湘鄂西地區(qū)奧陶系—志留系滑脫層古流體對(duì)頁(yè)巖氣保存的意義

劉 安 歐文佳 黃惠蘭 危 凱 李 海 陳孝紅

1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）

天然裂縫是頁(yè)巖氣賦存和滲流的重要空間[1-2]，滑脫變形是頁(yè)巖形成天然裂縫的重要機(jī)制。近年來，隨著頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的興起，頁(yè)巖層滑脫構(gòu)造的研究逐漸在油氣領(lǐng)域得到重視。研究發(fā)現(xiàn)北美Appalachian盆地Marcellus核心區(qū)、Arkoma盆地Woodford頁(yè)巖、墨西哥Haynesville氣田頁(yè)巖裂縫發(fā)育與滑脫變形密切相關(guān)[3-5]。我國(guó)中—上揚(yáng)子地區(qū)發(fā)育多個(gè)滑脫層，由雪峰山向四川盆地滑脫層深度變淺，雪峰山地區(qū)滑脫層主要是下寒武統(tǒng)和青白口系板溪群，湘鄂西地區(qū)滑脫層主要為志留系和下寒武統(tǒng)，川東地區(qū)則變?yōu)橄氯B統(tǒng)和中—下志留統(tǒng)[6]。滑脫變形層巖性常常是富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層或膏鹽層[7-8]。四川盆地涪陵地區(qū)志留系頁(yè)巖氣田裂縫的形成與喜馬拉雅期構(gòu)造強(qiáng)烈的褶皺反轉(zhuǎn)和頁(yè)巖大面積滑脫變形有關(guān)[9]，而且距主滑脫面越近，泥頁(yè)巖層間滑動(dòng)縫越發(fā)育，斷—滑控縫[10]，另外有部分裂縫為超壓所致[11]。

目前，中—上揚(yáng)子地區(qū)奧陶系—志留系滑脫層（以下簡(jiǎn)稱志留系滑脫層）的研究主要集中在頁(yè)巖儲(chǔ)層特征和儲(chǔ)層改造方面[9-11]，古流體研究相對(duì)較少，滑脫層及裂縫的古流體研究熱點(diǎn)為高密度甲烷包裹體的成因、地層壓力的演化過程[12-14]，但是對(duì)于古流體的頁(yè)巖氣保存意義卻少有涉及，而保存條件卻是中—上揚(yáng)子地區(qū)頁(yè)巖氣勘探的關(guān)鍵問題[15-17]。作者通過湘鄂西地區(qū)奧陶系—志留系剖面露頭和鉆探巖心觀測(cè)裂縫脈體充填特征，分析裂隙形成與滑脫層的關(guān)系，通過裂縫脈體流體包裹體組分、溫度測(cè)試分析古流體的形成環(huán)境，與川東南地區(qū)焦石壩區(qū)塊、南川區(qū)塊對(duì)比分析，綜合研究湘鄂西地區(qū)志留系滑脫層對(duì)頁(yè)巖氣保存的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖及取樣點(diǎn)位置圖

湘鄂西地區(qū)南與江南—雪峰隆起以慈利—保靖斷裂為界，北西以齊岳山斷裂與川東分開，由一系列復(fù)背斜和復(fù)向斜相間組成（圖1）。區(qū)域上發(fā)育震旦系—三疊系海相地層，其中下寒武統(tǒng)牛蹄塘組[18]、上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組為分布廣泛的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖[19]。五峰組頁(yè)巖的厚度一般為數(shù)米，巖性為黑色硅質(zhì)巖夾薄層狀筆石頁(yè)巖；龍馬溪組下部富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的厚度一般介于數(shù)米至數(shù)十米，巖性為黑色筆石頁(yè)巖。湘鄂西地區(qū)構(gòu)造變形主要是中生代以來陸內(nèi)遞進(jìn)變形由東向西擴(kuò)展[20]，發(fā)育多個(gè)滑脫層，志留系滑脫層分布較廣泛。

2 滑脫層地質(zhì)特征

本次研究在10余個(gè)剖面點(diǎn)和鉆井的巖心滑脫層進(jìn)行了剖面測(cè)量和巖心觀察，并采集了裂縫石英脈/方解石脈樣品，采樣位置如圖1所示。其中，通過露頭剖面測(cè)量和巖心觀察對(duì)奧陶系—志留系之交滑脫構(gòu)造的分布、規(guī)模、變形特征、裂縫發(fā)育進(jìn)行了描述分析（表1）。發(fā)現(xiàn)志留系滑脫層分布較廣泛，為區(qū)域性的滑脫構(gòu)造，但受疊瓦狀逆沖推覆構(gòu)造控制，滑脫層平面上展布非均質(zhì)性強(qiáng)，很多剖面和鉆井沒有發(fā)現(xiàn)明顯的滑脫構(gòu)造。

滑脫層厚度一般為數(shù)十厘米至數(shù)米，大型逆沖斷裂帶附近和地層強(qiáng)烈褶皺變形區(qū)域滑脫層厚度大、巖層變形破壞強(qiáng)烈。地層平緩、斷層不發(fā)育區(qū)域滑脫層規(guī)模小，變形較弱?；搶影l(fā)育的層位主要為奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組黑色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段，在五峰組薄層狀硅質(zhì)巖夾頁(yè)巖段中最為發(fā)育。五峰組下伏奧陶系厚層狀石灰?guī)r，五峰組—龍馬溪組主要為薄層硅質(zhì)巖夾頁(yè)巖，當(dāng)兩套地層間的巖性發(fā)生明顯變化時(shí)，層間滑動(dòng)越容易產(chǎn)生，且在塑性更強(qiáng)的地層中更容易發(fā)生層間滑動(dòng)[11]。

滑脫構(gòu)造帶揉皺構(gòu)造、破碎角礫巖發(fā)育。長(zhǎng)陽新橋剖面因滑脫構(gòu)造導(dǎo)致五峰組厚度明顯減薄。桑植袁家橋剖面揉皺構(gòu)造中硅質(zhì)巖擠壓破碎成透鏡狀，揉皺軸面多指示上覆巖層向NW擠壓運(yùn)動(dòng)。破碎角礫巖中角礫之間多被石英脈或者方解石脈充填，局部露頭可見石英脈又被后期裂縫切割破碎，表明構(gòu)造活動(dòng)具有多期次特點(diǎn)。

剖面和鉆井巖心裂縫統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，若滑脫層在龍馬溪組頁(yè)巖中，上覆泥巖則順層裂縫發(fā)育；滑脫層發(fā)育龍馬溪組底部或五峰組，裂縫常常發(fā)育在硅質(zhì)巖層中，形成密集分布垂直巖層的共軛節(jié)理，節(jié)理一般不切穿頁(yè)巖夾層，頁(yè)巖發(fā)生層間滑動(dòng)，鏡面擦痕非常普遍。硅質(zhì)巖節(jié)理縫寬一般小于1 mm，部分被石英脈充填。五峰組硅質(zhì)巖裂縫發(fā)育一方面與脆性礦物含量高有關(guān)[21]，另一方面因硅質(zhì)巖多為薄層，易于產(chǎn)生裂縫[22]。

3 裂縫充填脈包裹體特征

3.1 包裹體巖相學(xué)特征

根據(jù)30余塊包裹體樣品鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)多數(shù)樣品裂縫發(fā)育，石英或方解石礦物顆粒較破碎，礦物顆粒鏡下較模糊，包裹體數(shù)量少、個(gè)體小、純液相包裹體占比高，挑選其中8件兩相包裹體相對(duì)發(fā)育、包裹體個(gè)體相對(duì)較大的樣品做全面測(cè)試。測(cè)試結(jié)果（表2）分析表明：①純水溶液包裹體占包裹體總量的30%～70%，室溫下呈單一液相，定向分布或小群分布，包裹體大小介于2～6 μm，四邊形或米粒狀，沿顯微裂縫尤為發(fā)育；②氣液兩相包裹體占包裹體總量的30%～50%，室溫下見明顯的氣相和液相，氣液比變化較大，為5%～30%，包裹體大小介于3～12 μm，自由分布或沿著顯微裂縫分布；③氣相包裹體占包裹體總量的0～20%，室溫下為單相，包裹體大小介于2～6 μm，自由分布或沿著顯微裂縫分布；④瀝青包裹體在YD1井觀測(cè)到，發(fā)育在龍馬溪組底部石灰?guī)r夾層的裂縫方解石脈中（井深1 300 m），呈橢圓形、小群分布，不規(guī)則狀沿著顯微裂隙分布，包裹體大小介于3～5 μm，不規(guī)則狀超過20 μm；不發(fā)熒光。川東南地區(qū)志留系頁(yè)巖高角度縫充填的脈體主要識(shí)別出兩種類型的包裹體，即為氣液兩相包裹體、純氣相包裹體[14]，湘鄂西地區(qū)滑脫帶與之相比較，富含純水溶液包裹體。

表1 湘鄂西地區(qū)志留系滑脫層特征表

3.2 流體包裹體均一溫度、鹽度特征

流體包裹體均一溫度分布范圍介于90～271 ℃，流體活動(dòng)具有多期次的特點(diǎn)（表2、圖2）。WD02井的B-4、B-11、B-2樣品測(cè)得的最高均一溫度達(dá)到271 ℃，接近最大埋深的溫度，但該期次均一溫度測(cè)點(diǎn)少，可能是形成以后多期次構(gòu)造活動(dòng)將早期形成的包裹體破壞掉；WD02井包裹體記錄的是均一溫度介于120～140 ℃的流體活動(dòng)；WD01井流體包裹體則記錄了均一溫度介于100～130 ℃的流體活動(dòng)。從流體活動(dòng)溫度看，頁(yè)巖氣保存條件好的焦石壩、南川龍馬溪組儲(chǔ)層包裹體均一溫度分別為225.6 ℃、233.6℃[14]，記錄早期流體活動(dòng)的包裹體較多，表明后期構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較弱，早期形成的包裹體很少被破壞掉。湘鄂西地區(qū)整體上表現(xiàn)出早期的較高均一溫度流體包裹體不發(fā)育，可能是被后期構(gòu)造活動(dòng)破壞掉，后期構(gòu)造階段形成的較低均一溫度流體包裹體相對(duì)發(fā)育，且低于彭水地區(qū)流體包裹體128.5～156.4 ℃的均一溫度[14]。

流體包裹體冰點(diǎn)溫度計(jì)算出的鹽度介于0.53%～10.37%，多數(shù)包裹體鹽度介于6%～9%（表2、圖2），與焦石壩、南川、彭水等地區(qū)志留系儲(chǔ)層脈體中的流體包裹體的鹽度4.7%～9.7%較為接近[14]。但湘鄂西地區(qū)志留系滑脫層鹽度范圍分布更寬，部分測(cè)點(diǎn)鹽度在3%附近?，F(xiàn)代海水平均鹽度為3.3%，平均鹽度小于3.3%為半咸水—淡水，以此為標(biāo)準(zhǔn)判斷古流體的來源。樣品1407-3所測(cè)包裹體鹽度小于3.3%對(duì)應(yīng)的均一溫度介于120～146 ℃，在均一溫度峰值范圍內(nèi)；WD02井B-4、B-11樣品鹽度小于3.3%的包裹體對(duì)應(yīng)均一溫度為135 ℃左右。滑脫層低鹽度流體包裹體對(duì)應(yīng)低溫，表明該期次流體活動(dòng)與低鹽度的古大氣水具有密切的相關(guān)性。

以所測(cè)低鹽度流體包裹體的均一溫度為基礎(chǔ)，根據(jù)當(dāng)時(shí)湘鄂西地區(qū)古地溫梯度2～3 ℃/100 m，推測(cè)該期流體包裹體形成的深度超過4 000 m，前人通過裂縫方解石脈碳氧同位素、流體包裹體測(cè)試獲得建始—巴東一帶附近古大氣水下滲深度一般為2 200～3 000 m[23]。本次研究得到志留系滑脫層古大氣水下滲深度要明顯大于前人基于碳酸鹽巖儲(chǔ)層研究獲得的結(jié)果，表明滑脫層形成了明顯的橫向滲透層，其滲透性高于致密海相碳酸鹽巖；當(dāng)滑脫層與露頭或者淺表斷裂溝通后，古大氣水會(huì)沿著滑脫層向更深更遠(yuǎn)的位置進(jìn)一步滲透，導(dǎo)致滑脫層的古大氣水下滲深度大于區(qū)域的古大氣水下滲深度。

表2 包裹體組合特征、均一溫度、鹽度測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.3 包裹體激光拉曼分析

本次研究對(duì)所有包裹體薄片做了拉曼測(cè)試，共獲得10多個(gè)包裹體的拉曼測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果分析表明包裹體液相組分為水，氣相組分較為復(fù)雜，以甲烷為主，部分為氮?dú)饣蛘呤堑獨(dú)馀c甲烷的混合（圖3-a、b、c）。液相水的拉曼峰位移介于3 424～3 465 cm－1，氣相甲烷的拉曼峰位移介于2 912～2 918 cm－1。包裹體甲烷的拉曼位移反映包裹體的捕獲壓力和密度[24]，個(gè)別包裹體甲烷的拉曼位移接近2 912 cm－1，表明捕獲了高密度狀態(tài)的甲烷包裹體，代表了地史中高壓的地質(zhì)環(huán)境[12]，但是多數(shù)包裹體甲烷的拉曼位移多指向2 917 cm－1一端，表明更多的包裹體形成于常壓環(huán)境，或是在多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，記錄超壓環(huán)境的流體包裹體多被破壞掉了。

純氣相包裹體檢測(cè)出氮?dú)夂图淄榈谋壤?1∶2（圖3-b）。研究認(rèn)為，無論是單組分還是混合體系中, 氣體拉曼信號(hào)隨壓力變化趨勢(shì)明顯，可以用來指示包裹體的現(xiàn)實(shí)內(nèi)壓[25]，這種富含氮?dú)獾陌w中甲烷的拉曼位移為2 917.53 cm－1，推測(cè)富含氮?dú)獾陌w形成于常壓條件。氣液兩相包裹體氣相中檢測(cè)出純氮?dú)?，同一包裹體的液相組分中檢測(cè)出氮?dú)夂图淄椋▓D3-c、d），二者的比例是7∶1，甲烷的拉曼位移為2 908.26 cm－1，具有典型的水相甲烷拉曼位移特征[26]，造成氣相和水相中氣體組分的差異可能是因?yàn)榧淄樵谒械娜芙舛纫h(yuǎn)高于氮?dú)?。由于采樣位置遠(yuǎn)離深大斷裂和火山活動(dòng)區(qū)域，且樣品中氮?dú)獾谋壤^20%，故來源于大氣的可能性更大[27]。富含氮?dú)獍w形成于常壓條件也支持古大氣水下滲被流體包裹體捕獲、氮?dú)鈦碓从诖髿獾慕Y(jié)論。

3.4 包裹體離子組分分析

圖3 包裹體激光拉曼光譜圖

本次研究以包裹體群離子組分為基礎(chǔ)，將油田水化學(xué)分析常用的特征參數(shù)引入到包裹體群組分分析中，以此判斷包裹體中古流體的性質(zhì)，分析保存條件；研究中盡量將離子組分分析樣品與包裹體測(cè)溫樣品一一對(duì)應(yīng)。石英脈樣品以Na+和Cl-為主，方解石脈樣品陰離子以Cl-為主、陽離子Ca2+含量高于Na+，造成差異的原因可能是在加熱爆裂過程中導(dǎo)致了部分方解石的分解產(chǎn)生了Ca2+。將離子濃度轉(zhuǎn)換為毫克當(dāng)量后求取了鈉鈣系數(shù)、脫硫系數(shù)、變質(zhì)系數(shù)，并與保存條件良好的J28井志留系地層水參數(shù)（樣品號(hào)J-1）進(jìn)行對(duì)比分析（表3）。

鈉氯系數(shù)（rNa+/rCl-），經(jīng)過強(qiáng)烈水巖作用的沉積水的鈉氯系數(shù)小于0.85，受大氣水淋濾影響的地下水鈉氯系數(shù)一般大于1[28]。除兩個(gè)包裹體樣品的鈉氯系數(shù)分別為0.84、0.94，其余樣品均大于1。

變質(zhì)系數(shù)[(rCl-－rNa+)/rMg2+]反應(yīng)地層水的濃縮變質(zhì)程度，如果數(shù)值小于0，反應(yīng)地層水封閉性被破壞。包裹體樣品的變質(zhì)系數(shù)除了樣品1407-3、L-1外，其余樣品均小于0，上述兩個(gè)樣品的鈉氯系數(shù)也相對(duì)較小。結(jié)合前文的流體包裹體均一溫度測(cè)試可知，這兩個(gè)樣品均一溫度有兩個(gè)峰值，其中較高均一溫度（200～210 ℃、170～180 ℃）包裹體也較發(fā)育（圖2、表2）?？赡苁禽^多的早期捕獲的封閉性好的流體包裹體與后期捕獲的混有古大氣水的流體包裹體液相混合所致。

表3 滑脫帶脈體礦物包裹體離子組分統(tǒng)計(jì)表

脫硫系數(shù)（rSO42-×100/rCl-）越小，地層的封閉性越好，通常把脫硫系數(shù)1作為脫硫作用是否徹底的界限值。包裹體樣品脫硫系數(shù)變化較大，從0.05～30.73都有分布，樣品1407-3、L-1的數(shù)值也非常低；整體看一半的樣品脫硫系數(shù)大于1，指示包裹體捕獲了地層相對(duì)開放階段的流體。

綜合鈉氯系數(shù)、脫硫系數(shù)、變質(zhì)系數(shù)，從淺井和露頭采集志留系滑脫層石英脈、方解石脈樣品富含晚期低均一溫度的流體包裹體，記錄了滑脫層構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致地層水封閉性被破壞、古大氣水下滲與地層水混合形成的古流體。與J28井志留系地層水參數(shù)比較，包裹體水化學(xué)特征系數(shù)差別大，一方面與樣品捕獲的各個(gè)期次流體包裹體所占的比例相關(guān)，另一方面可能也反映了古大氣水混入程度的差異。

4 滑脫層頁(yè)巖氣聚散模式

4.1 滑脫層頁(yè)巖氣聚散特征

前文流體包裹體分析表明滑脫層是志留系底部頁(yè)巖段流體運(yùn)移的重要通道，更多的證據(jù)表明這種通道具有普遍性。焦石壩構(gòu)造主區(qū)由南向北沿構(gòu)造軸線海拔逐步變高，地層壓力系數(shù)由南向北逐漸變大，在滑脫構(gòu)造及裂縫發(fā)育條件下，龍馬溪組頁(yè)巖氣層整體處于一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)，頁(yè)巖氣與常規(guī)氣類似，有向構(gòu)造高點(diǎn)運(yùn)移的趨勢(shì)。另外，頁(yè)巖氣組分在橫向上的變化表明頁(yè)巖氣存在橫向運(yùn)移。宜昌地區(qū)的YY1HF井離南邊的天陽坪斷裂約5 km，下寒武統(tǒng)水井沱組頁(yè)巖段靠近斷裂附近裂縫發(fā)育，水平段井深3 200 m以淺氣測(cè)錄井顯示氣組分以甲烷為主，含微量的乙烷和丙烷；井深3 200 m以深氣測(cè)錄井顯示除了上述氣組分外，逐漸出現(xiàn)微量的異丁烷、正丁烷、異戊烷氣組分。研究認(rèn)為構(gòu)造高位和低位氣組分的差異主要受氣體運(yùn)移時(shí)重力分異因素的影響[29]。即使在不考慮滑脫構(gòu)造及裂縫的條件下，頁(yè)巖水平滲透率大于垂向滲透率（相差可達(dá)到3個(gè)數(shù)量級(jí)以上）決定了無論是剝蝕區(qū)還是斷層附近，水平方向是頁(yè)巖氣逸散的主要通道[30]；裂縫、擴(kuò)散速率等因素決定了頁(yè)巖的自封閉性[31]。因此，在頁(yè)巖段滑脫構(gòu)造發(fā)育情況下，滑脫層及其裂縫系統(tǒng)形成了一個(gè)輸導(dǎo)層，頁(yè)巖氣類似常規(guī)氣在儲(chǔ)層中的運(yùn)移，也有學(xué)者將這類受裂縫影響明顯的頁(yè)巖氣藏定義為復(fù)合型成藏[32]。

滑脫構(gòu)造與生烴演化時(shí)間上的耦合是滑脫層成為頁(yè)巖氣運(yùn)移通道的重要因素。湘鄂西地區(qū)自桑植—石門復(fù)向斜到川東褶皺帶華鎣山背斜，開始強(qiáng)烈構(gòu)造變形隆升的時(shí)間從中侏羅世末的165 Ma到早、晚白堊世之交的95 Ma[20]。志留系頁(yè)巖在隆升變形之前經(jīng)歷最大埋深，燕山期處于干氣生氣階段，隨著抬升而停止生烴[33]，滑脫構(gòu)造始于志留系頁(yè)巖干氣階段。從流體包裹體的組成看，除了在黃陵隆起周緣發(fā)現(xiàn)的包裹體含有瀝青，其他的樣品烴類包裹體主要是甲烷，表明包裹體形成晚于原油裂解，記錄的應(yīng)該是經(jīng)歷了最大埋深后的流體過程，與滑脫構(gòu)造密切相關(guān)。

流體包裹體記錄了滑脫層頁(yè)巖氣聚散的過程。長(zhǎng)距離的滑脫層變形形成了橫向連續(xù)延伸的破碎帶，卷入變形帶的硅質(zhì)巖角礫起到了剛性支撐作用，形成了廣泛分布的橫向滲透層?；搶恿芽p形成后，加劇頁(yè)巖氣向構(gòu)造高點(diǎn)運(yùn)移；記錄古流體的石英、方解石脈體充填裂縫，但多期次擠壓滑脫導(dǎo)致裂縫充填礦物變形破碎，礦物內(nèi)流體包裹體被改造，次生流體包裹體形成，以及新的期次的石英脈、方解石脈充填。脈體早期捕獲包裹體氣相組分以高密度甲烷為主，在焦石壩、南川地區(qū)較為典型，湘鄂西地區(qū)滑脫層脈體也發(fā)現(xiàn)了少量該類包裹體；隨著進(jìn)一步抬升剝蝕，頁(yè)巖段超壓釋放，捕獲的甲烷包裹體密度降低，彭水地區(qū)記錄了大量常壓條件下捕獲的流體包裹體。當(dāng)頁(yè)巖段進(jìn)一步被滑脫構(gòu)造改造和抬升，裂縫開啟程度加大，古大氣水下滲深度變大，裂縫中充填的石英、方解石礦物捕獲大量古大氣水和地層水混合的氣液兩相包裹體、純液相包裹體，包裹體氣相組分中出現(xiàn)氮?dú)?，出現(xiàn)低鹽度流體包裹體，包裹體液相組分鈉氯系數(shù)升高、脫硫系數(shù)變大、變質(zhì)系數(shù)降低，滑脫層古大氣水下滲的最大深度超過4 000 m。因滑脫層影響，頁(yè)巖段游離氣和吸附氣進(jìn)一步擴(kuò)散損失，總含氣量降低；滑脫層中地表水?dāng)y帶的大氣組分與頁(yè)巖中的烴類氣體發(fā)生交換，頁(yè)巖吸附了大量空氣中的氮?dú)狻Ｔ诙跷鞯貐^(qū)實(shí)施的志留系頁(yè)巖氣淺鉆WD01井、WD02井深度小于1 000 m，解吸獲得頁(yè)巖的含氣量一般為1 m3/t左右，其中氮?dú)獾暮扛哌_(dá)90%。古大氣水或地層水沿著滑脫層滲入含氣層，一方面會(huì)導(dǎo)致頁(yè)巖的含氣性降低，另一方面導(dǎo)致頁(yè)巖的含水飽和度上升。研究表明，頁(yè)巖氣富集情況下，頁(yè)巖的含水飽和度非常低，頁(yè)巖氣藏遭受破壞則表現(xiàn)為高含水飽和度[34]，湘鄂西志留系滑脫層富含大量純鹽水包裹體特征與之非常吻合。

4.2 滑脫層頁(yè)巖氣聚散模式

將滑脫層與構(gòu)造樣式相結(jié)合，建立了志留系滑脫層頁(yè)巖氣聚散的3種模式，即向斜模式、寬緩背斜模式、緊閉背斜模式（圖4）。

圖4 湘鄂西志留系滑脫帶頁(yè)巖氣聚散模式圖

向斜模式（圖4-a）：湘鄂西地區(qū)隆起帶周緣的單斜構(gòu)造和向斜構(gòu)造單元，若滑脫構(gòu)造發(fā)育，頁(yè)巖段氣體將會(huì)向兩翼或者是頁(yè)巖露頭區(qū)逸散，將不利于頁(yè)巖氣保存，離露頭區(qū)越近，頁(yè)巖氣保存條件越差；PY1井及本次研究采集滑脫層包裹體樣品的鉆井和露頭多屬于這類情況。

寬緩的背斜構(gòu)造模式（圖4-b）：背斜核部形成氣體運(yùn)移指向區(qū)，滑脫層將促進(jìn)頁(yè)巖氣向核部運(yùn)移形成大量的游離氣，相對(duì)有利于頁(yè)巖氣富集；焦石壩地區(qū)志留系頁(yè)巖氣應(yīng)屬于這種類型。

緊閉背斜模式（圖4-c）：因背斜核部垂直裂縫發(fā)育，滑脫層致使兩翼頁(yè)巖層與背斜核部裂縫相溝通，將會(huì)加劇頁(yè)巖氣逸散，不利于頁(yè)巖氣保存；川東地區(qū)分布廣泛的隔檔式褶皺屬于此類。

湘鄂西地區(qū)油氣保存條件整體較差，在頁(yè)巖氣勘探中，鄰近斷層或剝蝕區(qū)的單斜、向斜以及緊閉的背斜構(gòu)造應(yīng)該盡量避開滑脫構(gòu)造發(fā)育的頁(yè)巖層，例如EY1井、YD1井雖然志留系目的層埋深較淺、離露頭區(qū)較近，但滑脫構(gòu)造及垂直裂縫不發(fā)育，現(xiàn)場(chǎng)解吸也獲得了較好的含氣性。保存條件較好的情況下，滑脫構(gòu)造發(fā)育的寬緩背斜可能游離氣富集，也有利于儲(chǔ)層壓裂改造。

5 結(jié)論

1）湘鄂西地區(qū)志留系頁(yè)巖段滑脫層面上展布具有非均質(zhì)性，部分地區(qū)未發(fā)現(xiàn)明顯的滑脫構(gòu)造，滑脫構(gòu)造主要發(fā)育于奧陶系—志留系之交的硅質(zhì)巖夾頁(yè)巖段，硅質(zhì)巖破碎為角礫狀，或者發(fā)育小型揉皺，滑脫帶上下硅質(zhì)巖層共軛垂直節(jié)理較發(fā)育。

2）滑脫層脈體發(fā)育多期次、多類型包裹體，富含純水溶液包裹體。早期的較高均一溫度流體包裹體不發(fā)育，后期構(gòu)造階段形成的均一溫度較低的（100～140 ℃）流體包裹體較發(fā)育。包裹體的均一溫度推測(cè)古大氣水沿著滑脫帶最大下滲深度超過4 000 m。激光拉曼揭示滑脫帶早期捕獲了超壓條件下的高密度甲烷包裹體，后期因封閉性遭受破壞，古大氣水下滲，包裹體捕獲了常壓甲烷和氮?dú)狻?/p>

3）以流體包裹體群離子組分分析為基礎(chǔ)，將油田水化學(xué)分析常用的特征參數(shù)引入到包裹體群組分分析中；與典型封閉性好的志留系地層水相比較，記錄晚期古流體的包裹體離子組分鈉氯系數(shù)高、脫硫系數(shù)大、變質(zhì)系數(shù)低，表明滑脫帶頁(yè)巖封閉性變差。

4）古流體特征表明研究區(qū)志留系構(gòu)造滑脫層為一套滲透層，單斜和向斜滑脫帶不利于頁(yè)巖氣富集，寬緩背斜相對(duì)有利于頁(yè)巖氣聚集，在緊閉背斜中滑脫帶將加劇頁(yè)巖氣散失。

致謝：感謝武漢地質(zhì)調(diào)查中心李芳高級(jí)工程師在流體包裹體測(cè)試方面提供的幫助，感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）何謀春老師協(xié)助拉曼實(shí)驗(yàn)，感謝江漢石油工程公司油藏評(píng)價(jià)研究所張寅所長(zhǎng)、武漢地質(zhì)調(diào)查中心王保忠博士等提出的寶貴意見。

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