四川盆地中生代古气候变化:来自深时古土壤证据

定量的古气候重建可为当前及未来可能的气候/环境变化提供基础性参考。发育自四川盆地中生代地层的古土壤蕴藏了丰富的陆相古气候信息,利用古土壤的地球化学指数、钙质古土壤成壤碳酸盐结核深度及其氧同位素组成与年均降水量、温度之间的关系,定量重建四川盆地中生代（晚三叠世晚期—白垩纪）年均降水量与温度的变化。结果表明:四川盆地中生代年均降水量变化较大,为145~1 400 mm;年均温度变化幅度相对较小,为7 °C~15 °C;总体上属于温带干旱—湿润交替的气候环境但以温带半干旱、干旱气候为主。其中晚三叠世晚期年均降水量为1 180~1 400 mm,年均温度为9 °C~15 °C,侏罗纪年均降水量为150~1 140 mm,年均温度为7 °C~15 °C,早白垩世早期与晚白垩世晚期的年均降水量与温度分别为150~720 mm、8 °C~12 °C和150~575 mm、10 °C~11 °C。区域陆相气候变化原因分析显示,波动的气候一方面与东亚季风环流、行星环流、区域构造运动导致的盆地内部山系隆起及古地理格局引起的焚风效应有关,另一方面还与区域构造运动引起海岸山脉裂解有关。     

川东南龙王庙组埋藏及混合水白云岩化作用

通过野外调查和地球化学分析,认为四川盆地东南部土河场和南山坪剖面龙王庙组的白云岩不同于区内其他的白云岩。川东南地区龙王庙组白云岩多为回流渗透成因,土河场白云岩则为埋藏白云岩,而南山坪白云岩则为混合水成因。土河场白云岩分布在龙王庙组的下部,不具备形成回流渗透白云岩的地质条件,包体测温显示土河场白云岩的形成温度较高,均在105 ℃以上,其Mn元素和Fe元素含量较高,平均值分别为792.5×10-6和3 428.8×10-6,且具有很好的相关性,δ18O平均为-8.18‰,明显低于研究区其他剖面的白云岩,这些特征均反映了土河场剖面白云岩形成于埋藏环境的特征。南山坪剖面主体处于斜坡相中,也不具备形成回流渗透白云岩的地质条件。南山坪白云岩具有明显的低Na元素的特征,δ18O也明显偏负,显示其形成于温度相对较低的低盐度流体环境中,此外,南山坪白云岩具有明显的U元素富集的特征,指示南山坪白云岩形成与大气淡水有关,为混合水成因的白云岩。这两类白云岩具有相对较好的物性条件,对川东南地区储层发育具有重要意义。     

四川盆地喜马拉雅期张扭性断裂构造特征及形成机制

前人对四川盆地盆缘冲断带及川中高-磨地区断裂系统进行了系统性研究,但对于盆地其他区块断裂发育特征、形成演化及应力背景的认识尚不充分.发现了梓潼-成都-威远-华蓥山-广安地区震旦系-下三叠统地层中发育的一套区域性张扭性断裂,主要自震旦系及以下地层向上延伸切穿二叠系地层,多为高陡、小断距正断层,部分形成负花状构造.根据该断裂系统的剖面产状、纵向穿层特征及盆地范围内体现出的分异性,推断该断裂系统形成于喜马拉雅期.物理模拟实验研究发现该断裂体系应发育于扭张性应力环境中,该断裂体系的发育指示了四川盆地内部新生代存在南西-北东向张应力,可能与四川盆地新生代发生的逆时针旋转有关.      

川中地区龙王庙组高频层序与沉积微相及其对有利储层的控制

为明确川中地区龙王庙组沉积微相时空分布及其对储层的控制,利用地震、钻井及岩心资料,开展了精细的沉积、层序和储层研究,深入讨论了高频层序与沉积微相对有利储层的控制.龙王庙组主要发育鲕粒颗粒云岩、砂屑颗粒云岩、花斑状粉晶云岩等8种岩相,垂向上发育深水台地-滩间海型、颗粒滩型和局限潮坪型等3种岩相组合.龙王庙组构成1个三级层序,可分为2个四级层序（SQ1和SQ2）,各四级层序可分为3~5个五级层序.高频层序格架内,颗粒滩和局限潮坪具明显的加积和朝东南方向进积趋势,SQ2颗粒滩和局限潮坪的发育优于SQ1.局限潮坪微相的窗格孔细晶-粉晶云岩和花斑状粉晶云岩孔隙度最好,主要分布于四级和五级层序的顶部;其次为高频层序中-上部的颗粒滩微相.与高频海平面变化相关的早期溶蚀是优质储层形成的关键,并为后期储层改造奠定了基础.      

鱼粪化石特征对早侏罗世托阿尔期湖泊生态系统的启示:以川东大安寨段为例*

早侏罗世托阿尔期早期大洋缺氧事件(Toarcian Oceanic Anoxic Event,~183.8 Ma)是一次全球性的多幕式生物—环境事件,其在四川盆地下侏罗统自流井组大安寨段亦有显示。对采集自川东北地区大安寨段的鱼粪化石进行形态学描述和内含物分析,发现鱼粪化石中含有大量的磷质成分,多为未经消化的鱼骨化石,另有大量介壳类化石与有机质混杂在一起。据露头岩性和显微薄片特征认为: (1)粪化石呈螺旋状,生产该粪化石的鱼类为大型肉食性鱼类,其喜食小型鱼类和软体动物等,推测可能是肺鱼类(角齿鱼);(2)鱼粪化石形成于开放型淡水湖泊中的半深湖—深湖区,其中湖泊表层含氧量丰富,主要由生产者、消费者构成了研究区早侏罗世托阿尔期大型湖泊生态系统,食物链较为复杂,而湖底为水动力条件较弱的还原环境。该研究成果可为早侏罗世托阿尔期大洋缺氧事件在湖泊中的沉积响应及生态影响研究提供依据。     

四川盆地开江地区WT1井震旦系陡山沱组物源分析及构造背景判断*

为厘清四川盆地开江地区WT1井震旦系陡山沱组地层发育的构造背景,重塑其原型沉积盆地,为重建古地理及油气进一步勘探部署工作提供科学依据,利用岩石学、岩石地球化学及碎屑锆石U-Pb年代学手段对该井陡山沱组物源进行了分析。岩石地化结果表明WT1井陡山沱组沉积物源岩为中基性火山岩类且经历了中等程度化学风化作用;碎屑锆石U-Pb年龄主要记录了915~850Ma、794~714.5Ma以及622~700Ma 3个阶段的构造岩浆活动,与扬子克拉通北缘及邻区Rodinia超大陆的裂解演化过程有关,该构造活动背景下的中基性火山岩是WT1井陡山沱组沉积的主要物质来源。结果表明四川盆地开江地区的陡山沱组发育于拉张伸展构造背景,属克拉通内裂陷盆地沉积,有利于烃源岩层的发育;同时为Rodinia超大陆的裂解演化过程提供了重要的年代学演化证据。该成果对深入认识四川盆地的地质结构、沉积-构造演化以及油气勘探的战略部署等具有极为重要的科学意义。     

四川盆地东部中二叠统茅口组热液活动特征

四川盆地中二叠统茅口组存在丰富的热液流体活动。在野外剖面和岩心观察的基础上,利用多种分析测试方法,对四川盆地东部茅口组碳酸盐岩中的热液活动特征进行了探讨。研究区茅口组热液活动包括2类,一类为硅质热液,表现为薄层硅质岩或硅质团块;另一类为碳酸盐型热液,表现为粗晶方解石和白云石充填在张性构造裂缝中或呈"雪片状"集合体,偶见少量黄铁矿、闪锌矿等金属硫化物伴生。硅质岩主量元素之间的关系表明硅质来源具有多样性,是热液硅与壳源硅的混合;黄铁矿、闪锌矿原位S同位素δ34S介于-3.91‰~-6.87‰之间,推测可能受到了微生物和基性岩浆岩的双重影响;方解石脉和具鞍状双晶的白云石脉普遍具有Ca O高于标准计量、相对富Sr和U、贫REE和Ti、Ce/Ce*明显负异常、Eu/Eu*主体正异常、Y正异常等特征,表明碳酸盐脉为热液活动的产物,流体来源也呈现出火山活动相关流体与富钙地下水混合的特点。闪锌矿富集Ge和Cd,Zn/Cd及Zn/Fe值反映了中等成矿温度。硅质岩和碳酸盐流体包裹体均一温度变化范围较大,介于54.7~294.3℃之间,与稀土元素和微量元素比值所揭示的特征吻合。研究结果表明,穿层状硅质结核和团块的首次出现往往标志着茅口组热液活动的开始,而张性构造裂缝和碳酸盐型热液活动带来的围岩白云化作用则有效地改善了白云岩储集层的物性。     

川西北下二叠统栖霞组微生物丘的发现及地质意义*

通过野外露头与钻井剖面的室内外分析,确认在四川盆地西北部(川西北)下二叠统栖霞组中发育有微生物丘,它们主要由凝块灰(云)岩、叠层灰(云)岩和微生物粘结颗粒灰(云)岩等组成。这些微生物碳酸盐岩发育较为典型的凝块、叠层、窗格、粘结等组构。微生物丘大小不一,实测高度一般为几十厘米至几米,宽度通常变化于几米至几十米之间,具有底平顶凸的典型丘形外貌,以发育向上变浅的沉积序列为特征,一般由丘基、丘核、丘盖3个微相组成,也可与颗粒滩共同构成微生物丘滩复合体。基于区域古地理背景和微生物丘特征的剖析,认为川西北地区栖霞期沉积环境总体受限,推测为半局限—局限台地环境,水深较浅,能量普遍不高;海平面频繁的相对升降变化和微生物丘的侧向迁移叠置,导致发育于缓坡背景下的碳酸盐岩台地极易受限,引起早期沉积物发生与丘滩发育密切相关的准同生期白云石化作用。因此,微生物丘滩复合体是栖霞组白云岩储集层发育的物质基础,台缘坡折带、台内缓坡折带和高地是栖霞组白云岩储集层发育的有利区带,这对寻找规模性层位不稳定的带状白云岩储集层具有重要的指导作用,并将大大拓展栖霞组白云岩储集层的勘探领域。     

二叠系火山碎屑岩气藏天然气地球化学特征及气源分析——以四川盆地成都—简阳地区永探1井为例

2018年12月底,在四川盆地二叠系火山岩发育地区部署的风险探井永探1井测试获得22.5万m³/d的高产工业气流,实现了二叠系火山碎屑岩的重大勘探突破,展现了火山碎屑岩气藏的巨大勘探潜力。本文根据该钻井成果资料,应用分析化验数据,采用不同地区气-气对比方法,开展了成都—简阳地区天然气地球化学特征分析、源-储接触关系解剖及气源综合对比。在此基础上,对二叠系火山碎屑岩气藏天然气成因进行了鉴别,对天然气来源进行了判识。结果表明：永探1井火山岩气藏天然气均为典型的干气,干燥系数达0.997,CH₄质量分数高,平均为99.03%,C₂H₆质量分数低,平均为0.35%,C₃H₈几乎没有,不含H₂S;天然气甲烷、乙烷碳同位素值均较轻,甲烷碳同位素平均值为-32.17‰,乙烷碳同位素平均值为-34.27‰,且岩心及镜下可见大量残余沥青,天然气成因鉴别分析表明永探1井火山岩气藏天然气为原油二次裂解气;通过源-储接触关系解剖以及天然气甲烷、乙烷碳同位素对比分析,表明永探1井火山碎屑岩气藏天然气主要来源于德阳—安岳台内裂陷内发育的巨厚下寒武统筇竹寺组优质烃源岩,部分来源于中二叠统。     

同层型气钾复合矿藏的形成机理浅析:以四川盆地磨溪背斜中三叠统雷口坡组富钾卤水矿为例

四川盆地中三叠统雷口坡组中发育多种类型的钾盐矿藏,是我国找钾的重点目标层系。磨溪气田雷口坡组地层卤水富含K、Li、Br、B元素,定性为中低矿化度KCl、LiCl、Br^-、B₂O₃等超标的优质化工原料水,显示出较好的钾盐勘探前景。地震资料解释结果表明,磨溪气田雷口坡组一段的第一亚段(雷一¹)顶面表现为一个完整的长轴背斜形态,断层不发育。富钾卤水发育在背斜的翼部,而天然气则占据了背斜的核部,二者共同贮存在雷一¹亚段溶蚀孔洞发育的滩相白云岩中,构成了典型的同层型气钾复合矿藏。借鉴含油气系统的概念,将富钾卤水的形成、聚集及后期保存等影响卤水型钾矿形成全过程的各种因素总结归纳为6大关键要素,即钾的物质来源,储层物性、封盖条件、圈闭条件、运移方式和保存条件。在乐山—龙女寺古隆起形成和演化的背景下,确定构造圈闭形成时间,分析优质储层发育有利因素以及后期保存条件,并按照各要素在时空上的搭配关系,动态地分析雷口坡组同层型气钾复合矿藏的形成过程。烃类物质和卤化物都是地下水所含的特殊物质,在地下水动力场的作用下,地层水在雷口坡组内部向着川中地区的继承性发育的古构造高点——磨溪背斜持续运移。被运移而来的由蒸发浓缩的古海水和石膏脱水形成的初始富钾地层水不断捕获下伏绿豆岩释放的钾离子,使得钾离子二次富集成藏。在地层水运移和气藏压力的共同作用下,形成气在上、富钾卤水在下的复合矿藏。长期继承性发育的古隆起不仅是油气聚集的有利部位,亦是二次运移、聚集的富钾卤水矿藏发育部位。本次研究成果为四川盆地及其他类似盆地的“气钾兼探”工作提供了一种新的方法和思路。