华南黄陵隆起构造演化及其对页岩气保存的控制作用

近期中国南方页岩气勘查在黄陵隆起南缘的下寒武统和震旦系取得重大突破,本文针对古老地层页岩气构造保存问题,研究黄陵隆起构造演化历史,反演钻井沉积地层埋藏史,通过二维地震剖面解析黄陵隆起南缘的构造学特征,统计分析相关地质年代学数据。认为该区域在约800 Ma经历了花岗岩侵入,形成了以花岗岩为主体的黄陵隆起基底;该区域在800～200 Ma构造较稳定,缺乏这一时期的构造年代学数据;中侏罗世震旦系陡山沱组埋深可达约8 km,晚侏罗世及以后经过多期抬升至现在的构造格局。本研究说明黄陵隆起的古老基底经过元古宙大量花岗岩侵入,可能均质性高而表现为刚性基底,后期所遭受构造改造程度较低,埋深相对较浅。因此,该地区页岩表现为演化程度适中,构造改造弱,后期热事件影响小,有利于页岩气的保存,是目前黄陵隆起南缘获得页岩气勘查突破的关键。并指出南方具有类似构造的雪峰山隆起、神农架背斜和汉南古陆周缘具有良好的下寒武统页岩气勘查潜力。     

四川盆地叠合演化与油气聚集

根据前人成果和石油勘探资料,对赋存在扬子板块上的四川盆地进行了解剖,认为盆地经历了震旦纪、寒武纪—志留纪、石炭纪—二叠纪—中三叠世、晚三叠世—侏罗纪—早白垩世和晚白垩世—新生代盆地沉降、隆升剥蚀五大构造演化阶段。震旦纪、寒武纪—志留纪盆地演化阶段受周缘断陷的控制,以碎屑岩、膏盐岩和碳酸盐岩建造为特征,盆地基底整体表现为西高、东低的构造格局。中奥陶世末的构造事件形成了川中古隆起,志留纪末的构造事件导致了盆地的整体隆升与剥蚀。在经历了志留纪末期的构造变形、隆升改造后,石炭纪—中三叠世进入陆表海盆地演化阶段,以碳酸盐岩和膏盐岩建造为主要特征,整体表现为西南隆、东北降的构造格局。茅口组沉积末的构造事件导致了盆地隆升和剥蚀,中三叠世末的构造事件形成了泸州—开江古隆起,盆地消亡,地层遭受剥蚀。晚三叠世前陆盆地叠合在前期海相盆地之上,导致了盆地西低、东高的构造格局,侏罗纪—早白垩世表现为大型陆内坳陷盆地。侏罗纪末的构造事件使川东高陡构造带形成,早白垩世末构造事件导致了盆地的消亡与整体隆升,晚白垩世—新生代盆地沉积在西南部局限分布。盆地叠合演化形成了震旦系、下寒武统、上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组、二叠系梁山组、龙潭组、上三叠统、下侏罗统等多套富含有机质的烃源岩,与盆地内叠合连片发育的中—上寒武统、下—中三叠统、上三叠统、侏罗系和中新统等多套膏盐岩或泥岩、煤系构成了盆地内良好的源-盖组合,成为盆地油气富集的基础。每套优质的盖层之下都发育了一套优质的储层,并与构造作用形成的圈闭形成了盆地良好的储-圈组合,成为油气富集的必要条件,形成了盆地下组合、中组合和上组合三大勘探层系。勘探成果显示,古隆起、古斜坡和烃源岩分布的配置控制盆地的油气分布。     

黄陵隆起中-新生代隆升作用的裂变径迹证据

通过对8个样品磷灰石裂变径迹年龄和3个样品锆石裂变径迹年龄的测定以及时间-温度热演化历史的反演,研究黄陵隆起中新生代的隆升作用过程,结果表明：黄陵隆起自晚三叠世200Ma开始隆升,表现为持续的隆升过程,经历了4个阶段：200Ma～160Ma±的缓慢隆升冷却作用阶段;160Ma～98．4Ma的快速隆升冷却阶段,岩体进入磷灰石部分退火带中;之后进入了一个构造相对稳定的阶段,样品滞留在部分退火带中;随后36．7Ma～28．4Ma以来,再次快速隆升剥蚀冷却。两次快速的隆升作用指示了中扬子地区两次强烈的构造活动和构造变革。作为印支期以来持续的古隆起,黄陵隆起周缘地区是中扬子地区海相油气运聚有利的指向区。     

雪峰陆内多期复合造山带震旦—三叠纪沉积演化特征

笔者通过对雪峰及其两侧震旦纪—三叠纪的地层沉积特征进行相关的野外调查和室内总结,基本明确了雪峰地区自震旦纪以来的隆凹变迁规律。根据雪峰地区的隆凹特征及古地理属性将雪峰地区震旦纪—三叠纪的构造沉积演化历程划分为五大阶段,分别为早震旦世—中奥陶世的斜坡-陆棚-盆地阶段;晚奥陶世—晚石炭世的隆起剥蚀阶段;二叠纪的碳酸盐岩台地阶段;早三叠世的碳酸盐质陆棚阶段和中三叠世—白垩纪的隆起—陆相山间盆地阶段。笔者从沉积角度证明雪峰的演化属性并非一个古陆区,而是一个多期复合叠加的陆内造山带。     

塔里木盆地巴楚隆起构造格架及形成演化

巴楚隆起是塔里木盆地重要的油气勘探地区之一。文中基于新的地震、航磁、重力等资料解释结果和区域构造演化剖面,重新分析了巴楚隆起的构造格架及形成演化。研究认为:巴楚隆起在剖面上为压扭性断裂控制的"两断夹一隆"构造样式,在平面上具有"东西分区、南北分带"的构造格局。此与塔里木盆地断裂构造体系的展布、基底结构与构造、地壳深部地质背景及古构造应力场演变等关系密切。该隆起是一个从震旦纪开始发育演化的继承性活动型古隆起,其形成演化经历了加里东构造旋回阶段(Z—D2)、海西构造旋回阶段(D3—P)、印支—燕山构造旋回阶段(T—K)和喜马拉雅构造旋回阶段(E—Q)。这一新认识对巴楚地区的油气勘探部署和潜力评价均具有重要指导作用。     

鄂西地区震旦系—寒武系页岩气成藏模式

通过对鄂西震旦系陡山沱组和寒武系牛蹄塘组页岩气勘查大量实际资料总结研究,创新性地提出了针对鄂西地区震旦系和寒武系"岩相控炭、成岩控烃、构造控藏"的页岩气成藏理论认识。震旦系陡山沱组和寒武系牛蹄塘组富有机质页岩沉积受控于鄂西裂陷海槽,富有机质页岩甜点层段主要形成于海侵体系域和早期高水位体系域。黄陵古隆起周缘震旦纪—三叠纪长期浅埋,为生油提供了充足时间,三叠纪短暂快速深埋,为页岩气生成的主峰期。古隆起刚性基底、区域性泥页岩盖层以及后期逆冲推覆构造,为页岩气保存提供了良好的条件。从而建立了鄂西震旦—寒武系"深水海槽控炭、古隆起浅埋控烃、古隆起+逆冲断裂控藏"的页岩气成藏模式。      

塔里木盆地巴楚—麦盖提地区前寒武系不整合对基底古隆起及其演化的启示

通过巴楚—麦盖提地区(巴麦地区)钻井和地震资料的详细分析,结合前寒武纪区域构造、沉积演化,将前寒武系顶面不整合划分为角度不整合、非整合、超覆不整合和平行不整合,这4类不整合分别揭示了裂谷、基底隆起、隆起斜坡和沉积坳陷等。进一步分析了不整合在平面上的分布特征,表明具有从非整合、超覆不整合向整合逐级过渡的分布规律。认为基底古隆起北缘以吐木休克断裂一带为界,南缘可能以铁克里克地区为界,其中基底古隆起的主体位于麦盖提地区和巴楚地区南缘,基底隆起的构造斜坡位于现今塔里木西南坳陷区、巴楚地区北部。基底古隆起演化上可分为前寒武纪平缓古陆阶段、前寒武纪末隆升加强阶段和早—中寒武世沉降埋藏阶段。总体上古隆起在前寒武纪具有南缓北陡特征,早—中寒武世具有南陡北缓特征,分别控制了南华纪—震旦纪和早—中寒武世地层发育和分布。     

塔北隆起古生代构造样式和构造反演

塔北隆起是塔里木盆地的主要含油气区,笔者利用地震剖面解释和平衡剖面技术对塔北隆起构造变形和构造演化进行了研究.塔北隆起构造变形存在明显的构造差异,西部英买力地区主要发育盖层滑脱式逆冲断层褶皱和"y"型压扭断层,而其东部主要发育基底卷入式逆断层及断层传播褶皱和反冲断层构造.造成塔北隆起东、西构造样式差异的机理主要有两点:一是东部地区对震旦纪一早奥陶世正断层在后期挤压作用下反转,二是英买力地区中寒武统盐层的发育.塔北隆起地区古生代构造演化也存在着一定的差异,塔北隆起东部震旦纪一早奥陶世发育大型正断层构造,而英买力地区为稳定碳酸盐岩台地;晚奥陶世至泥盆纪,塔北隆起东部牙哈断层发生反转,轮台凸起隆升,而英买力地区位于隆起的斜坡部位;石炭纪至二叠纪,塔北隆起东部大规模抬升,剥蚀严重,出露变质基底,英买力地区接受强烈的变形作用,主要发育盖层滑脱式逆断层和褶皱构造.     

低温热年代对黄陵隆起中新生代古地形的约束

低温热年代技术已经广泛应用于造山带的剥露作用和古地形演化的研究。本文对黄陵隆起进行了裂变径迹和(U-Th)/He热年代学研究,分析计算其隆升剥露速率和厚度,恢复黄陵隆起中新生代古地形。依据岩石样品冷却历史计算出的剥露速率以及剥露厚度结果,综合黄陵隆起现今地形起伏,均衡回弹作用以及古海平面变化情况,获得了黄陵隆起早侏罗世、早白垩世、晚白垩世、晚始新世以及现今5个时期的古地形变化情况。结果表明黄陵隆起地形表现为持续降低的趋势,并存在两期剧烈的隆升剥露阶段。分析认为,白垩纪(140~80 Ma±),黄陵隆起的快速隆升剥露作用与秦岭大别造山带大规模的挤压作用密切相关,晚始新世以来(40~0 Ma)黄陵隆起的快速抬升剥露作用则是对喜山期构造运动的响应。     

四川盆地北缘震旦纪—早寒武世隆—坳格局及其油气勘探意义

四川盆地北部震旦系-下寒武统是继安岳气田发现和绵阳-长宁裂陷提出之后备受关注的另一重点勘探领域,但对其沉积构造格局的认识存在严重分歧。文中基于露头剖面、地震、钻井和地球化学分析资料并结合前人研究成果,提出四川盆地北缘震旦纪-早寒武世期间存在隆坳并存的格局。四川盆地北缘震旦系-下寒武统厚度、岩相、地震反射和地球化学等指标的详细分析表明：(1)沉积构造格局表现为隆坳相间的特点,即自西向东依次为绵阳-长宁裂陷→汉南-米仓山隆起→万源-通江裂坳陷→达州-开江隆起→城口-开县裂坳陷→东安-巫溪隆起→巴东-恩施裂陷→神农架-黄陵隆起;(2)发育台地、斜坡和盆地三种沉积环境,其中斜坡环境以发育大量风暴、重力流、滑塌角砾沉积及同沉积滑移变形等为主要识别标志;(3)经历了三个“隆坳”旋回,即陡二段末期-灯二段早期、灯二段晚期-灯四段早期、灯四段晚期-筇竹寺组晚期。四川盆地北缘震旦纪-早寒武世隆坳格局的形成受控于震旦纪基底构造薄弱带、南秦岭地幔上隆底侵和原特提斯洋壳板片拖拽三者的联合作用,与罗迪尼亚大陆裂解和冈瓦纳大陆聚合的全球构造背景密切相关。四川盆地北缘震旦纪-早寒武世隆坳并存格局的提出不仅有助于进一步认识该时期扬子克拉通区域沉积构造格局和演化,也为川东北地区下一步油气勘探决策提供了参考依据。川东北地区震旦纪-早寒武世隆坳格局控制了烃源岩和储集层的发育及源储配置关系,建议首先将裂坳陷边缘带作为下一步勘探的重点。     

The evolution of the Huangling uplift and its control on the accumulation and preservation of shale gas

There are plenty of Sinian and Cambrian potential shale gas resources in South China, which is characterized by high thermal evolution degrees, poor drilling performances and only occurs in local areas. Taking the principle “high to find low” is the key issue to achieving a breakthrough in older shale. China Geological Survey drilled in the periphery of the Proterozoic basement, i.e. the Huangling anticline, in the western Hubei, and Hannan paleocontinent in the southern Shanxi. It received high-quality gas-bearing shale with relatively low Ro in the in Lower Cambrian Niutitang formation and Sinian Doushantuo formation. Based on geological conditions of shale gas reservoirs in the Huangling anticline, this paper puts forward the new model named “Control over reservoirs by periphery of basement” about shale gas accumulation, suggesting that the shale deposited in a deepwater continental shelf in the periphery of the basement is characterized by shallow burial, a short burial time, stable tectonics, relatively low thermal evolution degrees, and shale gas reservoirs in a good condition. The shale of the Sinian-Cambrian strata deposited in deepwater continental shelves in the periphery of Chuanzhong paleo-uplift in Sichuan, Hannan paleocontinent in the southern Shanxi, Huangling anticline in western Hubei and Jiangnang-Xuefeng paleo-uplift in Hunan and Guizhou province have good shale gas exploration potential.     

Tectonic evolution of the Huangling dome and its control effect on shale gas preservation in the north margin of the Yangtze Block,South China

Significant breakthroughs of shale gas exploration have been made in Lower Cambrian and Sinian shale in the north margin of the Yangtze Block, South China. The drill wells with industrial gas flow located in the southern margin of the Huangling dome. Base on the geological survey, 2D seismic, geochronological and drill wells data, the tectonic evolution history of Huangling dome was studied, and its control effect on the preservation condition of shale gas was discussed. The result shows that the Huangling dome might undergo four tectonic stages: (1) About 800 Ma, granite intrusion in the Huangling dome basement, primarily of granites replaced metamorphism rocks; (2) 800–200 Ma, no significant tectonic movement with slowly buried history; (3) From 200 Ma, multi-phase uplift and the sedimentary rocks was eroded in the core of the Huangling dome. Shale gas in the Cambrian and Sinian strata was well preserved in the margin of the Huangling dome as the following reasons: (1) The Sinian shale was buried about 7.8 km in-depth during Middle Jurassic, source rocks have a suitable thermal maturity for shale gas; (2) The rigid basement of the Huangling dome was mainly composed by homogeneity granite, without intensive deformation. As the main challenges of the widely distributed Lower Cambrian and Sinian shale are high-maturity and intensive deformation, a geological unit with a dome probably is a favorable zone for the old age shale gas. Therefore, it indicates that the adjacent zone of the Xuefengshan, Shennongjia and Hannan are the geological units with a dome and probably have potentials for the exploration of shale in the Lower Cambrian and Sinian.     

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。     

川东盆缘带龙马溪组关键保存要素对页岩气富集的控制作用

川东盆缘带是南方地区龙马溪组页岩气勘探的重点地区,已经在涪陵地区建成我国第一个页岩气大气田.研究区页岩气原始地质条件优越,但由于后期构造改造强烈,保存条件十分复杂,直接影响到页岩气的富集程度,除涪陵地区外的其他地区尚未取得产能建设的重大突破.笔者等利用钻井、野外、测井、地震及分析测试资料分析了研究区构造及演化特征、抬升...     

川西南地区下寒武统筇竹寺组页岩热演化史及页岩气成藏意义

页岩热演化史与页岩气的成烃、成藏过程关系极为密切.一方面,页岩热演化过程决定了页岩生烃过程、页岩气类型和生气量;另一方面,页岩有机孔隙的形成与页岩热演化过程密切相关.在前期热史恢复基础上,以锆石（U-Th）/He和沥青反射率R_b等古温标进行标定,模拟了川西南地区代表性钻孔下寒武统筇竹寺组页岩热演化史,探讨了页岩热演化过程与页岩气成烃、成藏的关系.研究结果表明,川西南地区下寒武统筇竹寺组页岩热演化过程和生烃史差异性明显,可以识别出两种模式:加里东期坳陷区,筇竹寺组页岩在加里东期成熟,中?晚二叠世期间快速演化定型,两个生烃高峰期分别出现在志留纪（生油高峰?湿气阶段）、中?晚二叠世（干气阶段）,此后再无明显的生烃活动;加里东期古隆起区,筇竹寺组页岩在加里东期未熟?低熟,晚海西期?燕山期持续增熟,亦存在两期生烃高峰,分别是中?晚二叠世（生油高峰阶段）、晚侏罗世?早白垩世（湿气?干气阶段）,筇竹寺组页岩生烃过程持续到晚白垩世末期.分析表明中?晚二叠世期间筇竹寺组页岩的埋深差异造成了其受峨眉山地幔柱热效应的影响不同,进而决定了加里东期坳陷区与隆起区筇竹寺组页岩热演化过程和生烃史差异,并最终导致了威远?犍为地区筇竹寺组页岩含气性优于盆地外围.综合川西南地区筇竹寺页岩生烃史和孔隙度演化模型,将川西南成藏条件相对优越的威远?犍为地区筇竹寺组页岩气成藏过程分为4个阶段:早古生代时期源?储?盖形成和生物气成藏阶段、中?晚二叠世期间初始成藏阶段、晚侏罗世?早白垩世主成藏阶段和晚白垩世以后调整改造阶段.该成果以页岩热演化过程为切入点解释了川西南威远?犍为地区与盆地外围下寒武统筇竹寺组页岩气成藏差异的原因.      

Differential Characteristics of the Upper Ordovician-Lower Silurian Wufeng-Longmaxi Shale Reservoir and its Implications for Exploration and Development of Shale Gas in/around the Sichuan Basin

The Upper Ordovician Wufeng-Lower Silurian Longmaxi shale is widely distributed in the Sichuan Basin and its periphery, which is the key stratum for marine shale gas exploration and development(ED) in China. Based on sedimentary environment, material basis, storage space, fracability and reservoir evolution data, the reservoir characteristics of the Wufeng-Longmaxi shale and their significance for shale gas ED are systematically compared and analyzed in this paper. The results show that(1) the depocenter of the Wufeng(WF)-Longmaxi(LM) shale gradually migrates from east to west. The high-quality shale reservoirs in the eastern Sichuan Basin are mainly siliceous shales, which are primarily distributed in the graptolite shale interval of WF2-LM5. The high-quality reservoirs in the southern Sichuan Basin are mainly calcareous-siliceous and organic-rich argillaceous shales, which are distributed in the graptolite shale interval of WF2-LM7.(2) Deep shale gas(the burial depth 3500 m) in the Sichuan Basin has high-ultrahigh pressure and superior physical properties. The organic-rich siliceous, calcareous-siliceous and organic-rich argillaceous shales have suitable reservoir properties. The marginal area of the Sichuan Basin has a higher degree of pressure relief, which leads to the argillaceous and silty shales evolving into direct cap rocks with poor reservoir/good sealing capacity.(3) Combining shale gas exploration practices and impacts of lithofacies, depth, pressure coefficient and brittle-ductile transition on the reservoir properties, it is concluded that the favorable depth interval of the Wufeng-Longmaxi shale gas is 2200～4000 m under current technical conditions.(4) Aiming at the differential reservoir properties of the Wufeng-Longmaxi shale in the Sichuan Basin and its periphery, several suggestions for future research directions and ED of shale gas are formulated.     

川南地区渐变型盆—山边界条件下龙马溪组页岩气(藏)富集主控因素:构造—沉积分异与差异性演化

川南地区龙马溪组全面进入3500 m以浅的页岩气开发、上产关键阶段。油气地质学界长期以来针对页岩岩相、岩石学与孔隙特征等储层静态参数的重视以及对龙一11小层的单一层系开发的局限,对川南地区龙马溪组页岩气整体产能的提高产生了一定制约。回归基础地质本质,采用地质—地球化学综合研究思路,以构造控制下的沉积分异格局为框架,补充完善川南地区笔石生物地层划分体系;依靠多期节理构造与古应力反演等构造解析方法,建立川南渐变型盆—山边界条件下龙马溪组多期构造演化与流体温压模型,明确川南地区复杂构造背景下页岩气差异富集机理。奥陶纪—志留纪之交的“三隆一坳”古构造—沉积分异,控制了川南地区五峰组—龙马溪组优质页岩渐进式发育与分布。在川南—大娄山渐变型盆山结构边界条件下,晚白垩世以来所经历的4期不同应力场构造变形事件,使威远、泸州—大足与长宁—宁西地区五峰组—龙马溪组具有差异性构造变形—抬升剥蚀与演化特征。差异性的埋深—隆升过程,对受埋深与构造热事件控制的页岩有机地球化学特征及流体充注体系产生重要影响。构造—沉积分异、盆山建造与热演化过程,最终控制川南地区五峰组—龙马溪组早期有限聚集—中期相对富集—晚期调整改造的页岩气成藏演化过程。     

南方海相页岩气“二元富集”规律——四川盆地及周缘龙马溪组页岩气勘探实践认识

继JY1井龙马溪组页岩测试获得高产工业气流,实现南方海相页岩气的战略突破之后,近期焦石坝地区多口开发井获得高产天然气流,展现出四川盆地海相页岩气勘探的良好前景。通过对四川盆地及周缘多口井的岩性、有机地球化学、岩石矿物含量、物性、储集类型、微观孔隙结构特征、裂缝发育程度、含气量和气井产量、压力等钻探成果及分析测试资料进行深入解剖研究,探索并提出了复杂构造区海相页岩气"二元富集"规律,即:深水陆棚优质泥页岩发育是页岩气"成烃控储"的基础;良好的保存条件是页岩气"成藏控产"的关键。本文对中国南方海相页岩气的高效勘探开发具有重要的借鉴、指导意义。