張文播，李 亞，楊 田，彭思橋，蔡來(lái)星，任啟強(qiáng)

（1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，成都 610059；2.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，成都 610041）

0 引言

火山碎屑巖作為一種特殊的非常規(guī)油氣儲(chǔ)集層，在全球廣泛分布。近年來(lái)，我國(guó)東部和西部中新生代盆地中相繼發(fā)現(xiàn)大量火山碎屑巖油氣藏［1-2］，引發(fā)火山碎屑巖的研究熱潮。近期在四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)YT1 井、TF2 井相繼鉆遇二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層，分別測(cè)得22.5×104m3/d 和4.69×104m3/d 的工業(yè)氣流［3-4］，估算該區(qū)天然氣產(chǎn)量約0.3×1012m3［5］，展示出簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)火山碎屑巖具有良好的勘探前景?；鹕剿樾紟r是介于火山熔巖和普通碎屑巖之間的巖石類(lèi)型，由于受火山作用、沉積作用及埋藏水巖作用的共同控制［6］，且經(jīng)歷多種成巖流體的改造作用，其在孔隙類(lèi)型、物性特征及成巖演化等方面具有特殊性。張麗媛等［7］、劉小洪等［8］認(rèn)為火山碎屑巖在成巖過(guò)程中歷經(jīng)埋藏、烴類(lèi)及熱液充注等活動(dòng)，導(dǎo)致成巖環(huán)境發(fā)生改變，而成巖環(huán)境是控制儲(chǔ)層孔隙形成和演化的重要因素。以往通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)火山碎屑巖成巖作用、儲(chǔ)層主控因素分析等研究認(rèn)為，脫玻化作用、表生風(fēng)化淋濾作用和溶蝕作用使儲(chǔ)層物性得到明顯改善，熱液蝕變和充填膠結(jié)作用是儲(chǔ)層減孔的主要因素［9-10］。然而，針對(duì)簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)火山碎屑巖儲(chǔ)層特征、成巖流體及成巖演化過(guò)程的研究較少?；诖?，以四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)4 口鉆井火山碎屑巖為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用多種分析測(cè)試方法，對(duì)該區(qū)火山碎屑巖儲(chǔ)層特征、成巖作用特征及成巖環(huán)境等進(jìn)行分析，并探討火山碎屑巖儲(chǔ)層的成巖演化過(guò)程，以期為該區(qū)下一步勘探開(kāi)發(fā)提供理論參考。

1 地質(zhì)概況

四川盆地位于揚(yáng)子地臺(tái)的西北側(cè)，是在震旦系—中生界被動(dòng)大陸邊緣盆地之上疊加了中生界—新生界前陸盆地的疊合型盆地，在前震旦系結(jié)晶基底上發(fā)育了海相和陸相2 套沉積地層［11］。中晚二疊世，峨眉山地幔柱快速上升對(duì)巖石圈的動(dòng)力沖擊和巖漿底侵作用造成地殼抬升和張裂［12-13］，即東吳運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致云貴川三省發(fā)生強(qiáng)烈的火山噴發(fā)事件［14］，形成面積為2.5×105km2、厚度達(dá)5 300 m 的基性—超基性火山巖建造，稱(chēng)為“峨眉山玄武巖”（P2β）［15-16］，是中國(guó)目前唯一被國(guó)際認(rèn)可的大火成巖省（ELIP）［17-18］。四川盆地周緣及內(nèi)部均有峨眉山玄武巖分布，且主要在盆地的西南側(cè)，厚度為40～500 m，平面上火山巖厚度自盆地南西向北東呈減小的趨勢(shì)［19］。簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)位于川西南地區(qū)，處于川西—川中過(guò)渡帶和龍泉山斷裂帶之間（圖1a），與下伏中二疊統(tǒng)茅口組和上覆上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M均呈平行不整合接觸［20］（圖1b）。在簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)YT1 井5 645.50～5 651.15 m 處、TF8井5 136.00～5 160.50 m 處、TF102 井5 413.00～5 474.23 m 處及TF2 井5 158.00～5 164.30 m 處和5 248.30～5 267.00 m 處分別取心。簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)火山巖厚度為126～272 m，儲(chǔ)層巖性以爆發(fā)相火山碎屑熔巖和正?；鹕剿樾紟r為主（研究區(qū)目的層），厚度約80～139 m。

圖1 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山巖相分布［22］（a）和巖性地層綜合柱狀圖（b）Fig.1 Distribution of Permian volcanic facies（a）and stratigraphic column（b）of Jianyang area，Sichuan Basin

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

通過(guò)對(duì)4 口鉆井巖心觀(guān)察和薄片鑒定，結(jié)合孫善平等［21］的火山碎屑巖分類(lèi)方法，將四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖分為火山碎屑熔巖和熔結(jié)火山碎屑巖2 個(gè)亞類(lèi)。其中，火山碎屑熔巖包括火山角礫熔巖與凝灰熔巖，由巖屑、玻屑等組成，火山碎屑體積分?jǐn)?shù)為10%～90%，以熔漿膠結(jié)為主，碎屑分布雜亂；巖屑包括玄武巖與凝灰質(zhì)巖屑（圖2a—2d），粒徑為1.2～7.0 mm，呈棱角狀；玻屑呈雞骨狀、弧面棱角狀（圖2e，2f），部分玻屑脫?；纬呻r晶或微晶，結(jié)晶物質(zhì)細(xì)小，光性較弱［7］。熔結(jié)火山碎屑巖主要為熔結(jié)火山角礫巖，火山碎屑顆粒體積分?jǐn)?shù)大于90%，由巖屑等組成，以漿屑為主，含有少量剛性碎屑，熔結(jié)作用常見(jiàn)；漿屑表現(xiàn)為塑性流動(dòng)的狀態(tài)，內(nèi)部氣孔隨漿屑流動(dòng)痕跡呈“串珠狀”分布，常被綠泥石等自生礦物充填（圖2g，2h），剛性碎屑以灰?guī)r角礫為主，呈棱角狀，磨圓和分選均較差，并含有生物碎屑，發(fā)育鈣質(zhì)膠結(jié)，整體綠泥石化現(xiàn)象嚴(yán)重（圖2i）。

圖2 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層巖石學(xué)特征Fig.2 Petrological characteristics of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

全巖衍射分析表明（圖3），研究區(qū)黏土礦物含量最高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.4%～72.2%，平均為44.4%，同時(shí)黏土礦物含量較高樣品中方解石的含量較低，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。自生石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%～24.0%，平均為6.7%；長(zhǎng)石主要包括斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%～54.4%，平均為24.5%，樣品中鉀長(zhǎng)石含量相對(duì)較低，質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10.0%。膠結(jié)物含量較高的是碳酸鹽礦物，以方解石為主；部分樣品中發(fā)育沸石類(lèi)礦物，包括濁沸石與方沸石。

圖3 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層全巖礦物組成Fig.3 Whole rock mineral composition of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

2.2 物性特征

研究區(qū)4 口鉆井140 個(gè)樣品的孔滲數(shù)據(jù)顯示（圖4），孔隙度分布范圍廣，為0.78%～32.00%，平均為16.67%，滲透率為0.001～2.680 mD，平均為0.125 mD。根據(jù)《火山巖儲(chǔ)集層描述方法》［23］，總體屬于高孔、低滲儲(chǔ)層?；鹕剿樾既蹘r孔隙度為3.17%～32.00%，平均為17.25%，集中分布在15%～20%；滲透率為0.005～2.680 mD，平均為0.100 mD，集中分布在0.01～0.10 mD。熔結(jié)火山碎屑巖孔隙度為0.78～26.87%，平均為15.12%，集中分布在15%～20%；滲透率為0.001～1.040 mD，平均為0.198 mD，集中分布在0.10～1.00 mD。整體上研究區(qū)孔隙度與滲透率呈正相關(guān)性，其中TF2 井熔結(jié)火山碎屑巖物性較優(yōu)。

圖4 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層孔滲關(guān)系Fig.4 Relationship between permeability and porosity of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

2.3 孔隙類(lèi)型

研究區(qū)孔隙類(lèi)型可劃分為原生孔隙、次生孔隙和裂縫3 類(lèi)，主要發(fā)育脫?；?、基質(zhì)溶蝕孔、杏仁體溶孔及溶蝕縫等。

原生孔隙包括氣孔和粒間孔。通過(guò)掃描電鏡發(fā)現(xiàn)漿屑內(nèi)發(fā)育大量氣孔，呈圓狀、橢圓狀，大小不等，孔徑為0.02～1.00 mm，多被自生綠泥石、碳酸鹽等充填形成杏仁體（圖5a）?；鹕剿樾嘉锝?jīng)壓實(shí)后殘余的孔隙形成粒（礫）間孔，后期被自生長(zhǎng)石等膠結(jié)物完全充填（圖5b）。由于研究區(qū)膠結(jié)作用強(qiáng)烈，原生孔隙幾乎消失殆盡。

圖5 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型Fig.5 Pore types of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

次生孔隙包括脫?；住⑿尤鼠w溶蝕孔、基質(zhì)溶蝕孔及粒內(nèi)溶孔等?；鹕讲ＡР环€(wěn)定，易向結(jié)晶礦物轉(zhuǎn)化，形成新礦物時(shí)體積縮小，從而在顆粒間產(chǎn)生微孔隙，后期新礦物在酸性介質(zhì)條件下發(fā)生溶蝕又形成溶蝕孔，2 種孔隙不易區(qū)分，因而統(tǒng)稱(chēng)為脫?；祝?4-25］（圖5c）。研究區(qū)斑晶、杏仁體及火山基質(zhì)等易溶組分溶解形成多種溶蝕孔（圖5d—5f），形態(tài)多為不規(guī)則狀，以基質(zhì)溶蝕孔為主。粒內(nèi)溶孔主要是巖屑、長(zhǎng)石顆粒內(nèi)部發(fā)生溶蝕形成的孔隙（圖5g），常呈條帶狀或不規(guī)則狀。此外，還發(fā)育鈉長(zhǎng)石、綠泥石晶間孔（圖5h，5i）。

裂縫包括構(gòu)造縫和溶蝕縫。鏡下觀(guān)察發(fā)現(xiàn)構(gòu)造縫多為平直狀，延伸較遠(yuǎn)，可切穿碎屑顆粒和早期膠結(jié)物（圖5j，5k）。溶蝕縫多由構(gòu)造裂縫經(jīng)酸性流體溶蝕而形成［26］，縫隙較寬（圖5l），約0.3 mm，連通性好，為成巖流體活動(dòng)創(chuàng)造了條件。

3 成巖作用特征

四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層成巖演化過(guò)程復(fù)雜，經(jīng)歷了熔結(jié)作用、壓實(shí)作用、脫玻化作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用和交代作用。

（1）熔結(jié)作用。塑性巖屑在冷凝過(guò)程中與周?chē)渌麆傂运樾蓟蛩苄詽{屑膠結(jié)固結(jié)［6］，漿屑遇剛性顆粒呈壓彎、變薄和變窄的現(xiàn)象，形成似流動(dòng)構(gòu)造（圖6a）。

圖6 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層成巖特征Fig.6 Diagenetic characteristics of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

（2）壓實(shí)作用。主要表現(xiàn)為塑性漿屑和玻屑被擠壓變形，漿屑內(nèi)氣孔被拉長(zhǎng)具定向排列（圖6b）。

（3）脫?；饔?。在成巖過(guò)程中，由于溫度和壓力升高，凝灰質(zhì)基質(zhì)、玻屑等非晶質(zhì)遇水介質(zhì)發(fā)生水解脫?；?，一部分組分流失在孔隙流體中，剩余組分則向雛晶或微晶轉(zhuǎn)化［25］，進(jìn)而形成微晶石英和鈉長(zhǎng)石。此外，玻屑脫?；饔卯a(chǎn)生大量微孔隙（圖5c），孔隙細(xì)小，但是數(shù)量多，連通性好。

（4）膠結(jié)作用。研究區(qū)膠結(jié)類(lèi)型多樣，主要為黏土礦物膠結(jié)、長(zhǎng)石膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)和碳酸鹽膠結(jié)。黏土礦物膠結(jié)以綠泥石為主，呈花瓣?duì)罨蜥樔~狀充填在氣孔中（圖5a，5i），使原生孔隙數(shù)量減少，同時(shí)，綠泥石具有晶間孔特征，對(duì)儲(chǔ)層物性具有一定貢獻(xiàn)。長(zhǎng)石膠結(jié)包括鈉長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石膠結(jié)，自生鈉長(zhǎng)石呈柱狀充填于微孔隙中（圖5h），鉀長(zhǎng)石充填于粒間孔中，沿著孔壁向孔隙中心生長(zhǎng)（圖6c）。硅質(zhì)膠結(jié)物有2 種產(chǎn)狀，一種微晶石英以集合體形態(tài)分布在微孔隙中（圖6d），多出現(xiàn)在玻屑脫玻化孔中，顯示兩者成因上的聯(lián)系；另一種則是自生石英，晶性較好，呈片狀或長(zhǎng)柱狀（圖5j，圖6c），多與自生長(zhǎng)石共生，晶體較大，說(shuō)明其形成于強(qiáng)烈壓實(shí)作用之前，且形成空間較為開(kāi)闊。碳酸鹽膠結(jié)以方解石為主（圖6e），發(fā)育少量的菱鐵礦。

（5）溶蝕作用。研究區(qū)主要是火山碎屑物和膠結(jié)物的溶蝕?；鹕剿樾紟r中含有較多的易溶組分，為溶蝕作用提供物質(zhì)基礎(chǔ)，其中以基質(zhì)的溶蝕最為發(fā)育，當(dāng)溶蝕作用強(qiáng)烈時(shí)，漿屑溶蝕殆盡形成溶洞（圖6f）。膠結(jié)物的溶蝕作用則是自生長(zhǎng)石、方解石等發(fā)生差異性溶蝕（圖5g）。

（6）交代作用。研究區(qū)主要的交代作用包括綠泥石對(duì)巖屑、玻屑與自生長(zhǎng)石的交代（參見(jiàn)圖2e，圖6g，6h），碳酸鹽礦物對(duì)漿屑、自生長(zhǎng)石與自生石英的交代（圖6f，6c）。本區(qū)火山碎屑物來(lái)源于基性巖漿，富含高鐵鎂質(zhì)礦物，穩(wěn)定性差，極易發(fā)生綠泥石交代蝕變作用。

4 成巖環(huán)境與演化過(guò)程

4.1 成巖環(huán)境

4.1.1 成巖流體類(lèi)型

通過(guò)巖心、薄片鑒定、陰極發(fā)光及電子探針測(cè)試數(shù)據(jù)綜合分析（圖7），研究區(qū)發(fā)育方解石脈，在陰極發(fā)光下方解石脈從孔隙邊緣到中心依次呈現(xiàn)橙黃色、暗紅色（圖7c，7d），與自生石英伴生，且自生石英不發(fā)光，為長(zhǎng)柱狀，表明是在低溫?zé)嵋簵l件下形成的［27］（圖7e，7f）。同時(shí)，暗紅色方解石的形成晚于自生石英。電子探針?lè)治鼋Y(jié)果顯示，方解石脈中MnO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.17%～0.63%，F(xiàn)eO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～1.57%。根據(jù)FeO 的含量可以判斷方解石類(lèi)型［28］，F(xiàn)eO質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.05%為方解石；FeO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.05%～0.50% 為含鐵方解石；FeO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.5%為鐵方解石。分析結(jié)果表明，方解石脈體可分為方解石和含鐵—鐵方解石2 種類(lèi)型（圖7g，7h）。綜上所述，研究區(qū)方解石脈形成至少經(jīng)歷了2期成巖流體作用。

圖7 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層方解石膠結(jié)物特征Fig.7 Characteristics of calcite cements of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

4.1.2 流體包裹體特征

研究區(qū)方解石脈中的流體包裹體非常發(fā)育，以氣液相包裹體居多，呈“串珠狀”分布，多為橢圓形、長(zhǎng)條狀及不規(guī)則狀（圖8），大小為3～42 μm。通過(guò)對(duì)方解石膠結(jié)物中56 個(gè)鹽水包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的分析可知，其均一溫度為50～210 ℃，變化范圍大，兼具低溫、高溫特點(diǎn)，峰值溫度為90～110 ℃?？紤]到該區(qū)間內(nèi)包裹體數(shù)量最多，推測(cè)該時(shí)期是最主要的成巖流體活動(dòng)期，對(duì)應(yīng)研究區(qū)埋藏史和古地溫研究結(jié)果［28］，認(rèn)為晚三疊世存在油氣充注（230～208 Ma）。研究區(qū)少量包裹體均一溫度（180～210 ℃）高于現(xiàn)今地層最大埋藏深度時(shí)的古地溫（180 ℃）［29］，占總測(cè)點(diǎn)數(shù)的5.4%，局部見(jiàn)磷灰石、重晶石等熱液成因礦物［30］（參見(jiàn)圖2i），出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是受到了深部熱液流體的影響。

圖8 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層方解石膠結(jié)物包裹體鏡下特征Fig.8 Microscopic characteristics of calcite cement inclusions of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

4.1.3 碳、氧同位素特征及成因分析

選取TF8 井、TF102 井發(fā)育方解石脈的10 個(gè)火山碎屑巖樣品進(jìn)行碳氧同位素測(cè)試，結(jié)果顯示δ13CVPDB值為-13.94‰～-7.21‰，平均為-8.67‰；δ18OVPDB值為-13.59‰～-7.16‰，平均為-12.37‰。碳酸鹽膠結(jié)物中有機(jī)質(zhì)來(lái)源δ13C（-8‰～-23‰）偏負(fù)值，無(wú)機(jī)來(lái)源δ13C 則偏正值［31-32］，研究區(qū)樣品的δ13CVPDB偏負(fù)值，指示其碳源以有機(jī)成因?yàn)橹鳌eith等［33］曾提出區(qū)分海相灰?guī)r與淡水灰?guī)r的經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：δ13C，δ18O 均為PDB 標(biāo)準(zhǔn)，Z大于120 為海相石灰?guī)r，Z小于120為淡水相石灰?guī)r。

根據(jù)Z值大小可粗略判斷孔隙流體性質(zhì)，據(jù)此計(jì)算出樣品的Z值為95.19～106.84，平均為103.39，均小于120，說(shuō)明方解石形成時(shí)的流體為礦化度較高的淡水。

根據(jù)碳酸鹽礦物的δ13C-δ18O 圖版分析碳來(lái)源［34-35］（圖9），樣品數(shù)據(jù)主要落在Ⅲ區(qū)，僅有1 個(gè)樣品落在Ⅰ區(qū)，表明方解石碳來(lái)源主要與有機(jī)酸脫羧作用有關(guān)。此外，Ⅰ區(qū)“成巖碳酸鹽”與埋藏較淺時(shí)硫酸鹽還原作用有關(guān)的碳酸鹽，指示無(wú)機(jī)碳來(lái)源，但是落在Ⅰ區(qū)樣品的δ13CVPDB值（-13.94‰）明顯偏負(fù)，與有機(jī)質(zhì)脫羧作用有關(guān)，兩者相矛盾，可能是由于儲(chǔ)層下伏烴源巖受火山活動(dòng)熱效應(yīng)的影響，有機(jī)質(zhì)熱演化程度加劇提前生烴，為早期方解石生成提供了少量有機(jī)來(lái)源的CO2。此外，由于Ⅰ區(qū)的碳酸鹽形成于淺層埋藏階段，說(shuō)明可能受大氣降水［9］影響造成該樣品的δ13C 值明顯低于其他樣品的δ13C 值。

圖9 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層方解石脈成因類(lèi)型Fig.9 Genetic types of calcite veins of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

氧同位素對(duì)溫度比較敏感，當(dāng)水體鹽度保持不變時(shí)，隨著形成溫度的升高，δ18O值降低，而δ13C 值受溫度影響較?。?6］，因此氧同位素常被用作地質(zhì)溫度計(jì)。根據(jù)Friedman 等［37］提出的方解石形成溫度計(jì)算公式，依據(jù)研究區(qū)方解石膠結(jié)物的δ13CVPDB與δ18OVPDB值，計(jì)算方解石膠結(jié)物的沉淀溫度：

式中：T為開(kāi)爾文溫度，K；δ18O方解石和δ18O水均為PDB 標(biāo)準(zhǔn)，其中氧同位素PDB 標(biāo)準(zhǔn)與SMOW標(biāo)準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)化按δ18OSMOW＝1.030 86×δ18OVPDB＋30.86計(jì)算［38］。

研究區(qū)火山碎屑巖中方解石膠結(jié)物的δ18OVPDB值幾乎都小于-10‰，具有明顯偏負(fù)的特征，形成于后期成巖作用過(guò)程中［39］。以往研究表明，孔隙流體中的δ18O 值受水巖作用影響相對(duì)偏重［31］，考慮到水巖作用的影響，假設(shè)孔隙流體的δ18OSMOW＝0，求得方解石沉淀溫度為53.23～103.46 ℃，主體溫度為98.03～103.46 ℃，與包裹體均一溫度峰值區(qū)間（90～110 ℃）基本吻合。隨著埋藏深度增大，溫度和壓力升高，有機(jī)質(zhì)脫羧排酸生烴使得δ18OVPDB偏輕，地層溫度逐漸升高，會(huì)大量消耗δ18O，造成δ18OVPDB值偏負(fù)，一方面酸性溶液進(jìn)入儲(chǔ)層促進(jìn)溶蝕作用發(fā)生，另一方面也為碳酸鹽膠結(jié)物提供有機(jī)碳源。

根據(jù)碳氧同位素組成特征判斷方解石膠結(jié)物成巖環(huán)境［40］（圖10），樣品數(shù)據(jù)落在Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)，說(shuō)明方解石形成與大氣淡水、有機(jī)質(zhì)氧化分解作用有關(guān)，與上述推測(cè)結(jié)果基本一致。方解石δ18OSMOW值為16.85‰～23.48‰，遠(yuǎn)高于正常方解石碳酸鹽的δ18OSMOW值范圍（5‰～10‰），推測(cè)其形成可能受熱液流體活動(dòng)的影響［41］。因此，研究區(qū)方解石脈的形成與深部熱液、大氣淡水和有機(jī)酸脫羧作用有關(guān)，是幾種流體混合作用的結(jié)果。

圖10 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層方解石脈碳、氧同位素組成分布Fig.10 Carbon and oxygen isotope distribution of calcite veins of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

4.2 成巖演化過(guò)程

4.2.1 成巖序列

根據(jù)次生礦物相互交代與溶蝕充填關(guān)系，結(jié)合地球化學(xué)特征判斷主要成巖事件發(fā)生的先后順序。研究區(qū)自生綠泥石成因主要有2 種，一是膠體溶液在孔隙中沉淀結(jié)晶形成綠泥石（參見(jiàn)圖5a）；二是巖屑、玻屑及自生長(zhǎng)石遇熱液蝕變?yōu)榫G泥石［42］（參見(jiàn)圖6g，6h），溶液中沉淀析出的綠泥石形成溫度為31～63 ℃，由礦物蝕變形成的綠泥石溫度為128～217 ℃［43］，推測(cè)發(fā)育3 期綠泥石膠結(jié)，火山基質(zhì)綠泥石化→綠泥石充填氣孔→自生長(zhǎng)石綠泥石化。部分礦物顆粒受大氣淡水淋濾形成較大溶孔（參見(jiàn)圖6f），為硅質(zhì)及其他膠結(jié)物的形成提供了場(chǎng)所，表明第1期溶蝕作用早于自生長(zhǎng)石、自生石英形成。研究區(qū)目的層發(fā)育2 種類(lèi)型的瀝青［44］，一是水洗或（降解）瀝青賦存在綠泥石杏仁體邊緣（參見(jiàn)圖5f），推測(cè)其形成晚于第1 期溶蝕作用；二是在熱變質(zhì)瀝青分布在自生長(zhǎng)石和自生石英之間、方解石邊緣（圖11b—11f），表明其形成晚于自生長(zhǎng)石，早于自生石英和方解石，自生石英的形成稍晚于自生長(zhǎng)石，方解石的形成晚于長(zhǎng)石和硅質(zhì)膠結(jié)。綜上所述，研究區(qū)火山碎屑巖儲(chǔ)層成巖序列可以歸納為：自生綠泥石、硅質(zhì)和方解石充填氣孔→溶蝕作用Ⅰ→微晶石英→瀝青質(zhì)Ⅰ→自生長(zhǎng)石→瀝青質(zhì)Ⅱ→溶蝕作用Ⅱ→方解石Ⅰ→自生石英→自生長(zhǎng)石綠泥石化→方解石Ⅱ（含鐵方解石）。

圖11 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層典型成巖事件Fig.11 Typical diagenetic events of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

4.2.2 成巖演化過(guò)程

根據(jù)成巖作用、成巖環(huán)境等特點(diǎn)，將研究區(qū)儲(chǔ)層分為同生成巖、表生成巖與埋藏成巖等3 個(gè)階段。①同生成巖階段：爆發(fā)相火山碎屑巖因上覆巖層厚度較小或沒(méi)有，巖漿碎屑能夠快速冷凝固結(jié)，揮發(fā)性氣體逸散形成氣孔，原生孔隙數(shù)量增加。巖漿期后熱液蝕變作用和礦物充填作用形成綠泥石、硅質(zhì)以及碳酸鹽等次生礦物充填于孔隙中，使得原生孔隙急劇減少，降低了儲(chǔ)層的孔隙度。②表生成巖階段：火山碎屑巖長(zhǎng)期暴露于地表，在大氣降水的淋濾作用下，巖石中的巖屑、凝灰質(zhì)以及綠泥石杏仁體等礦物被溶蝕形成次生溶孔，改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。③埋藏成巖階段：早成巖階段，火山碎屑巖埋藏較淺，開(kāi)始接受沉積。早期烴類(lèi)受大氣水淋濾部分組分溶于地層水中，液態(tài)烴中的重組分在溶孔中沉淀并形成固體瀝青。該階段處于初步壓實(shí)階段，漿屑內(nèi)部氣孔定向排列。該時(shí)期方解石和長(zhǎng)石膠結(jié)物開(kāi)始生成。中成巖階段，隨著埋藏深度與地溫的增加，烴源巖中的有機(jī)質(zhì)成熟，形成大量的有機(jī)酸通過(guò)斷層和裂縫進(jìn)入儲(chǔ)層，自生長(zhǎng)石等易溶物質(zhì)發(fā)生溶蝕，使得儲(chǔ)層pH 值不斷升高，方解石便開(kāi)始沉淀。隨著溫度和壓力的繼續(xù)升高，硅質(zhì)膠結(jié)物沉淀并充填孔隙，有機(jī)質(zhì)演化進(jìn)入高成熟階段，少量原油開(kāi)始裂解生氣。晚成巖階段，地層溫度進(jìn)一步升高，有機(jī)質(zhì)熱演化處于高成熟—過(guò)成熟階段，以干氣為主。晚期含鐵方解石膠結(jié)作用顯著增強(qiáng)，大幅降低了儲(chǔ)層物性。

5 油氣地質(zhì)意義

四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層發(fā)育受表生成巖階段次生孔隙發(fā)育程度的控制，后期埋藏成巖階段大量碳酸鹽礦物膠結(jié)充填不利于孔隙的保存。碳酸鹽膠結(jié)物的發(fā)育與儲(chǔ)層中灰?guī)r碎屑發(fā)育和深部熱液作用密切相關(guān)，這些熱液和灰?guī)r碎屑的發(fā)育受火山通道和爆發(fā)相的共同控制（圖12），一方面火山通道和裂縫為有機(jī)酸與油氣運(yùn)移提供條件，改善儲(chǔ)集層物性，有利于油氣賦存；另一方面，深部熱液流體沿著裂縫運(yùn)移發(fā)生充填膠結(jié)作用，對(duì)儲(chǔ)層形成不利。因而，位于火山通道附近相對(duì)厚層的火山碎屑巖反而不利于儲(chǔ)層的發(fā)育［45］，相對(duì)遠(yuǎn)離火山通道的熔結(jié)火山碎屑巖，受到表生溶蝕，次生孔隙發(fā)育，且受后期碳酸鹽膠結(jié)作用影響較小，是研究區(qū)下一步重點(diǎn)勘探的有利目標(biāo)區(qū)。

圖12 四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層演化模式Fig.12 Evolution model of Permian pyroclastic reservoirs in Jianyang area，Sichuan Basin

6 結(jié)論

（1）四川盆地簡(jiǎn)陽(yáng)地區(qū)二疊系火山碎屑巖儲(chǔ)層巖性主要為火山角礫熔巖、凝灰熔巖和熔結(jié)火山角礫巖，物質(zhì)組成以黏土礦物和斜長(zhǎng)石為主，其次為方解石、鈉長(zhǎng)石等膠結(jié)物。整體孔隙度和滲透率呈正相關(guān)性，表現(xiàn)為高孔低滲儲(chǔ)層，熔結(jié)火山碎屑巖的物性?xún)?yōu)于火山碎屑熔巖，孔隙類(lèi)型包括原生孔隙、次生孔隙和裂縫3 類(lèi)，原生孔隙不發(fā)育，儲(chǔ)集空間以脫?；住⒒|(zhì)溶蝕孔及溶蝕縫等次生孔隙與裂縫為主。

（2）研究區(qū)火山碎屑巖成巖作用類(lèi)型主要包括熔結(jié)作用、壓實(shí)作用、脫?；饔谩⒛z結(jié)作用、溶蝕作用及交代作用。儲(chǔ)層受到大氣淡水、深部熱液以及有機(jī)酸流體等多種流體的改造作用，成巖流體影響儲(chǔ)層成巖演化過(guò)程，進(jìn)而控制儲(chǔ)層孔隙空間的發(fā)育。研究區(qū)經(jīng)歷了同生成巖、表生成巖與埋藏成巖3 個(gè)階段，表生風(fēng)化淋濾作用和埋藏期有機(jī)酸溶蝕作用有效改善儲(chǔ)層物性，而熱液充填和埋藏期膠結(jié)作用是儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能降低的主要原因。

（3）研究區(qū)火山通道和爆發(fā)相控制著深部熱液流體活動(dòng)，一方面火山通道和裂縫為流體運(yùn)移提供了優(yōu)勢(shì)通道，酸性流體滲透儲(chǔ)層發(fā)生溶蝕改造，提高儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能，有利于油氣賦集；另一方面，深部熱液流體充填孔縫降低儲(chǔ)層儲(chǔ)集物性，破壞儲(chǔ)層質(zhì)量。熔結(jié)火山碎屑巖遠(yuǎn)離火山通道，受深部熱液流體作用影響較小，且物質(zhì)組成以漿屑等易溶組分為主，受表生溶蝕改造程度高，是火山碎屑巖儲(chǔ)層有利目標(biāo)區(qū)。