摘 要 【目的】川西北地區(qū)二疊系吳家坪組海相碳酸鹽巖中廣泛分布厚度不等的凝灰?guī)r，并具有一定的天然氣儲集能力。川西北大坪剖面吳家坪組剖面厚45.02 m，在吳一段和吳二段中發(fā)育單層厚5～55 cm的凝灰?guī)r，分布穩(wěn)定，為研究該區(qū)凝灰?guī)r成因及儲集空間類型提供了良好的素材。【方法】 基于野外剖面實測，并采集凝灰?guī)r樣品進(jìn)行全巖礦物含量、地球化學(xué)特征、鋯石微量元素、U-Pb年齡等分析對比，探討凝灰?guī)r成因及儲集空間類型。【結(jié)果】吳家坪組凝灰?guī)r以火山塵凝灰?guī)r為主，由粒徑小于0.05 mm的玻屑組成；礦物成分以伊利石、伊蒙混層為主，含少量石英、石膏；吳一段凝灰?guī)r具有Al2O3/TiO2 高的比值（23.36～34.56）、SiO2/Al2O3的低比值（1.84～2.75）及Eu、Ba、Sr、Ti元素明顯虧損等特征，吳二段凝灰?guī)r具有Al2O3/TiO2高的比值（21.140～53.049）、SiO2/Al2O3的低比值（1.829～2.682）及Eu弱虧損、虧損Nb、Ti等高場強(qiáng)元素?！窘Y(jié)論】吳家坪組凝灰?guī)r受到蝕變程度較高，其來源均與峨眉山大火成巖省的多期酸性火山作用有關(guān)，形成于板內(nèi)拉張環(huán)境，且吳二段凝灰?guī)r受到殼?；旌系挠绊憽Ｄ?guī)r中儲集空間類型包括洞、不規(guī)則溶孔、粒內(nèi)溶孔、有機(jī)質(zhì)孔、粒間溶孔、裂縫等，凝灰?guī)r中熱液鋯石測得的U-Pb年齡為132.37±0.53 Ma，其形成受早白堊世熱液、構(gòu)造活動等多種因素影響。

關(guān)鍵詞 凝灰?guī)r成因；儲集空間類型；峨眉山大火成巖??；吳家坪組；二疊系；川西北地區(qū)

第一作者簡介 楊鳳英，女，1998年出生，碩士，儲層地質(zhì)學(xué)，E-mail： yangfengying1122@163.com

通信作者 張云峰，男，副教授，沉積學(xué)、儲層地質(zhì)學(xué)，E-mail： zhyf@swpu.edu.cn

中圖分類號 P588.14 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

凝灰?guī)r是火山噴發(fā)過程中產(chǎn)生細(xì)粒碎屑物質(zhì)，通過風(fēng)或者水的搬運作用及固結(jié)壓實作用形成的一類火山碎屑巖，因其在大氣中滯留的時間較短（1～3年），且橫向上具有連續(xù)性，是極好的地層對比標(biāo)志層[1]，其縱橫向分布亦可約束火山活動時限及規(guī)模[2?3]。四川盆地及華南地區(qū)晚二疊世凝灰?guī)r廣泛分布[4]，成分以伊利石、伊蒙混層、高嶺石等黏土礦物為主，含少量石英、黃鐵礦等[5?6]；主要分布于四川盆地的西北部、西部、南部[7?9]、重慶南川[10]等。前人基于鋯石U-Pb年齡、礦物組分、微量元素分析等，認(rèn)為上二疊統(tǒng)凝灰?guī)r成因與峨眉山大火成巖省酸性火山活動[11?12]、華南板塊西南緣古特提斯二疊紀(jì)大陸巖漿弧[13?14]、西伯利亞大火成巖省相關(guān)的基性火山活動[15]等相關(guān)，并廣泛用于火山噴發(fā)活動時間及期次的確定。

受沉積及成巖作用的影響，凝灰?guī)r中普遍存在不同尺度原生孔隙及次生孔隙，前者包括收縮孔、晶間孔等，其發(fā)育程度受巖性及火山噴發(fā)旋回的控制[16?17]，后者包括溶蝕孔洞、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、有機(jī)質(zhì)孔、脫?；住⒘芽p等，發(fā)育程度受熱液作用、脫?；饔谩⒍嗥谌芪g、破裂作用[18?19]等的影響。國內(nèi)目前已在四川盆地[20]、三塘湖盆地[21]、鄂爾多斯盆地[22?23]等多個地區(qū)發(fā)現(xiàn)凝灰?guī)r儲層及油氣藏。近年來，川西北地區(qū)S101、元壩7、YS1等井的上二疊統(tǒng)凝灰?guī)r發(fā)現(xiàn)規(guī)模凝灰?guī)r孔隙型、溶洞型、裂縫型儲層及工業(yè)氣流[24?26]，顯示了較大的儲集能力及天然氣工業(yè)產(chǎn)出價值；與此同時，由于鉆井實物資料的缺乏，該區(qū)凝灰?guī)r成因、儲層形成機(jī)制等缺乏系統(tǒng)研究。

選取出露條件好、特征典型的川西北大坪剖面二疊系吳家坪組凝灰?guī)r作為研究對象，基于剖面實測及密集采樣，開展了巖石學(xué)、地球化學(xué)等方面的測試，獲取了凝灰?guī)r發(fā)育位置、厚度、礦物類型、微量元素、鋯石U-Pb年齡、不同尺度儲集空間類型等數(shù)據(jù)，明確了凝灰?guī)r的巖石類型及礦物組成、成因、不同巖石類型的儲集性等，以期為川西北地區(qū)上二疊統(tǒng)凝灰?guī)r成因、分布、儲集性及天然氣勘探提供支撐。

1 地質(zhì)背景及剖面特征

川西北大坪剖面構(gòu)造上位于四川盆地的西北部川北坳陷低緩處的龍門山斷層北段的東緣（圖1a），地理位置位于旺蒼縣雙匯鎮(zhèn)大坪村西河邊公路一側(cè)（圖1b；起點坐標(biāo)30°40′33.79″ N，104°03′32.39″ E，終點坐標(biāo)30°40′33.58″ N，104°03′32.85″ E），剖面頂?shù)捉缇€清楚，無植被覆蓋。受中—晚二疊世峨眉地裂運動影響，整個四川盆地及云南部分地區(qū)發(fā)育厚度巨大的玄武巖[11，27?29]（圖1a），并在四川盆地表現(xiàn)為中下部鐵玄武巖、頂部酸性火山巖的火山序列[30]。晚二疊世吳家坪階在川西北稱為“吳家坪組”，為一套淺海相碳酸鹽巖夾凝灰?guī)r地層[30]，自下而上可分為吳一段—吳三段三個巖性段，碳酸鹽巖中珊瑚、海百合、有孔蟲等普見，具備一定的造礁能力；四川盆地及周緣吳家坪期凝灰?guī)r在各段均有不同程度的分布，主要分布在吳一段—吳二段，呈多個薄層狀產(chǎn)出（圖1c）[31]，具多個形成年齡，如賓川地區(qū)峨眉山火山序列酸性熔結(jié)凝灰?guī)r年齡為259.1±0.5 Ma[32]和259.2±0.3 Ma[33]，廣元朝天剖面吳家坪組凝灰?guī)r年齡為260.1±2.8 Ma[8]等鋯石U-Pb年齡，指示了峨眉山大火成巖省的火山活動的多階段性。

川西北大坪剖面二疊系共實測22層，其中第1～7層為茅口組，第8～22層為吳家坪組（厚45.02 m）。剖面呈近南北走向、南西西傾向、傾角40°左右，分布穩(wěn)定。巖性以泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、泥巖為主，夾薄層凝灰?guī)r，共識別出12層凝灰?guī)r，單層厚度5～54 cm（圖1d）。

2 樣品采集及分析方法

基于野外剖面實測，對該剖面進(jìn)行了分層，描述了各層巖石類型、沉積構(gòu)造、顏色等。對凝灰?guī)r發(fā)育層位、層厚、顏色等進(jìn)行了詳細(xì)描述，采集凝灰?guī)r樣品22件（DP1～22，采樣位置見圖1d），制作薄片22件，全巖及黏土礦物含量、主量元素、微量元素、掃描電鏡各20件，鋯石U-Pb年齡樣品11件。

薄片制備執(zhí)行石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《巖石薄片制備方法》（SY/T 5913—2021）；顯微成分、組構(gòu)及儲集空間觀察采用偏光顯微鏡（Zeiss AXIO SCOPE.A1）；超微成分、組構(gòu)鑒定及能譜分析采用場發(fā)射環(huán)境掃描電鏡（Quanta650FEG）；主量元素測試采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（PE5300V）；全巖及黏土礦物測定采用X射線衍射儀（Ultima IV），電壓為40 kV，電流為40 mV，取樣品磨成粉末放在載物臺進(jìn)行XRD分析，全巖礦物鑒定與含量計算采用礦物特征衍射峰值和K值法[34]，黏土礦物具體步驟為取樣品磨成粉末，用蒸餾水進(jìn)行脫氣，再進(jìn)行沉淀和離心法分離小于2 μm的顆粒，接著對黏土礦物樣品在空氣干燥、乙二醇溶劑化24 h和在490 °C下加熱2 h后，進(jìn)行三次XRD測試[35]，X射線衍射數(shù)據(jù)處理使用軟件HighScore在乙二醇曲線上進(jìn)行，不同物質(zhì)的X 射線吸收指數(shù)不一樣，黏土礦物吸收指數(shù)較低，黏土礦物的相對含量主要使用（001）晶面衍射峰的面積比，伊利石使用1 nm（001）晶面，蒙脫石使用1.7 nm（001）晶面，高嶺石（001）和綠泥石（002）采用0.7 nm疊加峰，計算出來的礦物相對含量誤差約為5%[34]。關(guān)鍵礦物的鑒定依據(jù)單晶礦物卡片庫與實測譜圖對比，一一對應(yīng)就能檢索出樣品的全部物相；微量元素、稀土測試均采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Aglient Technologie s7700 Series），測試方法與文獻(xiàn)[36]相同；以上測試在西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室和天然氣地質(zhì)四川省重點實驗室完成。

鋯石U-Pb年齡測試過程包括鋯石樣品挑選、清洗、熱液鋯石分選、測試等步驟：首先將凝灰?guī)r樣品清洗晾干、全巖碎樣和鋯石挑選，挑選出晶形完好和色澤度較好的鋯石用環(huán)氧樹脂固定于樣品靶上，樣品靶拋光后在超純水中超聲清洗至表面可能的污染除去；其次對鋯石進(jìn)行陰極發(fā)光圖像觀察及拍照，根據(jù)熱液鋯石無明顯震蕩環(huán)帶、晶形通常為半自形—他形、其棱線也不顯著等特征[37?38]挑選出熱液鋯石；最后以NIST610作為外標(biāo)、91Zr作為內(nèi)標(biāo)，采用激光剝蝕—電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ResolutionSE+Agilent7900）進(jìn)行年齡測試；數(shù)據(jù)處理用Iolite程序[39]，協(xié)和圖繪制采用Isoplot R程序[40]，同位素比值誤差為2σ，年齡采用207Pb/235U 和206Pb/238U 比值和年齡；鋯石U-Pb年齡測試在南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司微區(qū)分析實驗室完成。

3 凝灰?guī)r巖石學(xué)及分布特征

通過野外剖面實測，將第8～9層劃分為吳一段，第10～20 層劃分為吳二段，第21～22 層劃分為吳三段，根據(jù)取樣點位置（圖1d），將DP1～6，DP11～18，DP20～22稱為吳一段凝灰?guī)r樣品，將DP7～10，DP19稱為吳二段凝灰?guī)r樣品。

大坪剖面二疊系吳家坪組中凝灰?guī)r除第8層厚度相對較大（54 cm）外，其他層厚度一般小于20 cm，夾于灰?guī)r地層之間，展布穩(wěn)定。顏色呈灰黑色、土黃色、灰綠色等，且在同一層內(nèi)可見多種顏色變化，單層頂?shù)锥嗯c臨近地層顏色相近，可能是受多種蝕變或成巖作用影響所致（圖2a1～c1，a2～c2）。薄片、掃描電鏡及XRD測試結(jié)果表明，吳一段凝灰?guī)r樣品的礦物組成以黏土為主（69.9%～88.0%）（圖3a），同時存在數(shù)量不等的石英（3.2%～16.3%）、鉀長石（0～7.2%）、黃鐵礦（0～12.5%）、半水石膏（0～8.7%）、黃鉀鐵礬（2.0%～19.4%）、金紅石（0.6%～2.3%）、石膏（0～1.9%）（圖3c）等礦物（表1）；黏土礦物以伊利石（22.9%～73.7%）、伊/蒙混層（26.3%～77.1%）為主，伊/蒙混層比中蒙皂石層和伊利石層均為10%和90%（表2）；吳二段凝灰?guī)r樣品的礦物組成以黏土為主（32.9%～87.5%）（圖3b），同時存在數(shù)量不等的石英（5.3%～10.0%）、鉀長石（0～3.8%）、斜長石（0～1.8%）、方解石（0～61.4%）、半水石膏（0～2.5%）、黃鉀鐵礬（0～6.2%）、金紅石（0.4%～1.1%）等（表1）；黏土礦物以伊利石（0～71.8%）、伊/蒙混層（28.2%～100%）為主，伊/蒙混層比中蒙皂石層和伊利石層均為10% 和90%（表2）。凝灰?guī)r可分為晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r及火山塵凝灰?guī)r，晶屑凝灰?guī)r中晶屑類型主要為長石、石英晶屑等，粒徑一般介于0.2～0.5 mm；玻屑灰?guī)r中玻屑多呈氣泡的浮巖狀，部分呈鐮刀狀，粒度一般介于0.1～0.8 mm；火山塵主要由粒徑小于0.05 mm玻屑組成，可含少量晶屑、玻屑。大坪剖面吳家坪組凝灰?guī)r以火山塵凝灰?guī)r為主，火山塵顯微鏡下整體為深灰色、塵點狀，可見脫?；饔玫牟痪鶆虬邎F(tuán)以及形成微晶長石、石英等（圖2a3，b3，c3）。礦物學(xué)以富含伊/蒙混層和伊利石的黏土為主，含量一般大于70%；長石、石英以晶屑、孔洞充填物、脫玻化作用產(chǎn)物等存在；黃鐵礦、石膏、方解石等以溶蝕孔洞、裂縫中充填物存在（圖2a1～a3）；黃鉀鐵礬系黃鐵礦氧化分解后的次生礦物，可能是暴露期形成。

為分析研究剖面凝灰?guī)r與鄰近區(qū)域分布的共性及差異性，結(jié)合鉆井巖屑鑒定及電性曲線特征，建立了鉆井與野外剖面凝灰?guī)r分布圖（圖4）?？梢钥闯?，層位上，凝灰?guī)r均分布在吳一段、吳二段，垂向上發(fā)育6～10層，反映了凝灰?guī)r分布的時限性；厚度上，大坪剖面西側(cè)單井的凝灰?guī)r單層厚度（1～8 m）及累積厚度均較大，與凝灰?guī)r物源來自西南側(cè)相吻合，大坪剖面和鄰近的鐵爐壩剖面凝灰?guī)r單層厚度顯著減??；橫向上，凝灰?guī)r各層整體具有比較好的可對比性。

4 凝灰?guī)r元素地球化學(xué)特征及成因

4.1 全巖主量元素特征

大坪剖面凝灰?guī)r全巖主量元素變化較大（表3），吳一段凝灰?guī)r燒失量介于9.010%～14.454%；SiO2含量介于46.185%～55.748%，大多數(shù)在50%以上；Al2O3的含量介于20.26%～26.51%；SiO2/Al2O3 介于1.84～2.75；TiO2 的含量0.723%～1.069%；全堿（Na2O+K2O）含量介于4.802%～6.561%；TiO2/Al2O3 介于0.028 9～0.045 6，Na2O/K2O介于0.008 7～0.056 5。吳二段凝灰?guī)r樣品燒失量介于9.521%～22.354%；SiO2含量介于32.677%～55.352%，大多數(shù)在50%以上；Al2O3的含量介于17.52%～25.47%；SiO2/Al2O3 為1.829～2.682；TiO2的含量介于0.367%～1.204%；全堿（Na2O+K2O）含量介于3.375%～6.221%；TiO2/Al2O3 介于0.019～0.047；Na2O/K2O 介于0.015 5～0.040 3。凝灰?guī)r主量元素TiO2-SiO2圖解[41]（圖5）顯示，吳一段、吳二段凝灰?guī)r數(shù)據(jù)均在火成巖區(qū)域，指示大坪剖面凝灰?guī)r主要為火成巖特性。

4.2 微量及稀土元素特征

根據(jù)微量元素數(shù)據(jù)繪制了原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖6a）[42?43]，可知大部分樣品大離子親石元素處于波谷，有明顯的Ba、Sr、Ti元素負(fù)異常。元素Ba、Sr的負(fù)虧損與斜長石有關(guān)，這是由于巖漿分離結(jié)晶作用過程中斜長石的強(qiáng)分離結(jié)晶作用[44]。吳二段樣品DP9的Sr處于波峰，顯示Sr的正異常和Nb、Ti負(fù)異常，DP10顯示Nb、Ti負(fù)異常，可能源區(qū)受到地殼、地幔混合作用。

球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖（圖6b）[42?43]顯示，吳一段凝灰?guī)r樣品具明顯的Eu負(fù)異常（Eu/Eu*值介于0.165～0.422）、無Ce異常。這是由于斜長石能對Eu分配，在巖漿分離結(jié)晶過程中，斜長石的大量晶出將導(dǎo)致殘余熔體中形成明顯Eu 負(fù)異常[44]，因此凝灰?guī)r中Eu 負(fù)異?？梢哉J(rèn)為與火山作用有關(guān)。（La/Sm）N 值介于1.17～5.58，平均為3.46；（La/Yb）N 值介于4.64～26.99，平均為12.97，（Gd/Lu）N值介于1.66～5.16，平均為3.24。稀土元素配分圖顯示吳一段所有樣品的配分模式相似，總體表現(xiàn)為LREE富集、HREE虧損。吳二段樣品顯示具Eu負(fù)異常（Eu/Eu*值介于0.41～0.77）；（La/Sm）N 值介于0.57～2.45，平均為1.21，其中DP9、DP10樣品的（La/Sm）N 值均小于1；（La/Yb）N 值介于0.38～4.49，平均為1.86，DP9、DP10樣品的（La/Yb）N 值小于1，（Gd/Lu）N值介于0.95～1.37，平均為1.23。因此，吳二段DP9、DP10表現(xiàn)為LREE虧損、HREE平緩，DP8表現(xiàn)與吳一段相似的配分模式。

4.3 凝灰?guī)r來源

高場強(qiáng)元素（Nb、Ti、Zr、Ta、Hf、Sc、Th）具有抗蝕變性及Al2O3/TiO2 的比值可以用來解釋巖漿的來源[45]，基性、中性、酸性巖漿Al2O3/TiO2值分別介于3～8、8～21、21～70[46]。大坪剖面吳一段凝灰?guī)r樣品Al2O3/TiO2值介于23.36～34.56（圖7a）[6，11，42，47?50]，吳二段凝灰?guī)r樣品Al2O3/TiO2值介于39.70～53.04，均高于峨眉山玄武巖，范圍在酸性巖漿21～70內(nèi)，與賓川酸性熔結(jié)凝灰?guī)r、峨眉山流紋巖、上寺剖面下部凝灰?guī)r相似，表明大坪剖面吳家坪組凝灰?guī)r可能與酸性火山噴發(fā)有關(guān)。凝灰?guī)r在蝕變和風(fēng)化過程中，表現(xiàn)為Si的釋放和Al的累積，因此SiO2/Al2O3用以指示火山玻璃轉(zhuǎn)化為黏土礦物過程中受風(fēng)化和蝕變作用影響的程度[51]，大坪剖面吳一段樣品SiO2/Al2O3 含量介于1.84～2.75，吳二段樣品SiO2/Al2O3 介于1.829～2.682，明顯低于賓川酸性熔結(jié)凝灰?guī)r樣品的比值（5.47～6.31）[47]，表明其受到蝕變、風(fēng)化程度較高。

Zr-Ti判別圖（圖7b）[6，11，42，47?50，52]中，大坪剖面吳一段、吳二段凝灰?guī)r樣品落在板內(nèi)巖漿內(nèi)，表明其與板內(nèi)巖漿地球化學(xué)特征具有相似性；Zr/Sc-Th/Sc圖解（圖7c）[6，11，42，47?50，53]中，大坪剖面吳一段凝灰?guī)r樣品與賓川酸性熔結(jié)凝灰?guī)r、峨眉山流紋巖、上寺剖面下部凝灰?guī)r沿峨眉山大火成巖省成分變化線分布，吳二段凝灰?guī)r樣品也鄰近峨眉山大火成巖省成分變化線，暗示其與這幾者具有相同的來源；在Nb/Y-Zr/TiO2圖解（圖7d）[6，11，42，47?50，54]中，吳一段凝灰?guī)r樣品點大多落入響巖之間，說明其來源為酸性巖；吳二段凝灰?guī)r樣品落在流紋巖中，其原巖可能為中酸性流紋巖；進(jìn)一步通過Rb、Sr、Nb、Ta、Nd、Th、Zr、Hf等具有源區(qū)指示意義的微量元素對吳二段樣品進(jìn)行源區(qū)分析，地殼的Nb/Ta平均值為11，地幔為17.8[55?56]；地殼的Rb/Sr大于0.5，地幔值小于0.05，殼幔混合為0.05～0.5；地殼的Nd/Th約為3[57]，地幔則高于15[58]；地殼的Zr/Hf為33，而地幔的為37[55?56]。吳二段凝灰?guī)r樣品中Nb/Ta介于8.59～22.04，平均值為13.95，平均值介于地殼值和地幔值；Rb/Sr介于0.04～1.93，平均值為0.92，平均值更接近地殼值；Nd/Th 介于0.17～1.30，平均值為0.57，平均值與殼源接近；Zr/Hf介于31.12～36.58，平均值為34.69，樣品值既有接近地殼值，也有接近地幔值，表明吳二段樣品為殼?；旌咸卣鳌?/p>

在Y+Nb-Rb判別圖中（圖8a），吳一段、吳二段凝灰?guī)r樣品均落在板內(nèi)區(qū)域；在Yb+Ta-Rb 判別圖中（圖8b），吳一段、吳二段凝灰?guī)r樣品也均落在板內(nèi)區(qū)域；在Y-Nb判別圖中（圖8c），吳一段凝灰?guī)r樣品落在板內(nèi)區(qū)域，吳二段落在板內(nèi)與洋脊交界處、洋脊區(qū)域；在Yb-Ta判別圖中（圖8d），吳一段凝灰?guī)r樣品落在板內(nèi)區(qū)域，吳二段凝灰?guī)r樣品落在板內(nèi)與洋脊交界處，由此顯示吳一段、吳二段凝灰?guī)r顯示出與形成于板內(nèi)伸展環(huán)境下花崗巖類巖石相似的特征。

綜上，大坪剖面吳一段、吳二段凝灰?guī)r源巖區(qū)為中酸性火山巖，但吳一段、吳二段凝灰?guī)r的微量、稀土元素配分模式表示兩者之間有一定的差異性，暗示兩者的成因存在一定的差異。吳一段凝灰?guī)r微量元素、稀土元素均與賓川酸性熔結(jié)凝灰?guī)r、峨眉山流紋巖、上寺剖面下部凝灰?guī)r特征相似，指示了這幾者為同時同源產(chǎn)物，因此認(rèn)為吳一段凝灰?guī)r可能是峨眉山大火成巖省酸性火山活動的產(chǎn)物。吳二段凝灰?guī)r樣品Zr-Ti圖中顯示與上寺剖面下部凝灰?guī)r、峨眉山大火成巖省相關(guān)巖石具有相似特征（圖7b），且樣品沿峨眉山火成巖成分變化線分布（圖7c），指示該凝灰?guī)r也可能是峨眉山大火成巖省酸性火山活動的產(chǎn)物，形成于板內(nèi)伸展環(huán)境；但其微量元素和稀土元素與吳一段凝灰?guī)r有不同的特征，微量元素表示富集Rb、Th、U，虧損Nb、Ti以及Eu弱虧損，可能受到大陸地殼的混染[60]，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式呈較平坦的左傾型，與洋中脊巖石相似，且在Y-Nb、Yb-Ta判別圖（圖8c，d）中樣品投在板內(nèi)和洋中脊交界處，暗示其源區(qū)可能是DMM源的巖漿經(jīng)分離結(jié)晶作用和受地殼混染的分離結(jié)晶混染作用[61]；Nb/Ta、Rb/Sr、Nd/Th、Zr/Hf等值也表明樣品主要為殼幔混合作用的成因，對應(yīng)的峨眉山大火成巖省酸性火山作用與殼幔混合有關(guān)。據(jù)此推測，吳家坪組吳一段、吳二段凝灰?guī)r是峨眉山大火成巖省不同期火山作用的產(chǎn)物，均形成于板內(nèi)拉張環(huán)境，但吳二段凝灰?guī)r形成可能是DMM源的巖漿受到地殼物質(zhì)的混合作用。

5 凝灰?guī)r儲集空間類型及成巖作用

5.1 凝灰?guī)r儲集空間類型

凝灰?guī)r自身可存在晶間孔等原生孔隙，受成巖作用改造可形成各類溶蝕孔隙[16，18?19，62]。根據(jù)野外觀察、薄片及掃描電鏡等鑒定，在研究剖面凝灰?guī)r中識別出洞、不規(guī)則溶孔、粒內(nèi)溶孔、有機(jī)質(zhì)孔、粒間溶孔、裂縫等儲集空間類型。洞主要見于第8層，洞徑3 cm×5 cm～30 cm×47 cm，呈不規(guī)則狀，未充填或黃鐵礦、石英、石膏、鋯石等充填（圖2a1～a3、圖9a），多與裂縫相伴生，形成縫洞復(fù)合體；從洞的形態(tài)、充填物判斷其成因與埋藏期來自深部的熱液溶蝕作用相關(guān)。裂縫為流體主要運移通道，形成沿縫分布的大小不等的不規(guī)則擴(kuò)溶洞，部分被黃鐵礦、石英、石膏等熱液礦物充填。不規(guī)則溶孔一般常與裂縫相伴生，溶孔多被硅質(zhì)、方解石等充填（圖2a3、圖9d，f），發(fā)育較為普遍，第8、14、16、20層凝灰?guī)r中均可見。粒內(nèi)溶孔主要為長石晶屑、伊利石、石膏等粒內(nèi)溶孔，多呈圓形—橢圓形、蜂窩形或不規(guī)則狀，孔徑細(xì)小，多呈微米級（圖9g）。有機(jī)質(zhì)孔系有機(jī)質(zhì)生烴演化過程中體積收縮或者被破壞而形成的孔隙（圖10h，i），孔隙細(xì)小，常密集分布。粒間溶孔多形成于黏土、石英長石、石膏、黃鐵礦等晶粒間，多為多邊形或者不規(guī)則狀，為納米—微米級孔隙，礦物邊緣部分具港灣狀溶蝕邊（圖9j～l）。裂縫可見構(gòu)造縫、擴(kuò)溶縫，前者較細(xì)小平直，局部呈密集分布，寬一般小于100 μm（圖2a3～c3、圖9b，d，e）；擴(kuò)溶縫系構(gòu)造縫基礎(chǔ)上溶蝕擴(kuò)大形成，相較于構(gòu)造縫張開度明顯增大，可至厘米級，縫邊緣不規(guī)則，港灣狀溶蝕邊顯著（圖9b，c，e，f）；裂縫未充填或硅質(zhì)、方解石充填。

5.2 成巖作用對儲集性的影響

1） 溶蝕作用

如前所述，大坪剖面凝灰?guī)r儲集空間以次生成因為主，溶蝕作用是其主要成因，凝灰?guī)r內(nèi)部礦物被溶蝕，如石膏、石英等，根據(jù)溶蝕強(qiáng)度的大小，可形成包括洞、不規(guī)則溶孔、粒間溶孔、粒間溶孔以及沿縫發(fā)生擴(kuò)溶形成擴(kuò)溶縫等不同尺度的儲集空間類型（圖9），這些孔洞、縫具有較強(qiáng)的儲集性。從充填物類型來看，包括黃鐵礦、石英、方解石、隱晶硅質(zhì)等，指示溶蝕作用以埋藏期為主。

2） 熱液作用

通過對11個樣品的10個鋯石顆粒（測試點位為9～18）的測試分析，確定凝灰?guī)r受到熱液作用的影響。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式表現(xiàn)為虧損輕稀土、重稀土異常富集的左傾型，Ce正異常和Eu負(fù)異常（圖10），Th、U值含量相對較高，U的含量介于422～3 293 μg/g，Th的含量介于25.4～115.6 μg/g，Th/U介于0.034～0.083，Th、U含量及Th/U值不能很好地指示熱液鋯石，鋯石顯示較強(qiáng)的Ce正異常、重稀土富集是熱液鋯石另一種不常見的熱液鋯石特征，以澳大利亞Mole 花崗巖為代表[38]，與澳大利亞Boggy Plain巖體微量元素具有不同的特征[63]。

陰極發(fā)光圖像顯示，大坪剖面凝灰?guī)r中鋯石形狀多為柱狀，半自形—他形晶，鋯石不發(fā)光，呈灰白色或黑色，鋯石一般不發(fā)育巖漿的震蕩環(huán)帶或少數(shù)模糊環(huán)帶，局部出現(xiàn)震蕩環(huán)帶可能是由于熱液改造不徹底，且棱線不明顯（圖11a），與巖漿型鋯石明顯震蕩環(huán)帶的特征存在差異，應(yīng)為熱液鋯石特征[37?38]，表明其具有熱液鋯石的特性。熱液鋯石的U-Pb同位素平均年齡為132.37±0.53 Ma（圖11b），顯示凝灰?guī)r熱液流體活動為早白堊世（96～137 Ma）；該期熱液在四川樂山[64]、滇東北[65]等地峨眉山玄武巖次生杏仁體及不規(guī)則溶蝕孔洞中均有響應(yīng)，充填物包括黃鐵礦、銅、綠泥石等。熱液改造是大坪剖面凝灰?guī)r形成規(guī)模性儲層的重要因素，形成的儲集空間類型以不規(guī)則洞為主，洞徑3 mm×5 mm～30 mm×47 mm，常與構(gòu)造縫相伴生，充填物包括黃鐵礦、隱晶硅質(zhì)等；該期溶蝕在川西北葛底壩剖面[31]、鐵爐壩剖面[62]凝灰?guī)r中均有分布，且溶蝕特征類似，經(jīng)熱液溶蝕改造的凝灰?guī)r儲集性能顯著提升；該期熱液亦是四川盆地原油大量裂解生氣時間[66?67]，對天然氣運聚成藏具有重要影響。

3） 構(gòu)造破裂作用

區(qū)域上多次構(gòu)造運動及其形成的如龍門山構(gòu)造帶、大巴山構(gòu)造帶等多條斷裂帶是大坪剖面凝灰?guī)r中構(gòu)造縫發(fā)育的主要作用力，裂縫多呈北東—南西向展布的特征與主構(gòu)造力基本一致，表明構(gòu)造帶應(yīng)力常對裂縫的展布具有控制作用。薄片中可見平直細(xì)小的多期構(gòu)造縫（圖9b～f）。裂縫既是重要的儲集空間類型，又能連通先期形成的孔隙，改善了孔隙連通網(wǎng)絡(luò)，并為后期流體改造提供了良好的通道，整體上較大提高了凝灰?guī)r的儲滲性能。

4） 脫?；饔?/p>

火山玻璃受到外界環(huán)境的影響轉(zhuǎn)化為晶體，形成微晶石英、斜長石，該過程會伴隨著顆粒體積縮小，形成晶間微孔及脫?；譡68]。在埋藏前或者埋藏期，都可能發(fā)生脫?；饔谩Ｑ芯繀^(qū)可見脫?；饔玫牟痪鶆虬邎F(tuán)（圖2b3）以及脫?；饔脤?dǎo)致石英顆粒間形成石英間溶孔（圖9j）。脫?；饔眯纬奢^多細(xì)小孔隙，進(jìn)一步改善凝灰?guī)r的儲集性能。

6 結(jié)論

（1） 大坪剖面吳家坪組凝灰?guī)r主要分布在吳一段、吳二段，呈薄層狀；巖石類型以火山塵凝灰?guī)r為主，礦物以伊利石、伊/蒙混層等黏土礦物為主，存在數(shù)量不等的石英、鉀長石、斜長石、方解石、黃鐵礦、石膏、黃鉀鐵礬、金紅石等；區(qū)域上厚度向西南地區(qū)增大，發(fā)育期次與鉆井剖面具有較好的可對比性。

（2） 大坪剖面凝灰?guī)r與峨眉山大火成巖省多期酸性火山活動有關(guān)，吳一段和吳二段凝灰?guī)r均形成于板內(nèi)拉張性構(gòu)造環(huán)境，吳二段可能受到地殼地幔混合的影響。

（3） 大坪剖面凝灰?guī)r儲集空間類型包括洞、不規(guī)則溶孔、粒內(nèi)溶孔、有機(jī)質(zhì)孔、粒間溶孔、裂縫等，裂縫與不同尺度的孔、洞形成性能良好的儲滲體，儲集空間未充填或黃鐵礦、石英、方解石、隱晶硅質(zhì)等充填；其次生儲集空間受多期構(gòu)造活動及熱液流體等的綜合改造，尋找二者聯(lián)合作用區(qū)應(yīng)是川西北地區(qū)二疊系吳家坪組凝灰?guī)r儲層勘探的關(guān)鍵。

致謝 衷心感謝評審專家和編輯提出的建設(shè)性修改意見，對本文的改進(jìn)帶來了極大的幫助。

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基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（41702122）；中國石油—西南石油大學(xué)創(chuàng)新聯(lián)合體科技合作項目（2020CX010301）