基于露头、地震、测井和钻井资料分析,结合勘探实践成果,对四川盆地二叠系火成岩特征、分布、储集性能及含气性进行研究。分析表明,盆地内二叠系发育中心式火山喷发岩相,其岩性组合及分布特征表现出明显差异性;火成岩主要分布于3个区域：盆地西南部,主要为大面积溢流相玄武岩;盆地中西部的简阳—三台地区,发育侵入岩、火山熔岩（玄武岩）和火山碎屑岩;川东达州—梁平地区,则仅为辉绿岩和玄武岩。研究得出以下5方面的认识：①上二叠统火成岩可分为侵入岩和喷出岩两大类,以喷出岩占主体,在化学成分上既具有碱性玄武岩特点,也具有拉斑玄武岩特点,属偏碱性的过渡型玄武岩浆喷发;②溢流相的玄武岩在纵向上具有明显的韵律结构,单韵律层自下而上为火山碎屑岩（不发育）→深灰、灰色斑状玄武岩（不稳定）→深灰带紫色微晶-隐晶玄武岩→深灰绿色气孔状、杏仁状玄武岩;中心式火山喷发也具有韵律性,纵向上自下而上为火山碎屑岩（集块岩、角砾岩）→火山熔岩→凝灰质熔岩的演化序列;③玄武岩和火山碎屑岩的孔隙类型具多样性,以溶蚀孔、脱玻化微孔为主,但物性差异大,玄武岩储集层表现为超低孔渗,厚度小,分布于旋回中上部及顶部,横向可对比性较差;火山碎屑岩为中—高孔储集层（YT1井：孔隙度8.66%~16.48%,平均值为13.76%）,厚度较大,储集层品质较好;④盆地西南部玄武岩中的天然气主要来源于中二叠统,盆地中西部火山碎屑岩中天然气来自于寒武系筇竹寺组;⑤分析不同地区火成岩成藏条件,盆地西南部气源相对不足、储集层欠发育,保存条件差异性较大,含气性较复杂;盆地中西部简阳—三台地区烃源充足、储集层发育、保存条件优越,天然气地质条件优越,是天然气勘探有利区。图10表4参13
Based on the analysis of outcrop, seismic, logging and drilling data, combined with exploration practice, the characteristics, distribution, reservoir performance and gas-bearing properties of Permian igneous rocks in Sichuan Basin are studied. The study shows that central volcanic eruptive facies are developed in Sichuan Basin, and their lithological assemblages and distribution characteristics show obvious differences. The igneous rocks are mainly distributed in three regions: the southwestern part of the basin has dominantly large- scale overflow facies basalts; the central and western part of the basin, Jianyang-Santai area, develop intrusive rocks, volcanic lavas (basalts) and pyroclastic rocks; and the eastern part of Sichuan, Dazhou-Liangping area, only develop diabase and basalts. Five aspects of understandings are achieved: (1) The Upper Permian igneous rocks can be divided into intrusive rocks and extrusive rocks, with the extrusive rocks as the main body. The chemical compositions of the extrusive rocks are characterized by both alkaline basalt and tholeiitic basalt, and belong to the subalkaline type of transitional basalt magma eruption. (2) There are obvious rhythmic structures vertically among overflow facies basalt, and the single rhythmic layer consists of, from bottom up, pyroclastic rocks (undeveloped), gray and dark gray porphyritic basalts (unstable), dark gray and purple microcrystalline-cryptocrystalline basalts, dark greyish green porous and amygdaloid basalts; the central volcanic eruption shows the rhythm and the vertical sequence of volcanic clastic rocks (agglomerates and breccias), volcanic lava, tuffaceous lava from bottom to top. (3) The pore types of basalt and pyroclastic rocks are diverse, mainly dissolution pore and de-vitrification micropore, but their physical properties are different. Basalt is characterized by ultra-low pore permeability, small reservoir thickness, and reservoirs are distributed in the upper and middle parts of the cycle, with poor lateral comparability. Volcanic clastic rocks are medium to high porous reservoirs (Well YT1: porosity: 8.66%-16.48%, average 13.76%) with large thickness and good reservoir quality. (4) Natural gas in basalts in southwestern basin mainly comes from Middle Permian, and natural gas in volcanic clastic rocks in central and western basin comes from Cambrian Qiongzhusi Formation. (5) Analysis of igneous reservoir-forming conditions in different areas shows that there are relatively insufficient gas sources and great differences in preservation conditions in southwestern basin. Reservoirs are poorly developed and gas-bearing is complex. The Jianyang-Santai area in the central and western part of Sichuan Basin has abundant hydrocarbon sources, developed reservoir, favorable preservation conditions and favorable gas geological conditions, and it is a favorable area for gas exploration.
发生于二叠纪的伸展构造运动是一次影响广泛的构造运动, 在中国西南地区以大规模基性、超基性岩浆喷发为标志。四川盆地钻遇上二叠统火成岩的井较多（95口井）, 大部分分布在盆地西南部（以下简称川西南）（55口井）, 盆地东部（以下简称川东）地区次之（35口井）, 在盆地中部（以下简称川中）地区的简阳、磨溪、南充等地有少量井。早期研究认为, 四川盆地内上二叠统火成岩仅分布在西南部和川东地区, 前者为火山溢流相, 后者为侵入相。
在早期勘探中, 尽管在火成岩中钻井显示较多, 但未引起足够重视, 研究程度也较低。1992年在川西南地区针对中二叠统茅口组钻探的ZG1井在上二叠统玄武岩测试获气, 但随后针对玄武岩钻探的ZG2井未获成功。2018年在简阳地区钻探YT1井在火山碎屑岩中测试获高产气流, 显示四川盆地二叠系火成岩具有一定的油气勘探潜力。本文针对近期火成岩的勘探成果和分析资料, 结合区域地质条件, 重点对盆地西南部和川中简阳地区上二叠统火成岩的分布特征及其含气性进行探讨（见图1）。
2.1.1 火山熔岩特征
按岩石结构分类, 玄武岩可分为隐晶-微晶玄武岩、斑状玄武岩、气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩（见图2）。
隐晶-微晶玄武岩指岩石中的矿物及组分分布较均匀, 无定向性, 也无气孔、杏仁体及斑晶, 具间隐结构、块状构造, 普遍发育柱状节理。
斑状玄武岩具斑状结构、填间结构、间粒结构。斑晶由多个斜长石晶簇组成聚斑, 最大可达5 mm× 13 mm, 形态呈星散状、放射状、束状、环带状等。晶间孔隙内常见辉石、钛铁矿、磁铁矿、榍石、橄榄石等粒状矿物, 亦见晶间充填玻璃质或少许片状矿物。
2.1.2 火山碎屑岩特征
火山碎屑岩见于火山喷发机构中, 特别是中心爆发式火山机构。四川盆地上二叠统火山碎屑岩主要分布于简阳地区, 在YT1井钻遇131 m火山碎屑岩。川东及川西南地区火山碎屑岩不发育。
火山碎屑岩中火山碎屑形态不规则, 常呈刀刃状、三角状、港湾状、树枝状及撕裂状等。粒径差异较大, 大者可为集块, 小者可为晶屑。成分以火山熔岩冷凝的玄武岩为主。具角砾、斑杂、凝灰结构。
此外, 常见火山熔岩与火山碎屑岩之间的过渡性岩类, 如凝灰质熔岩、凝灰质角砾岩等。
主要为辉绿岩, 分布范围相对较小, 分布于川东地区部分钻井中, 如TD3井辉绿岩厚20 m, 分布于龙潭组下部; 川中简阳地区YT1井见28 m厚的辉绿岩, 分布于玄武岩及火山碎屑岩之下。主要矿物为普通辉石和基性斜长石, 少量橄榄石、磁铁矿。斜长石自形程度高于辉石, 前者呈半自形-自形, 辉石多呈他形晶, 常见辉石包裹斜长石、橄榄石。
盆地西南部上二叠统玄武岩属裂隙式大陆溢流相, 厚度为0~400 m, 底与中二叠统茅口组（P22m）不整合接触, 顶与上二叠统沙湾组（P32）不整合接触。以玄武岩为主, 局部见火山碎屑岩, 未见辉绿岩。蒲江— 青神— 犍为— 沐川— 屏山一带向盆内开始分支变薄, 累计厚度为50~150 m, 尖灭线位于邛崃、盐井沟、仁寿、威西、宜宾等地, 并与龙潭组（P31）过渡（见图5）。
该区火成岩分布具3个特点：①厚度变化总体趋势是由盆地边缘向盆内逐渐变薄, 总体厚度变化不大, 尚未发现异常厚或薄的地区; ②从厚度小于150 m时开始分支变薄为2~7个小层, 个别达10个, 但相对保持稳定并延续较远的是靠近底部的玄武岩段; ③盆地内玄武岩厚度变化梯度为3.75%, 相当于坡度13° 。
纵向上溢流相玄武岩喷发具有明显的韵律性, 单韵律层自下而上：火山碎屑岩（不发育）→ 深灰、灰色斑状玄武岩（不稳定）→ 深灰带紫色微晶-隐晶玄武岩→ 深灰绿色气孔状、杏仁状玄武岩。单韵律层厚度10.5~41.1 m, 最多可划分10个喷溢韵律层。
该区目前有2口井（YT1井、YS1井）钻遇上二叠统火成岩, 火成岩底与茅口组不整合接触, 顶与长兴组（P32）不整合接触, 火成岩岩性结构自下而上表现为辉绿岩、玄武岩、火山碎屑岩, 既有侵入岩相, 也有喷出岩相, 火山机构为中心式火山喷发。
中心式火山喷发也具有韵律性, 纵向上自下而上为火山碎屑岩（集块岩、角砾岩）→ 火山熔岩→ 凝灰质熔岩的演化序列（见图6）。
根据井-震标定, 火山岩顶部断续强反射, 火山岩内部杂乱亮点反射、杂乱、楔状反射, 火山岩地震反射形态呈丘状（见图7）。利用已有的钻孔及地震资料预测火山碎屑岩的分布, 沿龙泉山断裂带有3个火山碎屑岩分布区, 可能代表3个火山喷发体系, 平面上呈团块状, 自南而北分别为：简阳喷发体系面积约1 650 km2、中江喷发体系面积约750 km2、三台喷发体系面积约2 100 km2, 中心厚度一般为200~350 m, 向外减薄至尖灭。
在华蓥山地面露头及达州、梁平等地区35口井的钻孔中见玄武岩、辉绿岩, 厚度4~65 m。以玄武岩为主, 辉绿岩仅见于少数钻井中（见图8）, 分布于龙潭组（P31）下部。从YA8井玄武岩之间夹薄层碳酸盐岩看, 该区至少经历了两次火山喷溢。
四川盆地西南部二叠系火山熔岩储集空间类型可分为孔隙和裂缝两大类。孔隙类型可见残余溶蚀孔洞、气孔、粒内（晶内）溶孔、粒间（晶间）溶孔、晶间孔等; 裂缝主要为柱状节理、构造裂缝（见图9）。火山熔岩不同岩类均有一定的储集性, 但储集空间类型不同, 杏仁状、气孔状、斑状玄武岩主要以孔隙为主, 构造裂缝次之; 而致密玄武岩主要以柱状节理为主, 构造裂缝次之, 孔隙不发育。
玄武岩比较致密, 储集物性较差。基质孔隙度小于4.0%者占样品数93.94%, 4.0%~7.0%者占5.05%, 大于7.0%者仅占1.01%, 平均孔隙度仅为1.39%。其中, 气孔状玄武岩孔隙度最高, 平均孔隙度为5.41%; 微晶-隐晶玄武岩孔隙度最小, 平均孔隙度仅为0.85%（见表2）。
注：样品取自峨眉山龙门洞、H6井、ZG2井
分布于盆地中西部简阳地区二叠系火山碎屑岩的储集空隙可分为两大类：孔洞和裂缝。孔洞主要发育溶蚀残余孔洞、残余气孔、颗粒（晶体）内溶孔、颗粒（晶体）间溶蚀孔、晶间孔、冷凝收缩孔、脱玻化微孔、砾间孔洞等; 裂缝以柱状节理和构造裂缝为主。
据YT1井岩心分析, 火山碎屑岩的孔隙度为8.66%~16.48%, 平均值为13.76%, 渗透率为（0.604~4.430）× 10-3 μ m2, 平均值为2.446 3× 10-3 μ m2（见图10）。测井解释储集层厚度为100.3 m, 平均孔隙度为12.5%。
对比喷发相火山碎屑岩与溢流相玄武岩的储集性能, 二者具有明显的差异, 表明四川盆地火成岩这类特殊储集岩中, 火山碎屑岩的储集性能更优。
目前, 盆地西南部的ZG1井在上二叠统井深2 870~2 883 m的玄武岩中射孔测试获天然气25.61× 104m3/d; 盆地中西部简阳地区YT1井在上二叠统井深5 628~5 644 m、5 646~5 675 m的火山碎屑岩测试获气22.5× 104m3/d。
盆地西南部的ZG1井和ZG2井天然气具有“ 三高、两低、一无” 特点（见表3）, 即高甲烷含量（91.2%~96.59%）、高干燥系数（99.8%）、高同位素组成（δ 13C1为-28.1‰ 、δ 13C2为-31.56‰ 、δ 18O为-135.4‰ ）; 低重烃（无丁烷及更重组分）、低二氧化碳（0~0.042%）; 无硫化氢。对比分析, 天然气主要来自中二叠统, 并可能有更老烃源岩层（寒武系筇竹寺组）天然气混入。川西南地区玄武岩储集层总体上属于超低孔渗, 储集层类型以孔隙-裂缝型为主, 厚度较小, 横向变化较快。
简阳地区YT1井火山碎屑岩中天然气组分与ZG1井有相似特征, 甲烷含量98.9%, 乙烷和丙烷含量分别为0.35%、0.03%, 无丁烷及更重组分, 无硫化氢, 二氧化碳含量0.18%。分析认为天然气来自寒武系筇竹寺组烃源岩。简阳— 三台地区火山碎屑岩储集层以中— 高孔渗为特征, 厚度较大, 储集层品质较优, 以裂缝-孔隙型储集层为主。
火成岩气藏的形成与常规气藏成藏并无多少特殊性, 必须具备生、储、盖、运、聚、保等要素的匹配, 若成藏条件优越、匹配关系良好, 同样可形成大型高丰度气藏。反之, 则不能成藏或气藏规模小。
火成岩气藏的保存条件的优劣对气藏的形成具有重要作用。盆地西南部以低陡断褶构造为主, 褶皱幅度较高、断层发育; 一方面大大地改善了储渗条件和输导体系, 使下伏烃源岩层生成的油气部分运移至玄武岩圈闭而成藏; 但另一方面, 深大断裂带, 特别是靠近露头区的断裂带必然会造成气藏的破坏。比较而言, 简阳— 三台地区位于川中— 川西过渡带, 构造形变程度较低, 断层较少, 断层规模小; 局部盖层为上二叠统泥页岩, 区域性盖层为三叠系嘉陵江组和雷口坡组膏盐岩, 保存条件优越。
通过峨眉山龙门洞玄武岩露头样品的包裹体分析, 包裹体均一温度为79.3~133.6 ℃, 推测玄武岩埋深为2 200~3 900 m, 相当于该区侏罗纪早— 中期的埋深, 说明油气运聚时期为燕山期。
综上分析, 简阳— 三台地区具有优质储集层、烃源丰富、保存条件佳, 油气成藏条件匹配关系较好, 是火成岩天然气有利勘探区。
二叠系火成岩主要分布于3个区域, 岩性组合及分布特征表现出明显差异性：盆地西南部, 主要为大面积溢流相玄武岩; 盆地中西部的简阳— 三台地区, 发育侵入岩、火山熔岩（玄武岩）和火山碎屑岩; 川东达州— 梁平地区, 则仅为辉绿岩和玄武岩。
火山熔岩储集层表现为超低孔渗、薄层, 纵向上分布于旋回中上部及顶部, 横向分布不稳定, 但裂缝较发育, 为孔隙-裂缝型储集层; 火山碎屑岩为中— 高孔储集层, 厚度较大, 储集层品质优, 为孔隙型储集层。
盆地西南部玄武岩中天然气主要来源于中二叠统, 而盆地中西部的简阳地区火山碎屑岩中的天然气主要来源于寒武系筇竹寺组; 对比研究表明, 盆地中西部简阳— 三台地区火山碎屑岩成藏要素匹配关系优于盆地西南部玄武岩, 是天然气勘探有利区。
The authors have declared that no competing interests exist.