彭曉東,徐錦龍,方朝剛,沈仕豪,章誠誠

(1.安徽省地質(zhì)調(diào)查院,安徽 合肥 230001;2.中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心,江蘇 南京 210016)

層序地層學(xué)作為一種新興的、具有完整理論體系的對(duì)比分析方法,為精確的地層對(duì)比劃分、巖相古地理再造及油氣勘探提供了新理論,已成為油氣勘探的重要理論和手段之一[1]。三級(jí)層序是層序地層學(xué)研究的主要對(duì)象和基本層序地層單位,常以不整合面或可與其對(duì)比的整合面為界,是一套相對(duì)統(tǒng)一、具有成因聯(lián)系的地層系列[2],平均時(shí)間延續(xù)一般為2～5 Ma[3]。華南中二疊世棲霞組是在全球石炭紀(jì)—二疊紀(jì)冰期極地冰蓋逐漸消融、大規(guī)模海侵背景下形成的一套特殊的碳酸鹽巖地層[4]。前人先后通過沉積學(xué)[5-8]、地球化學(xué)[9-12]、烴源巖[13-14]和層序地層學(xué)[5,15-16]等對(duì)其進(jìn)行了初步的研究,取得了豐碩的成果。但棲霞組層序地層學(xué)的研究存在較大的分歧,具體體現(xiàn)在三級(jí)層序劃分的差異上:魏國齊等[17]對(duì)揚(yáng)子地塊西北緣二疊紀(jì)棲霞組劃分為1個(gè)三級(jí)層序;孟慶芬等[18]對(duì)貴州南部、梅冥相等[19-20]對(duì)滇黔桂盆地及鄰區(qū)、白曉亮等[21]和胡笙等[16]對(duì)四川盆地二疊系進(jìn)行層序地層研究,將棲霞組劃分為2個(gè)三級(jí)層序;覃建雄等[22]對(duì)西南地區(qū)、李祥輝等[23]對(duì)中國南方、杜小弟等[24]對(duì)安徽巢湖地區(qū)、張克信等[25]對(duì)中下?lián)P子地區(qū)、周雁等[26]對(duì)中揚(yáng)子地區(qū)和丁楓等[27]對(duì)黔南拗陷地區(qū)的棲霞組均劃分為3個(gè)三級(jí)層序;田望學(xué)等[28]將鄂西南棲霞組分為3.5個(gè)三級(jí)層序;何海清[15]對(duì)浙江省、顏佳新等[5]對(duì)湖北省和馬永生等[1]對(duì)中國南方的棲霞組均劃分為4個(gè)三級(jí)層序。以上劃分差異的形成與棲霞組古地理位置、層序界面的識(shí)別、層序劃分和層序級(jí)別等方面的研究具有較為密切的聯(lián)系[29-30]。

華南中二疊世棲霞組海相烴源巖是中國南方4套區(qū)域性烴源巖的重要組成部分[31-32]。近年來,中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心和中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所在安徽省宣廣盆地實(shí)施了皖港地1井、皖油地1井、皖涇地1井等調(diào)查井工作,在二疊紀(jì)孤峰組、龍?zhí)督M、大隆組和三疊紀(jì)殷坑組取得了“三氣一油”的重要發(fā)現(xiàn),為下?lián)P子地區(qū)頁巖氣勘探提供了基礎(chǔ)地質(zhì)資料[33-39]。隨著地表調(diào)查和深部鉆井的研究,發(fā)現(xiàn)宣廣盆地棲霞組存在富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖,呈夾層或薄弱層不均勻分布,局部厚度可達(dá)30 m,是傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)海相烴源巖,因此,棲霞組也是頁巖氣賦存的有利層位。在宣廣盆地二疊系已獲得頁巖氣重要突破的前提下,針對(duì)上述三級(jí)層序劃分中存在的問題,加強(qiáng)棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖層序地層學(xué)和頁巖氣潛力研究,對(duì)下?lián)P子地區(qū)頁巖氣目標(biāo)層的研究和勘探開發(fā)具有重要意義。

本文采用露頭層序地層學(xué)原理和方法,選擇黃山區(qū)樵山棲霞組進(jìn)行露頭層序地層研究,并與周邊剖面進(jìn)行區(qū)域?qū)Ρ?結(jié)合富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖有機(jī)地球化學(xué)參數(shù),評(píng)價(jià)棲霞組頁巖氣勘探潛力,為下?lián)P子地區(qū)頁巖氣地質(zhì)調(diào)查和井位布置提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

宣廣盆地位于揚(yáng)子板塊東部,大地構(gòu)造上江南造山帶與沿江褶皺帶交匯處, 南部以周王斷裂為邊界,東部與天目山脈相鄰,北部與茅山斷裂接壤,西部與南陵盆地相鄰(圖1)。盆地呈NE向不規(guī)則狀展布,西南緣主要出露古生代—中生代碳酸鹽巖和碎屑巖。盆地具“北斷南超”、“北深南淺”的特征,基底由志留紀(jì)—三疊紀(jì)地層組成,盆地內(nèi)沉積晚白堊世—上新世地層,由山前坳陷發(fā)展為“箕狀”斷陷盆地,至新近紀(jì)發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)而盆地消亡。

1.南華系和青白口系;2.震旦系;3.寒武系;4.奧陶系;5.志留系;6.泥盆系;7.石炭系;8.二疊系;9.三疊系;10.侏羅系;11.白堊系;12.古近系;13.新近系;14.更新統(tǒng);15.全新統(tǒng);16.早白堊世中酸性巖體;17.早白堊世中性巖體;18.早白堊世火山巖;19.始新世火山巖;20.花崗斑巖;21.正長(zhǎng)斑巖;22.斷裂;23.地質(zhì)界線;24.剖面位置;25鉆孔位置;26.地名;27.縣界;28.省界圖1 宣廣盆地地質(zhì)簡(jiǎn)圖及剖面位置圖Fig. 1 Geological sketch map and section location of the Xuancheng-Guangde Basin

華南棲霞組分布廣泛,厚度、巖性和巖相穩(wěn)定,具有富含有機(jī)質(zhì)和燧石結(jié)核的特征[40],是下?lián)P子地區(qū)代表性碳酸鹽巖和頁巖烴源巖之一。根據(jù)其巖性、巖相和古生物組合,從下至上大體分為5個(gè)巖性段,與下伏早二疊世梁山組(圖2(a))和上覆中二疊世孤峰組均呈整合接觸。棲霞組巖性為深灰色-灰色厚層-塊狀瀝青質(zhì)含生物碎屑灰?guī)r(圖2(b))、含生物碎屑灰?guī)r、含燧石結(jié)核-條帶灰?guī)r(圖2(c)、圖2(d))夾硅質(zhì)巖、碳質(zhì)頁巖,整體反映了棲霞期臺(tái)地相碳酸鹽巖向孤峰期陸棚相硅質(zhì)巖轉(zhuǎn)換、一次完整的海侵開始并持續(xù)擴(kuò)大的演化階段,并伴隨著多期次一級(jí)海侵—海退旋回。

(a).船山組(C2P1c)與梁山組(P1l)呈平行不整合接觸,梁山組(P1l)與棲霞組(P2q)呈整合接觸;(b).疙瘩狀瀝青質(zhì)含生物碎屑灰?guī)r;(c).含燧石結(jié)核生物碎屑灰?guī)r;(d).含燧石條帶生物碎屑灰?guī)r;(e).含生物碎屑灰?guī)r夾碳質(zhì)頁巖;(f).碳質(zhì)頁巖與含生物碎屑灰?guī)r互層;(g).含生物碎屑灰?guī)r夾碳質(zhì)頁巖;(h).碳質(zhì)泥巖;(i).碳質(zhì)泥巖內(nèi)腕足類化石圖2 黃山區(qū)樵山中二疊世棲霞組巖性與化石特征Fig. 2 Lithologic characteristics and fossils of Middle Permian Qixia Formation in Qiaoshan, Huangshan area

2 層序地層劃分及特征

根據(jù)露頭層序地層原理,考慮層序界面、體系域特征、區(qū)域?qū)Ρ刃訹1],對(duì)宣廣盆地的黃山區(qū)樵山剖面棲霞組層序進(jìn)行了詳細(xì)研究,共識(shí)別出3個(gè)三級(jí)層序(PSQ2-PSQ4)。其中TST為海侵體系域(transfressive systems tract),CS為凝縮段(condensed section),HST為高水位體系域(highstand systems tract),SBⅡ?yàn)槎?jí)層序界面(sequence boundary)(圖3),反映了棲霞期具有3次較大的海平面變化。棲霞組相當(dāng)于羅甸階(空谷階)和祥播階(2/3羅德階),時(shí)限為9.3 Ma(279.3～270.0 Ma)[41],平均每個(gè)三級(jí)層序約為3.1 Ma,這與三級(jí)層序平均時(shí)間延續(xù)(2～5 Ma)基本一致[42-43]。

圖3 黃山區(qū)樵山中二疊世棲霞組層序劃分及特征Fig. 3 Sequence division and characteristics of Middle Permian Qixia Formation in Qiaoshan, Huangshan Area

2.1 層序1(PSQ2)

該層序相當(dāng)于棲霞組一段、二段和三段中下部地層,層序底界面為SBⅡ(圖2(a)),具體層序體系域格架如下。

(1)TST。下部灰色-深灰色中厚層-厚層生物碎屑粒泥灰?guī)r夾生物碎屑泥?；?guī)r,產(chǎn)較多的腕足類、腹足類、有孔蟲和海百合化石,保存較為完整;中部深灰色-灰黑色厚層泥質(zhì)微晶灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r,偶見有孔蟲和腹足類;上部灰色-深灰色-灰黑色厚層生物碎屑粒泥-泥?；?guī)r;頂部為灰色-深灰色厚層疙瘩狀瀝青質(zhì)含生物碎屑泥質(zhì)微晶灰?guī)r(圖2(b)),產(chǎn)有孔蟲、菊石、腕足類和海百合等化石。

(2)CS。深灰色-灰色薄層微晶灰?guī)r與灰黑色-黑色薄層硅質(zhì)巖互層,向上漸變?yōu)榛液谏?黑色中薄層-薄層硅質(zhì)巖夾條帶狀泥質(zhì)灰?guī)r。

(3)HST。灰色-深灰色中厚層含燧石條帶結(jié)核泥微晶灰?guī)r(圖2(c))、含生物碎屑微晶灰?guī)r夾碳質(zhì)頁巖(圖2(e)),產(chǎn)有孔蟲、腕足類、藻類、介形蟲和殼類化石。

2.2 層序2(PSQ3)

相當(dāng)于棲霞組三段中上部、四段和五段下部地層,層序底界面為SBⅡ,具體層序體系域格架如下。

(1)TST。深灰色-灰黑色中厚層-厚層生物碎屑粒泥灰?guī)r、含燧石結(jié)核灰?guī)r、泥微晶灰?guī)r,局部夾碳質(zhì)頁巖,產(chǎn)有孔蟲、棘皮動(dòng)物、藻類、腕足類化石。

(2)CS。灰黑色-黑色薄層硅質(zhì)巖夾薄層泥微晶灰?guī)r。

(3)HST。深灰色-灰黑色中薄層含燧石條帶灰?guī)r(圖2(d))、 泥微晶灰?guī)r,偶見有孔蟲、腕足類和棘皮動(dòng)物化石。

2.3 層序3(PSQ4)

相當(dāng)于五段中上部地層,層序底界面為SBⅡ,具體層序體系域格架如下。

(1)TST。下部為深灰色-灰黑色中層厚層含燧石結(jié)核生物碎屑泥?；?guī)r夾碳質(zhì)頁巖(圖2(g));上部為灰黑色-黑色中厚層-塊狀碳質(zhì)泥巖與深灰色-灰黑色中厚層-厚層泥質(zhì)微晶灰?guī)r不等厚互層。產(chǎn)有孔蟲、棘皮動(dòng)物和藻類化石。

(2)CS。灰黑色-黑色塊狀碳質(zhì)泥巖、含硅質(zhì)碳質(zhì)泥巖(圖2(h)),產(chǎn)腕足類(圖2(i))化石。

(3)HST?；疑?深灰色中厚層-厚層含硅質(zhì)條帶泥質(zhì)灰?guī)r、含燧石結(jié)核硅質(zhì)條帶泥微晶灰?guī)r,局部夾碳質(zhì)頁巖(圖2(f))，產(chǎn)有孔蟲、腕足類和棘皮動(dòng)物化石。

以上說明,宣廣盆地棲霞組沉積時(shí),基本無陸源碎屑的輸入,構(gòu)造穩(wěn)定,無火山活動(dòng),主要受控于全球海平面變化、古氣候、古環(huán)境和古水文條件的影響。棲霞組不同程度富含灰泥成分,生物含量不一,門類多樣且整體保存較好,局部發(fā)育黃鐵礦和富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖,反映了整體為安靜受局限的貧氧沉積環(huán)境,局部為缺氧還原的沉積環(huán)境。陣發(fā)性和周期性的燧石結(jié)核、燧石條帶和硅質(zhì)巖與生物碎屑(門類豐富)共同富集,可能指示了燧石的形成與水質(zhì)條件的變化有較為密切的關(guān)系,并非盆地內(nèi)部因素,不能作為深水的標(biāo)志。富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖的出現(xiàn),常伴隨著黃鐵礦的發(fā)育和單一的生物門類,可能指示了較深的水體環(huán)境。

棲霞組內(nèi)3次相對(duì)較大海平面變化對(duì)應(yīng)于VAIL P R 等[42]的三級(jí)海平面變化,與北美阿丁斯克期海平面變化基本一致[43],說明它們是全球冰川性海平面變化的結(jié)果,與華南乃至北美同期海平面變化曲線具有較好的吻合性。

3 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖地球化學(xué)特征

3.1 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖地層特征

研究區(qū)在棲霞組三段下部與上部和五段中下部發(fā)現(xiàn)厚度不一的碳質(zhì)頁(泥)巖層,其中以五段中部尤為典型,區(qū)域上具有很好的穩(wěn)定性,厚25～40 m不等,巖性為灰黑色-黑色中厚層碳質(zhì)泥巖、含硅質(zhì)碳質(zhì)泥巖,局部夾泥灰?guī)r,內(nèi)部產(chǎn)豐富的腕足類化石。

棲霞組三段主體為開闊臺(tái)地-臺(tái)凹相沉積,局部呈陸棚相沉積,沉積了少量碳質(zhì)頁(泥)巖(表1)。棲霞組五段主要為陸棚相沉積,沉積厚達(dá)30余m的碳質(zhì)泥巖層(表1)可作為頁巖氣目標(biāo)層。

表1 棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖地層取樣層位及特征Table 1 Sampling horizon and characteristics of organic rich shale in Qixia Formation

3.2 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖有機(jī)地球化學(xué)分析

本次研究共選取棲霞組三段和五段的5件新鮮富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖樣品,用切割機(jī)除去表層,選用中間無裂隙且相對(duì)堅(jiān)硬的部分,粉碎至2 cm3左右的小塊,仔細(xì)挑選1～2 cm3的頁(泥)巖碎屑,避開次生的方解石和石英脈,并用離子水進(jìn)行3次振蕩清洗后烘干，再利用顎式破碎機(jī)一次性高效破碎至2 mm(10目)以下,使用來復(fù)縮分器,按“l(fā)/2+1/4+1/8……”手工多次縮分出300 g已破碎的樣品用以研磨,用無污染缽在振動(dòng)研磨機(jī)上研磨至85%以上達(dá)到75 μm(200目)。

本次總有機(jī)碳(total organic carbon,TOC)含量測(cè)定、巖石熱解、有機(jī)質(zhì)成熟度和全巖X射線衍射分析均在長(zhǎng)安大學(xué)完成。其中,TOC含量測(cè)定利用LECOCS-400碳硫分析儀,測(cè)試流程遵循《GB/T 19145—2003沉積巖中總有機(jī)碳的測(cè)定》[44];巖石熱解借助Rock-Eval熱解儀進(jìn)行;有機(jī)質(zhì)成熟度由CRAIC顯微光度計(jì)的測(cè)定;全巖X射線衍射分析采用XD-2型衍射儀完成。

3.2.1 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)主要包括有機(jī)碳含量和氯仿瀝青“A”。由于我國海相地層發(fā)育時(shí)代早,經(jīng)歷的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)多,殘留氯仿瀝青“A”含量普遍很低,多采用有機(jī)碳含量對(duì)海相頁巖進(jìn)行評(píng)價(jià)。

有機(jī)質(zhì)含量是影響頁巖氣富集的一個(gè)根本性因素,不僅決定著頁巖的生氣量,也直接影響頁巖的含氣量。因?yàn)轫搸r中有機(jī)質(zhì)含量對(duì)氣體具有重要的吸附作用,大量的氣體就是以吸附形式存在于干酪根表面,因此,高的TOC就意味著高的生氣量和吸附量。美國5大頁巖具有豐富的有機(jī)質(zhì)含量,其TOC大多為1.5% ～ 20%[45]。通常認(rèn)為總有機(jī)碳含量超過0.5%的頁巖是有潛力的烴源巖[45],蔣裕強(qiáng)等[46]則提出TOC至少應(yīng)為2%。

分析測(cè)試結(jié)果(表2)表明,野外露頭的棲霞組三段黑色頁(泥)巖總有機(jī)碳含量較低,TOC值為0.77% ～ 1.03%;五段黑色泥巖有機(jī)碳含量較高,TOC值為4.86% ～ 9.49%,特別是厚達(dá)30 m的碳質(zhì)泥巖層TOC值為9.49%,表明研究區(qū)棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖具有高的生氣量和吸附量,頁巖氣資源潛力較好。

表2 棲霞組頁(泥)巖總有機(jī)碳和總硫測(cè)試結(jié)果Table 2 Results of TOC and total sulfur in the Qixia Formation shale

巖石熱解分析結(jié)果(表3)表明:棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖生烴潛量(S1+S2)為0.05‰～0.09‰,母質(zhì)頁巖干酪根為Ⅲ型,上部頁巖較下部頁巖高,可能與沉積環(huán)境差異有關(guān);熱解峰溫Tmax為434～498 ℃,反映棲霞組頁巖整體處于成熟-高成熟的生油氣階段。

表3 棲霞組頁(泥)巖熱解分析結(jié)果Table 3 Results of rock pyrolysis in the Qixia Formation shale

3.2.2 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度是衡量頁巖實(shí)際生烴能力的重要指標(biāo),決定著頁巖有機(jī)質(zhì)向烴類的轉(zhuǎn)化程度[47],常以有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率(Ro)來確定有機(jī)質(zhì)的成熟度。

Ro是目前評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)成熟度的最佳參數(shù),具有不可逆性,且Ro隨著熱演化程度的升高而穩(wěn)定增大,可以較為準(zhǔn)確的確定有機(jī)質(zhì)的成熟度[48]。一般認(rèn)為,Ro=0.5%是石油生成的下限,Ro<0.5%時(shí)處于低成熟階段,Ro=0.5%～1.3%是成熟帶(石油主要生成帶),Ro=1.3%～2.0%是高成熟帶(濕氣帶及凝析油帶),Ro>2.0%是過成熟帶(干氣帶)[49-50]。研究區(qū)棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖熱演化程度目前未知,5組數(shù)據(jù)中僅獲1組Ro值,為1.428%,顯示棲霞組為高成熟階段,具有良好的頁巖氣資源潛力。

3.3 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖全巖X射線衍射分析

頁巖是由多種礦物組成的,其中包含大量的黏土礦物、長(zhǎng)石、石英及自生礦物，礦物組成決定著頁巖氣藏的品質(zhì),影響著氣體的含量[51]。

根據(jù)全巖X射線衍射分析結(jié)果顯示(表4),研究區(qū)棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖的主要礦物為黏土(50.8%～64.1%,平均值55.5%)、石英(30.8%～38.1%,平均值34.6%)、長(zhǎng)石(3.5%～14.2%,平均值9.8%)。其中,鉀長(zhǎng)石含量為1.9%～6.6%,平均值4.6%;斜長(zhǎng)石含量為1.6%～9.3%,平均值5.2%;方解石僅在YP06—Y22中可見,含量0.8%,其他樣品未見。

表4 棲霞組頁(泥)巖X衍射分析結(jié)果Table 4 X-ray diffraction results of Qixia Formation shale

總之,棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖內(nèi)脆性礦物(石英、長(zhǎng)石)的含量較高,儲(chǔ)層脆性系數(shù)一般為0.4左右[52],顯示良好的脆性和可壓性,有利于后期壓裂造縫。

4 宣廣盆地富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖層序地層特征

在充分收集前人巖石地層、生物地層、沉積學(xué)及層序地層學(xué)等多方面資料的基礎(chǔ)上,利用地層剖面測(cè)制和1∶5萬地質(zhì)填圖工作對(duì)宣廣盆地棲霞組開展三級(jí)層序地層的劃分(圖4),為后期層序地層格架的建立和富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖分布規(guī)律的總結(jié)奠定了地質(zhì)基礎(chǔ)。

4.1 棲霞組三級(jí)層序?qū)Ρ?/h3>

由圖3、圖4可以看出,宣廣盆地棲霞組可劃分為3個(gè)三級(jí)層序,其界面性質(zhì)的演化為:棲霞組與下伏梁山組呈整合接觸,或與下伏船山組呈平行不整合接觸,底界面屬Ⅱ型層序界面(SBⅡ);三級(jí)層序體系域均發(fā)育海侵體系域、凝縮段和高水位體系域,海侵體系域和高水位體系域具有較好的對(duì)比性,凝縮段對(duì)比性較差;棲霞組巖性大體相似,自北西向南東(南陵丫山—涇縣宴公堂—黃山區(qū)樵山)沉積厚度逐漸變厚,硅質(zhì)層段(二段和四段)由北西向南東逐漸變薄,顯示沉積水體逐漸變淺;地層巖性也存在一定的差異,五段在涇縣宴公堂未見燧石結(jié)核,在黃山區(qū)樵山見碳質(zhì)頁(泥)巖和燧石條帶泥質(zhì)灰?guī)r,可能與其古地理位置有較為密切的關(guān)系,往南沉積水體相對(duì)較深。

4.2 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖發(fā)育特征

宣廣盆地有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖主要發(fā)育于棲霞組三段上部、三段下部、五段中部,主要分布于凝縮段及其上下層位。

從三級(jí)層序和富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖對(duì)比圖(圖4)可以發(fā)現(xiàn):富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖主要發(fā)育于PSQ4的凝縮段;其它層位較為零星,且厚度較薄,發(fā)育于凝縮段、凝縮段與海侵體系域和高水位體系域的轉(zhuǎn)換過渡層段;自北西向南東,富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖層數(shù)逐漸增多,總厚度和單層厚度也逐漸增厚;沉積水體越深越有利于富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖的沉積,富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖與水體和古地理位置存在較為密切的關(guān)系。

5 宣廣盆地頁巖氣成藏地質(zhì)條件

頁巖氣遠(yuǎn)景區(qū)優(yōu)選指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)是[53]:海相富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖層段連續(xù)厚度應(yīng)>15 m,平均含氣量>0.5 m3/t,有機(jī)碳含量(TOC)≥1.0%,鏡質(zhì)體反射率Ro=0.5%～3.5%,含氣量>0.5 m3/t,埋深<4 500 m,地表?xiàng)l件地形高差小,保存條件中等-好。依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn),本文對(duì)宣廣盆地棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖進(jìn)行了以下初步評(píng)價(jià):

(1) 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖總厚度>50 m,且五段中部厚度超過30 m,填圖追蹤厚度具有很好的穩(wěn)定性,為良好的目標(biāo)層。

(2) 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖的TOC值0.77%～9.49%,其中五段TOC值4.86%～9.49%。

(3) 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖的Ro值是1.43%,為高成熟階段。

(4) 富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖全巖X衍射分析顯示脆性礦物(石英、長(zhǎng)石)相對(duì)富集,有利于產(chǎn)生微裂縫(天然或誘導(dǎo)裂縫)和后期壓裂造縫,具有良好的頁巖氣前景。

(5) 根據(jù)皖港地1井、皖油地1井、宣地1井、宣頁1井和皖涇地1井等鉆孔和地震剖面資料顯示,棲霞組整體埋深為1 000～4 500 m[37,39],宣廣盆地內(nèi)棲霞組面積應(yīng)>2 000 km2。

(6) 盆地地形條件較好,斷裂局部發(fā)育,整體保存條件較好。

綜上所述,棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖厚度、TOC、Ro、巖石礦物學(xué)特征和保存條件等相對(duì)較好,尤以五段中上部富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖最佳,是值得關(guān)注的頁巖氣目標(biāo)層。根據(jù)區(qū)域棲霞組及其頁(泥)巖的展布情況,富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖呈現(xiàn)北西向南東最厚的趨勢(shì),表明江南斷裂帶以南的宣廣盆地乃至江西、浙江省局部可能具有良好的頁巖氣勘探潛力[1，13]。棲霞組瀝青質(zhì)灰?guī)r和富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖是中國南方四套海相烴源巖的重要組成部分,四段和五段沉積厚度不大,但富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖發(fā)育,因此,在華南頁巖氣勘探中值得關(guān)注,在頁巖氣調(diào)查井和參數(shù)井布置中,應(yīng)以揭穿棲霞組四段硅質(zhì)層為佳。

6 結(jié)論

(1)宣廣盆地中二疊世棲霞組可劃分為3個(gè)三級(jí)層序(PSQ2—PSQ4),每個(gè)層序劃分出TST、CS及HST,反映了3次相對(duì)較大的海平面升降旋回,是全球冰川性海平面變化的結(jié)果。富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖主要發(fā)育于凝縮段、凝縮段與海侵體系域或高水位體系域的轉(zhuǎn)換過渡層段,并呈現(xiàn)自北西向南東頁(泥)巖層數(shù)增多、厚度增厚的趨勢(shì)。

(2)棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖主要分布于三段上部、下部和五段中部,厚8～35 m,TOC值0.77%～9.49%,具有高的生氣量和吸附量。有機(jī)質(zhì)成熟度為1.428%,為高成熟階段。脆性礦物(石英、長(zhǎng)石)相對(duì)富集,具有良好的脆性和可壓性,有利于后期壓裂造縫。頁巖氣資源潛力較好,為良好的頁巖氣目標(biāo)層。

(3)棲霞組富有機(jī)質(zhì)頁(泥)巖的厚度、埋深、脆度、有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度等參數(shù)表明其頁巖氣成藏地質(zhì)條件良好,具有巨大的資源潛力,二疊紀(jì)頁巖氣調(diào)查井和參數(shù)井應(yīng)以揭穿棲霞組四段硅質(zhì)層為宜。