四川盆地西南部上二叠统峨眉山玄武岩成藏模式初探

摘 要

摘要：采用将周公山重点气藏解剖与区域地质分析相结合的方法，研究了四川盆地西南部上二叠统峨眉山玄武岩的特殊性、成藏的复杂性和多样性。分析认为：玄武岩在川、滇、黔广泛分布
摘要：采用将周公山重点气藏解剖与区域地质分析相结合的方法，研究了四川盆地西南部上二叠统峨眉山玄武岩的特殊性、成藏的复杂性和多样性。分析认为：玄武岩在川、滇、黔广泛分布，研究区内其厚度为40～500m；玄武岩的多期溢流，造就其纵向上的多旋回性和各旋回顶部的溶蚀孔洞发育，发育的裂缝勾通孔洞构成了良好的渗流网络体系；气组分、同位素分析和亲缘对比研究结果认为，玄武岩天然气组成与震旦系和上三叠统气迥然有别，下二叠统是主烃源层，上二叠统相变为煤系地层区可能也有所贡献，燕山中晚期为生、排烃高峰期，也是玄武岩古油气藏的形成期，强烈的喜山运动使全区构造定型、油气重新调整并趋多样化。周公山-毡帽山区块应以寻找构造气藏为主，该区以东应着力于岩性气藏和构造-岩性复合型油气藏的勘探、研究工作。
关键词：四川盆地；晚二叠世；峨眉山玄武岩；储集层；烃源；成藏模式；碳同位素；构造油气藏
    峨眉山玄武岩(P2β)最早命名于1928年(赵亚曾)，特指覆盖于四川盆地西南峨眉山地区含Neoschwagerina筵化石茅口组之上的玄武岩。四川盆地钻遇上二叠统玄武岩始于1966年威西地区，1992年在雅安地区周公山构造1号井完钻上试首次获气，无阻流量达50×104m3/d，其后相继完钻了周公2井和汉6井，但因玄武岩的特殊性等诸多原因，导致勘探停滞。
1 玄武岩的形成与分布
    峨眉山玄武岩是目前我国境内唯一被国际学术界认可的大火成岩省[1]。一般认为，大火成岩省来源于地幔柱，但对岩石圈参与地幔柱中混染的程度，学者界争议较大。就其成因而言，20世纪八九十年代，以裂谷成因占主导，随着研究的深入，地幔柱成因逐成主流观点，其依据之一是从下二叠统茅口组石灰岩的剥蚀情况推断玄武岩是呈近圆状展布，而不是沿攀西裂谷呈线状分布[1]。
    峨眉山玄武岩通常分为西、中、东3大岩区(图1)[2]，在四川、云南、贵州地区广泛分布，自西向东厚度呈减薄趋势，变化幅度可由西部大于5000m至东部小于100m。一般认为西界为哀牢山-红河断裂，往北至龙门山-小箐河断裂，面积达25×104km2，体积小于1×107km3。在川西南部地区厚40～500m，由南西向北东方向厚度也逐渐变薄，与总体变化趋势一致，向东、向北尖灭于邛崃、仁寿、威西、宜宾等地区[3]。

    由于火山喷溢呈脉动式，故其喷溢(熔岩流)物具多期性、韵律性。据峨眉山玄武岩露头情况和地腹岩心的组构特征可在纵向上划分出若干个熔岩流段(韵律或旋回)，每段从下部的致密状→斑状→气孔状或杏仁状，顶部一般为凝灰岩或火山角砾岩，在川西南部地区最多可划分出10～11个这样的旋回。
2 峨眉山玄武岩储集特征
    川西南部地区峨眉山玄武岩主要由熔岩类、火山碎屑岩构成[4]。不同的岩石组构特征和后期成岩作用改造对储层的储集性能有不同的影响(表1)，其主要的储集空间有以下3类：
 
2.1 原生孔隙
    多见于杏仁状、气孔(杏仁)状玄武岩中(图2)，高温玄武熔岩冷凝时气体不断向上排出，上部熔岩温度下降快，成岩后使气体封闭在岩体中形成气孔；后因热液作用和重结晶作用部分气孔被次生矿物所充填，这种半充填的杏仁和未充填的气孔是玄武岩原生孔隙的主体，但多是孤立的，需靠裂缝沟通。
 

2.2 溶蚀改造孔洞
   以溶蚀火山角砾岩为主。早二叠世末东吴运动使四川盆地大幅整体抬升，接受大气淡水的淋滤改造，玄武岩的多期溢流，每次溢流停歇间，常受到大气淡水的淋滤改造，故每个旋回的顶部普遍发育溶蚀孔洞，并在电测曲线和成像测井上响应特征明显。
2.3 裂缝系统
    研究区玄武岩裂缝以成岩裂缝和构造裂缝为主(图3)。成岩裂缝包括因内外散热不均，冷缩作用形成的一些柱状节理，收缩缝、晶间缝；构造裂缝是构造应力的产物。按倾角分为水平缝、斜交缝、垂直缝，据岩心统计，三者数量比例大致为1:2:2，其中垂直缝和斜交缝较宽(最宽可达2cm)，水平缝较窄大多为全充填缝。岩石裂缝发育程度不均，一般(2～3)条/m、最多达12条/m；普遍发育宽0.05～2.0mm的微裂缝，周公2井薄片见遇率达55%，但多被充填或半充填并常伴溶蚀现象。综上所述，峨眉山玄武岩是由原生气孔、溶蚀孔洞和裂缝构成的孔洞-裂缝型储层。

3 气源与成藏模式探讨
    周公山玄武岩气藏生产至今已愈17a，属次生气藏为学界共识，但气源来自何层尚有歧义[3、5]。据表2可知，周公1井玄武岩与威远震旦系气组成差别大，后者N2、CO2、H2S、He含量高，CH4低，多数人认为气源主要来自寒武系筇竹寺组，而川西南部地区受加里东运动影响，该套烃源岩剥蚀，残余厚度仅0～70m。天然气碳同位素揭示，玄武岩天然气具油型气特征，与川西南部上三叠统天然气碳同位素有明显差异。地面露头地化分析(表3)表明，玄武岩沥青苗的饱和烃色谱均以正构烷烃为主，主峰都为nC17奇碳数优势，Pr/Ph为0.69、Pr/nC17为0.43、Ph/nC18为0.74、∑nC21-/∑nC21+为1.44、Ro为3.067%，与下伏的下二叠统石灰岩具良好的亲缘关系，推测烃源来自下二叠统。
 
    另据玄武岩沥青的m/z217质量色谱图(图4)，规则甾烷呈近“V”字形，C27占优势，反映水生生物输入有机质较多，利用C27-C28-C29甾烷相对含量判断烃源岩母质类型(图5)，表明除水生生物外，还有部分腐殖型有机质的输入；由于上覆的沙湾组在汉王场-青神-犍为-珙县以东地区，已相变为黑色页岩夹薄层石灰岩，有时可见薄层碳质页岩和煤层[3]，故推测气源可能有上二叠统煤系地层的贡献。
    滇黔地区玄武岩中沥青及有机包裹体研究认为，该区曾发育过古油气藏[6～8]，而周公山玄武岩气藏的形成也不是孤立的地质事件，在地史发展中凡具备储集能力的玄武岩分布区均可能聚集成藏。

    图6是玄武岩含油气系统综合事件图，由于独特的成岩特征和分布，使其具备形成岩性圈闭、构造圈闭以及复合圈闭的可能。玄武岩形成初期，受成岩前古地貌控制，在川、滇、黔呈南西-北东向展布，每个旋回顶部发育储层和大量的成岩裂缝，其后沉积了数十至250m的暗紫色泥岩夹粉砂岩的上二叠统沙湾组致密盖层；中侏罗世燕山早期，二叠系烃源岩成熟；白垩纪燕山中、晚期，地层抬升、褶皱，研究区周公山等构造已具雏形并缺失白垩系-新近系地层，此期是重要的生、排烃期，大量油气通过浮力和裂缝进入玄武岩储层形成岩性气藏；喜山期是重要的断、褶期和构造定型期，由于各地区玄武岩分布特征不同，受构造应力影响强弱不同，油气重组后而具明显的分带性。Ⅰ区带：位于川西南部的西南隅，厚度逾250m，已发现周公山、沙坪铁厂、毡帽山、汪山等多个南北向断褶构造，因大而陡的顺轴断层发育，水体入侵，燕山期形成的岩性气藏解体，一部分溢散、一部分仍赋存于断层-构造圈闭中而形成构造型气藏，如周公山玄武岩气藏。Ⅱ区带：Ⅰ区带之东，玄武岩厚度为100～250m，分布于顺龙场、汉王场、浦西等7个构造，钻达、钻经玄武岩的井3口，汉1、大深1井未测试，汉6井测试见微气、未见水；受区域应力影响小，断、褶适中，保存条件好是构造-岩性复合型气藏勘探的理想之地，关键是寻找有效储层和裂缝均发育的部位。
4 结论
    1) 峨眉山玄武岩川、滇、黔地区广泛分布，在川西南部地区厚40～500m，由南西向北东方向厚度变薄，据岩石组构差异纵向上划可分出若干个(最多可达11个)熔岩流(旋回)段。
    2) 玄武岩主要储集空间为原生气孔、溶蚀孔洞和裂缝。原生孔隙较少且连通性差，常由裂缝沟通地下的渗滤网络。
    3) 玄武岩成藏史研究认为：油气多来自下二叠统，推测上二叠统煤系地层也有所贡献；燕山中、晚期是重要的油气生、排烃期，也是玄武岩古油气藏的形成期；强烈的喜山运动使构造定型、油气重新调整而趋多样化，除构造气藏外，尚可以发现大面积分布、整装的岩性油气藏和构造-岩性复合型油气藏。
    综上所述，川I西南部地区上二叠统峨眉山玄武岩分布面积广，纵向旋回多，储层类型丰富，气源条件好，具良好的勘探潜力。
    致谢：在研究与成文过程中，邱宗恬高级工程师审核、修改了全文，在此表示感谢！
参考文献
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[2] 张云湘，骆耀南，杨崇喜.攀西裂谷[M].北京：地质出版社，1988.
[3] 宋文海，庞家黎.四川盆地西南部上二叠统玄武岩含气性研究[J].天然气工业，1994，14(5)：11-15.
[4] 张若祥，王兴志，蓝大樵，等.川西南地区峨眉山玄武岩储层评价[J].天然气勘探与开发，2006，29(1)：17-20.
[5] 黄籍中，苟学敏.四川盆地二叠系玄武岩非常规气藏气源及勘探前景分析[J].天然气工业，1994，14(5)：16-19.
[6] 李厚民，毛景文，徐章宝，等.滇黔交界地区峨眉山玄武岩大火成岩区铜矿化蚀变特征[J].地球学报，2004，25(5)：495-502.
[7] 李厚民，毛景文，张长青，等.滇黔交界地区玄武岩铜矿中有机质的生物标志物特征及其地质意义[J].地质评论，2005，51(5)：539-549.
[8] 李厚民，毛景文，张冠，等.滇黔交界地区玄武岩铜矿蚀变分带和有机包裹体特征及其地质意义[J].地质学报，2006，80(7)：1026-1034.
 
(本文作者：杨毅1 张本健1 蒋德生1 裴森奇1 周子琰2 1.中国石油西南油气田公司川西北气矿；2.中国石油西南油气田公司采气工程研究院)