四川盆地及周緣志留系龍馬溪組一段深層頁(yè)巖儲(chǔ)層特征及其成因

王紅巖，施振生，孫莎莎，張磊夫

[1.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；2.國(guó)家能源頁(yè)巖氣研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心，河北 廊坊 065007]

頁(yè)巖儲(chǔ)層品質(zhì)受有機(jī)質(zhì)類型[1]、有機(jī)質(zhì)含量[2-3]、礦物組分[4]、頁(yè)巖結(jié)構(gòu)與沉積構(gòu)造[5]、原生有機(jī)孔隙度[6]、有機(jī)質(zhì)熱成熟度[7-8]和古水深等因素影響和控制。整體上，Ⅰ型和Ⅱ1型干酪根更易形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層[1]。有機(jī)質(zhì)含量越高，脆性礦物含量越高，紋層越發(fā)育，頁(yè)巖儲(chǔ)層品質(zhì)越佳[9]。在埋藏成巖過(guò)程中，隨著地溫升高和地層壓力增大，各組分相互作用，頁(yè)巖孔隙類型與孔徑分布也相應(yīng)變化[7]。海相沉積中，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖主要發(fā)育于缺氧分隔盆地、缺氧的開(kāi)闊海、上升洋流引起的缺氧環(huán)境、潟湖和局限海等沉積環(huán)境[10]。

五峰組-龍馬溪組沉積時(shí)期，四川盆地整體為陸棚沉積環(huán)境，根據(jù)水深可劃分為淺水陸棚、半深水陸棚和深水陸棚3個(gè)相帶。目前，淺水陸棚和半深水陸棚相埋深相對(duì)較淺，一般小于3 500 m，而深水陸棚相多分布于3 500 m以深地區(qū)。由于工程技術(shù)限制，四川盆地及周緣頁(yè)巖氣前期勘探開(kāi)發(fā)主要集中于威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧、昭通和焦石壩等3 500 m以淺地區(qū)[11]。這些地區(qū)頁(yè)巖氣最佳靶體位置是五峰組-龍馬溪組一段[12]，儲(chǔ)層具有高有機(jī)碳含量(TOC)、高含氣量、高脆性礦物含量、高孔隙度及紋層發(fā)育等特征[9]，水體缺氧是有機(jī)質(zhì)富集的最關(guān)鍵控制因素[13]。

五峰組-龍馬溪組3 500 m以深地區(qū)有利面積占總面積的82%，頁(yè)巖氣資源量占總資源量的65%以上[14]。近年來(lái)，隨著工程技術(shù)突破，深層頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)也取得重要進(jìn)展。其中，黃202井測(cè)試獲氣22.37×104m3/d，瀘203井測(cè)試產(chǎn)量達(dá)到137.9×104m3/d，陽(yáng)101H1-2井測(cè)試獲得46.89×104m3/d的產(chǎn)量。針對(duì)深層頁(yè)巖儲(chǔ)層特征，研究尚處于起步階段，目前有3個(gè)問(wèn)題亟需解決：①與3 500 m以淺地區(qū)相比，深層儲(chǔ)層特征是否存在差異？②深層頁(yè)巖具有哪些典型特征？③深層頁(yè)巖儲(chǔ)層特征的成因機(jī)理是什么？本文以四川盆地龍馬溪組龍一段含氣頁(yè)巖為對(duì)象，采用薄片觀察、氬離子拋光大片成像、X-衍射全巖和總有機(jī)碳測(cè)試等手段，探討了深水沉積區(qū)頁(yè)巖儲(chǔ)層特征，并探討其可能的成因機(jī)制。

1 地質(zhì)背景

四川盆地及周緣五峰組-龍馬溪組形成于華夏地塊與揚(yáng)子地塊相互碰撞形成階段[15]。中奧陶世之后，揚(yáng)子板塊進(jìn)入前陸盆地構(gòu)造演化階段，四川盆地及周緣為揚(yáng)子前陸盆地之隆后盆地一部分。志留紀(jì)早期，南東方向擠壓作用增強(qiáng)，四川盆地及周緣不斷抬升，川中古隆起逐漸擴(kuò)大，海域縮小海水變淺，沉積分異作用加劇。該時(shí)期上揚(yáng)子地區(qū)夾持在川中古隆起和黔中-雪峰古隆起之間(圖1)，形成半閉塞滯流海盆。該時(shí)期發(fā)育陸棚沉積環(huán)境，由古陸邊緣向沉積中心方向依次發(fā)育淺水陸棚相、半深層和深水陸棚相3個(gè)相帶[16]。

四川盆地龍馬溪組發(fā)育，根據(jù)巖性和電性特征，龍馬溪組可劃分為龍一段和龍二段。龍一段以黑色、灰黑色薄層狀頁(yè)巖或塊狀頁(yè)巖為主，紋層結(jié)構(gòu)和裂縫發(fā)育[17-18]。龍二段為灰綠色、黃綠色頁(yè)巖及砂質(zhì)頁(yè)巖，有時(shí)夾粉砂巖或泥質(zhì)灰?guī)r，由下至上砂質(zhì)含量增高，自下而上構(gòu)成向上變粗沉積序列。根據(jù)巖性和電性特征，龍一段可劃分為龍一1亞段和龍一2亞段，龍一1亞段進(jìn)一步細(xì)分為龍一1(1～4)4個(gè)小層[19]。

2 樣品和方法

2.1 樣品制備

本次研究樣品取自四川盆地足202、足203、威201、威202、自202、榮203、黃202、瀘201、瀘203、瀘205、寧201、寧203、寧209、寧210、YS106、YS112、寶1井巖心及長(zhǎng)寧雙河剖面露頭(井點(diǎn)位置見(jiàn)圖1，取樣點(diǎn)見(jiàn)表1)，取樣層位均為龍馬溪組。所有井均開(kāi)展總有機(jī)碳含量(TOC)、X-衍射全巖(XRD)和氬離子拋光片分析。另外，威201、瀘203、寧209井和長(zhǎng)寧雙河剖面分別開(kāi)展1塊大薄片成像和顯微鏡觀察。大薄片直徑為5 cm×7 cm×30 μm，氬離子拋光片尺寸為10 mm×10 mm×5 mm。TOC和XRD分析測(cè)試在國(guó)家能源頁(yè)巖氣研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心進(jìn)行，大薄片成像和氬離子拋光片分析由北京天和信公司負(fù)責(zé)。

表1 四川盆地及周緣志留系龍馬溪組取樣點(diǎn)及分析測(cè)試項(xiàng)目

圖1 四川盆地及周緣位置、取樣井位分布及志留系龍馬溪組沉積相展布

2.2 薄片成像和顯微鏡觀察

紋層結(jié)構(gòu)及礦物組份描述主要借助于大薄片全尺度照相和偏光顯微鏡觀察。選用德國(guó)Leica4500P顯微高精度數(shù)字平臺(tái)開(kāi)展全薄片照相，每張大薄片一共采集圖像3 200張。圖像采集完成后，利用Adobe Photoshop CS5及以上版本圖形處理軟件在高配制工作站上對(duì)采集的3 200張圖像開(kāi)展無(wú)縫拼接，從而完成全薄片照相。完成全薄片照相后，開(kāi)展紋層結(jié)構(gòu)特征描述，并選用配備有Leica DFC450照相系統(tǒng)的Leica DMIP偏光顯微鏡開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)薄片巖石學(xué)特征研究。

2.3 有機(jī)地化和巖石學(xué)分析

利用LECO CS-200硫碳分析儀進(jìn)行TOC分析，實(shí)驗(yàn)前先用鹽酸去除樣品無(wú)機(jī)碳成分，有機(jī)碳含量通過(guò)高溫燃燒稱重直接測(cè)得。利用日本理學(xué)RINT-TTR3型X-射線衍射儀進(jìn)行XRD實(shí)驗(yàn)，采用Cu靶(單色)，旋轉(zhuǎn)角度3°～45°，管壓45 kV，管流100 mA。定量分析采用步進(jìn)掃描，掃描速度4°/min，采樣間隔0.02°。按照標(biāo)準(zhǔn)(SY/T 5163—2010)《沉積巖中粘土礦物和常見(jiàn)非粘土礦物X-衍射分析方法》對(duì)礦物成分進(jìn)行定量分析。

2.4 納米孔隙分析

為了獲得高精度和大視域的納米孔隙圖像，采用了氬離子拋光片制作、圖像采集和拼接、孔隙分析等研究步驟和方法。氬離子拋光片尺寸為10 mm×10 mm×5 mm，圖像采集選用攜帶冷排放的Hitachi場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，并配備有低到高的二次電子探針和X-射線能譜儀(EDS)。掃描電鏡放大倍數(shù)為30×103倍(單張照片最大分辨率為9 nm)。圖像采集區(qū)域垂直于紋層面，累積采集面積60 μm×40 μm。圖像采集完成后，選用Adobe Photoshop圖形處理軟件拼接圖像。

3 結(jié)果

3.1 高硅質(zhì)和低TOC含量

四川盆地及周緣龍馬溪組黑色頁(yè)巖礦物成分有石英、粘土礦物和碳酸鹽礦物，次要礦物成分為長(zhǎng)石和黃鐵礦。碳酸鹽礦物主要為方解石和白云石，粘土礦物主要由伊利石、伊-蒙混層和綠泥石組成，偶夾少量高嶺石。

學(xué)術(shù)研究是一片璀璨的星空，學(xué)科的邊界在哪里？我們一直為這個(gè)問(wèn)題苦惱和困惑。法國(guó)哲學(xué)家埃德加·莫蘭批評(píng)說(shuō)，學(xué)科的邊界、它的語(yǔ)言和它特有的概念，使該學(xué)科孤立于其他學(xué)科和跨學(xué)科問(wèn)題，超級(jí)的學(xué)科性精神變成地主精神，禁止任何外人對(duì)他的小塊知識(shí)領(lǐng)地的入侵。在知識(shí)社會(huì)學(xué)研究領(lǐng)域，以華勒斯坦為首的古本根重建社會(huì)科學(xué)委員會(huì)的研究成果，給了我們很好的啟發(fā)，其建議是，生產(chǎn)更加開(kāi)放和更扎實(shí)可靠的知識(shí)。他們認(rèn)為我們現(xiàn)在需要做的事情，應(yīng)該是跳出傳統(tǒng)學(xué)科的邊界，甚至是將現(xiàn)有的學(xué)科界限置于不顧，去擴(kuò)大學(xué)術(shù)活動(dòng)的組織。沒(méi)有什么智慧能夠被壟斷，也不要相信有什么知識(shí)領(lǐng)域是專門(mén)保留給誰(shuí)。

龍馬溪組黑色頁(yè)巖中，隨著埋深加大，粘土礦物含量降低，深層粘土礦物含量最低(圖2a)。由南向北，淺層頁(yè)巖粘土礦物含量為25%～38%(寶1井為33%)，半深層頁(yè)巖為12.3%～23.6%(平均值為18.1%)，而深層為7.8%～19.2%(平均值13.5%)，粘土礦物含量逐漸降低。由北向南，威201和足202井淺層頁(yè)巖粘土礦物含量分別為14.3%和17.4%，黃202和自202井半深層分別為11.4%和16.9%，粘土礦物含量也逐漸降低。

龍馬溪組黑色頁(yè)巖中，隨著埋深加大，硅質(zhì)礦物含量逐漸增加，深層硅質(zhì)含量最高(圖2b)。由南向北，淺層頁(yè)巖硅質(zhì)含量為27%～40%(寶1井為30%)，半深層為36.3%～64.4%(平均值為53.4%)，而深層為51.1%～72.9%(平均值62%)，深層硅質(zhì)含量最高。由北向南，隨著埋深加大，威201和足202井硅質(zhì)含量分別為66.2%和66.7%，黃202和自202井半深層分別為65.7%和60.1%，深層硅質(zhì)含量也最高。深層頁(yè)巖放射蟲(chóng)和硅質(zhì)海綿骨針普遍發(fā)育(圖3)，局部富集。

圖3 四川盆地及周緣志留系龍馬溪組深層頁(yè)巖硅質(zhì)生物照片

龍馬溪組黑色頁(yè)巖中，隨著埋深加大，碳酸鹽礦物含量降低，深層碳酸鹽含量最低(圖2c)。由南向北，淺層頁(yè)巖碳酸鹽含量為27%～34%(寶1井為32%)，半深層為18.2%～25%(平均值為20.8%)，而深層寧210井為23.4%，深層碳酸鹽含量最低。由北向南，淺層頁(yè)巖沉積威201和足202井碳酸鹽含量分別為14.5%和7%，半深層黃202和自202井分別為17.9%和12%，深層瀘201井為14.3%，深層碳酸鹽含量也最低。

龍馬溪組一段黑色頁(yè)巖中，隨著埋深加大，TOC含量逐漸降低，深層TOC含量最低(圖2d)。由南向北，半深層YS106,YS112和寧203井TOC含量分別為5.15%,5.25%和4.72%，深層寧210井為4.69%，深層TOC含量最低。由北向南，淺層威201井TOC含量為8.2%，半深層威202、足202和黃202井分別為7.1%,4.13%和3.66%，深層瀘201井為4.25%，深水沉積TOC含量最低。

圖2 四川盆地及周緣志留系龍馬溪組不同埋深地區(qū)物質(zhì)組分

3.2 低粉砂紋層含量

四川盆地及周緣龍馬溪組含氣頁(yè)巖發(fā)育泥紋層和粉砂紋層(圖4)。泥紋層和粉砂紋層最小單層厚度一般小于30 μm，最大厚度達(dá)2 000 μm。偏光顯微鏡與SEM圖像綜合分析表明，泥紋層單層厚度多數(shù)64.8～92.8 μm，平均值76.54 μm，粉砂紋層單層厚度多數(shù)23.2～87.3 μm，平均值54.14 μm。

泥紋層以硅質(zhì)礦物為主，粉砂紋層以碳酸鹽礦物為主。泥紋層石英含量大于70%，有機(jī)質(zhì)含量大于15%；粉砂紋層碳酸鹽含量大于50%，石英含量大于20%，有機(jī)質(zhì)含量5%～15%。泥紋層中石英顆粒粒徑為1～3 μm，孤立分布或組成集合體；粉砂紋層中方解石和白云石顆粒粒徑多為20～40 μm。偏光顯微鏡下泥紋層顏色較暗，常稱作暗紋層，粉砂紋層顏色較亮，常稱作亮紋層。

龍馬溪組黑色頁(yè)巖中，隨著埋深加大，粉砂紋層含量減少，單層厚度減薄，深層以條帶狀粉砂紋層頁(yè)巖為主。淺層頁(yè)巖粉砂紋層和泥紋層互層，粉砂紋層含量約40%～60%，其單層厚度可達(dá)400～700 μm(圖4a)。半深層粉砂紋層與泥紋層薄互層沉積，二者之間可呈突變或漸變接觸，界面較為平直。其中，粉砂紋層含量約30%～40%，單層厚度為60～80 μm(圖4b)。深層頁(yè)巖主要發(fā)育厚層泥紋層夾條帶狀粉砂紋層，其中，粉砂紋層含量約5%～10%，單層厚度為23.2～40 μm，粉砂紋層單層和累計(jì)厚度較小(圖4c)。

圖4 四川盆地及周緣志留系龍馬溪組不同埋深地區(qū)紋層特征(紅色箭頭指示粉砂紋層，白色箭頭指示泥紋層)

3.3 高孔隙度和孔隙網(wǎng)絡(luò)

四川盆地及周緣龍馬溪組含氣頁(yè)巖發(fā)育有機(jī)孔、無(wú)機(jī)孔和微裂縫。有機(jī)孔分布于有機(jī)質(zhì)中，形態(tài)有橢圓狀、近球狀、不規(guī)則蜂窩狀、氣孔狀或狹縫狀(圖5a,d)。無(wú)機(jī)孔分布于礦物顆粒內(nèi)或顆粒之間，形態(tài)有三角狀、棱角狀或長(zhǎng)方形(圖5b,c、e,f)。微裂縫主要分布于礦物顆粒之間或有機(jī)質(zhì)內(nèi)部或礦物顆粒與有機(jī)質(zhì)之間，呈條帶狀，常能溝通各類孔隙。

圖5 四川盆地及周緣志留系龍馬溪組不同埋深地區(qū)頁(yè)巖納米孔隙照片

龍馬溪組黑色頁(yè)巖中，面孔率隨著埋深加大而加大，深層面孔率最大(圖6)。由北向南，淺層頁(yè)巖足202和足203井面孔率分別為1.6%和2.1%，半深層榮203和黃202井分別為1.9%和2.1%，深層瀘205和瀘203分別為6.1%和10.8%，深水沉積面孔率最大。由南向北，半深層寧203井面孔率為2%，深層寧201井和雙河剖面分別為2.8%和4.2%，深層面孔率最大。

圖6 四川盆地及周緣志留系龍馬溪組不同埋深地區(qū)含氣頁(yè)巖面孔率及孔隙組成(數(shù)據(jù)根據(jù)氬離子拋光片照片統(tǒng)計(jì)分析獲得)

龍馬溪組黑色頁(yè)巖中，隨著孔隙度和微裂縫占比增大，各類孔隙形成良好的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。以半深層寧209井為例，黑色頁(yè)巖中主要發(fā)育有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔，有機(jī)孔相對(duì)發(fā)育，無(wú)機(jī)孔含量較低(圖7a)。在有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔之間，發(fā)育少量微裂縫，有效溝通各類孔隙。而深層的瀘201井頁(yè)巖樣品中，有機(jī)孔、無(wú)機(jī)孔和微裂縫均十分發(fā)育(圖7b)。微裂縫主要沿著顆粒邊緣或切穿顆粒分布，能有效溝通各類孔隙，在平面上形成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系。

圖7 四川盆地及周緣志留系龍馬溪組不同埋深地區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)

4 討論

4.1 高硅質(zhì)和低TOC含量成因

生物成因硅造成四川盆地龍馬溪組深層黑色頁(yè)巖硅質(zhì)含量高。前人研究表明，巖石的物質(zhì)組成與陸源物質(zhì)源供給、化學(xué)沉淀作用和生物沉積作用密切相關(guān)[20]。粘土礦物多為陸源碎屑物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化作用的產(chǎn)物[21]，其含量與距離源區(qū)的遠(yuǎn)近有關(guān)。距離源區(qū)越遠(yuǎn)，粘土礦物含量越低。深層頁(yè)巖沉積時(shí)期多位于盆地沉積中心區(qū)，其遠(yuǎn)離陸源，因此粘土礦物含量較低。碳酸鹽礦物多為生物沉淀和化學(xué)沉淀作用的產(chǎn)物，其形成與水體含氧量、水體封閉程度、水體溫度及陽(yáng)光照射強(qiáng)度等有關(guān)[22]。四川盆地龍馬溪組黑色頁(yè)巖中碳酸鹽礦物多為白云石和方解石，其多形成于溫暖、清澈和水深較淺的環(huán)境，因此淺水區(qū)碳酸鹽含量較高，而深水區(qū)含量較低。而硅質(zhì)主要為生物成因[23-25]，造硅生物為硅質(zhì)海綿和放射蟲(chóng)。硅質(zhì)海綿和放射蟲(chóng)多生活于清潔、水深較大的區(qū)域，淺水區(qū)陸源物質(zhì)及鈣質(zhì)生物都會(huì)抑制其生長(zhǎng)發(fā)育[26-27]，因此深水區(qū)硅質(zhì)含量高。

低表層水體初級(jí)生產(chǎn)力及高沉積物沉積速率造成四川盆地龍馬溪組黑色頁(yè)巖低TOC含量。前人研究認(rèn)為，沉積物有機(jī)質(zhì)含量受表層水體初級(jí)生產(chǎn)力、水體氧化-還原條件、沉積物沉積速率及古水深控制[28]。表層水體初級(jí)生產(chǎn)力與水體含氧量及N、P等營(yíng)養(yǎng)元素含量有關(guān)，水體含氧量及營(yíng)養(yǎng)元素含量越高，表層水體初級(jí)生產(chǎn)力越高[29]。四川盆地龍馬溪組黑色頁(yè)巖沉積時(shí)期，古水體為分層狀態(tài)，水體上下對(duì)流較少[30-31]。因此，含氧量和營(yíng)養(yǎng)元素多來(lái)源于陸源水體注入。淺層地區(qū)沉積時(shí)期由于臨近陸源，故表層水體初級(jí)生產(chǎn)力高；深層地區(qū)沉積時(shí)期由于遠(yuǎn)離陸源，故表層水體初級(jí)生產(chǎn)力低[20]。龍一段黑色頁(yè)巖沉積時(shí)期，四川盆地水體整體都處于貧氧-缺氧狀態(tài)[13]，故氧化-還原條件對(duì)有機(jī)質(zhì)含量影響較小。沉積物沉積速率主要受可容空間控制[32]，深水沉積區(qū)可容空間大，故其沉積速率大，而淺水沉積區(qū)可容空間小，故其沉積速率低。在相同的初級(jí)生產(chǎn)力條件下，高沉積物沉積速率會(huì)攤薄有機(jī)質(zhì)，從而造成TOC含量降低[33]。四川盆地龍馬溪組深層地層厚度均大于3m，而淺層和半深層頁(yè)巖為1～2m，深層沉積速率遠(yuǎn)高于淺水沉積區(qū)。同時(shí)，深層由于可容空間較大，在相同的時(shí)間內(nèi)沉積物堆積量較大，從而大大攤薄了有機(jī)質(zhì)的含量，從而造成沉積物中TOC含量降低。古水深也影響沉積物TOC含量，水體越深，有機(jī)質(zhì)在氧化帶停滯時(shí)間越長(zhǎng)，從而有機(jī)質(zhì)分解的程度越高。但龍馬溪組黑色頁(yè)巖沉積為分層的水體，不同位置氧化帶的深度基本一致，故古水深對(duì)深層TOC含量影響不大。

4.2 低粉砂紋層含量成因

黑色頁(yè)巖常發(fā)育泥紋層和粉砂紋層[34]，紋層的常見(jiàn)成因有脈沖流[35]、多個(gè)不同水體能量的沉積事件堆積[36]、藻類生物勃發(fā)[37]、沉積分異[38]或水流搬運(yùn)分異[39]等。

富硅生物勃發(fā)是四川盆地及周緣龍一段含氣頁(yè)巖的紋層形成機(jī)制[16]。生物勃發(fā)的形成與古氣候的季節(jié)變化有關(guān)，氣候相對(duì)溫暖潮濕的季節(jié)，陸源淡水注入帶來(lái)大量營(yíng)養(yǎng)成分，造成硅質(zhì)生物的勃發(fā)性生長(zhǎng)。富硅生物勃發(fā)期，生物成因硅和有機(jī)質(zhì)大量堆積，形成泥紋層。同時(shí)，生物勃發(fā)造成水體中二氧化碳消耗嚴(yán)重，故碳酸鹽也大量沉淀[37，40]，形成富含方解石、白云石和生物骨骼的粉砂紋層。

遠(yuǎn)離物源區(qū)是深水頁(yè)巖儲(chǔ)層低粉砂紋層含量的成因。深層相對(duì)較遠(yuǎn)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)，不僅造成其可接受的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少，更可能造成其大多數(shù)情況下無(wú)法接受到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入。較少或者多次的無(wú)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入造成深水區(qū)生物勃發(fā)的規(guī)模和頻率都較小，故粉砂紋層單層厚度及占比均較小。淺層頁(yè)巖和半深層由于靠近物源，其接受到的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的機(jī)會(huì)及數(shù)量均較多，生物勃發(fā)規(guī)模及頻率均較大，故粉砂紋層單層厚度及含量均較大。

4.3 高孔隙度和孔隙網(wǎng)絡(luò)成因

生物成因硅造成四川盆地龍馬溪組深水黑色頁(yè)巖形成高孔隙度和有效孔隙網(wǎng)絡(luò)。硅質(zhì)生物埋藏成巖過(guò)程中可形成在量孔隙，從而大大增加頁(yè)巖孔隙度。前人研究表明，硅質(zhì)生物主要由硅質(zhì)殼體、有機(jī)質(zhì)及硅質(zhì)組份構(gòu)成[41]。硅質(zhì)殼體和體內(nèi)的生物硅質(zhì)均為蛋白石A，其是一種非晶質(zhì)礦物，高度無(wú)序，為無(wú)定形結(jié)構(gòu)。埋藏成巖早期，體內(nèi)有機(jī)質(zhì)大量分解，形成大量體腔孔。隨著埋藏成巖作用進(jìn)行，在大規(guī)模生烴之前，生物硅質(zhì)不斷脫水轉(zhuǎn)化，形成大量剛性石英粒間孔(圖5b,c，e)。同時(shí)，生物硅質(zhì)溶蝕和粘土礦物蝕變過(guò)程中釋放出的硅質(zhì)重結(jié)晶形成自生石英[12]，以疊置的片狀、卵狀和橢球狀產(chǎn)出，形成粘土礦物粒間孔(圖5f)。另一方面，硅質(zhì)殼體內(nèi)的蛋白石A也轉(zhuǎn)化形成石英微晶，并形成多孔的剛性格架。有機(jī)孔、石英粒間孔、粘土礦物粒間孔和格架孔的發(fā)育，大量提高了頁(yè)巖的孔隙度。硅質(zhì)是一種剛性礦物，其中石英硬度可達(dá)7.0。這些剛性格架可有效支撐上覆地層壓力，從而有利于孔隙的保存[42]。現(xiàn)代和古代的海洋中沉積及成巖轉(zhuǎn)化形成生物硅頁(yè)巖孔隙度可達(dá)35%～55%[41]。深水沉積區(qū)由于硅質(zhì)含量高，故其孔隙度更大。

高硅質(zhì)含量不僅造成高有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔，并形成良好的孔隙網(wǎng)格?？紫毒W(wǎng)格的形成有機(jī)孔、無(wú)機(jī)孔及微裂縫的豐度及相互溝通程度有關(guān)。深水沉積區(qū)，由于硅質(zhì)含量高，大量有機(jī)孔得以良好保存，故有機(jī)孔含量高。同時(shí)，由于剛性石英格架抗壓實(shí)能力強(qiáng)，石英成巖轉(zhuǎn)化過(guò)程中的大量石英?？椎牡靡粤己帽４妫薀o(wú)機(jī)孔非常豐富。同時(shí)，由于石英脆性非常好，在沉積成巖過(guò)程中容易形成大量微裂縫。有機(jī)孔、無(wú)機(jī)孔及微裂縫的相互溝通，形成良好的孔隙網(wǎng)絡(luò)。淺水區(qū)由于硅質(zhì)含量低、粘土礦物含量高，粘土礦物為塑性顆粒，其不利于孔隙的形成和保存，故其孔隙度和孔隙網(wǎng)格發(fā)育程度相對(duì)較差。

5 結(jié)論

1)相對(duì)于淺層頁(yè)巖和半深層頁(yè)巖，龍馬溪組深層頁(yè)巖儲(chǔ)層具有高硅質(zhì)含量和低碳酸鹽含量、低粘土礦物和低TOC含量的特征。由淺層至深層，頁(yè)巖硅質(zhì)含量由30%增至62%。相應(yīng)地，碳酸鹽含量由32%降至14.3%，粘土礦物含量由33%降至7.8%，TOC含量由7.1%降至4.25%。

2)相對(duì)于淺層頁(yè)巖和半深層頁(yè)巖，龍馬溪組深層頁(yè)巖儲(chǔ)層粉砂紋層含量相對(duì)較低。由淺層至深層，依次發(fā)育厚層粉砂紋層與泥紋層互層頁(yè)巖、薄層粉砂紋層和泥紋層互層頁(yè)巖和條帶狀粉砂紋層頁(yè)巖，深層頁(yè)巖儲(chǔ)層中粉砂紋層含量及單層厚度均明顯減薄。

3)相對(duì)于淺層頁(yè)巖和半深層頁(yè)巖，龍馬溪組深層頁(yè)巖儲(chǔ)層具有更高孔隙度和更有效的孔隙網(wǎng)絡(luò)。由淺水至深水區(qū)，頁(yè)巖總面孔率由1.6%增至10.8%，有機(jī)孔和無(wú)機(jī)孔均明顯增加，且微裂縫占比由1%增至12%。有機(jī)孔、無(wú)機(jī)孔和微裂縫相互連通，形成有效的孔隙網(wǎng)絡(luò)。

4)相對(duì)于淺層頁(yè)巖和半深層頁(yè)巖，龍馬溪組深層頁(yè)巖中高硅質(zhì)含量、高孔隙度和更有效的孔隙網(wǎng)絡(luò)與生物成因硅有關(guān)，低TOC含量與遠(yuǎn)離物源有關(guān)，低粉砂紋層含量與水深較大有關(guān)。生物成因硅在成巖過(guò)程中可形成大量有機(jī)孔、無(wú)機(jī)孔和微裂縫，且其能夠有效保存孔隙。有機(jī)質(zhì)的生成受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給影響，遠(yuǎn)離物源區(qū)營(yíng)養(yǎng)供給較少。粉砂紋層主要由碳酸鹽礦物組成，深層不利于碳酸鹽的形成。