特征無疑顯示了長(zhǎng)興組與飛仙關(guān)組相對(duì)應(yīng)的各成巖期次流體性質(zhì)和熱液白云巖化過程存在同源性、繼承性和同步演化的親緣性。

表2 飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組各成巖階段白云巖和熱液方解石Fe、Mn、Sr含量和C、O、Sr同位素特征對(duì)比Table 2 Comparisons of Fe, Mn, Sr abundance and Carbon, Oxygen, Strontium isotopes of different diagenetic dolomite and hydrothermal calcites in Feixianguan Formation and Changxing Formation

Fe、Mn、Sr含量由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院成都礦產(chǎn)綜合利用研究所分析測(cè)試中心分析，測(cè)試儀器為2000DV(編號(hào)：1-44-40)，檢測(cè)依據(jù)為Y/T05-1996《ICP廣譜法測(cè)定》；C、O同位素由中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室分析，測(cè)試儀器為MAT252氣體同位素質(zhì)譜儀，實(shí)驗(yàn)溫度為22℃，濕度為50%，檢測(cè)依據(jù)為SY/T6039-94，分析誤差(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：碳同位素為0.002‰～0.014‰，氧同位素為0.004‰～0.02‰；Sr同位素由成都理工大學(xué)同位素實(shí)驗(yàn)室分析，測(cè)試儀器為MAT261同位素質(zhì)譜儀，樣品制備和化學(xué)流程按國(guó)際通用規(guī)范溶樣，經(jīng)陽(yáng)離子離子交換柱分離純化，實(shí)驗(yàn)溫度為22℃,濕度為50%，檢測(cè)依據(jù)為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局標(biāo)準(zhǔn)樣品NBS987，分析誤差(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.002%。括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為樣品數(shù)量。

圖7 川東北飛二段鮞粒白云巖與飛四段膏鹽巖分布關(guān)系Fig.7 The relationship between oolitic dolomite of Member 2 and gypsum salt rocks of Member 4 of Feixianguan Formation in northeast Sichuan Basin

2 成巖-成藏系統(tǒng)分析

2.1 白云巖成巖系統(tǒng)劃分

從流體-巖石相互作用過程和產(chǎn)物的各項(xiàng)特征出發(fā)[14]，可將飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖化過程劃分為準(zhǔn)同生期“海源同生鹵水成巖系統(tǒng)”和成巖期“地層熱鹵水成巖系統(tǒng)”。綜合此2個(gè)層位2個(gè)相對(duì)獨(dú)立的白云巖成巖系統(tǒng)，各成巖階段的熱液白云巖成因特征及其所反映的成巖環(huán)境、流體來源、流體性質(zhì)及演化的相似性，不難確定熱液白云巖化作用發(fā)生在飛四段壓釋的地層熱鹵水為主體來源的同源流體系統(tǒng)中；但在多期次同步演化的白云巖化和重結(jié)晶過程中，伴隨埋藏深度和成巖強(qiáng)度加大,以及構(gòu)造隆升與斷裂作用的發(fā)生，有不同性質(zhì)的深部異源熱液進(jìn)入流體系統(tǒng)而引發(fā)成巖流體性質(zhì)的變化，因此，按各成巖階段深部異源熱液混入而引起的成巖流體性質(zhì)變化，又可劃分為繼承性發(fā)展演化的、但又相對(duì)獨(dú)立的“熱鹵水”、“復(fù)合源熱鹵水(或油田鹵水)”、“深源混合熱鹵水”3個(gè)成巖子系統(tǒng)。以下就各成巖子系統(tǒng)熱液白云巖化特征與儲(chǔ)層發(fā)育關(guān)系展開討論。

2.1.1 熱鹵水成巖子系統(tǒng)

早-中成巖階段A期的熱液白云巖化發(fā)生在淺-中深埋藏環(huán)境，成巖流體主要來源于飛四段蒸發(fā)臺(tái)地壓釋的、封存在蒸發(fā)臺(tái)地相地層中的、倒灌的熱鹵水，產(chǎn)物為原始結(jié)構(gòu)保存良好和含有較多殘余灰質(zhì)組分的粉-細(xì)晶鮞粒白云巖和礁或生屑白云巖(圖4-A、E)。雖然由膠結(jié)、壓實(shí)和壓溶等成巖作用使大部分原生孔隙遭到破壞，但大范圍的早期熱液白云巖化和溶蝕作用利于晶間孔和各類溶孔的形成而有利于儲(chǔ)層發(fā)育，因此，在有利礁、灘相帶，由該成巖子系統(tǒng)的白云巖化和溶蝕作用奠定了早期白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)。

2.1.2 復(fù)合源熱鹵水成巖子系統(tǒng)

中成巖階段B期-晚成巖階段A期熱液白云巖化發(fā)生在中-深埋藏環(huán)境，成巖流體仍主要來源于飛四段壓釋的地層封存熱鹵水流體系統(tǒng)中，但因含有來自深部烴源巖釋放的有機(jī)酸熱液而具有混合源熱鹵水性質(zhì)，成巖方式主要為逐步增強(qiáng)的彌漫性熱液白云巖化和重結(jié)晶作用，以形成具殘余鮞粒和殘余礁或生屑結(jié)構(gòu)的粉-細(xì)晶白云巖為主(圖4-B、F)，或?yàn)樵冀Y(jié)構(gòu)基本消失殆盡的細(xì)-中晶白云巖，部分孔隙被縮減，但數(shù)量有限，對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育影響不大，且都以晶間孔和各類溶孔、溶洞大量發(fā)育，為飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖儲(chǔ)層的主要發(fā)育期，并以溶孔中往往充填有熱液方解石、異形白云石、天青石、石英和碳化瀝青為顯著特征。伴隨該階段埋藏白云巖化過程，開始普遍出現(xiàn)氣、液二相有機(jī)包裹體，表明該階段已同時(shí)進(jìn)入第一期次的液態(tài)烴初始充注成藏期，因此，成藏后的成巖流體性質(zhì)實(shí)質(zhì)上已原地轉(zhuǎn)化為復(fù)合源油田熱鹵水。至深埋藏環(huán)境的晚成巖階段B期早時(shí)，成巖流體以原地轉(zhuǎn)化而成的復(fù)合源油田熱鹵水為主，但其熱液白云巖化、重結(jié)晶和溶蝕作用更強(qiáng)烈，以形成原始結(jié)構(gòu)全消失的中-粗晶白云巖為主(圖4-C、圖5-C)，晶間孔和各類溶蝕孔、洞更發(fā)育，溶孔中除充填有上述常見的幾種熱液礦物之外，還出現(xiàn)黃鐵礦為代表的金屬硫化物。由于該階段溶蝕作用強(qiáng)，不僅明顯改善了白云巖儲(chǔ)層的孔、滲性和擴(kuò)大了儲(chǔ)層發(fā)育范圍和規(guī)模，更重要的是進(jìn)入第二期次的液態(tài)烴大規(guī)模充注成藏期。鑒于在油氣流體影響下，儲(chǔ)層仍處在較強(qiáng)的酸性成巖環(huán)境中，可推斷該階段所發(fā)生的熱液白云巖化、重結(jié)晶和溶蝕作用與含有機(jī)酸熱液的復(fù)合源油田熱鹵水對(duì)儲(chǔ)層的改造有著密切關(guān)系，明顯不同于Hancock[25]和Gluyas等[26]提出的“油氣充注將導(dǎo)致儲(chǔ)層成巖作用終止”的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。事實(shí)上，復(fù)合源油田熱鹵水也是一種富含有機(jī)酸等酸性介質(zhì)的混合流體，對(duì)碳酸鹽礦物(如白云石)的溶解和重結(jié)晶提供了條件。

2.1.3 深源混合熱鹵水成巖子系統(tǒng)

喜馬拉雅早期區(qū)域構(gòu)造隆升階段的成巖作用，發(fā)生在以復(fù)合源油田熱鹵水為主的、摻合有深部熱流體混入的深源混合熱鹵水流體中，成巖方式主要表現(xiàn)為沿?cái)嗔鸦顒?dòng)帶發(fā)育的強(qiáng)烈構(gòu)造碎裂化、熱液白云巖化、重結(jié)晶、硅化和硫酸鹽熱化學(xué)反應(yīng)(TSR)，以及與硫酸鹽熱化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的熱液溶蝕和次生礦物的沉淀等作用[27]，巖石的原始結(jié)構(gòu)因強(qiáng)烈碎裂化和重結(jié)晶而完全消失(圖4-D、G)，而各類與TSR事件有關(guān)的溶蝕孔、洞、縫更加發(fā)育[27]，因此，被認(rèn)為是提高儲(chǔ)層質(zhì)量的關(guān)鍵。被溶擴(kuò)的孔、洞、縫除充填有異形白云石、熱液方解石、晶簇狀石英和偶見的自然硫與金屬硫化物之外，還以具有較為普遍的硅化現(xiàn)象及充填有大量渣狀碳化瀝青為重要特征，顯示該階段同時(shí)也為原生油藏被高溫裂解改造，重新發(fā)生氣態(tài)烴運(yùn)移、充注、聚集的調(diào)整成藏期，即第三期充注成藏的關(guān)鍵時(shí)期。

2.2 成巖-成藏系統(tǒng)分析

從流體-巖石相互作用及流體成藏動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)[28-29]，飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組以飛四段壓釋的熱鹵水為成巖流體主要來源，各期次埋藏白云巖化及油氣充注成藏過程具有同步演化和繼承性發(fā)展的特點(diǎn)，因此，探討各期次埋藏白云巖化過程與油氣成藏的時(shí)空匹配關(guān)系已成為備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。

2.2.1 飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組油氣性質(zhì)與來源

200多個(gè)氣樣組分的指紋對(duì)比結(jié)果(圖8)，表明飛仙關(guān)組與長(zhǎng)興組天然氣藏的氣體性質(zhì)和組成特征相近，特點(diǎn)為烴類氣體都以甲烷為主，均占70%以上；而C2+重?zé)N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，都小于1%；干燥系數(shù)很高，在0.99以上：都屬古油藏高溫裂解成因的干氣而被判斷為同源氣藏[29-30]。按高溫演化序列中固體瀝青δ13C值一般高于烴源巖干酪根質(zhì)量分?jǐn)?shù)1‰～2‰的關(guān)系[31]，飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組儲(chǔ)層瀝青碳同位素轉(zhuǎn)化后的-26‰～-30‰(PDB)的δ13C數(shù)據(jù)，與上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M和長(zhǎng)興組暗色泥質(zhì)巖干酪根-27‰～-29‰(PDB)的δ13C值具有很好的可對(duì)比性，即此2個(gè)層位的氣藏/古油藏同源，都主要來源于上二疊統(tǒng)的烴源巖，對(duì)比結(jié)果與前人研究成果[16-17]相一致。

2.2.2 流體特征對(duì)比

a.地層水特征及對(duì)比

圖8 川東北-渝北地區(qū)飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組氣組分特征Fig.8 Characteristics of gas components in Feixianguan Formation and Changxing Formation

飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖儲(chǔ)層中的地層水主要有3個(gè)特點(diǎn)：①飛仙關(guān)組地層水以CaCl2型封存水為主，平均礦化度(質(zhì)量濃度:ρ)為30 g/L，長(zhǎng)興組地層水以NaHCO3型開放水為主，平均礦化度為50 g/L，略高于飛仙關(guān)組。②地層水Na/Cl參數(shù)(低值表示變質(zhì)程度高)飛仙關(guān)組均值較高(為1.3)，長(zhǎng)興組均值較低(為1.0)，變質(zhì)程度高于飛仙關(guān)組。③從飛仙關(guān)組地層水封閉型→長(zhǎng)興組地層水開放型，相對(duì)應(yīng)的是低礦化度→較高礦化度、低變質(zhì)→較高變質(zhì)程度的地層水的均質(zhì)性和水學(xué)場(chǎng)演化特征，反映古流體的流向存在從飛仙關(guān)組向長(zhǎng)興組運(yùn)移的趨勢(shì)。

b.氣組分特征及對(duì)比

飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖天然氣藏的氣組分性質(zhì)相近，但無論從輕/重?zé)N含量還是儲(chǔ)層瀝青碳同位素比較，各構(gòu)造帶飛仙關(guān)組與長(zhǎng)興組氣組分仍存在略有差異的非均質(zhì)性，特點(diǎn)為：①飛仙關(guān)組氣體甲烷含量低于長(zhǎng)興組，而C2+重?zé)N+非烴總含量高于長(zhǎng)興組；②飛仙關(guān)組ln(C1/C2)、ln(C2/C3)略低于長(zhǎng)興組；③飛仙關(guān)組儲(chǔ)層瀝青碳同位素(-26‰～-28‰，PDB)略重于長(zhǎng)興組(-27‰～-29‰，PDB)。

各項(xiàng)組分特征表明長(zhǎng)興組輕烴含量更高、干燥系數(shù)更大(圖3)，就流體充注過程而言，應(yīng)處于先飛仙關(guān)組后長(zhǎng)興組的運(yùn)移路徑，可進(jìn)一步證明古流體存在從飛仙關(guān)組向長(zhǎng)興組運(yùn)移的充注過程。

c.流體包裹體特征對(duì)比

飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖儲(chǔ)層氣-液二相有機(jī)包裹體特征差異性及均一溫度直方圖(圖5)，不僅顯示了飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組成巖、成藏過程的同步性，同時(shí)也表征了3個(gè)油氣充注期次和先充注飛仙關(guān)組再充注長(zhǎng)興組的運(yùn)移、聚集、成藏過程，對(duì)應(yīng)于中成巖階段、晚成巖階段和構(gòu)造隆升階段的成巖期次自生石英ESR年齡測(cè)定結(jié)果分別為103.2～110.1 Ma、96.5 Ma 、23.2～13.8 Ma[10]，與均一溫度顯示的飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組自中成巖階段開始和延續(xù)至構(gòu)造隆升階段的3個(gè)交替進(jìn)行的成巖-成藏期次是相一致的，此特征可證明飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組多期次的熱液白云巖化、重結(jié)晶、溶蝕作用與油氣充注成藏過程具有基本同步進(jìn)行的時(shí)間-空間耦合匹配關(guān)系，可作為白云巖化與油氣充注成藏發(fā)生在同一“成巖-成藏大系統(tǒng)”環(huán)境最有力的證據(jù)。

2.2.3 流體輸導(dǎo)體系

圖9 天東67井T/P不整合面輸導(dǎo)體結(jié)構(gòu)Fig.9 Permeability structures of T/P unconformity conduit in Well Td67

作為“源-藏”橋梁紐帶的流體輸導(dǎo)體系[32]，不僅是成藏期油氣運(yùn)移、聚集的重要通道，其前身也往往是成巖流體運(yùn)移聚集的地質(zhì)要素。已有的眾多研究成果，表明川東北地區(qū)各構(gòu)造帶飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組氣藏主要存在斷裂、不整合面和礁灘相白云巖儲(chǔ)層3種類型的流體運(yùn)移聚集通道，構(gòu)成了3種不同組合樣式的輸導(dǎo)體系[30]：①受多期不同方向構(gòu)造應(yīng)力的疊加作用，形成了前燕山期北東向和喜馬拉雅期北西向2組逆斷層[33]，以前燕山期活動(dòng)的北東向逆斷層為白云巖化流體和油氣垂向運(yùn)移和充注成藏的重要通道[30]。此認(rèn)識(shí)可以鉆井巖心和野外露頭中于該期斷裂/裂隙內(nèi)常見瀝青充填物，以及非常發(fā)育氣液兩相和瀝青固相有機(jī)包裹體為其溝通飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組儲(chǔ)層及龍?zhí)督M烴源巖的有效通源性質(zhì)證據(jù)，其實(shí)質(zhì)也是一切輸導(dǎo)體系組合類型中的必備要素[32]。②長(zhǎng)興組末期，受海平面下降期由長(zhǎng)期暴露和大氣水強(qiáng)烈侵蝕形成的T/P不整合面，發(fā)育有多套大型水平溶蝕孔洞帶，構(gòu)成了研究區(qū)白云巖化流體和油氣側(cè)向運(yùn)移重要的輸導(dǎo)體，如天東67井沿T/P不整合面發(fā)育的水平潛流帶和高孔、高滲帶(圖9)，證明了不整合面的高效輸導(dǎo)性不僅可作為多期次白云巖化作用和溶蝕作用的成巖流體運(yùn)移通道，同時(shí)也是多期次油氣側(cè)向運(yùn)移充注成藏的通道。③埋藏白云巖化形成的礁、灘相和鮞灘相優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，厚達(dá)50～250 m,分布范圍廣，側(cè)向連通性好，也是后期成巖流體及油氣側(cè)向運(yùn)移充注成藏的優(yōu)選輸導(dǎo)體。

按上述多期次交替進(jìn)行的熱液白云巖化流體來源和氣藏同源分析結(jié)果，說明長(zhǎng)興組和飛仙關(guān)組熱液白云巖化受同一輸導(dǎo)體系控制是客觀存在的，而由流體非均質(zhì)性示蹤反演技術(shù)解釋的飛仙關(guān)組至長(zhǎng)興組的油氣充注過程存在先后順序關(guān)系，因此，依據(jù)輸導(dǎo)體與龍?zhí)督M烴源巖生排烴和油氣充注期次的時(shí)空匹配關(guān)系[30]，可確定通源斷裂與T/P不整合面及優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層共同構(gòu)成了飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組成巖-成藏過程中的“統(tǒng)一復(fù)合輸導(dǎo)體系”。

2.3 成巖-成藏模式

根據(jù)飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組熱液白云巖化流體主要來源于飛四段封存地層熱鹵水，部分來自烴源巖釋放的有機(jī)酸熱液和深部異源熱液的認(rèn)識(shí)，結(jié)合優(yōu)質(zhì)礁、灘相白云巖儲(chǔ)層的成巖-成藏特點(diǎn)和演化歷史，提出飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組受同一復(fù)合輸導(dǎo)體系控制的、以通源斷裂/裂隙帶為核心要素的熱液白云巖化模式和成巖-成藏系統(tǒng)(圖10)。該模式表明白云巖儲(chǔ)層經(jīng)歷了如下成巖-成藏演化過程：①成巖早期，來自飛四段壓釋的地層封存熱鹵水沿先期發(fā)育的通源斷裂/裂隙帶與T/P不整合面組成的復(fù)合輸導(dǎo)體系倒灌和橫向運(yùn)移進(jìn)入飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組，對(duì)不整合面兩側(cè)礁、灘相地層進(jìn)行早期熱液白云巖化和溶蝕改造，形成沿?cái)嗔?裂隙帶和T/P不整合面兩側(cè)分布的早期礁、灘相白云巖儲(chǔ)層。②成巖中-晚期，伴隨深部龍?zhí)督M烴源巖成熟，排出的有機(jī)酸熱液通過復(fù)合輸導(dǎo)體系進(jìn)入儲(chǔ)層與封存鹵水混合形成復(fù)合源熱鹵水，對(duì)飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組早期礁、灘相白云巖儲(chǔ)層進(jìn)行更為強(qiáng)烈的熱液白云巖化、溶蝕、重結(jié)晶和沉淀次生熱液礦物等疊加改造，不僅有效地改善了白云巖儲(chǔ)層的孔、滲性和擴(kuò)大了儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)模，而且相繼發(fā)生了與多期次熱液白云巖化作用相配套的、先后于成巖中期和晚期2個(gè)期次的液態(tài)烴運(yùn)移、充注和成藏作用，成巖流體在油氣充注成藏過程中原地轉(zhuǎn)化為復(fù)合源油田熱鹵水。③構(gòu)造隆升期，伴隨喜馬拉雅早期區(qū)域構(gòu)造隆升和斷裂活動(dòng)增強(qiáng)，飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖儲(chǔ)層發(fā)生強(qiáng)烈碎裂化，來自深部基底的富硅熱液通過復(fù)合輸導(dǎo)體系進(jìn)入碎裂化白云巖儲(chǔ)層與油田熱鹵水混合形成深源混合熱鹵水，并沿復(fù)合輸導(dǎo)體系再次對(duì)碎裂化白云巖儲(chǔ)層進(jìn)行最為強(qiáng)烈的熱液白云巖化、溶蝕、重結(jié)晶、硅化和TSR事件[27]等成巖作用改造，沉淀有包括金屬硫化物和自然硫在內(nèi)的各種次生熱液礦物，并在區(qū)域構(gòu)造隆升和熱事件進(jìn)一步增強(qiáng)的演化過程中，相繼發(fā)生液態(tài)烴熱解、體積膨脹和裂解氣在超強(qiáng)壓機(jī)制驅(qū)動(dòng)下的再次運(yùn)移、充注、調(diào)整和最終聚集定形成藏的作用[29]，該時(shí)期也可視為飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組海相碳酸鹽巖油氣成藏的關(guān)鍵時(shí)期。

圖10 飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組灘、礁相氣藏成巖-成藏模式Fig.10 Diagenetic-accumulation model of gas reservoir of reef-bank facies for Feixianguan Formation and Changxing Formation(底圖據(jù)文獻(xiàn)[22])

3 結(jié) 論

a.飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組白云巖可劃分為準(zhǔn)同生白云巖和熱液白云巖2種成因類型，優(yōu)質(zhì)的礁、灘相白云巖儲(chǔ)層僅與成巖期埋藏環(huán)境中發(fā)生的多期次熱液交代作用有關(guān)。由于熱液白云巖作用具有沿基底斷裂和圍繞飛四段蒸發(fā)臺(tái)地邊緣發(fā)育的特點(diǎn)，因此，成因上都屬于構(gòu)造控制的熱液白云巖。

b.按成巖流體性質(zhì)，準(zhǔn)同生白云巖屬于獨(dú)立的“海源同生鹵水成巖系統(tǒng)”產(chǎn)物，優(yōu)質(zhì)礁、灘相白云巖儲(chǔ)層則屬于“地層封存熱鹵水成巖系統(tǒng)”產(chǎn)物，在多期次的熱液白云巖化和重結(jié)晶過程中先后混入有烴源巖釋放的有機(jī)酸熱液和基底富硅熱液，因此，按成巖流體性質(zhì)，可細(xì)分為繼承性發(fā)展演化的“地層封存熱鹵水”、“復(fù)合源油田熱鹵水”、“深源混合熱鹵水”3個(gè)成巖子系統(tǒng)。

c.由斷裂/裂隙帶、T/P不整合面和礁、灘相白云巖儲(chǔ)層構(gòu)成的復(fù)合輸導(dǎo)體系，是將飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組多期次熱液白云巖化和重結(jié)晶過程與油氣運(yùn)移、充注和成藏過程密切聯(lián)系在一起的“紐帶”，其中通源斷裂/裂隙帶提供的輸導(dǎo)通道在此系統(tǒng)中起著溝通源-儲(chǔ)之間的橋梁作用，是各成巖子系統(tǒng)多期次熱液白云巖化和重結(jié)晶及油氣運(yùn)移、充注、成藏的核心要素。

d.所謂的“成巖-成藏系統(tǒng)”，可定義為“具備同一輸導(dǎo)體系、同源成巖流體的成巖作用與同源油氣充注成藏作用的組合系統(tǒng)”。在此系統(tǒng)中，受復(fù)合輸導(dǎo)體系統(tǒng)一控制的沉積單元，無論是同層位的還是異層位的，以輸導(dǎo)體系為核心要素，各成巖階段的成巖作用與成藏作用具有同步演化和繼承性發(fā)展的時(shí)空耦合-匹配關(guān)系，因而具有統(tǒng)一的成巖-成藏效應(yīng)。

[1] Hardie L. Perspectives on dolomitization: Acritical review of some current views [J]. Journal of Sedimentary Petrology，1986, 57: 166-183.

[2] Reinhold C. Multiple episodes of dolomitization and dolomite recrystallization during shallow burial in Upper Jurassic shelf carbonate eastern Swabian Alb, southern Germany [J]. Sedimentary Geology, 1998, 12: 71-95.

[3] David A K, Eberli G P, Swart P K,etal. Tectonic-hydrothermal brecciation associated with calcite precipitation and permeability destruction in Mississippian carbonate reservoirs, Montana and Wyoming[J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(11): 1803-1841.

[4] Darryl G, Green W. Fault and conduit controlled burial dolomitization of the Devonian West-central Alberta Deep Basin[J]. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, 2005, 53(2): 101-129.

[5] Graham R, Davies B, Smith J. Structurally controlled hydrothermal dolomite reservoir facies: An overview [J]. AAPG Bulletin, 2006, 90(11): 1641-1690.

[6] Duggan J P, Mountjoy E W, Stasiuk L D. Fault-controlled dolomitization at Swab Hill Simonette oil field (Devonian), Deep Basin West-central Alberta, Canada[J]. Sedimentology, 2001, 48: 301-323.

[7] Green D G, Mountjoy E W. Fault and conduit controlled burial dolomitization of the Devonian West-central Alberta Deep Basin[J]. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, 2005, 53(2): 101-129.

[8] 高梅生，鄭榮才，文華國(guó)，等.川東北-渝北下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組白云巖成因——來自巖石結(jié)構(gòu)的證據(jù)[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，34(3)：297-304. Gao M S, Zheng R C, Wen H G,etal. Lithological characteristics of dolomite in the Lower Triassic Fei-xianguan Formation of the NE Sichuan Basin, China [J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2007, 34(3): 297-304. (in Chinese)

[9] 鄭榮才，胡忠貴，馮青平，等.川東北-渝北地區(qū)長(zhǎng)興組白云巖儲(chǔ)層的成因研究[J].礦物巖石，2007，27(4)：78-84. Zheng R C, Hu Z G, Feng Q P,etal. Genesis of dolomite reservoir of the Changxing Formation of Upper Permian, Northeast Sichuan Basin[J]. Journal of Mineral and Petrology, 2007, 27(4): 78-84. (in Chinese)

[10] 鄭榮才，耿威，鄭超，等.川東北-渝北地區(qū)飛仙關(guān)組優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層成因研究[J].石油學(xué)報(bào)，2008,23(11)：815-822. Zheng R C, Geng W, Zheng C,etal. Genesis of dolomite reservoir of Feixianguan Formation in Lower Triassic of northeast Sichuan Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2008, 29(6): 815-822. (in Chinese)

[11] 鄭榮才,黨錄瑞,文華國(guó),等.川東北地區(qū)飛仙關(guān)組白云巖成巖作用和系統(tǒng)劃分[J].地球科學(xué)，2011，36(4)：659-669. Zheng R C, Dang L R, Wen H G,etal. Diagenesis characteristics and system for dolomite in Feixianguan Formation of Northeast Sichuan[J]. Earth Science, 2011, 36(4): 659-669. (in Chinese)

[12] 鄭榮才，史建南，羅愛君，等.川東北-渝北地區(qū)飛仙關(guān)組與長(zhǎng)興組白云巖儲(chǔ)層地球化學(xué)特征對(duì)比研究[J].天然氣工業(yè)，2008，28(11)：16-21. Zheng R C, Shi J N, Luo A J,etal. Comparative study on geochemical behaviors of dolomite reservoirs in northeast Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2008, 28(11): 16-21. (in Chinese)

[13] 雷卞軍，強(qiáng)子同，文應(yīng)初.川東及鄰區(qū)上二疊統(tǒng)生物礁的白云巖化[J].地質(zhì)論評(píng)，1999，40(6)：534-543. Lei B J, Qiang Z T, Wen Y C. Dolomitization of the Upper Permian organic reefs in Eastern Sichuan and its adjacent areas[J]. Geological Review, 1994, 40(6): 534-543. (in Chinese)

[14] 李忠，韓登林，壽建峰.沉積盆地成巖作用系統(tǒng)及其時(shí)空屬性[J].巖石學(xué)報(bào)，2006，22(8)：2151-2164. Li Z, Han D L, Shou J F. Diagenesis systems and their spatio-temporal attribute in sedimentary basins[J]. Acta Petrologica Sinica, 2006, 22(8): 2151-2164. (in Chinese)

[15] 王一剛，張靜，楊雨，等.四川盆地東部上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組生物礁氣藏形成機(jī)理[J].海相油氣地質(zhì)，1997，5(2)：145-152. Wang Y G, Zhang J, Yang Y,etal. The forming mechanism of reefs reservoir of Changxing Formation, Upper Permian, Eastern of Sichuan Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 1997, 5(2): 145-152. (in Chinese)

[16] 馬永生.四川盆地普光超大型氣藏的形成機(jī)制[J].石油學(xué)報(bào)，2007，28(2):9-21. Ma Y S. Generation mechanism of Puguang Gas Field in Sichuan Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2007, 28(2): 9-21. (in Chinese)

[17] 趙文智，汪澤成，王一剛，等.四川盆地東北部飛仙關(guān)組高效氣藏形成機(jī)理[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2006，52(5):708-718. Zhao W Z, Wang Z C, Wang Y G. Formation mechanism of highly effective gas pools in the Feixianguan Formation in the NE Sichuan Basin[J]. Geological Review, 2006, 52(5): 708-718. (in Chinese)

[18] 魏國(guó)齊，楊威，張林，等.川東北飛仙關(guān)組鮞灘儲(chǔ)層白云石化成因模式[J].天然氣地球科學(xué)，2005,16(2)：162-166. Wei G Q, Yang W, Zhang L,etal. Dolomitization genetic model of Feixianguan Group oolitic beach reservoir in Northeast Sichuan Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2005, 16(2): 162-166. (in Chinese)

[19] 蘇立萍，羅平，羅忠，等.川東北飛仙關(guān)組鮞粒灘儲(chǔ)層特征研究[J].天然氣工業(yè)，2005,25(6):14-17. Su L P, Luo P, Luo Z,etal. Characteristics of Feixianguan Formation oolitic shoal reservoirs in north east Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2005, 25(6): 14-17. (in Chinese)

[20] 陳更生，曾偉，楊雨，等.川東北部飛仙關(guān)組白云石化成因探討[J].天然氣工業(yè)，2005,25(4):40-41. Chen G S, Zeng W, Yang Y,etal. Discussion on dolomitization genesis of Feixianguan Formation in northeast Sichuan[J]. Natural Gas Industry, 2005, 25(4): 40-41. (in Chinese)

[21] 王瑞華，牟傳龍，譚欽銀，等.達(dá)縣—宣漢地區(qū)長(zhǎng)興組礁灘白云巖成巖作用與成巖環(huán)境研究[J].沉積與特提斯地質(zhì)，2006，26(1)：30-36. Wang R H, Mou C L, Tan Q Y,etal. Diagenetic processes and environment of the reef shoal dolostones from the Changing Formation in the Daxian-Xuanhan region, northeastern Sichuan[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 2006, 26(1): 30-36. (in Chinese)

[22] 黃思靜,佟宏鵬,劉麗紅,等.川東北飛仙關(guān)組白云巖的主要類型、地球化學(xué)特征和白云巖化機(jī)理[J].巖石學(xué)報(bào), 2009,25(10):2363-2372. Huang S J, Tong H P, Liu L H,etal. Petrography, geochemistry and dolomitization mechanisms of Feixianguan dolomites in Triassic, NE Sichuan, China[J]. Acta Petrologica Sinica, 2009, 25(10): 2363-2372. (in Chinese)

[23] 耿威,鄭榮才,李爽,等.開江-梁平臺(tái)內(nèi)海槽東段長(zhǎng)興組礁、灘相儲(chǔ)層特征[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,35(6):639-647. Geng W, Zheng R C, Li S,etal. Characteristics of reservoirs of Upper Permian Changxing Formation in the eastern Kaijiang-Liangping intraplatform trough in Sichuan[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2008, 35(6): 639-647. (in Chinese)

[24] 李國(guó)軍,鄭榮才,唐玉林,等.川東北地區(qū)飛仙關(guān)組層序-巖相古地理特征[J].巖性油氣藏，2007，19(4)：64-70. Li G J, Zheng R C, Tang Y L,etal. Sequence-based lithofacies and paleogeography of Lower Triassic Feixianguan Formation in northeastern Sichuan Basin [J]. Lithologic Reservoirs, 2007, 19(4): 64-70. (in Chinese)

[25] Hancock N. Possible cause of rotliegend sandstone diagenesis in northern West Germany [J]. Journal of the Geological Society, London, 1978, 135: 35-40.

[26] Gluyas J G, Robinson A G, Emery D,etal. The link between petroleum emplacement and sandstone cementation[C]//Petroleum Geology of Northwest Europe (1993) Proceedings of the 4th Conference. London: Geological Society, 1993: 1395-1402.

[27] 朱光有,張水昌,梁英波,等.硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)對(duì)烴類的蝕變作用[J].石油學(xué)報(bào),2005,26(5):48-52. Zhu G Y, Zhang S C, Liang Y B,etal. Alteration of thermochemical sulfate reduction to hydrocarbons[J]. Acta Petrolei Sinica, 2005, 26(5): 48-52. (in Chinese)

[28] 蔡春芳.沉積盆地中流體-巖石相互作用研究的現(xiàn)狀[J].地球科學(xué)進(jìn)展，1996，11(6)：577-579. Cai C F. Advancements of fluid rock interactions in sedimentary basin[J]. Advance in Earth Sciences, 1996, 11(6): 575-579. (in Chinese)

[29] 郝芳，鄒華耀，王敏芳，等.油氣成藏機(jī)理研究進(jìn)展和前沿研究領(lǐng)域[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2002，21(4)：7-14. Hao F, Zou H Y, Wang M F,etal. Research advances and frontier areas of mechanisms of petroleum accumulation[J]. Geological Science and Technology Information, 2002, 21(4): 7-14. (in Chinese)

[30] 史建南,鄭榮才,馮青平,等.川東北長(zhǎng)興組埋藏白云石化流體來源與油氣倒灌式成藏[J].天然氣工業(yè),2009,29(3):5-8. Shi J N, Zheng R C, Feng Q P,etal. Fluid origin of burial dolomitization and hydrocarbon accumulation model of back-ward charging in Changxing Formation, NE Sichuan Basin [J]. Natural Gas Industry, 2009, 29(3): 5-8. (in Chinese)

[31] Machel H, Krouse H, Sassen R. Products and distinguishing criteria of bacterial and thermochemical sulfate reduction [J]. Applied Geochemistry, 1995, 10: 373-389.

[32] 張衛(wèi)海，查明，曲江秀.油氣輸導(dǎo)體系的類型及配置關(guān)系[J].新疆石油地質(zhì)，2003，24(2)：118-121. Zhang W H, Zha M, Qu J X. The type and configuration of petroleum transportation system[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2003, 24(2): 118-121. (in Chinese)

[33] 童崇光.新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與四川盆地構(gòu)造演化及氣藏形成[J].成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，27(2)：16-23. Tong C G. Relationship between neotectonic movement and structural evolution and gas pools formation of Sichuan Basin [J]. Journal of Chengdu Institute of Technology, 2000, 27(2): 16-23. (in Chinese)

Dolomite genesis and diagenetic-reservoir system of Feixianguan and Changxing Formation in northeast Sichuan Basin, China

ZHENG Rongcai, LIU Ping, WEN Huaguo

StateKeyLaboratoryofOil&GasReservoirGeologyandExploitation,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China

On the basis of comprehensive studies of sedimentary facies, rock textures, a series of geochemical index, source rock properties, the heterogeneity and migration path of the fluid, combined with the application of new theories of fluid-rock interaction and fluid accumulation dynamics, the genesis of dolomite and the reservoir characteristics of the Feixianguan and Changxing Formation in the northeast Sichuan are studied. It shows that the quality reef and oolitic dolomite reservoirs are mainly related with the diagenetic burial dolomitization and resulted from multi-stage burial dolomitization and recrystallization controlled by same homologous fluid and passage system. The burial dolomitization, multi-stage hydrocarbon migration, filling and accumulation process are also controlled by the same fluid passage system and the same source of oil and gas. A unified concept of “diagenesis and reservoir system” is proposed on the basis of coupling relationship between the diagenetic system division of the burial dolomitization and accumulation process in time and space. The core of concept is the complex transport system composed of the fault/fracture zone, unconformity, quality reef and shoal dolomite reservoirs.

hydrothermal dolomite; diagenetic fluid; diagenetic-accumulation system; passage system; Changxing Formation; Feixianguan Formation; northeast Sichuan Basin

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.01.01

1671-9727(2017)01-0001-13

2016-09-01。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40672073)。

鄭榮才(1950-),男,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向:沉積學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)專業(yè), E-mail:rongcaizheng@sohu.com。

P588.245; TE122.31

A