五峰期上扬子淡化海成因之探讨

<正> 关于早古生代黑色笔石页岩的形成环境,历来存在着争论,主要是远洋成因说两种观点。但就上扬子区五峰组与龙马溪组黑色笔石页岩而论,越来越多的事实表明,它们系一套半封闭的陆表浅水滞流海盆缺氧环境下的沉积产物。陈旭和戎嘉余提出了五峰期上扬     

鄂西黄陵隆起东缘鄂宜页2井五峰组—龙马溪组页岩气储层特征与含气性

鄂西地区五峰组-龙马溪组已成为中国南方页岩气勘探的热点领域。为深化该区页岩储层及含气性特征认识,本文以鄂宜页2井钻井及测试分析资料为基础,以笔石带为标尺,对五峰组-龙马溪组下部黑色富有机质页岩的岩石学特征、有机地化特征、储集空间类型及结构特征进行深入研究,分析总结了页岩储层含气性特征及影响因素,并对页岩储层开展了综合评价。结果表明：鄂宜页2井五峰组-龙马溪组下部黑色岩系缺失LM5-LM6笔石带,富有机质页岩上延至LM7笔石带,总厚度约16 m;岩性以硅质页岩夹少量硅质岩、混合质页岩和黏土质页岩为主,有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1型,Ro为1.88%~2.03%,显示黑色页岩已过大量生气阶段;页岩储集空间主要为小于100 nm的有机质纳米孔、直径大于5 μm的微米孔和构造微裂缝,其中纳米孔占比超过50%,孔隙容积、比表面积与有机碳含量存在显著正相关性;现场解析总含气量为0.068~3.33 m³/t,平均1.13 m³/t,高含气量段集中于凯迪阶WF2-WF3与鲁丹阶LM2-LM4,含气量与TOC、脆性矿物含量之间具有明显的正相关性;根据TOC、含气性、脆性矿物含量以及页岩沉积环境等参数进行综合评价,Ⅰ类储层主要对应于凯迪阶WF2-WF3笔石带以及鲁丹阶LM2-LM4笔石带以深水环境下形成的硅质页岩和硅质岩层段,总厚度约9 m,是该区五峰-龙马溪组水平钻井的最佳甜点段。     

宁镇地区上奥陶统五峰组—下志留统高家边组底部黑色岩系地球化学特征与沉积环境分析

下扬子宁镇地区上奥陶统五峰组—下志留统高家边组沉积了一套良好的黑色烃源岩。本文以江苏句容仑山5号井岩心为研究对象,进行系统的岩相学研究与地球化学分析。该套岩系以黑色页岩夹硅质岩为主,夹多层火山灰薄层,笔石化石丰富。其中,五峰组底部发育钙质、硅钙质页岩,顶部以黑色页岩为主,SiO_2含量最高值82.38%,黑色页岩中存在硅质岩夹层,硅质岩夹层的形成可能与上升流及火山喷发带来的热液有关。高家边组底部与五峰组界限附近主要为黑色页岩。底部非黑色页岩段以粉砂-砂质泥岩与灰白-灰黑色页岩为主。δ~(13)C_(org)在奥陶系—志留系界限附近呈明显负偏移,反映海平面的迅速回升。五峰组与高家边组界限处微量元素氧化还原指标U/Th,V/(V+Ni),V/Cr,Ni/Co,V/Sc指示贫氧-缺氧环境,为有机质的保存提供了有利条件。草莓状黄铁矿的发现也为缺氧环境提供了证据。研究区岩石稀土元素配分型式较平坦,在五峰组和高家边组界限处局部出现Ce负异常,指示还原环境,且在界限附近Eu正异常最为显著,反映热液作用的影响。上奥陶统五峰组黑色页岩段和下志留统高家边组黑色页岩段为深水陆棚沉积,是良好的烃源岩发育区,向上至高家边组非黑色页岩段变为浅水陆棚沉积。五峰组—高家边组黑色烃源岩的形成受到了上升流、热液以及海平面回升等因素的多重影响。     

上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色岩系笔石赋存特征与堆积模式

在总结前人研究的基础上,综合岩石矿物、地球化学等分析测试资料对宜昌地区五峰组-龙马溪组黑色页岩层系中笔石的赋存状态及其沉积环境进行了深入研究。结果显示:五峰组-龙马溪组黑色页岩中笔石的赋存状态存在显著差异,笔石的丰度由下至上呈现由高到低的变化趋势,硅质炭质页岩中的笔石丰度最高,以杂乱堆积为主,部分可见弱定向排列特征;灰绿色泥岩与黑色硅质页岩中笔石丰度低,以碎片为主,且硅质页岩中的笔石碎片细小。笔石的分异度在纵向上也呈现出规律性变化,赫南特阶笔石分异度最低,埃隆阶与凯迪阶对应的笔石分异度高。综合研究表明,不同笔石赋存状态所对应的有机碳质量分数w(TOC)、围岩性质、氧化还原条件、古海洋环境与水动力条件均有所差异:高笔石丰度的页岩往往对应着较高的w(TOC);石英质量分数在40%～60%的黑色页岩中笔石最为发育;笔石在弱氧化和还原环境中均能保存,但还原环境更有利于笔石的大规模富集;纵向上笔石丰度与分异度变化均受到了古环境的显著影响,赫南特冰期造成了笔石的大量死亡和分异度的显著降低;笔石的大量混杂堆积显示悬浮沉积是主要的沉积作用方式,而定向排列的笔石应是深水底流作用的结果。基于上述页岩中笔石赋存状态差异及其沉积地质指示,深入分析了不同笔石赋存状态的沉积环境并建立了五峰组-龙马溪组沉积期的笔石堆积模式。     

扬子区西南缘奥陶纪末—志留纪初笔石生物地层对比及意义

利用扬子西南缘天全、汉源、甘洛、布拖、金阳、永善、绥江、大关地区五峰组—龙马溪组重点剖面露头点和钻井岩心资料,通过笔石生物地层划分,建立了五峰组—龙马溪组黑色页岩的等时地层格架。通过对比纵横向黑色页岩的TOC含量、沉积厚度、优质页岩厚度等数据变化,探讨笔石带的分布与沉积环境、优质页岩的关系。结果表明,各剖面和钻井中WF2—LM4笔石带优质页岩普遍发育。其中布拖、金阳靠近康滇古陆边缘的地区,LM5笔石带、LM6笔石带岩石地层明显增厚;永善—绥江云永地2井、新地2井、绥江B井等地区,笔石带分布和沉积环境相似,优质页岩沉积上界由LM4笔石带逐步上延至LM6笔石带。五峰组—龙马溪组优质页岩在靠近康滇古陆一侧沉积时限为WF2—LM4及以下笔石带,远离古陆一侧沉积时限呈逐渐变长的趋势。天全大井坪、汉源轿顶山一带WF2—LM5笔石带优质页岩发育,轿顶山地区岩石地层厚度明显减薄,天全大井坪地区明显增厚,受特殊环境影响可能仍具有良好的勘探潜力。研究成果对扬子西南缘页岩气沉积有利区优选提供了依据。     

大巴山区早古生代基性火成岩的形成时代

在大巴山陕西岚皋白崖垭的红椿坝-曾家坝深大断裂带一带,志留系的陡山沟组和吴家河组的含碳粉砂质页岩和笔石页岩与辉绿岩、火山集块岩、粗面质玄武岩岩层和岩体相互间隔出现,特别是在粗面质玄武岩和火山集块岩岩体之上,整合覆盖着一层厚约19m的生物碎屑灰岩、20m左右的黑色笔石页岩和30m的绢云母化片岩,在笔石页岩中产丰富的早志留世晚期和中志留世的笔石化石Oktavitesspiralis,Cyrtograpttuscentrifugus等.这一发现对确定大巴山区早古生代的岩浆活动的时限提供了可靠的化石证据,也为探讨秦岭岩浆活动的时代以及秦岭大地构造格局及其演化史具有重要意义.     

云南永善－大关地区五峰组－龙马溪组黑色页岩生物地层划分与沉积环境探讨:以新地2井为例

由于缺乏对四川盆地西南缘永善-大关地区五峰组-龙马溪组生物地层的详细划分与对比,黑色页岩分布时限及其沉积背景不明确.对新地2井五峰组-龙马溪组黑色页岩岩心开展生物地层研究,识别出了从上奥陶统凯迪阶上部WF1 Dicellograptus complanatus带至志留系兰多维列统埃隆阶顶部LM8 Stimulograptus sedgwickii带的9个生物带和组合.新地2井与宁211井、焦页1井、威202井、巫溪2井黑色页岩生物地层对比结果显示,新地2井的顶界与宁211井、焦页1井黑色页岩笔石带相近,但与威202井、巫溪2井相比低了1个笔石带.结合TOC值标定,新地2井富有机质页岩沉积期为WF2-LM6笔石带,其顶界高于宁211井的LM4笔石带.在笔石生物地层框架内对比了各井黑色页岩的沉积厚度、沉积速率及TOC值,探讨了它们的沉积演化差异及构造背景.靠近古隆起或古陆的沉积区,海侵-海泛稳定期时间呈缩短的趋势,富有机质页岩上界可低至LM5笔石带或以下;远离古隆起或古陆的沉积区,富有机质页岩上界可达LM8-LM9笔石带.受沉积水体深浅差异及古隆起陆源碎屑输入的影响,威远、焦石坝及巫溪地区出现了沉积分异现象.阶段性的海退事件及古隆起的状态变化（隆升与扩大）是广西运动的构造响应.      

湘鄂西地区五峰—龙马溪组页岩地层与沉积特征

以湘鄂西及周缘地区晚奥陶世至早志留世沉积的泥页岩为研究对象,本文通过钻井取心测井、野外观察和分析化验等资料,分析了研究区五峰-龙马溪组页岩的发育和沉积特征。结果表明,湘鄂西地区页岩普遍厚40-60m,纵向上可划分为三亚段,九小层,其中1亚段对应底部1-5小层,为高伽马值(GR),低密度,高有机质丰度的页岩段,以灰黑色—黑色硅质-炭质页岩为主,湘鄂西古隆起及周缘1-5小层页岩段有不同程度的缺失。页岩纵向上发育深水硅质陆棚、深水砂质陆棚、深水混积陆棚和深水泥质陆棚4种沉积微相,其中1-5小层页岩段对应深水硅质陆棚微相,为缺氧的强还原沉积环境,沉积了富含笔石、黄铁矿的富硅、富碳页岩,其硅质多为自生成因,对应焦石坝目前的主力产气页岩段。     

中国南方五峰组-龙马溪组页岩中笔石与有机质富集关系探讨

中国南方奥陶纪-志留纪之交广泛沉积了以五峰组和龙马溪组为代表的笔石页岩。基于对重庆巫溪地区五峰组-龙马溪组底部页岩段中近400件页岩样品中笔石丰度的统计及100件页岩样品有机碳含量（TOC,%）的分析测试结果,选择其中23件不同笔石丰度与TOC的页岩样品开展页岩中笔石体与围岩（非笔石体部分）TOC的对比实验,并结合能谱分析测试结果,探讨笔石与有机质富集的关系。初步研究认为:①五峰组-龙马溪组页岩中笔石体的C、O等元素含量较高,其TOC明显高于围岩,是页岩有机质的贡献者之一;②五峰组-龙马溪组页岩全岩TOC与笔石丰度及笔石体TOC相关性均较差,而与围岩TOC相关性较好,这指示着页岩中笔石丰度对有机质富集影响较小。     

渝南—黔北奥陶系五峰组的同生变形构造及其地质意义

重庆綦江奥陶系五峰组中—下部的黑色页岩中发育有一系列主要由阶梯状断层和其间的小型褶皱构成的同生变形构造(contemporaneous deformed structures),并可大致分为3个构造层段。沉积后—固结成岩前所形成的同生变形构造层之上为正常沉积的黑色页岩层。另外,在贵州桐梓五峰组距底部2.3m左右的黑色页岩中也发育有与綦江地区相似的、以小型褶皱为主的同生变形构造层,且此同生变形构造层上下为斑脱岩层。同生变形构造的发现,表明渝南—黔北地区奥陶纪晚期(五峰期)的沉积盆地为非平坦的古地貌,且曾发生过多期可能与火山运动相关的构造运动。     

大巴山区早古生代基性火成岩的形成时代

大巴山陕西岚皋白崖垭的红椿坝－曾家坝深大断裂带一带，志留系的陡山沟组和吴家河组的含碳粉砂质页岩和笔石页岩与辉绿岩，火山集块岩，粗面质玄武岩岩层和岩体相互间隔出现，特别是在粗面质玄武岩和火山集块岩岩体之上，整合覆盖着一层厚约19m的生物碎屑灰岩，20m左右的黑色笔石岩和30m的绢云母化片岩，在笔石岩岩中产生丰富的早志留世晚期和中志留世的笔石化石：oktavites spiralis,Cyrtograptus centrifugus等。这一发现对确定大巴山区早古生代的岩浆活动的时限提供了可靠的化石证据，也为探讨秦岭岩浆活动的时代以及秦岭大地构造格局及其深化史具有重要意义。     

五峰组及龙马溪组黑色页岩在扬子覆盖区内的划分与圈定

近年来的研究和生产实践表明,扬子区的上奥陶统五峰组和志留系龙马溪组是我国页岩气勘探的主要目标层位,精确划分对比这套黑色页岩并揭示其地理分布特点,对页岩气有利层位的选定和有利区块的圈定具有重要意义。根据扬子区五峰组和龙马溪组露头剖面和井下岩芯的笔石生物地层最新研究成果,提出五峰组的WF2(Dicellograptus complexus笔石带)-WF3(Paraorthograptus pacificus笔石带)和龙马溪组的LM2-3(Akidograptus ascensus笔石带-Parakidograptus acuminatus笔石带)到LM6(Demirastrites triangulatus笔石带)下部是页岩气勘探的有利层位。同时,根据这套黑色页岩的地理展布特点,对扬子覆盖区内五峰组和龙马溪组黑色页岩划分出6个页岩气有利区块:重庆—川滇区块,马边—西昌区块,大巴山南缘,秭归盆地和远安盆地,江汉盆地和下扬子区块。     

雪峰山西侧北缘五峰组-龙马溪组含笔石页岩热成熟度特征

五峰组-龙马溪组含笔石富有机质页岩是中国目前最成功和最重要的页岩气勘探目标.由于缺乏镜质体,该地层的成熟度一直存在争议.以雪峰山西侧北缘富含笔石的五峰组-龙马溪组页岩为例,采用笔石表皮体反射率来表征其成熟度特征.该套页岩笔石含量丰富,以非粒状笔石表皮体为主,其具有二轴晶光性特征,最大反射率（GR_max）和双反射率之间表现出正相关关系,成熟度越高的笔石表皮体表现出更强的各向异性.同时,该套地层中也含有丰富的沥青颗粒,其随机反射率与笔石表皮体的最大和随机反射率也呈现了正相关性,其各向异性更弱,但其成因复杂,且颗粒细小,测定较困难,因此,相对而言,作为热成熟指标,笔石表皮体反射率更占优势.雪峰山西侧北缘五峰组-龙马溪组含笔石页岩的成熟度较高,EqVR_o值均为3.10%以上,达到了过成熟阶段,是页岩气勘探的有利区.      

湖北宜昌王家湾五峰组顶部Chondrites的发现及其环境意义

本文报道了湖北宜昌王家湾剖面五峰组笔石页岩段观音桥层发现的遗迹化石Chondrites的分布及其生态特点。结合生物相和同期上扬子海盆相对海平面的变化,分析了盆地水体底域在缺氧一富氧转折时期的古氧相变化特征：指出五峰组笔石页岩段上部地层沉积底域为典型的缺氧环境,在其与上覆观音桥段之间的沉积转换面附近发生了从无氧到有氧的转变,观音桥段中Hirnantia动物群繁盛于富氧的海底环境。     

四川盆地东部五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质富集规律探讨

奥陶—志留交替时期是地球历史时期中的关键时期,该时期华南地区沉积的五峰组—龙马溪组黑色页岩是现阶段我国页岩气勘探的重点层位,多套斑脱岩存在于黑色页岩内,指示该时期研究区经历过多期连续的火山活动.本文选取了四川盆地东部华地1井和武隆黄莺乡五峰组—龙马溪组剖面,以黑色页岩和斑脱岩为研究对象,通过野外考察、元素地球化学等分析...     

中上扬子地区晚奥陶世岩相古地理及其油气地质意义

中上扬子地区上奥陶统主要发育庙坡组、宝塔组、临湘组(涧草沟组)、五峰组和观音桥组。笔者通过对研究区野外露头及钻井剖面的考察,总结前人研究成果,利用岩石学、古生物学、生态学及室内分析等方法将其划分为潮坪相、浅海陆棚相和深水盆地相3种沉积相类型。潮坪相以沉积灰岩、白云岩、钙质粉砂岩和粉砂岩等为特征。浅海陆棚相主要沉积龟裂纹灰岩、瘤状灰岩、页岩和粉砂质页岩。深水盆地相主要岩性为黑色碳质页岩、粉砂质页岩与硅质页岩,产以营漂浮生活的笔石为主的生物组合。岩相古地理研究表明,晚奥陶世桑比-凯迪早中期,受加里东构造运动影响,华南板内碰撞挤压作用显著,汉南隆起、川中隆起、川西-滇中-黔中-雪峰隆起不断抬升扩大,中上扬子地区表现为海平面相对上升,原本镶边型碳酸盐台地被淹没,沉积了大范围的浅海陆棚相龟裂纹灰岩和瘤状灰岩。凯迪晚期-赫南特期,隆起面积继续扩大,构造围限作用加剧,中上扬子地区发育大面积黑色碳质页岩、粉砂质页岩和硅质页岩。尤其川东南宜宾-泸州,川北旺苍-南江及黔北渝东武隆道真地区五峰组黑色碳质和硅质页岩,具很好的生烃潜力,应视为下一步烃源岩及页岩气勘探开发的重点研究区域。     

贵州正安奥陶-志留纪之交五峰——龙马溪组黑色页岩的划分与对比北大核心CSCD

近年来我国南方下古生界海相页岩气勘探开发取得重要进展,国土资源部已在黔北地区建立了页岩气综合勘查试验区。根据贵州正安安场向斜安页1井井下奥陶系-志留系之交的五峰组—龙马溪组的笔石划分了笔石带,同时对焦页1井等有良好页岩气产量的井进行了井下地层对比,确定了正安可能成为页岩气储层的五峰组和龙马溪组下部WF2~LM5笔石带序列。同时还对安场向斜的堡上村剖面进行了观察,结果显示,该剖面龙马溪组黑色页岩顶部LM5带的笔石,可作为安页1井黑色页岩层段顶界的参照。     

贵州正安奥陶-志留纪之交五峰——龙马溪组黑色页岩的划分与对比

近年来我国南方下古生界海相页岩气勘探开发取得重要进展,国土资源部已在黔北地区建立了页岩气综合勘查试验区。根据贵州正安安场向斜安页1井井下奥陶系-志留系之交的五峰组—龙马溪组的笔石划分了笔石带,同时对焦页1井等有良好页岩气产量的井进行了井下地层对比,确定了正安可能成为页岩气储层的五峰组和龙马溪组下部WF2~LM5笔石带序列。同时还对安场向斜的堡上村剖面进行了观察,结果显示,该剖面龙马溪组黑色页岩顶部LM5带的笔石,可作为安页1井黑色页岩层段顶界的参照。     

中上扬子地区晚奥陶世－早志留世岩相古地理演化与黑色页岩的关系

晚奥陶世-早志留世时的中上扬子地区,是一个周边被前陆隆起围限的浅海陆棚,沉积环境受武陵-雪峰及黔中前陆隆起带的控制.前隆间的隆后盆地为滞留、还原环境的海域,为黑色页岩沉积提供了空间.上奥陶统凯迪阶五峰组黑色页岩厚度薄而稳定,含笔石生物层和丰富的放射虫,沉积环境为浅海深水盆地;下志留统鲁丹阶龙马溪组下部的黑色页岩为五峰组的继承性沉积,其上部及埃隆阶的龙马溪组为向上变浅的沉积序列,由潮下带潮汐沙坝-潮坪环境黑色含粉砂质页岩、灰色粉砂岩薄互层所构成.沉积序列的变化和时空演化受边缘古隆起的制约.晚奥陶世前陆隆起范围小(平缓),至早志留世鲁丹期,前陆隆起不断扩大并导致盆内构造分隔,发育了大致与前隆平行的坳陷,造成龙马溪组黑色页岩厚度变化大;至埃隆期晚期,海平面相对下降,水体变浅.除个别地区外,中上扬子地区基本结束了黑色页岩沉积.     

石英矿物类型及其对页岩气富集开采的控制:以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组为例

页岩矿物组成控制着页岩的储层类型和岩石力学性质,并影响着页岩气的富集和开发.为了分析不同类型石英矿物的纵向变化特征及其对页岩气富集开采的控制作用,以四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组WF2-LM4和LM5-LM8两个笔石带页岩为主要研究对象,利用普通薄片观察、扫描电镜、矿物成岩世代关系、能谱分析等手段,识别出陆源碎屑石英、生物成因石英和黏土矿物转化过程中形成的3种石英类型.结果表明不同的页岩层段,3种成因的石英含量不同.生物成因石英在WF2-LM4笔石带页岩最为富集,向上到LM5-LM8笔石带页岩逐渐减少.在WF2-LM4笔石带页岩,生物成因石英与有机碳含量呈明显的正相关性,有利于页岩优质储层的形成,对页岩储层的压裂改造具有积极作用,实现了页岩赋气和改造的有机统一.研究认为四川盆地及其周缘地区五峰组-龙马溪组一段下部黑色页岩（WF2-LM4笔石带页岩）具有生物成因石英含量高,页岩生烃、储集能力和可压裂性最优的特点,是页岩气富集开采的有利层段.