牟传龙, 王秀平, 王启宇, 周恳恳, 梁薇, 葛祥英, 陈小炜. (2016)川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系* [J]. 古地理学报, 18(3): 457-472
Mou Chuanlong, Wang Xiuping, Wang Qiyu, Zhou Kenken, Liang Wei, Ge Xiangying, Chen Xiaowei. (2016)Relationship between sedimentary facies and shale gas geological conditions of the Lower Silurian Longmaxi Formation in southern Sichuan Basin and its adjacent areas[J]. Journal Of Palaeogeography, 18(3): 457-472. DOI:10.7605/gdlxb.2016.03.032  
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川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系*
牟传龙1,2, 王秀平1,2, 王启宇1,2, 周恳恳1,2, 梁薇1,2, 葛祥英1,2, 陈小炜1,2
1 中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081
2 国土资源部沉积盆地与油气资源重点实验室,四川成都 610081

第一作者简介 牟传龙,男,1965年生,1993年毕业于成都地质学院(现成都理工大学)。现为成都地质调查中心研究员、博士生导师;主要研究方向为沉积地质学及油气地质学。E-mail: cdmchuanlong@163.com。

谨以此文祝贺冯增昭教授九十华诞。

收稿日期:2016-01-08
基金:*中国地质调查局地质调查项目(编号:12120115004301)与国家自然科学基金项目(编号:41302093)共同资助
摘要

在川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相详细研究的基础上,结合偏光显微镜、 X衍射及元素地球化学分析等,提出沉积相对页岩气地质条件的影响特征。研究发现:川南及邻区龙马溪组下段主要发育潮坪相和浅海陆棚相。局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率,造成了龙马溪组下段有机质富集,并以硅质型页岩为主,利于页岩气的富集与开发。隆起边缘的潮坪相沉积,为页岩气的非有利区;沉积中心的深水陆棚沉积区,主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩,为页岩气的有利区;砂泥质浅水陆棚含有较高的有机质,应为页岩气发育的次级有利区;灰泥质浅水陆棚主要发育“钙质页岩 +含碳泥质灰岩”,有机质含量相对较低,为页岩气的较不利发育区。

关键词: 岩石类型; 沉积相; 页岩气; 龙马溪组; 下志留统; 川南及邻区
中图分类号:P512.2 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2016)03-0457-16
Relationship between sedimentary facies and shale gas geological conditions of the Lower Silurian Longmaxi Formation in southern Sichuan Basin and its adjacent areas
Mou Chuanlong1,2, Wang Xiuping1,2, Wang Qiyu1,2, Zhou Kenken1,2, Liang Wei1,2, Ge Xiangying1,2, Chen Xiaowei1,2
1 Chengdu Center,China Geological Survey,Chengdu 610081,Sichuan
2 Key Laboratory of Sedimentary Basin and Oil and Gas Resources,Ministry of Land and Resources,Chengdu 610081,Sichuan

About the first author Mou Chuanlong,born in 1965,is a professor of Chengdu Center,China Geological Survey,with a Ph.D. degree obtained from Chengdu University of Technology in 1993. He is currently engaged in sedimentary geology and oil and gas geology. E-mail: cdmchuanlong@163.com.

Fund:[Co-funded by the Geological Survey Project of China Geological Survey(No.12120115004301)and the National Natural Science Foundation of China(No.41302093)]
Abstract

On the basis of detailed study of sedimentary facies of the Lower Longmaxi Formation of Silurian in southern Sichuan Basin and its adjacent areas,combining with the results of experimental methods such as polarizing microscope,X-ray diffraction and element geochemistry,the relationship between sedimentary facies and shale gas geological conditions were studied. Tidal flat and shallow shelf facies are the two main sedimentary facies in the study area. The lower section of the Longmaxi Formation is rich in organic matters and siliceous shales,which were conducive to the enrichment and development of shale gas. The formation of siliceous shale riched in organic matter of the lower member of Longmaxi Formation was due to the anoxic retention environment,layered water caused by a rapid transgression,appropriate deposition rate and relative high biological yield. The tidal flat deposits are unfavourable for shale gas formation. Deep-water shelf facies in the depocenter are dominated by carbonaceous siliceous shale,carbonaceous shale and calcium carbonaceous silty shale,which are favorable for shale gas formation. Sandy and muddy shallow shelf is the secondary favorable area for shale gas development containing more organic matters;marlite and muddy shallow shelf is composed mainly of “calcareous mudstone and carbonaceous argillaceous limestone”,which are not favorable for shale gas formation with relative low organic matter content.

Key words: rock type; sedimentary facies; shale gas; Longmaxi Formation; Lower Silurian; southern Sichuan Basin and its adjacent area

页岩气发育的层段均为烃源岩层, 沉积环境是控制烃源岩发育的主要因素, 秦建中等(2010b)特别指出中国南方地区沉积环境是控制优质烃源岩有机质的主要因素。近年来, 川南及邻区的多个地区已确定为页岩气的首批实地勘查工作目标区, 并在部分地区的下组合地层中获得了工业气流, 对研究区志留系龙马溪组黑色、暗色泥页岩发育的古环境进行研究显得尤为重要。

随着页岩气的快速发展, 志留系龙马溪组精细岩相古地理的研究逐渐增多, 上扬子区早古生代的浅海— 深海陆棚沉积环境控制了龙马溪组富有机质黑色页岩的发育和分布(董大忠等, 2010), 并指出泥质深水陆棚是龙马溪组烃源岩形成的主要沉积环境(张春明等, 2012)。页岩气富集主要取决于页岩厚度、有机质丰度、有机质类型、热演化程度、脆性矿物含量、储集层特征和含气量等众多因素(张丽雅等, 2011), 前五大因素受沉积相的控制, 后二者也与沉积作用有关。由此可见, 沉积相控制着页岩气的发育。

页岩岩石类型作为研究页岩气的基本要素之一, 影响页岩气的评价及勘探开发; 同时岩石类型作为沉积环境的重要物质表现, 反映沉积环境的特征。受沉积环境的影响, 页岩岩石类型与有机碳含量之间应具有一定的相关性, 可以通过岩石类型的发育特征定量的表征沉积环境对页岩气的影响。另外, Hickey和Henk(2007)对Barnett页岩进行岩相分析时指出, 对岩相的辨识是进行Barnett页岩储集层评价、流体运移能力和物理性质研究的重要步骤。由此可见, 页岩岩石类型不仅是沉积相研究的重要方面, 也是页岩气评价的依据之一。

综上所述, 川南及邻区志留系龙马溪组沉积相控制富有机质页岩及有机碳含量的分布。通过对沉积相的详细研究, 在有利沉积相划分的基础上, 对页岩气的评价及有利区的划分具有重要的指导意义。

1 地质背景

志留纪扬子克拉通盆地处于挤压应力环境, 盆地性质为克拉通内继承性挤压坳陷盆地, 克拉通边缘普遍挤压隆升, 整体为受隆起分割围限的盆地格局(黄福喜等, 2011)(图 1-A)。四川盆地是扬子准地台的一个次级构造单元, 印支期已具备盆地的雏形, 后经喜山运动全面褶皱形成现今的构造面貌。川南及邻区分布于四川盆地西南部, 主要包括四川东南部、重庆西部、贵州北部和云南东北部。研究区被川中隆起、川西— 康滇古陆、黔中隆起和雪峰隆起所围限, 同时受全球性海侵的影响, 形成局限海域的陆棚沉积体系, 产生大面积低能、欠补偿及缺氧的沉积环境(牟传龙等, 2011)。按垂向沉积特征, 龙马溪组可分为上下2段, 下段沉积于龙马溪早期(Glyptograptus perscuptus带到Pristiograptus Leei带), 主要为黑色碳质、硅质页岩和灰黑色钙质泥岩组合; 上段沉积于龙马溪晚期(Demirastrites triangulates带到Monograptus sedgwickii带), 主要表现为灰绿、黄绿色泥岩、粉砂质泥岩和粉砂岩组合(张春明等, 2012)(图 2)。龙马溪组下段通常富有机质, 为页岩气勘探的主要层段, 也是此次研究的目的层段。根据川南及邻区志留系龙马溪组的发育情况, 共选取了几乎覆盖全区的33条露头剖面和道页1井进行观测, 结合10口钻井资料, 对龙马溪组的沉积相进行研究(图 1-B)。页岩气地层实际上主要由细粒沉积岩组成, 并非真正的泥页岩(黏土矿物含量大于50%), 且Bust等(2013)指出页岩气中的“ 页岩” 通常作为地质建造术语应用, 非岩性术语。因此, 为了描述方便, 此次研究将龙马溪组下段整体表述为富有机质页岩段, 并将泥页岩整体简述为页岩。

图1 川南及邻区构造位置图(A)及剖面点位置图(B)(构造位置图据黄福喜等, 2011)Fig.1 Tectonic location of southern Sichuan Basin and its adjacent areas(A)and section distribution of the Longmaxi Formation(B)(Tectonic location is after Huang et al., 2011)

2 岩石学特征与沉积相
2.1 岩石学特征

通过对龙马溪组黑色富有机质页岩的野外定名与显微特征分析, 结合X衍射的全岩矿物分析, 将研究区龙马溪组下段区分出7种主要岩石类型。

图2 四川省叙永麻城剖面龙马溪组页岩气综合柱状图Fig.2 Comprehensive geological column of the Longmaxi Formation in Macheng section of Xuyong County, Sichuan Province

1)(含钙)碳质(硅质)页岩。以碳质页岩最为发育(图 3-A), 矿物组分以硅质和黏土矿物为主, 硅质含量多大于40%。单偏光下呈较均匀的黑色, 粉砂级碎屑呈星点状分布于基底中, 含量小于5%, 以石英为主; 有机碳含量较高, 主要大于2%; 发育黄铁矿晶粒集合体, 含量多为1%~5%, 个别样品可达10%以上。碳质硅质页岩主要分布在龙马溪组的底部, 硅质含量较高, 多大于70%, 最高可达85%以上, 硅质放射虫局部发育, 不均匀的分布在黑色泥质中, 体腔多被有机质充填(图 3-B); 川西等部分地区含有少量的钙质; 有机碳含量也较高。此类岩石类型主要发育于相对深水的区域, 分布范围在宜宾— 长宁— 泸州一带以及川西地区。

2)含粉砂(含钙)碳质页岩。含粉砂碳质页岩(图 3-C)在研究区较发育, 矿物组分以硅质、长石为主, 多大于60%, 黏土矿物多为30%~60%; 碳酸盐矿物含量多小于10%, 以方解石为主。碎屑颗粒含量小于15%, 多为10%~15%, 以石英为主, 呈整体分散、局部富集的特征; 多数样品中见黄铁矿, 其含量均小于5%。此类岩石的显著特征是普遍含有碎屑粉砂, 其含量对有机碳含量有着显著的影响。局部地区见少量的钙质, 主要分布在靠近黔中与雪峰山隆起区一侧。

3)含碳(含钙)粉砂质页岩。以含碳含钙粉砂质页岩最发育, 矿物组分亦以硅质、长石为主, 其含量多为40%~70%, 黏土矿物含量主要介于30%~50%之间; 碳酸盐矿物以方解石为主, 多为10%~20%。碎屑含量多为25%~40%, 以石英为主, 多呈分散状分布于暗色基底中, 并具局部富集与条带状分布的特征, 后者与暗色泥质呈显微纹层状(图 3-D), 总体呈有机碳含量随碎屑颗粒含量的增高而降低的特征。此类岩石的显著特征是成分成熟度较高而结构成熟度较低的碎屑粉砂含量较高, 并见水平层理及少量波状层理。局部地区发育含碳(含粉砂/粉砂质)碳酸盐质页岩(图 3-E), 碳酸盐矿物含量较高, 多介于25%~40%, 包括含量相近的方解石和白云石, 主要以胶结物的形式与有机质、泥质共生, 仅在天全大井坪剖面观测到。

4)含碳页岩。此类岩石类型以泥质为主, 其含量大于85%, 单偏光下呈褐色、灰黑色(图 3-F)。矿物组分主要为石英、长石和黏土矿物, 其中黏土矿物含量大于35%; 碎屑颗粒与碳酸盐矿物含量均小于10%, 不均匀分布于暗色泥质中, 并见少量的黄铁矿晶粒; 有机碳含量较低。主要分布于研究区的北部、川中隆起的东侧地区, 指示陆源碎屑供应较少, 沉积水体较局限。

5)含碳泥质灰岩。含碳泥质灰岩(图 3-G)在研究区分布较少, 仅分布在云南大关、金阳等地区。其方解石含量很高, 主要介于40%~75%之间, 并含少量自形程度较好的白云石; 很少含碎屑颗粒, 个别样品中见少量的腕足类生屑; 褐色、灰黑色的泥质呈不规则团块状, 其含量主要介于15%~30%之间。含碳泥质灰岩在手标本上呈黑色、灰黑色, 其中有机质的存在说明其形成于较安静的水体中, 并多与块状钙质页岩共生。

图3 川南及邻区龙马溪组下段岩石显微特征Fig.3 Microscopic characteristics of shale of the Lower Longmaxi Formation in southern Sichuan Basin and its adjacent areas

6)粉砂质/钙质页岩。粉砂质页岩总体表现为粉砂级碎屑呈条带状分布于页岩中, 具显微纹层状构造(图 3-H); 碎屑颗粒亦主要为石英粉砂, 并含微量针片状、叶片状云母; 以钙质胶结为主, 呈连续或断续条纹状、团块状或呈单晶粒状稀散分布, 并多交代长石等碎屑颗粒; 见少量铁质矿物, 呈微粒状或微四边形的单晶零星分布, 以及呈粉末状集合体不均匀渲染水云母表面而显黄褐色或褐黑色断续细小条纹状分布; 含少量的有机质, 与泥质共生呈细条带状。黏土含量以伊利石为主, 主要为15%~40%。钙质页岩的碳酸盐矿物含量主要为35%~50%, 方解石为主, 并含一定量的白云石, 微晶— 细晶结构。粉砂质页岩发育显微纹层状特征, 说明其沉积水体波动较频繁, 钙质页岩整体呈混积特征, 且二者底部多为含碳页岩与含碳泥质灰岩, 手标本中呈灰色、灰黑色。

7)(含钙/钙质)泥质粉砂岩、粉砂岩。粉砂岩主要分布在距物源隆起区较近的地区, 由碎屑颗粒和钙质胶结物或泥质杂基组成(图 3-I), 碎屑颗粒以石英为主, 干净明亮, 粒度为0.01~0.05, mm, 分选较好, 磨圆较差, 次棱角— 次圆状, 为基底— 孔隙式胶结; 见少量的长石和云母, 长石粒度相对石英较大, 弱黏土化或部分被碳酸盐矿物交代, 多具不规则的溶蚀边缘; 黑云母和白云母均有发育, 后者较多, 呈细条状, 具一定的压实变形, 黑云母常蚀变为绿泥石, 沿解理缝表现为一定的吸水膨胀性。钙质胶结物表现为早成岩期的产物, 而交代大量的硅质的钙质类型, 为后期成岩作用的产物; 总体呈现成分成熟度较高、结构成熟度较低的特征。此类岩石主要分布在黔中、川中隆起的边缘, 多发育波状层理及小型砂纹层理, 为潮坪相沉积物。

2.2 沉积相类型及沉积特征

在前人资料及研究成果的基础上, 结合野外资料及室内分析成果, 根据岩石组合、沉积构造、剖面序列和生物组合等分析, 川南及邻区志留系龙马溪组下段可划分为潮坪相和浅海陆棚相。

2.2.1 潮坪相

潮坪相主要分布在隆起的边缘及黔中隆起和雪峰山隆起所围限的区域。以灰— 灰黑色含碳含粉砂页岩、粉砂质页岩和钙质/白云质粉砂岩为主, 底部多见薄层的暗色粉砂质页岩、页岩, 四川马边下沙腔则为一套灰色、灰绿色砂质页岩及浅紫红色白云质粉砂岩夹薄层的紫红色钙质粉砂质页岩(图 4-A), 发育水平层理(图 4-B)、脉状层理、波状层理、透镜状层理和小型流水沙纹层理, 局部层段中可见小型交错层理发育。

图4 川南及邻区龙马溪组下段岩石组合、沉积构造与岩性特征Fig.4 Rock assemblages, sedimentary structures and lithological features of the Lower Longmaxi Formation
in southern Sichuan Basin and its adjacent areas

2.2.2 浅海陆棚相

根据沉积充填序列及沉积构造特征等, 川南及邻区志留系龙马溪组下段浅海陆棚相可划分为浅水陆棚亚相和深水陆棚亚相, 此次研究以风暴浪基面为界。

1)浅水陆棚亚相。浅水陆棚是指向陆一侧与潮坪接壤的低潮面以下风暴浪基面以上的浅水区域, 局部发育风暴沉积。川南及邻区龙马溪组下段的浅水陆棚亚相较为发育, 整体特征为:①主要分布于康滇— 黔中隆起及川中隆起所局限的隆后盆地范围内, 除围绕这些古隆起狭长展布的潮坪以外的大致呈东西向展布的广阔海域; ②岩石类型较复杂, 以含碳/碳质页岩、含粉砂含钙碳质页岩、(含钙/钙质)粉砂质碳质页岩为主, 其次为(含碳)泥质粉砂岩和含碳泥质灰岩, 由于水体相对较浅, 水体动荡, 常常间歇性地受到风暴、潮流和海流的影响, 沉积物被改造; ③沉积物颜色主要呈深灰色、灰色、黑色和灰黑色等(图 4-C); ④发育水平层理、砂纹层理、砂质团块及钙质结核等沉积构造(图 4-D); ⑤化石种类以笔石为主, 大量分布, 种类较多且形态各异, 向上笔石个体体型变长且种类及数量减少, 其次可见少量的腕足、珊瑚等生屑。

2)深水陆棚亚相。深水陆棚位于浅水陆棚外侧(风暴浪基面之下)的深水区域, 波浪作用减小, 以静水沉积为主。主要为黑色碳质硅质页岩及碳质页岩(图 4-E), 含粉砂碳质页岩、硅质页岩等。整个深水陆棚相沉积区, 见大量水平层理或断续的水平层理发育(图 4-F); 笔石种类丰富且数量较多( 图 4-G), 局部地区可见极少量的珊瑚、腕足类等生屑; 黄铁矿晶粒呈分散状和条带状分布于碳质页岩中。总之, 研究区的深水陆棚相沉积时水体平静, 少或无底栖动物的扰动, 沉积速率较小, 属于欠补偿的相对深水沉积。

2.3 沉积相演化特征

中奥陶世末期, 四川盆地性质由克拉通盆地转变为发育在克拉通之上、被各隆起所围限的隆后盆地(牟传龙等, 2011), 沉积岩性由宝塔— 临湘组碳酸盐岩灰岩变为五峰组黑色页岩(图 2)。而到了五峰组沉积末期(赫南特中期), 爆发大陆冰川活动, 冰川的形成引起海平面大幅度下降, 五峰组沉积的黑色笔石页岩多被观音桥组浅水相替代(戎嘉余, 1984; 戎嘉余和詹仁斌, 1999; 图2)。

随着赫南特末期冰期结束, 冰川大范围消融、气候迅速转暖, 发生大范围海侵, 相对海平面逐步上升, 加之晚奥陶世以来的强烈挤压造隆和地壳挠曲变深, 于中晚奥陶世构造转型之后的陆内隆后浅海环境, 造就了龙马溪早期(下段)黑色富有机质页岩独特的发育环境, 可以说是继承性的发育了奥陶系五峰组以来的黑色富有机质页岩的陆棚相沉积。

隆起周缘是狭窄的碎屑夹碳酸盐岩潮坪相, 向外很快进入浅海陆棚相, 表明地形坡度较大, 分布范围较为局限(图 5)。总体以页岩、粉砂岩为主, 局部地区砂泥岩中夹生屑灰岩、泥灰岩, 可划分为“ 含粉砂页岩+白云质粉砂岩” 与“ 含碳含粉砂页岩+钙质粉砂岩” 2个岩石类型组合沉积区; 北缘以马边下沙腔剖面作为代表, 沉积了一套灰色、灰绿色含粉砂页岩及浅紫红色白云质粉砂岩夹薄层的紫红色钙质粉砂质页岩。研究区南缘, 潮坪相沉积呈现出2个特征:一是西南缘金阳、大关南部等地区的混积潮坪相, 发育“ 钙质页岩+含碳泥质灰岩” 沉积, 这可能体现出了南缘隆起区陆源碎屑供给较少的特点; 二是在研究区的东南侧, 即务川高桥、德江下店等地为一套含碳含粉砂页岩沉积, 局部层段为钙质粉砂岩, 总体表现为“ 含碳含粉砂页岩+钙质粉砂岩” 沉积特征, 而邻近的正安土坪、沿河新景地区则主要为一套粉砂质碳质页岩、钙质粉砂质碳质页岩, 这可能是雪峰隆起的一个沉积构造响应。

图5 川南及邻区龙马溪组下段沉积相平面图Fig.5 Sedimentary facies of the Lower Longmaxi Formation in southern Sichuan Basin and its adjacent areas

浅水陆棚相在龙马溪组下段沉积时期最为发育, 占据了研究区的大部分地区, 大致呈东西向展布, 在雷波县附近呈钩状向西北方向延伸直至川西地区(图 5)。区内主要发育有3种岩石类型组合:①钙质页岩+含碳泥质灰岩; ②含粉砂含钙碳质页岩+含钙粉砂质碳质页岩; ③含碳页岩+粉砂质页岩。第1类岩石类型组合主要发育于金阳— 威信等地, 呈长条形沿着潮坪相发育区分布, 该岩石类型发育区可能主要受康滇古陆及黔中隆起的影响, 其中发育的泥灰岩与潮坪相中发育泥质灰岩夹层说明应受相同的物源区影响; 第2类岩石类型组合发育于浅水陆棚相的大部分地区, 在研究区南缘表现尤为突出, 分布在仁怀— 叙永— 筠连— 雷波— 西河一线; 第3类则主要发育于北缘以华蓥三百梯为代表的局部地区, 在研究区内分布相对局限。

由于“ 康滇— 黔中— 雪峰隆起” 和扬子西、北缘的“ 川中隆起” 、“ 汉中隆起” 等陆地的围限, 加之构造挤压, 使得研究区内在远离陆地的沉积中心范围内形成了“ 天全— 汉源” 、“ 宜宾— 合江— 綦江— 彭水” 两大相对沉积凹陷中心, 发育深水陆棚沉积(图 5)。在“ 天全— 汉源” 深水陆棚沉积中心主要发育“ 含钙碳质硅质页岩+含钙含硅碳质页岩” , 呈西北— 东南向狭窄的长条状展布。“ 宜宾— 合江— 綦江— 彭水” 深水陆棚沉积中心则发育1套黑色的碳质硅质页岩、(含粉砂)(含碳)碳质页岩与含钙含粉砂质碳质页岩, 展布范围南至兴文县、珙县等地, 北至富顺县、泸县及永川市, 共划分为“ 碳质硅质页岩+含粉砂含钙碳质页岩” 、“ 碳质页岩+含粉砂含钙碳质页岩” 及“ 含粉砂碳质页岩+少量含粉砂含钙碳质页岩” 3个岩石类型组合沉积相带。

总之, 研究区内龙马溪组下段表现出与五峰组或观音桥组连续沉积的特征, 主要为一套浅海陆棚沉积物, 这说明在构造挤压及相对隆升的隆后盆地环境下, 与康滇古陆— 黔中隆起— 雪峰隆起及川中隆起这些巨大的“ U” 型陆地相距相对较远, 始终处于一个相对深水环境。

3 沉积相与页岩气地质条件的关系
3.1 岩石类型对页岩气的影响

不同岩石类型具有不同的岩石物理、机械力学性质和不同的有机质含量(Hickey and Henk, 2007)。王志峰等(2014)指出四川盆地五峰组— 龙马溪组岩相与有机碳含量具有良好的对应关系。有机质可以赋存于原生方解石、白云母的解理缝中, 以及大量被黏土矿物吸附(张正顺等, 2013), 这也说明岩石类型与有机质存在一定的相关性。

川南及邻区龙马溪组下段的有机碳含量较高且分布不均匀, 有机碳含量平均为0.02%~5.37%, 大部分地区都在1.0%以上。为了弄清岩石类型与页岩气的关系, 根据有机质丰度的四级划分标准(李延钧等, 2013), 对龙马溪组岩石类型进行分类统计(表 1)。TOC大于4.0%的页岩主要为碳质硅质页岩、含粉砂(含钙)碳质页岩, 其次为含粉砂钙质碳质页岩, 全部为陆棚相沉积物, 其中碳硅质页岩的有机碳含量最高; TOC为2%~4%的主要发育含粉砂、粉砂质碳质页岩与含粉砂钙质碳质页岩(四川叙永麻城剖面), 其次为碳质硅质页岩, 亦全部为陆棚相沉积物, 明显表现为浅水陆棚亚相为主; TOC介于1%~2%之间的岩石类型多样, 主要为含碳含粉砂含钙页岩、含碳钙质粉砂质页岩及含碳钙质页岩, 并见含碳泥质灰岩或白云岩, 碳酸盐矿物相对增加, 表现为少量的潮坪相沉积物; 有机质含量较少的岩性主要表现为含钙粉砂质页岩、钙质页岩、灰岩、普通页岩及泥质粉砂岩、粉砂岩, 碳酸盐矿物和陆源碎屑含量均较高, 潮坪相沉积物明显增多。

表1 川南及邻区龙马溪组下段岩石类型及与有机质的关系 Table1 Rock types and relationship with TOC of the Lower Longmaxi Formation in southern Sichuan Basin and its adjacent area

由此可见, 研究区龙马溪组黑色富有机质页岩, 随着碳酸盐矿物、陆源碎屑的增加, 有机碳含量降低。总的来说, 碳质硅质页岩、碳质页岩的有机质含量最高, 其次为含粉砂(含碳)碳质页岩, 局部地区的含粉砂(粉砂质)钙质(含碳)碳质页岩的有机质含量也较高, 而粉砂岩及钙质页岩或碳酸盐岩的有机质含量很低。根据不同沉积环境中岩石类型组合的发育特征, 可以得出浅海陆棚相利于有机质的富集, 而潮坪相中不发育有利的岩石类型、页岩气难以富集的认识。因此, 川南及邻区龙马溪组下段, 沉积相与页岩气地质条件关系的研究主要是对浅海陆棚相进行分析。

3.2 沉积环境对页岩气的影响

有利于页岩气成藏的主控因素和基本要素之一为有机质的富集, 其主要与高生物产率和缺氧的环境的叠加有关(金强, 2001), 前者的高生产力提供有机质, 后者则作为保存条件, 二者同时作为形成优质烃源岩的必要条件, 主要是受沉积环境的控制(李双建等, 2008)。沉积环境不仅控制有机质的发育, 也影响页岩、矿物组分特征, 对页岩气的勘探、开发具有一定的控制作用。

3.2.1 滞留的缺氧环境使有机质富集

海相沉积背景下, 欠补偿的浅水— 深水盆地、深水陆棚相、台内凹陷等沉积环境有利于海相优质烃源岩的形成(陈践发等, 2006a; 秦建中等, 2009, 2010a; 付小东等, 2011); 同时, 由于这些沉积环境陆源物质输入量少, 水体相对较深, 水体表层生物繁殖, 大量海源硅质沉积物的加入, 易形成硅质型页岩或钙质型页岩(付小东等, 2011), 利于页岩气的水力压裂。当时的构造格局决定了研究区处于一个闭塞的滞留环境(图 1), 根据龙马溪组下段黑色页岩的地球化学特征, 沉积环境为缺氧的还原环境(图 6), 有机质在缺氧的环境下得到了很好的保存(李双建等, 2008; 张春明等, 2012)。志留系龙马溪组局限滞留环境发育, 且发育硅质型页岩, 由此可以进一步推测其硅质为有机成因(王志峰等, 2014), 而非诸多学者认为的碎屑成因为主(刘树根等, 2011; 曾祥亮等, 2011; 梁超等, 2012; 张春明等, 2012)。

图6 川南及邻区龙马溪组黑色页岩地化特征Fig.6 Geochemical characteristics of organic-rich shale of the Longmaxi Formation in southern Sichuan Basin and its adjacent area

样品中富含黄铁矿, 可能说明在较深的沉积水体中, 有机质发生细菌硫化作用强度降低(Beener and Raisewell, 1983; Rimmer et al., 2004)。该套地层中自生黄铁矿特别发育, 多呈分散的微晶集合体出现, 呈球粒状、鱼子状、莓状和生物假象也较为常见, 黄保家等(2012)指出这是局限流通还原环境的特征。总体来看, 黄铁矿含量与TOC含量近似呈正比, 说明沉积环境为缺氧的以及离子浓度较低的沉积水体(Hackley, 2012)(图 6-D)。另外, 李双建等(2008)指出有机碳含量(TOC)能独立用于缺氧条件的识别, 川南及邻区有机碳含量垂向上由下向上总体呈现降低的趋势, 平面上由盆地中心向隆起区亦逐渐降低, 更直观的说明水体较深的缺氧还原环境利于有机质的富集与保存。

Hill等(2007)研究认为Barnett页岩的主要生油气层沉积于缺氧、正常盐度且具有强烈上升流的海水中。而硅质岩的发育作为上升流发育的判定标志之一(吕炳全等, 2004; 李双建等, 2008), 在龙马溪组不发育, 仅分布在扬子板块西、北缘(吕炳全等, 2004; 刘伟等, 2010), 而且集中在底部, 表明龙马溪组沉积时上升洋流并不发育(李双建等, 2008; 王清晨等, 2008)。另外, 在上升流活跃的大陆边缘, 生物活动也十分活跃, 因此, 富有机质的生油(气)岩常与富磷矿物共生; 然而分析表明, 研究区龙马溪组下段黑色页岩中的磷元素与有机碳含量没有明显的正相关的趋势( 图 6-E), 暗示了当时上升流并不活跃, 对有机质生产的贡献不大(王清晨等, 2008)。由此可见, 上扬子区龙马溪组优质烃源岩发育的主要因素之一为有利的滞留缺氧环境(肖开华等, 2008; 张春明等, 2012)。

3.2.2 快速海侵利于有机质富集

川南及邻区龙马溪组有机质富集的另一重要因素为海侵初期对陆源碎屑的抑制作用(肖开华等, 2008)。龙马溪期, 全球气候已经进入暖期, 冰川的快速融化, 使海平面快速上升(李双建等, 2008)。显生宙最广泛的页岩沉积大多对应着全球海平面升高(Arthur and Sageman, 1994), 而且页岩的发育主要发生在海侵的初期阶段, 而不是海侵最高位(Wignall and Maynard, 1993)。中上扬子区烃源岩系也表现为集中发育于海侵体系域, 且主要分布在各地质历史时期沉积旋回的中下部(陈洪德等, 2009), 即海侵的初期(李双建等, 2008)。而海侵的后期由于深层海水和表层海水长时间的混合, 加上陆源碎屑物质的注入, 致使底部缺氧环境遭受破坏, 有机质保存条件变差, 表现为志留系龙马溪组由下向上有机碳含量变低(李双建等, 2008)。

奥陶世晚期, 即赫南特期, 发生全球冰川事件, 形成观音桥组浅水颗粒碳酸盐或陆源碎屑沉积。在早志留世古气候迅速转暖时, 扬子地区富氧表层水因直接受太阳辐射而迅速变暖, 缺氧底层因得不到太阳辐射而在长时期内继续保持冰期时的古水温(程立雪等, 2013)。程立雪等(2013)通过分析也发现, 上扬子地区下组合产出有底栖生物的黑色页岩的沉积环境为上层水体充氧(oxic)而下层水体贫氧(suboxic), 且下层水体具有一定水动力的环境。黑色页岩的沉积环境中, 上层水体的充氧供给丰富生物的生长生活和繁殖, 为沉积物提供了丰富的有机质来源; 而下层水体的贫氧阻碍沉积有机质的分解, 有利于有机物质的保存(陈践发等, 2006b; 程立雪等, 2013)。缺氧底层水体温度较低, 使得碳酸盐矿物难以达到饱和而进行化学沉淀, 由此可见, 水体较深的深水陆棚环境及浅水陆棚靠近盆地中心处, 碳酸盐矿物含量较低, 有利于有机质的富集; 龙马溪组沉积后期, 底层水体逐渐与上层温暖水体混合, 使得水温增高, 碳酸盐矿物含量增加, 并造成有机质的稀释, 丰度降低。另外, 上层水体中富硅生物体的沉降, 促使硅质型页岩的形成, 利于页岩气的水力压裂。因此, 光合作用造成的表层水高生产力和潮湿气候条件下的缺氧分隔盆地, 是造成有机质富集的另一重要因素(王清晨等, 2008)。

3.2.3 沉积速率控制有机质的稀释率

由于扬子地区的滞留环境在早志留世早期以后的较长时间内仍然存在(张春明等, 2012), 笔石在龙马溪组上段的黄绿色页岩中也见发育, 而志留纪的黑色页岩只发育在早期很短的时间内, 这说明有其他因素改变或者破坏了早期有机质沉积平衡条件。

有机质作为岩石组分, 其丰度受其他组分含量的控制, 这主要与沉积速率有关(Passey et al., 2010; 程立雪等, 2013)。地质实际和模拟实验均表明沉积速率较慢时, 不利于有机质的保存; 而沉积速率较快时, 则单位体积中有机质含量被明显稀释而降低, 因而适当的沉积速率是有机质富集的有利条件(陈践发等, 2006a)。Pedersen和Calvert(1990)认为最有利于有机质保存的沉积速率应在20~80, m/Ma之间, 古水体深度范围为30~400, m; 沉积水体处于中性或弱碱性的酸碱度中, pH值在7.0~7.8之间(付小东等, 2008)。龙马溪组早期沉积速率慢(张春明等, 2012), 王同等(2015)研究认为龙马溪组早期的沉积速率大约为15, m/Ma, 有利于有机质的保存。富有机质页岩发育于陆源碎屑输入量大量减少的环境中(Hichey and Henk, 2007), 而龙马溪组晚期, 相对浅水的沉积环境(张春明等, 2012), 发生快速的沉积, 碎屑沉积物的大量增加造成对有机质的稀释, 使得有机质含量降低。另外, 早期沉降速率较慢, 晚期沉降速率较快的岩石孔隙度损失最小(何小胡等, 2010), 有利于形成良好页岩气储集层。而龙马溪组早期在沉积时间上超过龙马溪组的一半, 但沉积厚度仅占龙马溪组沉积厚度的10%~30%; 龙马溪组晚期沉积速率明显大于早期, 在沉积时间上不足龙马溪组的一半, 厚度却占70%~90%(张春明等, 2012), 利于页岩气储集层的形成。因此, 龙马溪组在水体适中的陆棚环境中, 早期适宜的沉积速率利于有机质的富集与保存。

3.2.4 较高的生物产率控制有机质的丰度

中国古生代海相沉积中生物生产率是控制沉积物中有机质丰富的重要因素之一(程立雪等, 2013)。川南及邻区龙马溪组下段黑色页岩干酪根碳同位素主要分布在-31‰ ~-28‰ 之间, 有机质类型以Ⅰ 型为主, 含少量的Ⅱ 1型, 说明形成有机碳的主要为海相浮游生物。

海洋学研究表明, Ba积累率与有机碳通量、生物生产力呈正相关, Ba富集指示上层水体的高生产力(李双建等, 2009)。中上扬子地区磺厂剖面和吼滩剖面, 上奥陶统— 下志留统有机碳与Ba含量有较好的正相关关系(李双建等, 2009); 川南及邻区志留系龙马溪组富有机质黑色页岩的生物Ba浓度与有机碳含量之间也具一定的相关性(图 6-F); 表明古生产力对有机碳含量产生一定的影响。磷元素是生物生息繁衍的必须营养元素, 磷参与生物的大部分新陈代谢活动, 海水中磷的分布明显受生物作用控制, 生物死亡后其遗体中所含的磷将随生物体一起沉积于水底。高含磷沉积地层反映了高有机质产率, 富有机质的生油岩常常与富磷矿物共生, 因此, 通过分析沉积物中元素磷的丰度可以了解沉积物形成时水体中生物生产率的高低。研究区磷与有机碳含量之间相关性不是很明显(图 6-E), 但有机碳含量小于1%时仍表现为明显的相关性, 说明生物作用对有机质的富集具有一定的影响。Clavert(1987)甚至认为并不是还原环境控制海洋富有机质沉积物的发育和分布, 海相沉积岩中高有机碳丰度是高生产力的结果, 即使在非还原环境中如有足够丰富的有机质, 在其分解时可以消耗大量的氧气, 造成水体缺氧并形成还原环境。高的生物产率也可以造成富有机质页岩的脆性矿物(生物成因的硅质、钙质)含量增加, 增加页岩的脆性, 增强页岩气的压裂效果。

3.2.5 岩石类型与矿物组分影响页岩气的地质特征

页岩的矿物组成、有机碳含量和有机质成熟度是页岩储集层发育的3个最重要因素(Curtis, 2002; Jarvie et al., 2004)。沉积环境不仅影响有机碳的含量, 也控制了矿物组成。张春明等(2012)指出四川盆地南部龙马溪组碳酸盐矿物含量较低的欠补偿、缺氧的深水环境更有利于有机质的保存。

由岩石类型的分析发现, 发育在深水陆棚环境的(含钙)碳质(硅质)页岩与含粉砂(含钙)碳质页岩其有机碳含量均较高, 且多发育在海侵初期, 沉积水体较深, 其碳酸盐矿物含量较低、硅质含量较高, 多以硅质型页岩为主, 利于页岩气的富集成藏与勘探、开发; 含碳(含钙)粉砂质页岩、含碳页岩及含碳泥质灰岩主要发育于浅水陆棚环境中, 其有机碳含量也相对较高, 且随着碎屑颗粒与碳酸盐矿物含量的增高, 有机碳含量逐渐降低, 前者与有机碳含量的相关性更敏感, 说明陆源碎屑提供量大的较富氧的沉积环境不利于有机质的保存, 碳酸盐矿物的增加可能只起到稀释有机质丰度的作用; 水体较浅、氧含量较高且快速回暖的潮坪环境, 不利于有机质的保存, 且陆源碎屑与碳酸盐矿物含量很高, 很难形成较高丰度的有机碳, 为页岩气的非有利区。由此可见, 沉积环境影响岩石的类型及展布, 进而影响有机质的展布特征。通过前期对川南及邻区矿物组分的详细研究, 黏土矿物、硅质与碳酸盐矿物这三大类矿物组分的成因特征, 反映出沉积作用对研究区龙马溪组黑色页岩的重要影响(王秀平等, 2014, 2015)。因此, 正是由于这种沉积对矿物组成和有机质发育特征的共同控制作用, 才造成了矿物组分与有机质丰度的相关性。

总的来说, 局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率, 造成了研究区龙马溪组下段有机质富集, 并形成硅质型页岩为主, 利于页岩气的富集与开发。

4 沉积相对页岩气的有利区初步限定

由川南及邻区龙马溪组下段沉积相发育特征及与有机质的关系可知, 沉积环境对页岩气的发育具有基础性的控制作用。结合川南及邻区龙马溪组下段黑色岩系矿物组分特征及与页岩气的关系(王秀平等, 2015), 隆起边缘的潮坪相沉积, 沉积环境多以氧化环境为主, 粉砂岩和碳酸盐岩发育; 富含陆源碎屑及碳酸盐矿物, 其中黑色页岩的硅质含量多小于30%, 碳酸盐矿物含量多大于30%; 有机碳含量很低, 平均小于1%, 为页岩气的非有利区。沉积中心的深水陆棚亚相沉积区, 在较高的古生产力条件下, 多以缺氧的还原环境为主, 利于有机质的富集与保存, 有机碳含量均大于2%, 平均大于4%; 受志留纪早期气候快速回暖及海侵作用的影响, 沉积物中碳酸盐矿物含量较少, 多小于10%, 而生物成因的硅质含量较高, 硅质含量均大于50%, 利于页岩气的水力压裂效果, 因此, 深水陆棚亚相沉积区为页岩气的有利区; 其中碳质硅质页岩中脆性矿物含量最高, 为页岩气发育的最有利区。浅水陆棚亚相黏土矿物含量相对较高, 均为30%~50%, 硅质含量均大于30%, 碳酸盐矿物含量局部较高, 主要介于10%~30%, 有机碳含量主要大于2%。总体可划分为砂泥质浅水陆棚和灰泥质浅水陆棚, 砂泥质浅水陆棚主要发育“ 含粉砂含钙碳质页岩+含钙粉砂质含碳页岩” 与“ 粉砂质页岩+含碳页岩” 岩石类型组合, 为研究区浅水陆棚亚相的主要沉积类型, 所发育岩石类型比较复杂, 碎屑颗粒、碳酸盐矿物及硅质等生物化学沉积物均可发育, 且分布及含量不均匀, 含有较高的有机质; 其中, “ 含粉砂含钙碳质页岩+含钙粉砂质含碳页岩” 岩石类型主要分布在深水陆棚亚相的南侧及川西地区, 表现为受较强的局限环境的影响, 具有相对较高的有机质含量, 应为页岩气发育的次级有利区; 灰泥质浅水陆棚主要发育“ 钙质页岩+含碳泥质灰岩” , 表现为混积陆棚的特征, 碳酸盐矿物含量较高, 主要介于20%~30%之间, 以发育碳酸盐质型页岩为主, 受较高的碳酸盐矿物的影响, 有机质含量相对较低, 通常小于2%, 为页岩气的较不利发育区。

5 结论

1)川南及邻区志留系龙马溪组下段主要可划分为潮坪和浅海陆棚2种沉积相, 以风暴浪基面为界, 浅海陆棚相划分为浅水陆棚与深水陆棚亚相。

2)在研究区龙马溪组下段区分出7种主要岩石类型:(含钙)碳质(硅质)页岩、含粉砂(含钙)碳质页岩、含碳(含钙)粉砂质页岩、含碳页岩、含碳泥质灰岩、粉砂质/钙质页岩及(含钙/钙质)泥质粉砂岩和粉砂岩, 前两种类型的岩石主要发育于深水陆棚亚相中, (含钙/钙质)泥质粉砂岩、粉砂岩及部分粉砂质/钙质页岩发育于潮坪相中, 其他类型岩石在浅水陆棚亚相中均可见, 以含碳(含钙)粉砂质页岩、含碳页岩为主。

3)研究区龙马溪组下段的岩石类型与有机碳含量具有良好的对应关系, 碳质硅质页岩、碳质页岩的有机质含量最高, 其次为含粉砂碳质(含碳)页岩, 局部地区的含粉砂(粉砂质)钙质碳质(含碳)页岩的也较高, 而粉砂岩及钙质页岩或碳酸盐岩的有机质含量很低。

4)沉积环境不仅控制有机质的发育, 也影响页岩岩石类型、矿物组分特征, 对页岩气的勘探、开发具有一定的控制作用。川南及邻区志留系龙马溪组页岩气富集的主要因素为:(1)局限滞留的缺氧还原环境造成有机质的富集及保存; (2)快速海侵形成分层水体利于有机质的富集; (3)适宜的沉积速率不仅利于有机质的保存, 也有效的控制了有机质的稀释率; (4)较高的生物产率控制有机质的丰度; (5)沉积环境控制岩石类型及矿物组分特征, 造成龙马溪组富有机质页岩段以硅质型页岩为主, 利于页岩气的勘探、开发。

5)隆起边缘的潮坪相沉积, 多以氧化环境为主, 且富含陆源碎屑及碳酸盐矿物, 有机质含量很低, 为页岩气的非有利区。沉积中心的深水陆棚亚相沉积区, 在较高的古生产力条件下, 多以缺氧的还原环境为主, 且碳酸盐矿物含量较少, 而生物成因的硅质含量较高, 为页岩气的有利区; 主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩, 其中碳质硅质页岩中脆性矿物含量最高, 利于页岩气的水力压裂效果, 为最为有利的沉积区。浅水陆棚亚相总体可划分为砂泥质和灰泥质浅水陆棚, 砂泥质浅水陆棚最为发育, 含有较高的有机质, 应为页岩气发育的次级有利区; 灰泥质浅水陆棚主要发育“ 钙质页岩+含碳泥质灰岩” , 受较高的碳酸盐矿物的影响, 有机质含量相对较低, 为页岩气的较不利发育区。

参考文献
[1] 陈践发, 张水昌, 鲍志东, 张省利, 吴庆余. 2006 a. 海相优质烃源岩发育的主要影响因素及沉积环境. 海相油气地质, 11(3): 49-54.
[Chen J F, Zhang S C, Bao Z D, Zhang S L, Wu Q Y. 2006 a. Main sedimentary environment and influencing factors of development of marine organic-rich source rocks. Marine Origin Petroleum Geology, 11(3): 49-54] [文内引用:1]
[2] 陈践发, 张水昌, 孙省利, 吴庆余. 2006 b. 海相碳酸盐岩优质烃源岩发育的主要影响因素. 地质学报, 80(3): 467-472.
[Chen J F, Zhang S C, Sun S L, Wu Q Y. Main factors influencing marine carbonate source rock formation. Acta Geologica Sinica, 80(3): 467-472] [文内引用:1]
[3] 陈洪德, 黄福喜, 徐胜林, 滑心爽, 赵立群. 2009. 中上扬子地区海相成烃物质聚集分布规律及主控因素. 成都理工大学学报(自然科学版), 36(6): 569-577.
[Chen H D, Huang F X, Xu S L, Hua X S, Zhao L Q. 2009. Distribution rule and main controlling factors of marine facies hydrocarbon substance in the middle and upper parts of Yangtze region, China. Journal of Chengdu University of Technology (Science and Technology Edition), 36(6): 569-577] [文内引用:1]
[4] 程立雪, 王元君, 陈洪德, 王约, 钟怡江. 2013. 上扬子地区震旦系—早古生界黑色页岩的沉积和埋藏环境. 岩石学报, 29(8): 2906-2912.
[Cheng L X, Wang Y J, Chen H D, Wang Y, Zhong Y J. 2013. Sedimentary and burial environment of black shales of Sinian to Early Palaeozoic in Upper Yangtze region. Acta Petrologica Sinica, 29(8): 2906-2912] [文内引用:4]
[5] 董大忠, 程克明, 王玉满, 李新景, 王社教, 黄金亮. 2010. 中国上扬子区下古生界页岩气形成条件及特征. 石油与天然气地质, 31(3): 288-299.
[Dong D Z, Cheng K M, Wang Y M, Li X J, Wang S J, Huang J L. 2010. Forming conditions and characteristics of shale gas in Lower Paleozoic of Upper Yangtze region, China. Oil and Gas Geology, 31(3): 288-299] [文内引用:1]
[6] 付小东, 秦建中, 腾格尔. 2008. 四川盆地东南部海相层系优质烃源层评价: 以丁山1井为例. 石油实验地质, 30(6): 621-628.
[Fu X D, Qin J Z, Tenger. 2008. Evaluation on excellent marine hydrocarbon source layers in southeast area of the Sichuan Basin: An example from Well D-1. Petroleum Geology and Experiment, 30(6): 621-628] [文内引用:1]
[7] 付小东, 秦建中, 滕格尔, 王小芳. 2011. 烃源岩矿物组成特征及油气地质意义: 以中上扬子古生界海相优质烃源岩为例. 石油勘探与开发, 38(6): 671-684.
[Fu X D, Qin J Z, Tenger, Wang X F. 2011. Mineral components of source rocks and their petroleum significance: A case from Paleozoic marine source rocks in the Middle-Upper Yangtze region. Petroleum Exploration and Development, 38(6): 671-684] [文内引用:2]
[8] 何小胡, 刘震, 梁全胜, 李俊良, 齐宇. 2010. 沉积地层埋藏过程中对泥岩压实作用的影响. 地学前缘, 17(4): 167-173.
[He X H, Liu Z, Liang Q S, Li J L, Qi Y. 2010. The influence of burial history on mudstone compaction. Earth Science Frontiers, 17(4): 167-173] [文内引用:1]
[9] 黄福喜, 陈洪德, 侯明才, 钟怡江, 李洁. 2011. 中上扬子克拉通加里东期(寒武—志留纪)沉积层序充填过程与演化模式. 岩石学报, 27(8): 2299-2317.
g F X, Chen H D, Hou M C, Zhong Y J, Li J. 2011. Filling process and evolutionary model of sedimentary sequence of Middle-Upper Yangtze craton in Caledonian(Cambrian-Silurian). Acta Petrologica Sinica, 27(8): 2299-2317] [文内引用:1]
[10] 黄保家, 黄合庭, 吴国瑄, 游君君. 2012. 北部湾盆地始新统湖相富有机质页岩特征及成因机制. 石油学报, 33(1): 25-31.
[Huang B J, Huang H T, Wu G X, You J J. 2012. Geochemical characteristics and formation mechanism of Eocene lacustrine organic-rich shales in the Beibuwan Basin. Acta Petrolei Sinica, 33(1): 25-31] [文内引用:1]
[11] 金强. 2001. 有效烃源岩的重要性及其研究. 油气地质与采收率, 8(1): 1-4.
[Jin Q. 2001. Importance and research about effective hydrocarbon source rocks. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 8(1): 1-4] [文内引用:1]
[12] 李延钧, 刘欢, 张烈辉, 吕宗刚, 李其荣, 黄勇斌. 2013. 四川盆地南部下古生界龙马溪组页岩气评价指标下限. 中国科学: 地球科学, 43(7): 1088-1095.
[Li Y J, Liu H, Zhang L H, Lü Z G, Li Q R, Huang Y B. 2013. Lower limits of evaluation parameters for the lower Paleozoic Longmaxi shale gas in southern Sichuan Province. Science China: Earth Sciences, 43(7): 1088-1095] [文内引用:1]
[13] 李双建, 肖开华, 沃玉进, 龙胜祥, 蔡立国. 2008. 南方海相上奥陶统—下志留统优质烃源岩发育的控制因素. 沉积学报, 26(5): 872-880.
[Li S J, Xiao K H, Wo Y J, Long S X, Cai L G. 2008. Developmental controlling factors of Upper Ordovician-Lower Silurian high quality source rock in marine sequence, South China. Acta Sedimentologica Sinica, 26(5): 872-880] [文内引用:7]
[14] 李双建, 肖开华, 沃玉进, 周雁, 龙胜祥. 2009. 中上扬子地区上奥陶统—下志留统烃源岩发育的古环境恢复. 岩石矿物学杂志, 28(5): 450-458.
[Li S J, Xiao K H, Wo Y J, Zhou Y, Long S X. 2009. Palaeo-environment restoration of Upper Ordovician-Lower Silurian hydrocarbon source rock in Middle-Upper Yangtze area. Acta Petroogica et Mineralogica, 28(5): 450-458] [文内引用:2]
[15] 梁超, 姜在兴, 杨镱婷, 魏小洁. 2012. 四川盆地五峰组—龙马溪组页岩岩相及储集空间特征. 石油勘探与开发, 39(6): 691-698.
[Liang C, Jiang Z X, Yang Y T, Wei X J. 2012. Characteristics of shale lithofacies and reservoir space of the Wufeng-Longmaxi Formation, Sichuan Basin. Petroleum Exploration and Development, 39(6): 691-698] [文内引用:1]
[16] 刘树根, 马文辛, Luba Jansa, 黄文明, 曾祥亮, 张长俊. 2011. 四川盆地东部地区下志留统龙马溪组页岩储集层特征. 岩石学报, 27(8): 2239-2252.
[Liu S G, Ma W X, Luba J, Huang W M, Zeng X L, Zhang C J. 2011. Characteristics of the shale gas reservoir rocks in the Lower Silurian Longmaxi Formation, East Sichuan basin, China. Acta Petrologica Sinica, 27(8): 2239-2252] [文内引用:1]
[17] 刘伟, 许效松, 冯心涛, 孙媛媛. 2010. 中上扬子上奥陶统五峰组含放射虫硅质岩与古环境. 沉积与特提斯地质, 30(3): 65-70.
[Liu W, Xu X S, Feng X T, Sun Y Y. 2010. Radiolarian siliceous rocks and palaeoenvironmental reconstruction for the Upper Ordovician Wufeng Formation in the middle-upper Yangtze area. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 30(3): 65-70] [文内引用:1]
[18] 吕炳全, 王红罡, 胡望水, 沈伟锋, 张玉兰. 2004. 扬子地块东南古生代上升流沉积相及与页岩气的关系. 海洋地质与第四系地质, 24(4): 29-35.
[LüB Q, Wang H G, Hu W S, Shen W F, Zhang Y L. 2004. Reltionship between Paleozoic upwelling facies and hydrocarbon in southeastern marginal Yangtze Block. Marine Geology and Quaternary Geology, 24(4): 29-35] [文内引用:2]
[19] 牟传龙, 周恳恳, 梁薇, 葛祥英. 2011. 中上扬子地区早古生代烃源岩沉积环境与油气勘探. 地质学报, 85(4): 526-532.
[Mou C L, Zhou K K, Liang W, Ge X Y. 2011. Early Paleozoic sedimentary environment of hydrocarbon source rocks in the Middle-Upper Yangtze Region and petroleum and gas exploration. Acta Geologica Sinica, 85(4): 526-532] [文内引用:2]
[20] 秦建中, 付小东, 申宝剑, 刘伟新, 腾格尔, 张庆珍, 蒋启贵. 2010 a. 四川盆地上二叠统海相优质页岩超显微有机岩石学特征研究. 石油实验地质, 32(2): 164-170.
[Qin J Z, Fu X D, Shen B J, Liu W X, Tenger, Zhang Q Z, Jiang Q G. 2010 a. Characteristics of ultramicroscopic organic lithology excellent marine shale in the Upper Permian Sequence, Sichuan Basin. Petroleum Geology and Experiment, 32(2): 164-170] [文内引用:1]
[21] 秦建中, 陶国亮, 腾格尔, 边立曾, 谢小敏, 付小东. 2010 b. 南方海相优质页岩的成烃生物研究. 石油实验地质, 32(3): 262-269.
[Qin J Z, Tao G L, Tenger, Bian L Z, Xie X M, Fu X D. 2010 b. Hydrocarbon-forming organisms in excellent marine source rocks in south China. Petroleum Geology and Experiment, 32(3): 262-269] [文内引用:1]
[22] 秦建中, 腾格尔, 付小东. 2009. 海相优质烃源层评价与形成条件研究. 石油实验地质, 31(4): 366-372, 378.
[Qin J Z, Tenger, Fu X D. 2009. Study of forming condition on marine excellent source rocks and its evaluation. Petroleum Geology and Experiment, 31(4): 366-372, 378] [文内引用:1]
[23] 戎嘉余. 1984. 上扬子区晚奥陶世海退的生态地层证据与冰川活动影响. 地层学杂志, 8(1): 19-29.
[Rong J Y. 1984. Regressive Ecological stratigraphic evidence of regressive and influence of glacier activities of Later Ordovician in Upper Yangtze Region. Journal of Stratigraphy, 8(1): 19-29] [文内引用:1]
[24] 戎嘉余, 詹仁斌. 1999. 华南奥陶、志留纪腕足动物群的更替兼论奥陶纪冰川活动的影响. 现代地质, 13(4): 390-394.
[Rong J Y, Zhan R B. 1999. Ordovician-Silurian brachiopod fauna turnover in South China. Geoscience, 13(4): 390-394] [文内引用:1]
[25] 王秀平, 牟传龙, 葛祥英, 陈小炜, 周恳恳, 王启宇, 梁薇, 陈超. 2014. 四川盆地南部及其周缘龙马溪组黏土矿物研究. 天然气地球科学, 25(11): 1781-1794.
[Wang X P, Mou C L, Ge X Y, Chen X W, Zhou K K, Wang Q Y, Liang W, Chen C. 2014. Study of clay minerals in Longmaxi Formation of Lower Silurian in southern Sichuan Basin and its periphery. Natural Gas Geoscience, 25(11): 1781-1794] [文内引用:1]
[26] 王秀平, 牟传龙, 葛祥英, 陈小炜, 周恳恳, 王启宇, 梁薇. 2015. 川南及邻区龙马溪组黑色岩系矿物组分特征及评价. 石油学报, 36(2): 150-162.
[Wang X P, Mou C L, Ge X Y, Chen X W, Zhou K K, Wang Q Y, Liang W. 2015. Mineral component characteristics and the evaluation of black rock series of Longmaxi Formation in southern Sichuan Basin and its periphery. Acta Petrilei Sinica, 36(2): 150-162] [文内引用:2]
[27] 王清晨, 严德天, 李双建. 2008. 中国南方志留系底部优质烃源岩发育的构造—环境模式. 地质学报, 82(3): 289-297.
[Wang Q C, Yan D T, Li S J. 2008. Tectonic-Environmental Model of the Lower Silurian High-Quality Hydrocarbon Source Rocks from South China. Acta Geologica Sinica, 82(3): 289-297] [文内引用:3]
[28] 王同, 杨克明, 熊亮, 史洪亮, 张全林, 魏力民, 何显莉. 2015. 川南地区五峰组—龙马溪组页岩层序地层及其对储集层的控制. 石油学报, 36(8): 915-925.
[Wang T, Yang K M, Xiong L, Shi H L, Zhang Q L, Wei L M, He X L. 2015. Shale sequence stratigraphy of Wufeng-Longmaxi Formation in Southern Sichuan and their control on reservoirs. Acta Petrolri Sincia, 36(8): 915-925] [文内引用:1]
[29] 王志峰, 张元福, 梁雪莉, 程飞, 金其虎, 刘伟, 张海波, 李海鹏. 2014. 四川盆地五峰组—龙马溪组不同水动力成因页岩岩相特征. 石油学报, 35(4): 623-632.
[Wang Z F, Zhang Y F, Liang X L, Cheng F, Jin Q H, Liu W, Zhang H B, Li H P. 2014. Characteristics of shale lithofacies formed under different hydrodynamic conditions in the Wufeng-Longmaxi Formation, Sichuan Basin. Acta Petrolei Sinica, 35(4): 623-632] [文内引用:1]
[30] 肖开华, 李双建, 汪新伟, 张荣强, 龙胜强. 2008. 中上扬子区志留系油气成藏特点与勘探前景. 石油与天然气地质, 29(5): 589-596.
[Xiao K H, Li S J, Wang X W, Zhang R Q, Long S Q. Hydrocarbon accumulation features and exploration direction in the Silurian of the Middle-Upper Yangtze Platform. Oil and Gas Geology, 29(5): 589-596] [文内引用:2]
[31] 曾祥亮, 刘树根, 黄文明, 张长俊. 2011. 四川盆地志留系龙马溪组页岩与美国Fort Worth盆地石炭系Barnett组页岩地质特征对比. 地质通报, 30(2-3)︰372-384.
[Zeng X L, Liu S G, Huang W M, Zhang C J. 2011. Comparison of Silurian Longmaxi Formation shale of Sichuan Basin in China and Carboniferous Barnett Formation shale of Fort Worth Basin in United States. Geological Bulletin of China, 30(2-3): 372-384] [文内引用:1]
[32] 张正顺, 胡沛青, 沈娟, 饶万祥, 李万茂. 2013. 四川盆地志留系龙马溪组页岩矿物组成与机质赋存状态. 煤炭学报, 38(5): 766-771.
[Zhang Z S, Hu P Q, Shen J, Rao W X, Li W M. 2013. Mineral compositions and organic matter occurrence modes of Lower Silurian Longmaxi Formation of Sichuan Basin. Journal of China Coal Society, 38(5): 766-771] [文内引用:1]
[33] 张丽雅, 李艳霞, 李净红, 晋亚文. 2011. 页岩气成藏条件及中上扬子区志留系页岩气勘探前景分析. 地质科技情报, 30(6): 90-93.
[Zhang L Y, Li Y X, Li J H, Jin Y W. 2011 Accumulation conditions for shale gas and it’s future exploration of Silurian in the Central-Upper Yangtze Region. Geological Science and Technology Information, 30(6): 90-93] [文内引用:1]
[34] 张春明, 张维生, 郭英海. 2012. 川东南—黔北地区龙马溪组沉积环境及对烃源岩的影响. 地学前缘, 19(3): 136-145.
[Zhang C M, Zhang W S, Guo Y H. 2012. Sedimentaty environment and its effect on hydrocarbon source of Longmaxi Formation in southeast Sichuan and north Guizhou, China. Earth Science Frontiers, 19(3): 136-145] [文内引用:9]
[35] Arthur M A, Sageman B B. 1994. Marine black shale depositional mechanisms and environments of ancient deposits. Annu. Rev. Earth Planet. Sci, 22: 499-551. [文内引用:1]
[36] Beener R A, Raisewell R. 1983. Purial of organic carbon and pyrite suffer in sediments over Phanerozoic time: A new theory. Geochimica et Cosmochimica Acta, 47: 855-862. [文内引用:1]
[37] Bust V K, Majid A A, Oletu J U, Worthington P F. 2013. The petrophysics of shale gas reservoirs: Technical challenges and pragmatic solutions. Petroleum Geoscience, 19: 91-103. [文内引用:1]
[38] Clarvert S E. 1987. Oceangraphic controls on the accumulation of organic matter in marine sediments. In: Brook J, Fleet A J (eds). Marine Petroleum Source Rock. Blackwell Scientific, Land on: 137-151. [文内引用:1]
[39] Curtis J B. 2002. Fractured shale-gas systems. AAPG Bulletin, 86(11): 1921-1938. [文内引用:1]
[40] Hackley P C. 2012. Geological and geochemical characterization of the Lower Cretaceous Pearsall Formation, Maverick Basin, south Texas: A future shale gas resource?AAPG Bulletin, 96(8): 1449-1482. [文内引用:1]
[41] Hickey J J, Henk B. 2007. Lithofacies summary of the Mississippian Barnett Shale, Mitchell 2 T. P. Sims well, Wise County, Texas. AAPG Bulletin, 91(4): 437-443. [文内引用:1]
[42] Hill R J, Jarvie D M, Zumberge J, Henry M, Pollastro R M. 2007. Oil and gas geochemistry and petroleum systems of the Fort Worth Basin. AAPG Bulletin, 91(4): 445-473. [文内引用:1]
[43] Jarvie M D, Hill J R, Pollastro M R. 2004. Assessment of the gas potential and yields from shales: The Barnett Shale model. In: Cardott B J(ed. ). Unconventional Energy Resources in the Southern Mid-Continent, Conference, Oklahoma Geological Survey Circular, 110: 34. [文内引用:1]
[44] Rimmer S M, Thompson J A, Gooodmight S A. 2004. Multiple controls on the preservation of organic matter in Devonian-Mississippian marian black shales: Geochemical and petrographic evidence. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 215: 125-154. [文内引用:1]
[45] Passey Q R, Bohacs K M, Esch W L, Klimentidis R, Sinha S. 2010. From oil-prone source rock to gas-producing shale reservoir-geologic and petrophy characterization of unconventional shale gas reservoir. International Oil and Gas Conference. [文内引用:1]
[46] Pedersen T F, Calvert S E. 1990. Anoxia vs. productivity: What conrols the formation of organic carbon rich sediments and sedimentary rocks. AAPG Bulletin, 4: 454-466. [文内引用:1]
[47] Wignall P B, Maynard J R. 1993. The sequence sratigraphy of transgressive black shales. In: Katz B J, Pratt L M, eds. Source Rocks in a Sequence stratigraphy Framwork. AAPG Stud. Geol, 37: 35-47. [文内引用:1]