2. 中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室西南石油大学分室;
3. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院;
4. 中国石油西南油气田公司川西北气矿;
5. 表生地球化学教育部重点实验室
, Tan Xiucheng1,2
, Luo Bing3
, Zhang Ya3
, Zhang Benjian4
, Lu Feifan1,2
, Su Chengpeng1,2
, Xiao Di1,5
, Zhong Yuan3
2. Southwest Petroleum University Division of CNPC Key Laboratory of Carbonate Reservoirs;
3. Research Institute of Exploration and Development, PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company;
4. Branch of Chuanxibei Gas Field, PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company;
5. Key Laboratory of Surficial Geochemistry, Ministry of Education, Nanjing University
随着中浅层油气资源逐渐消耗殆尽，油气勘探逐渐转向深层—超深层的含油气层系[1-3]。其中，深层—超深层碳酸盐岩油气藏逐渐成为目前勘探开发的热点领域[4]，制约其效益勘探的核心问题之一是寻找深埋孔洞型规模优质储层[5]，而厘清优质孔洞型碳酸盐岩储层成因机理是对该类储层进行预测的关键[6]。20世纪80年代以来，人们普遍认为埋藏溶蚀作用是该类年代较老、埋深较大的孔洞型储层形成的主要因素[7-9]。针对埋藏溶蚀的流体来源[10-11]与作用机理[12-13]，学者们通过模拟实验与研究实例开展大量开拓性工作，提出诸如TSR作用与溶蚀[6, 12]、有机酸溶蚀[8]、深部岩浆热液溶蚀[14]等诸多观点，以解释古老深层孔洞型碳酸盐岩储层成因机理。实际上，勘探生产对储层成因机理的重大需求在于如何提供规模性储层分布预测的地质模型，因而优质储层成因机理研究的关键是明确储渗体形成的初始动力[15]，而非不影响储渗体分布的后期叠合性改造成岩事件。按此观点，埋藏溶蚀论的预测模型将按流体直接通道体系予以建立，这显然与最终采纳的相控论预测相矛盾，如四川盆地三叠系飞仙关组鲕滩储层[16-17]。
近年来，中国深层—超深层油气勘探获得重大突破，在四川盆地和塔里木盆地7000~8000m以深相继发现了大量规模性的相控孔洞型碳酸盐岩储层[18-20]，激发学者们对深埋优质储层成因机理和碳酸盐岩储层是否存在孔隙消亡带等基础性问题产生研究兴趣。诸多学者开始认识到埋藏条件下由于环境封闭，以及受地层中释放出的酸性流体总量限制，很难形成如此大规模的孔洞空间[21-24]。因此有人提出开放体系的暴露溶蚀也可能是这类优质孔洞型碳酸盐岩储层形成的主要原因[25-26]，这使早、晚表生期暴露溶蚀对深层碳酸盐岩储层形成的意义得到重视。尤其是早成岩期相控岩溶理论日趋完善及其对生产的重要支撑作用[27-32]，初步揭示了早期相控岩溶型储层可以长期保持并形成深埋优质储层[33]，暗示了深层—超深层碳酸盐岩储层可能并不存在孔洞消亡带，这为深层—超深层油气勘探提供了重要的理论支撑。
四川盆地西北部地区7000m以深的中二叠统栖霞组存在优质的孔洞型白云岩储层[34-35]，为深埋优质储层成因研究提供了佐证。目前，一些学者认为埋藏及热液溶蚀作用为储层贡献了最主要的储集空间[36-38]；也有观点认为研究区在栖霞组沉积末期存在不同程度暴露，暴露期间的淡水岩溶作用是孔洞型储层形成的关键[28, 30, 34]。而近来基于双探9井、何家梁、大木垭剖面等新资料研究发现，栖霞组内幕还可能存在高频海平面下降导致的暴露溶蚀。鉴于此，本文以四川盆地西北部地区中二叠统栖霞组为例，通过钻井取心和露头及分析化验资料，在识别栖霞组多级海平面变化控制的暴露岩溶的基础上，分析这类白云岩高频暴露岩溶及岩溶强度与孔洞型碳酸盐岩储层的相互关系，研究结果将为相似油气藏的勘探与开发提供依据，也将为完善深埋优质储层成因和白云岩型早期岩溶地质理论提供新的材料。
1 区域地质背景研究区位于四川盆地的西北部（图 1a），构造位置处于川西凹陷带、龙门山断褶带及米仓山隆起带的过渡区。下—中二叠统自下而上依次发育梁山组、栖霞组和茅口组（图 1b），其中，栖霞组厚度约为100~140m，持续约5Ma[39]。梁山组为滨岸—沼泽相砂泥岩夹煤层沉积，其后随着栖霞组沉积早期海侵，演变为碳酸盐台地体系。栖霞组下部主要发育泥晶灰岩、粒泥灰岩，局地可见斑状云岩、纹层状云岩、云质灰岩，中上部为中二叠统最重要滩（丘）建造期（图 1b），以泥晶颗粒灰岩、含亮晶胶结的颗粒灰岩和微生物岩等相对高能沉积物为主。栖霞组沉积之后，被上覆茅口组所覆盖（图 1b）。
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图 1 研究区区域地质背景 Fig. 1 Regional geological background of study area (a)栖一段沉积相平面图；(b)大木垭剖面栖霞组地层综合柱状图 |
二叠纪发生了一系列导致全球重大环境剧变的事件[39-40]，包括从晚泥盆世开始一直持续到二叠纪空谷期的晚古生代大冰期，以及中国南方大范围的火山活动[41-43]。栖霞组沉积于空谷期中期至晚期[39]，显然该期处在一个冰期和间冰期之间的气候波动时期。此外，由于海底扩张等原因，该期全球均发生大规模海退，海平面降至地质历史时期低值[44]。栖霞期沉积构造古地理、古气候背景使同期沉积存在高频暴露的可能，高频海退不仅使滩（丘）叠置迁移形成相对受限的环境，也使微地貌高地或浅滩部位极有可能发生暴露并接受淡水淋滤。
2 暴露岩溶特征已有的研究揭示，栖霞组顶部受到大气淡水淋滤而形成大量岩溶系统，常发育有角砾、溶孔、溶洞、渗流充填物等大量典型的岩溶识别标志[34]。随着双探9井钻井系统取心和露头工作的深入，开始揭示栖霞组内部可能存在高频海平面升降驱动的暴露岩溶，其具有如下的特征和识别标志。
2.1 岩石学特征 2.1.1 多期叠置的暴露面与地层超覆钻井取心和露头剖面揭示，栖霞组内幕地层常发育多旋回的岩性突变面（图 2），体现为深灰色泥晶灰岩/浅灰色颗粒云岩（图 2a）、灰黑色碳质灰岩/浅灰色颗粒灰岩（图 2b）、灰绿色泥质灰质粉—细晶云岩/暗紫色粉—细晶云岩（图 2c）和灰绿色粉—细晶云岩/褐灰色角砾云岩（图 2f）等岩性突变构成的不平整界面，并可在垂向上频繁叠置出现（图 2e）。岩性突变面之下常出现溶沟、溶缝、小型溶洞等岩溶组构，并混合充填突变面之上岩性（图 2c、d、f）；此外，突变面之上地层充填具有典型的微超覆特征（图 2f）。上述岩相学证据表明，该类岩性突变面即为高频暴露面。
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图 2 研究区栖霞组栖一段高频暴露面与地层超覆特征 Fig. 2 Characteristics of high-frequency exposed surface and stratigraphic overlap in the 1st Member of Qixia Formation in study area (a)岩性岩相突变面，下为颗粒云岩，上为泥晶灰岩，双探9井，7758.41~7758.54m；(b)岩性突变面，下为颗粒灰岩，上为碳质灰岩，双探9井，7754.37~7754.48m；(c)岩性突变面，下为潮坪顶部的暗紫色粉—细晶云岩，上为灰绿色泥质灰质粉—细晶云岩，并充填于溶沟之中，双探9井，7745.6m；(d)图a岩心底面，见溶沟充填暴露面之上的泥晶灰岩，双探9井，7758.41~7758.54m；(e)多期叠置暴露面特征，何家梁剖面；(f)暴露面之上的地层微超覆特征，下为褐灰色角砾云岩，上为灰绿色粉—细晶云岩，何家梁剖面 |
何家梁剖面栖霞组内部发育多期高频旋回，在旋回的顶部发育风化层。风化层的光面上呈纹层状，颜色呈褐色，并有大量铁质残积物充填在纹层之间。风化层厚度约为2~3cm，向下逐渐过渡为半风化层，颜色呈浅褐色，铁质残积物含量减少，厚度约为2~5cm。半风化层之下为基岩部分，可见溶洞等岩溶组构（图 3a、b）。顶部的纹层状结构与钙结壳[45]和泉华[46]的特征也存在相似性。无论是风化层、钙结壳还是泉华，均表明栖霞组内幕存在高频暴露。
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图 3 研究区栖霞组暴露岩溶特征 Fig. 3 Exposed karstification characteristics in Qixia Formation in study area (a)风化层，何家梁剖面，栖一段；(b)图a解译图，何家梁剖面，栖一段；(c)斑块状云质灰岩，云化斑块呈深灰色，大木垭剖面，栖一段；(d)斑块状岩溶系统特征，斑块已云化，上寺剖面，栖一段；(e)斑块状岩溶系统特征，斑块未云化，上寺剖面，栖一段；(f)斑块状岩溶系统特征，发育近原地角砾，车架坝剖面，栖二段；(g)图d微观特征，云化斑块呈过渡状，上寺剖面，栖一段；(h)图e微观特征，斑块内充填大量生屑颗粒与不溶残余物，上寺剖面，栖一段；(i)斑块云岩，斑块较为疏松，发育近原地角砾，矿2井，2414.50~2414.76m，栖二段 |
栖霞组普遍存在两套斑块状云质灰岩或晶粒云岩，集中发育于栖一段和栖二段中上部。其具有如下几点特征：①斑块大小不一，颜色比围岩石灰岩深，呈灰色—深灰色，整体具有垂直于层面的特征，且在三维空间中斑块之间相互连通（图 3c—e）；②斑块常常发育于高频旋回的中上部，并切割围岩使之角砾化，且规模由旋回顶面向下逐渐减小（图 3f）；③宏观上，云化斑块界线较为清晰，而未云化斑块则较为模糊，边界不规则，多呈港湾状（图 3c—f、i）；④微观下，云化斑块与石灰岩围岩边界呈过渡状，云化程度由斑块向外逐渐降低，而未云化斑块可见其被碳酸盐岩砂级碎屑与泥质混合充填（图 3g、h）。
针对斑状构造、豹斑状组构的研究由来已久，并有生物扰动[47]、古岩溶[48]、微生物作用[49]以及埋藏成岩作用[50]等多种成因解释。而对栖霞组目前豹斑成因研究也较为丰富，学者们提出了热液白云石化作用[51]、淡水溶蚀[28, 52]等成因模式。此次研究发现的斑块特征表明，豹斑其实是早期淡水暴露的产物，淡水在先期具有非均质性的孔渗层中逐渐作用形成优势岩溶通道，溶蚀作用和离散充填近同期，并叠合早期云化，进而形成斑块状岩溶系统。这种特征的岩溶系统是早期孔渗层岩溶的典型产物。
2.1.4 溶沟、溶缝、溶洞与异源混合充填物栖霞组内幕的高频暴露面之下发育溶沟、溶缝与溶洞等组构。溶沟整体上垂直于层面，边缘呈不规则状（图 2c、d）；溶缝相对溶沟尺寸较小，为裂缝溶扩形成（图 2b）；溶洞大小不一，常常发育于高频旋回的中上部，被碳酸盐岩砂级碎屑与泥质等异源物质混合充填，残余溶洞可被白云石、石英半充填（图 2a、f）。位于旋回顶部的溶沟、溶缝可被下一旋回的海侵沉积物与少量碳酸盐岩砂级碎屑混合充填（图 2d）。
溶沟、溶缝及溶洞的出现代表着栖霞组遭受过溶蚀作用，溶沟垂直于层面的现象表明该溶蚀作用受到重力控制，其内部被混合充填的现象被认为是早期淡水溶蚀的标志之一[31, 53]。因此这些溶蚀组构均是早期暴露岩溶的产物。
2.1.5 示顶底构造在何家梁剖面栖一段上部白云岩中，溶蚀孔洞下部为具溶蚀边的白云石粉屑充填（图 4a、b），上部则被中粗晶白云石或方解石胶结（图 4a）或未充填（图 4b），形成示顶底构造。
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图 4 研究区栖霞组示顶底构造与角砾特征 Fig. 4 Characteristics of geopetal structures and breccias in Qixia Formation in study area (a)角砾云岩，发育示顶底构造，被粗晶方解石全充填，栖一段，何家梁剖面；(b)中—细晶云岩，溶蚀孔洞底部充填渗流粉砂，栖一段，何家梁剖面；(c)角砾云岩，发育洞穴垮塌角砾，双探9井，7748.52~7748.67m，栖一段；(d)角砾云岩，发育近原地角砾，双探9井，7736.18~7736.43m，栖二段；(e)角砾云岩，角砾间充填泥质，双探9井，7745.81m，栖二段；(f)角砾云岩，溶沟发育形成假角砾或近原地角砾，双探9井，7746.98m，栖二段 |
示顶底构造指的是可以指示岩层顶底方向的构造及组构，常被广泛用于判断岩层的界面、沉积及成岩环境等[54]。栖霞组示顶底构造底部的白云石粉屑具明显的被溶蚀的特征，表明其来源于周围碳酸盐岩组构的离解。粉屑之间具有少量泥质充填，这种特征被认为是渗流粉砂[55]。而这种类型的示顶底构造被认为是早期岩溶的典型标志之一[31-32]。
2.1.6 近原地角砾与洞穴充填角砾区内栖霞组角砾类型多样(表 1)，从发育位置来分，角砾可以存在高频旋回的上部和中下部（图 5、图 6）；从角砾特征和成因来分，可以分为近原地角砾（图 3f、i，图 4d—f）和洞穴、溶沟充填角砾（图 4c）。
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表 1 栖霞组岩溶角砾类型表 Table 1 Types of karst breccias in Qixia Formation |
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图 5 研究区栖霞组下部露头剖面单旋回特征 Fig. 5 Characteristics of single cycle of the lower part of Qixia Formation in outcrop profile in study area (a)潮坪序列单旋回特征，何家梁剖面；(b)颗粒滩序列单旋回特征，大木垭剖面 |
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图 6 研究区栖霞组下部岩溶的垂向变浅序列 Fig. 6 Vertical shallowing-upward sequence of karst in the lower part of Qixia Formation in study area (a)潮坪的暴露序列，双探9井，栖一段；(b)颗粒滩的暴露序列，双探9井，栖一段。B1—近原地角砾，B2—洞穴垮塌角砾 |
洞穴充填角砾可分为暗河角砾与垮塌角砾两种。前者具有搬运磨圆的特征，其角砾岩性与洞穴围岩岩性具有明显的差异；后者是由于洞壁在溶蚀过程中失稳而在洞穴底部堆积形成的角砾，该类型角砾棱角状较为明显。近原地角砾形态特征各异，有的呈塑性特征、边界可能模糊，角砾可拼合，角砾间可被渗流粉砂、异源物质充填或混合充填，其产状视岩溶作用强度的不同较为多变，主要出现在近地表附近，在旋回中下部也可出现。
栖霞组内幕的洞穴充填角砾常发育于高频旋回的中部，角砾可拼接性较差，角砾间可被碳酸盐岩砂、泥质充填或混合充填，也可见亮晶胶结物充填—半充填而形成残余孔洞，这是典型的洞穴垮塌角砾特征。而近原地角砾常被认为是埋藏成岩作用的产物[50]，也有人认为是层间岩溶形成的岩溶角砾[56]。研究区内近原地角砾是孔渗具非均质性的岩石，受淡水渗流作用的影响，被岩溶优势通道切割形成的。岩溶优势通道因渗流粉砂、下一次海侵物质灌入及混合等，颜色和成分发生变化，从而把基岩凸显出角砾化的特征。近原地角砾主要发育于旋回近顶部，中下部若存在，则主要是水平溶洞发育的前期过渡阶段（在低渗层之上，淡水近水平漫流，逐渐形成优势通道切割而角砾化；当岩溶强度增大时，逐渐溶蚀形成水平溶洞）。
2.2 垂向序列特征由于频繁的海平面升降及相应水动力条件的周期性波动，研究区颗粒滩及潮坪沉积常在纵向上呈旋回性发育，构成多个完整或不完整的向上变浅沉积旋回。而单一的变浅过程则往往以旋回顶部的暴露溶蚀、沉积间断及下一期海泛事件的来临而结束；旋回内部则发育不同类型的岩溶组构（图 5、图 6）。
潮坪型向上变浅序列的顶部为凹凸不平的高频暴露面，其下常发育溶沟及溶缝等岩溶优势通道，并被下一期海侵沉积物、泥质与少量碳酸盐岩砂混合充填，溶沟多垂直于岩层面。在岩溶系统的切割之下，旋回中下部发育大量近原地角砾，角砾间以碳酸盐岩砂和泥质混合充填为主，其下存在少量溶蚀孔洞，发育示顶底构造（图 5a、图 6a）。颗粒滩型向上变浅序列的顶部也发育凹凸不平的高频暴露面，之下发育由溶沟、溶缝等交织形成的斑块状岩溶系统，岩溶系统内充填下一期海侵沉积物、泥质与少量碳酸盐岩砂。由于斑块状岩溶系统的切割，旋回中上部发育大量近原地角砾，旋回中部则发育水平溶洞，充填各类型角砾、碳酸盐岩砂及泥质等，部分孔洞被粗晶碳酸盐胶结物所充填（图 5b、图 6b）。岩溶组构的组合特征表明其为高频暴露岩溶的结果。
2.3 碳、氧同位素特征在蒸发过程中，由于较轻的16O优先进入大气循环当中，因而大气淡水中的δ18O存在明显偏轻的特征[57]；而暴露环境中参与到地上旋回的淡水往往会溶解大量的腐殖质，继而造成有机碳和无机碳同时偏轻[58]。也就是说，δ13C、δ18O等指标在受到大气淡水淋滤作用过程中均会发生明显响应[59-60]。本次选取发育多期高频暴露面且溶蚀现象清晰的双探9井部分岩心进行等间距牙钻取样。在中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室西南石油大学分室的碳酸盐岩地球化学超净实验室进行碳、氧同位素分析。分析数据表明，潮坪序列的δ13C位于2.70‰到3.89‰之间，平均值为3.40‰；δ18O位于-1.01‰到-7.85‰之间，平均值为-3.46‰；颗粒滩序列的δ13C位于1.15‰到2.99‰之间，平均值为2.31‰；δ18O位于-8.21‰到-3.80‰之间，平均值为-6.34‰。上述测试结果整体上小于同时期海水的同位素值（空谷期海水的δ13C与δ18O分别为3.9‰~4.7‰及-3.6‰~ -1.7‰[61])，颗粒滩序列的δ13C与δ18O的均值相对潮坪序列更加偏负，这可能是由于岩溶作用强度与沉积水体盐度的综合影响。而纵向上碳、氧同位素剖面具有一定的旋回性，且单一旋回内自上而下随着离暴露面距离的增加，其负偏程度逐渐减弱（图 6），表明距暴露面越近，受淡水影响越大，这从另一方面证实了高频暴露与淡水岩溶的存在。
3 高频暴露岩溶与储层形成 3.1 储集空间特征及成因研究区内栖霞组储层有效的储集空间主要分为残余溶洞与小型溶蚀孔洞两种类型，均发育于白云岩之中。残余溶洞的尺寸各异，直径相对较大的残余溶洞常被不同类型亮晶胶结物半充填，洞穴周围基岩较为破碎，多呈角砾状（图 7a、b），其多分布于高频旋回的中部（图 6b）。直径相对较小的溶蚀孔洞则可分为两种，一种位于相对完整的基岩之中（图 7c），零星分布，直径为1~4mm，微观下为晶间溶孔（洞）（图 7d），主要发育于旋回中上部，下部发育频率较低。另一种小型溶蚀孔洞发育于斑块状岩溶系统之中（图 7e），密集分布，直径为1~2mm，微观下为晶间溶孔（图 7f）。
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图 7 研究区栖霞组储层储集空间特征 Fig. 7 Reservoir space characteristics of Qixia Formation in study area (a)溶蚀孔洞云岩，溶洞被鞍形白云石半充填，矿2井，2423.19~2423.32m，栖二段；(b)角砾间残余溶洞，被鞍形白云石与石英半充填，双探9井，7751.87~7752.15m，栖一段；(c)粗晶云岩，发育基质溶蚀孔洞，双探9井，7702.23~7702.37m，栖二段；(d)图c红色方框微观特征，粗晶云岩，发育晶间溶孔，双探9井，7702.23~7702.37m，栖二段；(e)角砾云岩，斑块状岩溶系统充填碳酸盐岩砂，发育密集针孔，矿2井，2424.14~2424.31m，栖二段；(f)图e红色方框微观特征，发育晶间溶孔，矿2井，2424.14~2424.31m，栖二段 |
残余溶洞常发育于旋回中部，是多孔基岩充分受到水平漫流溶蚀改造而形成。多孔基岩发育的大量原生粒间孔为岩溶水提供了溶蚀通道，在叠合早期云化的基础上，溶扩形成零星分布于基岩之中的小型溶蚀孔洞。随着溶蚀作用的进一步进行，斑块状岩溶系统内被碳酸盐岩砂与泥质混合充填，并形成疏松多孔的云化充填物。由此可见，研究区栖霞组储层储集空间的形成与高频暴露岩溶及沉积相紧密相关。
3.2 不同强度高频暴露岩溶对储层改造在单一的高频旋回中，不同程度的岩溶作用对储层储集空间的形成存在明显的控制（图 8）。若暴露岩溶作用较弱，则碳、氧同位素负偏程度较小，溶沟等岩溶系统欠发育，整体以基岩为主，其储集空间以零星分布在基岩中的小型溶蚀孔洞为主，优质储层分布于旋回的中上部。若暴露岩溶作用适中，则碳、氧同位素负偏程度一般，旋回上部被岩溶优势通道明显切割，形成近原地角砾，使得发育于基岩内的小型溶蚀孔洞相对较少，储层储集空间主要为发育于潜水面附近的水平溶洞，优质储层分布于旋回的中部。当暴露岩溶作用较强，则碳、氧同位素负偏程度较大，旋回中上部以各类溶沟为主，且均被混合充填，基岩占比较少；在旋回下部由于岩溶作用相对较弱，储层储集空间主要为基岩内的小型溶蚀孔洞，优质储层发育。
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图 8 研究区栖霞组高频暴露岩溶作用强度与储层的关系 Fig. 8 Relationship between high-frequency exposed karstification intensity and reservoirs in Qixia Formation in study area |
研究区的相控早期高频暴露岩溶型储层单层厚度与旋回厚度关系密切，储层单层厚度一般为0.5~3m，累计厚度相对较大，为10~41m（表 2)。纵向上，储层主要分布在栖霞组中上部，局部地区在栖霞组下部也有分布（图 9）；横向上，储层主要沿着上扬子西北缘及汉南水下古隆起前缘等微古地貌高地分布。这些地区均为有利沉积相带——滩（丘）体的主要分布区，为储层的形成提供了良好的物质基础，而丘滩体的迁移形成的局限环境为早期云化提供了流体来源。
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表 2 研究区栖霞组高频暴露岩溶型储层厚度统计 Table 2 Thickness statistics of high-frequency exposed karst reservoirs in Qixia Formation in study area |
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图 9 研究区栖霞组高频暴露岩溶储层连井剖面图 Fig. 9 Well-correlation section of high-frequency exposed karst reservoirs of Qixia Formation in study area |
研究区栖霞组广泛发育一套叠合早期云化并为高频暴露成因的碳酸盐岩储层，在纵向上不仅仅局限在栖霞组中上部，在其中下部也有发育。这种储层的形成与沉积相密切相关，受控于海平面的高频变化，且不同的岩溶作用强度会形成不同类型的储集空间。后期成岩作用如热液改造等，多呈现出破坏性作用。深层—超深层孔洞型碳酸盐岩储层的主要驱动力为早期淡水溶蚀作用。该结果将为早期相控岩溶型碳酸盐岩储层研究提供实际材料，并对相似发育条件的储层（川西地区雷口坡组、川中地区灯影组、塔里木盆地震旦系—寒武系等）勘探具有借鉴意义。
4.2 白云岩型岩溶对规模性储层的控制石灰岩与白云岩在暴露岩溶发育强度方面具有明显的差异[62]。模拟实验表明，在相同水文条件下，白云岩的溶蚀速率远远低于石灰岩[63]，白云岩的比溶解度与比溶蚀度随着方解石含量的增加而降低[64]。虽然白云岩被溶蚀的能力相对石灰岩较弱，但是由于溶蚀作用常发生于白云岩内部广泛分布的晶间孔隙、晶内解理面及裂缝中，最终表现为较为均一的溶蚀[65]。研究区栖霞组高频暴露岩溶型储层均发育于白云岩中，表现出白云岩比石灰岩更易大面积溶蚀形成储层的现象。这表明只通过溶解度去判断石灰岩岩溶更发育可能存在一定的问题，白云岩型岩溶可形成非均质性较弱规模性储层。由于深层—超深层地层白云岩分布极为广泛，该结论无疑可极大拓展勘探空间，为白云岩型岩溶控储机理的深化研究提供基础材料。
4.3 深层—超深层碳酸盐岩储层成因地质模型的确立有待探讨生产实践表明，合理的地质预测模型将为勘探开发提供强有力的依据。多种类型的埋藏溶蚀作用被认为是深层—超深层碳酸盐岩储层形成的初始动力[66]，那么其地质模型应该以流体直接通道体系来建立，这显然与最终采纳的相控论预测是相互矛盾的。川西北地区栖霞组的热液活动最终表现为胶结充填而非溶蚀作用，有机酸溶蚀由于体系封闭而规模较小，更不存在TSR（硫酸盐热化学还原反应）的前提，所以埋藏溶蚀对储层建设性影响有限。此次研究发现，栖霞组储层中各类型储集空间的形成均与高频暴露岩溶作用直接相关，那么根据相控早期岩溶成因建立地质预测模型似乎更加合理，针对这一问题还有待深入探讨。
4.4 高频暴露成因的深层—超深层碳酸盐岩储层不存在孔隙消亡带传统观点认为碳酸盐岩受复杂成岩作用的影响，埋深越深，储集性能越差，油气勘探潜力越低[67-68]。近年来随着勘探领域的进一步扩大，大量深层—超深层油气藏被揭开了神秘的面纱[69-74]。包括栖霞组在内，越来越多的研究实例表明，受相控高频暴露岩溶所控制的碳酸盐岩孔洞型储层可以长期保持并形成深埋优质储层，暗示了该成因控制下的深层—超深层碳酸盐岩储层似乎不存在孔隙消亡带，为进一步的深层—超深层油气勘探提供重要的理论支撑。
4.5 高频暴露是古气候波动研究的潜在指标沉积物中会包含大量有关气候变化与构造活动等方面的信息[75-76]，两者的相互关系一直存在争议[77]。最新研究强调了气候变化在移除和产生构造导致的沉积信号方面起着关键作用[78]。晚古生代大冰期结束后，全球在空谷期早期进入冰室—温室效应转换期[39]，转换期内存在多幕短暂冰期[79-80]（图 10a）。这样短期波动的古气候特征，为研究区高频旋回的发育提供了动力。其次，上扬子北侧的勉略洋盆自西向东逐渐打开[81-82]，并在二叠纪达到最大宽度，为上扬子地区提供了较低的海平面背景（图 10b、c）。在此背景之下，研究区栖霞组发育多期叠置高频暴露岩溶。因此，高频海平面震荡与其形成的暴露岩溶可能预示着一系列潜在的温暖与寒冷气候的高频转换，相似的控制关系与沉积记录在奥陶纪末期冰期后亦有报道[32, 83-85]。因此，碳酸盐岩的高频暴露可能是记录低海平面背景之下海平面升降变化和古气候变化的另一个潜在指标。
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图 10 研究区栖霞组年代地层、海平面变化以及古地理背景图 Fig. 10 Chronostratigraphy, sea level change and paleogeographic settings of Qixia Formation in study area (a)年代地层简表，川西北栖霞组沉积时限为空谷期中后期，属于高频旋回集中发育的时期（修改自文献[44]）；(b)二叠纪古地理图（修改自文献[86]）；(c)二叠纪古地理背景，勉略洋盆自西向东打开（修改自文献[81, 87] |
四川盆地西北部地区中二叠统栖霞组发育早期高频暴露岩溶作用，并发育地层超覆、近原地角砾化、斑状岩溶系统等多种典型的早期暴露岩溶特征，旋回顶部常因大气淡水淋滤作用而使得碳、氧同位素具有负偏的特征。
栖霞组储层储集空间主要为角砾间残余孔洞与小型溶蚀孔洞，前者形成于溶洞之中，后者既可发育于基岩之内，也可发育于斑块状岩溶系统之中，两者均受到早期高频暴露岩溶作用控制，且不同强度的大气淡水淋滤作用使得优质储层在高频旋回各个部分均可发育。
早期高频暴露岩溶作用是川西北地区栖霞组深层—超深层优质孔洞型碳酸盐岩储层形成的关键。该类研究实例表明，相控早期高频暴露岩溶型储层是普遍发育的，且可以长期保持形成深埋优质储层，深层—超深层碳酸盐岩储层似乎不存在孔隙消亡带。加强早期高频暴露岩溶相关研究，有利于为进一步深层—超深层油气勘探提供新的思路。
高频暴露岩溶作用可能记录了大量该时期古气候波动的相关信息，可作为研究稳定构造背景下海平面升降以及古气候变化的潜在指标，加强相关研究将进一步丰富早期相控岩溶理论基础，促进岩溶地质学发展。
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