页岩气理论研究的基础意义

页岩气作为油气勘探的一个新领域,越来越受到世界各国的重视.页岩气的勘探开发对于提高中国天然气产量具有重要意义,但页岩气的研究意义又不仅限于能源领域.系统的分析与研究表明,页岩气研究在能源、地质、环境等方面均具有重要意义.页岩气研究是一个涉及多学科、跨领域的系统工程,应采取系统论的观点对页岩气和其它沉积矿产、低温层控矿产等共伴生矿产进行系统研究,结合地质工程、环境保护等展开全面的基础性分析.     

页岩气及其勘探研究意义

与传统意义上的泥页岩裂缝气并不完全相同,现代概念的页岩气是主体上以吸附和游离状态同时赋存于具有生烃能力泥岩及页岩等地层中的天然气聚集,具有自生自储、吸附成藏、隐蔽聚集等地质特点。美国的页岩气勘探取得巨大成功,是投入工业性勘探开发的三大非常规天然气类型之一,目前已形成了区域性页岩气勘探开发局面。中国的页岩气研究正在起步,许多盆地及研究区具有页岩气成藏的地质条件。与美国东部地区页岩气成藏地质条件进行初步对比,中国南方具有有利的页岩气发育条件,开展页岩气研究具有重要意义。     

我国页岩气资源及影响因素

在世界面临能源短缺的背景下,页岩气作为油气勘探的一个新领域,越来越得到世界各国的重视。我国页岩气资源丰富,许多盆地或地区具有页岩气大规模成藏的地质条件,对页岩气的研究显得尤为重要。该文介绍了我国页岩气资源储量、分布及开采面临的问题,概述了页岩气地质特征。在此基础上探讨了我国页岩气的影响因素,认为我国页岩气主要受有机碳含量、成熟度、裂缝的发育程度、地层压力的控制;页岩气与煤层气同属于非常规天然气,其赋存形态、成因类型、富集规律具有很多相似之处,因此可将页岩气与煤层气进行对比研究。     

黔西北上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气聚集条件分析

根据野外露头地质调查、最新钻井及样品测试等基础资料,以富有机质页岩形成的地质背景及展布特征——页岩气聚集条件—勘探有利区预测为主线,对黔西北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气成藏条件进行分析,并采用综合信息叠合法对黔西北地区有利区进行预测。研究发现,页岩气发育的富有机质页岩段主要位于五峰组和龙马溪组底部,具有分布面积广、厚度大、有机质含量高、有机质类型好等特点,且具有充足的储集空间和运移通道。现场解吸实验表明,该套富有机质页岩具有良好的含气性能。总体分析,该区域与北美典型页岩气盆地具有良好的地质对比性,具有良好的页岩气聚集条件,是页岩气勘探研究以及后期页岩气开发的重要领域。     

同位素热年代学在页岩气勘探开发中的应用:以华南地区为例

随着同位素热年代学理论体系、分析测试和模拟技术的不断完善,同位素热年代学已成为基础地质和常规油气勘探领域研究不可或缺的热点学科,但对于其在页岩气勘探开发地质评价领域中的系统应用还关注较少.通过对页岩气勘探开发综合评价体系及同位素热年代学相关理论分析,结合近年来华南地区多套页岩层系的勘探开发实践,指出同位素热年代学在页岩地层对比,页岩烃源评价中的生排烃史和构造热演化史、储集特征、保存条件评价中的核心指标（抬升剥蚀时间、剥蚀量的恢复及断裂活动期次）以及页岩可压性等多个方面的研究均可作为有效技术手段,研究表明同位素热年代学在页岩气勘探开发领域应用前景极为广阔.      

“页岩气地质与评价”主题专辑（下）目次

页岩气作为一种非常规天然气资源,以其储量大、初产量较高、开采周期长、开采成本低、清洁环保等优点备受各国关注,是常规油气最现实的替代资源之一,具有重要的战略地位。美国页岩气开发的突破性进展,在全世界掀起了一场“页岩气革命”。一场由页岩气引领的能源革命正以美国为中心波及全球,进而影响到世界能源格局、地缘政治乃至全球经济秩序,页岩气正在成为天然气勘探开发的重要领域。
近年来,北美地区海相页岩气勘探开发获得的巨大成功表明,长期以来被看作烃源岩或盖层的泥页岩层,当其发育有足够的天然裂缝或经压裂改造后能够产生大量裂缝系统时,完全可以作为一种新型油气储集层;泥页岩层中的天然气（甲烷为主）以吸附或游离态为主要赋存方式,是一种典型的自生自储和自盖型的非常规油气资源,这一认识的进步在世界范围内大大拓宽了天然气的勘探领域,引起了国内、外学者对页岩气地质基础理论研究和勘探开发技术的高度关注。
我国作为全球页岩气资源量最大的国家,于2005年开启了页岩气勘探开发进程。2009年8月我国在重庆市綦江县启动了首个页岩气资源勘查项目,这标志着继美国和加拿大之后,我国正式开始对页岩气开展勘探工作。2011年12月国土资源部将页岩气列为第172个独立矿种、2011年6月和2012年11月国土资源部面向社会各类企业先后开展的两轮页岩气探矿权出让招标,将我国页岩气勘探开发引入高潮。特别是近几年,我国在跟踪和借鉴北美地区页岩气地质勘探与开发成功经验的同时,企事业单位和高等院校等先后积极地对我国页岩气资源调查评价与勘探开发示范区建设开展了大量卓有成效的工作,已取得了丰硕成果,并有效地指导了我国页岩气勘探开发的生产实践。结果表明,我国具备海相、陆相和海陆过渡相等多类型页岩气形成的地质条件,丰富的页岩气资源将成为我国未来能源结构中的重要组成部分。
迄今为止,我国不仅在页岩气地质理论认识与评价方法上取得了重要进展,而且在勘探开发实践中也获得了重大突破,目前已成为全球除北美地区以外率先发现页岩气并实现商业性开发的国家。我国不仅在多个地区的下古生界海相、上古生界海陆过渡相、中生界陆相等三大领域的多套页岩层系中发现了页岩气,而且在重庆涪陵焦石坝地区、四川盆地南部长宁-威远地区已完成了数十亿方的产能建设。这些勘探成果充分展现出了我国巨大的页岩气资源开发潜力。
为了系统地反映我国页岩气地质基础理论与评价方法方面的最新研究成果,我们受《地学前缘》编辑部的特约,基于2010年第376次香山科学会议“中国页岩气资源基础及勘探开发基础问题”、2011年和2014年的页岩气国际学术研讨会上的部分专家的优秀报告而进行约稿,经过一年的努力,专家学者们为“页岩气地质与评价”上、下专辑贡献了37篇文章。该专辑内容分4个部分。第一部分“页岩气富集规律与分布”,包括我国潜质页岩的形成和分布、页岩气形成的地质条件、页岩气富集机理与特征及高产的控制因素、页岩气勘探前景分析等方面成果;第二部分“页岩岩石力学性质与裂缝研究”,涵盖页岩储层脆性、岩石力学性质、裂缝发育与分布特征及有效性评价等方面成果;第三部分“页岩岩相表征”,包括页岩岩相特征、岩相的精细划分及预测等方面成果;第四部分“页岩储层特征与评价”,包含页岩储层矿物与岩石学、有机地球化学、储集空间类型与结构、含气性及非均质性等特征与影响因素等方面的成果。
期待以本专辑出版为契机,促进我国复杂地质条件下多类型页岩气地质基础理论的发展与评价方法体系的建立,推动我国页岩气勘探开发取得更大的突破。由于我们工作的不足,还有部分专家的重要研究成果未能征集到专辑中来,实属遗憾。
感谢所有作者（包括文章未能在本专辑中刊登的稿件提交者）、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版所付出的辛勤努力！     

海陆过渡相页岩气层系沉积研究进展与页岩气新发现

四川盆地海相页岩气成功规模效益开发,使我国页岩气跨入了高速发展的快车道,确立了页岩气在我国能源安全保障中的重要战略地位。我国海陆过渡相页岩气资源丰富,有望成为我国页岩气增储上产的现实领域。目前海陆过渡相页岩气勘探开发和地质评价还处在初期阶段,海陆过渡相富有机质页岩发育特征与分布、沉积模式、有机质富集机理等非常规油气沉积学相关研究有待深入。通过系统厘定海陆过渡相相关概念与特征,明确了国内外典型海陆过渡相页岩气层系;系统总结海陆过渡相页岩沉积研究现状与新进展,揭示了海陆过渡相中富有机质页岩有利发育环境、主要沉积模式和页岩气储层基本特征。系统梳理鄂尔多斯、四川、渤海湾等盆地海陆过渡相页岩气勘探开发新发现,指出了我国海陆过渡相页岩气具有良好勘探开发前景。海陆过渡相页岩层系常伴有煤层,可进行页岩气、煤层气等联合开采,实现“体积开发”,以期有效推动我国天然气产业高质量大发展。     

中国非常规油气勘探开发与理论技术进展

新世纪非常规油气获战略突破,微纳米孔喉页岩系统油气成为油气资源接替的重要新领域,非常规油气资源在能源格局中的地位愈发重要。致密气、煤层气、重油、沥青砂等已成为勘探开发的重点领域,致密油成为亮点领域,页岩气成为热点领域。中国在致密气、页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源勘探开发获重要突破,油页岩、天然气水合物、重油、油砂矿等获重要进展,初步评价中国非常规石油资源量(223~263)×10~8t,天然气资源量(890~1260)×10~(12)m~3。中国非常规油气研究取得重大进展,细粒沉积学在陆相敞流湖盆大型浅水三角洲砂体、湖盆中心砂质碎屑流沉积、海陆相细粒沉积等研究新进展,提供了盆地中心储集体形成和分布的理论依据;非常规储层地质学在研究方法技术、多尺度数据融合、地层条件物理模拟等方面取得重大进展,多方法多尺度整体表征非常规储层已成为研究热点,推动了非常规油气地质学地质理论和方法技术快速发展;创新发展了连续型油气聚集理论,构建了非常规油气地质学理论体系框架,明确了非常规油气地质研究的内涵、地质特征、形成机理、分布规律和核心技术,为大面积非常规油气规模勘探开发奠定了理论基础;非常规油气勘探开发技术方法快速发展,涌现了烃源性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性评价等"六特性"、"甜点区"地质一工程综合评价等核心评价方法,微地震监测、水平井钻完井、"工厂化"生产、"人工油气藏"等开发工程核心理念和技术,推动非常规油气"革命性发展"。非常规油气的突破,带来了坚持理论创新、坚持核心技术进步等4点重要启示,对延长石油工业生命周期、推动理论技术升级换代、改变能源格局具有深远意义。     

鄂尔多斯盆地多种能源矿产分布特征与协同勘探

鄂尔多斯盆地富含油、气、煤、铀等多种能源矿产。多种能源矿产在空间上具有一定的分布规律和组合形式,在时序上具有较为一致的矿产富集和后期保存、改造时期,在成因上具有一定的成生关系。结合多能源矿产的成矿背景、成藏(矿)机理、赋存规律、勘探理论与实践等,基于经济效益最大化和勘探方法最优化原则,建立了鄂尔多斯盆地多种能源矿产的协同勘探模式,将盆地划分为7个协同勘探区,每一个勘探区以某一种或两种矿产为主探,兼探其他矿产。在协同勘探模式的基础上,针对不同协同勘探区,制定了相应的协同勘探方法,为多种能源矿产协同勘探的实施奠定了理论基础。     

四川盆地及其周缘下古生界页岩气保存条件研究

页岩气的勘探表明,页岩含气已成为一个不争的事实,但是含气的规模以及是否具有工业价值需要进一步研究。与美国相比,中国页岩气具有独特的地质条件,页岩气保存条件可能是中国南方下古生界页岩气勘探研究的重点。文中以四川盆地及其周缘下古生界下寒武统和上奥陶统-下志留统页岩层系为研究对象,从物质基础、构造作用和演化历史、地层水条件、盖层及其微观性质、天然气组分和压力系数等几个方面对页岩气的保存条件进行研究,并综合分析各种指标,提出页岩气保存条件综合评价指标体系,以期对四川盆地及其周缘下古生界页岩气勘探提供更进一步的参考资料。     

基于页岩气地质调查评价的思考与认识

在高频层序地层格架内,开展页岩气储层的矿物成因、母岩性质对页岩储层中黏土等矿物的发育形成及油气储层意义、矿物演化序列过程中对有机质生烃及形态变化的控制机理、特征性矿物赋存的油气地质学意义、特殊地质条件下的油气赋存认识以及“木桶效应”参数的识别等方面的研究,有望成为丰富页岩气地质理论的方向。在前人对页岩气地质调查评价研究的基础上,结合页岩气地质调查评价实践与认识,认为物源-沉积与生烃-成藏2个源汇体系的地球系统作用过程是页岩气储层非均质性的根本控制因素,构造-沉积这一结构性控制因素对页岩储层性质起决定性作用,后期构造改造及成藏演化等系统控制因素是对前者的修饰改造。页岩储层内烃类气体的多源多汇在一定程度上可突破储层非均质性,认为含气量与总有机碳含量相关系数是储层非均质性强弱的一种表征。研究成果丰富了页岩气调查评价理论体系,为后续评价工作提供了方法参考。     

Geological Conditions and Prospect Forecast of Shale Gas Formation in Qiangtang Basin,Qinghai-Tibet Plateau

The presence of shale gas has been confirmed in almost every marine shale distribution area in North America.Formation conditions of shale gas in China are the most favorable for marine,organic-rich shale as well.But there has been little research focusing on shale gas in Qiangtang Basin,Qinghai-Tibet Plateau,where a lot of Mesozoic marine shale formations developed.Based on the survey results of petroleum geology and comprehensive test analysis data for Qinghai-Tibet Plateau,for the first time,this paper discusses characteristics of sedimentary development,thickness distribution,geochemistry,reservoir and burial depth of organic-rich shale,and geological conditions for shale gas formation in Qiangtang Basin.There are four sets of marine shale strata in Qiangtang Basin including Upper Triassic Xiaochaka Formation （T3x）,Middle Jurassic Buqu Formation （J2b）,Xiali Formation （J2x） and Upper Jurassic Suowa Formation （J3s）,the sedimentary types of which are mainly bathyal-basin facies,open platform-platform margin slope facies,lagoon and tidal-fiat facies,as well as delta facies.By comparing it with the indicators of gas shale in the main U.S.basins,it was found that the four marine shale formations in Qiangtang Basin constitute a multi-layer distribution of organic-rich shale,featuring a high degree of thickness and low abundance of organic matter,high thermal evolution maturity,many kinds of brittle minerals,an equivalent content of quartz and clay minerals,a high content of feldspar and low porosity,which provide basic conditions for an accumulation of shale gas resources.Xiaochaka Formation shale is widely distributed,with big thickness and the best gas generating indicators.It is the main gas source layer.Xiali Formation shale is of intermediate thickness and coverage area,with relatively good gas generating indicators and moderate gas formation potential.Buqu Formation shale and Suowa Formation shale are of relatively large thickness,and covering a small area,with poor gas generating indicators,and limited gas formation potential.The shale gas geological resources and technically recoverable resources were estimated by using geologic analogy method,and the prospective areas and potentially favorable areas for Mesozoic marine shale gas in Qiangtang Basin are forecast and analyzed.It is relatively favorable in a tectonic setting and indication of oil and gas,shale maturity,sedimentary thickness and gypsum-salt beds,and in terms of mineral association for shale gas accumulation.But the challenge lies in overcoming the harsh natural conditions which contributes to great difficulties in ground engineering and exploration,and high exploration costs.     

GUIDANCE FOR CONTRIBUTORS

1.Papers should be devoted mainly to various aspects of research concerning geosciences and related disciplines in China, such as stratigraphy, paleontology, origin and history of the Earth, structural geology, tectonics, mineralogy, petrology, geochemistry, geophysics, geology of mineral deposits, hydrogeology, engineering geology, environmental geology, regional geology and new theories and technologies of geological exploration. Those of scientific interest to the geological community in China or of international interest are also welcome.     

走向21世纪的矿床学

文章简要回顾了百年来矿床学取得的重要进展，包括：（1）矿床成因分类的建立；（2）层控矿床研究与矿床多成因理论的兴起；（3）板块构造与区域成矿规律；（4）矿床模型；(5)型矿床研究；（6）海洋现代热液成矿作用的发现；（7）成矿演化的不可逆性与节律性等。针对21世纪中人类社会可持续发展的需要，矿床学研究出现了两个新趋势；（1）全球化；（2）矿业开发与环境保护一体化。面临着三个主要研究领域；（1）成矿理论的推陈出新；（2）研究开发新型矿产资源，建立广义的矿产资源地质学；（3）建立绿色矿业体制所需的矿床学基础研究。     

岩相古地理研究可作为页岩气地质调查之指南

得益于水平井和压裂技术的发展,页岩气已成为中国油气勘探开发的热点。沉积环境决定了有机质的含量、类型、矿物组成和含量、厚度、埋深等页岩气基本地质要素的特征。在开展区域沉积相研究的基础上,通过岩相古地理编图方法,可以明确烃源岩有利相带的时空分布,从而为页岩气勘探提供基础和方向。以四川盆地南部及邻区志留系龙马溪组为例,通过详细的沉积相及岩相古地理研究,确定了烃源岩的有利相带和空间展布特征。在岩相古地理图的基础上,叠加矿物组成、有机碳含量、成熟度、厚度等页岩气评价参数,预测了四川盆地南部及邻区志留系龙马溪组页岩气远景区和有利区。页岩气地质调查的根本目标是寻找页岩气的远景区和有利区,为页岩气勘探开发提供科学依据。因此,岩相古地理研究与编图可作为基本方法及关键的技术,为页岩气的地质调查工作提供指南。     

再论岩相古地理可作为页岩气地质调查之指南

在页岩气的区域地质调查阶段,主要通过有机质含量（TOC）与类型、有机质热演化程度、含气页岩厚度、矿物组分类型与含量以及储集层特征等基本地质条件参数,对页岩气有利区进行评价,而以上页岩气基本地质因素均受沉积相的控制。以详细的沉积相研究为基础,通过岩相古地理编图,可以明确富有机质页岩的展布特征,所以岩相古地理控制了页岩气的发育特征。通过利用主要基本地质条件参数,对川南及邻区志留系龙马溪组黑色岩系页岩气有利区进行初步评价,认为川南及邻区志留系龙马溪组,只要已进入中成岩阶段的浅海陆棚相黑色岩系,就能形成页岩气储层。在前人研究的基础上,进一步实例论证并提出沉积相或岩相古地理研究应为页岩气地质调查和选区评价的关键和基础。     

矿床学的百年回顾与发展趋势

文章简要回顾了百年来矿床学取得的重要进取，包括：①矿床成因分类的建立；②层控矿床研究；③板块构造与区域成矿；④矿床模型研究；⑤区域成矿学研究；⑥超大型矿床研究；⑦海洋现代热液成矿作用的发现；⑧恩矿年代研究等。针对21世纪人类社会可持续发展的需要，矿床学研究出现了两个新趋势：①全球化；②矿业开发与环境保护一体化。面临着三个主要研究领域；①成矿理论的推陈出新；②研究开发新型矿产资源，建立广义的矿产资源地质学；③为加强矿山环保所做的矿床学基础研究。最后作者还提出发展成矿学研究的若干建议。     

肯尼亚地质矿产资源特征及找矿远景

通过对肯尼亚地层、构造、岩浆岩及矿产资源分布与特征的研究,认为肯尼亚基础地质工作程度总体偏低,缺乏系统的成矿规律研究。地层单元大致可分为前寒武系变质基底、上古生—中生界沉积岩系和新生界火山岩沉积岩系3类,大地构造位于非洲中东部泛非构造运动所形成的莫桑比克带上,区内经历了多期次构造岩浆活动。优势矿产资源为金、铜、煤和铁矿,其中金矿主要赋存于肯尼亚西南部地区前寒武系绿岩带和西部地区的莫桑比克带内,铜矿主要在肯尼亚裂谷两侧莫桑比克带内,煤矿主要蕴含于东南部地区的古生界上石炭统—二叠系页岩中。此外,肯尼亚油气资源潜力巨大,陆域产油地层主要为中新统中深湖相厚层泥岩,图尔卡纳湖及周边地区为重点勘探区域。     

贵州龙马溪组页岩气储层特征及其分布规律

为了评价贵州省志留系下统龙马溪组页岩气资源开发潜力,开展了野外地质调查及页岩气井勘探工作,研究了龙马溪组页岩气储层特征及其分布规律。研究表明:贵州龙马溪组地层主要分布于遵义-余庆一线以北,页岩干酪根类型以I型和II₁型为主,有机碳质量分数普遍小于2%,R_o值为1.5%~3.39%,且下部有机质成熟度明显高于上部;页岩矿物组成以碎屑矿物及黏土矿物为主,表现出较强脆性;页岩孔隙相对发育,以孔隙型、孔隙-裂缝型储集空间为主,主缝、微缝、粘土矿物层间孔缝形成理想的解吸-渗流通道;页岩抗压、抗张强度差异较大,但水介质对页岩强度的影响不大;页岩含气量范围0.63~2.81 m3/t,表现出随深度增加而增大的趋势;扬子地台所历经的多期次构造活动对区域页岩气保存产生了重要影响,正安-务川-沿河以北是贵州龙马溪组页岩气保存的有利区。      

1982~2022年《矿床地质》载文分析与趋势展望

《矿床地质》是中国报道矿产资源最新研究成果的代表性刊物，同时也是汇集矿床学领域重要研究进展及成果的学术交流平台，对其载文热点追踪及期刊量化评价有助于梳理国内矿床学领域的研究进展，探究未来发展趋势，并为学科相关研究人员提供借鉴和参考。文章基于文献计量学研究、借助大数据和机器学习等手段，分析了1982~2022年《矿床地质》刊载论文的内容与信息，揭示矿床学40年的研究热点及主题演化情况，并通过与国际同领域知名期刊的对比，系统性地总结和讨论其展现的研究领域的进展和发展趋势。该刊主要聚焦于地球科学领域，热点关键词主要包括：流体包裹体、成矿作用、矿床成因、成矿流体和地质特征等。历年刊文可归纳为5个研究主题，包括区域成矿规律、成矿背景与构造环境、成矿流体和矿化特征、成岩成矿年龄和岩浆热液成矿作用以及元素富集成矿。热门地区主要是内蒙古、新疆和西藏等中西部省区。未来矿床学研究将会更加注重新技术和新方法的宏观和微观应用、多学科交叉融合对矿床成因机制和成矿规律的揭示，以及矿产勘查的综合指导等方面。