(中石油西南油气田分公司勘探开发研究院，四川 成都 610051) (西南石油大学，四川 成都 610500) (中石油西南油气田分公司勘探开发研究院，四川 成都 610051) (中石油西南油气田分公司川东北气矿，四川 达州 635000) (中石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院，四川 成都 610051)

四川盆地下二叠统碳酸盐岩总体较为致密，储渗性能差。至20世纪末，四川盆地下二叠统的勘探主要针对川东南地区的裂缝型和缝洞岩溶型灰岩气藏开展，直到近年来，在川西双探1井、川中磨溪39井等井的茅口组-栖霞组白云岩层段中不断获高产油气流，下二叠统勘探重新掀起高潮。川东北地区除龙会2井在茅口组二段(以下简称茅二段)测试产气为103×104m3/d，龙会006-H3井在茅二段测试产气为2.25×104m3/d，其余井只获得微气，主要原因在于对川东北地区下二叠统白云岩储层形成机理认识不明。四川盆地茅口组白云岩的形成机理并非单一因素，而是具有区域多元化特性，前人已经形成了一定的认识[1～12]。罗静等[13]认为，川西北地区茅口组白云岩在台缘滩上发生准同生混合水白云石化作用，形成豹斑白云岩并在埋藏期受到热液双重改造；陈轩等[14]认为，川中地区中二叠统白云岩为热液白云石化成因，其发育和分布与距走滑断裂远近呈正相关关系；李毅等[15]认为，沿盆地西北-东南方向基底断裂附近的钻井中，茅口组白云岩平面展布受热异常影响范围(富Mg重卤水型热次盆)控制。川东北地区茅口组白云岩并不具备混合水、淡水、热液等明显特征，形成机理仍然具有极大的争议，结合现有资料，笔者初步认为与岩溶发育程度和玄武岩水解淋滤有关。目前，国内针对白云岩由玄武岩淋滤的观点不多：金振奎等[16]认为，在滇东-川西地区的下二叠统白云岩与玄武岩铁镁质矿物风化有关；曹长群等[17]对湖南桑植仁村坪剖面茅口组单层式的富有机质纹层白云岩也倾向于“玄武岩淋滤白云石化”解释。下面笔者以万源白沙、城口庙坝、樊哙百里峡、华蓥山等地的野外露头勘察和少量岩屑资料(该段未取心)为研究基础，重点探讨了川东北地区下二叠统白云岩形成与岩溶、玄武岩淋滤之间的关系，分析其勘探潜力。

1 区域地质特征

川东北地区位于上扬子地台北缘，东侧为秦岭-大巴山推覆构造带。地理位置包括了华蓥山、万源、达州、宣汉、城口，勘探开发面积约4000km2，区域构造位置属四川盆地川东北高陡构造带至城口-巫溪复式背斜构造带(见图1)。主要研究区块包括龙会场、铁山、雷音铺、温泉井、马槽坝等构造。

然而，人工治理沙漠的速度毕竟是缓慢的。翁牛特人治沙从来就不缺少智慧。很快，在茫茫沙地的上空，有三五架小型飞机飞来飞去。那是飞播造林的飞机，正携带灌草的种子，在空中播撒作业呢。为了保证飞播的种子能够发芽生根成活，用耙耙一遍最好不过，但是面积广大的沙地里到处是飞播的种子，哪里耙得过来呢？于是，当地牧民想出一个办法——赶着羊群进飞播区，羊蹄子踩一遍，种子就踩实了，风就轻易刮不走了。结果，蹄窝里长出的苗苗甚是可人。

二叠纪早期，上扬子台地整体下降，并接受最广泛的海侵，区内沉积了一套富含各种大小生物的海相碳酸盐岩及泥页岩。梁山组滨海相的泥页岩夹层及煤线作为良好区域标志层；栖霞组为半深海相的硅质灰岩、燧石，茅口组为浅海相的生物泥晶灰岩。茅口组在纵向上可分为4段，其中一段(以下简称茅一段)、二段(茅二段)又可分别划分为上、中、下3个亚段。由于受到来自大巴山前缘向川东南方向的剥蚀推进，使得茅口组在工区内仅保留茅一段、茅二段中亚段、茅二段下亚段。茅一段为一套快速海侵后短暂海退的产物，岩相为含生物泥晶灰岩及含生物碎片有机泥灰岩，下部见眼球构造，中部为短暂5级海退形成的浅灰色灰岩，可作为标准层，上部为深灰黑色生物泥晶灰岩；茅二段为持续海退下沉积的灰色、深灰色厚层块状灰岩、生屑灰岩，下部为深灰色泥晶生屑灰岩，中上部见白云岩和燧石结核，顶部可发育大量孔洞层和喀斯特地貌(见图2)。二叠纪晚期，海侵规模逐渐减小，形成了龙潭组滨海相的泥页岩及煤系地层。东吴(峨眉)运动在川东台地形成大量的拉张性及剪切性断裂，造成一些裂谷性坳陷，导致在华蓥山一带的水下玄武岩大量喷发，在川东北地区铁山、雷音铺、高峰场一带的龙潭组内玄武质成分较为常见。由于东吴运动导致川东北地区茅口组抬升遭受剥蚀，与其上覆龙潭组呈不整合接触。

茅口组的原始厚度受早期开江古隆起和沉积背景的双重控制，最终厚度受东吴运动的风化作用控制，茅二段残余厚度约0～120m，百里峡、庙坝、白沙曹家乡剖面以及工区内大部分单井仅残余茅二段上亚段或中亚段。根据统计，在川东北地区所有钻至下二叠统的构造或单井，由于地处岩溶高地，接受东吴运动长期的风化剥蚀，绝大多数构造(井)风化壳都相当发育，但过度的剥蚀量并未给茅口组顶部留下足够纵深的溶蚀空间，反而较容易被上覆泥质、灰质全充填或半充填，因此在研究区只有风化壳储层发育远不足以形成产层，必须同时接受白云化改造才能形成有效储集体。

2 白云岩特征

证据留痕 积极应对（李远强等） ....................................................................................................................7-57

四川盆地玄武岩喷发主要集中在川西南部地区。川东地区玄武岩喷发主要受控于华蓥山基底断裂，在古生代以张性活动为主，为幔源物质喷发提供通道，造成了二叠系玄武岩的喷溢，主要集中在华蓥山和梁平一带，因此离华蓥山断裂北沿线很近的雷音铺、龙会场、铁山等矿区西南部构造在龙潭组底部能直接见到4～10m的玄武岩(见图5和图6(a))，到矿区中部如温泉井、黄龙构造，更远至矿区东部如马槽坝构造均为火山灰形成的凝灰岩(见图6(b))。往西北方向到城口、庙坝等剖面在龙潭组几乎很难见到火山岩成分。

3 白云岩形成过程

3.1 岩溶建立淋滤通道

野外剖面和井下岩样观察表明，若玄武岩直接和茅口组顶部接触，则茅二段上部白云岩较发育，同时白云岩中的硅质、溶洞中的硅质充填交代也较发育，这是因为玄武岩水解的成分能够毫无遮挡地进入岩溶灰岩中进行改造。如华蓥山西天乡玄武岩矿剖面，龙潭组玄武岩和茅口组顶岩溶灰岩直接接触(见图8(a))，在接触面之下几米的风化壳洞穴内，可见厚层块状的白云岩(见图8(b))，并且在白云质灰岩中还有玄武岩的残余成分(见图8(c))；该白云岩以下则渐变为豹斑灰质白云岩，白云质含量的降低和离玄武岩的距离呈正相关关系。目前，该玄武岩和茅口组顶部直接接触关系在已钻探的川东北地区各构造圈闭内尚未发现。

图4 茅口组白云石化作用模式形成过程(阶段一)

川东北地区60多口井在钻至茅口组顶部时，都遇到了井漏现象，龙会2井在茅口组顶部发生了井漏47m3、放空0.4m，雷13井放空0.7m，反映了川东北地区茅口组风化壳的溶洞发育规模不大，多以孔洞群或缝洞体为主，绝大部分风化壳溶洞储层发育在茅口组顶部，少数分布在中上部；另外在茅口组顶部，溶洞和裂缝不单一存在，但是在平面上的分布连续性较差，成层性差，层数比较少。层状溶洞或孔洞群往往也就一层或两层，在两层孔洞层之间或上下依然为致密灰岩层(隔板)。在东吴期受早期构造走向控制的斜向顺层溶蚀，在后期会被方解石部分充填及上覆泥质和杂屑的局部填充堵塞，而保留下来的缝洞体或顺层孔洞群则为后期玄武岩水解后的向下侵渗提供了通道。由于岩溶体大多仅在茅二段顶部或上部发育，因此，在茅二段中部或下部，很难受到玄武岩的作用。

3.2 玄武岩喷发覆盖

1.2.1.2.6安全强化组员的安全意识，制定相关风险预案，规范特殊和危险药品的操作流程，护士应加强自我保护意识，定期进行法律讲座，法规的学习及定期考核，增强护士法律素养，工作不违反原则。

3.3 玄武岩水解淋滤白云石化作用

当玄武岩遭受大气水风化淋滤时，特别是在火山气体形成酸性水时，便会形成硅酸根离子并且铁镁矿物分解或释放出Mg2+。后期岩层形成的高大山脉可造成巨大的水压头，使得硅酸真溶液以及富含Mg2+流体沿岩石中的各种裂缝和节理源源不断地向地下深处渗流，使下伏茅口组顶部的岩溶灰岩发生硅质交代或充填以及白云石化现象(见图7)。如白云石沿洞穴交代，洞内3期交代：第1期白云质交代洞壁灰质；第2期硅质沿洞壁边缘充填；第3期巨晶方解石充填。白云岩或风化壳灰岩中能发现较多的斜长石晶体。

注：图中数值分别代表玄武岩和凝灰岩的累计厚度。图5 川东北地区东西向龙潭组玄武岩和凝灰岩分布对比(紫色为玄武岩，黄色为凝灰岩)

图6 川东北地区龙潭组玄武岩和凝灰岩镜下照片

玄武岩和茅口组顶部岩溶面不直接接触，则茅二段上部白云岩发育较差。如华蓥山西天乡玄武岩矿剖面，玄武岩和茅口组顶灰岩之间有一层10～15m厚的滨岸沼泽泥质粉砂岩和泥岩的沉积物(见图9)，该套滨岸沼泽为茅口组顶部海相沉积完之后发生的抬升剥蚀，在地势相对低洼处发生闭塞积水，使得沼泽泥岩层逐渐堆积(可见大量植物根茎化石炭化)，并向上逐渐被玄武岩溢流物所掩盖，由于泥岩中难以发育裂缝，形成了上、下有效遮挡，使得玄武岩成分无法大规模地进入茅口组(见图9)。研究人员在茅口组虽然见到了大型的风化壳缝洞储集体现象，但是在其下部却几乎未能见到白云质的成分。

川东北地区茅二段上部白云岩具有“整体含量低、局部发育好”的特点，在野外露头和录井岩屑中均较为常见，岩屑样品显示白云岩多由粉-细晶白云石晶体组成，晶体大小为0.01～0.1mm，有时可见晶型较好的中粗晶白云石，局部可见少量硅质穿插(见图3(a))。井下白云质体积分数最高为55%，平均仅在12%～38%；储集空间多为晶间孔和晶间溶孔(见图3(b))，在晶体之间的裂隙或喉道处均较发育(见图3(c))，沥青不均匀填隙晶间(见图3(d)、(e))。在野外剖面上多见豹斑灰质白云岩，此外，在白云岩中，钠长石比较常见(见图3(f))，可能为玄武质残余成分。虽然研究区白云岩的δ18O很低，在-6.3‰～-7.6‰，反映为地下较深处、高温环境下白云石化特征，但白云石的形成机理并不具备川中地区茅口组埋藏热液交代现象，也不具备川西北地区茅口组滩相混合水白云石化的特点，白云石的产生可能与上覆玄武岩水解淋滤有关。

4 玄武岩与岩溶的接触关系对白云石化的影响

由此，针对游客在景区的核心需求，如何运用化繁为简的方式获得最全面的游玩方式，是值得我们思考的问题。这样既可以最大程度的节省游客时间，全面统一的查看某个景点的景观魅力，又可以让游客们感觉到旅游的轻松便捷，自由自在。

图7 茅口组白云石化作用模式形成过程(阶段二)

序号接触关系隔挡物质玄武岩水解成分渗入下层程度白云石化程度白云岩发育类型产状1直接接触无高高-较高白云岩或灰质白云岩厚层块状2非直接接触纯泥岩低-极低低-无微含白云质无3非直接接触泥灰岩夹层中等-较低中等-较少白云质灰岩薄夹层

4.1 玄武岩与岩溶面直接接触

早二叠世末，以地壳快速抬升为主的东吴运动使茅口组沉积中断，地表抬升暴露，开始接受大气淡水的淋滤改造。由于地壳抬升首先是由大巴山前缘方向开始隆升，由东北部向西南部逐渐推进，川东北地区刚好处于大巴山前缘前陆盆地上，因此被剥蚀的茅口组厚度最大，同时也整体处于岩溶高地之上，受地表水以及经岩溶台地径流而来的地下水综合作用。在早期开江古隆起的基础上，地层先单翼抬升再淋滤或边抬升边淋滤，在剖面上从上至下发育垂向网状渗流带和斜向渗流带，并且纵向上可以划分为三级储集体，分别是顶部的洞缝复合体、上部的层状孔洞以及下部的小型溶洞、层间过水洞。在城口、华蓥山、百里峡等野外剖面上，该淋滤序列剖面都较为发育(见图4)。

图8 华蓥山西天乡玄武岩矿剖面照片

4.2 玄武岩与岩溶面之间纯泥岩隔挡

川东北地区茅口组玄武岩淋滤白云岩的发育程度总体来说都不高，这是因为华蓥山喷发玄武岩厚度最多仅10m，因此能够给下部地层提供的Mg2+就较少；只有在风化壳形成的裂缝体或者缝洞体才能为其提供通道，而风化壳往下至茅二段下部发育程度较弱，因此Mg2+流体也很难进入下部地层；茅一段泥质含量比较高，起到隔水层的作用，因此来自玄武岩的Mg2+更难有机会突破到下部的栖霞组，栖霞组的白云石化作用跟玄武岩没有关系。

岩溶的发育程度主要取决于开江古隆起初期的剥蚀程度，在早期构造遭受风化的过程中，往往在构造的高部位和单翼比较发育(另一翼往往不发育)，而玄武岩淋滤白云石化只发生在岩溶较为发育的部位，无岩溶发育处也没有白云岩的发育。但某些岩溶发育处淋滤白云石化作用却并不发育，这主要取决于上覆玄武岩和岩溶面的接触关系(见表1)。

图9 华蓥山西天乡玄武岩矿剖面照片

4.3 玄武岩与岩溶面之间泥灰岩夹层

川东北地区下二叠统井下也有滨岸沼泽的沉积物，与华蓥山高二矿剖面不同，川东北地区的这套泥岩中含有较多的灰质成分，包括深灰色的泥灰岩和黑灰色的灰质页岩互层，岩性致密，易形成裂缝(见图10)。在该情况下，玄武岩或凝灰质的淋滤成分依然能够进入到茅口组之中，并且玄武质成分与茅口组顶部的距离(见表2)以及夹层中灰质含量都对淋滤白云石化的程度具有一定的正向控制(见图11)，但是其数量和规模相对较小，白云石化程度总体还是偏弱。总体来说，川东北地区茅二段白云岩含量不高，体积分数最高不过55%(龙会2井)，无法像川中和川西地区单独成层，但只要有白云石化的层段，一定会改善其孔隙结构，使得储层的性能得以加强。

图10 龙潭组底部泥灰岩中的裂缝被方解石以及火山物质侵染充填

井号 龙潭组火山岩成分 岩性玄武质成分与茅口组顶部距离/m白云石化程度龙会2井玄武岩 泥灰岩2 高雷15井 玄武岩 泥灰岩、灰质页岩6高雷17 井凝灰质 灰岩、页岩16中芭蕉001-H1井 凝灰质 灰岩、泥灰岩、页岩45(斜)低七里025-X1井 玄武岩 碳质灰岩9 高铁山22井 凝灰质 铝土质泥岩、灰质页岩31无亭001-1井 凝灰质 碳质页岩7无温泉002-H5井凝灰质 铝土质泥岩、页岩10低

图11 茅口组岩溶面与玄武岩不同接触关系的白云石化模式形成过程

5 结论

1)川东北地区下二叠统茅口组顶部白云岩具有“整体含量低、局部发育好”的特点，多由粉-细晶白云石晶体组成，在野外剖面上多呈豹斑灰质云岩。含有钠长石等玄武质残余成分。

结合实际所能得到数据情况，以市州作为决策单元研究某一年的发展情况。选取化肥施用量(X1)、农牧渔业从业人员(X2)、农业机械总动力(X3)、有效灌溉面积(X4)、农业机械总动力(X5)、农业用电量(X6)为投入指标，同时以农牧渔业增加值(Y1)、农民人均纯收入(Y2)、粮食产量(Y3)为产出指标来评价市州的农业循环经济发展情况。

2)白云岩的形成与岩溶、玄武岩息息相关。茅口组沉积后，地层边抬升边淋滤从上至下发育垂向网状渗流带和斜向渗流带，建立渗流通道；华蓥山和梁平一带在东吴期喷发溢流的玄武岩，水解淋滤后形成硅酸真溶液以及富含Mg2+的流体沿岩溶层的各种裂缝和节理向下部渗流，使茅口组顶部的岩溶层发生硅质交代或充填、以及白云石化现象；但华蓥山喷发玄武岩厚度较薄，能够给下部地层提供的Mg2+较少；只有在风化壳形成的裂缝体或者缝洞体才能为其提供通道形成白云岩。

3)玄武岩淋滤白云石化的发育程度，还取决于龙潭组玄武岩和茅口组顶岩溶面的接触关系：直接接触则白云岩较为发育，有泥岩隔挡则白云岩发育较差，如有泥灰岩夹层但有裂缝沟通则形成少量白云岩。对于川东北地区茅口组风化壳而言，只有经过玄武岩淋滤白云石化改造后才能形成良好的储层。