中上扬子地区下志留统沉积演化与页岩气勘探方向*

通过录井、测井、地震、野外剖面与岩心资料的深入剖析, 探讨中上扬子地区下志留统页岩段的沉积相与总有机碳的关系, 预测页岩气有利勘探区。中上扬子地区下志留统龙马溪组为一套20～268 m厚的黑色页岩夹灰绿色泥质粉砂岩沉积, 在等时框架内自下而上可识别出2个三级层序即SQ1与SQ2, 它们分布稳定、可对比性好。下部层序(SQ1) 的海侵体系域(TST)发育一套有利于页岩气形成的富有机质页岩, 此时期呈现出“北面向次深海敞开、东西南三面受古陆围限、陆棚广布”的沉积格局, 深水陆棚相广泛发育, 面积为255000 km², 平均厚度35 m。受海平面下降的影响, 从下部层序至上部层序水体变浅, 岩相从深水陆棚相黑色页岩向中-浅水陆棚相沙纹层理粉砂质页岩转变。岩相的发育受海平面升降、古陆、海底地形、物源供给等因素的影响, 岩相类型有碳质或硅质或钙质页岩、纹层状页岩、生物扰动粉砂质页岩、沙纹层理的粉砂质页岩、块状砂岩或介壳灰岩薄夹层5类。研究表明, 沉积相对富有机质页岩的形成具有内在的控制作用, 高TOC含量页岩发育于深水陆棚相、中陆棚相和潟湖相中。目前, 已有多口井在龙马溪组页岩获得工业气流, 揭示了该区良好的页岩气勘探前景;综合分析认为涪陵-赤水-仁怀、威远-长宁、鄂西-渝东为中上扬子地区下志留统页岩气勘探的主要方向和有利目标区。     

保山地区下仁和桥组页岩气成藏条件分析

通过野外调查及室内测试,对云南省保山地区早志留世浅海较深水环境沉积的下志留统下仁和桥组黑色笔石页岩进行了分析研究.初步认为下仁和桥组黑色页岩沉积厚度大且稳定,有机质丰度高、岩石成熟度高、有机质类型好、演化程度高、裂缝发育,具备页岩气藏的形成条件.     

扬子陆块下古生界页岩发育特征与沉积模式

为了深入探讨扬子陆块下古生界页岩发育与分布特征、建立沉积模式,系统收集与整理了扬子陆块下寒武统牛蹄塘组与上奥陶统-下志留统五峰-龙马溪组两套富有机质页岩大量数据,选取贵州省三都县渣拉沟及四川省筠连县昭104井两个典型剖面与井岩芯进行了系统观察与采样,对扬子陆块范围内两套富有机质页岩岩性与沉积相发育特征进行了系统分析.研究表明,早古生代以来,扬子陆块受被动大陆边缘扩张与陆缘造山挠曲坳陷两类成盆环境影响[1-2],牛蹄塘组页岩沉积于被动大陆边缘扩张环境,缘于上升洋流与缺氧事件复合沉积模式,富有机质页岩以扬子陆块东南缘深水陆棚-斜坡相区最为发育、厚度最大、有机碳含量最高;五峰-龙马溪组页岩沉积于加里东期周缘前陆造山环境,缘于浅水陆棚-闭塞滞留海湾沉积模式,富有机质页岩以中上扬子陆块东南缘深水陆棚区最为发育、厚度最大、有机碳含量最高.     

论海南岛地区志留系

海南岛志留系以往被划分为上、中、下三个统。志留系之上是南好组 ,其层位以往被确定为下石炭统岩关阶 ,并认为它与其下的上志留统足赛岭组呈不整合接触。最近在南好组选层型剖面发现早志留世特里奇期晚期(L ate Telychian)的 Xinanospirifer腕足动物群和三叶虫 L atiproetus cf.latilimbatus (Grabau) ,重新论证了以往被确认为中志留统靠亲山组所产的腕足类、三叶虫和珊瑚化石其实都是特里奇期早至中期的分子。现在以无可争辩的事实证明了久归于下石炭统岩关阶南好组 ,以及其下的、以往被确定为上志留统足赛岭组、中志留统靠亲山组等所谓两个构造层的地层都应改归于下志留统 (L landovery Series)。北区下志留统仅有鲁丹期中期至爱隆期早期的黑色碳质页岩相和泥页岩相沉积 ,未发现任何大化石。南区下志留统发育较全 ,为细至中粗粒碎屑岩相夹碳酸盐岩相沉积 ,产丰富介壳相各门类化石 ;当时该区所生存的动物群与扬子区早志留世的关系非常密切 ,并在早志留世末期与扬子区大部分地区一样上升为陆 ,表明海南岛地区在当时属于扬子地台区范畴。     

湘西地区志留纪沉积体系及典型前陆盆地的形成模式研究

湘西地区发育志留系中、下志留统碎屑岩地层,缺失上志留统。经沉积学综合研究,可以划分出滞留盆地、浊积扇、三角洲、潮坪滨岸等沉积体系,从下向上海平面逐渐下降,其物源来自于东南部雪峰隆起。湘西地区志留纪沉积盆地构造演化经历了前陆盆地的形成期、发展期及萎缩期、消亡期几个阶段。其沉积构造演化规律为：前陆盆地初始形成期发育深水滞留盆地沉积体系;前陆盆地发展期发育海相浊积扇沉积体系;前陆盆地萎缩期发育三角洲沉积体系,前陆盆地消亡期发育潮坪沙坝滨岸沉积体系。     

川南下志留统龙马溪组页岩岩相表征

页岩岩相表征是页岩气地质评价和选层、选区的基础性研究工作。本文以露头和钻井资料为基础,依据岩矿、薄片、地化和测井资料,建立了海相页岩岩相划分方法,对川南上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组主要岩相进行了精细表征,并形成4点认识：(1)应用岩石矿物三端员法+沉积微相划分页岩岩相类型及其组合,是开展海相页岩岩相表征的有效方法;(2)川南五峰组龙马溪组页岩发育6种岩相类型和3种典型岩相组合,其中硅质页岩和钙质硅质混合页岩是(半)深水环境的特有岩相,黏土质页岩和黏土质钙质混合页岩是半深水浅水环境的主要岩相,黏土质硅质混合页岩是浅水深水环境下的共有岩相;(3)随着水体由深变浅和水动力条件逐渐增强以及陆源物质输入量增大,不同成因岩相组合的页岩矿物成分、基质组构、古生物和有机质富集程度、测井响应等基本特征均发生重大变化;(4)受海平面变化控制,主力产层为深水陆棚沉积的硅质页岩、钙质硅质混合页岩和黏土质硅质混合页岩组合,产层顶板为半深水浅水陆棚沉积的黏土质页岩、黏土质硅质混合页岩和黏土质钙质混合页岩组合;前者因富含硅质和有机质,具有良好的脆性和物性,是形成页岩气产层的优质岩相;后者因富含黏土和贫有机质,脆性和渗透性差,是形成页岩气藏区域封盖层的优质岩相;两者自下而上构成良好的自封自储型储盖组合。     

湘西北龙山、永顺地区龙马溪组潮控三角洲沉积的发现--志留纪“雪峰隆起”形成的新证据

通过露头沉积学与岩石学分析,在湘西北龙山、永顺地区下志留统龙马溪组中首次发现完整的潮控型三角洲沉积,也是华南地区龙马溪组中存在三角洲相的首次报道。识别出前三角洲、三角洲前缘和三角洲平原3个亚相及10个微相。前三角洲亚相以滨外泥页岩为主,并发育低密度浊积岩,主要见于龙马溪组底部和下部;三角洲前缘亚相包括席状砂、分流间湾、河口砂坝和远砂坝等;三角洲平原亚相包括分流河道、分流间湾、天然堤和决口扇等,主要见于龙马溪组中部、上部。通过分析剖面垂向序列及其指示的沉积环境变化,提出本区龙马溪组三角洲相碎屑岩是构造挤压背景下“雪峰隆起”开始形成的重要沉积响应。该三角洲沉积的发现,对于理解扬子东南缘早志留世构造-古地理转型的时限与过程具有特殊意义。     

新疆东准噶尔卡拉麦里蛇绿岩带两侧志留系—石炭系沉积和构造特征分析及其意义

卡拉麦里蛇绿岩带位于新疆准噶尔盆地东北缘,查明卡拉麦里蛇绿岩所代表的古洋盆形成和闭合时代,是新疆东准噶尔乃至古亚洲洋演化历史的关键地质问题之一。本文通过对蛇绿岩带两侧志留—石炭系的岩石组合、结构构造、接触关系以及生物化石等沉积-构造特征的对比分析,揭示卡拉麦里构造带古生代的构造演化。在卡拉麦里蛇绿岩带北侧,广泛发育上志留统、下泥盆统与中—上奥陶统和加里东期花岗岩的角度不整合,普遍缺失下志留统,不整合面之下的奥陶系为变质达绿片岩相的安山岩为主,而在蛇绿岩带南北两侧的中、上志留统—泥盆系—下石炭统沉积体系特征相似,可以对比:地层间整合接触,产状平缓,褶皱、断裂构造和变质作用均不发育,主要为开阔的短轴背斜、向斜,与卡拉麦里蛇绿混杂岩带中的强变形构造明显不同;岩石组合都以火山碎屑岩为主,多见交错层理等沉积构造,产门类众多的动植物化石,反映了滨—浅海相的沉积环境。以上说明,卡拉麦里构造带晚古生代并不存在一个开阔的大洋,卡拉麦里蛇绿岩所代表的古洋盆在中志留世之前已经闭合。     

中国晚震旦—古生代海相含铀碳硅泥岩沉积建造及主要含铀层

中国海相碳硅泥岩含铀沉积建造中产有重要铀矿床。这些建造是:地台区(或准地台区)及构造过渡区稳定型及过渡型含铀建造;地槽区活动型含铀建造。属前者的有中国各地台边缘及其相邻构造带中,发育在前寒武基底之上的,震旦-寒武纪以炭质页岩和碳硅泥岩过渡型沉积为主的含铀建造,以及发育在加里东褶皱基底之上的以碳酸盐沉积为主的晚古生代含铀建造。活动型含铀建造主要有发育于加里东冒地槽沉积区的寒武-志留纪炭质页岩、炭硅质页岩建造及早中志留世硅质岩建造及碎屑岩-硅灰质岩建造。文中还评述了我国碳硅泥岩主要含铀层的分布及其意义。     

四川盆地古生界页岩气潜在勘探区预测

四川盆地古生界主要发育三套海相烃源岩,分别是下寒武统筇竹寺组泥页岩,下志留统龙马溪组泥页岩和上二叠系龙潭组泥页岩。通过收集分析前人对于四川盆地这三套烃源岩的厚度、有机质含量(TOC)、有机质类型、有机质成熟度(Ro)的综合对比研究,得出下寒武统筇竹寺组页岩气的有利勘探区域为乐山-威远-资阳一线;下志留统龙马溪组页岩气的有利勘探区域为纂江-自贡一带;上二叠系龙潭组的有利勘探区域为川东南的纂江-宜宾-自贡一带和川东北的万县-达州一带。     

西藏伦坡拉盆地丁青湖组油页岩特征及勘探有利区评价

西藏伦坡拉盆地出露大规模的油页岩。通过研究油页岩的剖面、探槽、钻井及相关实验数据,根据油页岩厚度、分布范围及沉积相特征,结合油页岩品质特征,对蒋日阿错、伦坡日及爬爬3个油页岩分布区进行了评价。研究表明,伦坡拉油页岩总体为高灰分(平均81.76%)、中高含油率(平均7.2%)、特低含硫量(小于1%)型油页岩,其有机碳含量高(平均8.07%),产烃潜量较大,可作为烃源岩为伦坡拉盆地的油藏提供油源。油页岩厚度受沉积相带控制,主要呈北西-南东向断续分布于盆地半深湖-深湖相区。油页岩平均含油率、有机碳含量总体呈北西部低、南东部较高的趋势。综合油页岩厚度及油页岩展布范围,爬爬地区油页岩具有厚度较大、东西向展布最广、平均含油率及有机碳含量高的特征,是最有利的油页岩勘探区,伦坡日、蒋日阿错地区则次之。     

湘中—湘南烟溪组沉积特征及页岩气勘探潜力

湖南地区,尤其是湘中—湘南区域奥陶系烟溪组是我国新发现的页岩气勘探层位,该地层具有岩性变化大、有机碳含量高、成熟度高的特点。通过野外露头资料、钻井资料分析表明烟溪组岩性以硅质岩和碳质页岩为主,砂质页岩和砂岩次之。根据岩性、沉积构造以及纵向上岩石组合特征分析,认为烟溪组沉积相类型多样,包括深水盆地相、浅水盆地相、浅水陆棚相和浊积扇相等。研究表明:深水盆地相分布在湘南,浅水盆地和浅水陆棚相分布在湘中中部,而浊积扇相分布在湘中西北部、北部和东部等区域,沉积相的分布规律决定了烟溪组页岩气的勘探方向。横向上,湘南深水盆地硅质岩和碳质页岩TOC含量较低,而湘中浅水盆地相碳质页岩TOC含量高、厚度大,是烟溪组最有利的勘探区域;纵向上,烟溪组第三岩性段碳质页岩有机质丰度最高,脆性矿物含量高,是页岩气勘探的“甜点”层位。     

Occurrence characteristics and depositional model of graptolites from the black shale in the Upper Ordovician Wufeng formation and Lower Silurian Longmaxi formation

China is home to shales of three facies: Marine shale, continental shale, and marine-continental transitional shale. Different types of shale gas are associated with significantly different formation conditions and major controlling factors. This study compared the geological characteristics of various shales and analyzed the influences of different parameters on the formation and accumulation of shale gas. In general, shales in China’s several regions exhibit high total organic carbon (TOC) contents, which lays a sound material basis for shale gas generation. Marine strata generally show high degrees of thermal evolution. In contrast, continental shales manifest low degrees of thermal evolution, necessitating focusing on areas with relatively high degrees of thermal evolution in the process of shale gas surveys for these shales. The shales of the Wufeng and Silurian formations constitute the most favorable shale gas reservoirs since they exhibit the highest porosity among the three types of shales. These shales are followed by those in the Niutitang and Longtan formations. In contrast, the shales of the Doushantuo, Yanchang, and Qingshankou formations manifest low porosities. Furthermore, the shales of the Wufeng and Longmaxi formations exhibit high brittle mineral contents. Despite a low siliceous mineral content, the shales of the Doushantuo Formation feature a high carbonate mineral content, which can increase the shales’ brittleness to some extent. For marine-continental transitional shales, where thin interbeds of tight sandstone with unequal thicknesses are generally found, it is recommended that fracturing combined with drainage of multiple sets of lithologic strata should be employed to enhance their shale gas production.     

黔桂地区下石炭统富有机质页岩的页岩气勘探意义

一套总厚度接近300 m的富有机质页岩,总有机碳含量（TOC）普遍大于2%是其基本特征,主导着下石炭统杜内阶至维宪阶的鹿寨组,集中发育在黔桂地区所在的华南板块滇黔桂盆地的台间盆地相带之中的三级海平面上升期,代表着一套重要的潜在性页岩气勘探目的层。更为重要的是,特殊的形成发育时代,从深水台间盆地相的鹿寨组向浅水连陆台地中的深水陆棚相英塘组的相变和穿时减薄,而且结束于一套煤系地层主导的三角洲沉积体系的沉积过程之中;这些特征不但将这套富有机质页岩特征化,而且代表着一个与欧美地区泛大陆上的下石炭统（密西西比亚系）存在差异巨大的早石炭世沉积序列;因为在泛大陆上,只有石炭系的上部（上石炭统：宾夕法利亚亚系）储存着大量的煤,石炭系下部（下石炭统,或密西西比亚系）则包含着不同寻常的大套灰岩。这一套可以归为缺氧盆地相的下石炭统富有机质页岩,其中的有机质堆积作用,主要为以下3个因素之间复杂的相互作用所形成,即：① 得到增强的生产率;② 与还原条件相关而得到增强的有机质保存作用;③ 得到较低沉积作用速率导致的减弱的有机质稀释作用;而且这3个因素还直接受到海平面波动控制。但是,除了这3个因素之外,细粒植物碎屑的“生物碳泵（The biological carbon pump）”,也应该是这一套富有机质页岩中有机质富集的另外一个重要机制,尽管还存在许多细节问题需要进一步研究。     

沉积环境对页岩气储层的控制作用——以渝东北地区五峰组-龙马溪组为例

以"沉积控相,相控储层"为研究思路,基于野外露头剖面实测与室内实验测试,以及前人的研究成果,探讨渝东北地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组沉积环境对页岩气储层的控制作用。研究表明,渝东北地区五峰组-龙马溪组富有机质泥页岩主要发育于滞留浅海陆棚相中,沉积中心页岩厚度可达70~80m,有机碳含量(TOC)最高可达7.56%,平均3.09%。静水缺氧还原沉积环境岩石类型主要以富含有机质的含碳质含粉砂泥(页)岩、含碳质含硅质泥(页)岩、含硅质泥(页)岩、含碳质泥(页)岩、含粉砂泥(页)岩及硅质泥(页)岩为主。页岩矿物成分以石英(平均达62.76%)和黏土矿物(平均达22.61%)为主。缺氧还原环境下沉积的大量黄铁矿形成的黄铁矿晶间孔、黏土矿物层间微孔隙、有机质生烃形成的微孔隙以及脆性矿物控制形成的微裂缝为页岩气提供了良好的储集空间。沉积环境控制的储层发育特征的研究可为页岩展布、有机质丰度、储集空间及其之后有利区评价等研究提供基础。     

中上扬子地区下古生界页岩气资源前景分析

我国中上扬子地区下古生界黑色页岩是震旦系、二叠系大中型气田的重要烃源岩,同时其自身也具有形成页岩气藏的巨大潜力。初步研究表明,中上扬子地区下古生界有利页岩气层主要发育在下震旦统陡山沱组、下寒武统筇竹寺组、上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组,这些层位的黑色页岩厚度、有机碳含量、以及Ro值等各项参数均符合形成页岩气藏的特征,是今后页岩气勘探的潜力地层。     

湘西北慈利大庸地区上震旦统—下寒武统沉积特征及层序地层划分

通过对各类层序界面的识别,以沉积特征、副层序和体系域与结构转换面等层序分析,进行露头层序地层学研究,将湘西北慈利大庸地区台缘斜坡相区上震旦统-下寒武统划分为11个Ⅲ级层序,其中上震旦统7个、下寒武统4个,主要是Ⅱ型层序。在区域层序地层对比、分析的基础上初步讨论了露头层序地层分析中存在的问题。     

中上扬子地区早寒武世(纽芬兰世－第二世)岩相古地理

由于受区域构造作用、海平面变化、上升洋流以及古气候等主控因素的制约,中上扬子地区纽芬兰世-第二世主要表现为浅海环境。早寒武世梅树村期,主要发育潮坪相碎屑岩、磷块岩、白云岩和硅质岩,陆棚相含磷结核硅质岩、泥岩以及陆棚深水盆地相碳质页岩、硅质岩等。筇竹寺期,海侵范围扩大,陆棚深水盆地向西北扩展,其余广大区域为碎屑岩浅海所覆盖。沧浪铺期,主要表现为碎屑岩和碳酸盐交互沉积的混积陆棚环境,盆地相则具有继承性,主要为碳质页岩沉积。早寒武世龙王庙期开始向碳酸盐台地演化,广大区域为碳酸盐沉积,盆地区范围有所缩小。早寒武世的岩相古地理演化表明,从早到晚沿着东南边缘始终存在一较深水沉积区,其沉积物质主要为碳质页岩和硅质岩,为烃源岩有利沉积区,奠定了油气生烃成藏的物质基础。同时在演化过程中还形成了相应的储层以及分布较广的膏盐层。根据这一油气地质条件组合及其空间分布,针对中上扬子地区早古生代海相地层的油气勘探应该首先围绕这一富烃沉积区来开展,集中对膏盐层下部目的层开展油气勘探工作。     

湘中湘南地区奥陶纪达瑞威尔中晚期-凯迪早期岩相古地理及其油气地质意义

湘中湘南地区在早古生代时期,由于受海平面变化以及全球古气候的影响,形成了有利于烃源岩形成的沉积环境。笔者通过对湘中湘南地区的奥陶纪达瑞威尔中晚期-凯迪早期开展沉积相、岩相古地理和油气地质等研究,结合前人所取得的相关研究成果,将该区划分为陆架相、盆地相和陆架边缘相。陆架相主要由砂质板岩、砂岩、黑色页岩和硅质岩组成;陆架边缘相为粉砂-细粒石英砂岩、长石石英砂岩夹条带状板岩、炭质板岩和硅质岩等组成;而盆地相为一套炭质页岩和硅质岩组成的黑色岩系,代表了一种平静还原的滞流缺氧环境。该套岩性有机质含量高,具较高的生烃潜力,且分布范围广,是湘中湘南地区达瑞威尔-凯迪阶的富烃沉积区,也是下一步油气地质调查和勘探的重要层位。     

湖南张家界地区志留纪晚期地层新见兼论小溪组的时代

就华南板块而言,志留纪晚期(Ludlow世—Pridoli世)近岸浅海、非笔石相地层多分布在边缘海湾处,是否在扬子地台内部发育,以往尚无确凿记载。依据来自湘西北张家界—桑植地区新近发现的微体化石(主要指植物碎片),确认志留纪晚期地层在扬子地台内部确实存在。对原小溪组(又称小溪峪组)进行厘定,将它"一分为二":上部仍称小溪组,命名地在桑植瑞塔铺,发育最好的是张家界温塘剖面,岩性为黄绿色碎屑岩,富含大型虫管遗迹化石,时代为Ludlow晚期—Pridoli早期;下部称迴星哨组,归于Llandovery统Telychian阶上部。小溪组与迴星哨组之间为假整合接触,缺失Telychian末期、Wenlock世和Ludlow世早期地层。由此得出结论:在"扬子上升"后,扬子地台内部曾被志留纪晚期的海水侵漫;对其他地区迴星哨组与上覆地层的研究需要细化。