0 引言
近年来，深层—超深层碳酸盐岩油气勘探的系列突破引发了对优质规模储集层发育条件的研究，碳酸盐岩（尤其是白云岩）储集层的形成与保持机理已成为新的研究热点[1⇓-3]。其中，与热液作用相关的白云岩储集层受国内外学者长期关注[4⇓-6]。热液白云石化作用多与地壳尺度断裂相关，但构造复活、成岩作用叠加改造及流体-镁质量失衡等因素导致白云石化作用机制难以有效确定；蒸发残余卤水的改造、蒸发岩的溶解等流体多源性亦引发富镁热液来源不清的系列问题。近年来团簇同位素[7]、U-Pb定年[8]、储集层模拟及多参数地球化学实验分析[9]等技术的发展为量化流体温度及作用时限提供了可能，但构造作用差异及流体作用的复杂性等导致不同区域/层段的定量化分析结果尚需系统评价。
塔里木盆地、四川盆地等近年来在深层—超深层油气勘探领域获得重大突破，实践表明，优质储集层的发育不仅受控于沉积相及岩溶作用等因素，埋藏过程中走滑断裂及热液作用对成储、成藏的影响亦不容忽视。部分学者对热液白云石化作用成因、热液白云岩储集层特征等开展了较多研究工作[10-11]，但对构造作用背景、断层发育程度、热液性质及路径等与白云岩发育规模及展布的关系缺乏研究。因此，热液流体作用过程、效果及储集层发育尺度是目前油气勘探中热液白云岩储集层研究亟待解决的关键问题。尤其是针对类似四川盆地西南部（简称川西南）地区等复杂构造背景约束下的滩相白云岩储集层[12]，多数钻井中可见发育程度不等的热液现象；虽然区内热液白云石化作用提出较早[13]，但热液作用对碳酸盐岩储集层的改造及热液白云岩油气勘探方面尚存较大争议。此外，白云岩储集层成岩改造多表现为矿物的交代-溶蚀-沉淀动态平衡过程[14]。因此，针对热液流体成储效应的探讨，需以深入的岩石学、矿物学成因分析为基础并系统开展构造-岩石-流体时空耦合作用研究。
川西南地区二叠系野外露头及钻井多见热液白云岩，其是否具备油气勘探潜力取决于其储集空间在埋藏过程中的保持及改造，然而目前该类特殊的白云岩储集层在埋藏过程中的岩石-流体作用研究相对较少，热液作用时限及触发机制尚不明晰，严重制约了该地区储集层分布预测及油气勘探。随着近年来川西南地区钻井的增加及野外露头资料的不断完善，为深化热液白云岩储集层发育及其规模研究提供了可能。基于此，本文结合典型野外露头观察及钻井取样分析开展系统的岩石学、同位素地球化学、碳酸盐矿物U-Pb定年及流体包裹体等综合研究，以期揭示川西南地区中二叠统碳酸盐岩历经的热液流体作用过程、储集层形成机理及多期热液对储集层的综合改造效应。
1 区域地质概况
研究区位于四川省西南部，包括峨眉山—雅安—洪雅—乐山一带。构造位置位于龙泉山断裂带以西、龙门山断褶带以东区域。研究区西起龙门山断褶带，东达川中古隆中斜平缓带，东北抵川北古中坳陷低缓带，南至峨眉—瓦山断块带（见图1a 、图1b ）。在晚石炭世加里东运动中构造抬升后，川西南部经历准平原化作用，沉积下二叠统梁山组碎屑岩及中二叠统栖霞组、茅口组碳酸盐岩；后受东吴运动影响明显，沿康滇古陆两侧大范围发育玄武岩。后期历经印支运动、燕山运动及喜马拉雅运动等多期构造运动叠加。区内发育北东—南西向大断裂及伴生北西—南东向张扭性断层，尤以北川、罐县断裂以及峨眉—瓦山断裂影响较大。
区内栖霞组及茅口组厚200~400 m，为两个完整三级旋回控制下的沉积[15]。栖霞组自下而上可划分为栖一段及栖二段，茅口组自下而上可划分为茅一段、茅二段、茅三段及茅四段。受东吴运动影响，区内茅口组上部多被剥蚀。栖二段及茅三段多为高位体系域海平面下降期的相对浅水高能沉积物，为有利于滩相储集层发育的层段（见图1c ）。区内栖霞组—茅口组主要由浅灰—深灰色薄—中层泥晶生屑灰岩、厚层块状亮晶生屑灰岩及晶粒白云岩组成，含薄层深灰色生屑钙质泥岩夹层，由下向上泥质含量逐渐减少，局部见眼球状构造，偶见燧石条带/结核；生物化石含量较丰富，以有孔虫、䗴类、腕足、棘皮、藻类等为主，局部见珊瑚化石。区内白云岩垂向上主要发育于栖霞组中上部及茅口组中部，横向上分布不稳定，平面上呈带状、透镜状分布于雅安—峨眉、大邑—眉山一带[11]。
2 采样及分析方法
在野外露头-钻井岩心观察描述基础上，重点选取成岩序列相对完整的典型样品进行分析。野外露头主要采自宝兴五龙栖霞组、洪雅张村栖霞组—茅口组及大邑大飞水栖霞组，剖面地层连续、出露良好且现象明显。钻井岩心样品主要采自PT1、ZG1、H1、HS1、PR1、DS1等井重点层段（见图1b ）。其中，薄片鉴定、阴极发光及扫描电镜分析在西南石油大学油气地质与勘探国家实验教学中心完成，仪器分别为Olympus BX53显微镜、CL8200 MK5阴极发光显微镜及FEI Quanta 650 FEG。为明确储集层在成岩过程中历经流体作用过程，对鞍状白云石、石英及方解石中双相流体包裹体进行了测试，包裹体测温分析在加拿大University of Regina流体/沉积地球化学实验室完成，测试仪器为Olympus BX51荧光显微镜及Linkam TMS94（TS-1500）冷热台。
碳酸盐岩微区碳、氧同位素组成分析由中国石油西南油气田公司勘探开发研究院完成，采用微区激光烧蚀取样并收集碳酸盐岩中的CO2后进行质谱分析，结果误差小于0.1‰。碳酸盐岩锶同位素组成分析由ALS同位素实验室完成，采用碱熔-多接受器等离子质谱（MC-ICP-MS）进行分析。碳酸盐矿物激光原位U-Pb同位素测年在中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室采用LA-ICP-MS完成[8]。碳酸盐岩储集层物性分析由西南石油大学油气地质与勘探国家实验教学中心完成，采用仪器为CMS-300非常规孔渗分析仪。
3 白云岩岩石学特征及分布
川西南地区栖霞组—茅口组白云岩较发育，多数学者倾向于白云岩属混合水成因叠加热液成因为主。其中，典型热液成因白云岩受构造控制明显，白云石化流体的温度及压力明显高于围岩地层，流体多交代围岩或沿拉张/扭张性断层或裂缝系统交代围岩。热液白云岩地层中裂缝、溶洞及热液伴生矿物发育，常见鞍状白云石、箱形构造、斑马构造及构造角砾岩；热液白云岩横向变化快，多与围岩呈截然不同变化；白云岩时空分布多受断裂/裂缝约束，对应岩石学及地球化学特征与其他成因白云岩差异明显[16]。
3.1 岩石学特征
川西南地区栖霞组—茅口组热液白云岩由粉—细晶白云石及中—粗晶白云石组成，相关斑马构造、构造角砾岩、缝洞充填鞍状白云石及伴生相关热液矿物发育。其中，栖霞组热液白云岩以灰白色厚层至块状为主，茅口组以深灰色、薄—中层为主（见图2a 、图2b ）。川西南宝兴、大邑、邛崃及乐山等地栖霞组斑马构造白云岩由深色基质和浅色充填物组成（见图2c 、图2d ），形成亮带、暗带交替出现的韵律旋回[17]。暗带多为半自形细晶白云石，见残余生物/生屑组构；亮带为半自形中晶白云石或粗晶/鞍状白云石半充填至近全充填，偶见亮带内充填块状方解石，残余溶蚀孔洞相对发育。斑马纹呈条带状、波状斜交至近顺层分布，部分被微裂缝错断。区内典型热液白云岩发育区普遍可见高角度断层/裂缝，局部见顺层裂缝被巨晶方解石脉充填；构造角砾白云岩较发育（见图2e ），角砾基质中含小型斑马构造，角砾间胶结物与斑马纹亮带中均发育残余溶蚀孔洞。微裂缝呈网状发育，多垂直层面分布；粗晶/鞍状白云石呈弥散状沿裂缝及层面分布，半充填—近全充填（见图2f —图2h ）。此外，可见部分溶洞（直径2~8 cm）被鞍状白云石及晶簇状石英半充填。
图2 川西南地区栖霞组—茅口组热液白云岩宏观特征HTD—热液白云岩；Lim—灰岩；ZTD—斑马构造白云岩；Br—构造角砾岩；Ca1—方解石；V—溶洞；SD—鞍状白云石；MD—细晶白云岩；Fr—裂缝；P—残余溶孔；F—断层 （a）宝兴五龙剖面栖霞组一段中下部热液白云岩与灰岩呈指状交错，断层及微裂缝（黄色虚线）较发育，见斑马构造白云岩及构造角砾岩；（b）洪雅张村剖面茅口组中上部，低角度顺层断层/裂缝（黄色虚线）将深灰色薄—中层热液白云岩（黄色半透明）与上覆灰色厚层—块状颗粒灰岩分隔，热液白云岩网状裂缝发育；（c）宝兴五龙栖霞组一段顺层充填鞍状白云石，斑马构造白云岩晶洞中充填鞍状白云石及方解石，见残余溶洞；（d）宝兴五龙栖霞组灰岩被交代为细晶白云岩，与层面低角度相交的斑马构造发育，见鞍状白云石及溶洞；（e）宝兴五龙栖霞组一段构造角砾白云岩角砾间及裂缝被鞍状白云石半充填，见溶洞；（f）晶粒白云岩发育斑马构造，亮带被鞍状白云石半充填，溶蚀孔洞发育，PR1井，栖霞组，3 578.35 m；（g）灰色晶粒白云岩溶蚀孔洞发育，斑马构造及扩溶缝洞（白色虚线范围）被鞍状白云石半充填，PT1井，栖霞组，6 774.46 m；（h）灰黑色粉晶白云岩，沿裂缝（白色虚线范围）扩溶形成的溶洞被鞍状白云石半充填，见残余溶蚀孔洞，H1井，茅口组，4 908.50 m |
显微镜观察表明，白云岩基质多由半自形粉—细晶白云石组成，以细晶白云石为主，见残余生物/生屑组构，指示早期生屑灰岩经富镁流体交代所致（见图3a ）。交代基质白云岩晶间孔/晶间溶孔多被细—中晶白云石充填。顺层亮带裂缝多被他形中—粗晶白云石充填（见图3b ），顺层亮带溶洞多被他形粗晶/鞍状白云石充填。粗晶白云石充填物晶体边缘可见沥青浸染，被晚期裂缝切穿。残余溶蚀孔/缝较发育，未充填—半充填。白云岩储集层缝/洞中可见粗晶/鞍状白云石→石英→方解石及粗晶/鞍状白云石→萤石→方解石等典型热液矿物充填序列（见图3c 、图3d ）。其中，基质白云岩晶粒较细，边缘多被溶蚀并被粗晶—鞍状白云石半充填。粗晶/鞍状白云石晶粒较大（平均直径约600 µm），多具波状消光及“雾心亮边”特征；部分地区可见两期鞍状白云石胶结物，晚期鞍状白云石多具环带状结构且生长环边含包裹体；白云石内部及边缘多被后期流体溶蚀，晶面多呈港湾状与晚期方解石或石英接触。扫描电镜下可见典型鞍状白云石晶内沿弯曲解理缝溶蚀现象，以及晚期少量自形石英充填孔隙（见图3d ）。此外，溶洞中充填的鞍状白云石部分破碎且溶蚀明显，石英及方解石交代及充填现象明显，指示后期多期流体改造作用强烈。方解石多以自形巨晶、亮晶分别充填于残余溶洞中或裂缝/斑马纹顺层缝中。此外，沥青沿层面或贯穿于斑马纹裂缝、或沿鞍状白云石及缝合线边缘分布。阴极发光分析表明（见图3e 、图3f ），残余生物/生屑组构的粉—细白云岩基质发光暗淡，裂缝及孔洞中充填的中晶白云石呈暗红色发光，鞍状白云石发光暗淡、生长环边呈红色发光。
图3 川西南地区栖霞组—茅口组热液白云岩微观特征Fr—裂缝；D1—中晶白云石；D2—粗晶/鞍状白云石；P—残余溶孔；MD—细晶白云石；Br—构造角砾岩；SC—亮晶方解石；Flr—萤石；SD—鞍状白云石；QZ—石英 （a）残余组构晶粒白云岩，沿裂缝（黄色虚线）扩溶并被中晶白云石半充填，残余溶孔，HS1井，栖霞组二段，4 971.94 m，（蓝色铸体）单偏光，茜素红未染色；（b）斑马构造白云岩，基质为具残余生屑组构细晶白云石，裂缝（黄色虚线）中充填中晶白云石及粗晶/鞍状白云石，溶蚀孔洞发育，洪雅张村剖面，茅口组三段，（蓝色铸体）单偏光，茜素红未染色；（c）构造角砾岩破碎明显，角砾间被亮晶方解石及萤石半充填，见残余晶间孔，洪雅张村剖面，栖霞组二段，（蓝色铸体）单偏光，仅方解石茜素红染色；（d）鞍状白云石晶内溶孔发育，见自形石英，洪雅张村剖面，茅口组三段，扫描电镜；（e）具残余生屑组构晶粒白云岩缝洞被中晶白云石及鞍状白云石近全充填，鞍状白云石具波状消光，洪雅张村剖面，茅口组二段，正交偏光；（f）照片（e）对应阴极发光照片，基质发光暗淡，中晶白云石发暗红色光，鞍状白云石发光暗淡 |
3.2 热液白云岩时空分布
露头及钻井取心观察表明，川西南地区栖霞组—茅口组热液白云岩分布复杂，垂向上发育于栖霞组一段下部、栖二段中上部、茅口组二段及茅三段。典型热液白云岩多集中于栖一段中下部及茅二段，其余多以充填物的方式发育于早期白云岩中，与受沉积相控制的栖二段及茅三段白云岩差异明显。较为特殊的是，部分层段发育似眼球状薄—中层含残余生物/生屑组构的晶粒白云岩（与之对应的灰岩原岩，其早期沉积物多反映深水/较低能的沉积环境）；部分地区见薄—中层深灰色晶粒白云岩与上覆厚层—块状亮晶生物灰岩接触（上覆灰岩层未白云石化），指示白云石化作用流体通道复杂。此外，川西南地区ZG1井、DS1井、PR1井、PT1井等多口钻井见典型斑马构造白云岩，宝兴地区、洪雅地区露头可见白云岩中发育斑马构造，而亮晶生物/泥晶灰岩中则较少发育，可与北美地区典型热液白云岩对比[18-19]。
鉴于区内钻井较少、断裂发育、热液白云岩横向分布不连续及垂向发育层段不一致，白云岩时空分布难以精细刻画。但结合区域断裂分布、钻井统计及野外露头综合分析表明，热液白云岩发育受基底/伴生断裂关系控制明显。首先，野外观察表明，热液白云岩多发育于基底/分支断裂1~2 km范围内，热液白云岩发育层段地层破碎明显，断裂/网状裂缝普遍发育；热液白云岩呈圣诞树状与围岩渐变式接触，或呈层状/舌状与围岩截然变化。如宝兴地区栖霞组热液白云岩受高角度裂缝影响明显，横向延伸约70 m、垂向上累计厚度约30 m，与围岩横向上呈指状渐变关系；而洪雅地区茅口组低角度裂缝控制下的薄层热液白云岩受两期热液改造明显，呈顺层状横向延伸约800 m、厚度约30 m。其次，实钻情况指示热液白云岩发育程度与断裂距离具一定关系（见图4a ）。如川西南汉王场、大兴场地区热液白云岩厚10~22 m，断裂距白云岩体0.2~2.2 km；若与断裂距离过远（超过3 km），则热液白云岩明显不发育。此外，靠近断裂的热液白云岩发育区储集层孔隙度及渗透率均相对较好（见图4b ）。
4 幕式热液作用过程及机制
4.1 中—晚三叠世为富镁热液主要作用时期
碳酸盐矿物U-Pb测年结果表明，川西南中二叠统交代基质白云石年龄为（214.5±7.6）Ma[20]（见图5a ），早期鞍状白云石胶结物年龄为（243.7±5.5）Ma（中三叠世）（见图5b ），斑马构造缝洞中的鞍状白云石及角砾间的晚期鞍状白云石胶结物年龄分别为（248.5±5.1）Ma（中三叠世）及（210.0±7.2）Ma（晚三叠世）（见图5c 、图5d ），指示至少存在两幕热液白云石化作用：早期热液白云石化时间为中三叠世，晚期热液作用时间为晚三叠世。晚期鞍状白云石胶结物年龄与基质白云石年龄相近，表明第2幕热液对基质白云石影响范围及程度更为明显，或第1幕热液作用过程被第2幕覆盖所致。鉴于川西南部栖霞组—茅口组热液白云石化时间属中—晚三叠世（距今210~243 Ma），而中二叠统栖霞组—茅口组沉积期为距今265~270 Ma、峨眉山大火成岩省（ELIP）喷发时间约为距今（259.1±0.5）Ma。因此，典型热液白云石化作用时间明显晚于峨眉地裂运动期间峨眉山玄武岩主喷发期。此外，晚期溶洞及裂缝中充填的方解石年龄分别为（213±27）Ma[21]（晚三叠世）及（185±24）Ma（早侏罗世）（见图5e 、图5f ），指示其总体属第2幕热液流体伴生作用的产物。
图5 川西南地区中二叠统碳酸盐矿物U-Pb定年（a—f）及构造-埋藏-热演化与热液作用期次配置（g）综合图（图a、e据文献[20]；图g据文献[21]；C—石炭纪；P1—早二叠世；P2—中二叠世；P3—晚二叠世；T1—2—早—中三叠世；T3—晚三叠世；J—侏罗纪；K—白垩纪；E—古近纪；N—新近纪；Q—第四纪）（a）洪雅张村剖面，茅口组二段，交代白云石基质年龄为（214.5±7.6）Ma；（b）洪雅张村剖面，茅口组三段，白云岩裂缝中鞍状白云石年龄为（243.7±5.5）Ma；（c）PT1井，栖霞组二段，6 774.69 m，斑马构造白云岩缝洞中充填鞍状白云石年龄为（248.5±5.1）Ma；（d）洪雅张村剖面，茅口组二段，角砾间鞍状白云石胶结物年龄为（210.0±7.2）Ma；（e）洪雅张村剖面，茅口组三段，溶洞中充填方解石年龄为（213.0±27.0）Ma；（f）洪雅张村剖面，茅口组二段，灰岩中充填方解石年龄为（185.0±24.0）Ma |
包裹体测温分析结果表明，粗晶—鞍状白云石包裹体均一温度为144.7~255.6 ℃，平均为195.3 ℃（见图6a 、图6d ），冰点温度为-19.5~-9.6 ℃，平均为-11.5 ℃，对应盐度为13.5%~22.0%（海洋平均盐度为3.47%，见图6e ）。因此，高盐度卤水、高温富镁热液作用事件以早期高温白云石沉淀为代表。随后，因深部地层流体的向上运移、构造抬升及温度降低都会提高CO2流体对白云石（包括石灰岩）的溶解能力[22]。在富Mg2+热液卤水进入岩层后温度逐渐降低，其冷却效应有利于早期围岩及孔洞充填的鞍状白云石倒退性溶解，导致基质白云石及鞍状白云石均可见港湾状溶蚀残边；此外，盆地中富CO2流体向上沿区域性隔水层向浅层运移时，上升水流体静压的降低致使部分二氧化碳脱气，进而导致热液白云岩及方解石的部分沉淀[23]。此外，同期深部富含硅热流体充注过程中因硅质处于过饱和状态而沉淀出石英晶体。从包裹体均一温度与盐度关系图可知（见图6e ），区内存在两幕典型富镁热液作用事件，第Ⅰ幕温度为210~260 ℃，以热液白云石-方解石及石英充填为典型特征；第Ⅱ幕温度为150~190 ℃，以热液白云石及方解石充填为典型特征。两幕富镁热液事件伴生沉淀的方解石及石英均具有温度接近、盐度略低的特征，包裹体分析结果与对应碳酸盐矿物U-Pb定年结果吻合。
碳-氧同位素组成分析表明（见图7a ），研究区石灰岩δ13C平均值为2.57‰，粉晶白云石及细晶白云石δ13C平均值分别为3.33‰及3.57‰，中—粗晶白云石及鞍状白云石δ13C平均值分别为3.18‰及2.79‰。石灰岩与白云石的碳同位素值相似，指示白云石的碳主要来自中二叠世的海水，并未受到有机质氧化产生的轻CO2的影响。研究区石灰岩δ18O平均值为-5.40‰，粉晶白云石及细晶白云石δ18O平均值分别为-6.92‰及-10.05‰，中—粗晶白云石及鞍状白云石δ18O平均值分别为-9.41‰及-10.74‰。洪雅张村剖面茅口组中部泥晶灰岩样品δ18O平均值为-10.53‰，明显受高温影响；粉晶白云石、细晶白云石、中—粗晶白云石与鞍状白云石氧同位素值皆偏负，且都低于同时期灰岩氧同位素值，指示研究区白云石均受热分馏作用的影响。但粉晶白云石氧同位素值要高于细晶白云石、中—粗晶白云石及鞍状白云石，指示其成岩温度较后三者低。
川西南栖霞组—茅口组基质白云石、鞍状白云石充填物δ18O值平均为-9.14‰及-9.69‰，明显低于生物灰岩及同期海水δ18O值（-4.3‰~0.1‰），指示基质白云石及鞍状白云石均受热分馏作用影响；粗晶白云石及鞍状白云石胶结物Sr同位素值为0.708 83~0.712 51，远高于同期海水（0.707 20~0.707 40）。峨眉山玄武岩锶同位素比值为0.704 41~0.706 38，与幔源锶同位素比值接近；区内白石岩锶同位素明显高于幔源锶同位素值（0.703 50）（见图7b ），指示流体与岩浆作用无关，受壳源热液流体影响所致。区内白云石高锶值应为外来异地流体与古生界多套碎屑岩地层相互作用的结果，如下二叠统梁山组碎屑岩、寒武系沧浪铺组及筇竹寺组碎屑岩，深盆富镁卤水为热液流体主要来源。综上，规模性热液流体进入地层，并交代原岩形成了具残余生屑组构的糖粒状白云岩及伴随缝洞中充填的异形白云石。
四川盆地西部从志留纪末至晚三叠世早期一直处于张性环境，形成了众多张性断裂。前人研究指出，四川盆地西南地区构造为压性构造，但在压性构造形成前发生了较强的张性构造运动，即峨眉地裂运动[24]。川西南部—龙门山地区的峨眉地裂运动包含志留纪至泥盆纪（初始期）、早二叠世末—晚二叠世（高峰期）、中三叠世末—晚三叠世早期（衰退期）3个主要时期，地裂运动导致栖霞组—茅口组与上覆/下伏地层呈平行不整合接触。考虑到晚二叠世龙门山地区出现玄武岩强烈喷发，发生于早二叠世末至晚二叠世的地裂运动的规模应大于另外两期地裂运动。亦有学者指出四川盆地印支运动存在4幕（Ⅰ—Ⅳ幕），以中三叠世末期的印支运动第Ⅱ幕为主[25]。因此，区内第Ⅰ幕热液白云石化作用亦可划分至峨眉地裂运动衰退期范畴，而第Ⅱ幕热液白云石化作用则明显属晚三叠世印支期产物（见图5g ）。由此看来，川西南热液作用时间均晚于中二叠世，与前人认为中二叠世准同生期海水循环热液叠加白云石化机制有一定差异[26]；且白云石中捕获流体包裹体的盐度高（高达22%），表明热液白云石化流体与近地表海洋孔隙水的混合有限，并非深盆热液与沉积期海水对流所致。
4.2 后期多期流体对储集层部分充填
区内石英充填物相对较少，多分布于残余溶蚀孔洞及裂缝中。包裹体测温表明（见图6b ），石英包裹体均一温度为162.3~200.0 ℃（见图6d ），盐度为6.3%~10.1%（见图6e ），指示除上述印支晚期运动以外，后期（燕山早期）运动的持续影响导致研究区构造抬升，深部产生的富含硅质的高盐度热流体因过饱和沉淀而充填所致[27-28]。石英沿斑马纹发育部位的缝洞充填原因主要为硅质流体优先沿水力压裂缝运移，当孔隙流体压力低于岩石静压力时硅质流体的流动受限，从而在脆—韧性转折区等形成脉体或充填物。此外，除早期第Ⅰ幕及第Ⅱ幕富镁热液伴生的方解石（高温中盐度及中温高盐度）充填外，区内遭受后期第Ⅲ幕及第Ⅳ幕两期富二氧化碳热液影响亦较明显，对应流体具高温低盐度及中温中盐度特征，其包裹体平均均一温度分别为190.6 ℃及140.5 ℃，平均盐度分别为6.2%及10.3%（见图6e ）。结合方解石流体包裹体（见图6c ）、方解石U-Pb定年、埋藏史及热演化史分析表明，晚期方解石充填分别指示燕山运动中晚期（白垩纪中期）及喜马拉雅运动等两期构造运动控制下流体幕式充填的动态过程，尤以燕山期构造抬升过程中深埋藏环境下来自深部的含有机质（高—过成熟）热流体沿压力梯度降低的方向向上运移时导致方解石的沉淀为主。经早期热液作用并叠加后期多期流体充注及矿物充填后，区内中二叠统碳酸盐岩储集层中溶蚀孔洞储集空间明显减少，以晶间孔为主的具残余生屑组构的晶粒白云岩孔隙度、渗透率降低明显。
4.3 压扭性构造运动控制热液白云岩储集层发育
川西南地区中二叠统富镁热液形成的区域构造背景先期属拉张性构造背景[29]，如HS1井地震解释结果可识别出其附近发育多条沟通基底的深大断裂，张性构造活动可激活沟通基底的深大断裂，这些深大断裂即作为深部流体运移的通道[30]。而中二叠统典型热液作用为区域构造挤压机制下深部流体沿断裂运移至二叠系的结果，构造转换期由拉张性背景向挤压性背景转换，在由西向东的区域挤压作用下，大量盆地级高温富镁热液向上进入碳酸盐岩地层并交代原岩形成热液白云岩，其机制与加拿大西部盆地Presqu’ile障壁岛泥盆系、意大利阿尔卑山脉南部威尼托侏罗系、伊拉克库尔德斯坦地区中部Zagros褶皱冲断带白垩系等热液白云岩类似[31-32]。就区内中二叠统热液白云岩发育区而言，五龙冲断层、盐井冲断层、毛沟斜冲断层、张村斜冲断层等深大断裂发育（见图1a ），切穿基底且延伸距离远（最长可达70 km）；除基底断裂外，派生分支断裂亦有利于流体在一定范围内运移。
川西南栖霞组—茅口组沉积期，发育于浅水沉积的颗粒滩或位于相对蒸发环境的早期沉积物发生准同生期白云石化作用（见图8a 中①-Ⅱ），大部分未发生白云石化的早期沉积物（见图8a 中①-Ⅰ）胶结作用明显；后受峨眉地裂运动影响，西部及台内因拉张断层复活作用可形成部分同沉积正断层，张性正断层的下降盘形成深水沉积或差异沉陷作用（见图8b ），随后沉积上二叠统—三叠系。至三叠系嘉陵江组沉积后，印支运动早期挤压运动导致早期断层复活及形成系列压扭性逆断层，基底热液沿断层进入二叠系，破碎化同时交代早期灰岩形成晶粒白云岩或对早期形成的白云岩进行热液重结晶作用（见图8c ），过度白云石化作用形成镶嵌状结构的中晶白云岩，后温度降低引发热液冷却溶蚀效应，促进残余溶蚀孔/缝的形成，而流体静压降低引发热液沉淀效应，导致鞍状白云石-石英及方解石等热液矿物的充填（见图8 中②）。中三叠统沉积后，印支运动中期发生强烈挤压，第Ⅱ幕热液沿早期活化断层或滑脱层进入二叠系，该幕热液作用除对早期残余孔/缝调整改造外，可伴随第2期鞍状白云石、石英、萤石及方解石等热液矿物的沉淀（见图8d 中③），进而导致典型热液白云岩储集层的定型。研究区受龙门山前缘带、川西南部低缓褶皱带及峨眉—瓦山断褶带影响，燕山运动及喜马拉雅期构造运动导致地层破碎并有部分方解石充填（见图8e 中④），进一步降低了储集层物性。
5 幕式热液的储集层改善效应及地质意义
岩石学特征进一步系统分析表明，热液对川西南部中二叠统早期颗粒灰岩/白云岩以热液白云石化/热液重结晶作用、破碎角砾化及缝洞胶结等充填效应为主，对早期泥粒灰岩以水力压裂、顺层交代、溶蚀及伴生矿物充填等溶蚀-充填复合改造为主，热液作用溶孔、溶洞及热液作用破裂缝为主要储集空间类型，溶蚀孔洞与网状裂缝的有效连通可形成优质白云岩储集层（见图2c —图2h 、图3a —图3c ）。鉴于川西南地区早期因东吴运动形成大量断裂/裂缝，印支期热液流体的通道及改造结果较为复杂。一方面，川西南地区同沉积断裂高部位发育的浅水高能生屑滩沿隐伏基底断裂的展布方向发育[24,29]，峨眉地幔柱活动可触发隐伏基底断裂复活，热液流体优先选择早期活化断层进入碳酸盐岩地层，在早期物性较好的颗粒滩灰岩中进行交代-溶蚀-沉淀，或对早期形成的白云岩进行再改造，导致过度白云石化而致密化；另一方面，在中—深埋情况下，构造挤压导致不同岩石类型碳酸盐岩出现差异性破碎：薄—中层泥粒灰岩不仅较厚层—块状碳酸盐岩易破碎并产生密集裂缝网络，而且具有热液流体沿层面通道优先进入的优势，深部热液流体叠合黏土矿物转化提供富镁流体，可有效克服埋藏过程中Mg2+不足的问题，从而促进薄层中—粗晶白云岩储集层的形成。因此，热液对川西南地区栖霞组—茅口组碳酸盐岩改造效应以物性“平均化”为主（见图9 ）。
以栖霞组厚层—块状灰岩为例，未受热液改造的颗粒滩相白云岩储集层平均面孔率为6.11%，平均渗透率为0.14×10-3 μm2。剔除高裂缝样品（渗透率大于10×10-3 μm2）后，受热液改造的栖霞组储集层孔隙度低（平均孔隙度为0.98%）、渗透率较低（平均渗透率为0.18×10-3 μm2）；而具斑马状构造的特殊晶粒白云岩储集层孔隙度略高（平均孔隙度2.45%）、平均渗透率低（平均渗透率为0.03×10-3 μm2），总体属Ⅲ类储集层（孔隙度为2%~6%，渗透率为（0.002~0.250）×10-3 μm2）（见图9a ）。相比而言，茅口组灰岩储集层平均孔隙度为1.02%、平均渗透率为0.18×10-3 μm2，总体属Ⅳ类储集层或非储集层（孔隙度小于2%、渗透率小于0.002×10-3 μm2）；未/弱热液改造的茅口组滩相晶粒白云岩储集层平均孔隙度约为4.16%、平均渗透率为0.36×10-3 μm2；而热液改造型储集层平均孔隙度为6.77%（多为4%~8%），平均渗透率为7.26×10-3 μm2（去除裂缝样品），且孔/缝洞中热液矿物溶蚀率与充填率之比最高可达2︰1（见图3b 、图9b ），总体属Ⅱ类储集层（孔隙度为6%~12%、渗透率为（0.25~10.00）× 10-3 μm2）。因此，尽管幕式热液对川西南地区中二叠统碳酸盐岩储集层以破坏性为主，但热液对茅口组薄层碳酸盐岩储集层建设性改善作用较栖霞组厚层—块状碳酸盐岩明显，且茅口组受热液改造的白云岩储集层物性大多优于未白云石化的石灰岩（见图9b ）。
此外，除热液性质外，热液对深层—超深层碳酸盐岩改造受断层发育情况、流体路径及围岩岩性复合控制。其一，从热液流体运移方式来看，川西南地区中二叠统热液白云岩储集层的形成与基底断裂相关的分支断裂/伴生微裂缝密切相关。以宝兴地区栖霞组为例，该区宝兴背斜西侧基底断裂发育（如五龙冲断层可延伸73~97 km），断裂的形成演化历经早期拉张、晚期逆冲推覆作用的转换，诱发北东向逆冲断裂及伴生次级断裂/裂缝发育，热液沿高角度构造缝对早期碳酸盐岩改造，形成过度白云石化的白云岩，流体总体对其以溶蚀及充填复合改造（充填为主）。而燕山—喜马拉雅期晚期的强烈挤压推覆活动诱发断层驱动富硅、富CO2流体由西向东运移并沉淀于早期缝洞中，进一步加剧其致密化。洪雅地区断裂则以北东向、压扭/逆冲性断层及中—低角度分支断裂叠加为主，流体多沿低角度缝运移并顺层对薄—中层灰岩进行破裂、交代溶蚀-沉淀复合改造，形成网状裂缝发育、孔缝连通性强的白云岩储集层。其二，从幕式热液对岩石组合及物性改造结果来看，热液由下至上沿断裂运移至碳酸盐岩地层，而断层末端流体受阻，热液首先以脉式压裂为主将地层破裂，随后高温流体在克服白云石化作用限制下沿裂缝快速对灰岩进行交代，若先期灰岩岩性组合为物性较好的厚层—块状生屑灰岩，则沿渗透性地层进行白云石化及热液重结晶作用。该类型热液改造直接结果即早期形成的白云岩被过度白云石化（或新生变形重结晶），热液改造效应以构造控制的断裂对储集层多期交代-充填为主。若先期灰岩岩性组合为薄层灰泥及泥晶灰岩，则易于形成破裂而导致热液沿裂缝网络及顺层交代，进而形成孔隙-裂缝型白云岩储集层。热液对储集层物性改造结果表明（见图4b ，图9 ），川西南地区栖霞组—茅口组热液白云岩储集层平均孔隙度为4.30%、平均渗透率为0.633×10-3 μm2。热液改造后白云岩物性明显优于灰岩（局部裂缝型储集层除外）；但相对早期白云石化的储集层而言，区内栖霞组—茅口组热液白云岩储集层孔隙度平均降低1~2个百分点、渗透率平均提升0.2~2.0个数量级。其三，从热液改造规模来看，区内热液白云岩储集层横向分布50~800 m，垂向厚5~30 m。其中，厚层—块状热液白云岩多呈圣诞树形态，横向与灰岩呈指状交叉接触，横向发育70~200 m，垂向厚30 m[22]；薄—中层热液白云岩总体呈层状分布，横向分布可达800 m，垂向累计厚度约30 m。
总体而言，导致热液对川西南栖霞组、茅口组不同岩石类型改造差异的主要原因即流体路径及岩石力学差异所致。区内栖霞组多以厚层—块状为主，茅口组以薄—中层为主，尤其在栖二段及茅三段沉积期，次级海平面频繁下降易于导致早期白云石化。后期富镁流体的白云石化以及相同流体对先存白云石的新生重结晶，导致形成非平面结构白云石；且伴生矿物的沉淀堵塞了晶间孔和孔洞，进一步降低物性。因此，川西南地区中二叠统盆地级富镁热液的白云石化以及相同流体对先存白云石主要以新生重结晶为主，大规模溶解作用、角砾化及破裂作用会明显增大孔洞及裂缝，导致早期以微孔和中孔为主的白云岩储集层，转变为网状裂缝沟通角砾状白云岩及晶粒白云岩主导的储集体组合（部分溶洞发育），最终形成孔隙-裂缝型储集层。
挤压构造背景下，造山带流体可沿早期多孔地层的逆冲面及裂缝带流动而发生大规模白云石化作用，进而提升物性。因此，变形前陆盆地及逆冲褶皱带可成为热液白云岩发育区，并可能形成有利的油气勘探区带。四川盆地西南部典型热液白云岩储集层多分布于断裂1 km范围，储集层累计厚度为30~60 m，网状缝洞发育，输导-成储优势明显。川西南大邑—邛崃—雅安一带沿北东—南西向基底断裂带附近，以及雅安—洪雅—峨眉一带沿北西—南东向逆冲断裂带附近，为中二叠统栖霞组—茅口组潜在热液白云岩油气勘探有利区。
6 结论
四川盆地西南部中二叠统碳酸盐岩受中三叠世—晚三叠世两幕富镁热液及后期多幕流体的复合改造，基底断裂/伴生断裂、热液性质、热液作用路径及岩性组合共同约束了热液白云岩储集层的发育及分布，热液对碳酸盐岩储层改造以物性“平均化”为主，连通性好的孔隙-裂缝型热液白云岩储集层勘探前景好。
川西南大邑—邛崃—雅安地区北东—南西向基底断裂带附近及雅安—洪雅—峨眉地区北西—南东向逆冲断裂带附近，为中二叠统栖霞组—茅口组热液白云岩油气勘探有利区。该区热液白云岩储集层发育，叠加滩相及岩溶型储集层，复合勘探潜力大。