阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件分析

陳夷， 杜治利， 康志宏, 田亞

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100083； 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京 100083)

0 引言

頁(yè)巖氣主要位于暗色泥頁(yè)巖或碳質(zhì)泥頁(yè)巖中，是具有典型“自生自儲(chǔ)”特點(diǎn)的連續(xù)型天然氣藏，其主要以吸附態(tài)和游離態(tài)形式存在，吸附于黏土顆粒和干酪根表面，或游離在天然裂縫和微孔隙中[1-5]。全球頁(yè)巖氣資源量約為456×1012m3，相當(dāng)于煤層氣與致密氣資源量的總和[6]，作為一種非常規(guī)天然氣，在世界上已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注，是未來(lái)能源不可或缺的組成部分。中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)正處于快速發(fā)展階段，但前人對(duì)于柴達(dá)木盆地頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件研究主要集中在柴北緣地區(qū)[7-9]。阿爾金山前地區(qū)尚未開展頁(yè)巖氣基礎(chǔ)性研究，早期對(duì)研究區(qū)的工作主要集中在構(gòu)造及石油地質(zhì)的分析上[10-14]，受到阿爾金山走滑斷裂帶的影響，該區(qū)構(gòu)造極其復(fù)雜，變形嚴(yán)重，對(duì)頁(yè)巖氣的富集與成藏有較大的影響。阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)出露大套厚層的泥頁(yè)巖，其沉積厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度高，熱演化程度較高，生烴潛力優(yōu)越[15-16]。本研究對(duì)于開展頁(yè)巖氣的成藏地質(zhì)條件研究具有理論和實(shí)際工作意義，為柴達(dá)木盆地整體頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

本次研究區(qū)阿爾金山前西起茫崖鎮(zhèn)，東到煤窯溝地區(qū)，發(fā)育了小梁山凹陷、紅獅凹陷與英雄嶺凹陷3個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元和七個(gè)泉背斜帶、獅子溝背斜帶、干柴溝—紅溝子斷鼻帶、油泉子背斜帶等10個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖1)，有利勘探面積為3 200 km2。區(qū)內(nèi)發(fā)育的下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖主要出露于清水河、柴水溝、黑石山、月牙山和茫崖溝等地區(qū)。下侏羅統(tǒng)小煤溝組主要是一套砂巖、砂礫巖，夾灰黑色碳質(zhì)泥頁(yè)巖，有豐富的植物化石，發(fā)育多套煤層； 中侏羅統(tǒng)大煤溝組主要發(fā)育碳質(zhì)泥頁(yè)巖，中間夾有一套厚層的砂礫巖。

Ⅰ-1.紅獅凹陷； Ⅰ-2.英雄嶺凹陷； Ⅰ-3.小梁山凹陷； Ⅱ-1.阿拉爾背斜帶； Ⅱ-2.七個(gè)泉背斜帶； Ⅱ-3.獅子溝背斜帶； Ⅱ-4.干柴溝—紅溝子斷鼻帶； Ⅱ-5.油泉子背斜帶； Ⅱ-6.油墩子背斜帶； Ⅱ-7.南翼山背斜帶； Ⅱ-8.大風(fēng)山背斜帶； Ⅱ-9.尖頂山背斜帶； Ⅱ-10.堿山背斜帶

圖1 阿爾金山前地區(qū)構(gòu)造單元

Fig.1 Tectonic unit of Southern Altyn Tagh

1.1 沉積特征

三疊紀(jì)以后，阿爾金山前地區(qū)從早期的海相沉積，經(jīng)過(guò)海退作用轉(zhuǎn)變?yōu)閺V泛分布的陸相沉積。從早中生代印支運(yùn)動(dòng)岡底斯地塊向歐亞大陸板塊俯沖、碰撞，研究區(qū)主要處于擠壓作用階段，到晚中生代早—中侏羅世，盆地構(gòu)造演化進(jìn)入裂陷作用階段。從現(xiàn)今的地震剖面上可以看到早侏羅世斷陷主要發(fā)育在阿拉爾背斜帶、七個(gè)泉背斜帶等構(gòu)造帶內(nèi)，沉積地層厚度向山前斷裂帶方向逐漸增大。阿爾金走滑斷裂帶對(duì)下—中侏羅統(tǒng)的沉積展布具有控制作用。

沉積相主要以湖泊相(濱淺湖亞相、半深湖亞相)、河流相、三角洲相及扇三角洲相為主[17-19]，物源主要來(lái)自阿爾金山前構(gòu)造帶的東南、西南和北部(圖2)。斷陷湖盆的長(zhǎng)軸方向?yàn)镹E向，短軸方向?yàn)镹W向。茫崖坳陷發(fā)育辮狀河流-三角洲相沉積體系，干柴溝—紅溝子斷鼻帶南部和北部發(fā)育扇三角洲相沉積，而小梁山凹陷和七個(gè)泉背斜帶發(fā)育湖泊相沉積體系(圖2)。沉降中心分別位于長(zhǎng)軸方向的黑石山、清水河、茫崖鎮(zhèn)西北及月牙山地區(qū)?？傮w看來(lái)，研究區(qū)早—中侏羅世，湖泊中心或近中心的半深湖沉積在黑石山、清水河、茫崖鎮(zhèn)西北及月牙山地區(qū)，湖盆邊界位于茫崖溝—清水河—黑石山—月牙山一線，沉積區(qū)域主要位于靠近山前的廣闊地區(qū)，清水河、茫崖溝和月牙山地區(qū)是3個(gè)主要沉積中心。西南方向?yàn)橹魑镌磪^(qū)，在茫崖凹陷形成河流-三角洲相沉積體系； 北部和東南部為次物源區(qū)，在湖盆的短軸方向形成2個(gè)扇三角洲(水下扇)沉積。

圖2 阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)沉積相帶展布Fig.2 Sedimentary facies distribution of Lower-Middle Jurassic on Southern Altyn Tagh

為了更加準(zhǔn)確地判斷沉積環(huán)境，在野外直接用NITON系列XRF元素分析儀和RSI廠家的RS-125型伽馬能譜儀對(duì)實(shí)測(cè)剖面進(jìn)行微量元素測(cè)量，根據(jù)微量元素遷移能力來(lái)分析沉積環(huán)境，證實(shí)了阿爾金山前泥頁(yè)巖層段主要發(fā)育于湖泊相的沉積環(huán)境，并且劃分了沉積亞相。選定研究區(qū)月牙山剖面來(lái)劃分沉積相，根據(jù)對(duì)月牙山剖面的氧化-還原條件及元素遷移能力分析，初步劃分月牙山剖面的沉積相(圖3)。

元素含量中Ca、Mn、Mg、Fe、K單位為%，Sr、Zn、U單位為10-6

圖3 月牙山剖面沉積相劃分

Fig.3 Sedimentary facies classification of Yueyashan section

1.2 泥頁(yè)巖厚度與分布

頁(yè)巖氣藏是典型的自生自儲(chǔ)式氣藏，泥頁(yè)巖的厚度一定程度上控制著頁(yè)巖氣藏規(guī)模大小及經(jīng)濟(jì)效益[20-23]。區(qū)內(nèi)侏羅系泥頁(yè)巖沿著阿爾金山斷裂帶連續(xù)分布，且厚度大。通過(guò)野外多條剖面的觀察和實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，泥頁(yè)巖總體上呈富含有機(jī)質(zhì)的灰黑、黑色，頁(yè)理十分發(fā)育，由于受到強(qiáng)烈的構(gòu)造作用和風(fēng)化作用的影響，野外露頭泥頁(yè)巖大多呈現(xiàn)破碎的薄片狀。在柴水溝、黑石山和月牙山地區(qū)侏羅系底部小煤溝組含有灰綠色的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖。處于沉積中心的清水河、月牙山和茫崖溝地區(qū)泥頁(yè)巖單層厚度和累計(jì)厚度均較大，累計(jì)厚度分別可達(dá)242 m、268 m和210 m(圖4)。黑石山地區(qū)靠近沉積中心，累計(jì)厚度可達(dá)82 m。由于不發(fā)育大煤溝組底部的砂礫巖，月牙山地區(qū)單層泥頁(yè)巖厚度最大，可達(dá)90 m?？傮w上，由北向南、向盆地內(nèi)部，清水河、茫崖溝和月牙山地區(qū)下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖厚度最大，到黑石山和柴水溝地區(qū)逐漸變薄。 總的來(lái)說(shuō)，三角洲相泥頁(yè)巖和濱淺湖相泥頁(yè)巖厚度較小，主要分布在柴水溝和黑石山等地區(qū)，半深湖相泥頁(yè)巖沉積厚度較大，主要分布月牙山、茫崖溝及清水河地區(qū)。

圖4 阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖厚度分布

Fig.4 Thickness distribution of Lower-Middle Jurassic shale on Southern Altyn Tagh

2 有機(jī)地球化學(xué)特征

2.1 有機(jī)質(zhì)類型

通過(guò)對(duì)阿爾金山前5個(gè)野外剖面開展地質(zhì)調(diào)查，選取20個(gè)湖相泥巖樣品進(jìn)行干酪根顯微組分分析。下—中侏羅統(tǒng)的顯微組分主要以腐泥組、鏡質(zhì)組為主，惰性組較少，殼質(zhì)組不發(fā)育(圖5)。腐泥組含量比例最大，平均含量達(dá)60.7%(43.0%～77.7%)； 鏡質(zhì)組含量也較高，平均含量達(dá)33.1%(22.3%～44.3%)； 惰性體含量較低，平均含量為7.0%(0%～12.7%)； 殼質(zhì)組不發(fā)育。此外，從研究區(qū)下—中侏羅統(tǒng)湖相泥頁(yè)巖中選取61個(gè)樣品進(jìn)行巖石熱解分析，編制IH-Tmax圖解(圖6)。氫指數(shù)(IH)聚集在120 mg/g以下，熱解峰溫(Tmax)分布在500～600 ℃之間，泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型、Ⅱ2型干酪根為主，少數(shù)為Ⅲ型干酪根，不發(fā)育Ⅰ型干酪根，可作為良好的頁(yè)巖氣源巖。濱淺湖相泥頁(yè)巖主要是Ⅱ1型、Ⅱ2型干酪根，半深湖相泥頁(yè)巖中Ⅱ1型、Ⅱ2型、Ⅲ型干酪根都存在，均為頁(yè)巖氣形成提供了良好的生烴條件。

圖5 干酪根顯微組分三角圖Fig.5 Kerogen maceral triangular diagram

圖6 下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖IH-Tmax劃分類型Fig.6 IH-Tmax partition type of Lower-Middle Jurassic shale

2.2 有機(jī)質(zhì)豐度

在阿爾金山前地區(qū)3個(gè)野外露頭剖面中選取49個(gè)泥頁(yè)巖樣品進(jìn)行有機(jī)碳(Total Organic Carbon,TOC)含量測(cè)試，下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖TOC含量為0.55%～10%，平均為2.28%，其中92%的樣品含量>1%(表1)。研究區(qū)下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度與美國(guó)5大頁(yè)巖氣盆地TOC含量(0.5%～4%)相當(dāng)，為較好的頁(yè)巖氣源巖。平面上，月牙山地區(qū)泥頁(yè)巖TOC含量最高，絕大多數(shù)樣品>2%，最高可達(dá)10%，平均為2.96%。黑石山地區(qū)次之，平均為1.60%，柴水溝地區(qū)最少，但平均含量也達(dá)到了1.49%。總體上，研究區(qū)泥頁(yè)巖TOC含量高，達(dá)到了中等—好烴源巖的級(jí)別。其中，三角洲相泥頁(yè)巖主要分布在黑石山及柴水溝地區(qū)，TOC含量平均為0.75%； 濱淺湖相泥頁(yè)巖各個(gè)剖面均有存在，TOC含量平均為1.70%； 半深湖相泥頁(yè)巖主要在月牙山地區(qū)，TOC含量平均為2.51%，含量最高。此外，TOC含量越高，生烴過(guò)程中越易形成微裂縫、微孔隙，這是由于干酪根熱解轉(zhuǎn)化成烴類流體而形成有機(jī)孔隙，有利于頁(yè)巖氣的富集與儲(chǔ)存[24-26]。

表1 阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)暗色泥頁(yè)巖有機(jī)碳含量綜合統(tǒng)計(jì)Tab.1 Comprehensive statistical table of organic carbon content of Lower-Middle Jurassic shale on Southern Altyn Tagh

2.3 有機(jī)成熟度

阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)暗色泥頁(yè)巖現(xiàn)今熱演化特征主要通過(guò)干酪根和全巖鏡質(zhì)體反射率值(Ro)來(lái)分析。泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)熱演化程度在總體上比較集中。樣品的Ro為1.0%～1.6%，平均為1.269%，有機(jī)質(zhì)Ro均大于1.0%(圖7)，烴源巖正處于成熟—高成熟階段，有利于頁(yè)巖氣的生成。三角洲相、濱淺湖相和半深湖相3種沉積類型的泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度均大于1.0%，已達(dá)到生烴條件。

圖7 阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖Ro分布Fig.7 Ro distribution of Lower-Middle Jurassic shale on Southern Altyn Tagh

3 儲(chǔ)層特征

3.1 礦物特征

阿爾金山前侏羅系泥頁(yè)巖的礦物成分多樣，除含伊利石、高嶺石、綠泥石等黏土礦物以外，還含有石英、方解石、長(zhǎng)石、黃鐵礦、菱鐵礦、石鹽和石膏等脆性礦物，其成分的變化不僅影響了頁(yè)巖對(duì)氣體的吸附能力，而且在很大程度上影響著頁(yè)巖的孔隙度和裂縫發(fā)育程度。經(jīng)礦物X-射線衍射分析，阿爾金山前侏羅系泥頁(yè)巖黏土礦物平均含量為43.85 %(18.70 %～65.30 %)，硅質(zhì)礦物等(石英+長(zhǎng)石+黃鐵礦)平均含量為51.09 %(30.90 %～68.00 %)，碳酸鹽礦物(方解石+石膏+石鹽+菱鐵礦)平均含量為5.06%(0.00 %～33.10%)(圖8)。脆性礦物的含量大于51%，有利于后期的水力壓裂改造形成裂縫，增加游離氣含量，有助于頁(yè)巖氣的開采。

圖8 下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖儲(chǔ)層礦物成分條形圖和三角圖Fig.8 Mineralogic composition bar chart and triangular chart of Lower-Middle Jurassic shale

黏土礦物能夠增加泥頁(yè)巖儲(chǔ)集層中吸附氣的含量。區(qū)內(nèi)泥頁(yè)巖的黏土礦物中以伊利石、高嶺石和綠泥石為主，其次為伊蒙混層，少部分為綠蒙混層，其礦物組分變化較大。伊利石在黏土礦物中相對(duì)平均含量為50.40%(10%～79%)，伊蒙混層相對(duì)平均含量為9.26%(3%～39%)，高嶺石相對(duì)平均含量為20.06%(9%～52%)，綠泥石相對(duì)平均含量為23.15%(6%～41%)，綠蒙混層為12%?？傮w來(lái)說(shuō)，阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)暗色泥頁(yè)巖脆性礦物含量較高，與黏土礦物含量相差不多，有利于該區(qū)頁(yè)巖氣富集成藏與壓裂開采。其中，三角洲相泥頁(yè)巖與濱淺湖相泥頁(yè)巖的脆性礦物含量較高，普遍在65%以上，半深湖相泥頁(yè)巖脆性礦物與黏土礦物含量相近，均是有利的頁(yè)巖氣成藏礦物組合。

3.2 儲(chǔ)層空間類型

頁(yè)巖氣儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以微觀孔隙與構(gòu)造變形產(chǎn)生的構(gòu)造裂縫、微裂縫為主[27-29]。在北美地區(qū)，利用掃描電鏡觀察可得，主要產(chǎn)氣泥頁(yè)巖中存在大量納米—微米級(jí)有機(jī)質(zhì)孔隙、無(wú)機(jī)孔隙、裂隙和裂縫等儲(chǔ)集空間。阿爾金山前侏羅系泥頁(yè)巖與美國(guó)主要產(chǎn)氣泥頁(yè)巖的儲(chǔ)層特征類似。依據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查、掃描電鏡分析，5個(gè)野外剖面采集的泥頁(yè)巖樣品儲(chǔ)集特征相似，將泥頁(yè)巖儲(chǔ)層空間類型劃分為微觀孔隙和裂縫2種儲(chǔ)層空間類型。

3.2.1 微觀孔隙

阿爾金山前泥頁(yè)巖中發(fā)育有微觀孔隙，為游離態(tài)及吸附態(tài)頁(yè)巖氣的儲(chǔ)存創(chuàng)造了有利條件。根據(jù)掃描電鏡觀察，各野外剖面中侏羅系泥頁(yè)巖均發(fā)育多種微觀孔隙： 溶蝕微孔隙、晶間孔隙和鑄模微孔隙。孔隙直徑大小不一，在0.2～35 μm之間。礦物溶蝕微孔隙的直徑可達(dá)35 μm(圖9(a))； 干酪根等有機(jī)質(zhì)熱降解及黏土礦物脫水形成的孔隙空間，孔隙直徑大于1 μm，局部被立方體石鹽晶體、方解石、黃鐵礦等礦物所充填(圖9(b)，(c)，(d))； 部分方解石、石英見解理發(fā)育，發(fā)育晶間孔隙(圖9(e))； 局部礦物顆粒還發(fā)現(xiàn)有鑄模微孔隙(圖9(f))。綜上所述，阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖層段發(fā)育大量微米級(jí)和納米級(jí)孔隙，為良好的泥頁(yè)巖儲(chǔ)層。

(a) 溶蝕微孔隙 (b) 溶蝕孔隙被立方體石鹽晶體充填 (c) 溶蝕孔隙被方解石晶體充填

(d) 溶蝕孔隙被方解石晶體充填 (e) 晶間孔隙 (f) 鑄模微孔隙

樣品所屬地層及采樣位置分別為： (a)大煤溝組，月牙山； (b)大煤溝組，柴水溝； (c)小煤溝組，黑石山； (d)小煤溝組，月牙山； (e)大煤溝組，月牙山； (f)大煤溝組，月牙山

圖9 阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖微孔隙掃描電鏡(SEM)特征

Fig.9 Micropores SEM of Lower-Middle Jurassic shale on Southern Altyn Tagh

3.2.2 裂縫

裂縫可為頁(yè)巖氣的形成和開發(fā)提供儲(chǔ)集空間和運(yùn)移通道[30-33]。頁(yè)巖氣的生產(chǎn)與裂縫密切相關(guān)，天然裂縫能夠增加頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的產(chǎn)量。阿爾金山前野外樣品的掃描電鏡分析顯示，該區(qū)侏羅系泥頁(yè)巖中裂縫發(fā)育特征相似，主要是縫寬為微米級(jí)的微裂縫。微裂縫依據(jù)發(fā)育特征均可分為層間微裂縫、順層微裂縫和層理間微裂縫(圖10(a)，(b)，(c))。此外，構(gòu)造應(yīng)力的作用還造就了共軛裂縫、破碎帶裂縫和片狀黏土礦物層間微縫等構(gòu)造裂縫(圖10(d)，(e)，(f))的形成。微裂縫縫寬大小不一，主要處于0.2～25 μm之間?？偟膩?lái)說(shuō)，泥頁(yè)巖儲(chǔ)層中微裂縫類型多樣、分布范圍廣，極大提高其儲(chǔ)集性能，也為后期的壓裂改造提供了有利條件。

(a) 層間微裂縫 (b) 順層微裂縫 (c) 層理間微裂縫

(d) 共軛裂縫 (e) 破碎帶裂縫 (f) 片狀黏土礦物層間微縫

樣品所屬地層及采樣位置分別為： (a)小煤溝組，黑石山； (b)大煤溝組，月牙山； (c)大煤溝組，月牙山； (d)小煤溝組，黑石山； (e)大煤溝組，月牙山； (f)小煤溝組，柴水溝

圖10 阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖微裂縫掃描電鏡(SEM)特征

Fig.10 Microfractures SEM of Lower-Middle Jurassic shale on Southern Altyn Tagh

三角洲相泥頁(yè)巖與濱淺湖相泥頁(yè)巖中裂縫較為發(fā)育，微孔隙較少。半深湖相泥頁(yè)巖中微裂縫與微孔隙均有發(fā)育，且溶蝕微孔隙孔徑較大，為頁(yè)巖氣提供了良好的儲(chǔ)集空間，有助于頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)。

4 埋藏深度

泥頁(yè)巖的埋藏深度對(duì)頁(yè)巖氣的保存和勘探開發(fā)有極大的影響，直接控制著頁(yè)巖氣藏的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)效益。埋藏太淺，頁(yè)巖氣的保存條件可能遭到破壞，而埋藏太深又給勘探和經(jīng)濟(jì)開發(fā)帶來(lái)難度[34]。美國(guó)商業(yè)規(guī)模開發(fā)的5大含氣頁(yè)巖系統(tǒng)埋藏深度通常分布在183～3 658 m，頁(yè)巖氣50 000余口開發(fā)井井深大部分為2 500～4 500 m[34]，筆者根據(jù)現(xiàn)今的水力壓裂開采技術(shù)和國(guó)外頁(yè)巖氣開采的現(xiàn)狀，確定有利埋藏深度<4 500 m時(shí)有利于頁(yè)巖氣的勘探和開發(fā)。以阿爾金山前地震測(cè)線解釋的地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面及地層反射界面埋深分布圖為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的鉆井和野外的露頭，勾畫出了下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖現(xiàn)今的埋深分布圖(圖11)。在柴水溝、月牙山及清水河等大部分地區(qū)埋深都在4 500 m以淺，是頁(yè)巖氣的有利勘探區(qū)。黑石山地區(qū)埋藏深度>4 500 m，不利于開采。往南、向柴達(dá)木盆地內(nèi)部，埋深逐漸增加，部分地區(qū)埋深超過(guò)10 000 m，超過(guò)目前頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的下限深度。半深湖相泥頁(yè)巖埋藏深度主要分布在2 000～4 500 m，有利于頁(yè)巖氣的商業(yè)開采。

圖11 阿爾金山前侏羅系泥頁(yè)巖埋藏深度圖Fig.11 Burial depth of Jurassic shale on Southern Altyn Tagh

5 勘探潛力探討

對(duì)阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖進(jìn)行勘探潛力評(píng)價(jià)，主要從富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的沉積環(huán)境、空間展布、地化特征、儲(chǔ)集特征及埋藏條件等方面進(jìn)行綜合分析[34-37]。

(1)有利的沉積環(huán)境和分布廣泛、厚度大的泥頁(yè)巖。沉積環(huán)境對(duì)頁(yè)巖氣的分布和儲(chǔ)層特征都有很強(qiáng)的控制作用，不僅控制了泥頁(yè)巖的厚度、分布面積、有機(jī)碳含量等，沉積相還嚴(yán)重影響沉積巖石類型以及巖石的礦物組成。阿爾金山前主要處于濱淺湖—半深湖相、沼澤相沉積環(huán)境中，其中半深湖相沉積分布最廣。根據(jù)沉積環(huán)境，把富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖劃分為半深湖相泥頁(yè)巖、濱淺湖相泥頁(yè)巖和三角洲相泥頁(yè)巖3種類型。通過(guò)對(duì)泥頁(yè)巖的成藏地質(zhì)條件綜合分析，確定分布范圍廣、沉積厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、儲(chǔ)層條件好的半深湖相泥頁(yè)巖勘探潛力最高。

(2)良好的地化條件。有機(jī)質(zhì)類型及豐度、有機(jī)質(zhì)成熟度等地化條件決定了富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的生烴條件。有機(jī)質(zhì)豐度是頁(yè)巖氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，不但控制著頁(yè)巖氣的生成量，而且影響頁(yè)巖氣的賦存和聚集，進(jìn)而控制著頁(yè)巖氣的資源量。有機(jī)質(zhì)成熟雖然不是含氣量的控制因素，但是成熟度超過(guò)一定界限以后，單井產(chǎn)量下降。阿爾金山前侏羅系泥頁(yè)巖有機(jī)碳含量較高，主要分布在0.55%～10%之間，平均為2.28%，提供了生成頁(yè)巖氣有利的物質(zhì)基礎(chǔ)； 鏡質(zhì)體反射率Ro分布在1.0%～1.6%之間，平均為1.269%，達(dá)到成熟—高成熟階段，處在生成頁(yè)巖氣的成熟范圍內(nèi)； 有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型和Ⅱ2型，少數(shù)為Ⅲ型干酪根，對(duì)頁(yè)巖氣的形成和富集有利。

(3)優(yōu)越的儲(chǔ)集條件。泥頁(yè)巖的儲(chǔ)層條件控制著頁(yè)巖氣的資源量。泥頁(yè)巖的儲(chǔ)集性能越好，頁(yè)巖氣的資源量越大。阿爾金山前泥頁(yè)巖脆性礦物含量高，易于產(chǎn)生裂縫，有利于后期的壓裂改造，是有利的頁(yè)巖氣成藏礦物組成。區(qū)內(nèi)泥頁(yè)巖發(fā)育微米級(jí)—納米級(jí)孔隙及微裂縫，為頁(yè)巖氣的富集提供了良好的儲(chǔ)集空間和運(yùn)移通道。

根據(jù)頁(yè)巖氣有利勘探選區(qū)劃分條件，基于阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)富含有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的厚度、TOC含量、Ro及埋藏深度等要素的分布特征，采用地質(zhì)類比法、多因素疊加及綜合地質(zhì)分析[37]，來(lái)劃分阿爾金山前頁(yè)巖氣的有利勘探區(qū)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣研究、開采的現(xiàn)狀，確定的各項(xiàng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為： 泥頁(yè)巖段厚度>30 m，TOC含量>1%，Ro>1%，脆性礦物含量>40%，埋藏深度為300～4 500 m。結(jié)合前文的各個(gè)地區(qū)的成藏地質(zhì)條件分析結(jié)果，月牙山地區(qū)主要處于半深湖相沉積，發(fā)育厚層的半深湖相泥頁(yè)巖，泥頁(yè)巖厚度高達(dá)268 m，有機(jī)質(zhì)豐度高，主要為1.27%～4.41%，Ro為1.105%～1.228%，處于生烴的有利階段，埋深適中(1 000～4 000 m)，因此認(rèn)為后期改造相對(duì)較弱的月牙山地區(qū)為頁(yè)巖氣的勘探有利目標(biāo)區(qū)。

6 結(jié)論

(1)阿爾金山前下—中侏羅統(tǒng)泥頁(yè)巖按沉積環(huán)境劃分為半深湖相泥頁(yè)巖、濱淺湖相泥頁(yè)巖及三角洲相泥頁(yè)巖3種類型，其中半深湖相泥頁(yè)巖勘探潛力最大。泥頁(yè)巖平面上沿NE向展布，厚度為82～268 m，單層最大厚度可達(dá)90 m，沉積中心主要位于月牙山、茫崖溝和清水河地區(qū)，為頁(yè)巖氣生成提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

(2)泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型、Ⅱ2型干酪根，少數(shù)為Ⅲ型干酪根，不發(fā)育Ⅰ型干酪根； TOC含量為0.55%～10%，平均為2.28%；Ro為1.0%～1.6%，平均為1.269%，處于成熟—高成熟階段，烴源巖品質(zhì)較好，具備優(yōu)越的生烴條件。

(3)下—中侏羅統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖礦物特征表現(xiàn)為“兩高一低”的特點(diǎn)，即硅質(zhì)礦物含量高、黏土礦物含量較高、碳酸鹽礦物含量低。高脆性礦物含量有利于后期壓裂開采，高黏土礦物易于頁(yè)巖氣的吸附，具備頁(yè)巖氣開發(fā)條件。

(4)泥頁(yè)巖儲(chǔ)層中發(fā)育微觀孔隙和裂縫。微觀孔隙有利于頁(yè)巖氣的吸附作用，主要類型有溶蝕微孔隙、晶間孔隙和鑄模微孔隙等； 巖石受構(gòu)造應(yīng)力作用影響，形成了層間微裂縫、順層微裂縫和層理間微裂縫等類型裂縫。兩者均為頁(yè)巖氣提供了有利的儲(chǔ)集空間和運(yùn)移通道。

(5)阿爾金山前埋藏較淺，小于4 500 m，向盆內(nèi)埋藏逐漸增大，局部超過(guò)了10 000 m。依據(jù)泥頁(yè)巖的厚度、TOC含量、Ro及埋藏深度等要素的分布特征，采用地質(zhì)類比法、多因素疊加及綜合地質(zhì)分析，最終認(rèn)為后期改造相對(duì)較弱的月牙山地區(qū)為頁(yè)巖氣的勘探有利目標(biāo)區(qū)。