李世臻，周新桂，王丹丹，張交東，林燕華，曾秋楠，張文浩

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 油氣資源調(diào)查中心，北京　100029)

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內(nèi)蒙古索倫地區(qū)二疊系哲斯組泥巖微孔隙特征

李世臻，周新桂，王丹丹，張交東，林燕華，曾秋楠，張文浩

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 油氣資源調(diào)查中心，北京100029)

摘要：在野外地質(zhì)露頭實(shí)測(cè)、系統(tǒng)取樣和綜合分析測(cè)試的基礎(chǔ)上，對(duì)松遼西部外圍內(nèi)蒙古索倫地區(qū)上古生界二疊系哲斯組暗色泥巖的地球化學(xué)特征與微孔隙特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，哲斯組泥巖微孔隙主要包括微孔(粒間孔、粒內(nèi)孔、有機(jī)質(zhì)孔)和微裂縫(礦物層間縫、有機(jī)質(zhì)與礦物間縫、有機(jī)質(zhì)內(nèi)裂縫)。進(jìn)一步的微孔隙發(fā)育特征和成因分析得出，哲斯組泥巖有機(jī)質(zhì)孔相對(duì)不發(fā)育的特征主要與TOC含量偏低及較強(qiáng)壓實(shí)作用下的有機(jī)質(zhì)孔塌陷作用有關(guān)，而泥巖微裂縫的發(fā)育主要與其脆性礦物含量較高有關(guān)。綜合烴源巖與儲(chǔ)集特征分析，索倫地區(qū)哲斯組泥巖具備了頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)的條件，尋找TOC含量高的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖發(fā)育區(qū)是今后該區(qū)乃至東北地區(qū)上古生界頁(yè)巖氣勘探的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：泥巖；地球化學(xué)特征；微孔隙特征；哲斯組；索倫地區(qū)；內(nèi)蒙古

隨著世界頁(yè)巖氣勘探的深入和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)不同于常規(guī)砂巖、碳酸鹽巖儲(chǔ)層的泥頁(yè)巖儲(chǔ)層研究不斷加強(qiáng)[1-2]，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)，尤其納米級(jí)孔隙及其特征日漸成為研究的重點(diǎn)。眾多學(xué)者認(rèn)識(shí)到，微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)表征是頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的核心內(nèi)容，也是開(kāi)展頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)的最基礎(chǔ)性工作，不同的孔隙、微裂縫、礦物組成影響著總孔隙度的大小、滲透性和儲(chǔ)氣能力[3-5]。

由于泥頁(yè)巖的復(fù)雜性和非均質(zhì)性，微孔隙特征也成為研究的難點(diǎn)。許多學(xué)者從孔隙類(lèi)型[6-7]及其貢獻(xiàn)[8]、不同礦物對(duì)微觀(guān)孔隙的貢獻(xiàn)[9]、納米孔隙孔徑與體積分布[2,10]、微觀(guān)結(jié)構(gòu)與富集天然氣能力[7]等方面進(jìn)行了大量探討。但目前泥頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙大小的分類(lèi)尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和界定[10-12]；而泥頁(yè)巖微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)在產(chǎn)狀上分為微孔隙和微裂縫，這已得到業(yè)內(nèi)廣泛共識(shí)。不同學(xué)者又將微孔隙、微裂縫按照形態(tài)產(chǎn)狀或形成原因進(jìn)行了詳細(xì)分類(lèi)[6-8,13-15]。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層微觀(guān)結(jié)構(gòu)的觀(guān)察，研究其分類(lèi)、地質(zhì)成因、主要特征等，可以更好地評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特征和資源潛力，同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)前景做出準(zhǔn)確判斷。

松遼盆地及外圍地區(qū)上古生界沉積厚度巨大，近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者通過(guò)研究認(rèn)為“上古生界除局部遭受不同程度的動(dòng)力接觸變質(zhì)或熱力變質(zhì)外，未發(fā)生區(qū)域變質(zhì)”[16-18]，東北地區(qū)上古生界暗色泥巖的生烴條件及油氣或頁(yè)巖氣資源遠(yuǎn)景得到廣泛認(rèn)可[17,19-25]。

內(nèi)蒙古索倫地區(qū)二疊系哲斯組暗色泥巖厚度巨大，是上古生界重要的烴源巖層，近年來(lái)被評(píng)價(jià)為中等或中等—好烴源巖[16,20]，認(rèn)為具有一定資源潛力，但對(duì)于其作為頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的研究還相當(dāng)薄弱。本次通過(guò)對(duì)索倫地區(qū)好仁蘇木等地的哲斯組剖面實(shí)測(cè)及系統(tǒng)采樣，完成了樣品的有機(jī)質(zhì)含量、成熟度、最大熱解峰溫、常量元素、礦物組成、微觀(guān)結(jié)構(gòu)等大量測(cè)試分析，在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)剖析了哲斯組泥巖的地球化學(xué)特征、微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)特征及頁(yè)巖氣資源前景，以期為今后該區(qū)乃至東北地區(qū)的頁(yè)巖氣資源勘查提供科學(xué)依據(jù)。

1地質(zhì)背景

內(nèi)蒙古索倫地區(qū)位于大興安嶺中南部，東臨烏蘭浩特，南至霍林郭勒，西與阿爾山毗連，北到扎蘭屯，區(qū)內(nèi)二疊系呈北北西向狹長(zhǎng)帶狀展布。按照最新的大地構(gòu)造區(qū)域劃分觀(guān)點(diǎn)[17, 26]，索倫地區(qū)處于佳蒙地塊的南緣，中二疊統(tǒng)哲斯組主體為一套穩(wěn)定的具有被動(dòng)大陸邊緣特征的沉積建造，屬于海相及海陸交互相沉積，主要發(fā)育碳酸鹽巖、砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等，整體具有海平面不斷下降的特點(diǎn)。

2剖面位置與樣品采集測(cè)試

索倫地區(qū)哲斯組剖面，位于內(nèi)蒙古興安盟科爾沁右翼前旗好仁蘇木附近(圖1)，是典型的哲斯組出露區(qū)。該剖面出露較長(zhǎng)，本次實(shí)測(cè)選取其中出露較好的一段(長(zhǎng)821 m)，分為27層，并進(jìn)行了系統(tǒng)采樣并編號(hào)。

該段地層主要以灰黑色泥巖為主，其次為粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。暗色泥巖多為塊狀、厚層狀構(gòu)造，水平層理發(fā)育，地表泥巖劈理面較發(fā)育，與層面高角度相交(圖2)。據(jù)巖性及沉積旋回等野外沉積特征初步推斷，該地層是一套淺海三角洲前緣到深水陸棚相沉積，反映當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境覆水較深。

圖1　內(nèi)蒙古科爾沁右翼前旗索倫地區(qū)研究區(qū)地質(zhì)概況Fig.1　Geological map of Solun area, Horqin Right Front Banner, Inner Mongolia

本次研究主要對(duì)泥巖樣品進(jìn)行了系統(tǒng)分析，其中有機(jī)地球化學(xué)樣品分析13件，礦物含量分析樣品16件，常量元素分析樣品14件，有機(jī)質(zhì)元素分析樣品4件，并對(duì)12件樣品開(kāi)展了電鏡掃描，選取其中4件進(jìn)行了氬離子拋光。

3地球化學(xué)特征

3.1有機(jī)地球化學(xué)

3.1.1總有機(jī)碳含量

對(duì)13個(gè)樣品的統(tǒng)計(jì)顯示，總有機(jī)碳含量(TOC)在0.55%～1.01%之間，平均值為0.76%，與宋土順等[20]得出總體在0.6%～1.0%之間的結(jié)果相吻合；哲斯組暗色泥巖達(dá)到中等烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，具備了油氣生成的物質(zhì)條件。

圖2　內(nèi)蒙古科爾沁右翼前旗索倫地區(qū)哲斯組泥巖照片F(xiàn)ig.2　Mudstones from the Zhesi Formation in Solun area, Horqin Right Front Banner, Inner Mongolia

3.1.2有機(jī)質(zhì)成熟度

7個(gè)泥巖樣品的鏡質(zhì)體反射率(Ro)在1.64%～2.18%之間，平均值為1.82%；13個(gè)泥巖樣品的最大熱解峰溫(Tmax)處于398～556 ℃之間，平均值為483 ℃，表明哲斯組總體處于高成熟—過(guò)成熟階段。

3.1.3有機(jī)質(zhì)類(lèi)型

有機(jī)質(zhì)類(lèi)型是評(píng)價(jià)烴源巖的重要指標(biāo)，由于烴源巖成熟度高，樣品干酪根元素組成中H的含量比較低，H/C原子比基本上在0.5以下，O/C原子比較高，絕大多數(shù)大于0.1，不能很好地反映其原始有機(jī)質(zhì)的類(lèi)型，IH與Tmax劃分類(lèi)型圖亦不能很好地反映其母質(zhì)類(lèi)型。但從ααα20R-C27、C28、C29規(guī)則甾烷分布來(lái)看，哲斯組烴源巖都以ααα20R-C27規(guī)則甾烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，顯示以Ⅱ1、Ⅱ2型為主。從甾、萜類(lèi)化合物分布看，反映其母質(zhì)來(lái)源以藻類(lèi)等低等水生生物為主。

3.2礦物學(xué)特征

對(duì)索倫地區(qū)哲斯組剖面的16個(gè)樣品測(cè)試進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，脆性礦物(石英+鉀長(zhǎng)石+斜長(zhǎng)石+碳酸鹽)含量處于44.2%～68.1%，平均值為60.2%。其中主要脆性礦物為石英，含量占總礦物含量的27.8%～48.7%，平均值為39.78%；其次是斜長(zhǎng)石，平均值為15.1%；碳酸鹽礦物(方解石+白云石+菱鐵礦)含量較低，平均值為5.3%；黏土礦物含量為30.1%～50.8%，平均值為39.8%(圖3)。黏土礦物主要由伊蒙混層和伊利石組成，伊蒙混層占黏土礦物含量的35%～71%，平均值為54.25%；伊利石占黏土礦物的29%～58%，平均值為42.14%；而伊蒙混層中蒙皂石混層比為8%～27%，平均值為16.5%。

3.3元素特征

3.3.1常量元素

索倫地區(qū)哲斯組14個(gè)樣品的常量元素特征基本一致。樣品具有高硅、高鋁、高鐵、低鎂、低鈣的特點(diǎn)，SiO2含量為59%～63.47%，平均值為61.85%；Al2O3含量為16.79%～18.73%，平均值為17.60%；Fe2O3含量為4.61%～7.85%，平均值為6.09%。與北美頁(yè)巖相比，CaO和MgO的含量均較低(其中CaO含量為0.43%～1.22%，平均值為0.64%；MgO含量為0.046%～0.138%，平均值為0.08%)，說(shuō)明泥巖樣品中碳酸鹽的含量很低，與前面礦物分析結(jié)果一致。SiO2的含量主要與富硅礦物(如石英、長(zhǎng)石、黏土類(lèi))含量有關(guān)，而Al2O3含量則與長(zhǎng)石、云母、黏土礦物等富鋁礦物含量有關(guān)。

圖3　內(nèi)蒙古科爾沁右翼前旗索倫地區(qū)哲斯組礦物構(gòu)成Fig.3　Mineral composition of the Zhesi Formation in Solun area, Horqin Right Front Banner, Inner Mongolia

3.3.2有機(jī)質(zhì)中的元素

通過(guò)電鏡掃描發(fā)現(xiàn)，樣品中有機(jī)質(zhì)顯示出灰黑色或黑色，與周?chē)V物區(qū)分明顯。對(duì)4個(gè)樣品中典型的有機(jī)質(zhì)部分進(jìn)行能譜掃描，有機(jī)質(zhì)中有機(jī)碳的含量最高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為52.53%；其次為Si，質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為13.99%；再次為O，質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為14.81%。另外含有K、Ca、Fe、Mg等其他無(wú)機(jī)元素，但含量均較低。在掃描電鏡下，有機(jī)質(zhì)分布較多，呈分散狀分布。在有機(jī)質(zhì)內(nèi)部，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的有機(jī)質(zhì)孔和充填礦物，但微裂縫發(fā)育(圖4)。

4微孔隙特征

本次研究的微孔隙主要為納米和微米級(jí)孔隙，通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)和氬離子拋光技術(shù)，在大量系統(tǒng)的觀(guān)察統(tǒng)計(jì)和總結(jié)前人對(duì)微孔隙分類(lèi)的基礎(chǔ)上，將索倫地區(qū)哲斯組泥巖微孔隙分為微孔和微裂縫，微孔進(jìn)一步劃分為粒間孔、粒內(nèi)孔和有機(jī)質(zhì)孔；微裂縫進(jìn)一步劃分為礦物層間縫、有機(jī)質(zhì)與礦物間縫和有機(jī)質(zhì)內(nèi)裂縫。

4.1微孔

(1)粒間孔。本區(qū)粒間孔較為常見(jiàn)，又可進(jìn)一步分為礦物顆粒間孔和溶蝕粒間孔。礦物顆粒間孔，存在于較大的礦物晶體堆積體中或存在于黏土礦物骨架中，形態(tài)大部分不規(guī)則，不圓滑，棱角狀，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但連通性好，孔徑一般為0.1～4 μm(圖5a)；溶蝕孔主要與方解石、白云石和長(zhǎng)石伴生，受到成巖晚期及埋藏過(guò)程中流體的溶蝕而成，形態(tài)較為圓滑，在其周?chē)?jīng)常還可以見(jiàn)到新生礦物(圖5b，c)。

(2)粒內(nèi)孔。本區(qū)粒內(nèi)孔形態(tài)相對(duì)圓滑，較為孤立，一般0.01～5 μm(圖5d)。

圖4　內(nèi)蒙古科爾沁右翼前旗索倫地區(qū)哲斯組有機(jī)質(zhì)電鏡掃描與能譜分析Fig.4　SEM and EDS analysis of organic matter from the Zhesi Formation in Solun area, Horqin Right Front Banner, Inner Mongolia

圖5　內(nèi)蒙古科爾沁右翼前旗索倫地區(qū)哲斯組微孔、微裂縫特征Fig.5　Characteristics of micro-pores and micro-fractures in mudstones from the Zhesi Formation in Solun area, Horqin Right Front Banner, Inner Mongolia

(3)有機(jī)質(zhì)孔。該類(lèi)孔隙在樣品中不常見(jiàn)，相對(duì)孤立，圓形、橢圓形，凹坑狀或片麻狀，邊緣光滑，納米級(jí)別，一般為50～800 nm(圖5e，f)。

4.2微裂縫

微裂縫較為常見(jiàn)，縫寬一般為10～300 nm不等，長(zhǎng)度為微米級(jí)別，一般未被其他礦物充填，可進(jìn)一步細(xì)分為礦物層間縫、有機(jī)質(zhì)與礦物間縫和有機(jī)質(zhì)內(nèi)裂縫，其特征見(jiàn)表1。

表1　內(nèi)蒙古科爾沁右翼前旗索倫地區(qū)哲斯組泥巖微觀(guān)孔隙分類(lèi)及特征Table 1　Classification and characteristics of micro pores and fractures in mudstones from the Zhesi Formation in Solun area, Horqin Right Front Banner, Inner Mongolia

(1)礦物層間縫。通常是薄片狀黏土礦物及集合體或大顆粒礦物層間的裂縫，或受壓力破裂形成，長(zhǎng)條形，一般縫寬50～300 nm，長(zhǎng)2～10 μm(圖5g，h)。圖5h是伊利石薄片定向排列造成的。

(2)有機(jī)質(zhì)與礦物間縫。有機(jī)質(zhì)生烴膨脹，生烴后體積收縮與周?chē)V物殘留的裂縫，一般未被其他物質(zhì)充填，在有機(jī)質(zhì)周?chē)^常見(jiàn)，形態(tài)取決于有機(jī)質(zhì)的外部形狀，與有機(jī)質(zhì)外部輪廓一致，一般縫寬50～200 nm，長(zhǎng)度取決于有機(jī)質(zhì)大小(圖5i，j)。

(3)有機(jī)質(zhì)內(nèi)裂縫。該裂縫一般比較平直，曲折度較小，少有膠結(jié)物充填，初步分析其形成原因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)內(nèi)含有Si、Fe、Al等無(wú)機(jī)脆性礦物，在壓實(shí)作用下受壓力破裂形成。其形呈長(zhǎng)條狀，或橫切穿透有機(jī)質(zhì)，或存于有機(jī)質(zhì)內(nèi)部，寬100～200 nm，長(zhǎng)2～10 μm(圖5k，l)。較之微孔來(lái)說(shuō)，本區(qū)微裂縫較發(fā)育，其形成主要與巖石脆性礦物含量高有關(guān)。

5討論

5.1有機(jī)質(zhì)孔不發(fā)育的主要因素

本次采集的樣品Ro=1.64%～2.18%，平均值為1.82%，處于高成熟—過(guò)成熟階段；總有機(jī)碳含量處于0.55%～1.01%之間，平均值為0.76%，僅在w(TOC)>0.8%的少量樣品中(HR-05-01，w(TOC)=0.91%；HR-01，w(TOC)=0.80%)見(jiàn)到有機(jī)質(zhì)孔，且不十分發(fā)育。說(shuō)明TOC含量的多少直接影響了有機(jī)質(zhì)孔的發(fā)育，TOC含量較低是有機(jī)質(zhì)孔不發(fā)育的主要原因。另外，有機(jī)質(zhì)孔不發(fā)育與頁(yè)巖熱成熟度過(guò)高有關(guān)，有機(jī)碳可能出現(xiàn)碳化，在地質(zhì)時(shí)期較強(qiáng)的壓實(shí)作用下，導(dǎo)致在生烴后出現(xiàn)的有機(jī)質(zhì)孔部分出現(xiàn)塌陷壓實(shí)，從而使有機(jī)質(zhì)孔保留較少。

5.2有機(jī)質(zhì)中的無(wú)機(jī)礦物

有機(jī)質(zhì)母質(zhì)在沉積時(shí)，黏土礦物中蒙皂石吸附有機(jī)質(zhì)的能力最強(qiáng)，伊利石最弱，有機(jī)質(zhì)與黏土礦物結(jié)合形成有機(jī)黏土復(fù)合體。這種結(jié)合為有機(jī)質(zhì)的聚集、沉積和保存打下了基礎(chǔ)[ 27]，因而，在有機(jī)質(zhì)中檢測(cè)到Si、Fe、Al等無(wú)機(jī)礦物。本次所采樣品中主要由伊蒙混層和伊利石組成，伊蒙混層占黏土礦物的35%～71%，平均值為54.25%，伊利石占黏土礦物的29%～58%，平均值為42.14%。有機(jī)質(zhì)中含有Si、Fe、Al等無(wú)機(jī)礦物，增加了有機(jī)質(zhì)的脆性，有機(jī)質(zhì)中微裂縫發(fā)育與無(wú)機(jī)礦物含量高有直接關(guān)系。無(wú)機(jī)礦物與有機(jī)質(zhì)的結(jié)合，降低了有機(jī)質(zhì)的純度，但為有機(jī)質(zhì)的保存提供了良好條件，總體不影響有機(jī)質(zhì)的生烴能力。

5.3頁(yè)巖氣資源前景

在頁(yè)巖氣選區(qū)過(guò)程中，有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)成熟度、礦物組成、孔隙度和滲透率、厚度、埋深、含氣量是表征頁(yè)巖氣富集程度最基本的參數(shù)[28-31]。一般認(rèn)為在有機(jī)碳含量大于0.5%、有機(jī)質(zhì)成熟度大于0.4% 、巖石總孔隙度大于3% 、滲透率大于0.001×10-3μm2等條件下即可形成頁(yè)巖氣。索倫地區(qū)樣品w(TOC)=0.55%～1.01%，有機(jī)質(zhì)成熟度處于1.6%～2.2%之間，平均值為1.76%，有機(jī)質(zhì)達(dá)到高—過(guò)成熟，具備了頁(yè)巖氣生氣條件；脆性礦物含量處于44.2%～68.1%，平均值為60.2%，易形成天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫，達(dá)到了頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)[30]。但該區(qū)所測(cè)樣品的TOC較低，制約了頁(yè)巖氣高豐度富集，因此，尋找TOC較高的有利區(qū)，是未來(lái)東北地區(qū)上古生界頁(yè)巖氣勘探的關(guān)鍵。

6結(jié)論

(1)索倫地區(qū)二疊系哲斯組泥巖微孔隙主要為粒間孔和微裂縫。TOC含量較低與有機(jī)質(zhì)演化程度較高是本區(qū)有機(jī)質(zhì)孔不發(fā)育的主要原因，而微裂縫的發(fā)育與其含有Si、Fe、Al等無(wú)機(jī)礦物有直接關(guān)系；無(wú)機(jī)礦物與有機(jī)質(zhì)的結(jié)合，降低了有機(jī)質(zhì)的純度，但為有機(jī)質(zhì)的保存提供了良好條件。

(2)索倫地區(qū)哲斯組泥巖達(dá)到了頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，但所測(cè)樣品TOC含量偏低，制約頁(yè)巖氣的高豐度富集。尋找TOC含量高的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖發(fā)育區(qū)是今后東北地區(qū)上古生界頁(yè)巖氣勘探的關(guān)鍵。

致謝：在論文的完善過(guò)程中，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)陶樹(shù)副教授、中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院聶海寬高級(jí)工程師提出了指導(dǎo)意見(jiàn)，在此致謝。

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(編輯黃娟)

文章編號(hào)：1001-6112(2016)04-0502-07

doi：10.11781/sysydz201604502

收稿日期：2016-03-05；

修訂日期：2016-05-18。

作者簡(jiǎn)介：李世臻(1982—)，男，博士，高級(jí)工程師，從事油氣調(diào)查與石油地質(zhì)綜合研究。E-mail：lishz2006@sina.com。 通信作者：周新桂(1966—)，男，博士，研究員，從事石油地質(zhì)研究。E-mail：xinguizhou100@sina.com。

基金項(xiàng)目：國(guó)土資源部“全國(guó)油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查與評(píng)價(jià)”專(zhuān)項(xiàng)(1211302108019-2)資助。

中圖分類(lèi)號(hào)：TE122.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Micro-structure analysis of mudstones in the Middle Permian Zhesi Formation in Solun area, Inner Mongolia

Li Shizhen, Zhou Xingui, Wang Dandan, Zhang Jiaodong, Lin Yanhua, Zeng Qiunan, Zhang Wenhao

(Oil and Gas Resources Survey Center, China Geological Survey Bureau, Beijing 100029, China)

Abstract:The geochemical characteristics and micro-structure of dark mudstones from the Middle Permian Zhesi Formation in Solun area, Inner Mongolia were studied using field outcrops, samplings, and systematic analyses. Micro-pores (including interparticle, intraparticle and organic pores) and micro-fractures (including interlayer fractures in minerals, fractures between organic matter and minerals, and fractures in organic matter) developed in mudstones in the Zhesi Formation. Organic pores were not well developed in the Zhesi mudstones, mainly due to low TOC content and pore collapse under strong compaction effect. Micro-fractures were well developed thanks to high brittle mineral content. The characteristics of source rocks and reservoirs showed that mudstones in the Zhesi Formation have a good prospect for shale gas exploration. The areas with widespread mudstones rich in organic matter are targets for shale gas in the Upper Paleozoic in Northeast China.

Key words:mudstone; geochemical characteristics; characteristics of micro-pores and fractures; Zhesi Formation; Solun area