湘西地区下寒武统牛蹄塘组页岩沉积环境与有机质富集

下寒武统牛蹄塘组是我国中上扬子地区发育的一套极为重要的海相页岩层系。为进一步明确我国南方下寒武统牛蹄塘组页岩有机质的富集环境与条件,以湘西沅陵地区牛蹄塘组页岩为研究对象,开展了岩石学、有机地球化学和元素地球化学分析等系统研究。结果表明：牛蹄塘组富有机质页岩沉积期处于干冷型气候向暖湿型气候转换期,从沉积早期到晚期其生物生产力水平、水体还原程度和热液作用强度表现为低-高-中高的变化趋势。湘西地区牛蹄塘组页岩有机质的富集并非受控于单一因素,而是古气候、生物生产力、水体氧化-还原性质、沉积速率和热液活动等多个要素相互配置与耦合的结果。牛蹄塘组页岩沉积早期水体较浅,整体处于偏氧化环境,初级生产力水平较低,不利于有机质富集;沉积中期早寒武世发生的大规模海侵使水体加深,伴生的上升洋流携带大量营养盐类进入表层水体,促使藻类大量勃发,同时底层水体缺氧和硫化的环境使有机质大量保存;晚期尽管水体氧化程度有所增加,但受华南持续拉张作用的影响,大陆边缘较强的热液活动提供了丰富的营养物质,生产力仍保持较高水平;且具有相对较高的沉积速率,从而使有机质得以快速埋藏、保存和富集。     

川南自贡地区海相页岩沉积环境及有机质富集主控因素研究

为深化对川南自贡地区五峰组—龙马溪组海相页岩沉积环境特征及有机质富集机理认识,通过开展有机地球化学和元素地球化学等实验,对Z303井沉积环境特征进行综合研究。结果表明：研究区海相页岩有机质丰度高,TOC平均为2.15%,矿物组成以石英和黏土矿物为主,氧化还原环境是自贡地区有机质富集的主控因素;五峰组和下龙马溪组沉积时期有机质富集条件相比中龙马溪组和上龙马溪组沉积时期更加优越,形成了一套富含有机质且脆性矿物含量高的优质页岩,是研究区页岩气勘探开发的首选目标。     

苏北地区早寒武世黑色页岩地球化学特征与有机质富集模式

早寒武世期间沉积的一套富有机质页岩,沉积厚度大,有机质含量高,是目前华南地区海相页岩气勘探重要目标层系之一。以苏北地区XYZ-1为例,利用钻井岩心资料和地球化学测试分析数据,探讨早寒武世幕府山组黑色页岩的沉积环境及有机质富集模式研究。结果表明,XYZ-1井幕府山组为一套黑色、深灰色炭质页岩夹薄层状碳酸盐岩的沉积层序,顶部和底部发育有石煤层。幕府山组V/(Ni+V)平均值为0.74,Ni/Co的平均值为6.78,U/Th的平均值为1.46,V/Sc的平均值为65.43,氧化还原指标表明幕府山组整体为缺氧的沉积环境,在底部和顶部存在两次较为强烈的硫化事件。幕府山组炭质页岩的TOC平均值为5.62%,其中72.2%的样品大于2%,TOC与TS相关系数高达0.89。因此,缺氧的沉积条件为有机质的富集和保存提供了保障,硫化的沉积环境是有机质富集的关键因素,苏北地区幕府山组具备了发育良好烃源岩和储层的条件。     

皖南地区晚二叠世—早三叠世页岩沉积环境及物源指示意义

晚二叠世—早三叠世地球经历了重大的气候环境—生物种类更替,该时期皖南地区发育了一套黑色页岩,不仅可以作为非常规油气资源的储层,而且为该时期气候环境演变研究提供了良好的载体。针对该套黑色页岩古环境演变及物源,前人采用多种手段和方法开展了研究,但仍存在不同的观点。因此,基于宏观—微观岩石学特征,结合地球化学数据,对皖南地区下二叠统大隆组—上三叠统殷坑组页岩古气候和物源输入及其有机质富集控制因素进行分析,开展页岩古环境演变及物源研究。结果表明：微量元素及草莓状黄铁矿（<6μm）指示页岩形成于温暖潮湿且波动频繁的缺氧—硫化环境,由大隆组至殷坑组,缺氧条件和古生产力整体呈逐渐降低趋势;w(Th)/w(Sc)—w(Zr)/w(Sc)、w(La)/w(Sc)—w(Co)/w(Th)和w(Hf)—w(La)/w(Th)图解以及稀土元素配分模式表明页岩物源主要来自后太古代上地壳花岗岩,w(La)—w(Th)—w(Sc)、w(Th)—w(Co)—w(Zr/10)和w(Th)—w(Sc)—w(Zr/10)判别图显示页岩物源的构造背景为大陆岛弧,兼具活动大陆边缘,推断其主要来自“江南造山带”;氧化还原条...     

云南保山地区下仁和桥组页岩特征、有机质富集因素及富集模型

云南保山地区下志留统下仁和桥组富有机质页岩具有较好的页岩气勘探潜力,但对有机质富集因素的研究相对薄弱。选取5个剖面的30件样品进行了有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度与无机地球化学特征分析,从古气候、古生产力、古氧化还原条件、陆源输入的角度剖析了保山地区下志留统下仁和桥组页岩有机质富集的影响因素,并建立了有机质富集模型。结果表明：保山地区下仁和桥组富有机质页岩的黏土矿物质量分数为15%～58%,脆性矿物质量分数为40%～85%,w(TOC)最高为2.59%,镜质体反射率为1.31%～2.69%;有机质类型主要是Ⅰ型—Ⅱ₁型;CIA和w(Sr)/w(Cu)指数表明下仁和桥组沉积期为温暖湿润气候,化学风化强烈,陆源输入增加,有利于有机质的形成和保存;w(V)/w(Cr)、U_EF和Mo_EF表明保山地区下仁和桥组页岩形成于缺氧—贫氧环境沉积,有利于有机质富集和保存;w (Al₂O₃)和w(SiO₂)与w(TOC)的相关性较好,指示陆源物质的输入对有机质富集有利。...     

鄂西——渝东地区上二叠统大隆组页岩气富集条件与勘探有利区

近年来,鄂西—渝东地区多口井在二叠系大隆组获得页岩气重要发现和工业气流,展现出新层系海相页岩气良好的勘探开发前景,深化其地质认识对于指导下一步页岩气勘探具有重要意义。为此,基于岩心观察、薄片及扫描电镜观察、测/录井和有机地球化学数据分析,系统研究了该地区页岩沉积特征、储层特征、有机地球化学特征、含气性和保存条件,明确了大隆组海相页岩气勘探有利区。研究结果表明：（1）晚二叠世大隆期,该区发育深水台盆相沉积,富有机质页岩发育厚度10～60 m,现今埋深具有盆内埋深大、盆外埋深浅的特征;（2）大隆组自下而上划分为3段,一段以硅质页岩为主,二段岩性较为复杂,三段以混合质页岩为主,测井响应上表现为高自然伽马、高补偿中子、高声波时差、低电阻率、低密度、电阻率向底部逐渐降低的“三高两低一降”特征;（3）大隆组页岩脆性矿物以石英和方解石为主,平均值分别为40.58%和23.76%,储集空间分为孔隙（有机质孔、矿物颗粒间孔、粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔）和裂缝（矿物层间缝、有机质与矿物间缝、有机质内裂缝）2大类7种类型,以有机质孔为主,孔径分布呈现“四峰”特征,孔体积集中介于1～10 nm和500～5 000 nm两个孔径区间;（4）大隆组有机质丰度高、储层非均质性强、热演化程度高、有机质类型以Ⅱ1型为主、Ⅱ2型为辅,有机质孔发育;（5）大隆组页岩具有较高的含气量,良好的顶底板条件发挥了重要的封闭作用;盆内受构造抬升剥蚀和断裂影响小,保存条件整体较好,盆外残留向斜核部保存条件较好。结论认为：（1）大隆组是四川盆地页岩气勘探的新领域,在盆地内发育5个勘探有利区,面积合计5 500 km²,可加快勘探评价节奏;（2）在盆外发育7个勘探有利区,面积合计6 700 km²,应优选残留面积大的有利区开展风险勘探,寻找新的突破和发现。     

四川盆地上二叠统大隆组页岩储层特征及其控制因素

四川盆地开江-梁平海槽内上二叠统大隆组发育海相黑色页岩。近期LY1,DY1和HY1井在大隆组勘探发现高产页岩气,显示川北大隆组海相页岩气勘探潜力巨大,研究其页岩储层特征与控制因素具有非常重要的意义。以DY1井为研究对象,开展了大隆组页岩有机地球化学、脆性矿物含量、孔隙类型和孔隙结构等方面研究,探讨其储层特征与控制因素。结果表明：①大隆组黑色页岩为深水陆棚沉积,主要发育硅质页岩和混合质页岩岩相,脆性矿物含量高;②黑色页岩有机质丰度高,总有机碳含量（TOC）平均可达7.84 %,有机质类型为Ⅱ₁-Ⅱ₂型,孔隙度较高,平均可达5.78 %,储集空间以有机质孔为主,微孔峰值高;③热演化程度、有机质类型和丰度控制黑色页岩孔隙发育程度,碳酸盐矿物对孔隙发育起破坏作用。     

皖南地区龙潭组海陆过渡相页岩地球化学特征及其意义

为探讨下扬子区上二叠统龙潭组海陆过渡相页岩地球化学特征及其地质意义,对皖南地区港地1井、昌桥剖面、稻山冲剖面的泥页岩样品系统开展了有机地球化学测试、矿物组成分析、氩离子抛光—扫面电镜观察等工作。结果表明：皖南地区龙潭组泥页岩TOC含量介于0.96%～9.54%之间(平均为5.11%),RO值介于1.23%～1.63%之间(平均为1.41%),处于有利的生气阶段,整体为一套非常好—极好的烃源岩。饱和烃气相色谱图单峰、双峰、多峰均有分布,主峰碳数较为分散,介于nC₁₅—nC₂₄之间,且单个样品低、高碳数饱和烃单体δ¹³C差值超过了3.5‰,明显高于单一来源饱和烃单体的δ¹³C变化(<1.6‰),反映龙潭组海陆过渡相泥页岩中的有机质母质具有低等水生生物和高等植物的混源特征,其中龙潭组下部以低等水生生物为主,龙潭组中部和上部以陆源高等植物为主。TOC与TS相关性、Pr/Ph值、Pr/nC₁₇—Ph/nC₁₈图解及黄铁矿形态及粒径,共同指示研究区龙潭组泥页岩形...     

渝东南牛蹄塘组页岩有机质特征及沉积环境研究

下寒武统牛蹄塘组页岩是四川盆地震旦系成藏的主要烃源岩,同时也是四川盆地页岩气勘探的目标层位之一。为研究富有机质页岩TOC含量在垂向上的变化规律,探讨沉积环境对富有机质页岩的控制作用,对渝东南酉阳地区牛蹄塘组页岩新鲜露头剖面进行系统野外观察、连续采样,进行有机碳、硫含量、Rock-Eval热解、有机质碳同位素、生物标志化合物、全岩X-射线衍射和黏土矿物含量等测试分析。结果表明：页岩有机碳含量分布在2.43%~9.89%之间,平均高达7.0%;有机碳同位素值分布在-32.4‰~-31.1‰之间,为典型的海相Ⅰ型干酪根;正构烷烃、萜烷以及规则甾烷的分布特征反映了泥页岩有机质低等的水生生物和菌藻类母质来源特征;富含硫和黄铁矿,且与有机碳含量呈较好正相关性,表明强还原沉积环境有利于有机质的富集;富含石英矿物,平均为61%,与有机质含量呈正相关,黏土矿物平均为17.6%,与有机质丰度负相关,表明深水陆棚相沉积环境中,越靠近深海,页岩石英矿物与有机质越富集,黏土矿物含量越少。     

四川盆地五峰组—龙马溪组海相页岩元素地球化学特征与有机质富集的关系

选择四川盆地长宁县双河镇上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组新鲜露头剖面,对24个页岩样品进行了有机碳、硫含量和主、微量元素测试。分析了主、微量元素含量在剖面垂向上的变化特征及其与海盆古沉积环境的关系,讨论了控制四川盆地奥陶纪—志留纪页岩有机质富集的主要因素。研究结果表明:五峰组—龙马溪组底部约20 m的层段有机碳含量(TOC)较高,达2.2%~7.76%,向上有机碳含量变低(0.81%~1.83%)并趋于稳定。页岩的主要成分为SiO_2(55.67%)、Al_2O_3(10.13%)和CaO(9.51%)。TiO_2和Al_2O_3含量在剖面底部低,向上增大,指示陆源碎屑物质输入增加。富有机质页岩的SiO_2和CaO含量明显高于贫有机质页岩的含量,而Al_2O_3、Fe_2O_3和TiO_2含量较低;同时,在富有机质层段中氧化还原敏感元素Mo、U、V、Ni、Co、Cr和营养型元素Ba明显富集。Ni/Co、V/Cr、U/Th和黄铁矿矿化度(DOPT)指示五峰组沉积时期水体氧化还原条件变化较大,以贫氧—厌氧环境为主,龙马溪组底部水体还原性比五峰组强,为具有一定H2S含量的静海相环境,而中上部则为正常富氧环境。页岩中P和过剩钡(Baxs)含量指示五峰组—龙马溪组沉积期具有高生产力特征,且TOC与氧化还原指标呈正相关关系,表明有机质含量的变化主要受控于氧化还原环境。Mo/TOC与DOPT图解表明控制龙马溪组页岩微量元素富集的主要因素是氧化还原条件,而控制五峰组的则是水体滞留。龙马溪组有机质的富集主要是由海平面升降造成的海水缺氧程度所控制,而五峰组主要是水体滞留造成的海底缺氧使有机质得到了较好的保存。     

川北二叠系大隆组页岩气勘探潜力及方向

综合利用地质、地球物理等资料,对川北地区二叠系大隆组富有机质泥页岩的时空展布特征及基本地质条件进行研究,明确了川北地区大隆组页岩储层具有“高有机碳含量,高孔隙度,高脆性矿物含量,高含气量”的有利地质条件,勘探潜力大,有望形成川北地区新的勘探领域。一是川北地区大隆组深水陆棚有利相带发育,泥页岩厚度20~45 m,分布广泛;二是大隆组富有机质泥页岩脆性矿物含量平均为82.3%,有机碳含量平均达到8.32%,有机质类型以腐殖腐泥型为主,热演化程度（R_o）平均为2.43%,孔隙度平均为3.0%,总含气量平均为4.62 m³/t;三是研究区与控盆米仓山断裂有断洼相隔,往盆内方向保存条件好。南江地区大隆组深水陆棚相富有机质泥页岩发育,保存条件好,埋深适中（2 000~5 000 m）,是近期有望实现勘探突破的最有利区。     

鄂尔多斯盆地东南部长7油页岩时空分布及控制因素——来自沉积环境和沉积速率的制约

鄂尔多斯盆地东南部延长组长7段油页岩资源丰富。早期研究主要集中在油页岩特征及形成环境描述上,对油页岩富集规律及控制因素的不明确,制约了油页岩选矿及开发。在综合分析露头、岩心和古生物资料的基础上,建立层序地层格架,并确定长7油页岩的沉积环境。结合有机地球化学和元素地球化学分析,从沉积相、有机质来源及沉积速率等方面分析油页岩时空分布规律及控制因素。鄂尔多斯盆地东南部延长组长7段油页岩形成于三角洲-湖泊环境中,有机地球化学分析表明油页岩有机质为湖泊低等生物和陆源高等植物混源,陆源有机质通过重力流输送到深湖中。沉积相和微量元素Th/U分析表明,湖侵域时期（长7₃）湖泊扩张,水深加大,可容纳空间增大和还原环境为有机质富集及油页岩形成提供了有利条件;在湖侵晚期,水深过大,陆源有机质供给不足,且有机质易降解,同时由于烃类向浊积岩夹层运移,导致油页岩含油率降低。稀土元素（La/Yb）_N分析表明沉积环境和沉积速率控制了油页岩的分布：在靠近三角洲-浊积扇前缘的深湖区,沉积速率适中,距物源较近,有利于有机质输入和保存,为油页岩形成的理想场所;在三角洲-浊积扇沉积区,水体较浅,水动力较强,沉积速率过高,有机质易被稀释;在远离三角洲-浊积扇的深湖区,距物源较远,沉积速率较低,陆源有机质输入不足且易降解。     

渤海湾盆地沧东凹陷古近系孔店组二段页岩高丰度有机质富集模式

渤海湾盆地沧东凹陷古近系孔店组二段（孔二段）页岩有机质丰度高,具有良好的页岩油勘探潜力,但由于缺乏精细的地球化学研究,有机质富集机理尚不清晰。通过开展全岩X射线衍射、全岩光片显微组分、岩石热解、总有机碳含量（TOC）、饱和烃色谱-质谱、单体烃碳同位素、主量元素与微量元素分析测试,研究了沧东凹陷孔二段页岩有机质富集的影响因素与模式。研究结果表明：孔二段页岩有机质富集受陆源碎屑输入、古生产力、古气候、古水深和古盐度多种因素影响,这些影响因素通过控制湖盆中菌藻类生物的生长、发育,在五级层序T-R旋回转换期形成高丰度有机质富集段。陆源碎屑输入为湖盆带来的丰富营养物质提高了湖盆生产力;古气候、古水深与古盐度主导了湖盆中水生/陆源有机质贡献比例的变化;细菌活动对有机质的改造提高了页岩H/C原子量比与“腐泥化”程度。以C3开发层系T-R旋回转换期为主的(8)号小层页岩形成于温湿气候、低盐度和水体较深的沉积古环境,TOC平均为2.7%,游离烃含量（S1）为3.7 mg/g,可动油指数（OSI）为215 mg/g,有机质丰度高、有机质类型较好,是页岩油有利靶窗。     

川北地区二叠系大隆组烃源岩地球化学特征及沉积环境

通过对川北地区上二叠统大隆组3条野外剖面进行系统采样和地球化学特征分析,从沉积背景、热液活动与上升流、古气候和古盐度、水体环境等4个方面分析了烃源岩的沉积环境,并对有机质富集模式和勘探潜力进行了探讨。研究结果表明： ①川北地区二叠系大隆组烃源岩岩性主要为泥质、硅质泥灰岩,有效厚度为10～40 m,有机质丰度高、类型好,TOC平均值为4.58%,以Ⅱ₂型为主,生烃潜力大,平均热解生烃潜量为5.90 mg/g。盆地边缘广元地区长江沟剖面和西北乡剖面处于成熟阶段,R_o值分别为0.72%和1.06%,盆地东部大两乡剖面平均T_max值为604℃,达过成熟阶段,广元—梁平海槽大隆组生气量达432.38×10¹² m³,常规天然气资源量为1.70×10¹² m³,页岩气资源量达万亿方级,是一套生气潜力较大的海相优质烃源岩。②研究区大隆组优质烃源岩形成于水体缺氧半局限循环的大陆边缘环境,经历了海槽发育雏形期和海槽发育扩展期2期水体环境的演变,其中,雏形期呈现缺氧—局部厌氧—缺氧的非硫化夹硫化环境,有机质不发育;扩展期为贫氧—缺氧—主体厌氧—缺氧环境,热液活动与上升流导致生物繁盛,火山喷发的酸性气体与半封闭水体环境共同造就了长时期大范围的厌氧硫化静海环境,有利于有机质的富集与保存,在西北乡和长江沟等斜坡—陆棚区表现出较高的TOC值,弱滞留硫化环境中TOC值最大,中等滞留硫化环境次之,强滞留硫化环境中TOC值最小。③研究区大隆组页岩气和源于大隆组热解气的长兴组—飞仙关组优质气藏为主要勘探方向。     

川西北地区上二叠统长兴组、大隆组沉积特征研究

基于实测剖面资料,对川西北地区上二叠统长兴组、大隆组沉积特征进行了研究。结果表明：自晚二叠世长兴组初期以来,广元-梁平海湾属于上扬子台地内部产生的裂谷型同沉积拉张性断裂形成的海湾,鱼洞梁和坪上长兴组剖面发育浅水潮坪-开阔台地相,其间有生屑滩沉积,在坪上剖面见有尚未发育成熟的海绵生物礁;研究区北部的长江沟剖面则发育与长兴组同时异相的大隆组深水沉积,富含海绵骨针和放射虫。长兴组主要储集空间类型为粒间溶孔、晶间孔、裂缝型洞穴、构造缝及溶蚀缝等。综合而言,川西北广元-旺苍海湾边缘礁位于江油二郎庙与广元下寺之间,长兴组深埋地腹,是勘探地下生物礁-滩组合的有利地区。     

川南地区龙马溪组元素地球化学特征及有机质富集主控因素

为了研究川南威远-长宁地区龙马溪组古氧化还原条件及有机质富集主控因素,对4口取心井开展了主、微量元素分析。结果表明：①威远-长宁地区龙马溪组龙一1亚段整体富集V、Ni、Ba、Th和U等元素,亏损Cr元素;龙一₂亚段整体富集V、Ba、Th和U等元素,亏损Co和Cr元素。②龙一₁亚段沉积初期,研究区为缺氧环境,至中晚期,威远地区演变为贫氧或含氧环境,长宁地区演变为含氧环境。③龙一₂亚段沉积时期,威远地区WD204 H井区为稳定的含氧环境,WD201井区仍为贫氧或偶含氧环境,而长宁地区整体处于稳定的含氧环境。④龙一₁亚段有机质的富集主要受古氧化还原条件控制,龙一₂亚段有机质的富集主要受古生产力强弱控制。该研究成果对川南地区龙马溪组的页岩气勘探具有重要参考价值。