2025, Vol. 37
2. 西南石油大学 地球科学与技术学院, 成都 610500;
3. 中国石油勘探开发研究院 西北分院, 兰州 730020
2. School of Geoscience and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China;
3. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development-Northwest, Lanzhou 730020, China
在油气勘探领域，碳酸盐岩凭借其约占全球油气储量47.5% 的占比，在能源资源分布中占据战略主导地位[1]。其中，古老海相碳酸盐岩因其多类型岩石组合、大埋深、厚层状展布及广域分布等特征，被普遍视为油气勘探的关键目标层系[2]。该类储层受沉积环境变迁、构造演化及成岩改造的多因素耦合控制，导致储集物性空间非均质性显著，储层发育规律的定量表征与预测面临重大技术挑战。作为中国重要的油气资源接替区，四川盆地海相碳酸盐岩展现突出的勘探潜力。近年来，安岳、普光等大型气田的相继发现与产能建设，有力证实了四川盆地及周缘震旦—寒武系储层的巨大资源潜力[3]。特别是JT1井在寒武系沧浪铺组钻获的高产工业气流，不仅实现了川西北坳陷新区带的战略突破，更确立了该组作为重要接替层系的地质地位，为四川盆地油气勘探部署优化提供了新思路。
四川盆地沧浪铺组发育复杂的多物源沉积体系[4-5]，作为紧邻下伏筇竹寺组优质烃源岩的重要储集单元，该层系具备源-储紧邻的成藏优势。现有研究证实，沧浪铺组发育优质白云岩储层，具备优越的成藏地质条件[6-7]，其储集性能与独特的沉积环境密切关联。古地理重建表明，受康滇古陆与汉南—米仓山古陆双向物源供给影响，沧浪铺组沉积初期在川西地区普遍发育混积沉积[5]。这类混合沉积体系具有双重油气地质效应：一方面，通过细粒泥质夹层与粗粒碳酸盐岩的韵律性组合，组成高效生储盖配置[8]，形成有效成藏体系[9]；另一方面，碳酸盐组分与长石等易溶碎屑矿物的协同效应，在多期成岩流体作用下显著促进次生孔隙发育，有效改善储集性能[10]。鉴于沧浪铺组巨大的勘探潜力，许多学者对其展开了一系列相关研究，包括层序地层、储层特征、沉积、古地理环境及成藏演化等[4, 11]，但仍然缺少对四川盆地北缘同时期沉积地层（如仙女洞组）的储层特征研究，这制约了四川盆地寒武系油气勘探有利区的预测和优选。因此，开展四川盆地北部仙女洞组的研究，对完善四川盆地寒武系油气成藏理论具有重要科学价值。
在盆地北部，寒武系仙女洞组与沧浪铺组下部构成等时沉积响应，均属混合潮坪—碳酸盐台地沉积体系[12-14]。最新勘探成果显示，该套混积背景下的碳酸盐岩兼具良好烃源岩发育潜力与规模性储集空间[15]，标志其可能成为川北地区未来勘探突破的新阵地。然而，受限于基础地质资料匮乏，当前对仙女洞组储集物性时空演化规律及混积储层发育机制的认知仍然不足。为此，创新性整合岩石薄片鉴定、测井解释、扫描电镜（SEM）微观分析及地球化学测试等多尺度技术手段，系统解剖四川省广元市旺苍县唐家河、巴中市南江县田垭、茶溪、沙滩、陕西省汉中市南郑区福成及朱家坝等典型剖面，深入分析川北米仓山地区仙女洞组碳酸盐岩储层的储集特点，明确其主控因素，为该区碳酸盐岩储层评价、油气资源预测及勘探决策奠定基础。
1 地质概况四川盆地是发育于上扬子克拉通基底之上的大型多旋回叠合盆地，其构造演化受北东向城口—房县断裂带和北西向龙门山断裂带的双重控制[16]。研究区主体位于四川盆地北缘汉南—米仓山古陆构造带周缘（图 1a）；该古陆是由新元古代期间经历复杂构造活动的汉南古陆和米仓山隆起2个独立的陆块拼合而成[17]。研究区的构造古地理位置关键，西部与龙门山构造带相邻，东部接近大巴山褶皱带，北部与秦岭造山带及勉略缝合带相接，南端则与四川盆地相连[18]。地层发育方面，区内出露元古界至新生界完整层系，其中下寒武统受震旦纪末桐湾运动影响，与下伏地层普遍呈不整合接触[19]。
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下载原图 图 1 四川盆地北缘寒武系仙女洞组岩相古地理（a）及岩性地层综合柱状图（b）（据文献[20-21]修改） Fig. 1 Lithofacies paleogeography of Xiannüdong Formation(a)and stratigraphic column of Cambrian(b)in northern Sichuan Basin |
寒武纪早期，受到周期性构造抬升的影响，汉南—米仓山地区为西北高、东南低的古地理格局[22]。地层序列自下而上依次发育宽川铺组、郭家坝组、仙女洞组、阎王碥组及孔明洞组[13, 23]。寒武纪初期受广泛海侵的影响，研究区大部分被淹没，由宽川铺组沉积期以碳酸盐沉积为主的台地相转为了郭家坝组沉积期以细粒碎屑沉积为主的陆棚相环境[24]。随着郭家坝组沉积末期大规模海退，古陆的出露面积增加。仙女洞组沉积期转变为台地相，局部发育台内洼地，浅水区逐渐成为主要的沉积场所（图 1a）；汉南古陆周围形成了碳酸盐与碎屑组分的混合沉积体系，向外过渡为开阔台地相，发育一系列颗粒滩，以仙女洞组为代表[20, 25-26]（图 1b，图 2a）。阎王碥组沉积初期，快速的海侵活动中断了浅水混合沉积体系，沉积环境转为滨岸—三角洲相。随着海水向东退去，研究区孔明洞组沉积期又重新转变为碳酸盐缓坡环境[27]。
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下载原图 图 2 四川盆地北缘寒武系仙女洞组岩性柱状图及连井对比 （a）四川盆地角探1井寒武系仙女洞组（沧浪铺组一段）岩性地层综合柱状图（据文献[11]修改）；（b）四川盆地汉南—米仓山地区福成、唐家河、田垭、沙滩及朱家坝剖面岩性柱状图（据文献[21]修改）；（c）四川盆地桥亭—TX1井—MS1井—RT1井—CS1井—JT1井寒武系沧浪铺组（包含仙女洞组和阎王碥组）地层对比图（具体位置见图 1，据文献[4, 30]修改）。 Fig. 2 Stratigraphic column and well-tie comparison of Cambrian Xiannüdong Formation，northern Sichuan Basin |
地层对比结果显示，研究区仙女洞组与沧浪铺组一段为等时对应关系（图 2，表 1）。在多期桐湾运动控制下的古地貌格局影响下[11]，沧浪铺组岩性组合复杂，可细分为以碳酸盐岩为主的沧一段和以碎屑岩为主的沧二段（图 2c），沉积厚度65~ 600 m；具有显著相变特征，发育三角洲相、滨岸相、浅水陆棚相及斜坡相[4, 11, 28-29]。区域上，该组呈现“西侧以碎屑岩为主导、东向碳酸盐岩增多”的相带分异规律[31]。川北地区仙女洞组以鲕粒灰岩为主，夹薄层砂岩/粉砂岩/泥岩互层，顶部普遍发育白云岩化层段[21, 26, 28]，向上渐变为阎王碥组砂泥岩组合（大致相当于盆地沧浪铺组中上段）（图 2）。
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下载CSV 表 1 四川盆地及周缘寒武系第二统地层划分对比（据文献[23, 25, 32]修改） Table 1 Stratigraphic division and correlation of Lower Cambrian(Series 2)in Sichuan Basin and adjacent areas |
综合野外剖面观测、铸体薄片鉴定及既有文献分析表明，仙女洞组（沧一段）沉积期研究区以混积沉积体系为特征，发育陆源碎屑、碳酸盐岩的韵律性互层及层内混积结构，构成复杂岩性组合[13]。基于组分优势度原则，可将其划分为碳酸盐主导型与碎屑主导型2类储集岩（图 3）。
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下载原图 图 3 四川盆地北缘寒武系仙女洞组岩石类型显微照片 （a）鲕粒灰岩，鲕粒呈点接触，粒间发育多期次亮晶方解石胶结物，含少量石英，唐家河剖面；（b）鲕粒灰岩，部分鲕粒发生白云石化作用，朱家坝剖面；（c）白云质鲕粒灰岩，鲕粒完全白云石化，粒间溶孔发育，田垭剖面；（d）微生物岩，附枝菌周缘孔隙被亮晶胶结物充填，有少量石英，唐家河剖面；（e）微生物岩，肾形菌间被亮晶方解石和灰泥充填，含有异地搬运鲕粒，唐家河剖面；（f）含砂云化叠层石，局部可见泥晶白云石颗粒，福成剖面；（g）古杯灰岩，古杯空腔被亮晶方解石充填，田垭剖面；（h）古杯灰岩，陆源碎屑含量增加，唐家河剖面；（i）白云质灰岩，鲕粒完全白云石化，泥—粉晶白云石未被染色，局部残余方解石，沙滩剖面；（j）白云质灰岩，唐家河剖面；（k）白云质灰岩，沥青在泥—粉晶白云石颗粒间充填，福成剖面；（l）白云质灰岩，强烈白云石化作用下，局部区域原始结构消失，唐家河剖面；（m）泥岩，发育未被充填的裂缝，福成剖面；（n）泥质粉砂岩，可见生物钻孔，田垭剖面；（o）含钙粉砂岩，钙质组分（红色部分）充填在粉砂级石英颗粒之间，福成剖面；（p）中—细砂岩，可见绿泥石颗粒（红色箭头），唐家河剖面。 Fig. 3 Micrographs of rocks from Cambrian Xiannüdong Formation in northern Sichuan Basin |
碳酸盐主导型储集岩包括鲕粒灰岩、微生物岩及古杯灰岩（图 3），多呈灰色中—厚层状产出。①鲕粒灰岩：鲕粒以石英颗粒、生物碎屑及泥质碎屑为核心，发育放射状—同心环带结构，粒径0.3~1.0 mm；粒间孔隙被2期胶结物或泥质充填，混入的陆源碎屑对鲕粒边缘具磨蚀改造，普遍经历差异性白云石化作用（图 3a—3c）。②微生物岩：以附枝菌（Epiphyton）和肾形菌（Renalcis）为主，菌丝体间被泥晶或粗晶方解石胶结充填，白云石化作用不强烈，仅在局部层位发生强烈白云石化作用。伴生少量生物碎屑、异地搬运鲕粒及陆源碎屑组分，无序分布于菌丝间隙及灰泥基质中（图 3d—3f）。③古杯灰岩：以古杯动物和灰泥基质为主的岩石类型，普遍缺乏亮晶胶结物，仅局部孔洞及古杯体腔被多期亮晶方解石充填（图 3g，3h），骨架或基质仅局部发生白云石化作用。特殊的，局部层段的鲕粒灰岩和微生物岩中的白云石含量较高（10%~50%），形成白云质灰岩：以泥晶、粉晶及细晶白云石为主，其中泥晶和粉晶白云石颗粒密集分布，细—中晶白云石颗粒自形程度高，晶间孔十分发育（图 3i—3l）；在强烈白云石化作用和重结晶作用下，部分原始沉积结构被破坏，镜下难以识别（图 3k，3l）。
碎屑主导型储集岩涵盖泥岩、粉砂岩及砂岩（图 3m—3p），以薄层夹层形式分布于碳酸盐岩层间[13, 21, 25]（图 2b）。组分特征上碎屑体积分数达25%~80%，含1%~10% 钙质胶结物。碎屑颗粒以石英、长石、云母为主，含少量绿泥石（图 3p），颗粒分选良好，以次棱角—次圆状为主。储集性能上看细粒沉积物中可见未充填裂缝及生物钻孔（图 3m，3n）。鉴于该类岩石在研究区占比有限（＜15%），本次研究未将其纳入重点储层分析范畴。
2.2 储集空间类型基于显微岩石学分析，研究区仙女洞组碳酸盐岩储层发育多尺度孔-缝-洞系统，其空间配置受控于沉积组分和成岩改造的共同影响，呈现强非均质性特征。按孔隙成因与形态分类，储集空间可分为粒间溶孔、粒内溶孔、晶间（溶）孔、裂缝及生物骨架孔（图 4）。①粒间溶孔：发育于鲕粒灰岩中，受早期大气淡水/混合水淋滤/后期酸性流体影响，颗粒边缘或早期胶结物容易发生溶解，形成不规则状的粒间溶孔，部分孔隙直径可达毫米（图 4a—4c）。②粒内溶孔：发育在鲕粒灰岩中，多为碳酸盐颗粒（主要为鲕粒）选择性溶蚀的结果；在溶蚀作用强烈的局部区域，颗粒会全部溶解，仅保留原有外部形态，形成铸模孔隙，孔隙直径变化较大，微米至毫米级（图 4d—4g）。③晶间（溶）孔：发育在成岩改造强烈的鲕粒灰岩和微生物岩中，碳酸盐岩组构（鲕粒、微生物组构及胶结物）在埋藏阶段发生溶蚀作用、白云石化作用及重结晶作用，晶体形态由泥晶向亮晶、甚至巨晶转变，较大晶体难以嵌合，存在晶间孔隙；随后酸性流体对白云石晶体间的残余方解石的进一步溶解，会产生大量晶间溶孔（图 4h—4k）。晶间（溶）孔的孔隙连通性较好，是研究区仙女洞组主要的储集空间类型。④裂缝：主要发育构造裂缝和溶蚀缝，均呈现不规则锯齿状，多被沥青和后期方解石充填；在溶蚀缝周围会出现扩溶现象，进一步形成溶蚀孔，这些孔隙与裂缝共同构成了裂缝-溶孔系统（图 4l—4o）。⑤生物骨架孔：骨架孔隙是由造礁生物在生态发展过程中相互交错形成的原生孔隙，多被亮晶方解石和灰泥充填（图 4p），仅保存极少部分未被充填或后期溶蚀的次生孔隙。
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下载原图 图 4 四川盆地北缘寒武系仙女洞组碳酸盐岩储集空间类型特征 （a）粒间溶孔，田垭剖面；（b）粒间溶孔，田垭剖面；（c）粒间溶孔，显示早期的粒间溶孔被黑色沥青充填，染色薄片，福成剖面；（d）粒内溶孔，鲕粒内部发生选择性溶蚀，朱家坝剖面；（e）粒内溶孔，田垭剖面；（f）粒内溶孔（红色箭头）和粒间溶孔（白色箭头），染色薄片，福成剖面；（g）铸膜孔（红色箭头），保留鲕粒外部形态，田垭剖面；（h）晶间（溶）孔，田垭剖面；（i）晶间（溶）孔，被黑色沥青充填，福成剖面；（j）晶间（溶）孔，鲕粒白云石化，唐家河剖面；（k）晶间孔，被沥青充填，唐家河剖面；（l）裂缝和溶蚀孔（红色箭头），田垭剖面；（m）构造裂缝，田垭剖面；（n）沥青充填裂缝，周围可见泥—粉晶白云石颗粒，局部发育溶蚀孔，染色薄片，沙滩剖面；（o）未被充填的裂缝，唐家河剖面；（p）生物骨架孔隙，常被亮晶方解石充填，唐家河剖面；（q）粒内溶孔和晶间孔，鲕粒发生选择性溶蚀和白云石化作用；（r）微生物岩中的粒间溶孔；（s）溶蚀孔，在晶体边缘发育；（t）晶间溶孔，其中（q）—（t）样品来自唐家河剖面。 Fig. 4 Characteristics of carbonate reservoir space of Cambrian Xiannüdong Formation, northern Sichuan Basin |
利用高分辨率的扫描电镜（SEM）对研究区仙女洞组碳酸盐岩储层的孔隙类型进行深入观察（图 4q—4t）。镜下特征显示，研究区孔隙类型以晶间孔或晶间溶孔为主，其次为粒内溶孔和粒间溶孔，孔隙直径较小，处于1~10 μm。非组构选择性孔隙（孔洞或裂缝）在镜下较少看见，但在研究区并不匮乏（图 4k—4o），这可能与测试样品区域有限相关。
2.3 储层物性特征综合区域性物性数据揭示[14, 33-34]，上扬子仙女洞组碳酸盐岩储层整体呈现典型低孔隙度—低渗透率特征，孔隙度大多小于2%。区域对比显示储层物性存在差异：南江—旺苍双汇一带仙女洞组物性相对较好，孔隙度为2.06%~5.20%，平均孔隙度为2.92%，渗透率为0.010 1~0.034 9 mD，平均渗透率为0.019 5 mD。汉南—米仓山地区多个剖面的物性分析资料显示（图 5），仙女洞组储层孔隙度范围为0.62%~8.62%。岩相分析揭示储层主要发育于仙女洞组中上部，储层空间以晶间（溶）孔—粒内（溶）孔为主，为孔隙型储层。
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下载原图 图 5 四川盆地北缘寒武系仙女洞组孔隙度分布（据文献[34]修改） Fig. 5 Porosity distribution of Cambrian Xiannüdong Formation, northern Sichuan Basin |
碳酸盐岩储层发育受控于多因素耦合作用，主要包括沉积环境、成岩演化及构造活动。在四川盆地北缘汉南—米仓山地区，仙女洞组储层主要赋存于礁滩相沉积体，古地貌控制储层的分布，而普遍发育的白云石化与溶蚀作用是储层发育的主控因素。
3.1 古地貌古地貌是控制沉积相发育与分布的主要因素之一[35]。前人勘探研究表明优质储层发育与沉积格局联系密切[36]，例如四川盆地沧浪铺组储层多集中分布在局部高带和台洼边缘高部位[4, 11]。这与古地貌高部位水体浅，未完全稳定的碳酸盐矿物容易受到频繁溶蚀作用并产生各种溶蚀孔有关。受桐湾运动和兴凯地裂运动影响，四川盆地形成隆坳相间的沉积构造格局，表现出“五隆四坳”的特点[19, 37-38]。震旦纪—寒武纪早期，四川盆地东北部的古地貌形态和沉积格局受到3大构造单元的控制，包括德阳—安岳裂陷槽、汉南古陆以及宣汉—开江隆起[37]。由于川中—川北古裂陷的持续发育和向北迁移，仙女洞组继承了中间（裂陷区）低、两侧高的古地理格局（图 6a），在研究区发育混积潮坪—台洼—碳酸盐岩沉积体系[14（]（参见图 1）。研究区田垭剖面和沙滩剖面均位于局部高部位，发育颗粒滩相；福成剖面位于台洼边缘，水体相对清澈，是高能鲕粒滩和生物丘发育区；虽然唐家河剖面处于台洼中心，底部以泥岩、泥质灰岩互层为主，但在中上部发育了厚层鲕粒灰岩和微生物岩[20-21]（参见图 1）。整体而言，受古裂陷及古隆起影响的地貌形态控制了川北仙女洞组有利相带的分布和优质储层的发育（图 6b）。
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下载原图 图 6 四川盆地及周缘震旦纪—早寒武世隆坳构造格局（a）（据文献[4, 6, 14]修改）及寒武系仙女洞组沉积充填模式（b） Fig. 6 Tectonic framework of uplift and depression of Sinian-Early Cambrian(a)and sedimentary filling models of Cambrian Xiannüdong Formation(b)in Sichuan Basin and adjacent areas |
高能鲕粒滩与微生物礁（丘）构成研究区储层发育的物质基础（图 7）。鲕粒灰岩凭借较为优越的孔渗性能，在油气勘探中常被视为相对优质储层[39]。微生物岩在沉积初期埋藏浅，且具有刚性格架，有利于原生孔隙保存[40]；同时微生物富集有机质降解产生的有机酸可促进次生孔隙发育，兼具优质烃源岩与储层双重潜力[41]。通过对四川盆地仙女洞组进行单因素分析，揭示了汉南—米仓山周缘碎屑岩、颗粒岩及白云岩的分布特征[14] (图 7b，7c）。结果显示，碎屑岩主要分布在汉南古陆周缘和四川盆地西部，向外含量逐渐较少；碳酸盐岩（颗粒岩和白云岩）分布在南江地区与元坝—巴中一带，这同研究区沉积特征一致（图 7a）。野外露头显示仙女洞组礁滩相大规模发育，单层礁滩体厚度为1~10 m，在南江、西乡、镇巴、南郑等多个地方均有出现[21, 42]（图 7a），为储集空间的形成奠定了基础。根据川北多个测井结果显示，仙女洞组有效储层以鲕粒灰岩、鲕粒云岩以及白云岩为主，层段分布稳定且横向展布广（参见图 2c）。镜下微观特征显示研究区储层主要为鲕粒灰岩、云化鲕粒灰岩及微生物岩，保存了少量原生孔隙，且发育大量溶蚀孔隙和晶间孔隙；与之相反，古杯灰岩几乎未见孔隙，整体相控特征明显。
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下载原图 图 7 四川盆地北缘寒武纪第三期古地理及仙女洞组岩性厚度图（据文献[13, 14, 21, 25]修改） Fig. 7 Paleogeography of Early Cambrian(stage 3)and lithological thickness of Xiannüdong Formation, northern Sichuan Basin |
此外，陆源碎屑的输入对仙女洞组碳酸盐岩储层具有建设性作用。地化数据显示研究区碳酸盐组构普遍发育Eu正异常[（Eu/Eu*）SN >1.0]（图 8a，8b）。通过 135Ba16O+对Eu151的干扰校正分析（图 8c），这异常可能并非测试干扰影响，而是真实地质意义信号。其成因可归因于双重来源：长石和热液[43-44]。一方面，Eu正异常可能反映了研究区强烈的溶蚀作用。研究区仙女洞组为碳酸盐岩夹碎屑岩的沉积模式，层内或层间混有大量陆源碎屑，这些物质以石英、长石和岩屑为主[13]。前人研究表明其物源主要有3个：汉南—米仓山古陆（镁铁质岩石）、西北碧口地块和西南康滇古陆（泥岩、变质砂岩和花岗岩类）[45-46]。仙女洞沉积期，河流搬运作用将古陆风化产物输送至研究区，混入了浅水区域的鲕粒纹层和微生物组构中。其中，富Eu矿物（长石或铁镁质岩）的加入或后期溶解都将影响周围碳酸盐组构的地化特征[46]，这与研究区结果一致；另一方面，Eu正异常也可能反映了热液流体的侵入[47]，有研究证明了汉南—米仓山古陆东缘仙女洞组发育构造控制的热液型白云岩[48]，但并未在研究区发现更多热液活动的证据，因此，研究区普遍发育的Eu正异常可能是富Eu矿物溶蚀的结果，这对后期溶蚀孔隙的形成具有积极作用，有利于仙女洞组优质储层的形成。
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下载原图 图 8 四川盆地北缘米仓山地区寒武系仙女洞组Eu异常分布图 注：该数据来自LA-ICP-MS测试（n = 37），胶结物-M表示来自微生物岩（Microbialites）的胶结物，样品来自唐家河剖面和田垭剖面。 Fig. 8 Anomalous distribution of Eu from Cambrian Xiannüdong Formation of Micangshan area, northern Sichuan Basin |
鲕粒灰岩和微生物岩所经历的成岩作用是其成为有效储层的关键。研究区仙女洞组储层发育了多种成岩作用，包括胶结作用、压实压溶作用、重结晶作用、溶蚀作用及白云石化作用，不同成岩作用对储层孔隙度和渗透率具有差异影响（图 9，图 10）。
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下载原图 图 9 四川盆地北缘米仓山地区寒武系仙女洞组碳酸盐岩储层典型成岩作用 （a）纤维状胶结物，围绕鲕粒形成等厚的栉壳状，唐家河剖面；（b）斑块状（镶嵌状）胶结物，大小不等，晶体边界清晰；（c）为（b）的正交偏光照片，唐家河剖面；（d）压实压溶作用下产生的锯齿状缝合线，被黑色沥青充填，福成剖面；（e）变形鲕粒，内部白云石化，可见菱形颗粒，唐家河剖面；（f）“鸭状”鲕粒，破碎变形严重，附近发育溶蚀孔（红色箭头），田垭剖面；（g）重结晶作用，唐家河剖面；（h）重结晶作用，田垭剖面；（i）溶蚀作用，鲕粒灰岩中发育粒间溶孔、粒内溶孔以及铸膜孔等（红色箭头），田垭剖面；（j）溶蚀作用，可见被沥青充填的溶蚀缝，周缘存在未被充填的溶蚀孔隙，福成剖面；（k）溶蚀作用，田垭剖面；（l）渗透回流白云石化作用，唐家河剖面；（m）混合白云石化作用，可见未被染色的泥晶或粉晶白云石颗粒，田垭剖面；（n）深色菱形白云石颗粒，阴极发光下不发光环带，（o）为（n）的阴极发光照片，福成剖面；（p）微生物岩中的埋藏白云石化作用，白云石呈斑块状，唐家河剖面；（q）白云石化作用，叠层石几乎完全白云石化，仅局部残余方解石组分，福成剖面；（r）沥青充填的晶间溶孔，周围可见粉晶白云石颗粒，福成剖面；（s）未被充填的晶间溶孔（红色箭头），唐家河剖面；（t）晶间（溶）孔发育，被沥青充填，唐家河剖面。 Fig. 9 Typical diagenesis of carbonate reservoir of Cambrian Xiannüdong Formation in Micangshan area, northern Sichuan Basin |
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下载原图 图 10 四川盆地北缘米仓山地区寒武系仙女洞组成岩序列及储层演化（据文献[16]修改） Fig. 10 Diagenetic sequence and reservoir evolution of Cambrian Xiannüdong Formation in Micangshan area, northern Sichuan Basin |
研究区强烈的胶结作用、压实压溶作用及重结晶作用对碳酸盐岩储层具有极大破坏性[49]（图 10）。同生期形成的早期胶结物占据了储层的绝大部分空间，岩石致密化程度变高，原生孔隙难以有效保存（图 9a—9c）。埋藏环境下，压实作用会使颗粒与颗粒、颗粒与胶结物、胶结物与胶结物之间发生挤压变形，进一步缩小储集空间，而剩余空间则被晚期胶结物占据。尽管鲕粒的破碎和压溶作用会产生少量孔隙和裂缝（图 9d—9f），但几乎未改善储层物性。基于此，碳酸盐岩储层的高孔隙度可能会大幅度降低（＜5%），例如川北元坝地区飞仙关组二段滩相储层[50]。此外，在深埋藏环境中，重结晶作用表现为白云石晶体的粗化过程。该作用具有双重效应：适度的晶体生长（粉晶→粗晶）可通过晶间孔发育改善储集性能[51]，但过强的重结晶作用会导致晶间孔闭合[52]。研究区鲕粒灰岩中普遍观察到的白云石全充填鲕模孔现象（图 9g，9h），表明重结晶过程对原始孔隙结构的破坏性改造。
多期溶蚀作用是研究区储层孔隙形成的关键因素之一（图 10）。成岩早期，溶解作用会优先选择不稳定的碳酸盐组分（例如文石或高镁方解石），形成溶蚀孔隙。例如，研究区第一期溶蚀作用发生在同生期，受大气淡水的影响，形成粒内溶孔和铸膜孔（图 9i）。而随着成岩过程的演化，稳定的低镁方解石为岩石主体，孔隙流体则会沿着孔隙和裂缝对组分进行溶蚀[53]，形成粒间溶孔、粒内溶孔、晶间溶孔以及溶蚀裂缝（图 9j，9k）。
普遍发育的白云石化作用则是研究区优质储层发育的另一个关键因素（图 10）。绝大多白云岩是次生交代形成的，在研究区并未发现纯白云岩，主要为差异白云石化的鲕粒灰岩和微生物岩（图 9l—9t）：①同生期渗透回流作用形成微晶—细晶他形白云石（图 9l），完全破坏原始沉积组构；②浅埋藏混合水环境发育的粉晶菱形白云石选择性交代鲕粒（图 9m），伴生的粒内/晶间溶孔揭示了大气水—海水混合带的成岩特征；③深埋藏或构造热液环境[48]则以雾心亮边自形白云石（鲕粒灰岩，图 9n，9o）和粗晶曲面白云石（微生物岩，图 9p）为典型标志。这些白云石颗粒以泥—粉晶为主，发育大量的晶间孔隙；与方解石相比，白云石颗粒具有更稳定的矿物结构，抗压能力更强，有利于次生孔隙的保存。在此基础上，残余的方解石容易受到酸性流体的进一步溶蚀，形成晶间溶孔隙。镜下观察发现，未发生白云石化的鲕粒灰岩，储层致密且孔隙不发育（图 9a—9c）；而发生白云石化作用，则发育大量晶间（粒）孔隙和溶蚀孔隙（图 9q—9t），这反映了白云石化作用对储层的建设性作用。研究区仙女洞组储层厚度图也证实，具有继承性高地貌的研究剖面通常为颗粒岩和白云岩发育沉积区（参见 图 7c，7d），是云化鲕粒滩储层发育的有利分布区。
4 结论（1）四川盆地北缘寒武系仙女洞组碳酸盐岩储层岩性组合以鲕粒灰岩、微生物岩及古杯灰岩为主体，发育多种类型储集空间，包括粒间（溶）孔、粒内（溶）孔、晶间（溶）孔、溶蚀孔洞及裂缝系统，具有典型低孔隙度—低渗透率特征，孔隙度为2%~5%，为孔隙型储层类型。
（2）礁滩相沉积体系为川北寒武系仙女洞组储层发育奠定了物质基础，其中多期溶蚀作用与白云石化作用构成储集空间形成的关键建设性成岩机制。古地貌格局通过控制有利沉积相带展布对储层发育具有重要影响，而陆源碎屑的溶蚀增加了储层的储集性和渗透性。上述多因素协同作用最终塑造了研究区碳酸盐岩储层的空间分布特征与物性演化规律。
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