鄂西下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁巖孔隙結(jié)構(gòu)特征及影響因素

何 慶，何 生，董 田，翟剛毅，王 億，萬 闊

(1.中國地質(zhì)大學(武漢) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點實驗室，武漢 430074； 2.中國地質(zhì)調(diào)查局 油氣資源調(diào)查中心， 北京 100029；3.湖北省地質(zhì)調(diào)查院，武漢 430034)

隨著北美頁巖氣勘探開發(fā)的巨大成功，頁巖氣已成為天然氣勘探開發(fā)新熱點。我國南方海相頁巖氣資源豐富，具有良好的勘探前景，有望成為我國油氣資源的重要戰(zhàn)略接替新領域[1-2]。與國外頁巖氣儲層地質(zhì)條件相比，我國南方下古生界海相頁巖氣儲層時代更老，遭受了多期構(gòu)造運動擠壓和抬升改造，頁巖氣儲層的儲集能力研究和地質(zhì)評價顯得尤為重要。研究表明頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)決定了其含氣性和滲流特征[3]。目前頁巖孔隙結(jié)構(gòu)的表征方法主要包括間接表征和直接表征兩方面：前者主要為低溫N2和CO2吸附[4]、高壓壓汞、核磁共振、小角度X衍射和中子散射[5]等；后者主要為CT掃描、場發(fā)射—掃描電鏡(FE-SEM)[6]和聚焦離子束—掃描電鏡(FIB-SEM)等[7-8]。近年來，國內(nèi)一些學者利用上述技術(shù)手段對揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)進行了表征[9-11]，研究表明牛蹄塘組的孔隙類型主要以無機孔為主，過高的成熟度導致其有機孔不發(fā)育[9]，石英、黏土礦物以及TOC含量是影響孔隙結(jié)構(gòu)的主要因素[10]。盡管對牛蹄塘組頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)已有學者開展了一些研究，但不同巖石相頁巖孔隙結(jié)構(gòu)的影響機制尚不明確。為此，本文以鄂西地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組頁巖為研究對象，利用CO2、N2吸附實驗、場發(fā)射—掃描電鏡(FE-SEM)觀察等技術(shù)方法，系統(tǒng)地表征了該頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)特征，并探討了不同巖石相頁巖孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育的影響因素，以期為該區(qū)頁巖氣的資源評價提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂西地區(qū)位于揚子地塊中部，構(gòu)造上屬于湘鄂西—川東構(gòu)造帶。該構(gòu)造帶南東與江南—雪峰隆起的界線為石門—慈利—保靖斷裂帶，北西與川中隆起的界線為華鎣山斷裂帶，北與大巴山弧形構(gòu)造相接[12]；區(qū)域構(gòu)造方向為NE、NNE，整體上呈“S”型的構(gòu)造格局(圖1a)。該構(gòu)造帶主要由中侏羅世末期—早白堊世初期江南—雪峰隆起SE—NW向的擠壓作用所產(chǎn)生[13]。研究區(qū)經(jīng)晉寧運動由前震旦紀地槽型沉積轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的地臺型沉積，先后經(jīng)歷了加里東、海西、印支、燕山及喜馬拉雅期等構(gòu)造運動的改造，所發(fā)育的地層從震旦系—侏羅系均有，局部缺失泥盆系、石炭系。下寒武統(tǒng)牛蹄塘組為淺海陸棚沉積，其中牛一段為深水混積陸棚亞相，厚度約為29 m，主要巖性為灰色—黑色頁巖與灰色粉晶白云巖互層；牛二段為深水泥質(zhì)陸棚亞相，厚度約為104 m，主要發(fā)育黑色含碳泥質(zhì)粉砂巖以及黑色頁巖(圖1b)。

2 頁巖樣品和測試及觀察方法

本次以中揚子鄂西地區(qū)ZD1井牛蹄塘組11塊頁巖樣品為研究對象，其中3個樣品(ZD1-9、ZD1-10和ZD1-11)取自牛蹄塘組的牛一段，8個樣品(ZD1-1～ZD1-8)取自牛二段，樣品位置見圖1b。

對ZD1井樣品開展了有機碳含量測定、X衍射全巖和黏土礦物組成定量分析，CO2和N2氣體吸附測試和氬離子拋光—場發(fā)射掃描電鏡觀察。有機碳含量測定在中國地質(zhì)大學(武漢)構(gòu)造與油氣資源教育部重點實驗室、利用德國Elementary Rapid CS cube元素分析儀完成，其他測試和觀察方法描述如下：

圖1 鄂西地區(qū)構(gòu)造單元分布(a)及ZD1井柱狀圖(b)Fig.1 Tectonic units in western Hubei Province (a) and histogram of well ZD1 (b)

2.1 X衍射礦物組分鑒定法

頁巖樣品全巖和黏土礦物組分分析是在中國地質(zhì)大學(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成，利用荷蘭帕納科公司的X’ Pert PRO DY2198型X射線衍射儀對樣品進行定量物相分析。測試前，將樣品研磨至200目，取適量樣品放在帶有凹槽的玻璃片上進行壓平。測試條件：管電壓為35 kV，管電流為30 mA，Cu靶輻射線源(λ=1.54 ?)，掃描范圍2θ=5°～80°，掃描速度2°/min。

2.2 氣體吸附法

頁巖樣品的氣體吸附測試在中國地質(zhì)大學(武漢)構(gòu)造與油氣資源教育部重點實驗室完成，采用的儀器是美國康塔公司Autosorb-IQ3型全自動比表面及孔徑分析儀。該儀器可測量的孔徑范圍下限值為0.35 nm，最低可測的比表面積為0.000 5 m2/g，最小檢測孔體積為0.1 mm3/g。吸附質(zhì)為CO2和N2氣體，CO2吸附可以反映微孔的分布，通過D-R理論模型[14]計算微孔的孔體積和比表面積。低溫N2吸附測試可反映介孔及大孔的分布，在低溫-195.8 ℃、低壓97.3～127 kPa條件下，測得平衡蒸汽壓下樣品的氮氣吸附量和脫附量，利用BET理論模型[15]計算孔比表面積，BJH法[14]計算孔體積。吸附—脫附相對壓力(P/P0)范圍為0.001～0.998。

2.3 場發(fā)射掃描電鏡觀察法

場發(fā)射掃描電鏡觀察在中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所完成。將頁巖樣品制成規(guī)格為1 cm×0.5 cm×1.5 cm的立方體，然后利用HITACHI IM4000氬離子拋光儀對頁巖樣品進行拋光處理。觀察儀器為蔡司Gemini SEM 500場發(fā)射掃描電鏡，其分辨率可達0.8 nm，放大倍數(shù)為20～200萬倍，加速電壓調(diào)整范圍為0.02～30 kV。在對頁巖樣品拋光刻蝕面進行二次電子(SE)和背散射(BSE)成像觀察時，可以通過優(yōu)化工作狀態(tài)的加速電壓以及掃描速度等獲得較清晰的掃描圖像。在不同的倍數(shù)下可觀測到頁巖中不同大小范圍的孔隙，工作距離為4～6 mm，放大倍數(shù)在20～30萬倍時，可較清晰地觀察到孔徑大于10 nm的頁巖納米孔隙；放大倍數(shù)在60萬倍左右時，可觀察到孔徑小于10 nm孔隙。

3 結(jié)果分析

3.1 頁巖有機碳含量和礦物組成特征

頁巖樣品的TOC含量為1.13%～5.31%，平均為2.94%。其中牛二段的TOC含量要明顯高于牛一段，特別是牛二段的下部厚約35 m的頁巖段TOC含量平均為4.91%(表1)。鏡質(zhì)體反射率(Ro)為1.75%～2.54%，平均為2.26%。

X衍射礦物組分分析表明，研究區(qū)牛蹄塘組主要由石英、長石、方解石、鐵白云石、黃鐵礦和黏土礦物組成(圖2a)，石英和黏土礦物含量占主導地位，石英含量為18.46%～55.56%，平均值35.31%；黏土礦物的含量為14.19%～56.92%，平均為28.96%；方解石、白云石等碳酸鹽礦物的含量為6.35%～45.78%，平均為21.38%。牛二段的石英含量明顯高于牛一段，而牛一段的鐵白云石含量高于牛二段。按巖石相可分為3類：硅質(zhì)頁巖、泥質(zhì)頁巖以及混合質(zhì)頁巖(圖2b)。

3.2 氣體吸附測試結(jié)果

CO2吸附曲線(圖3a)表明，頁巖樣品的氣體吸附量隨著相對壓力(P/P0)的增加而增加，并且硅質(zhì)頁巖的CO2吸附量明顯高于其他巖石相的頁巖。

表1 鄂西地區(qū)頁巖樣品地球化學參數(shù)及礦物成分Table 1 Geochemical parameters and mineral composition of shale samples in western Hubei Province

圖2 鄂西地區(qū)牛蹄塘組頁巖樣品礦物組分分布(a)及巖相劃分(b)Fig.2 Mineralogical composition (a) and lithofacies classification (b) of Niutitang Formation shale samples in western Hubei Province

圖3 鄂西地區(qū)牛蹄塘組頁巖CO2吸附曲線(a)、N2吸—脫附曲線(b)和二者的孔徑分布(c)Fig.3 CO2 adsorption (a), N2 absorption-desorption (b) curves and pore size distribution splicing diagram of Niutitang Formation shale in western Hubei Province

N2吸—脫附曲線(圖3b)表明，頁巖樣品滯后環(huán)形態(tài)屬H3型，同時兼有H4型的特征，這反映其孔隙類型較為復雜，以四面開放的平行板狀狹縫孔為主。

對CO2吸附曲線相關數(shù)據(jù)進行處理，同時利用BJH法[16]對N2吸附曲線相關數(shù)據(jù)進行計算處理，得到樣品CO2和N2吸附孔徑分布拼接圖(圖3c)，可從圖中看出孔徑分布曲線呈多峰型。利用D-R理論模型[14]計算得出微孔體積主要分布在(4.42～8.99)×10-3cm3/g，平均為6.82×10-3cm3/g；微孔比表面積分布在11.75～23.94 m2/g，平均為18.16 m2/g(表2)。從圖3c中可以看出頁巖樣品的介孔孔徑主要集中在2～25 nm，孔徑分布在25～50 nm的介孔數(shù)量相對較少。介孔孔隙體積主要介于(3.42～8.68)×10-3cm3/g之間，平均為6.37×10-3cm3/g；介孔比表面積為2.27～6.97m2/g，平均為4.55 m2/g。大孔孔隙體積主要介于(3.08～8.00)×10-3cm3/g，平均為5.16×10-3cm3/g；大孔比表面積為(11.10～23.60)×10-2m2/g，平均為16.00×10-2m2/g(表2)。

表2 鄂西地區(qū)牛蹄塘組頁巖樣品氣體吸附實驗結(jié)果Table 2 Experimental results of gas adsorption on shale samples of Niutitang Formation in western Hubei Province

由圖4a可知，硅質(zhì)頁巖所含微孔和介孔占總孔隙體積的比重最大，分別平均為39.46%和38.66%，而混合質(zhì)頁巖所含微孔占總孔隙體積的比重最大，平均為37.90%。從圖4b可知，牛蹄塘組硅質(zhì)頁巖比表面積主要由微孔提供，微孔對比表面積的貢獻為77.83%；其次是介孔，對比表面積的貢獻約占21.60%，微孔和介孔兩者共約占總比表面積的99.43%?；旌腺|(zhì)頁巖所含微孔和介孔的比表面積占總比表面積的比例也最大，分別平均為88.54%和16.55%?？傮w而言，牛蹄塘組頁巖樣品中的微孔和介孔提供了主要的孔隙體積和孔隙比表面積。

3.3 場發(fā)射掃描電鏡觀察結(jié)果

3.3.1 有機孔

有機孔隙是頁巖中發(fā)育最為廣泛的孔隙類型之一，孔徑多為納米級[17]。伴隨成熟度的升高，有機質(zhì)中孔隙的數(shù)量也在增加[18]。研究區(qū)牛蹄塘組頁巖樣品中有機孔較為發(fā)育，孔隙大小主要為4～200 nm，大多數(shù)孔徑小于50 nm。孔隙形狀多呈近圓形、橢圓形等(圖5a、5b)，也發(fā)育一些其他形狀的孔隙。同時從掃描電鏡圖像中也可發(fā)現(xiàn)，牛一段部分頁巖樣品中的有機孔隙并不十分發(fā)育，孔隙呈孤星狀分布(圖5c)。

3.3.2 粒間孔

粒間孔主要是指發(fā)育在顆粒之間或顆粒的邊緣的孔隙。研究區(qū)樣品粒間孔較為發(fā)育，主要集中在：(1)脆性礦物顆粒的邊緣(圖5d)，多呈楔形、三角形等，孔隙大小主要為20～100 nm；(2)黏土礦物顆粒之間以及黏土礦物與脆性礦物之間(圖5e)呈楔形或狹縫形等不規(guī)則狀，孔隙直徑多數(shù)大于100 nm；(3)也觀察到頁巖中的有機質(zhì)與脆性礦物顆粒之間存在一些孔隙(圖5f)，其孔隙形態(tài)多呈狹縫形，孔隙大小主要為20～150 nm，多數(shù)大于30 nm。

圖4 鄂西地區(qū)牛蹄塘組頁巖孔隙體積分布直方圖(a)及比表面積分布直方圖(b)Fig.4 Pore volume (a) and specific surface area (b) distribution histogram of Niutitang Formation shale in western Hubei Province

圖5 鄂西地區(qū)牛蹄塘組頁巖樣品氬離子拋光—場發(fā)射掃描電鏡照片

a.硅質(zhì)頁巖，330.58 m，牛二段，TOC為4.81%；b.硅質(zhì)頁巖，322 m，牛二段，TOC為8.49%；c.混合質(zhì)頁巖， 362.66 m，牛一段，TOC為2.93%；d.硅質(zhì)頁巖，粒間孔，354.3 m，牛二段，TOC為6.20%；e、f.硅質(zhì)頁巖，粒間孔，322 m，牛二段，TOC為8.49%；g、h.硅質(zhì)頁巖，粒內(nèi)孔，322 m，牛二段，TOC為8.49%；i.混合質(zhì)頁巖，粒內(nèi)孔，362.66 m，牛一段，TOC為2.93%；j、l.硅質(zhì)頁巖，微裂縫，322 m，牛二段，TOC為8.49%；k.硅質(zhì)頁巖，微裂縫，354.3 m，牛二段，TOC為6.20%

Fig.5 Argon ion polishing-field emission scanning electron microscopy photos of Niutitang Formation shale samples in western Hubei Province

3.3.3 粒內(nèi)孔

粒內(nèi)孔隙主要是指在碎屑顆?；虻V物晶體內(nèi)部形成的次生孔隙或生物化石內(nèi)部孔隙等[19]，主要包括：石英等脆性礦物顆粒內(nèi)部的孔隙；方解石等碳酸鹽礦物在溶蝕作用下形成的溶蝕孔；黏土礦物顆粒粒內(nèi)孔以及一些生物鑄?？?。樣品中的粒內(nèi)孔主要為發(fā)育于白云石等脆性礦物顆粒的粒內(nèi)孔(圖5g)以及方解石等礦物溶蝕孔(圖5h)，孔隙形狀大多呈橢圓形、三角形、不規(guī)則狀等，孔隙直徑為50～250 nm，多數(shù)大于100 nm。同時可看到頁巖中局部、零星分布有一些草莓狀黃鐵礦結(jié)核(圖5g)，但其晶間孔多被有機質(zhì)充填，使得這類孔隙常難以保存下來(圖5i)。

3.3.4 微裂縫

微裂縫的類型和成因較為復雜，場發(fā)射掃描電鏡觀察顯示研究區(qū)頁巖中微裂縫的類型為：(1)由于構(gòu)造應力的增強使得一些脆性礦物顆粒發(fā)生破裂而形成的構(gòu)造微裂縫(圖5j)；(2)發(fā)育于黏土礦物顆粒內(nèi)，主要是在成巖過程中脫水形成的成巖收縮縫(圖5k)；(3)有機質(zhì)在熱演化階段生排烴所導致的微裂縫(圖5l)。

4 孔隙結(jié)構(gòu)影響因素討論

4.1 硅質(zhì)含量

硅質(zhì)即二氧化硅，因其來源不同對頁巖孔隙的貢獻作用也不同。碎屑石英常有利于形成粒間孔、粒內(nèi)孔等無機孔。而生物成因的硅質(zhì)主要是在埋藏過程中形成硅質(zhì)膠結(jié)物，有兩方面的作用：(1)形成剛性骨架，保護原始的粒間孔隙；(2)充填粒間孔隙。研究區(qū)硅質(zhì)頁巖中的硅質(zhì)含量與TOC含量呈正相關性，而混合質(zhì)頁巖中的硅質(zhì)含量與TOC含量沒有明顯的相關性(圖6)。徐勇等[20]在對川東南地區(qū)志留系龍馬溪組海相頁巖孔隙結(jié)構(gòu)進行研究時，也發(fā)現(xiàn)硅質(zhì)含量與TOC同樣呈現(xiàn)顯著的正相關性。其表明鄂西地區(qū)牛蹄塘組硅質(zhì)頁巖中的硅質(zhì)主要為生物成因[21]。牛蹄塘組硅質(zhì)頁巖中的微孔、介孔的孔隙體積及比表面積與硅質(zhì)含量呈現(xiàn)較好的正相關性，大孔的孔隙體積與硅質(zhì)含量呈一定的負相關性；而混合質(zhì)頁巖中的微孔、介孔、大孔孔隙體積及比表面積與碎屑石英含量無明顯相關性(圖7a、7b)。以上相關性表明，硅質(zhì)含量對孔隙的發(fā)育具有一定的建設性作用。硅質(zhì)頁巖由于其所含生物成因的石英較多，形成了較為穩(wěn)定的剛性格架，而充填在剛性格架中的有機質(zhì)發(fā)育大量有機孔，較強的抗壓實能力使得這些有機孔保留下來(圖5d、5f)。而混合質(zhì)頁巖生物成因的石英含量少，其相應的抗壓能力較弱，不利于有機孔的保存。

圖6 鄂西地區(qū)牛蹄塘組兩種巖相頁巖中硅質(zhì)含量與TOC含量的相關性Fig.6 Correlation diagram of silica and TOC contents in shale of two lithofacies of Niutitang Formation in western Hubei Province

4.2 有機碳含量

頁巖儲層中由于有機質(zhì)的熱演化生氣作用而自身發(fā)育納米級有機孔隙，不同巖石相的頁巖中孔隙發(fā)育程度與有機碳含量的關系也不同；與有機碳含量呈正相關性時，可認為頁巖中有機孔較發(fā)育。根據(jù)CO2吸附和低溫N2吸附實驗結(jié)果，牛蹄塘組硅質(zhì)頁巖微孔、介孔的孔隙體積及比表面積與TOC呈顯著的正相關性，大孔的孔隙體積與TOC呈負相關性(圖7c、7d)；混合質(zhì)頁巖的微孔、介孔和大孔孔隙體積及比表面積與TOC呈現(xiàn)負相關性或相關性不明顯(圖7c、7d)。以上相關性表明，隨著有機碳含量的增加，硅質(zhì)頁巖中的有機質(zhì)發(fā)育較多的納米級有機孔隙，主要為小于50 nm的微孔和介孔，增加了頁巖中的孔隙體積和比表面積，為氣體的賦存提供了較多的儲集空間，而其有機質(zhì)中大于50 nm的大孔發(fā)育較少，對于孔隙體積和比表面積的貢獻較小?；旌腺|(zhì)頁巖有機質(zhì)中發(fā)育的孔隙數(shù)量相對較少，對孔隙體積和比表面積的貢獻較為次要。這也與場發(fā)射掃描電鏡所觀測到的硅質(zhì)頁巖和混合質(zhì)頁巖中的有機孔隙發(fā)育情況基本一致(圖5a、5c)。

圖7 鄂西地區(qū)牛蹄塘組頁巖樣品TOC、石英以及黏土礦物含量與孔隙體積、比表面積的關系Fig.7 Contents of TOC, quartz and clay minerals correlated with pore volume and specific surface area in shale samples of Niutitang Formation in western Hubei Province

4.3 黏土礦物含量

黏土礦物的含量對于頁巖儲層孔隙的發(fā)育具有一定的影響。鄂西地區(qū)牛蹄塘組硅質(zhì)頁巖中的大孔孔隙體積與黏土礦物含量呈現(xiàn)一定的正相關性，而微孔、介孔的孔隙體積及比表面積與黏土礦物含量的相關性不好；混合質(zhì)頁巖中的微孔、介孔孔隙體積及比表面積與黏土礦物含量呈較好的正相關性(圖7e、7f)。以上相關性表明，硅質(zhì)頁巖中的黏土礦物對于大孔的發(fā)育具有一定的貢獻，場發(fā)射掃描電鏡所觀察到硅質(zhì)頁巖樣品中的黏土礦物粒間孔也多數(shù)為大于50 nm的大孔(圖5e)；混合質(zhì)頁巖中的黏土礦物對于微孔和介孔的發(fā)育具有一定的貢獻。

4.4 與焦石壩地區(qū)龍馬溪組孔隙結(jié)構(gòu)對比

四川盆地焦石壩地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖氣區(qū)是涪陵頁巖氣田的高產(chǎn)區(qū)塊，其儲層研究受到國內(nèi)外學者的廣泛關注[22-23]。郭旭升等[24]研究認為，焦石壩地區(qū)龍馬溪組頁巖儲層孔隙類型分為3大類：有機孔、無機孔和微裂縫。其中無機孔包括粒間孔、粒內(nèi)孔、晶間孔、溶蝕孔；微裂縫以礦物間的構(gòu)造縫、層間滑脫縫、成巖收縮縫為主；孔隙形態(tài)為開放性的圓筒狀孔和平行板狀孔，孔徑在2～30 nm之間，以介孔為主。張士萬等[25]對涪陵地區(qū)龍馬溪組研究表明，頁巖儲層孔隙類型為有機質(zhì)孔、黏土礦物晶間孔、粒間孔、粒內(nèi)孔和裂縫(頁理縫、構(gòu)造縫，以頁理縫為主)；孔隙直徑多數(shù)小于24 nm，以介孔為主。

將鄂西地區(qū)牛蹄塘組頁巖孔隙特征與焦石壩地區(qū)龍馬溪組頁巖孔隙特征[26-35]對比發(fā)現(xiàn)：(1)牛蹄塘組與龍馬溪組均發(fā)育有機孔、粒內(nèi)孔、粒間孔和微裂縫等4種類型的孔隙，但龍馬溪組有機孔孔徑(多數(shù)大于100 nm)明顯大于牛蹄塘組，牛蹄塘組粒內(nèi)溶孔更加發(fā)育；(2)牛蹄塘組頁巖中的微孔和介孔相對更為發(fā)育，龍馬溪組頁巖中的介孔和大孔相對更為發(fā)育且以介孔為主；(3)牛蹄塘組頁巖與龍馬溪組頁巖孔隙比表面積均主要由微孔提供，但龍馬溪組頁巖微孔和介孔的孔隙體積均大于牛蹄塘組。前人的研究成果也證實，相比于五峰組—龍馬溪組頁巖，牛蹄塘組頁巖的有機碳含量更高，但是其孔隙度、含氣性以及產(chǎn)氣能力均較差。通過上述分析，筆者認為其主要原因可能是：(1)盡管牛蹄塘組頁巖的有機質(zhì)豐度更高，但是有機孔的豐度和孔徑均比五峰組—龍馬溪組更??；(2)即使在硅質(zhì)巖相內(nèi)，牛蹄塘組頁巖的粒間孔仍不發(fā)育，這可能跟牛蹄塘組頁巖遭受了更大壓實作用有關；(3)從孔徑上來說，牛蹄塘組頁巖主要發(fā)育微孔和介孔，而五峰組—龍馬溪組頁巖以介孔和宏孔發(fā)育為主，其滲透率和產(chǎn)氣能力會相對較高。

5 結(jié)論

(1)鄂西牛蹄塘組頁巖有機碳含量較高，平均為3.06%；礦物組分以石英為主，其次為黏土礦物。按巖相可分為硅質(zhì)頁巖、泥質(zhì)頁巖以及混合質(zhì)頁巖。牛蹄塘組頁巖孔隙類型主要包括有機孔、粒間孔、粒內(nèi)孔、微裂縫。有機孔和粒內(nèi)溶孔較發(fā)育，而硅質(zhì)頁巖的有機孔更加發(fā)育，孔隙大小主要為4～200 nm，大多數(shù)孔徑小于50 nm，孔隙形狀多呈近圓形、橢圓形等。粒間孔主要呈楔形或狹縫形，孔徑多數(shù)大于30 nm。粒內(nèi)孔大多呈現(xiàn)橢圓形、三角形、不規(guī)則狀等，孔徑多數(shù)大于100 nm。微裂縫主要包括構(gòu)造微裂縫、成巖收縮縫以及有機質(zhì)縫。

(2)牛蹄塘組頁巖樣品的孔徑分布呈多峰型，介孔孔徑主要集中在2～25 nm，分布在25～50 nm的孔隙數(shù)量相對較少。與焦石壩地區(qū)龍馬溪組相比，牛蹄塘組頁巖的孔徑較小，主要以微孔和介孔為主。硅質(zhì)頁巖中的微孔和介孔對總孔隙體積和比表面積的貢獻相對最大；而混合質(zhì)頁巖中的大孔對總孔隙體積的貢獻相對最大，其微孔和介孔對總比表面積的貢獻最大，兩者總的比表面積貢獻約占為99%。

(3)牛蹄塘組頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)主要受有機碳、硅質(zhì)、黏土礦物含量等因素的影響。硅質(zhì)頁巖中的硅質(zhì)主要為生物來源，并且其含量與微孔及介孔孔隙體積和比表面積均呈現(xiàn)明顯的正相關性?；旌腺|(zhì)頁巖微孔及介孔孔隙體積和比表面積與黏土礦物含量呈較高的正相關性，而TOC含量呈負相關性或相關性不明顯。因此，硅質(zhì)頁巖微孔和介孔的發(fā)育主要受TOC和生物硅質(zhì)含量的制約；而混合質(zhì)頁巖微孔和介孔的發(fā)育受TOC和黏土礦物含量的控制。