上扬子地区南部志留系龙马溪组笔石页岩有机质特征
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第31卷第3期2017年 6月资源环境与工程Resources Environment & EngineeringVol .31,No .3June . ,2017鄂西来凤地区上奥陶统_下志留统龙马溪组富有机质页岩储层特征—以龙潭坪剖面为例王登\余江浩\李雄伟\吴龙\徐海洋2(1.湖北省地质调查院,湖北武汉430034; 2.湖北省地质局第八地质大队,湖北襄阳441002)摘要:在野外观测的基础上,通过薄片鉴定、地球化学分析、X -衍射分析、物性测量、扫描电镜观察和等温吸附模拟等多种方法,对鄂西来凤地区龙潭坪剖面龙马溪组富有机质页岩储层特征进行研究。
研究表 明,龙潭坪龙马溪组富有机质页岩厚度较大,达51. 8 m ,有机碳含量高,介于0.80%〜6.55%,平均值为 2.70%,热演化程度高,处于高一过成熟阶段;脆性矿物含量丰富,平均值为59.0%;多种孔隙类型及裂 缝发育;等温吸附实验表明吸附气量为1.83〜3.54 m 3/t ,平均值为2.68 m 3/t ,气体吸附能力强。
综合认 为,鄂西来凤地区龙马溪组富有机质页岩储层条件好,具有良好的页岩气勘探前景。
关键词:来凤地区;龙马溪组;页岩;储层特征;页岩气中图分类号:T E 132.2文献标识码:AD O I :10. 16536/j. cnki. issn. 1671 -1211.2017.03.012页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中, 以吸附和游离态为主要存在方式的一种非常规天然气[1_9]〇龙马溪组富有机质泥页岩是上扬子地区下古生界 主力烃源岩之一,具有厚度大、分布广的特点[113]。
渝页1井、宁201井、来地1井等的钻探已经证实龙马 溪组泥页岩具有很好的页岩气显示或工业气流发现, 其中宁201井所在的长宁区块现已成为中国页岩气商 业开发示范区之一,勘探潜力巨大[12_13]。
本文在野外 露头剖面观测的基础上,从泥页岩厚度、有机碳含量、 矿物组成和物性等多方面对龙潭坪剖面龙马溪组页岩 储层特征进行深入分析,以期为该区下一步页岩气勘 探提供依据。
第36卷第1期2024年1月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSV ol.36No.1Jan.2024收稿日期:2023-07-25;修回日期:2023-09-01;网络发表日期:2023-11-13基金项目:中国石油化工股份有限公司科技项目“白马地区常压页岩气富集高产机理与目标评价”(编号:P21087-1)资助。
第一作者:包汉勇(1981—),男,博士,研究员,主要从事油气勘探开发综合研究工作。
地址:(430223)湖北省武汉市东湖高新区大学园路18号勘探开发研究院。
Email :**********************。
文章编号:1673-8926(2024)01-0014-09DOI :10.12108/yxyqc.20240102引用:包汉勇,刘超,甘玉青,等.四川盆地涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩古构造应力场及裂缝特征[J ].岩性油气藏,2024,36(1):14-22.Cite :BAO Hanyong ,LIU Chao ,GAN Yuqing ,et al.Paleotectonic stress field and fracture characteristics of shales of OrdovicianWufeng Formation to Silurian Longmaxi Formation in southern Fuling area ,Sichuan Basin [J ].Lithologic Reservoirs ,2024,36(1):14-22.四川盆地涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩古构造应力场及裂缝特征包汉勇1,刘超1,甘玉青1,薛萌2,刘世强2,曾联波2,3,马诗杰2,罗良2(1.中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院,武汉430223;2.中国石油大学(北京)地球科学学院,北京102249;3.北京大学能源研究院,北京100871)摘要:通过岩石力学实验、声发射实验和地震资料综合解释,利用有限元数值模拟方法,对涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组海相页岩古构造应力场进行了数值模拟,并结合岩心实测结果,预测了构造裂缝的发育特征。
四川盆地五峰—龙马溪组页岩储层形成机理通过对四川盆地五峰-龙马溪组典型井和剖面优质黑色页岩岩石学、矿物学、地球化学、多尺度孔隙结构等对比研究,取得以下结论和认识:(1)四川盆地五峰-龙马溪组优质黑色页岩(TOC>2.0%)空间展布受隆坳格局控制,坳陷中心沉积厚度大,向古隆起方向减薄。
威远和长宁地区优质黑色页岩沉积于黔中隆起和川中隆起之间的坳陷区,主要岩性为黑色钙质页岩、黑色粉砂质页岩和少量黑色硅质页岩;焦石坝地区优质黑色页岩沉积于川中隆起和雪峰隆起之间的坳陷区,主要岩性为黑色硅质页岩和黑色粉砂质页岩。
(2)五峰-龙马溪组黑色页岩矿物组分、时空展布和厚度上存在差异:长宁和威远地区碳酸盐矿物含量相对较高,焦石坝地区石英含量相对较高,且焦石坝地区石英和TOC具有很好的相关系,而威远和长宁地区石英和TOC不具有明显的相关系;威远地区优质黑色页岩主要分布在龙马溪组中下段,厚度在25m左右,五峰组不发育,长宁和焦石坝地区优质黑色页岩主要分布在五峰组和龙马溪组下段,厚度分别为30m左右和40m左右。
造成这个差异的主要原因是古隆起迁移引起的沉积中心的迁移。
(3)四川盆地及周缘五峰-龙马溪组沉积时期古隆起的发育与迁移对上扬子五峰-龙马溪组沉积期海盆沉积格局产生重要影响,在綦江地区还形成一个水下隆起,导致不同地区五峰-龙马溪组优质黑页岩地球化学特征显示古生产力、氧化还原条件、水体滞留程度和埋藏效率差异较大,威远地区的初级生产力、氧化还原环境和埋藏效率比长宁和焦石坝地区差,但水体滞留程度比长宁和焦石坝地区强。
这些差异导致不同地区有机质页岩的富集方式不同:威远地区富有机质页岩富集的模式主要是水体滞留导致底层水体缺氧,有机质的埋藏效率增加;焦石坝地区富有机质页岩的富集模式为半开放-开放水体生物繁盛与深水底层水体缺氧,从而影响富有机质页岩的富集;长宁地区位于两者的过渡区。
(4)五峰-龙马溪组黑色页岩主要发育有机质孔、无机孔和裂缝空隙类型,其中有机质孔为主要的孔隙类型。
地质通报GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA第30卷第2~3期2011年3月Vol.30,No s .2~3Mar.,2011美国Fort Worth 盆地为前陆盆地,石炭系Bar -nett 页岩是一套碎屑岩和碳酸盐岩混合沉积,主要由黑色页岩、黑色钙质页岩、泥灰岩、黑色白云质页岩和黑色含磷质页岩5种岩性构成[1-2]。
盆内Barnett 页岩覆盖面积约1.29×104km 2[3],最大厚度可达305m ,平均厚度76m [4],埋深为1982~2592m [5],可采天然气地质储量达(0.85~1.24)×1012m 3[2,6],页岩气产量超过0.99×108m 3/d [3]。
四川盆地是一个叠合盆地,构造和沉积演化较Fort Worth 盆地复杂,志留系龙马溪组也是一套碎屑岩和碳酸盐岩混合沉积,岩性四川盆地志留系龙马溪组页岩与美国Fort Worth 盆地石炭系Barnett 组页岩地质特征对比曾祥亮,刘树根,黄文明,张长俊ZENG Xiang-liang,LIU Shu-gen,HUANG Wen-ming,ZHANG Chang-jun成都理工大学/油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610059State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation/Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,Sichuan,China摘要:从沉积学、地球化学、生烃演化、构造演化等方面,对美国Fort Worth 盆地石炭系Barnett 页岩和四川盆地下志留统龙马溪组页岩进行了对比性研究,发现四川盆地志留系,特别是川南志留系页岩气具有较好的勘探前景。
2套烃源岩共性与个性共存,具有相似的沉积背景、厚度、有机质类型(Ⅰ~Ⅱ1)和生烃演化史。
焦石坝地区龙马溪组页岩有机质孔隙特征黄仁春;倪楷【摘要】页岩气作为非常规天然气,其载体页岩为低孔低渗的致密岩,天然气在致密的页岩中的赋存形式、储存场所及富集机理一直是地质家们研究的问题。
对川东南焦石坝龙马溪组富有机质页岩储层研究过程中,发现页岩中除了常规储层中常见的孔隙类型外,有机质颗粒内孔隙发育程度很高。
通过扫描电镜观察、氮气吸附以及大量测试分析资料综合研究认为,焦石坝龙马溪组富有机质泥页岩富含无机孔隙和有机孔隙,有机孔隙是页岩中优势孔隙类型,发育程度具有非均质性,形态多样,平面上通常为泡泡状、似椭圆状、港湾状及其他不规则形状,孔径范围2~900 nm不等。
另外,有机质微小的孔隙、粗糙的表面特性,为吸附甲烷提供了比表面积,其亲油(气)的特性使其优先吸附、储集天然气,对页岩气富集起了重要作用。
【期刊名称】《天然气技术与经济》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P15-18)【关键词】四川;东南;焦石坝;页岩气;孔隙特征;有机质孔隙;富集【作者】黄仁春;倪楷【作者单位】中国石化勘探南方分公司研究院,四川成都 610041;中国石化勘探南方分公司研究院,四川成都 610041【正文语种】中文0 引言页岩一直以来都只是作为一种烃源岩来研究的,很少有人把它作为储层来研究,南方海相龙马溪组页岩气层中发现了微米级到纳米级孔隙,其类型除了与常规储层相似的粒间孔、晶间孔、溶蚀孔等孔隙外,还发现了大量的黏土矿物孔和有机质孔,这两类孔隙几乎是页岩中所特有的,黏土矿物孔和有机质孔在页岩孔隙中占主导地位。
关于有机质孔隙的详细研究在国内还比较少,本文的目的就是研究焦石坝地区龙马溪组页岩中普遍发育存在的有机质孔隙的形态、大小、发育程度等特征及影响因素,希望起到抛砖引玉的作用,从而促进国内页岩气研究的发展。
1 龙马溪组页岩中孔隙类型氩离子束抛光扫描电子显微镜技术是对泥页岩孔隙进行高分辨率观察的重要手段,主要针对纳米级孔隙(直径小于10 μm)进行研究,通过大量SEM图像观察(图1),在焦石坝龙马溪组页岩中识别出晶间孔、溶蚀孔、流体包裹体内孔以及黏土矿物孔、有机质孔隙等孔隙类型。
川东南武隆地区五峰—龙马溪组富有机质页岩特征本文以川东南武隆地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩为研究对象,选取武隆及邻区典型露头剖面进行测量、描述、取样,并通过岩矿薄片、X-射线衍射全岩分析,以及有机碳、热解、氯仿沥青、干酪根碳同位素、沥青反射率等地球化学分析,结合对前人相关地质资料的收集分析,系统研究了五峰-龙马溪组页岩的岩石类型、展布发育特征、沉积相、烃源岩特征等页岩气资源条件,取得以下成果和认识:1.通过野外观察、薄片鉴定和X-射线衍射全岩分析,研究区五峰-龙马溪组黑色页岩可划分为四种类型:(1)黑色炭质页岩,污手,主要分布于五峰组底部;(2)黑色、灰黑色硅质页岩,含笔石化石,厚度大,硬度高,主要发育于五峰组上部;(3)黑色页岩,主要分布于龙马溪组下部,含笔石化石;(4)粉砂质页岩,主要发育于龙马溪组上部。
页岩矿物组分以石英和粘土矿物为主,其次为钠长石和微斜长石,个别样品见白云石、方解石、黄铁矿,粘土矿物以云母为主,其次为伊利石和石膏。
2.根据岩石类型、沉积构造、沉积岩石组合等相标志分析,区内五峰-龙马溪组可划分出浅水陆棚和深水陆棚两类沉积相,沉积相控制着页岩类型及其分布。
该区五峰组主要为一套混积深水陆棚相沉积,岩性主要为硅质岩、炭质页岩,局部为硅质页岩与砂质页岩互层状沉积;龙马溪组下部为一套泥质深水陆棚相沉积,岩性主要为黑色页岩,局部含砂质,向上部则过渡为砂泥质浅水陆棚相沉积,岩性以粉砂质页岩为主。
3.通过露头剖面、钻井资料及沉积相研究认为,该区五峰-龙马溪组页岩分布具有以下规律:(1)黑色页岩主要发育于呈南西-北东向展布的观音桥-武隆-焦石坝-漆辽菱形区域;(2)两个黑色页岩厚度较大的区域分别为焦石坝-黄莺-巴鱼-观音桥(A带)、漆辽-彭水-秀山(B带);(3)漆辽-武隆黄莺-焦石坝-道真巴鱼-綦江观音桥一带可能为该区五峰-龙马溪期的沉降中心,水体相对较深,有利于有机质富集保存。
目录摘要 (2)关键字 (2)1 生烃条件 (3)1.1 地层和岩性特征 (3)1.2 有机碳含量 (4)1.3 有机质类型 (4)1.4 热演化程度 (5)2 储集条件 (5)2.1 孔隙 (5)2. 2缝和不整合面 (6)2.3 吸附气含量 (6)3 封盖及保存条件 (7)4 气测显示及有利地区预测 (7)5 结论 (8)6 参考文献 (8)四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析蒲泊伶1蒋有录1王毅2包书景2刘鑫金1(1、中国石油大学地球资源与信息学院山东东营 257061;2、中国石化石油勘探开发研究院北京 100083)摘要:四川盆地下志留统龙马溪组发育富含有机质页岩。
作为页岩气的源岩,该套页岩在盆地内分布广泛,厚度大,有机质含量高,有机质类型好,热演化程度高,生气潜力大;作为储层,页岩中孔隙和裂缝发育,为页岩气提供了充足的储集空间,并且等温吸附实验也表明,页岩具有较强的气体吸附能力;由于页岩的致密性及抗构造破坏性,本地区构造条件满足页岩气成藏要求。
多口井下志留统页岩的气测显示也为页岩气的存在提供了有利证据。
根据页岩厚度、有机碳含量、热演化程度和生烃强度等信息,预测宜宾---自贡---泸州一带及达州---万县一带为页岩气的有利勘探区域。
关键词:四川盆地;龙马溪组;页岩气;热演化程度;气体吸附能力;成藏条件;有利勘探区带中图分类号: TE112 文献标识码: A 文章编号:0253-2697(2010)02-0225-06 Reservoir-forming conditions and favorable exploration zones of shale gas in Lower Silurian Longmaxi Formation of Sichuan Basin PU Boling1JIANG Youlu1 WANG Yi2BAO Shujing2LIU Xinjin1(1. College ofGeo-resources and Information, China University of Petroleum,Dongying257061, China;2.Sinopec Research Institute of Petroleum Exploration and Production, Beijing100083,China)Abstract: There develops shale with rich organic matters in Longmaxi Formation of the Lower Silurian in Sichuan Basin. This shale with a great thickness is the source of shale gas and widely distributed in the basin. As the source,the shale is characterized as high organic content,good organic type and high organic thermal evolution degree.As the reservoir,there exits great quantity of cracks,porous and wrinkles,which offers sufficient accumulated space for shale gas. The isothermal adsorption test shows that the shale has strong ability of gas adsorption. The structural condition in this basin is available for forming shale gas reservoir. The gas shows of many wells drilled in the shale strata of the Lower Silurian in this area indicated the great potential of shale gas. The shale indexes of thickness distribution, organic carbon content, thermal evolution degree and gas generation level in Sichuan Basin show that Yibin- Zigong-Luzhou and Dazhou-Wanxian areas are the favorable zones for shale gas exploration.Key words: Sichuan Basin; Longmaxi Formation; shale gas; thermal evolution degree; ability of gas adsorption;reservoir-forming conditions; favorable exploration zone页岩气是一种非常规油气资源,是以“自生自储”方式赋存在页岩层中的天然气。
鄂西渝东地区龙马溪期岩相特征及其对富烃页岩控制鄂西渝东地区志留系龙马溪组在浅海陆棚环境下发育一套优质烃源岩,且分布范围较广、厚度较大,具备良好的页岩气形成条件,为中国南方海相地层油气勘探重要区块。
由于早志留世是中国南方挤压最强烈的时期,其岩相古地理特征变化较快,而鄂西渝东地区龙马溪期古地理特征相对较稳定。
岩相古地理特征控制了富烃页岩沉积区的分布范围和富烃页岩的质量。
标签:鄂西渝东地区;龙马溪组;富烃页岩;岩相古地理引言中国南方志留系勘探程度较低,制约了对中上扬子地区志留世岩相古地理的研究和认识。
中上扬子地区早志留世龙马溪组发育分布范围广、厚度较大的黑色页岩,为一套优质烃源岩,多数已达成熟-过成熟阶段,构成区域范围的烃源岩系和具备良好的页岩气形成条件。
受岩相古地理控制的富烃沉积区是整个中上扬子海相地层地质调查和油气勘探的重要地区。
与FortWorth盆地Barnett页岩相比[1],志留系龙马溪组页岩具有良好的页岩气勘探潜力。
一直以来,由于龙马溪组在南方海相油气组合中与下伏的五峰组共同构成区域性的烃源岩层系,因此前人开展了大量研究工作[2]。
一般认为,龙马溪组泥页岩均可以当做烃源岩,而且其富烃沉积区的分布特征不是很明显,但从近几年的系统性的研究发现[3],龙马溪组泥页岩虽然整体厚度很大,但并非全部为烃源岩层,平面上其烃源岩的质量都有明显的差异。
笔者认为,探讨鄂西渝东地区龙马溪期岩相古地理特征对研究富烃沉积区变化具有重要的意义。
1 鄂西渝东地区龙马溪期岩相古地理特征早志留世,本区整体上为一套浅海陆棚沉积环境。
但是由于受晚奥陶世整体构造格局及晚奥陶世都匀运动的影响(在黔北地区称为黔中隆起,在宜昌地区称为宜昌上升),研究区志留系整体上存在东高、西低的构造格局。
早志留世龙马溪早期,石柱冷水溪、武隆黄草、咸丰活龙坪等地沉积了一套深水陆棚沉积物,并且以深水泥质陆棚为主,是研究区志留系烃源岩最发育的层系。
沉积物类型以黑色、深灰色碳质泥、页岩,含碳粉砂质泥、页岩为主,泥岩普遍被碳质侵染。
湖南永顺区块龙家寨向斜龙马溪组页岩地化特征及页岩气资源潜力评价湖南永顺区块内龙家寨向斜志留系龙马溪组页岩为深水陆棚沉积环境,具有页岩气成藏和保存条件,在X井的钻探过程中,运用油页岩综合评价仪分析岩心样品的实验方法,获得了TOC值,Tmax等参数,分析可知有效页岩有机质类型为Ⅰ型,且已经成熟演化,计算得生气强度为9×108m3/km2,利用成因体积法计算得该向斜页岩气总地质储量为288×108m3,资源丰度类比法计算总地质储量为87×108m3。
标签:永顺;龙马溪;地化;页岩气;储量前言页岩气是以热成熟作用或连续生物作用为主以及两者相互作用的聚集在烃源岩中的天然气以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩或高碳泥页岩的天然气聚集,表现为典型的烃源岩层内就近聚集“原地成藏”模式。
自从2012年3月3日,国家发展改革委、财政部、国土资源部、国家能源局正式发布《页岩气发展规划》以来,基本完成全国页岩气资源潜力调查与评价,建成了涪陵国家页岩气示范区,湖南永顺区块与涪陵类似,在志留纪时期沉积了很厚的龙马溪组页岩,但是目前对永顺区块龙马溪组的页岩气资源量的评价、页岩气形成与保存条件和“甜点区”预测的基础地质研究较少。
本文利用X井的钻井、录井原始资料和页岩地化分析测试,分析永顺区块龙家寨向斜龙马溪组烃源岩地化特征,并与A井,B井对比,为永顺区块页岩气资源量的评价提供理论依据。
1 区域概况1.1 地理特征湖南永顺页岩气区块位于湖南省西北部湘西土家族苗族自治州永顺县,东邻张家界市,西邻龙山县、保靖县,面积982.23km2。
永顺区块西部地区以发育山地地貌为主,海拔300~1000m,高差较大;东部地区以小丘陵和向斜谷地地貌为主,海拔450~650m。
1.2 区域构造概况湖南永顺页岩气区块位于中扬子地块湘鄂西冲断褶皱带“桑植-石门复向斜带”的西南部,整体以发育具复杂结构的挤压逆冲构造为特征。
受印支—燕山期区域挤压应力作用的控制,全区以发育北北东向展布的褶皱构造为主,由东南向北西方向依次分布贺虎-摇湾背斜、青安坪向斜、沙坝-也庄背斜、龙家寨向斜、盐井-首车背斜、马蹄寨向斜6个次级构造单元裂。
川东南五峰-龙马溪组页岩储层特征分析摘要:川东南地区五峰-龙马溪组是我国很长一段时间页岩气勘探开发的重点目的层段,由于工区目的层段页岩储层特征复杂,制约页岩气赋存状态和含气量评价,本文基于页岩展布特征、地化特征和矿物成分,分析评价川东南五峰-龙马溪组页岩储层特征。
为工区页岩气的产量评估、富集规律认识以及高效开发方案的实施提供重要的理论支撑。
研究表明,川东南地区五峰-龙马溪组页岩储层具有分布广、厚度大等特点,页岩有机质均发育较好,页岩气资源丰富、地质条件优越,TOC含量普遍大于2%,有机质类型主要以Ⅰ型-Ⅱ1型为主,属腐泥型和腐殖-腐泥型干酪根,热成熟度普遍介于2-3%之间,为生干气阶段,具有页岩气勘探开发的潜力。
且样品中石英等脆性矿物含量高、膨胀性粘土矿物含量较少则利于后期压裂改造和裂缝的形成。
关键词:川东南;五峰-龙马溪;页岩;矿物成分1.前言川东南地区五峰-龙马溪组,是我国南方海相地层最有利的页岩气勘探开发重点层系[1]。
工区位于上扬子板块,整体经历了多期旋回构造运动,在奥陶世时晚期,川东南地区受板块的强烈挤压发生大规模的海侵,使得研究区页岩沉积出大量的含笔石黑色页岩[2]。
寒武世时,研究区整体上经历了快速的海侵,此时盆地内以海相沉积为主,地层经历了连续沉积后,形成了浊流沉积盆地由于川东南地区盆内遭受构造改造作用时间较晚且改造程度较弱,志留系龙马溪组表现为超压地层,地层压力系数越高,页岩气保存条件优越,因此分析评价页岩气储层特征对页岩气赋存状态和含气量的评价具有重要的意义[3]。
2.页岩展布特征川东南地区在晚奥陶-志留纪时期经历了一个缓慢海进、海退的沉积旋回,由盆内向盆缘,整套地层沉积速率增大,厚度也随之增大[4]。
如焦页1井志留系厚986.3m,隆页1井志留系厚1017.5m,彭页1井志留系厚1391m。
五峰-龙马溪组厚度在不同地区,亦有较大变化,彭页1井钻遇五峰-龙马溪组405m,隆页1井钻遇五峰-龙马溪组220m,焦页1井钻遇五峰-龙马溪组228.3m。
㊀第38卷第5期煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报Vol.38㊀No.5㊀㊀2013年5月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYMay㊀2013㊀㊀㊀文章编号:0253-9993(2013)05-0851-06四川盆地志留系龙马溪组有机质特征与沉积环境的关系张小龙1,李艳芳1,吕海刚1,闫建萍1,妥进才2,张同伟1(1.兰州大学甘肃省西部矿产资源重点实验室,甘肃兰州㊀730000;2.中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源中心,甘肃兰州㊀730000)摘㊀要: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124个样品进行碳硫含量㊁Rock -Eval 热解分析和有机质碳同位素组成分析㊂结果显示,五峰组 龙马溪组底部约20m 段TOC 含量较高,达3.04%~7.28%,向上残余有机质含量变低(0.81%~1.83%)并趋于稳定㊂硫含量在0.02%~4.69%,平均为0.95%㊂龙马溪组页岩δ13C org 值在-31.2ɢ~-29.4ɢ,平均-30.1ɢ,显示有机质以Ⅰ,Ⅱ型为主㊂TOC 与硫含量㊁δ13C org 之间存在着一定的相关关系㊂结合龙马溪页岩的岩石学和化石特征,认为控制龙马溪组烃源岩有机质富集的主要原因是海平面升高㊁气候变暖和深水还原环境,导致有机质产率高且保存好㊂奥陶系五峰组和志留系龙马溪组底部高有机质海相泥岩是页岩气富集的最有利层段㊂关键词:四川盆地;龙马溪组;有机质;沉积环境;碳同位素;页岩气中图分类号:P618.13㊀㊀㊀文献标志码:A收稿日期:2013-03-06㊀㊀责任编辑:张晓宁㊀㊀基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2012CB214701);国家自然科学基金资助项目(41072092)㊀㊀作者简介:张小龙(1988 ),男,甘肃张掖人,博士研究生㊂E -mail:zhangxl12@lzu.edu.cn㊂通讯作者:张同伟(1965 ),男,甘肃武威人,教授,博士生导师㊂E -mail:zhangtw@lzu.edn.cnRelationship between organic matter characteristics and depositional environment in the Silurian Longmaxi Formation in Sichuan BasinZHANG Xiao-long 1,LI Yan-fang 1,LÜHai-gang 1,YAN Jian-ping 1,TUO Jin-cai 2,ZHANG Tong-wei 1(1.Key Laboratory of Mineral Resources in Western China (Gansu Province ),Lanzhou University ,Lanzhou ㊀730000,China ;2.Lanzhou Center for Oil and Gas Resources ,Institute of Geology and Geophysics ,Chinese Academy of Sciences ,Lanzhou ㊀730000,China )Abstract :The carbon and sulfur content,Rock-Eval pyrolysis and the carbon isotopes of organic matter were analyzed using 124fresh outcrop samples collected from the Ordovician Wufeng Formation to the Lower Silurian Longmaxi For-mation in Shuanghe Town,Changning County in Sichuan Basin.The results show that TOC content is high(3.04%to7.28%)in the Wufeng Formation and the lower part of the Longmaxi Formation,and the thickness of high TOC inter-val is about 20m.The TOC content sharply decreases from 0.81%to 1.83%in the upper part of the Longmaxi For-mation and then becomes stable with its content values less than 1%.The sulfur content ranges from 0.02%to 4.69%,with an average of 0.95%.The δ13C org values of the Longmaxi shale are concentrated in the range of -31.2ɢto -29.4ɢ,with an average of -30.1ɢ,indicating that organic matter is dominated by Type Ⅰand Type Ⅱ.Com-bined with petrology and fossils characteristics of the Longmaxi Formation,the authors suggest that the main controls to the organic matter enrichment are sea level rise caused by global warming and the deep water reducing environment fa-vorable for organic matter high productivity.In addition,a relatively slow deposition rate and reducing conditions leadto the better preservation of the organic matter.Therefore,the Wufeng Formation and the lower part of Longmaxi For-mation marine shales with abundant TOC content in Sichuan basin is the main target for shale-gas exploration.Key words :Sichuan Basin;Longmaxi Formation;organic matter;depositional environment;carbon isotopes;shale gas煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报2013年第38卷㊀㊀进入21世纪以来,页岩气逐渐地引起了广泛的关注,其巨大的资源量和经济效益得到各国政府的重视㊂全球页岩气资源量达到456ˑ1012m3㊂据推测,目前40%的页岩气是可采的[1]㊂美国是页岩气研究开发的先行国家,其储量相当可观,达到85ˑ1012m3㊂我国页岩气具有良好的勘探前景㊂据初步调查和研究表明,我国页岩气资源量为(86~166)ˑ1012m3,仅四川盆地川南地区寒武系筇竹寺组和志留系龙马溪组地层页岩气资源量就达到(6.8~8.5)ˑ1012m3[2]㊂但是目前我国对页岩气资源量的评价㊁页岩气形成与保存条件和 甜点区 预测的基础地质研究较少㊂笔者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,旨在研究富有机质泥岩有机质含量在垂向上的变化㊁有机质特征与沉积环境的关系和页岩含气性的主要控制因素,为页岩气资源量的评价提供理论依据㊂1㊀地质概况及研究剖面地质特征1.1㊀四川盆地区域地质四川盆地位于扬子地台西北缘,呈北东向菱形展布㊂盆地周边为环绕盆地的相连山脉㊂自古生代至中㊁新生代以来,四川盆地经过复杂的地质构造过程,完成了克拉通盆地到前陆盆地的演化,是一个海陆相复杂叠合的盆地[3]㊂长宁县双河镇位于四川盆地川南褶皱区南缘,地质构造属川南褶皱带东西向构造体系 川黔右坳陷 范围㊂1.2㊀研究剖面地质分层长宁县双河镇龙马溪组剖面整体上是一个近东西向的复合协调褶皱(图1)㊂剖面从底部分别发育上奥陶统涧草沟组㊁五峰组和下志留统龙马溪组㊂涧草沟组是一套含钙质粉砂质泥岩和含铁质黏土岩㊂五峰组是一套含炭质和硅质的笔石相页岩,厚度9m㊂五峰组顶部发育含赫南特贝的观音桥段,厚度约十几厘米,它的出现代表奥陶纪沉积时代的结束和志留纪沉积时代的开始㊂龙马溪在该剖面厚度大,按岩性特征分为上㊁下两段㊂下段为一套黑色笔石页岩夹少量砂质泥岩或薄层粉砂岩,微细层理发育㊂下部常富含黄铁矿星点㊁团块或结核;上部炭质减少,钙质和砂质增多,产丰富的笔石㊂区域地质调查结果显示龙马溪组自下而上有7个笔石带或笔石组合:Clima-cograptus normalis-Glyptograptus sinuatus组合;Clima-cograptus bicaudatus带;Orthograptus vesiculosus带; Petalolithus Palmeus-Cephalograptus tubulariformis组合;Monograptus sedgwickii带和Retioclimacis typical-Pristiograptus variabilis组合㊂上段为一套灰㊁灰黑色灰质粉砂质页岩或灰质页岩夹泥灰岩㊁粉砂岩,产笔石㊁三叶虫及腕足类化石㊂腕足类可分为Mesopho-lidostrophia和Nalivkinia两个组合;三叶虫有Latiproe-tus sp.,Encrinuroides sp.等;笔石分带不清㊂龙马溪组下段到上段生物化石种属和组合上的变化指示当时沉积是由深水向浅水方向变化的[4],下段上部耙笔石的大量发育指示深水相沉积已经结束[5]㊂图1㊀双河镇剖面地质分层Fig.1㊀Geological layering and cross section of Shuanghe Town2㊀实验结果与分析2.1㊀有机质含量及垂向变化总有机碳含量是烃源岩丰度评价的重要指标,也是衡量生烃强度和生烃量的重要参数㊂页岩中的有机质是页岩气的生气母质,也是页岩中吸附气的重要吸附介质㊂页岩的含气性与有机质的含量密切相关㊂实际观测表明,总含气量和吸附气量与岩石的总有机碳丰度(TOC)之间存在线性关系[6-7]㊂对长宁县双河镇五峰组 龙马溪组124个样品进行TOC分析结果显示,五峰组 龙马溪组页岩TOC平均值为2.26%,底部20m段残余有机质含量较高,达2.20%~7.28%,向上有机质含量减小并趋于稳定(图2),为典型的大陆架沉积环境下有机质的变化特征[8]㊂董大忠等[9]在长宁县双河镇龙马溪组页岩部署了长芯一井,钻井154.6m,钻遇实际地层厚度约90m,对钻井样品研究结果同样表明龙马溪组页岩TOC有底部高向上变低且趋于稳定㊂对比实测的长宁 双河新鲜露头剖面和长芯一井钻井剖面TOC含量变化,二者具有非常好的可比性(图3)㊂这表明采集的长宁 双河新鲜露头样品没有遭受地表风化剥蚀的影响,对研究有机质特征和在岩石地球化学特征方面具有一定的代表性㊂(笔者对龙马溪的界限是按照时代界线划分的,这样就把岩性上与龙马溪组页岩一致的上奥陶统五峰组区分开)㊂陈波等[10]对石柱地区冷水溪龙马溪组剖面进行了TOC分析,结果显示从龙马溪组底部到顶部,258第5期张小龙等:四川盆地志留系龙马溪组有机质特征与沉积环境的关系图2㊀长宁县双河镇地层综合柱状图及TOC,S 含量和δ13C org 随地层厚度的变化Fig.2㊀Integrated stratigraphy histogram of the study profile and the variation of TOC content,sulfur content and δ13C orgvalue with stratigraphicthickness图3㊀研究剖面与长芯一井TOC 含量对比Fig.3㊀Comparison of TOC content variation in theinvestiagted cross section with Changxin 1wellTOC 具有同样的变化趋势㊂这表明长宁县双河镇五峰组 龙马溪组TOC 分析结果和变化趋势在区域上具有一定的代表性㊂2.2㊀Rock -Eval 热解分析和热成熟度岩石热解是广泛应用于研究烃源岩有机质类型㊁成熟度和生烃潜力评价的一种分析方法㊂对龙溪组部分样品进行了Rock -Eval 热解分析,结果显示绝大部分样品S 2峰无法测得,有3个样品测得的S 2峰在0.01~0.03mg /g 岩石,T max 在205~442ħ,氧指数(OI)在1~52mg /g 岩石,大部分样品的氢指数(HI)无法测得㊂对高演化源岩,用干酪根元素比(O /C,H /C)㊁Rock -Eval 方法来判识有机质类型和成熟度就失去了有效性和准确性㊂曾祥亮等[11]对该地区页岩储层研究表明,龙马溪组页岩R o 值在2.4%~3.6%,处于过高成熟阶358煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报2013年第38卷段㊂2.3㊀有机质含量和硫含量的关系沉积岩中硫(S)以有机硫㊁金属硫化物和硫酸盐为主,黑色页岩中以黄铁矿和有机硫为主㊂各种形态硫的含量特征与页岩形成环境有密切关系㊂在缺氧条件下,硫酸盐在细菌的作用下和有机质发生氧化还原反应,生成大量的H 2S,在早期成岩阶段H 2S 与铁离子结合形成硫化物,与有机质中的活性官能团反应形成有机硫㊂但金属离子在竞争结合H 2S 时具有优势,即在铁离子存在的环境下,黄铁矿的形成优先于有机硫[12]㊂实测的硫主要为还原态的硫,龙马溪页岩硫含量(黄铁矿硫和有机硫的总和)在0.02%~4.69%,平均为0.95%㊂从五峰组底部到龙马溪顶部,硫含量表现为底部20m 较高且稳定,中部10m 不连续增高,上部逐渐降低并趋于稳定(图2),反映了自下而上沉积环境从深水陆棚到浅水陆棚变化的过程㊂龙马溪页岩硫含量与TOC 含量之间存在一定的相关关系㊂当TOC 含量<2%时,TOC 含量与硫含量之间有明显的正相关关系,相关系数达到0.76(图4)㊂这种相关关系是硫酸盐供给充足的情况下,早期成岩过程中硫酸盐与有机质发生氧化还原反应的结果,指示着非静水海洋沉积环境[13]㊂当TOC 含量>2%时,TOC 含量与硫含量之间没有明显的相关关系(图4),指示着富有机质沉积物是缺氧和静水沉积环境下的产物[14]㊂图4㊀硫含量和TOC 含量的相关关系Fig.4㊀The relationship between the sulfur contentand the TOC content2.4㊀有机质碳同位素海相页岩中干酪根碳同位素组成主要与原始有机质来源及沉积环境有关,干酪根的碳同位素主要受母质类型和热演化程度的影响㊂五峰组 龙马溪组页岩δ13C org 值在-31.2ɢ~-29.4ɢ,平均-30.1ɢ,有机碳同位素组成偏负,显示有机质以Ⅰ型和Ⅱ型为主[15]㊂陈波等[10]对石柱地区冷水溪龙马溪组剖面泥页岩做有机质碳同位素分析,结果显示δ13C org 值均小于-29ɢ㊂表明五峰组-龙马溪组页岩δ13C org 分析结果在区域上具有一定的代表性㊂从龙马溪组下段底部到顶部,δ13C org 值表现出底部20m 偏轻,中部10m 发生振荡式的波动变化,上部则偏重(图2)㊂反映出自下而上海平面下降,水体变浅,营养物质输入减少,导致有机质原始生产力的下降,同时水体含氧度增加,保存条件变差,有机质被氧化,结果导致有机碳含量由下向上变小,并伴生有机碳同位素变重的趋势㊂3㊀讨㊀㊀论3.1㊀有机质富集的机理沉积物中有机质的聚集是由很多地质边界条件所控制的,但最重要的控制因素还是沉积环境㊂3个最主要的直接控制变量是有机质的生产力㊁无机氧化物对有机质的破坏力和碎屑物对有机质的稀释率㊂只有在有机质来源丰富㊁氧化作用最小和碎屑物沉积速度适中的沉积环境下,才能形成较高丰度的有机质沉积物[8]㊂原始生产力是海相沉积物中有机质富集的前提,直接影响有机质的供给㊂大部分的有机质在水体透光区域已被消耗,通常少于10%的有机质能够避免此区域的破坏[8]㊂沉降到海底的大部分有机物被沉积物中的后生动物和微生物消耗,真正保存在沉积物中的有机质是很少的,只有0.1%~1.0%[16]㊂随有机质一起沉降的碎屑物和有机贫氢物质对有机质的积累起到稀释作用,适中的沉积速率才有利于有机质的积累和保存[8]㊂图5为有机质碳同位素与有机质丰度的关系图,由图可看出,当TOC 含量>2%时,有机质碳同位素基本为一稳定值;当TOC 含量<2%时,随着TOC 含量的降低,相应的δ13C 值偏重㊂有机质碳同位素受有机质类型和热演化程度等因素决定,Ⅰ型母质较Ⅱ型和Ⅲ型母质富集轻碳同位素,如我国南方古生界不同时代烃源岩寒武系㊁志留系㊁二叠系暗色泥岩碳同位素值不同,随着时代由老到新,碳同位素组成逐渐偏重[17],主要是反映陆源高等植物对有机质输入的贡献增大㊂对于志留系暗色泥岩而言,可认为有机质的来源主要源于海洋水生生物,陆地植物的贡献很小㊂海洋水生生物的碳同位素的变化主要取决于溶解氧和硫酸盐还原菌对有机质氧化的改造㊂改造作用越强,有机质碳同位素越重,有机质丰度也小[18]㊂因而,当TOC<含量2%时,随着TOC 含量的增加,有机质碳同位素变轻,主要反映了水体对有机质的氧化改造变小,还原环境变强,有利于有机质的保存;另一方458第5期张小龙等:四川盆地志留系龙马溪组有机质特征与沉积环境的关系面,当TOC 含量>2%时,在比较宽的有机质丰度变化范围内(2.20%~7.76%)有机质碳同位素保持不变,表明有机质类型相似,且水体较深,处于还原环境,有机质在水体中受到氧化改造的程度一致,有机质丰度的变化主要受控于矿物对有机质的稀释程度,强的矿物稀释作用导致有机质丰度的减小㊂图5㊀有机质碳同位素和TOC 含量的相关关系Fig.5㊀The relationship between δ13C org value and TOC content3.2㊀有机质类型与沉积环境的关系海相沉积中主要有欠补偿浅水 深水盆地㊁台缘斜坡㊁半闭塞 闭塞欠补偿海湾和蒸发潟湖等环境为高有机质丰度烃源岩发育的最有利的沉积环境[19]㊂五峰期和龙马溪早期海平面上升,该区属于欠补偿的深水沉积,有机质属于腐泥型,缓慢的沉积速率和还原环境有利于有机质的富集[20]㊂到龙马溪中期,海平面下降,沉积水体开始变浅,陆源物质的供给增多,沉积速率加快,还原环境遭到了一定程度的破坏,直接导致了龙马溪组上部有机碳含量的降低㊂高有机碳页岩主要发育在深水陆棚沉积区[9],晚奥陶世五峰期 志留纪早期,围绕川中古隆起为浅水陆棚沉积体系,盆地周边发育陕南 川北㊁川东 鄂西和川南3个深水陆棚沉积体系,沉积厚度达到100~500m [9],该区域是高有机碳页岩分布的良好发育区㊂川南地区具有双沉积中心的特点,分别位于万县 石柱地区和泸州 自贡 宜宾地区,其最大沉积厚度达到700m,是高有机碳页岩发育的最优区域,二者之间的重庆地区沉积厚度为50~200m 不等,也是高有机碳页岩发育区[21]㊂海洋水体中热流体的活动是促进富有机质沉积不可忽视的因素㊂现代海相沉积研究表明,海底流体活动能够明显的促进沉积物中有机质的富集[22]㊂陈践发等[23]对塔里木盆地寒武系玉儿吐斯组富有机质沉积层段的特征研究发现该组中有机质丰度(TOC)与表征海底热水活动的地球化学参数Ba /Sr 值等具有正相关关系,表明海底热水活动对有机质富集有明显的影响㊂长宁剖面五峰组和龙马溪组可见斑脱岩各一套,厚度5~10cm㊂四川盆地南部奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组上段下部发育数套斑脱岩层[24],说明海底热液是五峰组 龙马溪组底部TOC 较高的重要原因之一㊂4㊀结㊀㊀论(1)四川盆地奥陶系五峰组和志留系龙马溪组底部页岩有机碳含量高,TOC 含量平均值达到3.96%,已达到高-过成熟热演化阶段,是页岩气富集的最有利层段㊂富有机质泥岩δ13C org 平均值为-30.1ɢ,有机质以I,II 型为主,整体上五峰组和龙马溪组页岩属于好 较好的生油岩㊂富有机质泥岩中残留油在高温下的裂解,是页岩气的重要来源之一,这方面的地球化学证据将在后续的研究中给予关注㊂(2)海平面升高㊁气候变暖是五峰组和龙马溪组底部页岩有机碳含量高的主要原因,深水陆棚环境下高有机质生产率㊁适中的沉积速率和还原的水体环境控制了底部高有机质,海平面下降导致陆源碎屑物质的输入增多和还原环境一定程度的破坏是导致龙马溪组上部页岩有机碳含量变低㊂(3)值得注意的是五峰期和龙马溪早期研究区发生数次火山活动,海底热液可能是五峰组和龙马溪组底部页岩有机碳含量高的一个重要因素㊂参考文献:[1]㊀Survey of energy resources:Focus on shale gas[R].World Energy Council,2010:1-31.[2]㊀‘页岩气地质与勘探开发实践丛书“编委会.中国页岩气地质研究进展[M].北京:石油工业出版社,2011.[3]㊀邓康龄.四川盆地形成演化与油气勘探领域[J].天然气工业,1992,12(5):7-12.Deng Kangling.Formation and evolution of Sichuan Basin and do-mains for oil and gas exploration[J].Natural Gas Industry,1992,12(5):7-12.[4]㊀陈㊀旭.论笔石的深度分带[J].古生物学报,1990,29(5):507-526.Chen Xu.Graptolite depth zonation [J ].Acta Palaeontologica Sinice,1990,29(5):507-526.[5]㊀梁狄刚,郭彤楼,边立曾,等.中国南方海相生烃成藏研究的若干新进展(三):南方四套区域性海相烃源岩的沉积相及发育的控制因素[J].海相油气地质,2009,14(2):1-19.Liang Digang,Guo Tonglou,Bian Lizeng,et al.Some progresses on studies of hydrocarbon generation and 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上扬子地区南部志留系龙马溪组笔石页岩有机质特征
摘要:上扬子地区南部志留系龙马溪组黑色笔石页岩的有机质丰
度高,有机质类型好,有机质成熟度高,具有显著地有机地球化学特
征,黑色笔石页岩中笔石化石的保存方式多为聚集式,丰度较高,为
页岩气形成提供了物质基础。研究区龙马溪组有机质处于成熟-过成
熟阶段,且该区域龙马溪组的烃源岩有机质类型为Ⅰ型(腐泥型),有
利于生气。
关键词:笔石页岩 龙马溪组 生物成因 川南地区
川南早古生代志留系龙马溪组下部富有机质的黑色页岩发育。长
期以来,大多数学者都认为这是一套有利的页岩气气勘探开发层段,
并且页岩气的成因与笔石有非常密切的关系,但还未予证实。通过对
川南龙马溪组页岩的实验分析研究发现,页岩中笔石中含碳量极高,
基本与全岩中TOC含量相当。但是笔石体在地质演化历程中,其结
构的演变与页岩气生成之间的相关关系,一直研究甚少。
1项目区背景及样品来源
四川盆地南部五峰组(O3w)-观音桥段(O3g)-龙马溪组(S1l)
为还原环境下形成的一套连续沉积的暗色岩系,岩性以黑色泥岩、碳
质页岩、灰岩等为主,并可伴生黄铁矿条带,产笔石和贝类化石。据
野外调查资料,地层中笔石含量丰富,种类多样,在不同的组段呈现
出不同的组合特征。笔石形态大多呈细、长组合与短、粗状组合产出,
密集分布于泥岩层面上,富含笔石皮层体,有机显微组分属于动物有
机组。在长宁县双河剖面,龙马溪组下段含有机质页岩总厚度巨大,
岩性以暗色页岩为主,有机质含量普遍较高,向上部灰岩组分增多,
有机质含量逐渐减少。该套含有机质岩性地层厚度总体约100m,是
较好的页岩气烃源岩层段。本次实验样品来源于川南长宁-双河新鲜
露头剖面,并系统采选剖面相关实验测试样品52件。
2研究区笔石页岩的有机地球化学特征
历来油气地质学家最为关注沉积物中有机质的数量、质量(干酪
根类型)及成熟度。目前确定沉积物有机质的热演化程度使用最广泛
的方法是镜质体反射率。由于陆生高等植物在晚志留纪才出现,所以
早古生代和前寒武纪地层中不含镜质体。不少学者在这些地层中识别
出光性特征类似镜质体的物质,并利用这些镜质体的反射率来评价下
古生界地层的区域成熟度。Bustin等及Bertrand等对笔石的反射率作
为有机成熟度指标做了大量研究。研究表明,笔石碎屑具有较强的双
光轴特性和各向异性特点。在平行层面所切光面上,所测笔石的最大
反射率较垂直层面笔石光面的最大反射率要高。笔石油浸反射率随成
熟度增加而有规律地变化(刘大锰等,2000)。页岩气有利的评价标
准主要为有机质丰度(TOC)、有机质成熟度和烃源岩厚度。有机质
丰度决定生烃潜力的大小;有机质成熟度与生气量有关。
2.1有机质丰度
龙马溪组在南方海相油气组合中与下伏的五峰组共同构成区域
性的烃源岩层系,前人开展了大量研究工作,传统上把龙马溪组泥页
岩均可以作为烃源岩看待,但从近年的系统性研究发现,龙马溪组虽
然泥页岩厚度大,但并非全部为烃源岩层,无论是垂向上还是横向上,
有机质丰度可能变化很快。
根据对川东南长宁双河镇剖面龙马溪组总有机质含量的测定,泥
页岩中有机碳含量差异很大,并表现出一定的规律性。长宁县双河镇
五峰组-龙马溪组页岩TOC平均值为2.26%,底部20m段残余有机质
含量较高,达2.20%-7.28%,有机碳丰度在采样地层中及周边均呈现
由底部向上部整体呈逐渐减少并趋于稳定(张小龙等,2013;罗跃等,
2010;陈波等,2009)。方俊华等(2010)研究发现蜀南地区原始有
机质含量在1.29% ~ 11.94% 之间,在有机质成熟生烃过程中,转化
率为66.7% 左右。在偏光显微镜下定量测定3组(CN-SH-1,
CN-SH-16,CN-SH-27)从剖面底部往上测定笔石丰度平均为8.2%,
沿层面分布的长宁双河镇龙马溪组笔石丰度比较大。
2.2有机质类型
根据美国页岩气盆地的勘探经验,Ⅰ型和Ⅱ型干酪根为页岩气生
成的主要有机质类型。对四川盆地边缘地区页岩采集样品进行的透射
光-荧光干酪根显微组分鉴定分析表明,页岩有机质类型以Ⅰ型干酪
根为主。显微组分以腐泥组为主。由于志留系有机质演化程度很高,
所以选择用干酪根碳同位素法确定有机质类型。而双河镇五峰组-龙
马溪组页岩干酪根碳同位素δ13C 值为-31.5‰~-29.0‰,高有机质段
对应轻的δ13C值,由下向上δ13C值变重,但同位素最轻的碳也就
是最富含类脂质的。干酪根的碳同位素均小于-29‰,为Ⅰ型腐泥型
有机质。
2.3有机质成熟度
志留系烃源岩演化程度高,加之龙马溪组烃源岩缺乏镜质组,且
含大量笔石,因此用笔石反射率作为成熟度的指标,然后根据笔石反
射率和镜质组反射率之间的换算关系算出有机质成熟度。根据对双河
镇剖面上龙马溪组烃源岩的3个样品的镜质组反射率测定,得到该剖
面龙马溪组烃源岩的镜 质组反射率Ro均已达到过成熟阶段 。在Ro,
max< 5%以前笔石的热演化径迹与镜质体和沥青相似,成熟度低时
笔石是一种极好的成烃母质,随着成熟度的增高,笔石结构转化主要
发生增碳作用。与Barnett泥页岩相比,龙马溪组泥页岩具有相似的
有机质丰度、类型和极高的成熟度,有利于页岩气的形成和富集。
3探讨
(1)动物碎屑笔石和几丁虫的光性参数可以指示下古生界地层
成熟度,但下古生界地层缺乏镜质体,笔石反射率难于与常规的镜质
体反射率建立对应关系。因此,进一步对笔石的光性特征进行研究,
通过CAI( 牙形石色变指数)或寻求其它指标,来建立笔石反射率与镜
质体反射率之间的关系,对评价有机质成熟度有重要意义。
(2)笔石的丰度与原始有机质有较好的对应关系,且该区域龙
马溪组的烃源岩有机质类型为Ⅰ型(腐泥型),生烃潜力强,但笔石(笔
石表皮)对页岩气总量的贡献程度也值得深入研究。
参考文献
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