四川盆地东吴期泸州古隆起与茅口组碳酸盐岩缝洞储层分布

姜自然，陆正元，吕宗刚，杨 坚

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059;2.中国石油东方地球物理公司研究院，河北涿州 072750;3.中国石油西南油气田分公司蜀南气矿，四川泸州 646001)

中晚二叠世间的东吴运动是中国华南地区二叠纪影响较大的一次地壳运动，1931年由李四光创名。中二叠世茅口末期峨眉山地幔柱上升引起地壳抬升、峨眉山玄武岩喷发和东吴运动三者之间存在成因联系，茅口组剥蚀程度以云南大理—米易为中心整体呈圆环状减弱[1］。在此背景下，东吴期泸州古隆起属于四川盆地内部发育的局部隆升，其对四川盆地南部茅口组储层发育与分布具有重要影响。

沉积盆地演化过程中发育的古隆起与油气储层发育和油气聚集分布关系密切[2－4］。四川盆地不同地质时期发育的多个大型古隆起控制了不同层系中天然气藏的分布，泸州古隆起自1962年发现以来，前人对泸州古隆起形成演化及其对中、下三叠统和上二叠统气藏的成藏控制作用等开展了研究[5－10］。较多研究认为东吴期泸州古隆起主要为茅口组的剥蚀夷平作用，形成储层的积极性作用较小，茅口组储集空间以喜马拉雅期褶皱断裂产生的构造裂缝为主[11－12］;少数研究认为东吴期泸州古隆起对茅口组缝洞储层形成具有不同程度的控制作用[13－15］。

本文通过四川盆地南部大量钻井资料和天然气开发资料，研究四川盆地东吴期泸州古隆起演化特征及其对茅口组天然气缝洞储层分布的控制作用，以期为正在进行的茅口组气藏二次勘探开发选区提供依据。

1 泸州地区中二叠统地层特征

四川盆地二叠纪早期沉积的梁山组为厚度不大的含煤陆源碎屑或风化壳残积的铝土质页岩。随后中二叠世大规模海侵，盆地内发育岩性和厚度稳定的栖霞组和茅口组浅海台地碳酸盐岩沉积[16］。钻井地层对比主要依据测井和录井资料，进行栖霞组和茅口组的细分对比。

栖霞组分为2段:栖一段主要为深灰—黑色泥晶绿藻灰岩、泥晶虫藻灰岩及泥晶类球粒、藻团粒灰岩;栖二段为浅灰—白灰色块状亮晶有孔虫灰岩、亮晶绿藻虫灰岩和亮晶红藻虫灰岩。茅口组分为4段:茅一段上、下为黑灰色生屑泥质灰岩和中部深灰色生屑绿藻泥晶灰岩;茅二段下部为深灰色泥晶虫藻灰岩，上部为亮晶生物灰岩及浅灰亮晶红藻、亮晶虫筳灰岩;茅三段主要为浅灰亮晶红藻虫筳灰岩;茅四段为黑灰色泥晶绿藻灰岩与深灰色泥晶虫筳灰岩。

中二叠统沉积后东吴运动抬升剥蚀，四川盆地茅四—茅三段不同程度缺失，泸州古隆起中心剥蚀至茅二段顶部。晚二叠世盆地下沉接受龙潭组煤系泥岩和长兴组碳酸盐岩沉积。

2 东吴期泸州古隆起演化特征

中二叠世茅口末期东吴运动峨眉山地幔柱上升引起地壳抬升，扬子地区茅口组暴露剥蚀，剥蚀程度整体上以云南大理—米易为中心呈圆环状分布，自西到东、自南到北可分为深度剥蚀带(内带)、部分剥蚀带(中带)、古风化壳带(外带)和连续沉积带[1］。在这个大区域东吴期茅口组抬升剥蚀背景下，盆地内部发育的泸州古隆起属于局部隆升。

2.1 东吴期泸州古隆起茅口组剥蚀情况

图1 四川盆地泸州地区中二叠世末古地质图Fig.1 Paleo-geological map of Luzhou area in Sichuan Basin at the end of middle Permian

利用盆地南部茅口组800余口井的钻孔资料，依据录井和测井资料进行茅口组钻井剖面的地层划分对比，编制了东吴期末上二叠统龙潭组沉积前的泸州古隆起古地质图(图1)，并附有茅三和茅四段残余厚度等值线。东吴期泸州古隆起抬升剥蚀最严重的位置为泸州市北的阳高寺构造阳65井，已经剥蚀至茅二段顶部。以此为中心形成一个大致北北西向的剥蚀带，中心区带剥蚀至茅三段，茅三段残余厚度一般小于20 m。中心区带外围不同程度保留有茅四段，两侧茅口组残余厚度变化明显不同，北东一侧剥蚀厚度较大，残余厚度较稳定，茅三和茅四段残余厚度为30～40 m;南西一侧剥蚀厚度变化较大，茅三和茅四段残余厚度为30～170 m。

2.2 东吴期泸州古隆起区古构造恢复

东吴期抬升后再次海侵沉积的龙潭组煤系地层对茅口组古侵蚀面具有填平补齐作用，利用龙潭组沉积厚度变化可以反映东吴期茅口组抬升剥蚀后的古地貌形态。将龙潭组煤系地层顶面拉平，龙潭组煤系地层底面的起伏变化大致反映了东吴期茅口组抬升剥蚀后的古地貌变化(图2)。如果考虑龙潭组压实作用，东吴期茅口组抬升剥蚀后真实的古地貌应该具有更大的高差。

泸州古隆起东吴期抬升剥蚀后的古地貌形态表明宏观上剥蚀严重的区域属于古隆起抬升最高的部位，上二叠统沉积前的泸州古隆起核部在地貌上具有剥蚀平原化特征。

依据茅口组台地相碳酸盐岩沉积厚度变化不大，将已经剥蚀掉的茅口组地层根据保留厚度最大的窝深1井茅四段和茅三段的厚度进行恢复，由此得到的茅四段顶面代表了东吴期泸州古隆起抬升初期的构造形态(图3)。可以发现东吴期泸州古隆起抬升后，古隆起南西一侧倾角较大，而北东一侧相对平缓。

2.3 东吴期泸州古隆起形成演化过程

图2 东吴期泸州古隆起茅口组抬升剥蚀后的古地貌剖面Fig.2 Geomorphologic section of Maokou Formation after erosion in Luzhou Paleo-uplift during Dongwu Movement

图3 东吴期泸州古隆起茅口组顶面古构造剖面Fig.3 Paleo-structure section of top surface of Maokou Formation in Luzhou Paleo-uplift during Dongwu Movement

根据多条剖面古地貌和古构造恢复，东吴期泸州古隆起形成演化表现为茅口组沉积期后盆地内部抬升的剥蚀与夷平，宏观上抬升越高的部位茅口组剥蚀越严重。泸州古隆起核部中心位于泸州市北部，已剥蚀至茅二段顶部。以剥蚀至茅三段作为核部范围，古隆起核部呈北北东向展布，北至内江，南至赤水，西至富顺—古宋一线;东至永川—江津南部一线。古隆起核部的两侧为北东翼和南西翼，北东翼相对平缓，剥蚀强度相对较大，茅三加茅四段残余厚度变化小(30～40 m);而南西翼剥蚀强度相对较小，茅三加茅四段残余厚度变化较大(30～170 m)。反映出古隆起抬升时南西翼地层相对较陡，而北东翼相对平缓。从碳酸盐岩岩溶地貌上可以划分为古隆起核部的岩溶高地、古隆起北东翼的岩溶缓坡和南西翼的岩溶陡坡(图4)。

3 东吴期泸州古隆起与茅口组缝洞储层分布

茅口组碳酸盐岩为典型缝洞储层，基质孔隙不发育，茅口组储集空间在纵横向上分属于互不连通的缝洞系统[15］。多数观点认为茅口组储集空间以喜马拉雅期褶皱断裂形成的构造裂缝为主，东吴期抬升以剥蚀夷平为主[11－12］。整体分析认为东吴期泸州古隆起对茅口组缝洞储层分布具有重要控制作用，大储量缝洞系统的分布明显受东吴期泸州古隆起控制。

中二叠世末东吴运动使茅口组灰岩抬升，茅口组顶部较长时间暴露地表，经历大气水影响的表生成岩作用，沉积间断约7～8 Ma。东吴运动引起盆地上升为陆，具有拉张性质[17］，在茅口组致密灰岩中产生垂直节理或裂隙。上二叠统下部的泥炭沼泽相反映出当时气候比较温暖潮湿。所有这些都有利于茅口组碳酸盐岩岩溶作用的产生，茅口组灰岩孔渗性很差，岩溶主要是通过溶蚀扩大裂缝面、节理面和层理面而发生，形成不受组构限制的较大溶洞和通道，层位上以茅口组上部灰岩为主[15］。

图4 东吴期泸州古隆起与茅口组缝洞气藏分布Fig.4 Distribution of fractured and vuggy reservoirs in Maokou Formation in Luzhou Paleo-uplift during Dongwu Movement

泸州古隆起核部及其北东翼岩溶缓坡茅口组剥蚀夷平严重，岩溶形成的缝洞层段保存较少，以发育中小型缝洞储集系统为主，单一构造发育多个中小型储量缝洞系统。西南翼古隆起陡坡(包括邻近古隆起核部一侧)属于溶蚀强度大、缝洞层段保留较多的区块，以发育大型缝洞储集系统为主(图4)。因此，东吴期泸州古隆起西南翼岩溶陡坡及其相邻古隆起核部一侧为天然气储层发育的最有利区块。由于溶洞主要形成于茅口组沉积期后的东吴期暴露，喜马拉雅期褶皱后的背斜和向斜区均同样发育溶洞储层，因此东吴期泸州古隆起西南翼陡坡及其相邻古隆起核部一侧的单斜和向斜区同样是溶洞发育和天然气聚集的有利区域。

4 结论

发育于中国南方的中二叠世末东吴运动在四川盆地南部形成了泸州古隆起，导致了中二叠统茅口组不同程度的抬升剥蚀，并形成了典型的碳酸盐岩缝洞储层。东吴期泸州古隆起对茅口组缝洞储层分布具有重要控制作用，大储量缝洞系统的分布明显受东吴期泸州古隆起控制。东吴期泸州古隆起呈北北东向展布，北东翼宽缓，古隆起核部及其北东翼岩溶缓坡茅口组具剥蚀夷平特征。古隆起西南翼岩溶陡坡及其相邻古隆起核部一侧为茅口组缝洞储层发育的最有利区块。

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