周　慧, 張寶民, 李　偉, 單秀琴, 范建瑋

劉靜江1, 張師本1, 文　龍2, 羅　冰2, 羅文軍2

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083; 2.中國石油西南油氣田分公司 勘探開發(fā)研究院，成都 610041)

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川中地區(qū)龍王廟組洞穴充填物特征及油氣地質(zhì)意義

周慧1, 張寶民1, 李偉1, 單秀琴1, 范建瑋1

劉靜江1, 張師本1, 文龍2, 羅冰2, 羅文軍2

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083; 2.中國石油西南油氣田分公司 勘探開發(fā)研究院，成都 610041)

[摘要]依據(jù)洞穴充填物巖性、孢粉化石、主元素、痕量元素和稀土元素特征分析，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化資料，探討了川中下寒武統(tǒng)龍王廟組大型洞穴的形成時(shí)期和充填過程。洞穴充填泥中孢粉化石時(shí)代為石炭紀(jì)—早白堊世，泥質(zhì)巖具有高B含量、低Sr/Ba、稀土元素配分模式差別大的元素地化特征。認(rèn)為龍王廟組洞穴主要形成于石炭紀(jì)—早二疊世古隆起大規(guī)模隆升暴露期，為風(fēng)化殼喀斯特作用和順層喀斯特作用疊加形成的，并經(jīng)歷了石炭紀(jì)—早二疊世的沉積充填和潛流攜帶古隆起高部位物質(zhì)充填，及中生代—新生代構(gòu)造活動(dòng)期地表水?dāng)y帶溶解殘余物沿?cái)嗔严聺B充填過程。鄰近龍王廟組尖滅線，受石炭紀(jì)—早二疊世風(fēng)化殼喀斯特作用和順層喀斯特作用影響的顆粒灘發(fā)育帶為川中龍王廟組儲(chǔ)層發(fā)育最有利地區(qū)。

[關(guān)鍵詞]川中古隆起；下寒武統(tǒng)；龍王廟組；洞穴；碳酸鹽巖儲(chǔ)層；孢粉；元素地球化學(xué)

喀斯特是地表、地下流體對(duì)可溶性巖石進(jìn)行破壞和改造而形成的地貌現(xiàn)象總和[1]?？λ固刈饔猛纬梢?guī)模不等的洞穴、溶洞及溶縫，是重要的碳酸鹽巖儲(chǔ)層類型[2-12]?？λ固乜p洞中往往保存多種類型充填物，如機(jī)械沉積充填物、塌積充填物、化學(xué)淀積充填物和風(fēng)化殘積充填物，這是研究洞穴成因和形成期次的物質(zhì)基礎(chǔ)。對(duì)古喀斯特形成和充填時(shí)間研究，通常采用不整合面法[13]、洞穴碎屑充填物巖性及其古生物法[14,15]、洞穴充填物測齡法[16]以及元素地球化學(xué)法[15,17-19]等。

近期，中國石油天然氣股份有限公司在川中磨溪地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組中發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)碳酸鹽巖大氣田[20]，儲(chǔ)集空間為顆粒白云巖和粉-細(xì)晶白云巖的溶洞、粒間溶孔和晶間孔等[21-25]；同時(shí)，在川中磨溪17井、磨溪19井和磨溪202井中鉆遇已充填的大型洞穴[26](圖1)。對(duì)于這些洞穴成因、形成與充填時(shí)間的研究較少，本文在洞穴碎屑充填物巖性、古生物、主元素、痕量元素和稀土元素分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化資料綜合研究洞穴形成時(shí)期與充填過程，以期為該區(qū)開展有利儲(chǔ)層預(yù)測提供支撐。

1區(qū)域地質(zhì)概況

圖1　四川盆地二疊紀(jì)沉積前古地質(zhì)圖與地層柱狀圖Fig.1　Paleogeologic map and stratigraphic column of Sichuan Basin before Permian

川中古隆起為一受基底控制、繼承性發(fā)育的大型古隆起[22]，其演化經(jīng)歷了多期隆起兼剝蝕過程，最終定型于前二疊紀(jì)；隨后又經(jīng)歷了印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)調(diào)整改造而形成現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)，古隆起面積超過60×103km2[22]。研究區(qū)缺失奧陶系、志留系、泥盆系和石炭系，二疊系直接覆蓋于寒武系之上，且從川中向川西方向，古隆起上前二疊紀(jì)地層依次剝蝕至奧陶系、寒武系和上震旦統(tǒng)燈影組(圖1)。龍王廟組沉積期，四川盆地為一自西向東的緩坡，川中地區(qū)位于內(nèi)緩坡[22,25]，以顆粒灘、生屑灘和灘間海發(fā)育為特征，沉積物類型主要為顆粒白云巖、生屑白云巖、粉-細(xì)晶白云巖和粉砂質(zhì)白云巖等[21]。龍王廟組沉積之后經(jīng)歷了多期構(gòu)造抬升作用，寒武系頂部遭受了強(qiáng)烈的喀斯特作用，龍王廟組頂部距風(fēng)化剝蝕面數(shù)十米至140余米不等[23]，近地表風(fēng)化殼喀斯特作用和順層喀斯特作用對(duì)龍王廟組顆粒白云巖和粉-細(xì)白云巖改造強(qiáng)烈，形成了物性較好的溶洞和“花斑”溶洞儲(chǔ)層，已發(fā)現(xiàn)的高產(chǎn)氣田主要分布在這兩類儲(chǔ)層中[23]。磨溪17、磨溪19、磨溪202井位于奧陶系尖滅線西側(cè)，鉆井過程中自上而下鉆遇侏羅系、三疊系、二疊系和寒武系。3口井在龍王廟組皆鉆遇大小不一、已被角礫白云巖、泥質(zhì)巖和黃鐵礦充填的大型洞穴，且對(duì)洞穴頂?shù)装搴投囱ǔ涮钗镞M(jìn)行了系統(tǒng)取心。

2洞穴充填特征

圖2　磨溪17井龍王廟組綜合柱狀剖面(左圖)與洞穴充填沉積序列(右圖，已將取心深度歸位到測井深度)Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Longwangmiao Formation of Lower Cambrian from Well Moxi-17(left) and the filling sequence of the cave (right, the coring depth is corrected to the logging depth)

圖3　磨溪17井洞穴充填物和頂?shù)装鍘r性特征Fig.3　Characteristics of cave sediments and top and bottom dolomites in Well Moxi-17(A)深褐灰色砂屑白云巖，裂縫中見角礫巖和黑色泥質(zhì)巖，巖心掃描照片，井深4 619.40~4 620.00 m; (B)黑灰色洞穴充填泥巖，黃鐵礦順層分布，井深4 620.50~4 620.55 m; (C)灰色角礫白云巖和泥巖，角礫分選和磨圓差，井深4 622.72~4 622.82 m; (D)黑灰色洞穴充填泥巖，巖心表面多見黃鐵礦，井深4 624.50~4 624.60 m; (E)灰色粉晶白云巖，巖性較致密，可能為洞壁垮塌角礫巖，井深4 625.00~4 625.10 m; (F)黑灰色洞穴充填泥巖，表面見黃鐵礦分布，井深4 626.00~4 626.10 m; (G)圍巖(灰色砂屑白云巖)和洞穴充填泥巖接觸， 界面處見厚約1 cm的黃鐵礦層， 井深4 626.28~4 626.38 m; (H)灰色砂屑白云巖，見沿層面或微裂縫分布的黃鐵礦，井深4 626.50~4 626.60 m

鉆井取心中最常見的喀斯特證據(jù)是洞穴崩塌角礫巖和洞穴沉積碎屑巖(礫巖、砂巖和泥巖)[15]。本文以磨溪17井為例介紹洞穴充填特征。該井4 626.30~4 620.00 m深度發(fā)育一大型洞穴(圖2)，在地震剖面上表現(xiàn)為地震同相軸下拉[26]，測井曲線上表現(xiàn)出高自然伽馬、高聲波時(shí)差及低電阻率特征(圖2)。自下而上，洞穴充填物及頂?shù)装鍘r性為：(1)洞穴底板：4 628.00~4 626.30 m深度為灰褐色砂屑白云巖，顏色不均，局部含泥質(zhì)，溶孔中或沿微裂縫和縫合線充填黃鐵礦，往頂部黃鐵礦含量增加(圖3-H)，白云巖與上覆溶洞充填泥之間接觸面為厚約1 cm的黃鐵礦層(圖3-G)。(2)洞穴充填物：4 626.30~4 625.90 m深度為富含黃鐵礦泥巖(圖3-F)，局部見白云巖角礫，磨圓差，黃鐵礦呈斑點(diǎn)狀富集；4 625.90~4 624.80 m深度為灰色粉晶白云巖，微含泥質(zhì)，致密，溶孔溶洞不發(fā)育(圖3-E)；4 624.80~4 623.60 m深度為含黃鐵礦泥巖(圖3-D)，黃鐵礦呈斑點(diǎn)狀富集，黃鐵礦面積占巖心表面10%~20%；4 623.60~4 622.20 m深度為分選差、磨圓差的角礫白云巖和泥巖(圖3-C)，角礫成分以灰褐色白云巖為主，含少量灰綠色磨圓相對(duì)較好的碎屑巖顆粒；4 622.20~4 620.00 m深度為黑灰色含少量角礫、黃鐵礦的泥巖(圖3-B)。(3)洞穴頂板：4 620.00~4 618.00 m深度為深褐灰色砂屑白云巖，破裂面或裂縫中見角礫巖和黑色泥質(zhì)巖充填(圖3-A)。

3洞穴充填物古生物和元素地球化學(xué)特征

磨溪17、磨溪202井中洞穴充填物可見黑色溶積泥巖、溶積砂礫巖、洞穴角礫巖和黃鐵礦等，而磨溪19井洞穴充填泥多被黃鐵礦交代。洞穴角礫巖礫屑往往來自圍巖；而溶積砂礫巖、泥巖則常與不整合面上最老地層巖性相似，因此成為判斷溶洞時(shí)代的依據(jù)，尤其是溶積充填物中所含微體古生物化石及其元素地球化學(xué)特征。

3.1洞穴充填物微體古生物

筆者選取磨溪17井9塊樣品和磨溪202井1塊樣品進(jìn)行孢粉化石、疑源類化石、幾丁石、介形類化石、小殼類化石、牙形刺鑒定，僅在磨溪17井4 620.08~4 624.57 m深度的4塊樣品(圖2中G1—G4)中見70個(gè)孢粉化石(表1)，且保存尚好(圖4)。

G1號(hào)樣品：深度4 624.57 m，見2粒圓形刺面孢屬Apiculatasporites、1粒凹邊孢屬Concavisporites、4粒單束松粉屬Abietineaepollenites、2粒原始松柏粉屬Protoconiferus、2粒假云杉粉屬Pseudopicea。所見化石均為淺色類孢粉，其中圓形刺面孢屬Apiculatasporites分布于中生代，凹邊孢屬Concavisporites分布于中生代，單束松粉屬Abietineaepollenites分布于中生代—新生代，原始松柏粉屬Protoconiferus分布于中生代，假云杉粉屬Pseudopicea分布于中生代，所以這些淺色孢粉時(shí)代大致為中生代。

G2號(hào)樣品：深度4 620.39~4 620.42 m，見2粒稀飾環(huán)孢屬Kraeuselisporites、2粒穴面孢屬Foveosporites、3粒松型粉屬Pityosporites。所見化石中，淺色孢粉松型粉屬Pityosporites分布于中生代，黑色孢子穴面孢屬Foveosporites分布于古生代—中生代，黑色稀飾環(huán)孢屬Kraeuselisporites分布于三疊紀(jì)、早侏羅世，這些孢粉沉積時(shí)代可能為中生代。

G3號(hào)樣品：深度4 620.16 m，見2粒無突肋紋孢屬Cicatricosisporites、1粒圓形粒面孢屬Cyclogranisporites、1粒遠(yuǎn)極環(huán)孢屬Distalanulisporites、1粒稀飾環(huán)孢屬Kraeuselisporites、1粒輻脊孢屬Emphanisporites、1粒套環(huán)孢屬Densosporites、35粒單束松粉屬Abietineaepollenites、4粒原始松柏粉屬Protoconiferus、2粒假云杉粉屬Pseudopicea。上述化石分為2類，其中顏色較淺孢粉如原始松柏粉屬Protoconiferus見于晚三疊世至早白堊世，icea分布于中生代，無突肋紋孢屬Cicatricosisporites主要分布于早白堊世、少量見于晚白堊世地層中，圓形粒面孢屬Cyclogranisporites分布于中生代，所以淺色類化石時(shí)代應(yīng)為早白堊世。另一類黑色-灰黑色孢子如遠(yuǎn)極環(huán)孢屬Distalanulisporites分布于二疊紀(jì)至侏羅紀(jì)，稀飾環(huán)孢屬Kraeuselisporites分布于三疊紀(jì)、早侏羅世，輻脊孢屬Emphanisporites、套環(huán)孢屬Densosporites分布于泥盆紀(jì)-早白堊世，這類孢子以具環(huán)類為主，大致分布在石炭紀(jì)—二疊紀(jì)，可能為石炭紀(jì)。

假云杉粉屬Pseudop-

圖4　磨溪17井龍王廟組洞穴沉積物中的孢粉化石Fig.4　Sporopollen fossil obtained from the paleo-cave sediments of the Longwangmiao Formation in Well Moxi-171. Abietineaepollenites，粒徑40 μm，深度4 620.16 m; 2.Protoconiferus，粒徑45 μm，深度4 620.16 m; 3.Pseudopicea，粒徑45 μm，深度4 620.16 m; 4.Pseudopicea，粒徑50 μm，深度4 620.16 m; 5.Cicatricosisporites，粒徑30 μm，深度4 620.16 m; 6.Distalanulisporites，粒徑25 μm，深度4 620.16 m; 7.Emphanisporites，粒徑28 μm，深度4 620.16 m; 8.Foveosporites，粒徑28 μm，深度4 620.16 m; 9.Kraeuselisporites，粒徑28 μm，深度4 620.39~4 620.42 m; 10.Kraeuselisporites，粒徑28 μm，深度4 620.39~4 620.42 m; 11.Camarozonotriletes？粒徑33 μm，深度4 620.08~4 620.16 m; 12.Knoxisporites？粒徑42 μm，深度4 620.08~4 620.16 m; 13.Lophozonotriletes？粒徑43 μm，深度4 620.08~4 620.16 m; 14.Crassispora？粒徑56 μm，深度4 620.08~4 620.16 m; 15.Perocanoidospora，粒徑75 μm，深度4 620.08~4 620.16 m; 16.Perocanoidospora，粒徑102 μm，深度4 620.08~4 620.16 m

圖5　磨溪17井中洞穴充填泥主元素特征Fig.5　Characteristics of major elements in the paleo-cave filling mud in Well Moxi-17

G4號(hào)樣品：深度4 620.08~4 620.16 m，只在4 620.08~4 620.16 m深度的樣品中見到了4粒保存較好且特征明顯的蕉葉孢屬Perocanoidospora，此屬以周壁內(nèi)具垂直2組肋紋而區(qū)別于僅本體外壁上具2組條痕的Columinisporites，主要見于華北太原組上部至上石盒子組。近年來在華南部分地區(qū)早、中二疊世地層中也見到了此屬，其中以早二疊世居多。故該井段時(shí)代應(yīng)為早、中二疊世，更傾向于早二疊世。

據(jù)上分析，洞穴充填物泥質(zhì)巖所含孢粉化石為石炭紀(jì)到早白堊世。由于孢粉只在泥盆紀(jì)才開始出現(xiàn)，而樣品分析中未獲其他可以指示時(shí)代的化石，因此，對(duì)于寒武紀(jì)—志留紀(jì)的洞穴充填物沒有確切的判識(shí)依據(jù)。

3.2洞穴充填泥元素地球化學(xué)特征

選取磨溪17井4 620.16~4 624.57 m深度6塊泥質(zhì)巖樣品(取樣位置見圖2)進(jìn)行了主元素、痕量和稀土元素分析。

3.2.1主元素、痕量元素

6個(gè)樣品主元素測試表明(圖5)，MnO和FeO含量較低，F(xiàn)e2O3含量較高且具有隨深度增加逐漸減少的特征，反映洞穴在充填過程中長期處于表生環(huán)境氧化條件下。K2O含量較高暗示洞穴水體在成巖過程中經(jīng)歷了埋藏期濃縮咸化。

B、Cr、Cu、Ga、Ni、V等痕量元素常用來區(qū)分洞穴充填物海水和淡水環(huán)境來源，如利用B元素含量、B-V含量Potter圖版、Sr/Ba含量比、B/Ga含量比、Ga-B-Rb關(guān)系含量等來區(qū)分充填物形成環(huán)境[27,28]。

一般認(rèn)為B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wB)<40×10-6，介于40×10-6~80×10-6之間和>80×10-6分別指示淡水、半咸水和咸水環(huán)境[15]。該6個(gè)樣品中wB為310×10-6~659×10-6，說明磨溪17井溶洞充填過程中，沉積水化學(xué)環(huán)境屬循環(huán)不暢咸水；同樣，與硼有關(guān)的其他判識(shí)指標(biāo)也指示咸水的沉積水化學(xué)環(huán)境。龍王廟組沉積期在川東—川南沉積了厚層蒸發(fā)巖，說明當(dāng)時(shí)為干旱、炎熱氣候，溶洞咸水既可能是上覆海相地層沉積時(shí)海水下滲，也可能是龍王廟組地層水。

由于龍王廟組地層水為高鹽度咸水，因此，高硼含量不能明確指示洞穴沉積物受上覆海相地層沉積時(shí)海水影響，但極低的wSr/wBa指示洞穴沉積物沉積時(shí)受淡水影響。

3.2.2稀土元素

稀土元素的配分模式可用來反映物源和沉積過程[30,31]。首先對(duì)磨溪17井6個(gè)樣品稀土元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化和北美頁巖標(biāo)準(zhǔn)化(圖6)。其配分模式總體表現(xiàn)為由深部重稀土元素富集變化為淺部輕稀土元素富集，如深度為4 624.57 m、4 624.06 m和4 620.82 m樣品中重稀土元素相對(duì)輕稀土元素富集，與Martin海水或海灣水的稀土元素配分模式[32]相近；深度為4 620.16 m樣品中輕稀土元素富集，與Martin統(tǒng)計(jì)的河水的稀土元素配分模式[32]相近；而深度為4 621.89 m、4 621.72 m樣品輕稀土元素或重稀土元素沒有明顯的富集或虧損特征。稀土元素富集的差別反映喀斯特作用受大氣淡水和海水的共同影響，洞穴底部受來源于上覆地層的海水或龍王廟組地層水影響強(qiáng)烈，上部受大氣淡水影響強(qiáng)烈。此外，洞穴充填泥中Ce為正常含量，虧損或富集不明顯，這是含鈣質(zhì)古土壤或風(fēng)化殼的典型特征之一[33]。

4洞穴形成與充填過程

洞穴充填物中有時(shí)可見老于、晚于洞穴碳酸鹽巖圍巖時(shí)代或與圍巖同時(shí)代的化石，據(jù)此可判斷古喀斯特充填時(shí)代[15]。磨溪17井龍王廟組洞穴充填物中孢粉化石時(shí)代為石炭紀(jì)到早白堊世，均晚于洞穴圍巖時(shí)代。洞穴充填物的主元素、痕量元素和稀土元素特征表明，洞穴長期處于近地表?xiàng)l件下，洞穴充填泥受大氣淡水和海水的共同影響，大量存在的黃鐵礦為埋藏環(huán)境下硫離子與泥巖中鐵離子反應(yīng)的產(chǎn)物。

圖6　洞穴充填泥平均稀土組成標(biāo)準(zhǔn)化分布模式Fig.6　Rare earth element distribution in the paleo-cave filling mud(A)相對(duì)于球粒隕石；(B)相對(duì)于北美頁巖

從區(qū)域構(gòu)造演化來看，川中古隆起在震旦紀(jì)末開始呈現(xiàn)雛形，寒武紀(jì)—志留紀(jì)為同沉積古隆起階段，志留紀(jì)末—石炭紀(jì)為強(qiáng)烈隆升剝蝕階段，且定型為加里東期繼承性古隆起，二疊紀(jì)—中三疊世為穩(wěn)定埋藏階段，侏羅紀(jì)—現(xiàn)今古隆起發(fā)生調(diào)整改造，且最終定型[34,35]。

寒武紀(jì)-奧陶紀(jì)沉積期，川中地區(qū)處于內(nèi)緩坡或開闊臺(tái)地內(nèi)部，為臺(tái)地內(nèi)部古地貌高地，以顆粒灘的發(fā)育為特征，發(fā)生于晚奧陶世末的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是龍王廟組沉積之后的第一次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其對(duì)龍王廟組影響較弱，僅剝蝕了上奧陶統(tǒng)部分地層；志留紀(jì)末期開始的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間長，對(duì)古隆起影響強(qiáng)烈，上揚(yáng)子地區(qū)大規(guī)模抬升并遭受剝蝕，古隆起暴露時(shí)間長達(dá)120 Ma[36]，且遭受強(qiáng)烈的喀斯特作用影響?？λ固刈饔脤?duì)龍王廟組白云巖儲(chǔ)層的影響表現(xiàn)為：一是川中古隆起地區(qū)龍王廟組頂部距風(fēng)化剝蝕面數(shù)十米至140余米不等[23]，處于風(fēng)化殼喀斯特作用的滲流帶或潛流帶，風(fēng)化殼喀斯特作用強(qiáng)烈；二是由于上覆高臺(tái)組和下伏滄浪鋪組儲(chǔ)集物性相對(duì)較差，巖性較致密，地表大氣淡水會(huì)由川西地區(qū)龍王廟組和高臺(tái)組暴露區(qū)向川中覆蓋區(qū)流動(dòng)，發(fā)生順層喀斯特作用。川中龍王廟組白云巖儲(chǔ)層中喀斯特作用特征明顯，如顆粒白云巖、粉-細(xì)晶白云喀斯特孔與溶洞中多見滲流粉砂[23]，溶洞充填晶粒白云巖碳、氧同位素顯示大氣淡水成巖流體特征[37]，并可見強(qiáng)烈溶蝕形成的蜂窩狀孔洞、喀斯特角礫等。在四川盆地，海西運(yùn)動(dòng)的主幕發(fā)生在晚石炭世—早二疊世，這很可能是龍王廟組洞穴形成與充填的主要時(shí)間段，該期風(fēng)化殼喀斯特作用疊加順層喀斯特作用在川中形成了高4.5 m的大型洞穴，洞穴內(nèi)部開始充填溶洞垮塌角礫巖、砂礫巖和泥巖等，并含有石炭紀(jì)—早二疊世的孢粉化石。這類孢粉化石為洞穴形成后由于海侵作用被海水?dāng)y帶而沿早期洞穴系統(tǒng)灌入而被埋藏的產(chǎn)物，或石炭紀(jì)—早二疊世角礫巖或泥質(zhì)巖溶解殘余物，由于潛流作用自上游攜帶而來進(jìn)入洞穴并被埋藏的結(jié)果。

二疊紀(jì)之后川中地區(qū)長期處于穩(wěn)定埋藏階段，且沉積了巨厚的海相碳酸鹽巖、蒸發(fā)巖和陸相碎屑巖，但從孢粉反映的時(shí)代來看，洞穴充填物中仍可見中生代—新生代的孢粉化石，其形成可能為印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期，地表水?dāng)y帶含有孢粉的泥質(zhì)巖或角礫巖的溶解殘余物沿?cái)嗔堰\(yùn)移至龍王廟組洞穴中，并被埋藏下來的結(jié)果。

5油氣地質(zhì)意義

磨溪17、磨溪19、磨溪202井洞穴充填沉積的發(fā)現(xiàn)是古喀斯特形成和充填研究的依據(jù)，并為該區(qū)開展有利儲(chǔ)層預(yù)測提供支撐。洞穴沉積物中所鑒定的孢粉化石時(shí)代為石炭紀(jì)—早白堊世，時(shí)代跨度大，分析認(rèn)為洞穴形成的主要時(shí)間段為晚石炭世—早二疊世。川西、川中地區(qū)前二疊紀(jì)地層分布的差異，說明二疊紀(jì)沉積前川西為古隆起的高部位，川西向川中地區(qū)為一斜坡，磨溪地區(qū)洞穴的形成為風(fēng)化殼喀斯特作用和順層喀斯特作用疊加的結(jié)果，石炭紀(jì)—早二疊世孢粉化石的存在可能與古隆起高部位巖石溶解殘余物被自西向東潛流作用搬運(yùn)有關(guān)。大型洞穴以及滲流粉砂、碳氧同位素等證據(jù)，表明龍王廟組白云巖長期遭受大氣淡水的影響?？拷鱾?cè)龍王廟組尖滅線，風(fēng)化殼喀斯特作用和順層喀斯特作用對(duì)其改造強(qiáng)烈，形成了物性較好的喀斯特孔洞型和縫洞型儲(chǔ)層，其平均孔隙度為5.03%，平均滲透率約為9.87×10-3μm2，高于針孔型砂屑白云巖的平均孔隙度(3.71%)和滲透率(0.139×10-3μm2)[23]。從測試產(chǎn)能的情況來看，以喀斯特系統(tǒng)為主要儲(chǔ)層的鉆井往往高產(chǎn)，如磨溪11井測試產(chǎn)能可達(dá)2.175×106m3，高石6井為1.047×106m3。

6結(jié) 論

a.磨溪17井洞穴孢粉時(shí)代為石炭紀(jì)—早白堊世，洞穴充填泥痕量元素具有B含量高、Sr/Ba含量比值低的特征，不同樣品稀土元素配分模式差別大，具有大氣淡水、海水和混合水的特征。

b.川中龍王廟組洞穴主要為石炭紀(jì)—早二疊世古隆起大規(guī)模隆升暴露，風(fēng)化殼喀斯特作用和順層喀斯特作用疊加形成的，洞穴充填經(jīng)歷了石炭紀(jì)—早二疊世沉積充填和古隆起高部位巖石溶解殘余物由于潛流作用自上游搬運(yùn)充填，與中生代—新生代構(gòu)造活動(dòng)期地表水?dāng)y帶泥質(zhì)巖或角礫巖的溶解殘余物沿?cái)嗔严聺B充填過程。

c.靠近西側(cè)龍王廟組尖滅線，石炭紀(jì)—早二疊世風(fēng)化殼喀斯特作用和自西向東順層喀斯特作用形成了龍王廟組喀斯特孔洞型和縫洞型儲(chǔ)層，為龍王廟組高產(chǎn)最有利儲(chǔ)層類型。

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Characteristics and petroleum geological implication of paleo-cave fillings in Longwangmiao Formation of Lower Cambrian in central Sichuan Basin, China

ZHOU Hui1, ZHANG Bao-min1, LI Wei1, SHAN Xiu-qin1, FAN Jian-wei1,LIU Jing-jiang1, ZHANG Shi-ben1, WEN Long2, LUO Bing2, LUO Wen-jun2

1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China;2.Exploration and Production Research Institute, Southwest Oil Gas Field Company, Chengdu 610041, China

Abstract:Large scale paleo-caves occur in the rocks of Lower Cambrian in the central Sichuan Basin. Based on the analysis of lithology, sporopollen fossils, major elements, trace elements, rare elements and regional tectonic evolution, the forming time of paleo-caves and their filling processes are studied. It reveals that the sporopollen fossils belong to Carboniferous to early Cretaceous, and element geochemistry of the argillaceous rock shows high B content, low Sr/Ba and various rare earth elements distribution. Superimposed processes of weathering and bed-parallel karstification involved in the formation of paleo-caves during Carboniferous to early Permian. It experienced sedimentation and filling of materials brought by underflow from exposed high lands. Also, surface water carried dissolved materials migrating along the faults during Mesozoic to Cenozoic period. Grain shoal belts, near Longwangmiao Formation pinch-out line which is affected by Carboniferous to early Permian weathering and bedded karstification, are favorable areas for formation of reservoir in central Sichuan Basin.

Key words:paleo-uplift in central Sichuan Basin; Lower Cambrian; Longwangmiao Formation; paleo-cave; carbonate reservoir; sporopollen fossil; elemental geochemistry

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼][分類號(hào)] P642.25; TE122.2 A

[基金項(xiàng)目]國家油氣重大專項(xiàng)(2011ZX05004)。

[收稿日期]2015-02-06。

[文章編號(hào)]1671-9727(2016)02-0188-11

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2016.02.05

[第一作者] 周慧(1983-)，男，碩士，工程師，研究方向：碳酸鹽巖沉積儲(chǔ)層, E-mail:zhouhui03@petrochina.com.cn。