溶蚀作用是四川盆地茅口组储层形成的重要成岩作用之一,为确定川北地区中二叠统茅口组碳酸盐岩岩溶储层发育情况与成因,本次研究通过野外露头、钻井岩心以及薄片观察、同位素地球化学特征分析,对溶蚀作用的发育特征与控制因素展开研究.川北地区茅口组溶蚀作用的发育特征主要表现为晶间溶孔、粒间溶孔(铸模孔)、溶蚀孔、溶洞以及溶蚀缝等不同程度发育,溶蚀孔洞缝方解石充填物可划分为同生—准同生阶段的CC,方解石与表生阶段的CC2方解石,CC1方解石具有高的δ13C值(2.80‰～4.72‰,均值为3.75‰)与δ18O值(-5.30‰～-8.23‰,均值为-6.93‰),且具有与围岩接近的87Sr/86Sr值(0.706 210～0.708 178),形成于同沉积的海水环境中,受到部分大气淡水的影响;相比较下,CC2方解石具有较低的δ13C值(-2.13‰～-0.34‰,均值为-1.12‰)与 δ18O 值(-9.59‰～-7.00％0,均值为-6.56‰),以及较高的 87Sr/86Sr 值(0.708 316～0.711 365),在大气淡水主控下形成,伴有地壳流体的影响.综合溶蚀作用发育与充填物特征将川北地区茅口组溶蚀作用划分为3期:(1)同生期溶蚀作用,流体主要为海水与大气淡水的混合水,受沉积相带控制易发育晶间溶孔、粒内溶孔(铸模孔),充填有CC1方解石;(2)表生期溶蚀,流体为大气淡水与地下水,受古地貌控制主要发育在茅口组顶部,溶蚀孔、溶洞与早期溶蚀缝的大规模发育且伴有CC2方解石与钙泥质的充填;(3)埋藏期溶蚀,主要表现深部热液与酸性流体对构造裂缝与CC2方解石的再溶蚀,导致晚期溶蚀缝的发育,以沥青、黄铁矿、石膏等热液矿物的充填为主.综合各期溶蚀作用的发育规模与充填情况,研究认为川北地区茅口组溶蚀空间的发育主要来源于表生期溶蚀作用,有效溶蚀空间多发育于峰丛洼地微古地貌单元处.

综合岩心观察、薄片鉴定、碳氧同位素、稀土元素、流体包裹体分析等手段,研究四川盆地元坝地区中二叠统茅口组溶蚀孔洞中方解石充填物类型、流体来源以及形成期次,探讨其储集性能.研究表明:茅口组方解石充填物类型为栉壳状、等轴粒状、亮晶方解石,稀土元素质量分数为(2.425～15.581)×10-6,平均为6.791×10-6;∑LREE/∑HREE为2.782～5.831,平均为4.395;Y/Ho值为35.591～51.534,平均为44.927;δCeN值为0.615～0.864,平均为0.707;δEuN值为0.866～1.385,平均为1.154;稀土元素配分模式图呈现左倾特征;δ13 C值为-2.13‰～-0.34‰,δ18 O值为-9.59‰～-7‰(平均为-8.08‰),δ13 C值与围岩接近,δ18 O值比围岩偏低;流体包裹体显示均一温度主要在80～100℃,盐度(NaCl的质量分数)主要在12.85％～14.15％.方解石主要形成于中三叠世前,形成期次先后为栉壳状、等轴粒状、亮晶方解石.Ce出现负异常,Eu呈正异常的特点,显示受热液影响.δ13 C值低于全球中二叠世的瓜德鲁普阶海水,δ18 O值比围岩更负,说明方解石充填过程中受多种流体的影响,充填时间较早.

粒度是沉积物的重要特征之一,通过粒度资料可以判别沉积物的搬运方式、水动力条件等,是分析沉积环境的重要依据.基于川东南志留系小河坝组小河、浩口、回龙场、双流坝4条实测剖面78个样品的粒度分析研究表明:小河坝组搬运方式为跳跃、悬浮搬运,频率曲线以双峰态为主,平均粒径均值为4.49φ、标准偏差均值为1.14、偏度均值为2.40、峰度均值9.42,整体水体动能较低,频率曲线以双峰态为主,概率累积曲线以一跳一悬夹过渡式为主;粒度参数C-M图显示为牵引流沉积、Sahu函数计算结果表明沉积环境为河流-三角洲沉积.根据粒度概率累积曲线纵向变化辅以C-M图等综合判断川东南志留系小河坝组沉积环境为三角洲前缘沉积环境,其中小河、浩口地区经历了水下分流河道—河口坝-席状砂的沉积过程;回龙场、双流坝地区经历了河口坝—席状砂—河口坝—席状砂的沉积旋回.