漢南-米倉山古隆起周緣下寒武統(tǒng)牛蹄塘組分布特征及生烴潛力

喬建新，李金錢，王小朗

（1.陜西礦業(yè)開發(fā)工貿(mào)有限公司， 陜西 西安 710054； 2.陜西地礦集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710054）

頁巖氣是指賦存于以富有機(jī)質(zhì)頁巖為主的儲(chǔ)集巖系中的非常規(guī)天然氣，因其特殊的成藏機(jī)理、豐富的資源潛力和良好的勘探前景而受到廣泛關(guān)注。

漢南-米倉山古隆起周緣廣泛分布的下寒武統(tǒng)牛蹄塘組作為揚(yáng)子板塊西北緣主要的富有機(jī)質(zhì)頁巖層系，具有沉積厚度較大、有機(jī)質(zhì)豐度較高、有機(jī)質(zhì)成熟度適中等特征，具備頁巖氣成藏條件。筆者結(jié)合前人成果[1-12]，通過對(duì)漢南-米倉山古隆起周緣下寒武統(tǒng)牛蹄塘組分布特征及生烴潛力進(jìn)行系統(tǒng)分析，為該地區(qū)頁巖氣勘探提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子板塊西北緣，早寒武世屬淺海陸棚至斜坡沉積環(huán)境，廣泛發(fā)育牛蹄塘組富有機(jī)質(zhì)頁巖層系（圖1），主要巖性為黑色碳質(zhì)頁巖、灰黑-黑色碳質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖及深灰色泥質(zhì)粉砂巖等。

圖1 漢南-米倉山古隆起周緣地質(zhì)簡(jiǎn)圖

因古隆起周緣具有埋藏深度適中、構(gòu)造變形較弱等特征[13-16]，有利于頁巖氣的富集和保存，使得研究區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖層系成為頁巖氣勘查開發(fā)的主要目標(biāo)層位。

2 牛蹄塘組分布特征

通過野外調(diào)查、測(cè)試分析與綜合研究，基本查明了研究區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組富有機(jī)質(zhì)頁巖層系的分布、巖性及厚度等特征。

下寒武統(tǒng)牛蹄塘組（∈1n）為研究區(qū)最主要的頁巖氣目標(biāo)層位，在區(qū)內(nèi)廣泛分布，底部為深灰-黑灰色薄層狀含碳粉砂質(zhì)頁巖夾深灰色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖，下部為黑色薄層狀碳質(zhì)頁巖夾灰黑-黑色薄層狀碳硅質(zhì)巖，中部為黑色薄層狀碳質(zhì)頁巖夾灰黑-黑色薄層狀碳質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖，上部為深灰-灰黑色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖偶夾灰黑色薄層狀含碳粉砂質(zhì)泥巖（圖2）?？傮w而言，該組自下而上碳質(zhì)成分逐漸減少，泥質(zhì)和粉砂質(zhì)成分逐漸增加，顏色逐漸變淺，頁巖層段含黃鐵礦結(jié)核或呈細(xì)條帶狀分布的黃鐵礦密集層，屬淺海陸棚相半封閉滯流沉積環(huán)境。

圖2 下寒武統(tǒng)牛蹄塘組野外露頭照片

該組的富有機(jī)質(zhì)頁巖層段厚度變化相對(duì)較大，寧強(qiáng)縣石鐘溝一帶厚度為107 m，寧強(qiáng)縣唐家壩一帶厚度為128 m，旺蒼縣紅石梁一帶厚度為56 m，南江縣鳳凰村一帶厚度為57 m，南鄭縣掛寶巖一帶厚度為153 m，南鄭縣園坪子一帶厚度為182 m，西鄉(xiāng)縣大河壩一帶厚度為134 m，鎮(zhèn)巴縣平安場(chǎng)一帶厚度為126 m。

3 牛蹄塘組有機(jī)地球化學(xué)特征

通過采集新鮮露頭樣品進(jìn)行相關(guān)測(cè)試分析，對(duì)研究區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組富有機(jī)質(zhì)頁巖層系的有機(jī)地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究。

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)碳含量測(cè)試結(jié)果（表1）顯示，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組（∈1n）有機(jī)質(zhì)豐度較高。24 個(gè)樣品的有機(jī)碳含量（TOC）為0.24%～4.82%，平均值為2.18%，其中大于2.0%的樣品15 個(gè)，占總數(shù)的62.5%。

表1 下寒武統(tǒng)牛蹄塘組有機(jī)碳含量與巖石熱解測(cè)試結(jié)果

巖石熱解測(cè)試結(jié)果（表1）顯示，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組（∈1n）生烴潛力良好。24 個(gè)樣品的可溶烴（S1）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01～0.11 mg·g-1，熱解烴（S2）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01～1.38 mg·g-1，生烴勢(shì)（Pg）為0.02 ～1.49 mg·g-1。

3.2 有機(jī)質(zhì)類型

干酪根顯微組分鑒定結(jié)果（表2）顯示，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組（∈1n）以Ⅱ型干酪根為主，有機(jī)質(zhì)類型較好。16 個(gè)樣品的有機(jī)質(zhì)類型分別為Ⅰ型干酪根3 個(gè)，Ⅱ1型干酪根8 個(gè)，Ⅱ2型干酪根5 個(gè)。

表2 下寒武統(tǒng)牛蹄塘組干酪根顯微組分及有機(jī)質(zhì)類型

3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

鏡質(zhì)體反射率測(cè)試結(jié)果顯示，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組（∈1n）有機(jī)質(zhì)成熟度適中，生烴條件較好。16個(gè)樣品的鏡質(zhì)體反射率（Ro）為1.28%～2.34%，平均值為1.80%，其中1.5%～2.5%之間的樣品12 個(gè)，占總數(shù)的75%。

4 牛蹄塘組生烴潛力

漢南-米倉山古隆起周緣下寒武統(tǒng)牛蹄塘組富有機(jī)質(zhì)頁巖呈帶狀展布，且埋深適中、構(gòu)造變形較弱，大部分地區(qū)厚度在100～150 m 之間，局部大于200 m，有機(jī)質(zhì)豐度基本在2.0%以上，有機(jī)質(zhì)成熟度主要在1.5%～2.5%之間，干酪根類型以Ⅱ型為主。由此可見，該組厚度較大，有機(jī)質(zhì)豐度較高、類型較好、成熟度適中，生烴潛力良好。

5 結(jié) 論

研究區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組作為頁巖氣主要目標(biāo)層位，分布廣泛、厚度較大、有機(jī)質(zhì)豐度較高、有機(jī)質(zhì)類型較好、有機(jī)質(zhì)成熟度適中，具有良好的生烴潛力。