李慧娥

（1.長(zhǎng)江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院，湖北 武漢430100；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，江蘇 南京210016）

頁(yè)巖氣是指主體位于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中，以吸附或游離態(tài)為主要方式附存于頁(yè)巖裂隙與孔隙系統(tǒng)中的天然氣聚集，還有一部分頁(yè)巖氣可能呈溶解態(tài)儲(chǔ)存于頁(yè)巖內(nèi)的瀝青質(zhì)和干酪根有機(jī)質(zhì)中［1－2］。目前美國(guó)已經(jīng)建成較大規(guī)模的頁(yè)巖氣產(chǎn)能，使頁(yè)巖氣引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。本世紀(jì)以來(lái)，隨著壓裂技術(shù)和水平井技術(shù)的發(fā)展，頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)入了大發(fā)展階段。近年來(lái)，中國(guó)對(duì)于本國(guó)的頁(yè)巖氣發(fā)展取得了比較大的突破。中國(guó)發(fā)育海相、海陸過(guò)渡相—陸相煤系與陸相湖相3類富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，頁(yè)巖氣資源潛力大。目前勘探開(kāi)發(fā)程度低，發(fā)展前景良［3－5］。本文以江蘇地區(qū)為研究區(qū)塊，對(duì)該地區(qū)進(jìn)行頁(yè)巖氣資源潛力的評(píng)價(jià)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

江蘇省位于華北準(zhǔn)地臺(tái)和揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的銜接部位，包括揚(yáng)子陸塊。華北陸塊與黃海。東海兩大構(gòu)造盆地緊密相連；地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，郯廬斷裂帶斜貫本區(qū)西北部，將區(qū)內(nèi)地層分為倆部分，記北區(qū)和南區(qū)；北區(qū)屬于華北地臺(tái)的南緣部分，位于西北部的徐州一帶，底層發(fā)育較全，太古界的泰山群片麻巖北區(qū)的基底，中元古界缺失，上元古界－古生界地層為主要蓋層，中新生代為孤零內(nèi)陸盆地，第四系廣泛發(fā)育；南區(qū)為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的主體，地層發(fā)育齊全，新元古代到早古生代變質(zhì)基底及古－中元古代變質(zhì)塊體的卷入，晚古生代到中三疊世主要為淺海沉積蓋層，印支運(yùn)動(dòng)后全區(qū)變成統(tǒng)一的陸塊；進(jìn)入燕山期構(gòu)造動(dòng)力體系經(jīng)歷了由EW走向構(gòu)造向NE－NNE走向構(gòu)造的轉(zhuǎn)換，和以擠壓為主的構(gòu)造－巖漿造山系統(tǒng)向以拉升為主的伸展盆嶺系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。中.新生代濱太平洋陸源活動(dòng)強(qiáng)烈，經(jīng)歷了路亞大陸、古亞洲洋、伊澤奈崎/庫(kù)拉、菲律賓海等幾大板塊的相互作用，發(fā)生了兩次前后相繼的構(gòu)造動(dòng)力體制大轉(zhuǎn)換；（T3－K1的東西向古亞洲構(gòu)造向NE向古太平洋陸緣域轉(zhuǎn)換；K2－E的擠壓增生型溝湖體系向伸展減薄型陸內(nèi)斷陷盆地轉(zhuǎn)換），印支－燕山運(yùn)動(dòng)形成的構(gòu)造線一組為近EW走向，另一組為NE－NNE走向，陸內(nèi)斷陷地發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈［6－7］。研究區(qū)以下?lián)P子地區(qū)為主，自晉寧運(yùn)動(dòng)以來(lái)經(jīng)歷多次全球重大構(gòu)造事件，不同類型地層出露齊全，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。

1.1 沉積特征

以郯廬斷裂為界，全省地層劃分為北區(qū)和南區(qū)，北區(qū)位于西北角，所占面積很??；南區(qū)是主體。北區(qū)出露最古老地層為泰山群老變質(zhì)巖，上遠(yuǎn)古界淮河群直接覆蓋于泰山群之上，古生界（缺失奧陶系上統(tǒng)－石炭系下統(tǒng)）為海相－海陸交互項(xiàng)－陸相沉積地層，中生界（缺失三疊系－侏羅系中統(tǒng)）為陸相沉積地層、夾中基性火山巖。南區(qū)出露新遠(yuǎn)古代變質(zhì)基底及古生界－下中生界海相穩(wěn)定蓋層和中新生界陸相沉積地層。出露最老地層為中、新元古代變質(zhì)巖系，與上覆地層呈不整合或斷層接觸；南華系至奧陶系以淺海相碳酸鹽為主夾碎屑巖，志留系為海相砂頁(yè)巖［8－9］。泥盆系中、下統(tǒng)普遍缺失，上統(tǒng)以石英砂巖為主，底部常為石英礫巖，與下伏地層多呈平行不整合接觸。石炭－二疊系主要為淺海碳酸鹽巖和硅泥質(zhì)沉積夾濱海含煤碎屑沉積。三疊系下部為淺海相碳酸鹽巖，上部為陸相紅層及含煤地層，二者間常夾蒸發(fā)巖。侏羅－白堊系為陸相含煤碎屑巖系、紅層及火山巖。新生界多為陸相碎屑巖及松散沉積物，夾少量基性火山巖。

1.2 構(gòu)造演化

江蘇地跨華北陸塊區(qū)、蘇魯造山帶、揚(yáng)子陸塊區(qū)三大地質(zhì)構(gòu)造單元，不同歷史時(shí)期各構(gòu)造單元所處的大地構(gòu)造環(huán)境不斷變化，不同地質(zhì)歷史時(shí)期各種大地構(gòu)造環(huán)境下形成的巖石構(gòu)造組合或構(gòu)造相在空間上的疊加，現(xiàn)今的地質(zhì)面貌主要是印支－燕山期構(gòu)造作用對(duì)前期地質(zhì)構(gòu)造后的綜合反映，以燕山－喜山期斷塊作用為特征，空間上為不同斷塊的拼合，每個(gè)斷塊可能有不同地質(zhì)歷史時(shí)期多個(gè)大地構(gòu)造環(huán)境形成的大地構(gòu)造相或巖石構(gòu)造組合也可能為不同斷塊的組合部分［10－11］。在這一大的構(gòu)造背景下，江蘇境內(nèi)構(gòu)造格局繁雜而多彩，發(fā)育了韌性變形構(gòu)造、褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造和上疊中、新生代構(gòu)造盆地等多種類型的地質(zhì)構(gòu)造。

2 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系地球化學(xué)特征

2.1 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系分布

自震旦紀(jì)以來(lái)發(fā)育多套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖（主要是暗色頁(yè)巖）層系，且面積分布廣，層位穩(wěn)定，埋藏適中。其中晚震旦世－早志留世深水環(huán)境下形成的多套巨厚黑色頁(yè)巖；如早寒武世幕府山組，中晚奧陶胡樂(lè)組，早－中志留世高家邊組，茅頭組、墳頭組，石炭－二疊紀(jì)濱淺海－海陸交互相含碳頁(yè)巖層亦較發(fā)育并在南華北地區(qū)發(fā)育較厚的煤層；蘇北盆地則在早白堊世葛村組、晚白堊世浦口組和早第三紀(jì)泰州組、戴蘭組、三垛組頁(yè)巖厚度大［12－13］；這些層段都是頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)的重點(diǎn)層段，部分地段已發(fā)現(xiàn)具有良好的生烴潛力的烴源巖。

2.2 地球化學(xué)特征

2.2.1 徐州－豐、沛、銅地區(qū)

徐州－豐沛銅地區(qū)在區(qū)域地質(zhì)上屬于魯西隆起區(qū)的黃口坳陷東部，其北部以豐沛斷層與豐沛凸起相隔，南超覆于凸起之上，整體呈東西向帶狀，坳陷北陡南緩，北深南淺，自西向東依次為后黃樓凹陷、李寨低凸起和敬安凹陷。

本區(qū)存在生油（氣）層系：①下白堊統(tǒng)第一、二段；②石炭、二疊系。

1）下白堊統(tǒng)第一、二段。有機(jī)質(zhì)豐度：從有機(jī)碳含量看，第一段屬非生油巖，第二段除下部外，屬較好生油巖。有機(jī)質(zhì)類型：第一段和第二段下部屬腐植型，第二段中部屬腐植－腐泥型，第二段上部屬腐泥－腐植型。綜合分析各項(xiàng)分析鑒定結(jié)果，趨向按熱解分析的平均值來(lái)劃分類型。，即白堊系下統(tǒng)第一段和第二段下部屬腐植型，生油潛力較低；第二段中部屬腐植－腐泥型，上部屬腐泥－腐植型，生油潛力較高。從這套地層的沉積環(huán)境看，白堊系下統(tǒng)第一段和第二段下部屬湖濱至淺湖相沉積、第二段中、上部為半深湖相沉積，這倆種環(huán)境下的生物也構(gòu)成了原始母質(zhì)的差異。有機(jī)質(zhì)熱演化程度：根據(jù)熱解分析，白堊系下統(tǒng)產(chǎn)率指數(shù)普遍很低，其中上部一般小于0.06，下部為0.16～0.33，最高熱解溫度為424～431℃；地溫56.7～64℃，OEP為1.26～2.46，大部分大于2。白堊下統(tǒng)第一段，由于埋深增加，產(chǎn)率指數(shù)由0.43逐漸增至0.80，產(chǎn)率指數(shù)曲線的拐點(diǎn)井深為1800m，相應(yīng)井深溫度為69.2℃，且此段中、下部最高熱解溫度一般為428～437℃，地溫為78.9～76.3℃，其熱演化條件較白堊系下統(tǒng)第二段都好，可惜其暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度太低。從區(qū)域上看，在繼承性較好的李寨低凸起倆側(cè)的后黃樓凹陷和敬安凹陷，該層系有隨著埋深加大，有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度增高的可能性，故考慮白堊系定為可能生油層，第二段定為生油層。

2）石炭、二疊系。石炭、二疊系中的暗色泥巖、煤層和石灰?guī)r有一定的厚度；重要含煤層位同為太原組、山西組和下石盒子組，這為煤成氣的生成提供了較豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)［14］。但是、各層生氣母巖的地球化學(xué)特征有所差異。有機(jī)質(zhì)豐度：煤的有機(jī)碳含量最高。太原組煤20（煤層采用徐州礦務(wù)局方案進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)）C＝33.3%，煤22C＝77.25%，其次是太原組石灰?guī)r，C＝0.47%。暗色泥巖除上石盒子組較低以外，其余各組均達(dá)1.06%～4.94%。有機(jī)質(zhì)類型：據(jù)太原組石灰?guī)r熱解分析：S2/S3＝0.76，CP/CoT＝6.5%，IH＝46mg/gcOT，S1＋S2＝0.37mg/g，屬腐植型；下石盒子組煤2的鏡質(zhì)組46%，惰性組53%，殼質(zhì)組1%，太原組煤4的鏡質(zhì)組90%，惰性組10%，這些均為典型腐植煤特征，具有機(jī)質(zhì)亦屬腐殖型。

2.2.2 蘇北地區(qū)

蘇北地區(qū)海相中、古生界發(fā)育三套泥頁(yè)巖生烴層系，分別為下寒武統(tǒng)幕府山組、上奧陶統(tǒng)五峰組－下志留統(tǒng)高家邊組及二疊系（孤峰組、大隆組和龍?zhí)督M）。

下寒武統(tǒng)灰黑色泥巖及頁(yè)巖主要發(fā)育于下部，沿北東向展布，厚達(dá)100m以上。泰州凸起上的蘇121井及黃橋的N2井均揭示幕府山組暗色泥巖，其中蘇121井幕府山組暗色泥巖，其中蘇121井幕府山組暗色巖厚116m。上奧陶統(tǒng)五峰組－下志留統(tǒng)高家邊組在蘇北地區(qū)分布廣泛。上奧陶統(tǒng)的厚度相對(duì)較小，一般小于30m。下志留統(tǒng)厚度較大，但有機(jī)質(zhì)富集段主要位于底部100m左右。二疊系孤峰組、龍?zhí)督M和大隆組原始生烴層在蘇北地區(qū)全區(qū)均有分布，但在西部地區(qū)剝蝕嚴(yán)重。孤峰組以灰黑色硅質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖及硅質(zhì)頁(yè)巖為主，厚度一般小于50m；龍?zhí)督M以黑色頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖及煤線為主，夾薄層灰?guī)r、長(zhǎng)石石英砂巖，厚度一般100～300m；大隆組以灰黑色泥頁(yè)巖，硅質(zhì)泥巖及灰色灰?guī)r為主，厚度一般小于25m。

有機(jī)質(zhì)豐度總的來(lái)說(shuō)，下古生界烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度普標(biāo)較高。如蘇121井2701.24～2701.8m取芯段下寒武統(tǒng)泥巖有機(jī)碳平均為4.18%；3492.78～3496.70m井段平均為3.4%；N2井1881.36～1886.30m取芯段下寒武統(tǒng)有機(jī)碳平均為2.88%；全椒地區(qū)露頭下寒武統(tǒng)泥巖有機(jī)碳為5.67%，有機(jī)質(zhì)十分富集，屬于極好生烴層。上奧陶烴源層豐度較高的代表井為荻3井，有機(jī)碳高達(dá)2.37%，屬于好－較好生烴層。二疊大隆組、龍?zhí)督M和孤峰組有機(jī)質(zhì)豐度相對(duì)較高，可達(dá)16.9%，85%以上樣品的有機(jī)質(zhì)碳含量大于0.6%，多屬于較好－極好的生烴層。蘇北地區(qū)下古生界烴源巖的熱演化程度普遍較高，多達(dá)高成熟－過(guò)成熟階段（表1）。

2.2.3 蘇南地區(qū)

蘇南盆地句容地區(qū)是下?lián)P子地區(qū)中、古生界海相地層分布區(qū)唯一取得初步突破的地區(qū)（表2）。

表1 蘇北地區(qū)下古生界熱演化程度統(tǒng)計(jì)表

表2 句容地區(qū)生油巖數(shù)據(jù)表

它位于江蘇南京江寧句容縣范圍內(nèi)，面積約3450km2。地面和鉆井油井顯示眾多，主要見(jiàn)于浦口組、葛村組、上侏羅統(tǒng)、青龍組、二疊系、石炭系、五通組、志留系，屬孔隙、溶孔、裂隙型儲(chǔ)層。句12井在印支期不整合面附近油氣顯示活躍。容2、容3、井獲工業(yè)性油流。此外，容2井在白堊系葛村也獲得1.1t海相原油，標(biāo)志著油氣勘探的初步突破。本區(qū)三疊系牙形刺色變指數(shù)為1～16。煤牌號(hào)屬于肥煤、氣煤處于有機(jī)質(zhì)成熟階段。根據(jù)奧陶系牙形刺色指數(shù)高達(dá)4，表明下古生界有機(jī)質(zhì)演化程度高于上古生界和三疊系，進(jìn)入高成熟和過(guò)成熟階段［15］。

3 頁(yè)巖氣勘探有利區(qū)評(píng)價(jià)

徐州－豐、沛、銅地區(qū)產(chǎn)油（氣）潛力：石炭二疊系暗色泥巖和石灰?guī)r，其有機(jī)碳含量都很高，但氯仿瀝青“A”含量都很低，一般為0.006%～0.06%，轉(zhuǎn)化率也較低，“A”/C；0.87%～3.92%，烴/C＝0.45%～1.92%，熱解分析：S1＋S2＝0.1～0.9mg/g。不同變質(zhì)程度的煤的轉(zhuǎn)化率也不高，“A”/C＝0.08%～1.59%，烴/C＝0.08%～1.25%，也反映了腐植型生氣母巖有機(jī)質(zhì)豐度高而產(chǎn)烴率低的特點(diǎn)，同時(shí)也說(shuō)明本區(qū)石炭二疊系母巖有利于生氣而不利于生油。

根據(jù)蘇北地區(qū)的地球化學(xué)特征描述，蘇北地區(qū)二疊系大隆組、龍?zhí)督M及孤峰組烴源巖成熟度相對(duì)較低，蘇北盆地東部自北向南見(jiàn)到大量的海相中、上古生界油顯示。鹽城凹陷興橋X1井二疊系烴源巖Ro約1.1%～1.3%，烴源巖中瀝青“A”高達(dá)0.039%，A/C%高達(dá)9.28.向南N參2井棲霞組Ro僅0.52%～0.72%，海安凹陷臺(tái)X8井二疊系油顯示也來(lái)自二疊系本身。黃橋地區(qū)蘇174井龍?zhí)督MRo僅為0.77%，表明蘇北地區(qū)二疊系大隆組、龍?zhí)督M及孤峰組烴源巖正處于成熟生油階段，局部地區(qū)可以生氣［13］。

根據(jù)蘇南地區(qū)地層巖性特征、國(guó)外裂縫性油氣田實(shí)例及下?lián)P子區(qū)目前所獲得的有限縫隙性含油及油氣流資料，認(rèn)為蘇南地區(qū)下志留統(tǒng)高家邊組、下石炭統(tǒng)高驪山組、下二疊統(tǒng)孤峰組、上二疊統(tǒng)以及中下三疊統(tǒng)泥巖、硅質(zhì)頁(yè)巖，都是有利的含油氣儲(chǔ)集層。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)江蘇盆地各區(qū)域的構(gòu)造沉積演化特征的分析，以及地化數(shù)據(jù)的處理，認(rèn)為江蘇盆地下?lián)P子區(qū)所含頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度高，沉積環(huán)境穩(wěn)定，具有良好的生成頁(yè)巖氣的條件。根據(jù)國(guó)內(nèi)認(rèn)定的頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，江蘇地區(qū)豐沛銅地區(qū)的第三系、下白堊統(tǒng)、石炭系、二疊系，蘇北地區(qū)的二疊系、蘇南地區(qū)中古生界的各項(xiàng)指標(biāo)都可達(dá)到頁(yè)巖氣成藏標(biāo)準(zhǔn)，如果僅僅從有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度分析，這些地區(qū)的頁(yè)巖氣形成具較大商業(yè)價(jià)值氣藏的潛力巨大，但由于該地區(qū)目前缺乏相應(yīng)的鉆井測(cè)井資料，以及地質(zhì)調(diào)查資料并不完善，江蘇地區(qū)頁(yè)巖氣成藏的進(jìn)一步結(jié)論仍需驗(yàn)證。

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