试论鲁中南地区下寒武统五山组沉积环境及岩相古地理

近几年来,我们在鲁中南地区开展了区域地质调查,对下寒武统五山组沉积环境及岩相古地理进行了专题研究,本文就是根据这一部分研究成果而写成的。由于水平有限,谬误难免,诚望指正。一、概述     

过成熟海相页岩有机质赋存状态及特征——以贵州下寒武统牛蹄塘组页岩为例

贵州下寒武统牛蹄塘组沉积的黑色页岩是有利烃源岩。以贵州下寒武统牛蹄塘组页岩为研究对象,采用扫描电镜、元素分析、气体吸附等方法,研究过成熟海相页岩有机质赋存状态和特征。结果表明：牛蹄塘组过成熟海相页岩有机质主要以条带状、团块状、充填状和互裹状4种状态赋存。条带状有机质受压实作用控制,孔隙一般不发育;团块状有机质整体孔隙发育较差,但分布于刚性矿物颗粒中间的有机质孔隙发育较好;充填状和互裹状有机质中孔隙较发育,分布于粒间孔,颗粒骨架支撑作用能够有效保护有机质孔隙。不同赋存状态有机质元素组成存在明显差别,页岩岩相在一定程度上影响有机质丰度和赋存状态,有机质赋存状态决定有机质孔隙结构,有机质丰度影响有机质孔隙在岩石孔隙中的占比。该结果准确刻画页岩岩相—有机质赋存状态—有机质孔隙结构之间的关系,为牛蹄塘组页岩气储层评价提供思路。     

下扬子地区下寒武统荷塘组泥页岩层序演化及其对气源潜力的控制:以杨树岭剖面为例

下寒武统荷塘组(黄柏岭组)是下扬子地区重要的页岩气勘探层位之一,主要为一套沉积于斜坡-陆棚-盆地相的灰黑
色泥岩、碳质页岩、硅质页岩及硅质岩。以杨树岭剖面为研究对象,通过系统的野外观察、剖面实测及室内样品测试分析工作,对
下扬子地区的这套泥页岩开展了系统的综合层序地层学研究,对其体系域构成和沉积演化进行了精细划分,并将其划分结果与泥
页岩的气源潜力进行了对比分析。研究发现,在层序格架中,层序演化的不同阶段对泥页岩的气源潜力具有重要的控制作用,尤
其在层序演化凝缩段沉积的泥页岩具有最优的页岩气气源潜力,反映了开展层序地层格架研究对页岩气资源的勘探工作具有重
要的预测作用和指导意义。      

上扬子下寒武统龙王庙组沉积模式与油气勘探方向

在黔东湘西一带,龙王庙组中上部发育大规模、连续分布的浅滩和藻礁以及多种浅水成因的重力流沉积,表明龙王庙组
沉积中、晚期上扬子碳酸盐岩台地初具镶边台地沉积模式特征。受古地理和古气候控制,潮坪—泻湖—局限台地相带宽广;龙王
庙组沉积中、晚期上扬子海域发生区域性海退,泻湖以及咸化泻湖规模扩大,台地边缘礁滩快速向上增长并向东迁移,斜坡带上发
育多种重力流沉积。叠合于加里东期古隆起之上的龙王庙组台内滩,以及巨厚膏盐岩成因的盐构造上下的圈闭都具有良好的油
气勘探潜力。      

贵州丹寨南皋下寒武统牛蹄塘组黑色页岩孔隙结构特征

页岩孔隙结构特征研究对页岩含气性评价具有重要意义。以上扬子东南缘南皋剖面下寒武统牛蹄塘组页岩储层为例,
应用场发射环境扫描电子显微镜观察了页岩纳米级孔隙微观形态,通过低温氮气吸附法测定了页岩的氮气吸附等温线,并结合X-
衍射矿物定量分析和有机碳含量测定,探讨了纳米级孔隙发育的控制因素。研究结果表明:矿物成分主要为黏土矿物(伊利石和
少量绿泥石)、石英、长石、重晶石和石膏等。石英含量相对较高且沿剖面向上降低,wB 平均为53%;相反,黏土矿物含量较低且沿
剖面向上增加,wB 平均为34%;碳酸盐矿物较少,仅在顶部可见。页岩主要发育粒内孔、粒间孔、裂缝和有机质孔4种孔隙类型,
其中前两者较为常见。根据氮气吸附-脱附曲线、孔径分布特征、孔体积和比表面积可将样品划分为4类黑色页岩,孔隙以似片
状颗粒组成的非刚性聚合物的槽状孔为主,前3类黑色页岩的孔径分布呈双峰形态,第4类黑色页岩的孔径分布呈单峰形态,最
可几孔径分别为d≈0.9nm和d≈3.5nm。孔体积在0.0028~0.0243cm3/g之间,平均为0.0147cm3/g,比表面积在1.0568
~28.8250m2/g之间,平均为17.5418m2/g,4类黑色页岩微孔频率分布依次减小,而介孔和宏孔频率分布逐渐增加,即微孔性
逐渐变差,至第4类黑色页岩几乎只有宏孔孔隙。有机质丰度和矿物组分控制丹寨南皋牛蹄塘组黑色页岩的孔隙发育,其中有机
质有利于孔隙发育且有机质微孔是孔体积和比表面积的主要贡献者;石英有利于孔隙发育,而黏土矿物则降低黑色页岩的孔隙
性;它们均主要通过控制微孔和介孔的发育来控制黑色页岩的孔隙发育。      

河南省下寒武统辛集组

河南省下寒武统辛集组分布于华北地台南缘。其岩性可分为二部分:下部碳质页岩、含磷粉砂岩、砂质泥晶白云岩等,为主要含磷层位,含三叶虫Hsua-sPtS及多门类小壳动物化石:中部条纹状白云岩、白云岩(或灰岩)、角砾岩,含隧石团块白云岩灰岩等,含石膏;上部以豹皮状灰岩为主,含三叶虫Redlichia sp.本组厚4.8—334米,由南向北明显变薄。与下伏震旦系罗圈组呈平行不整合接触或超覆于前震旦系不同层位上。其上覆为馒头组,两者整合接触,Hsuaspis产出层位大致与滇东沧浪铺组红并哨段Drepanuroides带相当。辛集组时代为沧浪铺中晚期。从Hsuaspis在河南和安徽出现的层位来看,辛集组底界可能比猴家山组底界略低一些,辛集组呈北西向条带状分布于秦岭—大别山北部凹陷带内,这个条带西延至陕西洛南、陇县一带,东延至安徽淮南附近。     

山东蒙阴地区下寒武统馒头组新三叶虫

1982年笔者之一在蒙阴县东北部工作时,于馒头组中上部采获一些三叶虫化石。据野外观察,除馒头组化石带 Redlichia(Pteroredlichia)chinensis Walcott(图版Ⅰ图1)外,尚有若干新种。经室内研究,计有:Redlichia(Redlichia)daiguensis,R·(R·)Yimengensis,R·(R·)dongshanensis,Breviredlichia wangyaensis 四种,分属Redlichiinae 亚科 Redlichia 和 Metaredlichiinae 亚科 Breviredlichia 属。     

箕山中寒武统张夏组下段风暴岩特征浅见

通过详细观察登封箕山中寒武统张夏组下段碳酸盐岩的沉积特征,分析研究了梁庄地质剖面的沉积序列,对其古地理进行分析,提出张夏组下段碳酸盐岩中的砾屑灰岩为风暴沉积岩。该风暴岩主要发育在广阔的陆表海环境。     

山东新泰封山上寒武统崮山组沉积环境分析

文章从封山剖面特征着手,通过野外剖面观察和室内薄片的鉴定,并根据岩石类型和化石类型及特征,对崮山组沉积环境进行了分析,认为该组水动力环境为潮下低能静水到高能动水环境,并往复演变,沉积环境为含有风暴作用的潮下低能过渡带和开阔海环境.     

松辽盆地嫩江组富有机质页岩有机孔隙成因

热演化程度是影响页岩有机质孔隙形成演化的重要因素,松辽盆地南部辉绿岩侵入到嫩江组富有机质页岩中,为研究页岩有机孔隙特征提供了天然实验室。通过氩离子抛光和扫描电镜等实验方法,初步探讨了研究区低熟富有机质页岩有机孔隙的特征及其成因:有机孔隙孔径范围为３０～５００ｎｍ,主峰位于７０～１３０ｎｍ,以大孔为主,孔隙形状主要为圆形或次圆形,呈海绵状聚集分布;页岩样品中的石英和长石等无机矿物呈点接触,发育大量无机孔隙,无机矿物处于早成岩阶段,但岩浆侵入作用促使有机质进入高热演化阶段并形成大量有机孔隙。国内外典型页岩储层的对比表明,压实作用对页岩有机孔隙发育特征有着重要影响,早成岩阶段压实作用较弱,有 机孔隙保存较好,大孔的数量和比例较高;中－晚成岩阶段由于埋深较大,强烈的压实作用使页岩孔隙由大孔向中孔和微孔转化。      

川中地区下寒武统龙王庙组白云岩储层成岩作用

下寒武统龙王庙组是四川盆地一个全新的含油气层,尤其是随着近期川中地区该层位取得重大突破,龙王庙组展现出了巨大的勘探潜力。通过岩心薄片观察、扫描电镜及X衍射分析等研究手段结合常规储层物性分析方法等对川中龙王庙组储层成岩作用进行了探讨。研究结果发现龙王庙组储层发育良好,储集岩以砂屑白云岩及粉晶白云岩为主,粒间溶孔、晶间溶孔以及溶洞较为发育,孔隙度集中在2%~6%间,渗透率集中在0.001×10-3~0.1×10-3μm2间,结合孔渗相关关系分析认为龙王庙组储层包括中孔中渗的孔隙型储层及低孔高渗的裂缝-孔洞型储层两类。储层在成岩阶段经历了压实作用、胶结作用、白云石化作用、重结晶作用及多期溶蚀作用。压实作用及胶结作用使得原生孔隙大幅度减少,对储层的形成具有破坏性作用;白云石化及重结晶作用造成孔隙结构发生改变,进而提高储层的有效孔隙度。研究表明龙王庙组白云岩成因主要与同生-准同生阶段局限高盐度海水有关;而多期溶蚀作用产生了大量的次生孔洞成为现今主要的储集空间。      

黔东下寒武统清虚洞组地球化学特征及其对沉积环境演化的指示

结合黔东麻江地区下寒武统清虚洞组上部沉积微相特征,通过地球化学指标研究了其沉积环境的微细变化。研究结果显示,清虚洞组上部碳同位素整体在－0.24‰ ~＋1.25‰之间波动;锶同位素分布在0.708 9～0.711 9间;Ce异常整体为弱的负异常,δCe大于0.8;Sr/Ba比值绝大部分大于1,反映出水体较浅、水动力较强的浅滩相沉积环境。研究层位中部第11层的锶同位素、铝含量和稀土元素总量显著增大,指示陆源输入在该时期增强,为距离陆源较近的潮坪环境。上述地球化学指标得出的沉积环境与沉积相分析结果一致,均表明清虚洞组上部整体为浅水富氧的浅滩环境,其中部为陆源碎屑输入丰富的潮坪环境,将清虚洞组滩相分隔为两期。此次研究表明碳酸盐岩的地球化学特征能够反映沉积环境的演化,是判断沉积相的有效辅助手段。      

重庆黔江地区下寒武统牛蹄塘组页岩气成藏条件

下寒武统牛蹄塘组是重庆黔江地区继下志留统龙马溪组之后,最有望取得页岩气勘探突破的重点层系之一,但其页岩气勘探方向仍不明确。通过钻井岩心和野外露头剖面观察,采用显微薄片、扫描电镜、全矿物-黏土矿物X衍射、有机地球化学参数等多项实验测试方法,系统分析了区内牛蹄塘组沉积环境、富有机质页岩的分布与埋深及其有机地球化学指标、储集性特征、保存条件与含气性特征等页岩气成藏条件。研究表明区内牛蹄塘组处于浅水陆棚-深水陆棚过渡沉积环境,富有机质页岩分布于地层下部,沉积厚度40～80 m;有机碳质量分数介于2.0%～6.0%,热演化程度达过成熟阶段,有机质类型以Ⅰ型为主,生烃强度5×108～20×108 m3/km2,生烃潜力较大;脆性矿物含量较高,黏土矿物以伊利石和伊/蒙混层为主,页岩储层储集空间类型多样,具低孔-超低渗特征,具备了页岩气藏发育的良好地质条件。综合各种页岩气选区评价指标表明,黔江-濯水-酉阳以西、彭水以东、北抵郁山-黔江、南至洪渡-酉阳等区域的牛蹄塘组页岩气成藏条件优越,为区内页岩气勘探有利区带。      

雪峰隆起西缘下寒武统牛蹄塘组页岩裂缝发育特征及主控因素

要:基于雪峰隆起西缘下寒武统牛蹄塘组页岩地表露头、岩心、薄片和扫描电镜下天然裂缝特征参数的观察与统计,并借助相应样品的实验测试数据,对牛蹄塘组页岩裂缝的发育特征与主控因素进行了深入分析,并探讨了裂缝发育与含气性之间的关系。结果表明:研究区牛蹄塘组页岩宏观裂缝以构造缝为主,成岩缝次之,构造缝包括高、中角度剪切缝,低角度滑脱缝及少量张裂缝,主要为6期形成,其中第1期高角度剪切缝最为发育,裂缝优势方位为NWW向、NNW-近SN向与NE向。微裂缝主要为层间缝和顺层缝。岩心宏观裂缝多被充填,后期裂缝的充填程度低于前期裂缝。裂缝的发育受构造作用、岩性和矿物组分、岩层厚度、有机碳含量、成岩作用及异常流体高压等多种因素影响,其中构造应力与构造部位是裂缝发育的主要控制因素,区域构造应力决定了裂缝的性质与整体发育特征,局部构造应力与构造部位使裂缝的分布具有差异性,应力相对集中且变化梯度大、地层变形强烈的构造部位更易形成裂缝。此外,页岩在脆性矿物含量高、单层厚度小、成岩阶段晚、有机碳含量高、存在异常高流体压力时,裂缝更发育。研究区牛蹄塘组天然裂缝的发育及伴生的大量微裂缝有效改善了页岩的储渗性能,对提高含气量起重要作用。      

北京西山下苇甸中寒武统张夏组

北京西山下苇甸剖面寒武系地层出露完整,中寒武统张夏组底部和顶部发育两期生物丘地层。通过野外观察及薄片鉴
定发现,张夏组底部发育的生物丘为凝块石生物丘,顶部发育的为叠层石生物丘,两期生物丘的造丘生物主要为藻类。凝块石生
物丘生长在低能的潮下带环境,而叠层石生物丘则形成于海水能量较高的潮间带或潮下带上部。不同的沉积环境造成了两期生
物丘内部结构的差异,主要体现在造丘生物的排列方式上。根据该剖面两期生物丘的特征,总结了生物丘的发育模式,并对其地
质意义进行了探讨。      

上扬子地台北缘下寒武统牛蹄塘组海相页岩气地质条件及勘探潜力

基于野外露头和钻井岩芯采样分析,对上扬子地台北缘下寒武统牛蹄塘组黑色页岩分布特征、地球化学特征、储层特征、含气性特征及顶底板条件等进行系统研究,并与中国南方地区下寒武统海相页岩展开对比分析,明确页岩气成藏地质条件和勘探潜力。结果表明:上扬子地台北缘下寒武统牛蹄塘组页岩发育且厚度大,具有"四高一中"特点,即高脆性、高总有机碳、高孔隙度、高含气量、适中热演化程度,显示良好的页岩气形成地质条件;相比中国南方地区下寒武统海相页岩,上扬子地台北缘牛蹄塘组页岩具备足够的生烃物质基础和较高的脆性,并且富有机质页岩厚度大,热演化程度低,孔隙度和含气量高,勘探效果较好;综合考虑优质页岩的厚度、埋深、保存等条件,认为回军坝—麻柳镇一带是上扬子地台北缘牛蹄塘组海相页岩气下一步勘探的最有利地区。     

川东南丁山地区龙马溪组富有机质页岩脆性评价

开展页岩储层的脆性评价对优选页岩气藏有利层段具有重要意义。综合利用岩心、测井、Ｘ 射线衍射、岩石力学实验等资料,采用岩石矿物组分法和弹性参数法对丁山地区龙马溪组页岩脆性特征进行了综合研究,进而开展了页岩储层可压裂性评价。结果表明:研究区龙马溪组页岩矿物脆性主要受石英、长石、黄铁矿等矿物的影响,矿物脆性指数为３６．２％～６２．７％,平均４８．１％;不同围压条件下,页岩受力破坏主要有劈裂型、双剪切型、单剪切型 ３种模式,力学脆性指数为 ４０．７％ ～６１．６％,平均５２．６％。与国内外其他页岩产气区相比,研究区页岩脆性指数级别为中等偏上,脆性矿物、脆性指数与 ＴＯＣ含量具有较好的相关性,岩石可压裂性较好。ＤＹ１井龙马溪组脆性较强井段位于２０２７．０～２０５４．２ｍ,脆性指数均超过５０％,可实施压裂求取产能,与实际生产情况匹配性较好。      

辽西地区下寒武统馒头组下部角砾岩的成因及其找矿意义

下寒武统馒头组下部的一套层比稳定的紫红色、灰黄色白云质砾岩,砾石成分为疏松多孔的白云岩。具棱角状或次棱角状,角砾的粒度分选和磨圆差,填隙物质与砾石成分相同。根据对砾岩的物质组成、沉积特征的分析,其成因可能是组成砾岩的碳酸盐岩含较高的盐类经次生变化形成的溶塌角砾岩。由于溶塌角砾岩具稳定的层位,含盐类高,可能存在盐岩(主要是石膏),故在一定埋深有可能找到膏层。     

山东沂源下寒武统馒头组含水层水文地质特征

山东省沂源县馒头组岩溶含水层具有补给面积大，补给源充足、富水性强、水质好、埋藏浅，泉水多、易开发利用等特点，是当地具有重要供水意义的含水层。     

川渝鄂地区龙马溪组页岩沉积环境及储集特征

根据8条野外油气地质基干剖面调查、测井资料、岩心观察,以及薄片分析、X线衍射和扫描电镜等,分析川渝鄂地区龙马溪组黑色页岩沉积环境、分布规律及储集空间特征。结果表明:早志留世龙马溪组为受古隆起围限的浅海深水沉积的古地理格局,主要为深水陆棚相、浅海陆棚相、潮坪潟湖相沉积环境。优质黑色页岩主要发育于陆棚相,厚度为20~120m,呈北东向展布。龙马溪组页岩段黏土矿物质量分数分布在18.80%~30.19%之间,平均为26.50%,以伊/蒙混层为主,对CH4吸附性强。泥页岩孔隙度分布在0.47%~16.50%之间,平均为4.57%,渗透率为(0.004~0.917)×10~(-3)μm~2,页岩储集空间主要包括微孔隙和微裂缝2种类型,有机质孔最为发育,与含气量呈正相关关系。该结果为川渝鄂地区页岩气勘探和开发提供依据。