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。     

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。      

湘鄂西下寒武统牛蹄塘组黑色页岩发育特征及沉积环境

湘鄂西地区下寒武统牛蹄塘组是我国南方页岩气勘探的重要目标。通过鄂西古城村和湘西岩屋潭2个剖面的下寒武统牛蹄塘组黑色页岩层系的岩石学特征与地球化学分析,开展了黑色页岩沉积的物源和构造背景研究,并探讨了其沉积环境。研究结果表明：(1)鄂西古城村和湘西岩屋潭2个剖面的牛蹄塘组黑色页岩沉积差异明显,古城村剖面牛蹄塘组页岩主要为泥质页岩,厚度小,底部发育少量硅质页岩;岩屋潭剖面牛蹄塘组页岩则以硅质页岩为主,厚度大,底部富集硅磷质结核及镍、钴、钒等多种金属。岩屋潭剖面的石英含量远高于古城村剖面,并且黄铁矿也更富集。(2)研究区2个剖面的黑色岩系沉积环境、物源背景与构造背景均存在明显差异。古城村剖面物源以长英质火成岩和石英质沉积岩为主,沉积于被动大陆边缘大陆架上的弱还原-弱氧化环境;岩屋潭剖面物源以长英质火成岩、石英质沉积岩和大陆拉斑玄武岩为主,并伴随热液物源的输入,沉积于被动大陆边缘大陆坡上的还原环境。(3)早寒武世,鄂西鹤峰古城村的沉积以黑色炭质页岩和灰岩为主,且有机质与硅质含量均较低,水体相对较浅,受海平面波动影响明显,为陆棚环境;湘西的沉积厚度大,有机质含量高,且由于靠近深大断裂,热液硅来源...     

缺氧环境下热液活动对页岩有机质丰度的影响

在页岩气勘探中,首先寻找高有机质丰度的页岩已被广泛认可。研究页岩中有机质的富集机理,认清沉积环境与页岩中有机质丰度的关系对页岩气勘探非常重要。黔西北地区下寒武统牛蹄塘组底部广泛发育黑色页岩。在有机化学与元素化学相结合的基础上,对其进行了精细研究。发现其有机质含量丰富,有机碳的质量分数大多超过3.0%,有机质类型以I型为主且有机质演化成熟度R_o介于2.0%~3.0%,从烃源岩的角度作为页岩气源岩具有很好的勘探前景。同时,黑色页岩中Ba、As、U、P、Mo等元素大量富集,Sr、Al、Ti、Mg等元素含量较低,显示其形成于缺氧的还原环境当中,同时又伴随热液活动作用的影响,有机碳的质量分数与表征缺氧环境和热液活动的元素化学参数w(Cu)/w(Zn)、δU和w(Si)/w(Al)、w(U)/w(Th)等的质量分数具有很好的相关性,缺氧的沉积环境和热液活动是这套富有机质页岩形成的主控因素。     

贵州牛蹄塘组黑色页岩岩相划分及岩相—沉积环境—有机质耦合关系

贵州下寒武统牛蹄塘组黑色页岩是良好的烃源层,基于前人研究成果总结及研究区黑色页岩沉积古环境特征分析,对牛蹄塘组黑色页岩进行岩相划分,并讨论了岩相分布以及其与沉积环境和有机质分布之间的耦合关系。结果表明：牛蹄塘组黑色页岩主要以硅质页岩和富黏土质页岩为主;纵向上,页岩沉积时的氧化还原环境表现为从下部到上部由厌氧向氧化转变,深水相厌氧环境主要发育硅质页岩,贫氧环境主要发育富黏土硅质页岩;横向上,JY1井的浅水台地相厌氧环境主要发育黏土/硅混合页岩,TX1井的斜坡相—盆地相贫氧环境主要发育富硅黏土质页岩和硅质页岩;深水盆地和浅水台地均出现有机质的富集,有机质主要富集于硅质页岩中。     

黔西北仁页2井牛蹄塘组页岩特点及含气评价

上扬子地区广泛发育下古生界海相页岩。研究表明:牛蹄塘组富有机质段岩性以深水陆棚相黑色炭质页岩和黑色硅质页岩为主,有机质类型以Ⅰ型为主,总有机碳含量为0.37%~11.83%,变化幅度较大,有机质成熟度为2.01%~3.11%,处于成熟—过成熟阶段,储集空间以微孔和中孔为主,连通性差。利用测井数据、等温吸附实验对页岩含气量进行分析,牛蹄塘组总含气量为0.68~6.04 m3/t。仁页2井揭示了黔西北地区下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩具有高有机质丰度、高有机质成熟度、含气性较好的特点,表明牛蹄塘组具有较好的页岩气资源潜力。     

酉秀隆褶带下寒武统牛蹄塘组页岩有机地化因素对含气性的影响研究

为了探讨酉秀隆褶带下寒武统牛蹄塘组有机质页岩勘探潜力,在野外地质调研基础上,结合页岩气资源调查评价专题基础地质研究资料,对研究区牛蹄塘组有机质页岩有机地球化学特征及其对含气性的影响进行了分析。结果表明:研究区下寒武统牛蹄塘组页岩TOC平均4.62%,R_o平均3.43%,有机质类型以Ⅰ型为主,总体上属于中等烃源岩;牛蹄塘组页岩已进入生烃衰竭期,现今页岩气的散失大于补充导致页岩吸附气含量不高,R_o过高导致的微孔隙减少掩盖了TOC增加导致的微孔隙增加,构造运动和压实作用的破坏减少了页岩气的储集空间,是牛蹄塘组页岩含气性较差的可能原因;整体而言,下寒武统牛蹄塘组有机质页岩中段为有利储集层段,W4井附近为有利储层分布区带。适当的有机质成熟度、较高的有机碳含量、构造作用对保存条件的影响,是牛蹄塘组页岩今后的主要研究方向。     

上扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩沉积环境

上扬子地区下寒武统页岩展现出了良好的页岩气勘探前景，是油气资源的重要战略接替领域。通过露头观测、岩心描述、薄片观察、扫描电镜分析以及主微量元素地球化学分析，对该套页岩沉积环境进行了综合研究。根据矿物学、岩石组构及沉积构造的不同，在筇竹寺组识别出5大类12小类岩相类型，进一步总结了浅水陆棚、深水陆棚、斜坡-盆地沉积体系中发育的6类典型的沉积序列，建立了相应的沉积模式。浅水陆棚沉积处于氧化、相对低的古海洋生产力条件下，发育磷质-云质-泥质沉积序列和砂质-泥质-灰质沉积序列，有机质含量普遍偏低。深水陆棚以及斜坡-盆地沉积处于贫氧-缺氧、高海洋生产力的条件下，发育富含有机质的泥质-磷质-云质沉积序列、硅质-泥质沉积序列和泥质沉积序列。在四川盆地资阳-长宁一线陆内裂陷槽内部以及四川盆地之外东南部黔中、黔北及鄂西-渝东等大部分深水陆棚沉积区是富有机质页岩发育的有利区域。此外，热液活动为黔西北地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩提供了必要的物质基础和保存条件，有利于形成富有机质的页岩。     

渝东南地区海相页岩有机质孔隙发育特征及演化

页岩气在储层内的有效赋存及渗流由有机质孔隙决定。由此,以渝东南地区下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组高—过成熟度典型富有机质黑色海相页岩为研究对象,使用电子显微镜观察2套页岩层位的有机质孔隙结构。结果表明：龙马溪组页岩有机质孔隙主要发育在焦沥青内部,而固体干酪根内仅发育少量直径较小的有机质孔隙;牛蹄塘组页岩的焦沥青和固体干酪根均不发育有机质孔隙;2套页岩的总有机碳含量、全岩矿物组成及干酪根类型均具有相似特征,但牛蹄塘组页岩的热成熟度要远高于龙马溪组页岩,且已达到变质期,其固体干酪根和焦沥青的物理化学性质均趋近于石墨,导致其有机质内部不发育孔隙。过高的热成熟度不利于页岩中有机质孔隙的保存,所以渝东南地区下寒武统牛蹄塘组高—过成熟度海相页岩气的勘探开发应重点寻找热成熟度低于3.5%的地区。     

黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩气地质调查井位优选

对黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩露头和实测剖面进行系统的基础地质调查基础上,对采集的页岩样品进行有机地球化学、矿物组成、物性条件及含气特点等实验测试分析.研究结果表明,下寒武统牛蹄塘组页岩在岑巩、石阡、铜仁一带分布稳定、埋藏适中,厚度在40～60m之间,有机碳含量普遍大于2.5％,有机质热演化程度高,处于成熟-过成熟阶段.页岩吸附含气量平均为2.74m3/t,并且TOC值与黏土矿物含量对其影响作用明显,在剖面上呈现规律性变化.优选并实施了位于黔北地区岑巩县羊桥乡的岑页1井,该井完井深度为1 526m,钻遏揭示的下寒武统牛蹄塘组黑色页岩厚度为53m,岩性以炭质页岩为主,气测录井发现页岩气显示.     

泌阳凹陷陆相页岩有机质特征及富集因素分析

采用地球化学与沉积学理论方法并结合元素分析、高分辨扫描电镜等实验技术手段,以中国典型陆相断陷湖盆泌阳凹陷为例,探讨了页岩中有机质发育特征、形成环境及富集影响因素,研究表明富有机质页岩中有机质是页岩油形成的物质基础,决定着页岩的生烃潜力和生烃量;有机质主要来源于低等的浮游藻类,有机质发育环境主要为缓慢沉积的、干旱-半干旱的还原条件下、具有中等-高生产力的咸水湖泊环境;无定形有机质是有机质的主要赋存形式;生烃作用产生大量有机质孔隙能为页岩油提供有效的储集空间;古环境决定了有机质保存条件,沉积相带控制有机质富集的平面展布。     

鄂尔多斯盆地延长组7段有机质富集主控因素

鄂尔多斯盆地延长组7段（长7段）富有机质页岩中的有机碳含量呈异常高值，其有机质的富集从根本上来说是受古构造、古气候、古沉积环境和事件作用综合控制的。对这些控制因素进行分析，并探讨了他们在富有机质页岩形成过程中的作用。结果表明：长7段沉积期强烈的构造活动对有机质的富集起到了非常重要的作用，一方面导致盆地整体沉降，湖盆面积扩大，从而使得可容空间增大；另一方面诱发了多期的火山和湖底热液活动，并借此向湖泊中输送了大量的营养物质。充足的生长空间、丰富的营养物质和适宜的气候条件使得水生生物异常繁盛（湖泊初始生产力极高），这为富有机质页岩的形成提供了丰富的物质基础。尽管长7段沉积期氧化-亚氧化的底水环境不利于有机质的保存，但是在供给量充足的前提下，仍然使得大量的有机质保存了下来，从而造成了有机质在沉积物中的大量富集。     

四川盆地早寒武世裂陷槽西部页岩发育背景与有机质富集

四川盆地绵竹-长宁裂陷槽内部发育潜力巨大的下寒武统烃源岩。对位于裂陷槽西部中央的错巴沟剖面下寒武统页岩开展了总有机碳(TOC)、矿物组成和主、微量元素测试,以揭示其发育时期的构造背景、陆源输入、古气候、初级生产力、水体氧化还原条件与热液活动等与有机质富集之间的关系。结果表明研究区主要处于被动大陆边缘沉积环境,具有较稳定的沉积速率,气候温暖湿润,存在间歇性气候变冷。TOC值分布在5.96%~23.15%之间,平均含量为11.64%。营养元素P、Ba、Cu和Ni等揭示了该时期高的初级生产力,这是因为温暖湿润的气候加剧了化学风化,从而向海洋输入大量的营养物质导致的。氧化还原敏感元素指标与黄铁矿含量说明研究区Ⅱ段、Ⅲ段富有机质沉积物主要发育于厌氧硫化的底水环境。下寒武统异常富集的微量金属元素可能与早寒武世裂陷槽拉张背景下的海底热液活动有关,其不仅可促进化能自养型生物的发育,同时与海水混合后有利于底水厌氧硫化环境的形成,促进有机质的保存。     

山东东部白垩系莱阳群沉积地层与有机质特征

为了解山东东部白垩系莱阳群沉积地层，研究有机质特征，在对灵山岛、崂山垭口-八仙墩及胶莱盆地的典型剖面地层野外踏勘的基础上，结合灵山岛元素地球化学、胶莱盆地有机地球化学的相关研究成果，采用了沉积学、沉积地球化学、有机地球化学的研究方法手段，系统研究了灵山岛莱阳群地层的有机质特征。胶莱盆地早白垩世莱阳期主要发育一套河湖相及冲积扇相的陆相沉积地层，有机地球化学研究表明，其水南段烃源岩样品主要为腐泥型（Ⅰ型）和腐殖腐泥型（Ⅱ₁型），已进入生烃门限，处于热演化成熟阶段；而灵山岛、崂山垭口-八仙墩早白垩世莱阳期则主要发育深水重力流、深水牵引流为主的海相沉积地层，对灵山岛粉砂岩和页岩进行元素地球化学研究指示了其沉积环境为海相还原环境，且有机地球化学研究表明，灵山岛样品为腐殖型（Ⅲ型）和腐殖腐泥型（Ⅱ₁型），处于高成熟到过成熟阶段，灵山岛浊积岩可能已经完成了生排烃过程。     

古环境与有机质富集控制因素研究——以鄂尔多斯盆地南缘长7油层组为例

长7油层组富有机质页岩在鄂尔多斯盆地南缘广泛分布,但其形成古环境和控制因素存在争议。对鄂尔多斯盆地铜川地区瑶页1井长7油层组开展高密度元素扫描和有机地球化学分析,重建长7页岩沉积期古环境,揭示富有机质页岩形成的控制因素。结果表明,古生产力由下而上呈现逐渐降低的趋势;长7沉积期水体微咸并逐渐淡化;水体有由富氧到贫氧再到富氧的变化规律。富有机质页岩热解、有机碳的测试显示干酪根类型包括Ⅱ₁,Ⅱ₂,Ⅲ,有机质的质量分数为0.44%~26.90%,纵向上有机质特征差异性较大。综合页岩的有机质特征和各项古环境参数,精细分油层组研究认为有机质丰度主要受到水体还原程度的控制,而有机质类型则与古生产力相关,火山灰对古生产力提高有积极作用。     

羌塘盆地白垩系黑色岩系生烃母质研究

羌塘盆地白垩系是该区域新近发现的潜在烃源层系,通过有机岩石学和地球化学相结合的方法研究了其生烃母质。结果表明,根据观测到的各类生烃母质形状、大小、聚集形式以及荧光等特征综合分析,其成烃生物组合由高到低主要包括底栖生物、细菌、浮游藻类和高等植物4大类,并以底栖藻类占主要地位。这种以底栖藻类为主的烃源岩系与国内外其他同类烃源岩特征类似,在地球化学特征上表现为有机质丰度高(TOC大于2.0%,达到好烃源岩质量标准)、有机质类型较差(Ⅱ₂型),据此认为这套黑色岩系形成于海相环境。结合其在区域上的热演化特征,认为其具有良好的生烃潜力,特别是生气潜力,值得在今后的油气勘探和地质研究中加以重视。      

川东地区二叠系海相页岩有机质富集对有机质孔发育的控制作用

有机质的丰度、显微组分及微观赋存方式等多种因素对海相页岩中有机质孔隙的发育具有重要控制作用,但相关研究目前仍较为缺乏。基于有机地球化学与有机岩石学分析、扫描电镜、有机质能谱测试等技术手段,对川东地区二叠系茅口组和吴家坪组过成熟海相页岩有机质丰度（TOC）、有机显微组分及有机质赋存方式开展系统对比分析,探讨了有机质富集对有机质孔隙发育的控制作用,并建立了有机质孔隙发育演化模式。研究结果表明：(1)吴家坪组和茅口组虽均具有“TOC高和原始组分以藻类体为主”的特征,但有机质的赋存方式存在差异。茅口组TOC相对较高,有机质以顺层富集和局部富集等方式赋存;吴家坪组TOC相对较低,有机组分中见结构镜质体和无结构镜质体,有机质以分散或局部富集等方式赋存。(2)有利的原始有机组分类型的存在是有机质孔隙发育的前提,藻类体等腐泥组分中发育丰富的有机质孔隙,而镜质体等腐殖组分中有机质孔隙不发育。TOC控制了有机质孔隙的发育程度,在一定范围内,TOC越高,有机质孔隙越发育。有机质赋存方式影响有机质孔隙的保存,分散型有机质赋存在脆性矿物格架之内,有机质孔隙保存好;局部富集型和顺层富集型有机质边缘无有效格架支撑,...     

上扬子地区下寒武统牛蹄塘组页岩中黄铁矿特征及其地质意义

黄铁矿的研究不仅为沉积、成岩环境的恢复提供依据,也为富有机质页岩的预测提供参考.以上扬子板块3个不同沉积位置钻井(宜昌EYY1井、威远W001-4井、汉中SNY1井)的下寒武统牛蹄塘组页岩为例,通过X射线衍射全岩矿物分析(XRD)、显微镜、扫描电镜和碳硫分析等实验手段对样品及其黄铁矿进行对比研究.研究区样品中黄铁矿主要...     

苏北盆地古近系阜宁组二段富有机质页岩特征与沉积环境

苏北盆地古近系阜宁组二段（E₁f₂）发育两套富有机质页岩，分布广泛，油气显示丰富，页岩油形成条件有利。通过对大量岩心及薄片的观察，结合系统的有机地球化学、全岩X-衍射及微量元素测试资料，研究了苏北盆地E₁f₂两套富有机质页岩特征及沉积环境。苏北盆地E₁f₂两套富有机质页岩特征截然不同，其中第一页岩层（E₁f₂页1）以深灰色块状含灰泥岩和硅质泥岩为主，微显层理；页岩有机碳含量平均介于2.21%～3.41%，有机质类型以Ⅰ型为主。第二页岩层（E₁f₂页2）为灰黑色油页岩与纹层状含云、含灰泥岩、泥云岩、泥灰岩互层，纹层发育，有机碳含量平均介于2.02%～2.99%，有机质类型以Ⅰ型为主。苏北盆地E₁f₂沉积古气候经历了自半干热、还原、半咸水环境向干热、强还原、盐湖环境，再向温湿、氧化、淡水环境演化的过程；富有机质页岩形成于强还原、干热、咸水环境向氧化、温湿、正常淡水环境过渡的最大湖泛面附近，其中E₁f₂页2形成于强还原、干热的咸水—盐湖环境，E₁f₂页1形成于强还原、半潮湿—半干热的半咸水环境。沉积环境演化，造就了E₁f₂泥页岩层间及富有机质页岩内部岩性、电性及烃源岩品质的差异。      

四川盆地震旦—寒武系高演化烃源岩无机地球化学特征与评价

高演化烃源岩评价因有机质的损耗而使得传统有机地球化学参数逐渐失效，而烃源岩中的无机元素不易受成熟度的影响。为探索无机地球化学方法在高演化烃源岩评价中的应用，以四川盆地震旦—寒武系为例，基于无机(主量、微量和稀土元素)地球化学方法，从烃源岩发育的三大控制因素(古生产力、沉积环境和沉积速率)分析入手，开展了烃源岩无机地球化学研究。结果表明，综合运用Ba和Ni元素丰度确定烃源岩古生产力，Mo_EF、U_EF、Ce异常特征确定沉积水体氧化—还原条件，TiO₂/Al₂O₃比值确定沉积速率，揭示研究区烃源岩有机质富集主要受控于沉积环境与古生产力，而受沉积速率的影响相对较小；川中与威远—资阳地区下寒武统筇竹寺组烃源岩古生产力高、沉积环境最为还原，烃源岩质量最好，属于高生产力和好保存模式。无机地球化学方法是高演化烃源岩评价的一种有效途径。