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“混合沉积物”（mixed sediments）由Mount[1]提出，指由碳酸盐和硅质碎屑组分混合形成的沉积物。张锦泉等[2]认为“混合沉积”既可以是混合沉积物，也可以是“纯”碳酸盐与碎屑沉积物的互层、夹层及横向相变。沙庆安[3]进一步将前者认为是狭义的混合沉积，后者是广义的混合沉积。混积岩则由杨朝青等[4]提出，仅指同一岩层内陆源碎屑与碳酸盐组分在结构上的相互混杂，即狭义的混合沉积。郭福生等[5]则将广义的混合沉积称之为“混积层系”，即陆源碎屑岩与碳酸盐岩岩层的互层和夹层现象，这样“混积层系”和“混积岩”构成了广义的“混合沉积”。研究区上二叠统吴家坪组发育碳酸盐岩、碎屑岩、火山碎屑岩以及它们的过渡岩性，即“混合层系”“混积岩”均发育，既属于狭义的、也属于广义的“混合沉积”。近年来，吴家坪组显示出巨大的油气勘探潜力[6⁃7]，在高能台缘滩相的碳酸盐岩孔隙型储层、凝灰岩等多种储集岩性中获得油气发现，储层岩性多样，非均质性强[8]，给油气勘探带来困难。吴家坪组储层研究目前主要聚焦于岩石类型及其地震响应特征，进而预测有利岩性及相带的分布[6⁃9]，而在成岩作用及孔隙演化等方面的研究仍不够充分。因此，开展吴家坪组混合沉积的不同岩性的成岩作用及孔隙演化的研究，建立成岩序列，对比各岩性之间成岩及孔隙演化存在的异同，既可以丰富混合沉积的成岩作用认识，又可以为川西北地区吴家坪组储层地质的研究提供参考，对于下一步油气勘探具有一定的借鉴意义。
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川西北地区位于四川盆地的西北部，地理位置北到广元，南至绵阳等地区（图1）。构造位置处于上扬子板块四川盆地西部的川北坳陷低缓带、紧邻龙门山断褶带，南邻川中古隆中斜平缓带，西邻川西坳陷低陡带，东邻川东古斜中隆高陡断褶带[10⁃11]。四川盆地主要经历了扬子—加里东—海西—印支—燕山—喜马拉雅六个构造时期，从震旦纪早期到新生代经历了多期的隆起与剥蚀[12]，几个构造时期的运动奠定了四川盆地的地貌格局。海西期，泥盆纪时期，盆地抬升遭受剥蚀，地层大范围的缺失，石炭纪时期，盆地继续抬升被剥蚀，到二叠纪，加里东运动导致乐山—龙女寺一带抬升隆起，形成了西高东低的构造格局。研究区二叠系主要发育有梁山组、栖霞组、茅口组、吴家坪组、长兴组（北部为大隆组）。二叠纪的火山作用导致了研究区吴家坪组复杂的岩性[13⁃14]，火山作用带来了火山碎屑物质，火山热液形成了分布广泛的硅质岩。研究区吴家坪组自下而上分为三段[15]，岩性以碳酸盐岩为主，还发育火山碎屑岩、硅质岩、碎屑岩等。其中，碎屑岩主要分布在吴家坪组底部的王坡页岩段；碳酸盐岩在吴一段、吴二段、吴三段中均发育，火山碎屑岩呈夹层产出于局部区块的吴二段。因此，吴家坪组属于混合沉积。
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综合野外露头、岩心、薄片的研究，川西北部地区吴家坪组的岩石类型主要有四类：碳酸盐岩、火山碎屑岩、硅质岩和碎屑岩。碳酸盐岩包括石灰岩、白云岩和它们的过渡岩性；火山碎屑岩包括凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥岩、凝灰质灰岩、凝灰质粉砂岩；硅质岩分为层状硅质岩和非层状硅质岩；碎屑岩主要包括页（泥）岩、粉砂岩及它们的过渡岩性，孔隙不发育，不作为本次研究对象（表1）。
表 1 川西北部上二叠统吴家坪组岩石类型
Table 1. Rock Types of the Upper Permian Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
岩类 岩性 组分及结构的简要特征 碳酸盐岩 石灰岩 颗粒灰岩 泥晶颗粒灰岩，颗粒支撑结构，颗粒为生屑、砂屑、藻砂屑等，颗粒间为灰泥充填 亮晶颗粒灰岩，颗粒支撑结构，颗粒为生屑、砂屑、藻砂屑等，颗粒间为亮晶胶结物 泥晶灰岩 颗粒泥晶灰岩，灰泥支撑结构，颗粒含量25%~50% 含颗粒泥晶灰岩，灰泥支撑结构，颗粒含量10%~25% 泥晶灰岩，灰泥支撑结构，颗粒含量小于10% 白云岩 残余颗粒云岩 残余颗粒特征明显，含量大于50%，主要为砂屑、生屑，原岩为颗粒支撑结构 残余颗粒晶粒白云岩 以晶粒结构为主，晶粒含量大于50%，但残余颗粒结构特征可见，含量25%~50% 晶粒白云岩 晶粒结构，由泥晶、粉晶、细晶等晶粒组成 过渡岩类 白云石、方解石相对含量及组分含量细分，在上述各岩类前加相应成分修饰词 碎屑岩 页（泥）岩 碎屑结构，由泥、粉砂级碎屑组成，依据碎屑颗粒粒度及含量划分 粉砂质泥岩 泥质粉砂岩 火山碎屑岩 火山—沉积碎屑岩类 火山碎屑沉积岩亚类 凝灰质泥岩 火山碎屑含量10%~50%，火山碎屑粒径小于2 mm，陆源碎屑为泥、粉砂级 凝灰质粉砂岩 凝灰质灰岩 火山碎屑含量10%~50%，火山碎屑粒径小于2 mm，其余为灰质的碳酸盐组分 沉积火山碎屑岩亚类 沉凝灰岩 火山碎屑含量50%~90%，火山碎屑粒径小于2 mm 正常火山碎屑岩类 普通火山碎屑岩亚类 凝灰岩 火山碎屑含量>90%，火山碎屑粒径小于2 mm -
（1） 颗粒灰岩：多为灰色—灰褐色、厚—中厚层状，颗粒含量为50%~90%，颗粒主要为砂屑、生屑，生屑可见腹足、介壳、棘屑、腕足、珊瑚、蜓类等。颗粒之间主要为灰泥充填，部分岩性为亮晶胶结。常见泥晶生屑灰岩，其次为泥晶砂屑生屑灰岩、亮晶生屑灰岩、亮晶砂屑生屑灰岩等岩性（图2a，b）。
图 2 川西北部吴家坪组碳酸盐岩特征
Figure 2. Characteristics of carbonate rock from the Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
（2） 泥晶灰岩：包括泥晶灰岩、含颗粒泥晶灰岩、颗粒泥晶灰岩等，以灰色—深灰色为主，灰泥含量大于50%，颗粒含量常为10%~40%，见粉屑、球粒和生屑。生屑以介形虫、腕足、隐藻类和骨针为主，部分生物如介形虫、表附藻等保存完好（图2c）。
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白云岩主要有颗粒云岩、晶粒云岩。相对于石灰岩，白云岩发育较少、多呈夹层发育于吴二段中部—吴三段底部、个别井/野外剖面的吴一段顶部也有发育。此外，局部白云岩中见硅质结核和硅质团块发育。
（1） 颗粒云岩：岩石颜色主要为浅灰色—灰色，颗粒主要为砂屑及少量生屑，部分仅可见残余颗粒结构。主要岩性为亮晶砂屑云岩、生屑云岩等（图2d，e）。
（2） 晶粒白云岩：野外剖面的晶粒白云岩颜色主要为灰色—灰白色，晶粒结构，晶粒直径介于0.02~1.00 mm，从粉晶到粗晶都有发育，以细晶白云石最为发育，晶粒自形程度较好，多为自形—半自形，多呈嵌状接触，晶体表面大多较“污浊”，可见雾心亮边结构（图2f）。
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主要包括（含）灰质云岩、（含）云质灰岩类（图2g~i）。结构组分与上述石灰岩、白云岩等相似，可见颗粒、晶粒、灰泥、亮晶胶结物等，颗粒类型主要为生屑、砂屑，晶粒多为他形—半自形的粉、细晶。该类岩石发育在吴一段中上部和吴二段中下部。
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研究区吴家坪组沉积的早—中期存在多期火山喷发，发育多层火山碎屑岩并向沉积岩过渡，按火山碎屑物质含量、粒度及成岩方式等，又可以分为凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥/粉砂岩等[16⁃17]。
（1） 凝灰岩：属于正常火山碎屑岩类中的普通火山碎屑岩亚类，火山碎屑含量大于90%，主要为玻屑和晶屑，晶屑成分主要包括长石和石英，多为次棱角状，粒径介于0.05~0.10 mm。晶屑不稳定易发生溶蚀，如部分长石晶屑在喷发后由于温度骤降被溶蚀，导致边缘呈不规则状或港湾状。玻屑通常不稳定，易发生脱玻化作用向稳定矿物转变（图3a~c）。
图 3 川西北部吴家坪组火山碎屑岩特征
Figure 3. Characteristics of pyroclastic rocks from the Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
（2） 沉凝灰岩、凝灰质泥岩、凝灰质粉砂岩、凝灰质灰岩等：属于火山—沉积碎屑岩类，两者均由火山碎屑物和陆源碎屑物组成。沉凝灰岩的火山碎屑含量介于90%~50%，主要为晶屑、玻屑及部分岩屑（图3d，e）。凝灰质泥岩、凝灰质粉砂岩、凝灰质灰岩等则更具有碎屑岩的特征，火山碎屑含量介于50%~10%，粒度主要为泥、粉砂级，并可能受粒度及水体能量影响，而表现出粒度、颜色不同的条纹状沉积特征（图3f）。
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吴家坪期的火山喷发提供了大量富含硅质的热液，且受到峨眉山地裂运动的影响，为研究区吴家坪组硅质岩广泛发育提供了有利条件[18⁃21]。按照其产状和结构可以分为层状硅质岩和非层状硅质岩，层状硅质岩主要发育在吴一段下部、吴二段中部，非层状结核状硅质则在吴家坪组各段均有发育。层状硅质岩宏观上为白色—浅色或灰黑色条带状，常呈夹层产出于碳酸盐岩岩层之间（图4a，b），厚5~10 cm。非层状硅质岩宏观上呈浅灰色、灰黑色的椭圆状至不规则状，表现为燧石结核或不规则团块，介于4~10 cm（图4b，c）。镜下可以观察到硅质岩主要由微晶石英、玉髓、纤维状石英、粗晶石英等组成。微晶石英常交代碳酸盐岩形成硅质岩，并保留了原始组构，或充填在粒间孔隙或生物体腔中；粗晶石英多呈不规则的他形状，粒径多为0.15~0.50 mm，通常充填在孔隙或生物体腔中；玉髓呈放射状，常绕着孔隙、生物体腔边界发育（图4d~f）。
图 4 川西北部吴家坪组硅质岩及碎屑岩特征
Figure 4. Characteristics of siliceous rocks and clastic rocks from the Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
硅质岩通常能很好地记录当时的地质事件，其成因能反映对成岩作用的影响。选取研究区坪上剖面的十个样品做元素测试，采取Al-Fe-Mn三端元分析法判断硅质成因。当（Fe+Mn）/Ti>20时，代表硅质成因为热水[22]，研究区（Fe+Mn）/Ti的比值介于24~125，平均值为62，远大于20（图5）。结合研究区构造背景，吴家坪时期的火山喷发为硅化作用提供了大量的富含硅质的热液，且受到峨眉山地裂运动的影响，该时期形成了大量的断裂和裂缝，形成了硅质热液运移的通道，为硅质岩广泛发育提供了有利条件。因此，研究区吴家坪组硅质岩为热水成因。
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研究区吴家坪组的碎屑岩主要分布在吴家坪组底部的王坡页岩段[24]及吴一段下部，厚度一般介于2~10 m。王坡页岩段主要见紫红色、土黄色中—厚层铝土质泥岩以及灰黑色—浅黄色薄层（碳质）页岩，局部发育少量的粉砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩（图6），常与泥岩呈互层状或呈透镜状（图4g~i），孔隙不发育。
图 6 双探9—坪上剖面—双探12—双探1—双探10—葛底坝剖面—射1井—双探2连井地层对比图
Figure 6. ST9⁃Pingshang profile⁃ST12⁃ST1⁃ST10⁃Gediba profile⁃S1 well⁃ST2 well stratigraphic correlation diagram
总之，碎屑岩以页（泥）岩为主，主要分布在吴一段底部—下部，孔隙不发育（图4g~i），不作为本次研究对象；层状硅质岩主要以薄层状产出于吴一段下部、吴二段中部；火山碎屑岩主要见于双探1井区的吴二段中部；碳酸盐岩是吴家坪组主要的岩性，并以泥晶灰岩、生屑灰岩为主，白云岩多呈夹层发育于吴二段中部—吴三段底部（图6）。
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本文着重对吴家坪组碳酸盐岩（石灰岩和白云岩）、火山碎屑岩、硅质岩等三种岩类受到压实作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用及构造破裂作用等的影响进行研究，并对各岩类之间不同的成岩作用进行分析探讨。
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1） 白云石化作用
川西北地区上二叠统吴家坪组白云岩以晶粒云岩常见，白云石化程度不同，常夹有较多的硅质。粉晶云岩晶形较差，多为半自形—他形，晶体表面较污浊，少部分晶体可见明亮的外边结构，见残余颗粒结构。中、细晶白云岩中可见残余颗粒幻影、雾心亮边结构，晶粒间多呈嵌晶接触、半自形—自形以及表现出鞍状形态（图7a~e）。
图 7 川西北部吴家坪组碳酸盐岩的成岩作用特征
Figure 7. Diagenetic characteristics of carbonate rocks in the Wujiaping Formation, northwestern Sichuan
利用电子探针测试粉晶、细晶、中晶白云岩中MgO和CaO含量的比值，发现粉晶白云岩的MgO和CaO含量具较弱的负相关性，细晶和中晶白云岩则具有较明显的负线性相关性（图8a~c）。此外，阴极发光颜色以暗红色—红色为主，整体为弱发光—中等发光，以中等发光为主（图7d，f）。细晶白云石中雾心亮边结构的核心比亮边发光更强，另外还可见多期环带边结构（图7d）。这表明吴家坪组经历过多期白云石化流体的改造，既有早期的渗透回流白云石化、又有埋藏白云石化以及构造热液白云石化。
图 8 川西北部吴家坪组不同结晶白云岩MgO和CaO含量相关图
Figure 8. Correlation diagram of MgO and CaO contents of different crystalline dolomite in the Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
2） 硅化作用
硅化作用是吴家坪组一种重要的成岩作用，野外可见层状硅质岩和非层状硅质岩普遍发育。宏观上硅质岩除了以交代碳酸盐岩的形式存在，还以硅质团块和结核的形式发育于灰岩、白云岩、火山碎屑岩中。镜下硅化作用主要表现为微晶石英、隐晶石英、纤维状石英以及玉髓交代碳酸盐岩而形成硅质岩（图7g，h）。硅化后的生屑通常保留了原始结构，生屑体腔内部被纤维状的石英交代。
3） 泥晶化作用
泥晶化作用是由一些藻类或者真菌微生物沿着碳酸盐岩颗粒来回穿孔，后期被泥晶方解石充填的一种成岩作用。研究区吴家坪组泥晶化作用主要发生在吴一段的亮晶生屑灰岩和云质灰岩中，可见生屑颗粒圈层受到泥晶化作用形成泥晶套，泥晶化颗粒的内部可见方解石充填（图7i）。
4） 溶蚀作用
碳酸盐岩的溶蚀作用分为两类：（1）大气淡水环境的选择性溶蚀，形成一些粒内溶孔、晶间溶孔、铸模孔，在吴一段中这类孔隙较发育（图9a，b）；（2）中—深埋藏环境的非选择性溶蚀，该环境下溶孔形成后，易被沥青质半充填（图9c），或遭受有机酸的扩溶，后期多被粗晶方解石半充填。
图 9 川西北部吴家坪组脱玻化、去硅化及溶蚀作用特征
Figure 9. Characteristics of devitrification, desilicification and dissolution from the Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
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1） 脱玻化作用
它是火山碎屑岩独有的成岩作用类型，一些不稳定的成分如玻屑在温度、压力、流体等性质的改变下逐渐转变为稳定的矿物。研究区脱玻化作用主要表现为矿物发生蚀变，或者重结晶形成一些长石、石英微晶以及黏土矿物，同时伴随矿物体积缩小而形成一些收缩孔，或者在粒间形成一些微小的孔隙[25⁃27]（图9d）。脱玻化作用可以一直持续到浅埋藏环境[28]。
2） 溶蚀作用
火山碎屑岩的溶蚀作用常发生在沉凝灰岩和凝灰岩中，表现为受溶蚀作用后仅能观察到残留的脱玻化作用后形成的微晶石英，或者晶屑边界形成港湾状，或者从颗粒内部溶蚀，在颗粒中形成斑点状（图9e）。
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硅质岩常见硅化作用（见3.1）、胶结作用、白云石化作用及构造破裂作用，若残存有碳酸盐组分，则可能发生溶蚀作用。当先期碳酸盐组分未被完全硅化时，则容易受到溶蚀作用形成次生孔隙（图9f），未被溶蚀时，则方解石呈斑点状分布在硅质之间，或者在埋藏期发生白云石化作用，矿物晶粒具有自形程度高、菱形轮廓明显等特征（图9g，h）。此外，硅质岩还受到构造破裂作用，且易受到埋藏期的溶蚀作用而使得裂缝边缘被溶蚀呈港湾状（图9i）。整体而言，硅质岩致密。
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综上，吴家坪组各岩类经历的溶蚀作用、交代作用有明显差异且有各自特有的成岩作用类型。溶蚀作用在不同岩性中的表现形式及强度不同，以碳酸盐岩最发育，以粒（晶）间溶孔最常见，火山碎屑岩次之，硅质岩的溶蚀最弱，仅见于未被硅化的碳酸盐组分；交代作用因矿物成分不同而在不同岩性有多种类型：碳酸盐岩常见白云石化、硅化作用；火山碎屑岩为脱玻化作用，硅质岩则是硅化作用及少量白云石化作用等。此外，碳酸盐岩还可见泥晶化作用、重结晶作用等（图10）。
图 10 研究区吴家坪组各岩类主要成岩作用统计
Figure 10. Statistics of the main diagenesis for each rock type in the Wujiaping Formation in the study area
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依据行业标准“碳酸盐岩成岩阶段划分”（SY/T 5478—2019）的方案、川西北地区吴家坪组埋藏史及前述成岩作用的研究，认为吴家坪组经历了同生成岩阶段的大气淡水环境及海水环境、早成岩阶段的浅埋藏环境、中成岩阶段的中—深埋藏环境、晚成岩阶段的深埋藏环境，即沉积之后进入了持续的埋藏过程。各成岩阶段，不同岩性的成岩作用类型存在差异。有利的成岩作用如溶蚀作用、白云石化作用及构造破裂等在多个阶段或成岩环境均可以发生，受不同岩性组分差异的影响，作用的强度及形成孔隙的特征等不同。石灰岩和白云岩的溶蚀作用、白云石化作用是形成孔隙的关键，火山碎屑岩则是脱玻化作用，硅质岩整体孔隙发育弱（图11）。
图 11 川西北部L17井埋藏史（a）及吴家坪组各岩性成岩序列（b）
Figure 11. Burial history of well L17 in northwestern Sichuan (a) and diagenetic sequences of each lithology in the Wujiaping Formation (b)
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研究区吴家坪组孔隙发育起到建设性成岩作用有溶蚀作用、白云石化、去硅化、脱玻化作用、构造破裂作用；破坏性成岩作用有泥晶化作用、硅化作用、重结晶作用、胶结作用、压实作用、压溶作用。不同的成岩阶段，控制孔隙发育的成岩作用不同。
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在同生成岩阶段的海水环境中，主要为胶结作用在颗粒周边形成环边的胶结物（图7i），蒸发海水则会导致灰质组分发生白云石化作用（图7a）；当相对海平面下降时，沉积物暴露于大气淡水成岩环境中，虽然也有胶结物的形成，但是不稳定组分如生屑等颗粒，易受到大气水选择性溶蚀作用形成粒内溶孔、粒间溶孔等（图2h、图9a）。在早成岩阶段的浅埋藏环境，压实作用、胶结作用使得孔隙被部分充填，并局部开始出现白云石化作用及构造破裂作用（图2g，h、图7a，i、图9a）。中—晚成岩阶段的中、深埋藏环境中，石灰岩持续受到压实作用、胶结作用影响，导致孔隙进一步被充填。局部出现压溶作用形成的缝合线，并出现新期次的构造裂缝及溶蚀作用，有利于孔隙度的增加；但若受热液作用影响，发生白云石化作用、硅化作用及孔缝内的胶结作用（图7g，h），则孔隙更易被充填而减少（图12）。
图 12 川西北部吴家坪组不同岩性孔隙演化图
Figure 12. Pore evolution diagram of different lithologies in the Wujiaping Formation, northwestern Sichuan
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同生成岩阶段的蒸发海水环境中，发生渗透回流白云石化，形成粉晶白云岩或者导致颗粒等组分的云化（图2e，f，i），形成晶间孔，而当短暂暴露于大气淡水环境中，大气水的溶蚀作用易形成晶间溶孔（图9b）、粒间溶孔（图9c），使孔隙增加。早成岩阶段的浅埋藏环境中，开始发生的埋藏白云石化具有增孔效应，但部分晶粒重结晶变大、压实及胶结作用（图7c，d），使得孔隙减小。进入中—晚成岩阶段的中、深埋藏环境中，白云岩同样持续受到压实作用、胶结作用影响，孔隙进一步被充填。局部受构造作用形成裂缝及溶蚀作用（图2e），可增加孔隙度；受热液作用影响，发生白云石化作用、硅化作用及孔缝内的鞍状白云石的胶结作用（图7e，f），整体而言，有利于孔隙的增加（图12）。
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在同生成岩阶段，受区域火山作用的影响，火山碎屑等物质沉降于海水中，形成火山碎屑岩。但由于受到大气淡水的淋滤作用，部分火山碎屑等组分形成溶孔（图9e），使得孔隙增加。进入早成岩阶段的浅埋藏环境中，火山碎屑物质开始发生压实作用和脱玻化作用，（图3d、图9d），前者为减孔效应，后者可增加一定的孔隙。进入中—晚成岩阶段的中、深埋藏环境中，压实作用使得大量原生孔隙减少，并且随着埋藏加深，火山碎屑物质矿物甚至具有定向排列特征（图3d~f），导致孔隙在该阶段下降。局部受构造作用形成少量裂缝或晶屑被溶蚀形成的溶孔（图3a、图9d），整体受热液作用的影响较弱（图12）。
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海水沉积环境中，因二叠纪火山作用的热水会对先期碳酸盐沉积物进行硅化（图4c、图7b、图9h）或者局部富集成层状硅质岩（图4a，b）。当处于大气水成岩环境中，岩石中未被硅化的碳酸盐组分，容易被溶蚀形成孔隙（图9f）。进入埋藏环境后，硅质岩所受成岩作用类型较稳定，主要有压实作用、局部破裂形成的裂缝、沿着裂缝的溶蚀作用（图4a、图9f，i），埋藏期的热液作用导致硅质胶结物充填于先期孔缝中（图4d~f、图9i），硅化作用及少量的白云石化作用（图7b、图9g）。因此，有效孔隙主要由未被硅化的碳酸盐组分溶蚀形成（图9f、图12）。
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（1） 研究区吴家坪组发育碳酸盐岩、火山碎屑岩、硅质岩、碎屑岩等四类岩性，其分布有差异。其中以碳酸盐岩为主，包括颗粒灰岩、泥晶灰岩、晶粒白云岩、残余颗粒云岩，吴一段—吴三段均发育；火山碎屑岩包括凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥岩、凝灰质砂岩等，主要发育于双探1井区的吴二段中部，层状硅质岩主要以薄层状产出于吴一段下部—吴二段中部；碎屑岩以页（泥）岩为主，主要分布在吴一段底部，孔隙不发育。
（2） 吴家坪组各岩类经历的溶蚀作用、交代作用、热液作用等有明显差异。溶蚀作用在不同岩性中的表现形式及强弱不同，碳酸盐岩最发育且以颗粒岩/细晶云岩的粒/晶间的溶蚀最常见，火山碎屑岩次之，硅质岩的溶蚀最弱，仅见于未被硅化的碳酸盐组分的溶蚀；交代作用在不同岩性有多种类型：碳酸盐岩常见白云石化、硅化作用；火山碎屑岩为脱玻化作用，硅质岩则是硅化作用及少量白云石化作用等。
（3） 各岩类孔隙发育的关键成岩阶段和作用不同：碳酸盐岩主要发育粒间/晶间溶孔，受大气水溶蚀、蒸发海水的白云石化及埋藏环境的溶蚀、白云石化、构造破裂等作用控制，火山碎屑岩主要为早成岩阶段的脱玻化形成的粒间收缩孔，而硅质岩孔隙发育最弱，主要受同生阶段大气水溶蚀碳酸盐组分、构造破裂形成的裂缝及其溶蚀作用等控制。
The Difference of Diagenesis and Pore Evolution of Mixed Sediments: A case study of the Upper Permian Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
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摘要: 目的 四川盆地西北部上二叠统吴家坪组的典型“混合沉积物”显示出巨大的油气勘探潜力，但其成岩作用及孔隙演化等方面的研究相对薄弱。 方法 通过野外剖面、岩心、薄片、阴极发光及地化分析测试等资料，研究了四川盆地西北部上二叠统吴家坪组的岩石学特征以及各岩性之间的成岩作用及孔隙演化的差异性。 结果 川西北部吴家坪组发育四大岩类及多种岩性，但以碳酸盐岩为主，吴一段—吴三段均发育；火山碎屑岩主要发育于双探1井区的吴二段中部，硅质岩主要以薄层状产出于吴一段下部—吴二段中部；碎屑岩以页（泥）岩为主，分布在吴一段底部，孔隙不发育。各岩类所经历的溶蚀作用、交代作用有明显差异。溶蚀作用在不同岩性中的表现形式及强弱不同，碳酸盐岩最发育且以颗粒/晶粒之间的溶蚀最常见，火山碎屑岩次之，硅质岩的溶蚀最弱，仅见于未被硅化的碳酸盐组分的溶蚀。交代作用在不同岩性有多种类型：碳酸盐岩常见白云石化、硅化作用；火山碎屑岩为脱玻化作用，硅质岩则是硅化作用及少量白云石化作用等。有利于各岩类孔隙发育的关键成岩阶段和作用不同：碳酸盐岩主要发育的粒间/晶间溶孔及裂缝，受同生阶段的大气水溶蚀、蒸发海水的白云石化及埋藏环境的溶蚀、白云石化、构造破裂等作用控制，火山碎屑岩主要为早成岩阶段的脱玻化形成的粒间收缩孔，而硅质岩孔隙发育最弱，主要受同生阶段大气水溶蚀残余的碳酸盐组分、构造破裂形成的裂缝及其溶蚀作用等控制。 结论 混合沉积形成了组分各异的不同岩性，各成岩阶段的溶蚀作用、白云石化作用、构造破裂等对其影响程度不同，进而控制了孔隙发育程度和演化的差异性。Abstract: Objective The typical "mixed sediments" of the Wujiapingian age of Permian in the northwest of Sichuan Basin exhibits great potential exploration， but the research on its diagenesis and pore evolution is relatively weak. Methods Based on the data of field profile， core， thin section， cathodoluminescence and geochemical analysis， the petrological characteristics， diagenesis and pore evolution of the Upper Permian Wujiaping Formation in the northwest of Sichuan Basin are studied. Results The Wujiaping Formation in the northwest of Sichuan develops four major rocks and diverse lithology， but mainly carbonate rocks， and the First to Third members of Wujiaping Formation are developed. Volcanic clastic rocks are mainly developed in the middle of Wu2 member in well Shuangtan 1 area， and siliceous rocks are mainly produced in thin layers from the lower part of Wu1 member to the middle part of Wu2 member. The clastic rocks are mainly shale （mudstone）， which are distributed at the bottom of the First member of Wujiaping Formation， with undeveloped pores. The dissolution and metasomatism experienced by various rocks are obviously different. The manifestation and intensity of dissolution in different lithology are different. Carbonate rocks are the most developed and the dissolution between grains/crystalline grain is the most common， followed by pyroclastic rocks， and the dissolution of siliceous rocks is the weakest， which is only seen in the dissolution of the non-silicified carbonate components. There are many types of metasomatism in different lithology： dolomitization and silicification are common in carbonate rocks； Pyroclastic rocks are devitrification， while siliceous rocks are silicification and a small amount of dolomitization. The key diagenetic stages and functions conducive to the development of pores in various rocks are different： the interparticle/intergranular dissolved pores and fractures mainly developed in carbonate rocks are controlled by the dissolution of meteoric water at the contemporaneous stage， the dolomitization of evaporated seawater， and the dissolution， dolomitization， and structural fracture of the burial environment. Volcanic clastic rocks are mainly interparticle shrinkage pores formed by devitrification in the early diagenetic stage， while siliceous rocks have the weakest pore development， which are mainly controlled by the residual carbonate components of meteoric water dissolution in the contemporaneous stage， fractures formed by tectonic fractures and their dissolution. Conclusions Therefore， the mixed deposition formed different lithology with different components， and the dissolution， dolomitization and tectonic fracture at different diagenetic stages had different effects on it， thus controlling the difference of pore development and evolution.
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Key words:
- pore evolution /
- diagenesis /
- difference /
- mixed deposition /
- Wujiaping Formation /
- northwestern Sichuan
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图 2 川西北部吴家坪组碳酸盐岩特征
(a) micritic bioclastic limestone, well LT2, 5 963.35 m, planed⁃polarized light (PPL); (b) sparry bioclastic limestone, visible calcite filling bioclastic intragranular dissolved pores, intergranular local recrystallization characteristics, well ST9, 7 088.00 m, PPL; (c) micritic limestone, Pingshang section thickness of 60.0 m, PPL, stained thin section; (d) light gray calcarenite dolomite, containing siliceous rock, 54.0 m thick in Pingshang section; (e) sparry doloarenite, intergranular dissolved pore development and the structural cracks, local visible solution characteristics, flat section thickness of 52.0 m, PPL, stained sheet; (f) fine crystal dolomite, visible 'fog heart bright edge' characteristics (green arrow refers), well ST12, 6 695.00 m, PPL, stained thin sections; (g) bioclast⁃bearing calcareous dolostone, 39.0 m thick at Pingshang section, dolomite visible fog heart bright edge, part of the core is still gray matter, dyed red (green arrow refers), PPL, stained flakes; (h) bioclastic dolomite limestone, see the residual debris structure, Pingshang profile cumulative thickness of 19.0 m, PPL, stained thin sections; (i). argillaceous limestone dolostone, 6 717.00 m, well ST12, PPL, stained thin sections
Figure 2. Characteristics of carbonate rock from the Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
Fig.2
图 3 川西北部吴家坪组火山碎屑岩特征
(a) tuff, 5 974.66⁃5 974.86 m, well LT2; (b) tuff, mainly composed of glass chips, 5 975.50 m, well LT2, PPL; (c) the orthogonal polarization image features corresponding to (b); (d) sedimentary tuff, quartz, feldspar and other crystal debris and dark rock debris, 6 772.00 m, well ST1, PPL; (e) the corresponding orthogonal polarization of (d); (f) tuffaceous siltstone, 5 974.50 m, well LT2, PPL
Figure 3. Characteristics of pyroclastic rocks from the Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
Fig.3
图 4 川西北部吴家坪组硅质岩及碎屑岩特征
(a) black thin⁃bedded siliceous rock, developed between carbonate rock layers ( red arrowhead ), Yangjiayan section; (b) white banded siliceous rocks and nodular siliceous rocks ( red arrows ), where the thickness of the Pingshang section is 79.0 m; (c) gray⁃black siliceous mass, umbrella⁃shaped, 39.0 m thick on the Pingshang section; (d) siliceous rock, see radial chalcedony, and quartz secondary enlarged edge, flat section thickness of 50.0 m, cross⁃polarized light (XPL); (e) siliceous rock, 50.5 m thick on the flat section, PPL; (f) the XPL of (e), the concentric layer of silica rock is radial, and the filled coarse quartz can be seen in the pores; (g) purple⁃brown aluminum shale, Wangpo shale section, 1 m thick at the bottom of the Pingshang section; (h) mudstone, 6 844.00 m, well ST1, PPL; (i) the upper part is silty mudstone, 6 935.29⁃6 935.44 m, well YB7
Figure 4. Characteristics of siliceous rocks and clastic rocks from the Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
Fig. 4 
图 6 双探9—坪上剖面—双探12—双探1—双探10—葛底坝剖面—射1井—双探2连井地层对比图
Figure 6. ST9⁃Pingshang profile⁃ST12⁃ST1⁃ST10⁃Gediba profile⁃S1 well⁃ST2 well stratigraphic correlation diagram
图 7 川西北部吴家坪组碳酸盐岩的成岩作用特征
(a) dolomitic limestone, 56.0 m thick on the Pingshang section, PPL; (b) siliceous dolomite, 50.8 m thick on the flat section, PPL; (c) residual doloarenite, the thickness of the Pingshang section is 51 m, PPL; (d) cathodic illumination corresponding to (c); (e) saddle dolomite, Pingshang section is 55.0 m thick, PPL; (f) cathodic illumination corresponding to (e); (g) siliceous bright crystal bioclastic limestone, Gediba profile cumulative thickness of 43.0 m, PPL; (h) XPL field of (g), radial quartz; (i) fiber⁃like cement in bioclastic, mud crystal sleeve, PPL at 24.0 m thickness of Gediba section
Figure 7. Diagenetic characteristics of carbonate rocks in the Wujiaping Formation, northwestern Sichuan
Fig.7
图 8 川西北部吴家坪组不同结晶白云岩MgO和CaO含量相关图
Figure 8. Correlation diagram of MgO and CaO contents of different crystalline dolomite in the Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
图 9 川西北部吴家坪组脱玻化、去硅化及溶蚀作用特征
(a) intragranular dissolved pores, visible mold holes, containing bioclastic dolomite limestone, flat section thickness of 19.0 m, PPL; (b) intergranular dissolved pores, intercrystalline dissolved pores, residual sand⁃clastic dolomite, Pingshang profile 51 m thick, PPL; (c) intergranular dissolved pores, residual calcarenite, flat section thickness of 65.0 m, PPL; (d) shrink hole at red arrowhead, sedimentary tuff, well LT2, 5 973.3 m, PPL; (e) intergranular and intragranular dissolved pores, sedimentary tuff, 83.0 m thick on the flat section, PPL; (f) The calcite after desilication is dissolved to form crystal mold pores, siliceous rocks, and the thickness of the Pingshang section is 53.0 m, PPL; (g) calcite stained after desilicification, siliceous rock, 6 664.0 m, well ST12, PPL; (h) XPL of (g); (i) fracture is dissolved, later filled, siliceous rock, visible residual original rock structure characteristics, Pingshang section thickness of 50.0 m, XPL
Figure 9. Characteristics of devitrification, desilicification and dissolution from the Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
Fig.9
图 10 研究区吴家坪组各岩类主要成岩作用统计
Figure 10. Statistics of the main diagenesis for each rock type in the Wujiaping Formation in the study area
图 11 川西北部L17井埋藏史（a）及吴家坪组各岩性成岩序列（b）
Figure 11. Burial history of well L17 in northwestern Sichuan (a) and diagenetic sequences of each lithology in the Wujiaping Formation (b)
图 12 川西北部吴家坪组不同岩性孔隙演化图
Figure 12. Pore evolution diagram of different lithologies in the Wujiaping Formation, northwestern Sichuan
表 1 川西北部上二叠统吴家坪组岩石类型
Table 1. Rock Types of the Upper Permian Wujiaping Formation in northwestern Sichuan
岩类 岩性 组分及结构的简要特征 碳酸盐岩 石灰岩 颗粒灰岩 泥晶颗粒灰岩，颗粒支撑结构，颗粒为生屑、砂屑、藻砂屑等，颗粒间为灰泥充填 亮晶颗粒灰岩，颗粒支撑结构，颗粒为生屑、砂屑、藻砂屑等，颗粒间为亮晶胶结物 泥晶灰岩 颗粒泥晶灰岩，灰泥支撑结构，颗粒含量25%~50% 含颗粒泥晶灰岩，灰泥支撑结构，颗粒含量10%~25% 泥晶灰岩，灰泥支撑结构，颗粒含量小于10% 白云岩 残余颗粒云岩 残余颗粒特征明显，含量大于50%，主要为砂屑、生屑，原岩为颗粒支撑结构 残余颗粒晶粒白云岩 以晶粒结构为主，晶粒含量大于50%，但残余颗粒结构特征可见，含量25%~50% 晶粒白云岩 晶粒结构，由泥晶、粉晶、细晶等晶粒组成 过渡岩类 白云石、方解石相对含量及组分含量细分，在上述各岩类前加相应成分修饰词 碎屑岩 页（泥）岩 碎屑结构，由泥、粉砂级碎屑组成，依据碎屑颗粒粒度及含量划分 粉砂质泥岩 泥质粉砂岩 火山碎屑岩 火山—沉积碎屑岩类 火山碎屑沉积岩亚类 凝灰质泥岩 火山碎屑含量10%~50%，火山碎屑粒径小于2 mm，陆源碎屑为泥、粉砂级 凝灰质粉砂岩 凝灰质灰岩 火山碎屑含量10%~50%，火山碎屑粒径小于2 mm，其余为灰质的碳酸盐组分 沉积火山碎屑岩亚类 沉凝灰岩 火山碎屑含量50%~90%，火山碎屑粒径小于2 mm 正常火山碎屑岩类 普通火山碎屑岩亚类 凝灰岩 火山碎屑含量>90%，火山碎屑粒径小于2 mm 
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