0 引言
中二叠统栖霞组作为四川盆地油气勘探的重要目的层系［1-3］，其勘探历程至今已有70余载。栖霞组早期的勘探主要集中在蜀南地区的断控缝、洞型灰岩岩溶气藏［4-6］。自川西南ZG1井中二叠统钻遇厚层优质白云岩储层后，栖霞组油气勘探开启白云岩与灰岩并举的勘探新历程［7-9］。21世纪始，相继在川西北台缘带ST1井、川中台内NC1井及MX39井等钻遇中二叠统白云岩，并于双鱼石及平落坝等构造获得高产工业气流［10-12］，证实了栖霞组台缘及台内滩白云岩孔隙型储层大规模发育［13］，激起该层系进一步深入研究的大热潮［10，14-17］。近年来川中高石梯栖霞组台内滩的勘探开发一体化，展示了川中发育规模台内滩相云化储层，不仅平面上呈层状稳定分布，并且含气性好［18-23］，再次证实了栖霞组台内滩孔隙型白云岩储层良好的勘探前景，是规模增储上产的重要领域。然而，针对台内的川南地区栖霞组白云岩储层的勘探却尚未取得更大突破。目前从钻揭栖霞组的录井来看，该地区云化孔隙储层发育，含气性好，且勘探程度低，有望成为栖霞组下一步勘探储备领域。从各井的油气显示来看，钻揭栖霞组的钻井中，各类油气显示高达55%，同时背斜、斜坡、向斜均见油气显示。其中背斜区、低缓构造区以井漏、井涌为主，斜坡区、向斜区以气侵、气测异常为主，测试效果良好，且均测试获得高产气流，这些勘探实践均进一步表明了川南地区栖霞组具有良好含气性。
古构造演化过程是构造控制油气藏的第一阶段，而古构造高点往往成为油气长期运聚的最有利势区［24-25］，油气向低势区运移形成古油气藏。古构造演化不仅在油气生成、运移高峰期为古油气的运移指明方向，同时影响古油气藏的形成与分布，从而影响现今油气藏的形成与分布［26-27］。通过解析多期叠加变形的构造面貌，对每一时期构造特征进行分析可探讨油气聚集与各期构造特征及演化的关系，尤其是排烃期的古构造对油气聚集的影响。关于川南地区栖霞组的研究，前人［19-20，28-31］已经对该层系古岩溶缝洞型储层分布特征、岩相古地理特征，沉积演化、储层特征及油气地质条件等进行了诸多研究，然而针对栖霞组于关键成藏期其古构造演化特征的研究相对较为薄弱。由于四川盆地的形成演化伴随着多期构造活动，尤其是喜马拉雅运动作用的影响，导致川南地区现今构造、断裂极为复杂，在目前满覆盖三维地震资料不足的情况下，仅仅运用地震及钻井资料去探究栖霞组古构造演化过程，是难以更好地辨别古油气聚集的有利场所。
因此，本文综合采用钻井、岩心与野外露头以及二维、三维地震资料，恢复了川南地区二叠纪末—现今中二叠统栖霞组顶面古构造。在此基础上，通过流体包裹体信息分析该地区油气充注期次，结合古构造演化特征进一步明确该层系古构造演化与油气聚集有利区带，旨在为川南地区中二叠统栖霞组油气勘探提供理论基础。
1 区域地质特征
上扬子克拉通长期处于劳亚大陆与冈瓦纳大陆的过渡变换地带，自基底形成以来，位于上扬子西缘的四川盆地在多期次构造—沉积旋回作用下演化成现今的多旋回叠合盆地［32-39］。经历多期构造活动改造后，同时在盆地周缘断裂和褶皱共同限制下，形成现今呈北东向延展的菱形盆地。依据区域内的大断裂以及构造变形差异，四川盆地可划分为多个构造区域［40-41］，其中川南地区横跨低陡褶皱带及高陡构造带（图1）。根据构造幅度，研究区自北向南可进一步划分为帚状构造北部斜坡区、帚状构造中部低陡构造区、帚状构造南部斜坡区［图1（a）］，地理位置上西起犍为县，东至重庆市江津区，北抵安岳县，南至四川盆地边界。横向上，研究区内整体表现为低缓隔挡式褶皱，地表地腹不同走向的断裂较为发育［图1（a）］。纵向上，由于受到下伏志留系龙马溪组以及寒武系顶部滑脱层影响，区域断裂在纵向上表现为双层滑脱样式［图1（b）］。
二叠纪是四川盆地晚古生代沉积充填及构造演化的关键转折阶段［39］。进入二叠纪，上扬子地壳逐渐沉降，随即而来的大规模海侵自东南方向进入四川盆地，整个扬子地台被淹没，二叠纪前形成的加里东古隆起逐渐被海水埋没［42-43］，由此发育了一套自下而上划分为梁山组及栖霞组的海陆交互相碎屑岩至海相碳酸盐岩［23，44］，其地层展布主要表现为环加里东古隆起边缘呈“环带状”特征［7］。进入栖霞组沉积期，四川盆地开始接受晚古生代以来规模宏大的海侵。受加里东古隆起构造格局影响，此时盆地整体处于碳酸盐岩的浅水沉积环境［45］。栖霞组沉积早期海平面快速上升后缓慢下降，晚期短期小幅度上升与较长时间的稳定上升，此后海平面上升，在早二叠世海平面达到最高处后又经历较长时间稳定地下降［46-47］。栖霞组沉积前古地貌与栖霞组海平面升降影响了栖霞组滩体的发育［48］，台内滩埋藏白云石化作用促进了优质储层的形成［49-50］。前人［51］研究认为栖霞组滩相主要于盆地边缘弧形地带展布，且此类滩相沉积物易形成于台地边缘及台地内部的浅滩相带［13-14，16］。基于野外实测剖面（8条）及钻井（180余口）沉积相分析，结合其他相关相标志等对川南沉积相展开剖析，认为该区栖霞组发育台地沉积体系，栖一段主要发育开阔台地及台内洼地沉积，水体相对较深，栖二段主要发育局限台地和开阔台地沉积，雅安—峨眉—峨边一带发育台缘滩，安岳—泸州—叙永一带发育台内滩（图2）。其滩体的分布主要表现为以下特征：其一沿着四川盆地西南部边缘连片发育，主要见于芦山—眉山—乐山—峨边等区域；其二在川南地区潼南、自贡、泸州及宜宾等地区，呈分散但相对集中发育。从区域沉积格局上看，川南地区主要为开阔台地、台地边缘沉积，其中在台地上发育台内滩沉积。基于野外地质与老井岩屑复查，结合地震剖面，完成了川南地区栖一段和栖二段地层划分与对比研究。栖一段与栖二段发育特征自西而东具有相反的特征，前者表现为西部地区沉积厚度较薄、东部地区较厚，后者则表现为西部地区相对较厚，东部地区较薄（图3），其中栖霞组整体厚度分布在90~120 m之间。
图2 川南地区及周缘中二叠统栖霞组岩相古地理Fig.2 Lithofacies paleogeographic of Middle Permian Qixia Formation in southern Sichuan Basin and its surroundings |
2 油气成藏基本特征
2.1 烃源岩特征
前人［17，52］研究表明，下古生界筇竹寺组泥岩、龙马溪组泥页岩、上古生界栖霞组及茅口组灰泥岩是四川盆地中二叠统天然气藏的主要生烃层。其中筇竹寺泥质烃源岩厚度为0~420 m，有2个沉积中心，分别是四川盆地川南地区和川北地区，且以川南地区为主，生气强度达到100×108 m3/km2以上［图4（a）］。其次是广覆式发育于川南地区的志留系龙马溪组黑色泥页岩［52-54］，优质泥质烃源岩厚度约为400~700 m，有机碳含量平均值为2.53%，有机质类型以I型为主，镜质体反射率普遍较高，为过成熟阶段，是一套重要的区域性烃源岩，其中以威远—泸州—习水一线最佳，是龙马溪组泥页岩沉积厚度最大、生烃能力最强地区，生气强度达（120~280）×108 m3/km2［图4（b）］，资源基础丰富，为川南地区栖霞组提供充注烃源。
川南地区栖霞组为龙马溪组之上第一套规模发育的储层，通过筇竹寺组及志留系龙马溪组生烃强度和栖霞组台内滩体叠合图可知，栖霞组高能滩相有利区直接坐落于生烃灶之上，具有近源供烃、下生上储的良好源储组合，为油气成藏奠定了良好的基础。
2.2 储集层特征
2.3 封盖条件
3 栖霞组顶面古构造演化特征
不同时期的古构造格局影响着古油气藏的分布情况，清晰明确了解不同时期古构造起伏形态，对于深刻理解栖霞组气藏的形成演化以及油气勘探都具备着极为重要的意义。目前常用的古构造恢复方法主要有宝塔图法、厚度图法、平衡剖面法、地震属性恢复法以及构造物理模拟等［24，58-59］，每个方法都有其核心原理、步骤、应用背景及优缺点，并不是每一种方法都适用于任何地区。由于研究区受到川东高陡构造带影响使得地震品质较差，难以全区连片利用地震数据通过地震属性法、平衡剖面法等恢复古构造图。因此，本文主要采用厚度法恢复研究区平面古构造演化特征。通过钻井（200余口）、地震剖面（二维、三维地震资料）、野外地质资料等获取不同位置的地层厚度数据，对某一地质时期的地层厚度进行空间插值，生成等厚线图，展示厚度分布特征。然后多期次叠加分析，对不同地质时期的地层厚度图进行对比，分析构造格局，进而揭示不同地质时期的古构造演化。对于存在地层遭受剥蚀的地质时期，在制作古构造图前需要获取其剥蚀量。本文涉及到的剥蚀量主要通过地层结构趋势外推法（印支期剥蚀量）和孔隙度法（喜马拉雅期剥蚀量）来获取。
3.1 海西晚期栖霞组顶面古构造
3.2 印支期栖霞组顶面古构造
印支运动是四川盆地形成演化过程中的重大构造事件和沉积转换事件。早三叠世，四川盆地处于弱拉张发育阶段，飞仙关组沉积末栖霞组整体呈盆地北部持续埋深，川西南—川南一带持续为构造高部位，其中川南地区出现小型构造圈闭［图8（a）］。受制于盆地边缘造山带的活动，构造应力场表现为朝向盆地内部的挤压力。松潘—甘孜海槽关闭，导致了NW—SE向的龙门山推覆作用。嘉陵江组沉积期，此时四川盆地川东南地区泸州古隆起就已具有雏形，受印支早幕运动影响，川东地区开江和泸州2个印支期古隆起逐渐形成［60］。嘉陵江组沉积期末，栖霞组顶面在古蔺—泸州—荣昌向北西倾伏隆起，泸州古隆起初具雏形［图8（b）］。中三叠世，四川盆地处于最重要的构造变革期，在此期间实现了由海盆向陆相湖盆的转变，表现为大面积造陆隆升［35］。中三叠世末，栖霞组顶面构造面貌由嘉陵江组沉积末期的小型圈闭逐渐发展壮大，内江—宜宾—古蔺—永川穹隆构造隆起带形成［图8（c）］。晚三叠世前（雷口坡组沉积末—须家河组沉积前），受印支运动II幕影响，扬子地台发生沉积—构造反转，四川盆地发生了自东向西倾的“跷跷板”式转换［61］，出现了印支运动以来第一次规模较大的海退，川东南泸州古隆起形成，古隆起陆续露出水面遭受剥蚀，栖霞组顶面穹隆状隆起带迅速隆升，出现大面积的隆起高部位，内部还出现局部构造圈闭，泸州一带为隆起带构造高点［图8（d）］，该期古构造面积约为2万平方公里。进入晚三叠世，四川盆地总体表现为大陆体制下的陆隆伸展开始进入陆相盆地发育阶段，盆地西部发生大幅度沉降作用，湖盆范围逐渐扩大［36］。晚三叠世末，整个川南地区栖霞组顶面构造隆起带范围略有缩小地继承性发展［图8（e）］。
3.3 燕山—喜马拉雅期栖霞组顶面古构造
侏罗纪为古特提斯洋关闭时期［39］，上扬子克拉通所处构造动力学背景总体由拉张逐渐向挤压平缓过渡，进入陆相湖盆阶段，湖盆范围进一步扩大，整个四川盆地沉积呈大范围的板状展布［36］。中侏罗世末，研究区栖霞组顶面古构造依然为构造隆起带，合江、荣昌—泸州及沐川—自贡—荣县—宜宾一带为构造隆起带，隆起带内出现多个规模不等的古构造圈闭［图9（a）］，多个构造圈闭的存在有利于形成构造—岩性古油气藏。晚侏罗世末，虽然大巴山向四川盆地北部逆冲［33］，但该作用力仅影响到了盆地北部的大巴山以及米仓山前缘之处，从而使得盆地北部形成颇为显著的大幅度凹陷，而盆地内其他区域依然处在水下的整体沉降状态［62］，仍呈现大面积的板状沉积。但川南栖霞组顶面构造格局变化不大，构造隆起带仅小幅度缩小，整体上继承了中侏罗世末的构造格局，顶面普遍处于3 600~4 400 m之间［图9（b）］。
4 古构造演化与油气运聚的关系
4.1 油气充注期次
对川南地区栖霞组储层中油气的充注与捕获过程予以判别和剖析，主要结合流体包裹体信息以及烃源热演化史进而分析油气充注期次。本文流体包裹体测温是在LINKAM THMS600型显微冷热台仪器完成，实验方法为先以10 ℃/min速率将包裹体降温至-80~-100 ℃，再以10 ℃/min缓慢升温至相变点，此时将温度速率降为0.1~0.5 ℃/min，并观察测定冰点温度。之后以2 5℃/min速率升温至包裹体内气泡基本消失，此时减小升温速率为0.5~1 ℃/min，当包裹体达到均一相态时再升温约10 ℃，最终记录均一温度。而烃源热演化史基于PetroMod 2012盆地模拟软件，通过J46井地层分层，结合区域古水深和剥蚀量数据，采用古热流回剥法开展埋藏史—热史耦合模拟。
研究区栖霞组流体包裹体的均一温度主要处于4个区间（图10），即90~100 ℃、122~139 ℃、140~147 ℃、165~167 ℃。分别指示了栖霞组存在4个期次的油气充注—聚集—成藏演化过程。第1期烃类包裹体全部为沥青包裹体，均一温度处于90~100 ℃，大致对应于早三叠世。该时期志留系龙马溪组烃源岩已经进入生油起始阶段，栖霞组滩相储层发生早期液态烃充注；到中—晚三叠世抵达生油高峰期（图11），受华北、华南板块的碰撞与拼合，印支板块与华夏板块分别向北及东南向发生强烈的挤压作用，四川盆地开始发育沿NE—SW向展布特征的开江—泸州古隆起［60］，古隆起核部及翼部大规模发育古油藏。第2期烃类包裹体丰度较高，液态烃及气态烃共存，均一温度为122~139 ℃，对应时期大致为早侏罗世—中侏罗世。该时期古隆起持续发育，且随着埋深增加，地层温度逐渐上升，龙马溪组烃源岩开始生成凝析油与湿气，同时早期古油藏开始发生裂解形成古油气藏。第3期流体包裹体丰度最高，以气烃包裹体为主，可见少量沥青包裹体，均一温度为140~147 ℃，对应时期为早白垩世。该时期古隆起开始逐渐解体，志留系龙马溪组烃源岩处于干气生成阶段，同时原油裂解成气高峰期，是栖霞组最主要的充气成藏阶段（图11）。第4期包裹体丰度相对较低，全部为气烃包裹体，均一温度分布在165~167 ℃之间，大致对应晚白垩世。该时期的古地温范围下烃源岩已进入高度成熟阶段，且早期原油全部裂解成气形成了晚期古气藏。
4.2 古构造演化对油气运聚的影响
若想要了解某个地区的某套产气层其不同区块在多期次构造演化过程中油气聚集模式，可对该套产气层所对应烃源岩其生烃阶段和古构造演化匹配的时空关系进行研究。早三叠世烃源岩进入生油起始阶段，飞仙关组沉积末期，川南地区已形成了穹隆状的低幅度背斜（泸州古隆起雏形）（图8），这为早期液态烃的运移和聚集提前准备了有利场所，原油朝着古蔺—泸州—荣昌地区低幅隆起带油气充注有利区迁移（图12）。中—晚三叠世烃源岩抵达生油高峰期，该时期荣昌—宜宾—古蔺—合江一带地区古构造进一步隆升，形成了面积较大的古构造圈闭，其中合江—泸州—赤水地区整体处于古构造最高部位（图8），位于隆起带古圈闭里的栖霞组台内滩体可以较好地捕获来自烃源岩的液态烃（图12），古隆起核部及翼部大规模发育古油藏。
对于川南地区，栖霞组发育①、②、③号规模储层并且都坐落在筇竹寺组和龙马溪组烃源岩分布较厚位置之上，其中位于帚状构造中部低陡构造区的②号储层发育区，在生油气高峰期古构造位于高部位且现今仍处于构造高部位，但地表通天断裂较发育，同时小断裂丰富，呈网状分布［23］，导致保存条件差。而川南帚状构造北部斜坡及南部斜坡储层发育区，现今构造上分别表现为向北倾伏和向南倾伏的单斜构造，于生油气高峰期古构造位于相对高部位，但通天断裂欠发育而栖霞组层内小断裂合理发育，使得储层发育区存在侧向封堵的可能性更大。整体而言，根据栖霞组台内滩体发育、烃源岩分布及古构造特征，结合现今构造情况，川南帚状构造北部斜坡区①号储层内江—泸县为最优的油气聚集指向区，帚状构造南部斜坡区③号储层次之，是栖霞组气藏下部勘探的有利区。
5 结论
（1）川南地区栖霞组环加里东古隆起边缘广泛发育台内高能滩，是储层发育的优势相。滩相云化孔隙型规模储层发育，储层厚度为5~15 m，物性条件较好。寒武系筇竹寺组及志留系龙马溪组优质烃源岩在川南地区广泛发育，是栖霞组气藏成藏的有利因素之一。
（2）晚二叠世末栖霞组顶面古构造整体较为平缓，呈现NW—SE向低幅隆起。早三叠世栖霞组顶面在古蔺—泸州—荣昌向北西倾伏隆起。中—晚三叠世，倾伏隆起发展壮大成穹隆构造隆起带，古构造高点迁移，面积增大。中—晚侏罗世，构造格局基本继承印支期的穹窿构造隆起带，隆起带内出现多个规模不等的古构造圈闭。后经喜马拉雅运动Ⅱ幕构造作用被动改造成现如今的侏罗山式褶皱，呈帚状向南展布。
（3）川南栖霞组主要经历4期油气充注：早三叠世烃源岩生油起始阶段、中—晚三叠世生油高峰期、早—中侏罗世充气成藏阶段及晚白垩世裂解成古气藏阶段。结合古构造演化特征，认为栖霞组台内环古隆起边缘高带是原油运移的有利区，早—中三叠世形成的泸县—荣县—赤水古圈闭能够较好地捕获油气，早—中侏罗世天然气主要向穹隆状隆起带内的圈闭运移，喜马拉雅期古气藏进一步调整形成现今气藏格局。根据栖霞组台内滩体发育、烃源岩分布及古构造特征，认为川南地区帚状构造北部斜坡区①号储层内江—泸县地区烃源岩演化与古构造匹配最为优越，是川南栖霞组气藏勘探有利区。
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