下扬子中二叠统上升流相与烃源岩的关系研究

下扬子区面积177020km2,包括江苏、浙江、安徽、江西和上海绝大部分地区,这一区域的构造属性为被动大陆边缘,通过对该区古生界中二叠统的几十条剖面的实测、分析和对比,得出该区古生界中二叠统地层中的黑色碳质页岩、硅质页岩、硅质岩、硅质条带和结核以及磷矿层和磷结核等沉积是古特提斯海中上升流作用形成的。上升流水体中富营养盐和SiO2,在古生代低纬度的下扬子地块生物大量繁殖,引发缺氧事件,形成上述硅质和磷质沉积以及有机质丰富的烃源岩、石煤和磷矿层等,由于上升流水体富营养盐和SiO2,生物化石属种丰富,个体大,多营底栖或固着浅海底生活,硅质生物放射虫等丰富。区内烃源岩有机质与上升流的强度呈正相关关系,可见它们之间存在着成因联系。     

华北地块中-上元古界上升流岩相类型及相模式

在华北地块中-上元古界长城系高于庄组一、二段和蓟县系洪水庄组、铁岭组以及青白口系下马岭组中发现上升流沉积。总结了该区上升流沉积的基本特征。通过对上升流沉积岩相的分析,将其划分为燧石条带、叠层石、黑色页岩、硅质泥岩和硅质岩5种上升流岩相类型。根据不同上升流沉积岩相的组合规律,又划分出两种岩相组合类型,即潮下高能带上升流岩相组合和潮下低能带上升流岩相组合,进而对研究区沉积体系组合的形成机理进行了探讨,并建立了相应的上升流相模式。     

安徽宿松地区中二叠统上升流沉积的发现及其岩相组合类型

首次在安徽宿松地区中二叠统中发现古代上升流沉积典型实例。通过对上升流层序岩相的分析,将研究区上升流岩相划分为硅质团块、硅质条带、硅质细层、硅质结核、硅质岩、硅质泥岩和泥晶灰岩7种类型,并发现发育有上升流沉积典型层理——微细层理;根据不同上升流沉积层序中岩相的有规律的组合特征,将其岩相组合划分为2种类型,即陆棚缓坡相和陆棚盆地相组合;分析了上升流对生物古生态特征的控制作用,认为上升流的发育强度和生物群落的丰度成正相关,而与分异度多成负相关。     

上升流沉积的研究现状和发展趋势

上升流是受地形、季风或大洋环流等作用而产生深层水涌升的一种洋流。在上升流活动区域极易形成缺氧强还原条件的富有机质沉积、硅质沉积和磷酸盐等沉积,可以作为油气烃源岩,硅藻土和磷矿等沉积矿床的有利探勘区带。因此,上升流沉积的研究引起石油地质学家及沉积矿床研究者的高度重视。笔者通过广泛阅读国内外上升流研究的相关文献,对当前上升流沉积研究的现状及发展趋势进行总结,以期对相关矿产,特别是对油气资源勘探提供指导。     

徐州大北望地区寒武系陆表海沉积特征及其演化

徐州大北望地区寒武系为华北地台陆表海环境的典型沉积建造,寒武系碳酸盐岩生油潜力及储集层发育情况都有待于研究。通过分析该区寒武系岩石学及陆表海沉积环境特征,恢复了区域海平面变化、周期及古地理环境。综合野外露头与室内分析,研究区寒武系主要发育的岩石类型为碳酸盐岩,其中鲕粒灰岩厚度较大。该区寒武系陆表海环境中发育沉积相类型主要有潮坪、滩相、滩间海、局限海。该区沉积演化为早寒武世主要以潮坪沉积为主,中寒武世发生了寒武系最大一次海侵,台地鲕粒滩相较发育,晚寒武世水深逐渐变浅,出现局限海、潮坪环境。台地浅滩相中发育的鲕粒灰岩及白云岩为较有利储集岩,该区寒武系云坪沉积具有潜在油气储集意义。     

安徽宿松地区中二叠统栖霞组上升流相烃源岩地球化学特征

下扬子区栖霞组普遍发育与碳酸盐岩共生的硅质沉积,关于硅质沉积成因的讨论认识不一。从上升流成因的角度对安徽宿松地区中二叠统栖霞组进行了野外观察和室内分析,发现研究区出露的上升流岩相类型主要为燧石条带、硅质细纹层、硅质岩及泥晶生物碎屑灰岩等。根据其岩相组合特征将该地区上升流相划分为2个亚相,4个微相。通过对16个样品的有机地化分析,认为各上升流相烃源岩的有机质类型大致为Ⅱ-Ⅲ型,成熟度为成熟一高成熟,总体上看,生烃潜量与有机质丰度呈正相关,综合评价认为,研究区栖霞组上升流相有效烃源岩为硅质薄层和臭灰岩中燧石条带。根据常量元素、微量元素分析认为该区硅质沉积为上升流成因,而原生生物或生物化学成因是上升流成因的一种类型,研究区上升流成因类型样品Al2O3含量均在2％以内,且与SiO2相关性不强。利用V／（V＋Ni）、V／Cr比值研究认为,研究区栖霞组上升流沉积是在浅海斜坡含氧一贫氧过渡环境下沉积的,相比较而言,硅质薄层微相还原程度相对较高。     

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩岩相及沉积环境分析

贵州温水村剖面发育有一套完整的下寒武统牛蹄塘组富有机质黑色页岩,为厘清下寒武统牛蹄塘组页岩岩相类型,明确不同岩相形成环境特征,通过采集25块该剖面页岩样品,进行岩石薄片观察、X射线衍射（全岩）分析、总有机碳含量（TOC）测定及主微量和稀土元素分析,划分出温水村剖面下寒武统页岩的岩相类型,并明确了该层位页岩的沉积环境和有机质富集特征,建立了沉积模式。根据TOC值、沉积构造和矿物组成,同时考虑岩石脆性特征,共划分出9类页岩岩相：①富有机质块状强脆性硅质细粒岩;②富有机质纹层状强脆性硅质页岩;③高有机质块状强脆性硅质细粒岩;④高有机质纹层状强脆性硅质页岩;⑤高有机质块状中等脆性硅/黏土混合质细粒岩;⑥中有机质块状强脆性硅质细粒岩;⑦中有机质纹层状强脆性硅质页岩;⑧低有机质块状强脆性硅质细粒岩;⑨低有机质纹层状中脆性硅/黏土混合质页岩。其中,前5类页岩相形成于深水缺氧、暖湿型气候和以低温热水沉积作用为主的环境,初级生产力和古盐度较高,有机质富集受控于古氧化还原条件、古生产力、古盐度、古水深、暖湿型气候和热液活动,而其他岩相有机质富集则不受热液活动影响,沉积环境初级生产力和古盐度有所下降;建立了一个受氧化还原条件、古生产力、古盐度、热液活动及暖湿型气候影响的深水陆棚相沉积模式。     

四川盆地下志留统龙马溪组结核体发育特征及其沉积环境意义

目前,对于四川盆地下志留统龙马溪组结核体发育特征及其对黑色页岩段沉积环境指示意义的研究甚少。为此,以该盆地川南—川东坳陷及周缘的露头和钻井资料为基础,通过分析自然伽马、岩石矿物、薄片、地球化学等资料,并结合围岩岩相、地球化学、电性等地质特征的研究结果,探究龙马溪组结核体的发育特征,揭示其对沉积环境的指示意义。研究结果表明:①龙马溪组结核体产出层位与岩相特征区域差异大,结核体层在川南—川东南坳陷区发育于Coronograptus cyphus、Demirastrites triangulatus笔石带中,以钙质硅质混合页岩相、钙质黏土质混合页岩相、黏土质硅质混合页岩相和钙质页岩相为主,在川东—鄂西坳陷区发育于Demirastrites triangulatus、Lituigrapatus convolutus笔石带中,以黏土质硅质混合页岩相、硅质页岩相和钙质硅质混合页岩相为主;②结核体层自然伽马曲线呈低谷响应特征,核体中心富集钙质或硅质,边缘富集黏土质和有机质;③结核体层多赋存于TOC介于0.8%～2.4%、黏土含量超过40%、脆性指数低于50%的碳质页岩和黏土质页岩中,与优质页岩不共生;④鲁丹阶结核体层可作为川南坳陷腹部Coronograptus cyphus带中段对比标志层,埃隆阶结核体层不能单独作为区域对比标志层;⑤结核体主要形成于同沉积—早期成岩阶段,发育于前陆挠曲初期和前陆挠曲发展期,是前陆期深水—半深水陆棚相快速沉积的产物,结核体层的空间分布特征反映出前陆挠曲坳陷自南向北迁移。结论认为,结核体层与笔石、斑脱岩密集段相结合,对于笔石带分层和优质页岩分布研究具有重要的参考价值。     

破译结核中的沉积环境和同沉积构造活动信息——以黔湘边界地区黑色岩系为例

黑色岩系赋存油气、煤、页岩气等能源资源和铁、锰、磷、钡等多种固体资源，沉积成藏和沉积成矿条件的恢复是资源预测的基石，古沉积环境和同沉积构造的恢复因而受到额外重视。在黔湘边界地区的黑色岩系中有大量结核，而结核对原始记录有封存特性，因此，在对野外露头剖面观察和室内显微分析的基础上，通过沉积作用—构造作用的一体化分析，发现不同层位的结核在矿物成分和结构类型上差别很大：(1)上震旦统—寒武系纽芬兰统留茶坡组(Z-C l)的结核是重晶石、钙质、磷质和硅质等多成分的集合体，砾屑或砂屑结构；两层结核的胶结温度不同，直接覆盖重晶石矿的结核层温度较高；(2)寒武系第二统杷榔组(-C₂p)的结核以黄铁矿为主要成分，发育三期生长构造：核心层呈草莓状结构，外面两层呈肾状结构；(3)寒武系第二统乌训组(-C₂w)结核的矿物成分为钙质和黄铁矿，并以钙质为主，黄铁矿呈星点状散布其中，有四期生长构造，第一和第三期黄铁矿含量较高。从不同层位的结核中分别破译出不同的古沉积环境条件和同沉积构造的活动信息：(1)留茶坡组含重晶石结核属低温热液成因，还原环境局限在断裂带附近；(2)杷...     

中上扬子地区下寒武统筇竹寺组结核体发育特征及沉积环境意义

以四川盆地及周缘露头和钻井资料为基础,系统研究了下寒武统筇竹寺组结核体发育特征及沉积环境意义,得到3点认识：①筇竹寺组结核体产出层位与岩相特征区域差异大。在川东—鄂西—湘黔和川南坳陷区,结核体主要发育于SQ1段,并以钙质硅质混合页岩相、硅质页岩相、云质页岩相和白云岩相为主,黏土含量普遍在25%以下且明显低于围岩,TOC含量为下部核体高、上部核体低。在川中—川北坳陷区,结核体在SQ1段和SQ2段均发育,且以钙质页岩相和泥灰岩相为主,钙质明显高于围岩,黏土质较围岩显著降低,TOC含量普遍在1.50%以下。结核体内岩石矿物成分差异明显,钙质、硅质等脆性矿物主要富集于结核体中心区,黏土质和有机质则富集于结核体边缘,GR值大多表现为在核体中央区为相对低值响应、在核体边缘响应值明显升高的显著特征。②结核层普遍赋存于TOC含量在0.7%以上的炭质页岩、粉砂质页岩和硅质页岩中,在SQ1段TOC>2.0%的炭质页岩和硅质页岩中尤其发育,在TOC>0.2%深灰色粉砂质页岩中也偶尔产出,显示结核体与深色页岩（尤其优质页岩）具有共生关系。③结核体为扬子海盆裂陷活动的重要沉积响应,根据筇竹寺组结核体分布特征及其与黑色页岩的配置关系,将筇竹寺期扬子海盆的裂陷活动划分为发展期（SQ1时期）、调整期（SQ2时期）和萎缩期（SQ3时期）3个期次。受SQ1时期大规模裂陷作用和上升洋流活动共同控制,扬子海盆结核体和富有机质页岩广泛发育于筇竹寺组下部。在裂陷调整期和萎缩期,随着裂陷活动减弱和萎缩,构造活动以区域抬升为主,水体变浅,洋流活动向东南方向退却,结核体和富有机质页岩仅在少部分裂陷区呈小规模沉积。     

川东北地区下志留统龙马溪组上升洋流相页岩沉积特征

上升洋流相是海相富有机质页岩的重要沉积模式。依据川东北巫溪地区下志留统龙马溪组露头和钻井资料,对埃隆阶富有机质页岩开展了精细表征,初步认为巫溪地区埃隆阶显示出具有受上升洋流控制的沉积建造特征,并形成了4点认识：①岩性组合多样,自下而上出现厚层状碳质页岩夹硅质页岩、碳质页岩夹高自然伽马（GR为185~203 cps）砂岩层、碳质页岩和黏土质页岩夹重晶石团块、黏土质页岩与高自然伽马砂岩层韵律层、厚层-块状黏土质页岩等多种深水岩相组合,较五峰组-鲁丹阶复杂。②具有低S/C值、高Mo含量,显示埃隆阶沉积期巫溪海域拥有低盐度、弱封闭的大陆边缘特征。③P、Fe、Ba等营养物质含量丰富,显示巫溪海域古生产力在奥陶纪和志留纪之交普遍较高,并在埃隆阶沉积期达到高峰,且明显高于同期台盆区。④沉积速率总体较快,大致呈现初期慢、中晚期快的特点,在埃隆阶沉积中期以后达到25.24~149.42m/Ma,并控制形成厚18~50 m、TOC为2%~4%的富有机质页岩。由此判断,扬子海盆龙马溪组富有机质页岩除主体为静水陆棚相缓慢沉积外,在台盆区北缘埃隆阶及以上存在上升洋流相沉积。     

川北—鄂西地区下志留统龙马溪组上段厚层斑脱岩的新发现及地质意义

基于重庆市城口地区明中剖面上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组露头,对川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶斑脱岩的发育特征开展系统研究,新发现多套厚层斑脱岩层。对其地质意义和科学价值进行分析,得到3点认识：①城口地区明中剖面共发现7个斑脱岩密集段（下志留统埃隆阶—特列奇阶新发现3个斑脱岩密集段）,主要赋存于上奥陶统凯迪阶—下志留统特列奇阶的7个笔石带中;②埃隆阶—特列奇阶的斑脱岩密集段主要为单层、厚度超过5 cm的厚层斑脱岩,且大多出现于黏土质含量较高的层段,在自然伽马曲线上呈现峰值响应,其发育特征及自然伽马响应在川北—鄂西地区具有普遍性,可以作为该地区龙马溪组上段重要的地层对比界面;③根据龙马溪组上段斑脱岩密集段的分布特征,川北—鄂西地区在前陆挠曲发展期至少经历了埃隆阶早期、埃隆阶晚期和特列奇阶早期3次强烈的火山喷发和前陆挠曲活动,导致沉降-沉积中心向西、向北相应发生了3次大规模迁移,这使得扬子台盆区北缘海域的封闭性变弱,上升洋流大规模涌入川北—鄂西海域。川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶的富有机质页岩沉积是斑脱岩密集段Ⅴ出现前后前陆挠曲和上升洋流共同控制的产物,页岩的层位随着斑脱岩密集段Ⅵ—Ⅷ的发育而向西逐渐变新;斑脱岩密集段Ⅴ与Ⅵ之间的火山活动间歇期是埃隆阶上升洋流相富有机质页岩沉积的主要时期。     

川北—鄂西地区下志留统龙马溪组上段厚层斑脱岩的新发现及地质意义

基于重庆市城口地区明中剖面上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组露头,对川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶斑脱岩的发育特征开展系统研究,新发现多套厚层斑脱岩层。对其地质意义和科学价值进行分析,得到3点认识：①城口地区明中剖面共发现7个斑脱岩密集段（下志留统埃隆阶—特列奇阶新发现3个斑脱岩密集段）,主要赋存于上奥陶统凯迪阶—下志留统特列奇阶的7个笔石带中;②埃隆阶—特列奇阶的斑脱岩密集段主要为单层、厚度超过5 cm的厚层斑脱岩,且大多出现于黏土质含量较高的层段,在自然伽马曲线上呈现峰值响应,其发育特征及自然伽马响应在川北—鄂西地区具有普遍性,可以作为该地区龙马溪组上段重要的地层对比界面;③根据龙马溪组上段斑脱岩密集段的分布特征,川北—鄂西地区在前陆挠曲发展期至少经历了埃隆阶早期、埃隆阶晚期和特列奇阶早期3次强烈的火山喷发和前陆挠曲活动,导致沉降-沉积中心向西、向北相应发生了3次大规模迁移,这使得扬子台盆区北缘海域的封闭性变弱,上升洋流大规模涌入川北—鄂西海域。川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶的富有机质页岩沉积是斑脱岩密集段Ⅴ出现前后前陆挠曲和上升洋流共同控制的产物,页岩的层位随着斑脱岩密集段Ⅵ—Ⅷ的发育而向西逐渐变新;斑脱岩密集段Ⅴ与Ⅵ之间的火山活动间歇期是埃隆阶上升洋流相富有机质页岩沉积的主要时期。     

鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气成藏条件研究现状与展望

海陆过渡相页岩是页岩气勘探的重要接替领域。与海相页岩相比,海陆过渡相页岩层段岩石类型多样、厚度分布不稳定、有机质丰度较低,页岩气的勘探难度较大。随着鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气勘探的不断突破,亟需加强页岩气成藏过程、保存条件及时空匹配等方面的精细化研究,以明确不同构造区海陆过渡相—页岩气—富集主控因素与成藏模式。研究以鄂尔多斯盆地东缘北部和南部页岩气潜力区为研究对象,在详细对比页岩基本地质条件和生烃潜力基础上,从能量场—演化、保存条件—有效性及成藏模式特征进行系统总结。综合分析认为：鄂东缘北部太原组页岩层段生烃潜力优越,具备页岩气勘探潜力;南部山西组页岩生烃潜力要优于太原组页岩,但能量场及页岩气保存条件的研究还相对薄弱;海陆过渡相页岩气成藏模式建立的关键参数缺乏校正,有待精细研究。未来需要在精细刻画岩性组合和流体单元的基础上,开展能量场的重建和盖层封闭性的评价,精细描述能量场对页岩气赋存方式的控制,进而准确建立页岩生排烃过程与保存条件的时空匹配关系,从而建立鄂东缘海陆过渡相页岩气的精细成藏模式,以期为该区页岩气高效勘探开发提供重要理论支撑。     

莺歌海盆地热流体上侵活动与天然气运聚富集关系探讨

指出:莺歌海盆地是新生代发育的一个高温盆地,其高地温场及高大地热流值主要集中于盆地中部坳陷区的泥底辟构造带;由于热流体活动的分区分块与分层的局部性侵入,导致了CO₂等非烃气及烃类气运聚富集亦县分区分块与分层性。认为泥底辟发育演化及热流体上侵活动是控制天然气尤其是CO₂等非烃气运聚乃至富集成藏的主导因素,而CO₂等非烃气与烃类气的运聚时间及运聚通道的差异,则是控制和制约烃类气与非烃气差异运聚及富集成藏的关键所在。     

四川盆地外缘常压页岩气水平井低成本钻井技术探讨

四川盆地外缘页岩气储层压力系数为0.90~1.20,属于常压页岩气储层,采用高压页岩气钻井技术进行开发,开发成本高。在分析常压页岩气与高压页岩气钻井差异的基础上,分别从井身结构、井眼轨道设计、井眼轨迹控制、钻井液和固井工艺等方面探讨了降低钻井成本的技术措施,提出将三开井身结构优化为二开井身结构,采用"双二维"模型设计井眼轨道、利用旋转导向技术控制二开井眼轨迹、使用低油水比油基钻井液和优化生产套管水泥返高等降低钻井成本的配套技术和措施,以期为实现四川盆地外缘常压页岩气的经济有效开发提供技术支撑。      

柴达木盆地北缘冷湖-南八仙构造带异常高压特征

柴北缘冷湖-南八仙构造带从新近系到侏罗系普遍存在异常高压,且通常发育在欠压实泥岩中。柴北缘异常高压主要由欠压实作用、生烃作用及构造挤压作用形成。侏罗系原生油气藏和古近系、新近系次生油气藏的泥质岩盖层不仅是异常高压层,同时又具有较好的压力封闭,控制着油气在纵向上的分布,异常高压层下方是油气富集的有利部位,异常高压层是柴北缘地区一种良好的封盖层。研究柴北缘地区异常高压的特征、成因以及对油气的封闭作用,对该区油气勘探与开发具有重要的意义。     

压力演化对页岩气储层的控制作用——以四川盆地五峰组—龙马溪组为例

中国南方海相页岩气勘探开发的实践表明，地层压力对于页岩气的保存及勘探开发具有重要的影响。为了进一步明确压力演化对页岩气储层演化的影响，以四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩为例，依据岩相、物性、孔隙结构、包裹体分析与页岩微观特征等资料，研究了压力演化对页岩气储层的控制作用。研究结果表明：①页岩气储层物性与孔隙结构受岩相、埋深与压力演化的共同控制，孔隙压力超压对埋藏压实具有抑制作用，总体上有利于页岩有机孔的保持和物性向好；②泄压期次与泄压强度影响了五峰组—龙马溪组不同岩相页岩的差异演化对高应力敏感性黏土质页岩的影响尤为显著，而对硅质页岩的影响则较低；③区域抬升与泄压时期晚、泄压时期短和泄压强度低最有利于有机孔的保持和页岩气储层物性向好；④盆内深层页岩气泄压程度低，保存条件优越，储层物性普遍优于盆缘常压—超压区，富有机质硅质页岩与黏土质页岩均具有较好的储集性能；⑤盆缘常压区泄压程度较高，富黏土质页岩储集性能降低，封盖性增强，并逐渐演化为直接盖层。