四川盆地二叠系是天然气勘探开发的核心层系，具有多类型储层立体成藏特征^[1]。自20世纪50年代起，勘探历经了60余年的突破，早期以川南地区中二叠统印支期岩溶风化壳为主，探明了325个岩溶缝洞型气藏。20世纪80年代，发现了卧龙河中二叠统茅口组气藏，累计产量为44.13×10⁸ m^3[2-4]，90年代川东北开江—梁平海槽发现了龙岗礁滩型气藏^[5]；2012年后双鱼石区块双探1井在茅口组获日产214.00×10⁴ m³高产气流^[6-7]，累计提交控制储量为811.30×10⁸ m³；川中高石梯—磨溪地区栖霞组探明储量为440.85×10⁸ m^3[8]；2018年川东北元坝7井茅口组台缘浅滩实现日产105.90×10⁴ m³工业气流^[9-10]；2020年川西南平探1井在中二叠统栖霞组滩相白云岩储层获日产66.86×10⁴ m³的突破^[11-13]。目前盆地二叠系累计天然气控制储量大于0.125× 10¹² m³，茅口组岩溶风化壳、台缘浅滩及栖霞组白云岩储层展现出万亿方资源潜力，为深层—超深层天然气勘探提供了重要方向，也取得了许多研究成果。在白云岩储层成因方面，冯明友等^[14]认为该区中二叠统栖霞组—茅口组白云岩缝洞中充填多期中—粗晶鞍状白云石及其他热液伴生矿物，主要属印支期构造挤压及推覆作用下规模性高温、深部富镁卤水沿基底断裂/伴生裂缝等渗滤通道对早期灰岩/白云岩幕式改造的结果，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，粗晶/鞍状白云石并非深盆热液与沉积期海水对流所致。郑浩夫等^[15]认为川西南地区中二叠统白云岩储层的成岩序列为粉晶白云石、早期溶蚀作用、细晶白云石、中—粗晶白云石、裂缝、白云石胶结物、石英、方解石脉、缝合线、晚期溶蚀和沥青充填，且裂缝和溶蚀孔洞中沉淀的鞍形白云石胶结物来自于深部的非海源性热液流体。在油气成藏方面，李琪琪等^[16]认为川西北双鱼石构造栖霞组经历了多期油气充注，具有“多源多期，断裂控藏”的特征。林雪梅等^[17]通过流体包裹体分析法恢复了川西北双鱼石构造的成藏期次，认为双鱼石构造栖霞组存在4期油气充注，第1期成藏的温度为76~89 ℃，对应的地质时间为中三叠世；第2期成藏的温度为113~116 ℃，对应的地质时间为晚三叠世；第3期成藏的温度为139~141 ℃，对应的地质时间为燕山运动早期；第4期成藏的温度为164~192 ℃，对应的地质时间为燕山运动晚期。文龙等^[18]认为川西流体活动主要分为5期矿物充填，第1期细晶白云石→第2期粗晶白云石→第3期晶间溶孔充填沥青→第4期白云石加大边→第5期晶洞充填的粗晶方解石，并存在4期油气充注，第1期为中晚三叠世，第2期为晚三叠世—早侏罗世，第3期为早—中侏罗世，第4期为晚侏罗世—中白垩世。在二叠系天然气的来源问题上，学术界存在多种观点，以往的研究主要通过天然气对比，结合沥青与源岩的关系进行分析，普遍认同四川盆地二叠系气藏存在混源特征，即多种烃源岩共同向油气藏供烃^[19-21]。整体而言，由于四川盆地二叠系的地质构造和沉积演化过程异常复杂，沉积和成岩组合形式多样，对其油气成藏的地域差异和控制因素研究尚有待深入，尤其是针对川西南地区二叠系的研究主要集中在白云岩储层成因方面，讨论流体活动特征、成藏演化过程的文章较少，混源油气藏成藏演化过程尚不明确，仍需进一步深入探讨。

近年来，碳酸盐岩领域引入了激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术，这一方法能够实现铀-铅（U-Pb）的原位定年，为油气的形成与积聚过程提供了精确且直接的时间参照，郭小文等^[22]利用U-Pb同位素技术测定含原生烃类包裹体的绝对年龄，结合砂岩储层样品的流体包裹体分析确定了东营凹陷沙河街组油气成藏年代；鲁雪松等^[23]对川中断裂带附近发育的多期碳酸盐胶结物进行U-Pb定年，结合矿物的成岩序次分析、流体包裹体分析，厘定了走滑断裂多期流体活动的时限，剖析了走滑断裂对油气成藏的控制作用。

通过深入分析岩石样本及其显微镜下的薄片和阴极发光特征，对川西南地区中二叠统栖霞组的多期矿物填充序列进行分析，明确填充发生的时间；对成岩矿物进行方解石U-Pb定年，通过研究不同充填阶段岩石中流体包裹体的均一温度，揭示栖霞组储层的油气注入历程及其成藏过程；结合地层埋藏及热演化史，进一步明确各期次充填的油气注入时期，分析相关流体的动态特征及其在形成过程中的作用，以期为四川盆地深层碳酸盐岩复杂成藏系统的勘探提供了关键时序约束与地质依据。

四川盆地是中国西南部重要的含油气盆地，川西南地区构造复杂，位于龙门山冲断褶皱带南段与峨眉—瓦屋山断隆带交会区，北起邛崃，南至雅安（图 1a），其构造格局受加里东期、东吴运动、印支—燕山期及喜马拉雅期多阶段演化控制^[24]，沉积演化与多期构造活动耦合，形成了中二叠统栖霞组独特的油气成藏条件。加里东运动形成乐山—龙女寺古隆起，震旦系—寒武系差异剥蚀；中二叠世末的东吴运动使栖霞组暴露地表，发育岩溶型储层^[25]；印支运动使四川盆地由东深西浅转为东浅西深格局，三叠纪飞仙关组沉积期完成了海相—陆相过渡，成都—浦江—雅安一带发育早期构造圈闭，晚三叠世川西沉降背景下浦江地区形成鼻状隆起，匹配烃源岩生油高峰，奠定了古油藏基础；侏罗纪早—中期盆地扩展为巨型湖盆（须家河组），中侏罗世末龙门山南段推覆抬升形成龙泉山以西隆-坳相间格局，烃源岩进入生气阶段并孕育原油裂解气藏，晚侏罗世受松潘—甘孜褶皱带挤压，川西南隆升加剧，隆-坳分异强化^[26]；白垩纪燕山运动驱动构造体制由伸展转为挤压，龙门山南段快速隆升，北西—南东向缩短主导川西沉积中心扩展及构造定型。埋藏-剥蚀过程具有“多期隆升—差异沉降”的特征，三叠纪埋深持续增加，局部圈闭发育，侏罗纪隆-坳分异与沉积充填并存，白垩纪挤压隆升加剧剥蚀，最终塑造了现今构造-沉积面貌^[27-29]。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 川西南栖霞组顶构造特征（a）和中二叠统岩性地层综合柱状图（b） Fig. 1 Tectonic contour map of the top of Qixia Formation(a)and comprehensive stratigraphic column of Middle Permian(b), southwestern Sichuan Basin

川西南中二叠统栖霞组为典型海相碳酸盐岩台地沉积，可细分为开阔台地相与台地边缘相。台地边缘高能滩相以颗粒灰岩和白云岩为主，生屑（腕足、有孔虫、藻类）富集，储集空间以溶孔、溶洞及裂缝为主；开阔台地相则以泥晶灰岩为主，储集性能较差^[30-31]。基于岩性与电性特点，将栖霞组自下而上划分为栖一段和栖二段，栖一段底部与下二叠统梁山组整合接触，下部主要为含泥灰岩，中上部为深灰色灰岩与生屑灰岩；栖二段底部承接栖一段顶主要发育深灰色灰岩与生屑灰岩，中部则以灰色—灰褐色的白云岩、溶洞白云岩为主，顶部为深灰色灰岩和生屑灰岩（图 1b）。

通过对川西南地区的平探1井、汉深1井和大深1井等关键钻井栖霞组岩心观察以及测井资料综合分析可知，栖霞组储层主要集中在栖二段（图 2），其中栖一段中下部主要发育生屑灰岩和泥质灰岩，向上局部区域出现了云化现象，形成了细—中等粒度的白云岩，这一时期的沉积环境表现为开阔台地，水位普遍较高，而高能量的滩地相对较少。栖二段主要发育泥晶生屑灰岩、生物灰岩以及细—中等粒度的白云岩，部分地区还出现了斑马状白云岩，沉积特性受加里东古隆起西边的影响，沿川西海槽边缘的台缘滩得以稳定发展，形成厚度为20~50 m的沉积体。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 川西南典型钻井中二叠统栖霞组连井剖面 Fig. 2 Well-tie profiles of Middle Permian Qixia Formation of typical drilling wells in southwestern Sichuan Basin

川西南栖二段为溶蚀作用形成的缝洞型白云岩储层，主要岩石类型为浅灰色—棕灰色细—中晶白云岩和溶洞白云岩，储集空间主要由溶蚀孔和溶洞形成，并伴随一些水平裂缝及少许开口状的低角度裂缝；灰岩储层的主要岩石类型是灰色泥晶生屑灰岩，储集空间以溶蚀形成的孔洞为主，且伴随有少量水平裂缝。在栖二段岩心样本中发现了大量的溶蚀孔洞，这些孔洞通常为厘米级，呈蜂窝状，部分为针孔状，局部孔洞被细—粗晶方解石、白云石充填，还可见大量裂缝发育，部分裂缝被方解石全充填，此外，晶间溶孔也普遍发育（图 3，图 4）。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 川西南中二叠统栖霞组储层特征 （a）细晶白云岩，溶洞发育，汉深1井，4 980.51 m；（b）细晶白云岩，溶洞发育，平探1井，6 767.76 m；（c）细晶白云岩，针状溶蚀孔发育，乐山1井，5 323.93 m；（d）细晶白云岩，溶蚀孔洞发育，平探1井，6 761.78 m；（e）生屑灰岩，多期裂缝发育，差异白云石化，汉深1井，4 994.70 m；（f）粉晶白云岩，裂缝及晶间溶孔发育，乐山1井，5 320.50 m；（g）细晶白云岩，晶间溶孔发育，汉深1井，4 978.70 m；（h）生屑灰岩，溶蚀孔发育，平探1井，6 779.75 m；（i）生屑灰岩，溶蚀孔发育，乐山沙湾剖面。 Fig. 3 Reservoir characteristics of Middle Permian Qixia Formation in southwestern Sichuan Basin

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 川西南中二叠统栖霞组储层成岩矿物特征 （a）细晶灰岩，方解石充填溶蚀孔缝，汉深1井，4 995.44 m；（b）细晶白云岩，见方解石、细—中晶白云石充填溶蚀孔洞，平探1井，6 774.79 m；（c）细晶白云岩，方解石全充填裂缝，汉深1井，4 975.41 m；（d）细晶白云岩，细—中晶白云石充填于孔洞中，乐山1井，5 323.90 m；（e）细晶白云岩，发育斑马状结构，其中亮色部分是热液白云石，暗色部分为围岩，平探1井，6 774.03 m；（f）细晶白云岩，方解石充填溶蚀孔洞，平探1井，6 761.78 m；（g）中晶白云岩，可见溶蚀作用，沥青充填孔隙，汉深1井，4 977.46 m；（h）粉晶白云岩，溶蚀孔洞发育，见方解石充填，乐山1井，5 323.93 m；（i）细晶白云岩，可见方解石全充填溶蚀孔洞中，乐山1井，5 320.53 m。 Fig. 4 Characteristics of diagenetic minerals of Middle Permian Qixia Formation reservoir, southwestern Sichuan Basin

川西南栖霞组岩性较致密，后期成岩过程对于碳酸盐岩体的改造至关重要，最终影响其储集能力。栖霞组成岩作用以溶蚀作用和胶结充填作用为主，依据成岩过程的不同阶段，溶蚀作用可进一步解析为同生—准同生阶段的溶解作用、表生期岩溶作用及埋藏阶段的溶蚀作用3种类型。栖霞组为完整的海进—海退旋回控制下的浅水碳酸盐岩沉积，同生—准同生期溶解作用不明显，仅在局部浅水滩体中产生少量溶沟、溶洞等。东吴运动期间，海平面下降，栖霞组暴露至近地表位置，接受大气淡水淋滤，滩相灰岩段受到明显改造，形成大量溶蚀孔洞，后期部分孔洞被方解石、白云石充填，另一部分溶孔、孔洞保留了下来，表生期岩溶作用常见于颗粒灰岩中，而栖二段泥晶灰岩受到的影响则相对小得多。在栖霞组沉积过程中，许多孔洞在后期的沉积中被封堵或消失，只有少数孔隙得以保留，这些保留下来的孔隙构成了有效的储层，对油气的储存和运移至关重要，早期溶解作用有助于地层形成孔隙密集的层段，在埋藏期，这些层段有利于酸性地层水的流动，为埋藏期溶解作用的产生提供了有利条件，对栖霞组储层的发育起到了重要的作用。对栖霞组岩心进行观察，发现了大量埋藏阶段溶蚀作用下形成的溶解缝隙与孔洞，岩石的溶蚀程度相对较高，填充现象明显，可见多期方解石、白云石矿物不完全—完全充填溶洞和裂缝空间。如在平探1井岩心中可见斑马纹构造白云岩，厘米级溶蚀孔洞，部分岩心仅见方解石充填，有的则可见细晶白云岩、方解石依次充填。在汉深1井和乐山1井的栖二段取样中，也发现了明显的溶蚀现象，厘米级溶蚀孔洞非常发育，同时有方解石及白云石充填，并可见沥青充填（图 4）。

综合岩心薄片鉴定结果与阴极发光特征分析结果可知，栖霞组的裂缝与孔隙中所填充的矿物类型从早至晚依次为细—中晶的白云石（第1期）→鞍形白云石（第2期）→中晶方解石（第3期），这些矿物在不同阶段具有各自特有的阴极发光特征。早二叠世，栖霞组在短暂的沉积之后，生屑滩在半封闭且动荡的水体环境中受高频海平面变化影响，颗粒灰岩中的方解石胶结物被交代，在孔隙与裂缝的边缘可以观察到第1期细—中晶白云岩呈环带状分布，其形态呈自形或半自形，晶体表面较为粗糙，在阴极发光下表现为非常暗淡的红色光，表明在这一成岩阶段流体中Fe和Mn含量均较低，这类胶结物在表生成岩阶段往往被完全溶解（图 5a，5b）。在晚二叠世，四川盆地经历了剧烈的张裂活动，张裂活动通常与地壳的伸展和断裂有关，这些地质过程会导致岩石的破碎和流体的循环，为热液活动提供了通道和空间，这一地质阶段为促进构造-热液白云岩的生成创造了有利的环境，这类白云岩一般具有良好的孔隙特性和渗透能力，对于油气储层的形成起着关键作用。第2期鞍形白云岩沿第1期充填的细—中晶白云石呈镶嵌状向内充填，由于第1期细—中晶白云石部分被完全溶解，可见鞍形白云岩直接充填裂缝，晶体表面较脏，由于该时期深部热液具有较高的Fe，Mn含量，阴极发光表现为较强的亮红光（图 5c，5d）。在中—深层埋藏的过程中，随埋藏时间增长，岩溶作用逐渐增强，地层中较脆弱的部分发生溶解，形成了许多晶间、粒间及粒内的溶孔，第3期中晶方解石的胶结常见于这些孔隙或裂缝的中心位置，多以他形晶的形式出现，晶体干净，散发暗红色光泽（图 5e，5f）。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 川西南二叠系栖霞组矿物充填序列 （a）第1期白云石不发光→第2期热液白云石为亮红光→第3期方解石暗红光，方解石位于裂缝中央，汉深1井，4 994.73 m，单偏光；（b）为图（a）阴极发光；（c）热液白云石被裂缝切割，裂缝中充填方解石发暗红光，热液白云石发亮红光，平探1井，6 771.46 m，单偏光；（d）为图（c）阴极发光；（e）热液白云石被溶蚀后方解石再胶结，热液白云石发亮红光，方解石发暗红光，平探1井，6 762.89 m，单偏光；（f）为图（e）的阴极发光。 Fig. 5 Mineral filling sequence of Permian Qixia Formation, southwestern Sichuan Basin

研究矿物在储层中多次填充的过程，可以更深入地揭示流体在成岩演变中的作用，这对于追溯油气藏的形成历史极为重要。在矿物生长过程中，流体包裹体被捕获并融入晶体结构中，封闭在这些包裹体中的温度均一性、冰点与盐浓度及其显微荧光特征，成为揭示多个流体注入所反映油气成藏事件的一个重要依据。

在对研究区栖霞组储层孔隙及裂缝中不同年代的充填矿物进行显微观察发现：第1阶段的细—中晶白云石仅含盐水包裹体，而第2阶段的鞍形白云石和第3阶段的中晶方解石均包含多种类型的烃类包裹体，这说明第1阶段矿物成岩时无有机质充填，而第2、3阶段时有机质进行充填，且伴随矿物成岩过程，形成烃类包裹体。第2期鞍形白云石中包裹体丰度较高，多为分布于白云石解理缝的液态烃包裹体和盐水包裹体，其直径一般为2.2~4.5 μm，多为椭圆形、矩形及不规则形，盐水包裹体呈群集状分布，而液态烃包裹体则是零星出现，并展现出蓝绿色的荧光效果，指示其烃类包裹体经历热演化，现已至中—高成熟阶段。第3期中晶方解石中包裹体为盐水包裹体与液烃包裹体，较第2期包裹体相比，液态烃包裹体发育的数量更多，体积更大，液烃包裹体直径为3.0~6.5 μm，形态多为椭圆状，荧光颜色为蓝色（图 6），指示烃类包裹体已演化至高成熟阶段。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 川西南二叠系栖霞组不同充填期次的流体包裹体特征 （a）第1期白云石中的盐水包裹体，汉深1井，4 993.74 m；（b）第1期白云石中的盐水包裹体，沿裂缝生长，乐山1井，5 330.82 m；（c）—（d）鞍形白云石中的油包裹体，发蓝绿色光，乐山1井，5 323.90 m；（e）—（f）中晶方解石中的油包裹体，发蓝色荧光，平探1井，6 762.66 m；（g）—（h）中晶方解石中的油包裹体，发蓝色荧光，方解石中蓝色荧光包裹体，平探1井，6 771.73 m；（i）中晶方解石中的盐水包裹体，沿裂缝成裙带状分布，平探1井，6 771.73 m。 Fig. 6 Characteristics of fluid inclusions in different filling stages of Permian Qixia Formation, southwestern Sichuan Basin

对第2期鞍形白云石和第3期中晶方解石中的盐水包裹体进行温度测试，结果显示：第2期鞍形白云石包裹体的均一温度为101.1~128.1 ℃，平均值为114.6 ℃，共测21个样点，大部分温度峰值为110.0~115.0 ℃。在第3期中晶方解石盐水包裹体的均一温度为162.8~194.7 ℃，平均值为178.75 ℃，共测27个样点，温度峰值则大多为180.0~185.0 ℃（图 7），这说明油气成藏分2期。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 川西南中二叠统栖霞组不同期次成岩矿物中包裹体均一温度分布特征 Fig. 7 Distribution characteristics of inclusions homogenization temperature of diagenetic minerals in different stages of Middle Permian Qixia Formation, southwestern Sichuan Basin

川西南栖霞组储层孔缝的形成与流体的复杂迁移活动密切相关，这些孔缝通常被多期形成的白云石和方解石脉体所填充，采用U-Pb同位素定年技术来确定不同成因的白云石与方解石的成岩时序，对重建该油气藏的成藏时期及其演化历程具有至关重要的意义。以平探1井和汉深1井为例，从围岩及不同阶段的白云石与方解石脉体中选择岩心样本，沿平行面进行了切割处理，制成直径为1.5~ 2.5 cm、厚约8 mm的圆柱形状，并将圆柱岩心嵌入环氧树脂中进行打磨处理，以便于激光原位分析。此次方解石、白云石的U-Pb同位素年代测定实验是在中国石油杭州地质研究院开展的，实验采用了2种不同的方解石标准样品，即Ahx-1与WC-1；使用的IC5分析仪器能够精确测定超低水平的 ²³⁸ U；利用Iolite3.6软件对原始的U/Pb值进行了调校，旨在消除元素分馏的影响；采用的校正方式包括“截距法”和“数学模型法”；采用Isoplot3.0软件绘制了Tera-Wasserburg反谐和图，从中提取方解石矿物、白云石矿物的U-Pb年龄数据。

实验结果（图 8）显示：第1期细—中晶白云石共测试48个点位，方解石 ²³⁸ U的成分质量分数为0.017 1~1.465 1 μg/g，Tera-Wasserburg反谐和图下交点年龄为253.0±12.0 Ma，上交点初始 ²⁰⁷ Pb/²⁰⁶ Pb值为0.78（MSWD = 1.7）；第2期鞍形白云石共测试44个点位，方解石 ²³⁸ U的成分质量分数为0.014 5~ 0.782 5 μg/g，平均为0.088 6 μg/g，Tera-Wasserburg反谐和图下交点年龄为244.2±9.5 Ma，上交点初始 ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb值为0.87（MSWD = 2.3）；第3期中晶方解石共测试34个点位，方解石 ²³⁸ U的成分质量分数为0.001 1~1.158 0 μg/g，平均为0.027 7 μg/g，Tera-Wasserburg反谐和图下交点年龄为158.0±38.0 Ma，上交点初始 ²⁰⁷ Pb/²⁰⁶Pb值为0.80（MSWD = 1.4）。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 川西南中二叠统栖霞组不同期次成岩矿物Tera-Wasserburg反谐和图 注：N为测试点位数量，个；MSWD为平均标准权重偏差。 Fig. 8 Tera-Wasserberg anti-harmonious diagram of diagenetic minerals in different stages of Middle Permian Qixia Formation, southwestern Sichuan Basin

在加里东造山运动的作用下，四川盆地在二叠系沉积之前经历了明显的地壳抬升，特别是在乐山—龙女寺地区，志留系及其下伏地层的广泛暴露和侵蚀，最终形成了西南高、北东低的古地貌特征。泥盆系和石炭系大部分分布于盆地东部，这表明云南地区运动对于加里东造山运动末期的古地貌格局没有明显影响^[32-34]。在二叠系的沉积阶段，盆地的古地貌特征依然保持着自西向东的高低差异。

川西南栖霞组发育3期矿物充填，2期油气充注。沿围岩呈环带状分布的细—中晶白云石为第1期成岩矿物，这一阶段的成岩活动发生在晚二叠世—早三叠世，其内仅观察到盐水包裹体的存在，且此时中二叠统的烃源岩与下寒武统筇竹寺组烃源岩均未达到成熟生成烃的标准，R_o值均小于0.5%，因此不会产生油气。中三叠世形成的鞍形白云石为第2期成岩矿物，包裹体主要呈蓝绿色荧光，成岩过程中有机质经历了从低成熟到中—高成熟的演化过程，而该阶段中二叠统埋藏深度约2 000 m的自生烃源岩与下寒武统筇竹寺组烃源岩的地温为100~120 ℃，R_o值为0.5%~0.7%，表明烃源岩处于中等成熟阶段，主要生成中—高成熟度原油。第3期成岩矿物为中晶方解石，其成岩时间为晚侏罗世—早白垩世，其内包含的包裹体主要是高成熟度的液态烃包裹体，且呈蓝色荧光，表明成岩过程中有机质已经进入高成熟阶段，而该阶段中二叠统自身烃源岩以及下寒武统的筇竹寺组深埋约5 000 m，地层温度为180~200 ℃，R_o值为1.3%~2.6%，处于较高的成熟期，这一区域主要生成高成熟度烃类包裹体，且其对应的中晶方解石中的盐水包裹体均一温度为180~ 185 ℃，呈气液两相状态（图 9）。综上所述，推测早三叠世与晚侏罗世各有一期油气充注，二叠系自身烃源岩与下寒武统筇竹寺组烃源岩共同供烃。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 川西南汉深1井二叠系埋藏-热演化史 Fig. 9 Burial-thermal evolution history of Permian in well Hanshen-1, southwestern Sichuan Basin

不同类型的天然气具有不同的碳同位素组成，碳同位素组成是天然气成因判识的重要指标之一，通过δ¹³C₂-δ¹³C₁与δ¹³C₂的关系图版，将研究区栖霞组天然气与川西北、川中栖霞组，高石梯—磨溪地区寒武系龙王庙组、震旦系灯影组及川东石炭系黄龙组天然气的成因进行对比分析。结果（图 10）显示，川西南、川西北栖霞组天然气δ¹³C₂值更高，为-29.5‰~-26.8‰，与高石梯—磨溪震旦系灯影组天然气具有相似性^[35-37]，这说明栖霞组的天然气可能与震旦系灯影组的来源相似，均是源自寒武系筇竹寺组烃源岩，且在栖霞组天然气的生成过程中，中二叠统烃源岩也起到一定的作用^[21-22]。

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 四川盆地中二叠统天然气成因分析（据文献[18]修改） Fig. 10 Genesis analysis of natural gas of Middle Permian in Sichuan Basin

以研究区过平落坝、东瓜场和汉王场等典型构造的地震剖面为基础，结合构造演化特征、烃源岩发育情况，油气充注期次、断裂发育情况以及现今气藏特征，得出研究区栖霞组的油气成藏模式（图 11），加里东运动导致上扬子地台整体隆升为陆，造成中—晚寒武统、奥陶系顶部缺失，形成乐山—龙女寺古隆起雏形；泥盆纪，受加里东运动持续影响，四川盆地整体抬升，研究区抬升成陆，接受剥蚀，泥盆系—石炭系大范围缺失，使中二叠统栖霞组与下寒武统筇竹寺组仅被约5 m厚的下二叠统梁山组所隔开，来自下寒武统筇竹寺组的油气能够顺利迁移，并在栖霞组储集层中积累。印支期（晚三叠世），研究区以筇竹寺组与二叠系烃源岩双源供烃为特征，液态烃通过基底断裂运聚形成古油藏，平落坝断裂活跃导致的构造差异，使沥青丰度分异；燕山期（侏罗纪—白垩纪）构造反转引发古油藏高温裂解，原油裂解气受断裂活化控制调整成藏，平落坝构造因膏盐岩塑性封盖保存完整，而汉王场构造因隆升剥蚀导致气藏散失。

图 11

Fig. 11

下载原图 图 11 川西南中二叠统栖霞组油气成藏模式 Fig. 11 Hydrocarbon accumulation models of Middle Permian Qixia Formation, southwestern Sichuan Basin

（1）川西南地区中二叠统栖霞组储层以岩溶缝洞型白云岩储层为主，也发育孔隙型灰岩储层。储集空间以残余的溶蚀孔洞与溶蚀缝为主，孔隙及缝隙内可观察到细—中晶白云石、鞍形白云石以及中晶方解石的填充，填充顺序呈3期矿物演替，即细—中晶白云石围绕围岩以环带状的方式填充，鞍形白云石在第1期的基础上发展，中晶方解石作为第3期充填，形成了一个完整的矿物充填序列。

（2）研究区各成岩阶段的矿物所包含的包裹体在形态和类型上表现出明显的差异，第1期细—中晶白云石主要包含椭球形、不规则形的气液两相盐水包裹体；第2期鞍形白云石所含中—高成熟度的烃类物质表明存在早三叠世—晚三叠世的烃类流体的注入，而第3期的中晶方解石是在中二叠统和下寒武统筇竹寺组烃源岩处于高成熟环境中形成的，所含高成熟度烃类包裹体则显示出晚侏罗世—早白垩世的烃类流体的注入。

（3）川西南地区栖霞组油气藏经历了早三叠世—晚三叠世、晚侏罗世—早白垩世2期油气充注。二叠系烃源岩在2期成藏事件中生成原油并原地保存，下伏下寒武统筇竹寺组生成的原油则向上输送到栖霞组储层中，形成原生油气藏。