中上揚子區(qū)志留系龍馬溪組頁巖氣勘探區(qū)優(yōu)選

黃 盛 王國芝 鄒 波 劉樹根 徐國盛

（油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室（成都理工大學(xué)），成都610059）

隨著近年來世界能源需求的不斷攀升，能源公司已經(jīng)極大地擴(kuò)展了煤層氣、致密砂巖氣、頁巖氣等非常規(guī)氣體的開發(fā)，頁巖氣作為最強(qiáng)勁的增長點受到越來越多的重視[1，2]。目前美國、加拿大等國已經(jīng)實現(xiàn)了頁巖氣的商業(yè)開發(fā)，中國也在積極探索和發(fā)掘國內(nèi)的頁巖氣資源優(yōu)選區(qū)。頁巖氣是天然氣生成之后在烴源巖內(nèi)就近聚集的結(jié)果，表現(xiàn)為典型的“原地成藏”模式[3，4]。龍馬溪組頁巖作為中上揚子地區(qū)頁巖氣的優(yōu)勢地層，其沉積背景、巖相學(xué)特征、地球化學(xué)特征、生烴熱史演化等方面與美國Fort Worth盆地Barnett頁巖具有極高的相似性。但中上揚子地區(qū)的構(gòu)造變形程度遠(yuǎn)比北美地臺強(qiáng)烈，因而，對中上揚子地區(qū)龍馬溪組中的頁巖氣勘探，必須充分考慮構(gòu)造變形對頁巖氣保存的影響。本文將中上揚子地區(qū)龍馬溪組頁巖與具有相似構(gòu)造背景的Fort Worth盆地Barnett頁巖進(jìn)行對比，揭示龍馬溪組頁巖與Barnett頁巖的相似性和變形強(qiáng)度的差異性，探討構(gòu)造變形對龍馬溪組頁巖氣成藏的可能影響；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合龍馬溪組頁巖的殘存厚度，給出龍馬溪組頁巖氣勘探的優(yōu)勢選區(qū)建議。

1 龍馬溪組頁巖與Barnett頁巖的相似性

1.1 Barnett頁巖

Fort Worth盆地是一個形成于晚古生代Ouachita造山運動的前陸盆地。早石炭世之后的南北美板塊碰撞使Fort Worth盆地初具形態(tài)，早賓夕法尼亞世（晚石炭世）的連續(xù)碰撞造成盆地東緣發(fā)生逆掩斷裂作用，形成Ouachita推覆帶并開始造山運動。

在Barnett頁巖形成的密西西比紀(jì)（早石炭世），F(xiàn)ort Worth盆地為勞亞大陸與岡瓦納大陸之間的狹窄水道，西部為寬闊淺水碳酸鹽臺地，東部為弧形島鏈（圖1）。沉積物質(zhì)主要有來自西部Chappel大陸架以密度流形式沉積的碳酸鹽碎屑、南部Caballos Arkansas島鏈以密度流形式沉積的黏土到粉砂級沉積物[5]。沉積水深為120～215m，沉積巖性主要為：硅質(zhì)泥巖、層狀黏土灰泥巖和骨架泥質(zhì)泥?；?guī)r，沉積范圍為德克薩斯州中北部的大部分地區(qū)[6]。

圖1 Barnett頁巖構(gòu)造沉積背景[5]Fig.1 Tectonic setting and sedimentary environment of the Mississippian Barnett Shale（1ft＝30.48cm）

成熟度與埋藏史重建表明Fort Worth盆地的Barnett頁巖經(jīng)歷了多期熱演化史（圖2），并且受Ouachita構(gòu)造和Minerals Wells斷層產(chǎn)生的熱液影響較大。二疊紀(jì)中期，盆地一直處于持續(xù)快速深埋過程。二疊紀(jì)末與整個中生代盆地一直處于深埋狀態(tài)，Barnett頁巖熱成熟度與生烴量達(dá)到最大值。晚白堊世盆地開始快速隆升，隆升速率大約為25m／Ma[7]，生烴停止（圖2）。盆地具典型的“早降晚抬”型演化模式，具體表現(xiàn)為沉降期長、抬升期短的特征。此外，Barnett頁巖的熱演化還遭受Ouachita沖斷帶和Mineral Well斷裂系統(tǒng)的熱液疊加作用。

Barnett頁巖現(xiàn)今具有一種從東向西由干氣到油氣混合再到油的變化趨勢（圖3），這也表明熱成熟度由東向西逐漸降低[6]。這種趨勢與Barnett頁巖的埋深并不吻合（Barnett頁巖的最大埋深在靠近 Muenster背斜的盆地軸線上）。這些趨勢表明，控制Barnett頁巖生產(chǎn)的主要因素是頁巖的成熟度與埋藏史。通過C同位素、生物標(biāo)志化合物等研究顯示Barnett頁巖是Fort Worth盆地奧陶系、密西西比系、賓夕法尼亞系等常規(guī)儲層的烴源巖[6]，它說明Barnett頁巖經(jīng)歷過大規(guī)模的排烴過程。

圖2 Barnett頁巖埋藏和隆升史Fig.2 Buried and uplifting history of the Mississippian Barnett Shale

圖3 Fort Worth盆地Barnett頁巖分布Fig.3 Distribution of the Barnett Shale in the Fort Worth Basin

1.2 龍馬溪組頁巖

中上揚子區(qū)的演化始于南華紀(jì)統(tǒng)一超級大陸Rodinia的裂解。震旦紀(jì)到早奧陶世時期，整個中上揚子區(qū)處于伸展裂離背景，在陸塊內(nèi)部形成穩(wěn)定的中上揚子克拉通盆地，在陸塊的北緣形成陸緣裂陷盆地，在陸塊的西緣和東南緣分別形成邊緣盆地和被動邊緣盆地。中奧陶世到志留紀(jì)時期，在揚子陸塊的北緣，秦嶺洋沿商丹斷裂帶向華北陸塊俯沖，華北陸塊與揚子陸塊碰撞相接，揚子陸塊北緣由原來的被動大陸邊緣盆地轉(zhuǎn)為活動大陸邊緣前陸盆地；與此同時，在揚子板塊的東南緣，古華南洋向西俯沖，造成華南洋與揚子陸塊的碰撞拼貼，古華南殘留洋盆關(guān)閉并褶皺造山，在造山帶的前緣形成前陸盆地和前陸隆起。揚子陸塊的中心保持穩(wěn)定沉積，形成受川中隆起、黔中隆起和漢南古陸控制的穩(wěn)定克拉通盆地[8－11]。

龍馬溪組頁巖是一套形成于早志留世擠壓背景下局限淺海環(huán)境沉積產(chǎn)物。受川中隆起、黔中隆起和漢南古陸的影響，龍馬溪組頁巖主要沉積于川東北、川東鄂西、川南等幾個沉積－沉降中心[12，13]。

沉積厚度受古隆起帶的控制，在隆起邊緣僅數(shù)米厚，以致尖滅，但沿著隆起的邊緣帶厚達(dá)數(shù)百米[14]。沉積巖性主要為：含黃鐵礦顆粒和筆石生物的碳質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖。

在早志留世龍馬溪組頁巖沉積以后的漫長歷史演化過程中，中上揚子地區(qū)受擠壓與碰撞作用，經(jīng)歷“早降晚抬”型隆升演化模式[15]。具體表現(xiàn)為：早志留世到晚志留世處于短暫的沉降狀態(tài)，早泥盆世到晚石炭世發(fā)生抬升，其后除中二疊世有沉積間斷外，總體仍然持續(xù)沉降直到白堊紀(jì)末；白堊紀(jì)末期以后一直處于快速抬升狀態(tài)，抬升速率為35m／Ma[7]。總體表現(xiàn)為早期沉降、中期深埋、晚期隆升，沉降期長、隆升期短的特點（圖4）。此外，川南地區(qū)在二疊紀(jì)還受到峨眉地幔柱的熱流體影響[14]。

圖4 龍馬溪頁巖的埋藏隆升演化史Fig.4 Buried and uplifting history of the Longmaxi shale

1.3 相似性對比

從前面的敘述中可以看出，龍馬溪組頁巖與Barnett頁巖均是形成于擠壓背景下的前陸盆地和（或）穩(wěn)定克拉通盆地沉積，它們具有相似的巖性組合，都經(jīng)歷了“早降晚抬”型隆升演化模式；只是龍馬溪組頁巖可能具有更快的隆升速率。而且川南地區(qū)龍馬溪組頁巖和Barnett頁巖均受到熱流體的疊加影響[7，14]。

2 龍馬溪組頁巖與Barnett頁巖變形的差異性

2.1 Barnett頁巖的變形特征

Fort Worth盆地經(jīng)過長期的構(gòu)造演化形成了以O(shè)uachita逆沖斷層為其東緣、Llano古隆起為其南緣、Eastern Shelf為其西緣、Red River背斜和Muenster背斜為其北緣、現(xiàn)今面積大約為38 100km2的南北向延伸的前陸盆地（圖3）。由于Ouachita逆沖斷層的向西推進(jìn)，盆地的樞紐線逐漸向西推移形成一個總體西高東低的楔形。盆地北面的北東－南西向Mineral Wells斷層整體延伸達(dá)104km，把核心產(chǎn)區(qū)Newark－East地區(qū)一分為二。地震資料顯示Mineral Wells斷層為一條周期性活動的基底斷層。該斷層影響了該地區(qū)的沉積模式、熱演化史與烴類的運移。

研究表明，Barnett頁巖的核心產(chǎn)區(qū)未曾發(fā)生過強(qiáng)烈的整體抬升，導(dǎo)致了核心產(chǎn)區(qū)異常高壓的形成，從而保證了Barnett頁巖的儲能[15]。而非核心產(chǎn)區(qū)則可能發(fā)育了貫穿地層的斷層、裂隙，致使Barnett頁巖的儲能受到破壞。

2.2 龍馬溪組頁巖變形特征

中上揚子地區(qū)在早志留世以后經(jīng)過了多期復(fù)雜的地質(zhì)改造，形成了不同展布方向、不同變形強(qiáng)度與不同期次的褶皺－沖斷帶，由此劃分出構(gòu)造樣式與地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型明顯不同的變形區(qū)帶[16]。根據(jù)變形樣式、展布方向與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異，中上揚子地區(qū)被分為龍門山前陸褶皺－沖斷帶、米倉山－南大巴山前陸褶皺－沖斷帶、雪峰山川東基底拆離帶、川南－黔中－黔南褶皺－沖斷帶、大洪山－江漢盆地擠壓－伸展反轉(zhuǎn)帶5個構(gòu)造分區(qū)（圖5）[16]。龍馬溪組頁巖經(jīng)過漫長的演化最終形成了殘存于米倉山－南大巴山前陸褶皺－沖斷帶上的川北鎮(zhèn)巴厚約20m的頁巖發(fā)育帶，殘存于雪峰山川東基底拆離帶上的川東石柱－鄂西利川厚達(dá)100m的頁巖發(fā)育帶，以及殘存于川南－黔中－黔南褶皺－沖斷帶上的川南瀘州一帶厚達(dá)60～80m的頁巖發(fā)育帶（圖5）。3個頁巖發(fā)育帶分別與川東北、川東鄂西、川南3個沉積中心相吻合[16]。

圖5 中上揚子結(jié)構(gòu)分區(qū)與烴源巖分布Fig.5 Tectonic division and distribution of source rocks in the middle－upper the Yangtze area

川東北頁巖發(fā)育帶發(fā)育于秦嶺造山帶南緣與中上揚子板塊北緣的交匯部位 米倉山－南大巴山褶皺－沖斷帶上，跨越大巴山前陸沖斷帶與大巴山前陸拗陷帶。變形特征由北東向南西逐漸減弱，深部與淺部斷層、褶皺均發(fā)育，構(gòu)造縮短率大。志留系龍馬溪組頁巖作為區(qū)域滑脫層存在于南大巴山區(qū)域變形帶中，其變形程度大、埋藏深、巖層厚度較薄。

川東鄂西頁巖發(fā)育帶發(fā)育于川東－鄂西－雪峰山基底拆離帶上，主要受雪峰山構(gòu)造域的控制。該構(gòu)造帶具有遞進(jìn)變形特征，由南東向北西可進(jìn)一步將其劃分為上沖推覆帶、基底卷入帶和蓋層滑脫帶[16]。川東鄂西頁巖發(fā)育帶位于川東－鄂西－雪峰山基底拆離帶的蓋層滑脫帶上（圖6）。華鎣山到齊岳山為斷層隱伏的蓋層滑脫帶，發(fā)育高陡背斜和其間的寬緩向斜帶，形成“隔擋式”褶皺帶。齊岳山到大庸為斷層顯露的蓋層滑脫帶，發(fā)育眾多坡坪式逆斷層和與坡坪式逆斷層成反沖關(guān)系的次級小斷裂，以及斷層引起的軸面南東的膝折構(gòu)造[17]。坡坪式逆斷層的拐點以及次級小斷裂與坡坪式逆斷層的交匯點多位于龍馬溪組頁巖層附近（圖6）。盡管發(fā)育眾多次級小斷裂，但總體受坡坪式滑脫斷層及其衍生褶皺控制[16]。龍馬溪組頁巖主要作為滑脫層處于湘鄂西斷層顯露的蓋層滑脫帶內(nèi)，由于泥頁巖的強(qiáng)塑性，在滑動過程中可能產(chǎn)生彎流作用造成背斜核部地層的加厚（如渝頁1井）[18]，滑脫層上下的地層都顯示出一定的變形，且滑脫層多被斷層切過[16，17]。

川南頁巖發(fā)育帶發(fā)育于川南－黔中－黔南褶皺－沖斷帶上，川南－黔中－黔南褶皺－沖斷帶在黔中古隆起的限制下接受沉積作用與擠壓變形作用而成（圖5）。按照構(gòu)造變形的差異，可以將川南－黔中－黔南褶皺－沖斷帶進(jìn)一步劃分為黔南沖褶帶、黔中穩(wěn)定帶、黔北沖褶帶和川南蓋層滑脫帶[16]。川南頁巖發(fā)育帶主要位于川南－黔中－黔南褶皺－沖斷帶的川南蓋層滑脫帶上[16]（圖7）?？傮w來說，該帶以變形程度相對較弱的中、低緩背斜為主，發(fā)育少量隱伏于地層內(nèi)部的小斷層。龍馬溪組頁巖以滑脫層的形式出現(xiàn)，滑脫層上下地層變形不強(qiáng)，滑脫層分布穩(wěn)定。

2.3 變形差異性對比

圖6 川東鄂西構(gòu)造剖面圖Fig.6 Sketch map of the tectonic profile in East Sichuan and West Hubei（據(jù)文獻(xiàn)[16]）

圖7 川南構(gòu)造剖面示意圖Fig.7 Sketch map of the tectonic profile in South Sichuan（據(jù)文獻(xiàn)[16]）

前面的分析表明，龍馬溪組頁巖與Barnett頁巖在地質(zhì)演化過程中均經(jīng)歷了構(gòu)造變形。Barnett頁巖所經(jīng)歷的構(gòu)造變動較弱，主要是來自于東部Ouachita逆沖斷層向西推覆造成的平緩抬升，以致其核心產(chǎn)區(qū)還存在異常高壓。但龍馬溪組頁巖則經(jīng)歷多期構(gòu)造改造，形成構(gòu)造樣式與地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型各異的變形區(qū)帶。其中川東北頁巖發(fā)育帶變形程度與埋深最大、殘存厚度最??；川東鄂西頁巖發(fā)育帶通天斷層與“隔擋式”褶皺發(fā)育，坡坪式斷層與其伴生小斷層相互交匯，且彎滑作用造成局部地層加厚；川南頁巖發(fā)育帶變形相對較弱，龍馬溪組頁巖地層變形不強(qiáng)，分布穩(wěn)定。

3 構(gòu)造變形對頁巖氣成藏和保存條件的影響

巖石在外力作用下，逐漸發(fā)生彈性形變、塑性形變與斷裂形變，3個變形階段依次發(fā)生，但不能截然分開[19]。在塑性形變開始時期即褶皺變形的初期，巖石受到側(cè)向水平擠壓應(yīng)力的作用，通常先形成一對垂直于層面的直立共軛剪切裂縫和一組平行于層面的橫張裂縫；隨著側(cè)向水平擠壓應(yīng)力的逐漸加強(qiáng)，巖層開始彎曲變形，由此形成平行于褶皺軸方向的縱向張裂縫[21]。褶皺相關(guān)裂縫在宏觀上表現(xiàn)出裂縫發(fā)育于褶皺軸部、不發(fā)育于兩翼部位，發(fā)育于高部位、不發(fā)育于低部位的特征[20－24]。位于背斜核部的渝頁1井的實鉆也證實了背斜核部裂縫發(fā)育的特征。通過觀測巖心發(fā)現(xiàn)，渝頁1井巖心中發(fā)育大量的構(gòu)造裂縫，宏觀上可分為高角度、低角度、近水平及雜亂狀4類裂縫[18，23]；裂縫一般呈高角度延伸，單一裂縫長度可達(dá)1.6m，呈充填、半充填和無充填狀態(tài)[23]。

隨著應(yīng)力的進(jìn)一步加強(qiáng)，巖層發(fā)生斷裂形變，形成斷層及斷層派生的裂縫。斷層對裂縫的影響比較復(fù)雜[25]。由于構(gòu)造應(yīng)力相對集中，與斷層相關(guān)的裂縫主要發(fā)育于斷裂構(gòu)造的兩側(cè)、斷裂帶交匯處、斷層的末端、斷層的拐點和斷層夾持帶內(nèi)[20，22，23]。在發(fā)育于斷層附近的裂縫中，總 有一組或幾組裂縫的走向平行于或接近平行于斷層走向，裂縫的密度均由斷層向斷層一側(cè)或兩側(cè)不斷減小[21，26]。斷層越發(fā)育裂縫越發(fā)育，裂縫張開度越大、數(shù)量越多[21]。研究表明，巨型、大型裂縫的形成與分布大多受構(gòu)造斷裂變形的控制，而中型、小型和微裂縫大多為非構(gòu)造成因[27]。

北美的頁巖氣勘探開發(fā)實踐表明，裂縫對頁巖氣的產(chǎn)能具有十分重要的控制作用。頁巖氣藏的儲集空間主要為裂縫和孔隙。通過對美國正在進(jìn)行商業(yè)開采的頁巖氣總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ort Worth盆地中Barnett組，Appalachian盆地中的Ohio組，Michigan盆地中的Antrim組頁巖層段的裂縫發(fā)育[28]。頁巖氣以游離氣和吸附氣2種形式存在，裂縫中的頁巖氣主要以游離態(tài)形式存在，吸附氣賦存在含較高有機(jī)質(zhì)和黏土礦物的泥頁巖孔隙中?？紫妒琼搸r氣藏中氣體的儲存空間，很大程度上決定了其儲能。裂縫作為孔隙的連接通道，天然裂縫系統(tǒng)有助于泥頁巖層中游離態(tài)天然氣體積的增加和吸附態(tài)天然氣的解吸[3，29]，它決定著頁巖氣的產(chǎn)能[6，15，27]。由于泥頁巖裂縫性儲集層各向異性很強(qiáng)，可采儲量最終取決于泥頁巖儲集層內(nèi)的裂縫產(chǎn)狀、密度、組合特征和張開程度[30]。

裂縫作為烴類運移的重要通道，天然原生裂縫并不能提高地層產(chǎn)氣潛力，如果大量開放原生裂縫存在反而導(dǎo)致氣體的排出，降低頁巖孔隙壓力，減少吸附氣量，從而降低氣體儲量。并且，原生裂隙會被后期物質(zhì)充填，導(dǎo)致水力壓裂能量沿其傳導(dǎo)、逸散，阻礙水力壓裂效果，引起產(chǎn)能下降[31]。尤其是如果微裂縫網(wǎng)絡(luò)與斷裂相連通時，呈游離態(tài)的氣易于通過斷層而逸散，對頁巖氣保存條件極為不利。研究表明，巨型和大型裂縫一般是頁巖排烴的通道，發(fā)育該類裂縫的區(qū)域，有利于頁巖的排烴，頁巖中殘留的烴較少，不利于頁巖氣聚集[27]。如美國Barnett頁巖氣藏，在高裂縫發(fā)育區(qū)的產(chǎn)能往往較低，尤其是斷層附近的井，常常表現(xiàn)為比非構(gòu)造部位頁巖氣井生產(chǎn)能力下降和含水提高[6]。在 Wise郡、Denton郡等Barnett頁巖的核心產(chǎn)區(qū)，Barnett頁巖存在明顯的異常高壓；而在Johnson郡等非核心產(chǎn)區(qū)則不存在異常高壓[15]。異常高壓形成于地質(zhì)歷史過程中的巖層發(fā)生隆升剝蝕，且隆升剝蝕的同時沒有產(chǎn)生大的斷裂、裂縫等壓力傳導(dǎo)系統(tǒng)過多地釋放地層原始壓力。據(jù)此可知，Barnett頁巖的核心產(chǎn)區(qū)未曾發(fā)生過強(qiáng)烈的整體抬升，從而造成該區(qū)的異常高壓，因而保證了Barnett頁巖的儲能。而非核心區(qū)則可能發(fā)育了貫穿地層的斷層、裂隙，致使Barnett頁巖的儲能受到破壞。

上面的分析說明，頁巖在受到變形特別是多期構(gòu)造變形的改造后，常會形成斷層和不同的斷裂組合及各種不同類型、不同規(guī)模的裂縫[26，29]。頁巖氣藏主要靠微裂縫運聚，斷層和宏觀裂縫起破壞作用，因此，強(qiáng)烈的構(gòu)造活動形成的構(gòu)造斷裂不利于頁巖氣的保存，而非構(gòu)造成因的中、小型和微裂縫有利于頁巖氣的保存[23]。

4 龍馬溪組頁巖氣優(yōu)選區(qū)

正如前面所述，龍馬溪組自其沉積成巖以后，受到了多期構(gòu)造變形的改造和疊加，在中上揚子地區(qū)形成了不同方向的褶皺和斷裂。這些褶皺和斷裂構(gòu)造控制了龍馬溪組泥頁巖裂縫發(fā)育的展布、空間形態(tài)和發(fā)育程度，相應(yīng)地也在很大程度上影響了頁巖氣的富集、成藏、破壞。雖然裂縫發(fā)育區(qū)有利于頁巖中吸附氣的解離，但開放性原生裂縫會降低頁巖孔隙壓力，減少吸附氣量，降低氣體儲量；另一方面，原生裂縫的存在，可導(dǎo)致水力壓裂能量沿其傳導(dǎo)、逸散，阻礙水力壓裂效果，從而使頁巖氣的儲能和產(chǎn)能均大幅度降低，這一點已為Fort Worth盆地中Barnett頁巖氣的勘探所證實[15]。因而，在確定頁巖氣優(yōu)選區(qū)時必需綜合考慮：（1）構(gòu)造變形強(qiáng)度和裂縫的發(fā)育程度；（2）裂縫對儲能和產(chǎn)能的綜合影響；（3）現(xiàn)今龍馬溪組頁巖氣的殘存厚度。

從前面的分析可知，川東北頁巖發(fā)育帶受大巴山構(gòu)造域與雪峰山構(gòu)造域的雙重影響，表現(xiàn)出深淺部斷層均發(fā)育、淺部斷層都具有通天的特征。由于緊鄰造山帶，變形強(qiáng)烈，構(gòu)造縮短率大，裂縫網(wǎng)絡(luò)發(fā)育，不利于頁巖氣的成藏；另外，該頁巖發(fā)育帶是3個頁巖發(fā)育帶中殘存厚度最薄的帶，加之其埋深也是最大的：因而，川東北頁巖發(fā)育帶，可能是3個頁巖發(fā)育帶中最不理想的頁巖氣勘探區(qū)帶。

川東鄂西頁巖發(fā)育帶主要受雪峰山構(gòu)造域的影響，龍馬溪組頁巖自東向西變形由強(qiáng)變?nèi)酰谠摪l(fā)育帶形成了一系列的疊瓦狀逆沖斷層、反沖斷層和褶皺構(gòu)造，地表斷層大多是通天斷層，靠近造山帶一側(cè)的斷層較遠(yuǎn)離造山帶一側(cè)的斷層密集（圖6）。由于其坡坪式斷層的拐點和坡坪式斷層與次級小斷裂的交匯點位于龍馬溪組頁巖附近，在斷層由陡變緩處和斷層交匯處是裂縫最為發(fā)育的地方，易于形成裂縫網(wǎng)絡(luò)，從而使賦存于泥巖孔隙中的吸附氣解吸變成游離氣。當(dāng)這些裂縫網(wǎng)絡(luò)與主斷裂連通時，呈游離態(tài)的氣散失，而不能成藏。該發(fā)育帶上夾持于斷裂間的褶皺規(guī)模遠(yuǎn)較川南頁巖發(fā)育帶上的褶皺的規(guī)模小，褶皺的曲率相對較大；因而，與川南頁巖發(fā)育帶相比，在該發(fā)育帶的褶皺核部更易形成裂縫網(wǎng)絡(luò)。對鄂西渝東區(qū)古生界—中生界不同層位中的古流體地球化學(xué)同位素示蹤表明，在中生界和上古生界中均存在來自于下古生界或震旦系的古流體[32]，說明這些裂縫網(wǎng)絡(luò)具有連通性，因而，龍馬溪組中裂縫發(fā)育區(qū)將會影響頁巖氣的聚集。從變形和裂縫的發(fā)育程度來說，川東鄂西頁巖發(fā)育帶具有比川南頁巖發(fā)育帶變形相對較強(qiáng)、裂縫相對發(fā)育的特點，結(jié)合該帶頁巖的殘存厚度，認(rèn)為川東鄂西頁巖發(fā)育帶是較川東北頁巖發(fā)育帶相對優(yōu)越，但較川南頁巖發(fā)育帶略差的頁巖氣有利勘探區(qū)帶。

川南頁巖發(fā)育帶在黔中隆起的格架下受雪峰山構(gòu)造域的影響，該帶主要發(fā)育規(guī)模較小的隱伏斷層和曲率較小的背斜及背斜之間的寬緩向斜。由東向西斷層也顯示出由密變疏的特征（圖7）。龍馬溪組頁巖作為區(qū)域滑脫層穩(wěn)定分布于該帶內(nèi)。由于該帶變形總體較弱，只有發(fā)育于斷層附近、背斜核部等局部地區(qū)的裂縫網(wǎng)絡(luò)造成吸附氣解吸成游離氣散失。穩(wěn)定分布的滑脫層存在滑脫構(gòu)造，在滑脫面上下頁巖或不同巖性中易于形成順層低角度滑脫裂縫，這類滑脫裂縫，多為封閉性的中、小型裂縫，它們有利于吸附氣的解吸和頁巖氣的保存成藏。因此，從變形和裂縫的發(fā)育程度來說，川南頁巖發(fā)育帶總體顯示良好的勘探潛力，再結(jié)合其殘存厚度，可以認(rèn)為川南是中上揚子地區(qū)3個龍馬溪組頁巖發(fā)育區(qū)最有利的頁巖氣勘探區(qū)帶。

正如前面所述，變形越強(qiáng)的地方，斷層越發(fā)育，相對應(yīng)地裂縫越發(fā)育，裂縫張開度也越大、數(shù)量也越多[21]。另一方面，變形越強(qiáng)的地方，斷層間所夾持的褶皺曲率越大，越易形成裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。雖然裂縫發(fā)育有利于頁巖氣藏中吸附氣的解吸，但當(dāng)斷裂與裂縫相連通或裂縫相互連通后，會不利于頁巖氣的成藏。即或這些裂縫不連通，似乎可以使頁巖氣的儲能增加；但通過模擬計算表明，與孔隙的儲能相比，裂縫中頁巖氣的儲能是相當(dāng)?shù)偷腫28]。更為重要的一點就是，原生裂縫發(fā)育區(qū)尤其是斷層附近，易于地層水或后期開采過程中水的注入，使產(chǎn)能降低[6]。因而，在前述的2個有利勘探區(qū)帶內(nèi)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選那些變形相對較弱、遠(yuǎn)離斷裂帶和原生巨型－大型裂縫不發(fā)育的地區(qū)進(jìn)行頁巖氣藏的勘探。

5 結(jié)論

a.龍馬溪組頁巖與Barnett頁巖在沉積背景、巖性組合和隆升演化模式上具有很好的相似性，但龍馬溪組頁巖的變形強(qiáng)度遠(yuǎn)比Barnett頁巖強(qiáng)烈。

b.中上揚子區(qū)的龍馬溪組頁巖經(jīng)歷了多期變形的改造和疊加，強(qiáng)烈的變形和復(fù)雜的斷裂、裂縫網(wǎng)絡(luò)對龍馬溪組頁巖氣的富集、成藏和產(chǎn)能具有重要的影響和控制作用。

c.川南頁巖發(fā)育帶和川東鄂西頁巖發(fā)育帶是3個頁巖發(fā)育帶中最具勘探潛力的區(qū)帶，以川南頁巖發(fā)育帶最優(yōu)。

d.在川南頁巖發(fā)育帶和川東鄂西頁巖發(fā)育帶內(nèi)，變形相對較弱、遠(yuǎn)離斷裂帶和原生巨型－大型裂縫不甚發(fā)育區(qū)應(yīng)該是頁巖氣藏勘探的首選目標(biāo)區(qū)。

[1]錢伯章，朱建芳.頁巖氣開發(fā)的現(xiàn)狀與前景[J].天然氣技術(shù)，2010，4（2）：11－13.

[2]劉成林，李景明，李劍，等.中國天然氣資源研究[J].西南石油學(xué)院學(xué)報，2004，26（1）：9－12.

[3]張金川，金之鈞，袁明生.頁巖氣成藏機(jī)理和分布[J].天然氣工業(yè)，2004，24（7）：15－18.

[4]李延鈞，劉歡，劉家霞，等.頁巖氣地質(zhì)選區(qū)及資源潛力評價方法[J].西南石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，33（2）：28－34.

[5]Robert G L，Stephen C R.Mississippian Barnett Shale：Lithofacies and depositional setting of a deepwater shale－gas succession in the Fort Worth Basin，Texas[J].The American Association of Petroleum Geologists，2007，91（4）：579－601.

[6]Montgomery S L，Jarvie D M，Bowker K A，et al.Mississippian Barnett Shale，F(xiàn)ort Worth Basin，north－central Texas：Gas－shale play with multi－trillion cubic foot potential[J].AAPG Bulletin，2005，89（2）：155－175.

[7]曾祥亮，劉樹根，黃文明，等.四川盆地志留系龍馬溪組頁巖與美國Fort Worth盆地石炭系Barnett組頁巖地質(zhì)特征對比[J].地質(zhì)通報，2011，30（2／3）：372－384.

[8]許效松，劉寶珺，牟傳龍，等.中國西部三大海相克拉通含油氣盆地沉積－構(gòu)造轉(zhuǎn)換與生儲巖[J].地質(zhì)通報，2004，23（11）：1066－1073.

[9]陳洪德，侯明才，許效松，等.加里東期華南的盆地演化與層序格架[J].成都理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，33（1）：1－8.

[10]孫瑋，羅志立，劉樹根，等.華南古板塊興凱地裂運動特征及對油氣影響[J].西南石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，33（5）：1－8.

[11]牟傳龍，許效松.華南地區(qū)早古生代沉積演化與油氣地質(zhì)條件[J].沉積與特提斯地質(zhì)，2010，30（3）：24－29.

[12]王清晨，嚴(yán)德天，李雙建.中國南方志留系底部優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的構(gòu)造－環(huán)境模式[J].地質(zhì)學(xué)報，2008，82（3）：289－297.

[13]張海全，余謙，李玉喜，等.中上揚子區(qū)下志留統(tǒng)頁巖氣勘探潛力[J].新疆石油地質(zhì)，2011，32（4）：353－355.

[14]牟傳龍，許效松.原特提斯構(gòu)造演化與中上揚子油氣下組合研究[R].成都：成都環(huán)境地質(zhì)與資源開發(fā)研究所，2009.

[15]Kent A B.Barnett Shale gas production，F(xiàn)ort Worth Basin：Issues and discussion [J].AAPG Bulletin，2007，91（4）：523－533.

[16]沃玉進(jìn)，汪新偉.中、上揚子地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型與海相層系油氣保存意義[J].石油與天然氣地質(zhì)，2009，30（2）：177－187.

[17]沃玉進(jìn)，周雁，肖開華.中國南方海相層系埋藏史類型與生烴演化模式[J].沉積與特提斯地質(zhì)，2007，27（3）：94－100.

[18]張金川，李玉喜，聶海寬，等.渝頁1井地質(zhì)背景及鉆探效果[J].天然氣工業(yè)，2010，30（12）：114－118.

[19]徐開禮，朱志澄.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1989：40－43.

[20]李虎，秦啟容，王時林，等.大邑構(gòu)造須二段儲層裂縫綜合預(yù)測[J].特種油氣藏，2010，17（6）：54－56.

[21]唐海，汪全林，彭鑫嶺，等.川東宣漢地區(qū)飛仙關(guān)組裂縫特征及成因研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，33（4）：78－84.

[22]王時林，秦啟榮，蘇培東，等.川北閬中－南部地區(qū)大安寨段裂縫預(yù)測[J].巖性油氣藏，2011，23（5）：69－72.

[23]邵曉州，秦啟榮，范曉麗，等.川東北黃龍場構(gòu)造飛仙關(guān)組四段底部裂縫預(yù)測研究[J].巖性油氣藏，2011，23（5）：96－100.

[24]吳禮明，丁文龍，張金川，等.渝東南地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖儲層裂縫分布預(yù)測[J].石油天然氣學(xué)報，2011，33（9）：43－46.

[25]宋勇，馮建偉，戴俊生，等.前陸沖斷帶構(gòu)造應(yīng)力場與裂縫發(fā)育關(guān)系[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2010，16（3）：310－324.

[26]徐炳高，李陽兵，葛祥，等.川西須家河組致密碎屑巖裂縫分布規(guī)律與影響因素分析[J].測井技術(shù)，2010，34（5）：437－441.

[27]聶海寬，張金川.頁巖氣儲層類型和特征研究 以四川盆地及其周緣下古生界為例[J].石油地質(zhì)，2011，33（3）：219－225.

[28]韓建斌.頁巖氣藏中孔裂隙特征及其作用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011（2）：147－148.

[29]陳更生，董大忠，王世謙，等.頁巖氣藏形成機(jī)理與富集規(guī)律初探[J].天然氣工業(yè)，2009，29（5）：17－21.

[30]丁文龍，樊太亮，黃曉波，等.塔里木盆地塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)古構(gòu)造應(yīng)力場模擬與裂縫分布預(yù)測[J].地質(zhì)通報，2011，30（4）：588－594.

[31]Daniel M J，Ronald J H，Tim E R，et al.Unconventional shale－gas systems：The Mississippian Barnett Shale of north－central Texas as one model for thermogenic shale－gas assessment[J].AAPG Bulletin，2007，91（4）：475－499.

[32]Wang Guozhi，Xu Guosheng，Yuan Haifeng，et al.Research on paleo－fluid sources and hydrocarbon preservation conditions in marine carbonates in the central Yangtze，China[J].Petroleum Science，2011，8（3）：239－250.