鄂西地區(qū)寒武系黑色頁(yè)巖地質(zhì)特征及頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)

李　海，劉　安，?！P，李繼濤

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢430205）

鄂西地區(qū)寒武系黑色頁(yè)巖地質(zhì)特征及頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)

李海，劉安，危凱，李繼濤

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢430205）

通過(guò)對(duì)野外地表露頭、鉆井巖心及典型剖面等基礎(chǔ)資料的分析，從烴源巖品質(zhì)、生烴演化階段、儲(chǔ)層特征和保存條件四個(gè)方面入手，闡述了鄂西地區(qū)寒武系黑色頁(yè)巖的地質(zhì)特征，采用綜合信息疊合法預(yù)測(cè)了頁(yè)巖氣資源遠(yuǎn)景區(qū)。結(jié)果表明：寒武系牛蹄塘組黑色頁(yè)巖分布廣，厚度大，有機(jī)碳含量（TOC）高，有機(jī)質(zhì)類型好，熱演化程度高，具備良好的生烴潛力；在宣恩—鶴峰和宜昌—宜都一帶，受構(gòu)造活動(dòng)改造弱，黑色頁(yè)巖埋深適中，蓋層分布連續(xù)，斷裂不發(fā)育，流體封閉性強(qiáng)，可作為頁(yè)巖氣勘探的有利遠(yuǎn)景區(qū)。

寒武系；黑色頁(yè)巖；地質(zhì)條件；頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景；鄂西地區(qū)

Li H，Liu A，Wei K and Li J T.

Geology and Mineral Resources of South China，2016，32（2）：117-125.

湖北地區(qū)寒武系黑色頁(yè)巖主要富集層位為巖家河組和水井沱組［1］（湖北省巖石地層命名），其中巖家河組在區(qū)域上相變明顯、分布范圍有限，本文將以水井沱組為重點(diǎn)研究對(duì)象。按照中國(guó)地層年代表劃分，中國(guó)南方早—中寒武世時(shí)期形成的黑色頁(yè)巖跨越了兩個(gè)統(tǒng)，各地區(qū)對(duì)其命名和時(shí)代界定都還有一定爭(zhēng)議和差別，但為了方便統(tǒng)一對(duì)比，并且頁(yè)巖氣文獻(xiàn)資料中多以“牛蹄塘組”來(lái)命名［2-7］，后文中將要論述的水井沱組也將以牛蹄塘組代替。

自2008年國(guó)土資源部初步提出揚(yáng)子地區(qū)為我國(guó)頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)以來(lái)，多家企業(yè)和科研單位先后在鄂西地區(qū)開展過(guò)頁(yè)巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作，部署鉆探了河頁(yè)1井、恩頁(yè)1井、利頁(yè)1井、來(lái)地1井和秭地1井等多個(gè)參數(shù)井，最終優(yōu)選出鶴峰和來(lái)鳳—咸豐兩個(gè)頁(yè)巖氣探礦區(qū)［8］。研究表明，寒武系牛蹄塘組和志留系龍馬溪組是鄂西地區(qū)目前最有希望突破的兩套主力頁(yè)巖層位，隨著相鄰重慶涪陵地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖氣已進(jìn)入工業(yè)開采階段，區(qū)內(nèi)頁(yè)巖氣勘探工作逐步深入。但因熱演化程度、構(gòu)造復(fù)雜和埋藏深度等條件所限，以往的調(diào)查工作多偏重于龍馬溪組展開，針對(duì)牛蹄塘組頁(yè)巖氣的鉆探部署和綜合研究相對(duì)滯后，系統(tǒng)地頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件研究存在一定不足。因此，本文在收集整理已有資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合近兩年的野外調(diào)查工作，通過(guò)對(duì)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖的烴源條件、生烴演化階段、儲(chǔ)集性能和保存條件分析，預(yù)測(cè)頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)，以期為研究區(qū)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)提供參考。

1　區(qū)域概況

鄂西地區(qū)包括現(xiàn)在行政區(qū)劃上秭歸、長(zhǎng)陽(yáng)、五峰、恩施、利川等10余個(gè)縣市，總面積約42萬(wàn)km2。在大地構(gòu)造位置上處于中揚(yáng)子西部，其東以天陽(yáng)坪斷裂為界與江漢平原區(qū)分隔，西以齊岳山斷裂為界與川東褶皺帶相接，南以省界與桑植—石門復(fù)向斜分隔。受多期造山運(yùn)動(dòng)的影響，區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜、山高谷深，發(fā)育以北東向?yàn)橹鞯摹案舨凼健瘪薨檰卧?］，由西北向東南依次為利川復(fù)向斜、中央復(fù)背斜、花果坪復(fù)向斜、秭歸復(fù)向斜和宜都—鶴峰復(fù)背斜（圖1）。地層以古生界和中生界為主，普遍缺失新生界，除泥盆系和石炭系之外，從震旦系到侏羅系地表均有出露。

2　烴源巖品質(zhì)

2.1頁(yè)巖厚度

通過(guò)野外剖面觀測(cè)和鉆井資料分析，鄂西地區(qū)牛蹄塘組在縱向上可大致分為兩段：下段是黑色頁(yè)巖發(fā)育的主體部位，巖性為灰黑色—黑色炭質(zhì)頁(yè)巖和炭質(zhì)泥巖，見灰?guī)r透鏡體；上段地層中灰?guī)r比例增加，頁(yè)巖逐漸減少直至消失，但是該段在地層中所占的比例由東向西逐漸降低、甚至消失。其中，宜昌長(zhǎng)陽(yáng)鴨子口牛蹄塘組厚度243.1 m，黑色頁(yè)巖累計(jì)厚度76.45 m；長(zhǎng)陽(yáng)流溪牛蹄塘組厚度213.5 m，黑色頁(yè)巖段累計(jì)厚度76.45 m；鶴峰白果坪牛蹄塘組厚度130.2 m，黑色頁(yè)巖累計(jì)厚度112.7 m。據(jù)武漢地調(diào)中心“武陵—鄂西頁(yè)巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)”項(xiàng)目組在長(zhǎng)陽(yáng)樂園鉆探的ZK03井，牛蹄塘組黑色頁(yè)巖厚度為92 m；宜都聶家河鉆探的ZK05井，牛蹄塘組黑色頁(yè)巖厚度為56 m。老井復(fù)查結(jié)果顯示，咸豐地區(qū)咸2井牛蹄塘組巖性以炭質(zhì)頁(yè)巖、黑色頁(yè)巖為主，累計(jì)厚度約240 m；鉆探于鶴峰西北部灣潭構(gòu)造上的FD1井顯示，牛蹄塘組厚226.5 m，黑色頁(yè)巖累計(jì)厚度120 m。

總體而言，寒武系牛蹄組黑色頁(yè)巖厚度在平面上基本呈環(huán)帶狀分布，最高值位于宣恩—咸豐一線，厚度分布在160～280 m，以此為中心向四周逐漸減薄，向西北至建始、利川一帶變?yōu)?0～100 m，向東至宜昌—長(zhǎng)陽(yáng)一帶逐漸進(jìn)入碳酸鹽臺(tái)地相區(qū)，黑色頁(yè)巖厚度多在60 m以下（圖2）。

圖2　鄂西地區(qū)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖厚度平面展布特征Fig.2 Distribution characteristic ofblack shale ofNiutitaugFormation in western Hubei Province

2.2有機(jī)碳含量

系統(tǒng)選取了黑色頁(yè)巖樣品進(jìn)行有機(jī)碳含量測(cè)試，有機(jī)碳測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源實(shí)驗(yàn)室完成，測(cè)試儀器為L(zhǎng)ECO碳硫儀。結(jié)果顯示，長(zhǎng)陽(yáng)鴨子口牛蹄塘組泥頁(yè)巖的有機(jī)碳含量（TOC）都在3.0%以上，分布在3.09%～8.96%之間，主要集中于3.48%～5.29%，平均值為4.78%；宜昌樂天溪剖面的泥頁(yè)巖有機(jī)碳含量（TOC）都在1.0%以上，分布在1.14%～5.37%之間，主要集中于1.4%～3.86%之間，平均值為2.72%；長(zhǎng)陽(yáng)津洋口剖面的泥頁(yè)巖有機(jī)碳在0.94%～7.34%，多數(shù)都在2.0%以上，平均值為3.50%；鶴峰白果坪剖面中泥質(zhì)巖有機(jī)碳含量分布在0.87%～15.04%，平均值為3.62%。此外，武漢調(diào)查中心在長(zhǎng)陽(yáng)樂園鉆探的ZK03井中泥頁(yè)巖有機(jī)碳含量在0.99%～9.45%，平均值2.97%；據(jù)江漢油田老井復(fù)查資料，位于咸豐縣的咸2井中泥頁(yè)巖有機(jī)碳含量分布于0.23%～9.40%，多數(shù)大于2.0%，平均值為4.52%；鉆探于五峰灣潭構(gòu)造的峰地 1井中泥頁(yè)巖有機(jī)碳含量分布于 0.92%～9.72%，平均值為3.64%。

分析可知，鄂西牛蹄塘組有機(jī)碳含量基本都在1.0%以上，主要集中在1.5%～5.4%之間，最高可達(dá)15.04%，具備較好的生烴潛力。在縱向上，牛蹄塘組底部的黑色頁(yè)巖有機(jī)碳含量普遍較高（TOC＞2.0%），從底部到黑色頁(yè)巖消失的層段有機(jī)碳含量表現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì)。在平面上，有機(jī)碳含量呈現(xiàn)出環(huán)帶狀分布特征，與厚度分布較吻合，表明受沉積控制作用明顯，高值區(qū)位于宣恩—咸豐一線，由此高值區(qū)向西至利川、向北東到巴東—秭歸—長(zhǎng)陽(yáng)一帶有機(jī)碳含量逐漸降低（圖3）。

圖3　鄂西地區(qū)牛蹄塘組有機(jī)碳含量等值線圖Fig.3 The isopach map oforganic carbon ofNiutitangFormation in western Hubei Province

2.3有機(jī)質(zhì)類型

由不同來(lái)源有機(jī)質(zhì)形成的干酪根，其性質(zhì)和生烴潛能存在很大差別，為有效判別牛蹄塘組黑色頁(yè)巖中的有機(jī)碳類型，將綜合干酪根顯微組分和碳同位素信息進(jìn)行分析。李艷霞［10］對(duì)包括鄂西地區(qū)在內(nèi)的中揚(yáng)子地區(qū)牛蹄塘組干酪根鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，泥頁(yè)巖中的生烴生物主要為褐藻、線葉植物、紅藻和藍(lán)藻，顯微組分包括藻類體、動(dòng)物碎屑和瀝青，其中藻類體較多，占總有機(jī)顯微組分的41%，說(shuō)明其為有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源。通過(guò)對(duì)不同地區(qū)黑色頁(yè)巖取樣分析發(fā)現(xiàn)，鶴峰楊家坪剖面中泥頁(yè)巖干酪根顯微組分中腐泥組+殼質(zhì)組的平均含量為85.0%；其次為鏡質(zhì)組分，在10.3%～17.0%之間，平均為13.6%；長(zhǎng)陽(yáng)鴨子口剖面泥頁(yè)巖干酪根顯微組分中腐泥組+殼質(zhì)組的平均含量為73.3%，其次為鏡質(zhì)組分，在23.7%～29.0%之間，平均為25.7%。此外，干酪根碳同位素測(cè)試結(jié)果顯示，長(zhǎng)陽(yáng)鴨子口和宜昌黃牛巖剖面中泥頁(yè)巖的δ13C基本都在-28‰以下，分布在-32.97‰～-28.02‰；鶴峰走馬剖面中泥頁(yè)巖的δ13C分布在-32.76‰～-27.89‰。由此說(shuō)明，牛蹄塘組泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型［11］（腐泥型干酪根）。

3　生烴演化階段

隨著沉積有機(jī)質(zhì)被保存埋藏，當(dāng)溫度和壓力達(dá)到一定條件時(shí)，有機(jī)質(zhì)開始成熟進(jìn)入生烴階段［12］，正確界定頁(yè)巖所處的生烴演化階段對(duì)頁(yè)巖氣資源前景具有重要意義。鏡質(zhì)體反射率（Ro）是業(yè)內(nèi)研究有機(jī)質(zhì)熱演化程度的關(guān)鍵指標(biāo)，但由于下古生界海相地層中的沉積有機(jī)質(zhì)多來(lái)源于海洋中的低等生物，干酪根中缺少鏡質(zhì)體組分，加之長(zhǎng)時(shí)間的埋深和熱演化，很難在鏡下精確區(qū)別各組分的差別。因此，在實(shí)際操作過(guò)程中都是首先獲得某種光性與成熟度具有較好相關(guān)性的顯微組分的反射率（如瀝青、幾丁蟲、筆石等），進(jìn)而通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式換算獲得等效的鏡質(zhì)體反射率來(lái)表征有機(jī)質(zhì)的熱演化程度［13-15］。

長(zhǎng)陽(yáng)鴨子口牛蹄塘組剖面中，黑色頁(yè)巖的Ro等效值為2.56%和2.67%；宜昌黃山洞牛蹄塘組剖面中黑色頁(yè)巖中的有機(jī)質(zhì)極細(xì)，測(cè)點(diǎn)數(shù)僅為4～7個(gè)，Ro等效值為2.73%、2.75%和2.87%，僅具有一定參考價(jià)值；秭歸廟河地區(qū)牛蹄塘組的Ro等效值為3.10%；鶴峰地區(qū)泥頁(yè)巖的Ro等效值分布于2.6%～3.5%，平均值為3.12%，高值位于西南部；位于中央背斜李子溪構(gòu)造上的李2井，牛蹄塘組泥頁(yè)巖Ro等效值高達(dá)4.7%；鉆探于湖北咸豐構(gòu)造上的咸2井，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組Ro等效值分布于3.30%～3.45%，平均值為3.37%；鉆探于宣恩洗馬坪構(gòu)造上洗1井，牛蹄塘組Ro等效值平均達(dá)3.06%；位于利川復(fù)向斜中的利1井，牛蹄塘組泥頁(yè)巖Ro等效值為2.73%。

總體而言，鄂西地區(qū)寒武系牛蹄塘組有機(jī)質(zhì)成熟度較高，一般在2.7%～3.4%之間，平均值為3.0%，主要處于過(guò)成熟生干氣階段。有機(jī)質(zhì)熱演化高值區(qū)位于鄂西的咸豐東南部—鶴峰一帶，等效鏡質(zhì)體反射率普遍大于3.2%，向周邊逐漸降低。同時(shí)，受黃陵背斜隆升的影響，有機(jī)質(zhì)成熟度由宜昌—長(zhǎng)陽(yáng)一帶的低值區(qū)向周圍又呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)（圖4）。

圖4　鄂西地區(qū)牛蹄塘組Ro平面分布特征Fig.4 The isopach map oforganic matter maturityofNiutitangFormation in western Hubei Province

4　儲(chǔ)集性能

長(zhǎng)陽(yáng)兩河口剖面中的2個(gè)露頭樣品測(cè)試顯示，頁(yè)巖孔隙度為2.71%和5.27%［16］；長(zhǎng)陽(yáng)鴨子口牛蹄塘組頁(yè)巖孔隙度為6.0%，咸豐馬河壩牛蹄塘組頁(yè)巖孔隙度為6.5%［17］；據(jù)國(guó)土資源部第二輪頁(yè)巖氣招標(biāo)區(qū)塊資料，鶴峰區(qū)內(nèi)牛蹄塘組泥頁(yè)巖孔隙度為0.80%～3.72%，平均值為2.06%，滲透率分布于0.006×10-3μm2～1.47×10-3μm2。通過(guò)實(shí)地采樣觀察發(fā)現(xiàn)，鶴峰走馬地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖顆粒較為致密，孔隙類型以次生溶孔為主，連通性較差，局部溶蝕孔隙被硅質(zhì)和粘土礦物充填（圖5）。

付小東等［18］對(duì)中揚(yáng)子地區(qū)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖的礦物組成分析表明，黑色頁(yè)巖中粘土礦物含量多在15%以下，在少數(shù)剖面可達(dá)40%左右，平均含量為9.3%；石英與長(zhǎng)石類礦物總含量平均達(dá)83.2%，其中石英含量分布在31.0%～99.9%，平均值為74.9%。通過(guò)野外露頭和鉆井巖心分析發(fā)現(xiàn)，鶴峰走馬地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖以石英礦物為主，基本都在55%以上，平均值為65.2%；粘土礦物含量分布在10.37%～24.25%，平均值為17%。長(zhǎng)陽(yáng)樂園ZK03井中牛蹄塘組頁(yè)巖以石英礦物為主，基本都在37%以上，平均值為41.2%；粘土礦物含量分布在8.4%～35.8%，平均值為18.4%；長(zhǎng)石礦物含量在2.1%～12.1%，平均值為6.7%；方解石含量在3.4%～25.7%，平均值為10.92%；白云石礦物含量在7.9% ～18.2%，平均值為11.75%；黃鐵礦含量在6.3%～12.8%，平均值為8.85%；宜都聶河ZK05井中牛蹄塘組頁(yè)巖石英礦物含量相對(duì)較低，分布在16.7%～50.6%，平均值為31.72%；粘土礦物含量分布在19.9%～37.2%，平均值為24.79%；長(zhǎng)石礦物含量在3.4%～12.8%，平均值為5.89%；方解石含量在0% ～27.5%，平均值為15.3%；白云石礦物含量在5.6% ～44.7%，平均值為16.67%；黃鐵礦含量在0%～10.9%，平均值為8.85%；（圖6）。

圖5　鶴峰縣走馬地區(qū)牛蹄塘組泥頁(yè)巖孔隙特征Fig.5 Micropore characteristics ofNiutitangFormation black shale in Zouma，HefengCounty 左.蜂窩狀溶孔；右.較大的溶孔（0.1mm）.

5　保存條件

與美國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)開發(fā)核心區(qū)相比，中國(guó)南方自古生代以來(lái)經(jīng)歷了加里東期、海西—印支期、早燕山期和晚燕山—喜山期四個(gè)構(gòu)造演化階段，多旋回、多期性的構(gòu)造疊加使得區(qū)內(nèi)原生油氣藏大都遭受改造和破壞，這也決定了保存條件成為頁(yè)巖氣富集的關(guān)鍵所在。但由于影響頁(yè)巖氣保存的地質(zhì)因素較多，詳細(xì)討論此項(xiàng)內(nèi)容的文獻(xiàn)已經(jīng)發(fā)表，在此不再贅述，將主要以構(gòu)造單元為研究對(duì)象，分析不同地區(qū)的頁(yè)巖氣保存條件。

5.1利川復(fù)向斜

利川復(fù)向斜地區(qū)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響較弱，地表出露地層為上古生界，多為三疊系，局部甚至可見侏羅系。牛蹄塘組埋深多大于3500 m，其上覆區(qū)域蓋層為厚度大、分布面積廣的二疊系—中生界泥質(zhì)巖層，并且發(fā)育抗破壞性較強(qiáng)的中寒武統(tǒng)膏巖，具有良好的蓋層條件。區(qū)內(nèi)在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期中幾乎沒有張性正斷層活動(dòng)，區(qū)域斷裂活動(dòng)以擠壓為主，向斜腹地內(nèi)斷層不發(fā)育，頁(yè)巖氣保存條件良好。依據(jù)水文地質(zhì)條件由東南向西北逐漸變好的規(guī)律，推測(cè)向斜區(qū)內(nèi)頁(yè)巖層系處于交替阻滯—交替停止帶，受滲入水影響較弱，流體封閉性能較好［19］。但是，此區(qū)內(nèi)牛蹄塘組埋深太大，并且缺少地質(zhì)資料，目前來(lái)看具有較大的勘探風(fēng)險(xiǎn)。

5.2中央復(fù)背斜

中央復(fù)背斜緊鄰彭水—建始大斷裂，整體構(gòu)造褶皺強(qiáng)烈，隆升幅度和剝蝕強(qiáng)度較大，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖多處于淺埋藏狀態(tài)，深度多在1000 m以淺，特別是在中央復(fù)背斜的南側(cè)，受構(gòu)造隆升影響強(qiáng)烈，后期地層剝蝕總厚度大于4000 m，地表廣泛出露下古生界，上覆蓋層條件破壞嚴(yán)重。此外，區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，地表多以正斷層為主，并且活動(dòng)期次頻繁，背斜軸部的多級(jí)斷層切穿了寒武系牛蹄塘組黑色頁(yè)巖，在地表水的交替溶蝕作用下，頁(yè)巖氣保存條件遭受一定破化，不利于頁(yè)巖氣聚集。

圖6　ZK03和ZK05鉆井牛蹄塘組黑色頁(yè)巖礦物組分Fig.6 The mineral composition ofNiutitangFormation black shale in ZK03 and ZK05 well

5.3花果坪復(fù)向斜

花果坪復(fù)向斜地表主要出露志留系—三疊系，且，且以二疊系為主，牛蹄塘組黑色頁(yè)巖都埋藏較好，深度都在1000 m以下。尤其是在中北部的長(zhǎng)嶺崗、朝陽(yáng)坡、河澇子和三岔等地區(qū)，斷裂不甚發(fā)育，切割層位為泥盆系和二疊、三疊系；地表大面積分布二疊系—中生界，并且發(fā)育中寒武統(tǒng)的膏巖層，具有較好的蓋層條件；據(jù)水文地質(zhì)資料顯示，區(qū)域水動(dòng)力場(chǎng)屬于受大氣滲水影響較小的沉積承壓水動(dòng)力系統(tǒng)［20］?？傮w上看，花果坪復(fù)向斜帶保存條件良好，尤其是在中北部地區(qū)的向斜腹地，頁(yè)巖氣保存條件優(yōu)越。

5.4秭歸復(fù)向斜

秭歸復(fù)向斜處于構(gòu)造環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)，除在香龍山背斜及其東側(cè)的五龍褶皺帶出露古生界，地表廣泛分布三疊系和侏羅系，牛蹄塘組在背斜周緣埋深在2500m以淺，其它地區(qū)基本都大于3500 m。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育北北東向、近東西向和北西向三組斷裂，前兩組分布在香龍山背斜地區(qū)，常呈等距線性排列，且規(guī)模較大；北西向斷裂主要分布于五龍褶皺帶的東段，一般規(guī)模較小，常沿次級(jí)褶皺軸線平行展布，局部形成破碎帶，以逆斷層為主［21］。因此，在目前的勘探技術(shù)條件下，區(qū)內(nèi)背斜周緣埋深適中、斷裂影響較小的地帶適合進(jìn)一步開展頁(yè)巖氣勘探。

5.5宜都-鶴峰復(fù)背斜

宜都—鶴峰背斜帶地表出露以下古生界為主，局部甚至可見震旦系，地下水與地表水的交替程度大；此外，東部地區(qū)斷裂十分發(fā)育，具有多期活動(dòng)特征，早期表現(xiàn)為壓性斷裂，局部斷層發(fā)生正反轉(zhuǎn)，斷層活動(dòng)使保存系統(tǒng)開啟，不利于頁(yè)巖氣的保存。但在宜都—鶴峰背斜帶中部的五峰—廟嶺地區(qū)，構(gòu)造幅度低緩，斷裂以壓扭、逆斷層為主，多數(shù)斷裂切割止于上志留統(tǒng)，頁(yè)巖地層埋深基本在1500 m以下，區(qū)域水動(dòng)力場(chǎng)屬于沉積承壓水動(dòng)力系統(tǒng)，相對(duì)于供、泄水區(qū)保存條件變好［19］，有利于牛蹄塘組頁(yè)巖氣的保存。

6　有利遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測(cè)

綜合利用黑色頁(yè)巖地質(zhì)特征和保存條件分析認(rèn)為，建始—彭水?dāng)嗔褞б晕?，靠近四川盆地地區(qū)的牛蹄塘組富有機(jī)質(zhì)泥巖的底板條件變差，埃迪卡拉系燈影組古巖溶發(fā)育，且牛蹄塘組埋深較大，因此最有利的區(qū)域分布在建始—彭水?dāng)嗔岩詵|的地區(qū)。進(jìn)一步研究認(rèn)為，牛蹄塘組頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)位于宣恩—鶴峰一帶：該區(qū)內(nèi)早寒武世牛蹄塘期為陸棚邊緣—盆地沉積相帶，是黑色頁(yè)巖厚度的高值區(qū)，其中牛蹄塘組下部為富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的發(fā)育層段，累計(jì)厚度至少為100 m；有機(jī)碳含量都在3.0%以上，主要分布在3.23%～5.12%；泥頁(yè)巖等效鏡質(zhì)體反射率Ro分布于3.0%～3.4%，處于過(guò)成熟演化階段。構(gòu)造平緩帶地層傾角為5°～10°；地表出露地層以?shī)W陶系—志留系為主，上覆蓋層條件完整，并發(fā)育中寒武統(tǒng)的膏巖層，蓋層條件完好；區(qū)域上構(gòu)造變形較弱，遠(yuǎn)離大型斷裂構(gòu)造，保存條件較好，具有良好的勘探潛力。此外，據(jù)武漢地質(zhì)調(diào)查中心“宜昌—?？淀?yè)巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)”項(xiàng)目組在土城部署的宜地2井在牛蹄塘組獲得重要突破，氣體顯示強(qiáng)烈，現(xiàn)場(chǎng)解析氣含量較高，由此認(rèn)為黃陵背斜東南緣至宜都一線也是牛蹄塘組頁(yè)巖氣有利區(qū)帶（圖7）。

圖7　鄂西地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖氣勘探遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測(cè)Fig.7 The favorable areas ofNiutitangFormation in western Hubei area

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LI Hai，LI UAn，WEI Kai，LI Ji-Tao

（Wuhan Center of China Geological Survey，Wuhan 430205，China）

Geological Characteristic of Cambrian Black Shale and Prediction of Shale Gas Prospective Area in Western Hubei Province.

Through the analysis of basic data such as field surface outcrops，drilling cores and typical profile，source rock quality，four items including evolution stage of organic matter，reservoir characteristic and preservation condition have been studied to illustrate the geological characteristics of Cambrian black shale in Western Hubei.It was on this basis that shale gas prospective areas were predicted using comprehensive information method.The result indicate that the Niutitang Formation of Cambrian black shale in the study area were characterized by wide distribution，great thickness，high organic content，good kerogen type，high thermal evolution degree and great hydrocarbon generation potential.In addition，the region in western Hubei，where were weakly affected by tectonic activity，well buried depth for shale，continuous distribution for cover layer，reservoir undeveloped fault-fracture and great sealing property，could be considered as favorable prospect areas for the shale gas exploration.

Cambrian；black shale；geological condition；shale gas prospective area；western Hubei Province

中圖分類法：P534.41；P618.13A

1007-3701（2016）02-117-09

10.3969/j.issn.1007-3701.2016.02.003

2016-03-22；

2016-06-02.

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“武陵—湘鄂西頁(yè)巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)（12120114049801）”和國(guó)家科技重大專項(xiàng)“中楊子海相高演化頁(yè)巖氣賦存機(jī)理與富集規(guī)律研究（2016ZX05034-001-002）”聯(lián)合資助.

李海（1988—），男，工程師，主要從事油氣成藏機(jī)理與頁(yè)巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作，E-mail：lihai6248592@163.com.