劉忠寶,邊瑞康,高波,王鵬威,王濡岳,金治光,杜偉

1.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；2.中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；3.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京102249

0 引言

中國(guó)南方早寒武世沉積了一套黑色頁(yè)巖，是除志留系以外，另一套非常重要的優(yōu)質(zhì)海相烴源巖層系[1]。盡管其頁(yè)巖形成時(shí)代老、熱演化程度高(Ro以3.0%～4.0%為主)、多期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，但由于其具有有機(jī)質(zhì)豐度高、有機(jī)質(zhì)類型好(I型干酪根)、厚度大和分布面積廣等良好條件，一直被作為頁(yè)巖氣勘探的重要接替層系[2-4]。近年來，國(guó)土資源部、中國(guó)石化、中國(guó)石油及地方單位陸續(xù)

開展過一些研究及頁(yè)巖氣井鉆探工作，雖然整體勘探效果并不理想，但在川西南地區(qū)W201井與JY1井，黔南地區(qū)HY1井、黔東南TX1井及宜昌地區(qū)YY1井等幾個(gè)地區(qū)仍獲得一些頁(yè)巖氣流發(fā)現(xiàn)(圖1)，其中W201井、JY1井和YY1井壓裂測(cè)試日產(chǎn)量均超過萬m3，反映出南方寒武系仍具有一定的頁(yè)巖氣勘探潛力，但頁(yè)巖氣地質(zhì)條件復(fù)雜，不同地區(qū)差異大，勘探研究極具挑戰(zhàn)性。

圖1 研究區(qū)平面位置圖Fig.1 Sketch map of study area

隨著國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的不斷深入，已認(rèn)識(shí)到尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育段及發(fā)育區(qū)是頁(yè)巖氣勘探研究中的核心問題，頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙與砂巖、碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙相比，除了孔徑極小(微米級(jí)-納米級(jí))外，最特殊之處在于其有機(jī)質(zhì)內(nèi)部氣孔(有機(jī)質(zhì)孔隙)的發(fā)育[5-8]。北美地區(qū)Fort Worth盆地石炭系Barnett頁(yè)巖、Appalachian盆地泥盆系Marcellus頁(yè)巖、得克薩斯州東部侏羅系Haynesville頁(yè)巖[9-10]及中國(guó)四川盆地上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖[7，11]的研究普遍認(rèn)為有機(jī)質(zhì)孔隙是最為重要的頁(yè)巖氣儲(chǔ)集空間，頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)孔隙的良好發(fā)育是頁(yè)巖氣富集的關(guān)鍵因素[12-13]。對(duì)于南方寒武系頁(yè)巖儲(chǔ)層的研究及認(rèn)識(shí)，最初由于巖芯樣品少，多來自于對(duì)于野外露頭頁(yè)巖樣品的物性測(cè)試分析，平均孔隙度為3.87%～8.29%[14-15]，與美國(guó)主要產(chǎn)氣頁(yè)巖儲(chǔ)層的平均孔隙度4.22%～6.51%[16]及焦石壩地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖平均孔隙度4.52%[17]相比儲(chǔ)集性能并不差。近年來，隨著新鉆井頁(yè)巖巖芯樣品的獲取及分析發(fā)現(xiàn)，寒武系頁(yè)巖巖芯孔隙度整體較低，多<2%，前期的露頭樣品之所以孔隙度值高，主要是由于其受到了后期風(fēng)化及溶蝕改造作用影響，氬離子拋光-掃描電鏡下普遍發(fā)育大量微米級(jí)無機(jī)礦物質(zhì)孔隙(圖2)。而對(duì)于造成寒武系頁(yè)巖孔隙度整體相對(duì)較低的原因研究較少，僅有的已發(fā)表的文獻(xiàn)認(rèn)為：①熱成熟度高，有機(jī)質(zhì)碳化加重，有機(jī)質(zhì)孔隙不發(fā)育，液態(tài)烴裂解近衰竭，孔隙內(nèi)壓力降低，有機(jī)質(zhì)孔隙出現(xiàn)塌陷，并經(jīng)壓實(shí)消失；②成巖作用強(qiáng)，晶間孔減少[18-19]。但筆者的研究發(fā)現(xiàn)，寒武系絕大多數(shù)頁(yè)巖中還是發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔隙的，而且不同地區(qū)頁(yè)巖中孔隙發(fā)育特征有差異[20-21]。目前頁(yè)巖氣勘探生產(chǎn)研究多認(rèn)為儲(chǔ)集能力差、有機(jī)質(zhì)成熟度過高及保存條件差是制約中國(guó)南方大部分地區(qū)寒武系頁(yè)巖含氣性差或產(chǎn)氣量低的主要因素，但川西南地區(qū)JY1井下寒武統(tǒng)筇竹寺組上部、宜昌地區(qū)YY1井下寒武統(tǒng)水井沱組仍發(fā)育有相對(duì)高孔隙度頁(yè)巖層段，且壓裂試采均已獲得工業(yè)頁(yè)巖氣流，因此寒武系仍具備一定的頁(yè)巖氣勘探潛力，值得不斷的探索。頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)孔隙的表征及其發(fā)育特點(diǎn)的研究，對(duì)于查明頁(yè)巖氣富集機(jī)理至關(guān)重要。因此，本文以上揚(yáng)子地區(qū)典型鉆井巖芯觀察為基礎(chǔ)，基于室內(nèi)巖芯樣品的巖礦、有機(jī)地化及儲(chǔ)層孔隙表征方面的測(cè)試分析，對(duì)頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)及有機(jī)質(zhì)孔隙(包括孔隙類型、大小、形態(tài)和多少等)的發(fā)育特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，以期對(duì)寒武系的頁(yè)巖氣勘探有一些啟示。

(a)微米級(jí)礦物顆粒溶蝕孔隙，永和剖面牛蹄塘組；(b)微米級(jí)無機(jī)礦物質(zhì)孔隙較發(fā)育，有機(jī)質(zhì)分散均勻，開陽剖面牛蹄塘組。圖2 野外露頭頁(yè)巖樣品無機(jī)礦物質(zhì)孔隙發(fā)育特征Fig.2 Development characteristics of inorganic mineral pores in outcrop shale samples

1 頁(yè)巖的基本地質(zhì)特征

1.1 地層特征簡(jiǎn)述

上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)巖石地層分區(qū)多，頁(yè)巖層系地層名稱復(fù)雜多樣。本文涉及的主要地層分區(qū)及各組之間對(duì)應(yīng)關(guān)系詳見表1，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖主要發(fā)育于筇竹寺期的筇竹寺組、牛蹄塘組、九門沖組及水井沱組。其中川西南地區(qū)筇竹寺組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖縱向分布以多套、薄層為特點(diǎn)，而其他地區(qū)均以大套連續(xù)厚層分布為主。

表1 上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)地層分區(qū)及劃分對(duì)比表[22]

1.2 頁(yè)巖礦物組成及巖相類型

頁(yè)巖巖芯觀察、全巖礦物X-衍射及巖石薄片鑒定結(jié)果表明，不同地區(qū)下寒武統(tǒng)頁(yè)巖礦物組成特征存在一定差異(表2)，表現(xiàn)為川西南地區(qū)筇竹寺組頁(yè)巖礦物組成以黏土礦物、石英(陸源)為主，其次為長(zhǎng)石，含少量碳酸鹽巖礦物及黃鐵礦，其中黏土含量35%～55%，平均值43.8%；石英含量24%～40%，平均值32.8%。頁(yè)巖巖石類型主要以黑色碳質(zhì)頁(yè)巖(圖3a)和深灰色紋層狀粉砂質(zhì)頁(yè)巖為主。黔南地區(qū)九門沖組頁(yè)巖礦物以石英(生物及自生成因)、黏土為主，含少量長(zhǎng)石及黃鐵礦。其中石英含量32%～59%，平均值43.4%；

表2 頁(yè)巖全巖礦物組成與有機(jī)碳含量數(shù)據(jù)表

注：J1為川西南地區(qū)樣品、H1為黔南地區(qū)樣品、C1為彭水地區(qū)樣品。

黏土含量16%～40%，平均值33.4%。頁(yè)巖巖石類型主要以碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖為主(圖3b)。而彭水地區(qū)水井沱組上部頁(yè)巖礦物組成以黏土礦物、碳酸鹽巖礦物為主，其次為石英及黃鐵礦。顯微鏡下可見粉砂碎屑顆粒與粉-泥晶碳酸鹽晶粒相混富集呈斑塊狀、拉長(zhǎng)狀分布，頁(yè)巖巖相類型主要以黑色碳質(zhì)灰質(zhì)頁(yè)巖為主(圖3c)。石牌組中部頁(yè)巖礦物組成以黏土礦物、陸源石英為主，其次為長(zhǎng)石，其中黏土含量33%～50%，平均值41%，石英含量35%～57%，平均值43%，顯微鏡下粉砂碎屑分布不均，頁(yè)巖巖石類型主要以深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖為主(圖3d)。

1.3 頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征

頁(yè)巖有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)類型及有機(jī)質(zhì)成熟度是反映頁(yè)巖生烴潛力的3個(gè)重要的有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)，也是控制頁(yè)巖能否發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔隙及有機(jī)質(zhì)孔隙大小、多少的必要條件[23]。川西南地區(qū)筇竹寺組頁(yè)巖有機(jī)碳(TOC)含量介于0.6%～2.31%之間，平均值為1.17%(表2)；巖芯實(shí)測(cè)等效鏡質(zhì)體反射率(Ro)主要分布在2.7%～3.1%，平均為2.9%；干酪根碳同位素(δ13C)值介于-28×10-3～-33×10-3之間。有機(jī)巖石學(xué)鑒定結(jié)果顯示，有機(jī)質(zhì)以固體瀝青、藻類體為主，其次為礦物瀝青基質(zhì)，固體瀝青主要分布于裂縫或粒間孔隙，藻類體降解呈微?；植?圖4a)。黔南地區(qū)九門沖組頁(yè)巖有機(jī)碳(TOC)含量介于4.86×10-3～6.75×10-3，平均值為5.84%(表2)，Ro分布范圍為2.9%～3.4%，干酪根碳同位素值均<-29×10-3，有機(jī)質(zhì)仍以固體瀝青、藻類體為主，但固體瀝青含量較川西南地區(qū)高(圖4b)。彭水地區(qū)水井沱組頁(yè)巖有機(jī)碳含量介于3.1%～6.3%，平均為4.6%，除石牌組頁(yè)巖局部有機(jī)碳含量可達(dá)0.5%外，整體普遍較低。頁(yè)巖Ro值分布范圍為3.5%～4.0%，有機(jī)質(zhì)以固體瀝青、藻類體為主，油浸反射光下呈灰色-灰白色，不發(fā)熒光。綜上所述下寒武統(tǒng)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型，有機(jī)顯微組分主要為固體瀝青、藻類體，局部地區(qū)發(fā)育礦物瀝青基質(zhì)，低等浮游生物是有機(jī)質(zhì)的重要母質(zhì)來源。

2 頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙類型及特征

下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖孔隙類型的研究表明，整體上有機(jī)質(zhì)孔隙與各類無機(jī)礦物質(zhì)孔(粒間孔、黏土礦物層間孔、粒內(nèi)孔和鈉長(zhǎng)石蝕變縫型孔)均有發(fā)育[19-21,24-25]，但不同地區(qū)孔隙類型存在一定差異性。川西南富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖孔隙以粒間孔、黏土礦物層間孔為主，形態(tài)多呈三角形、多邊形及狹縫形，其次為有機(jī)黏土復(fù)合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙，形態(tài)多呈不規(guī)則形，而黔南及黔東南地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖以有機(jī)質(zhì)孔隙為主，無機(jī)礦物質(zhì)孔基本不發(fā)育[21]。本次研究在川西南、黔南地區(qū)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)川東彭水地區(qū)下寒武統(tǒng)頁(yè)巖(水井沱組、石牌組)的巖礦、有機(jī)地化及氬離子拋光-掃描電鏡研究，重點(diǎn)從有機(jī)質(zhì)組分類型及其在頁(yè)巖中賦存方式的角度，識(shí)別劃分出3種有機(jī)質(zhì)孔隙類型：即固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙、有機(jī)質(zhì)-無機(jī)礦物復(fù)合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙及莓狀黃鐵礦集合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙，絕大多數(shù)固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)微孔隙(孔徑<30 nm)的普遍發(fā)育及個(gè)別大孔徑(50～300 nm)有機(jī)質(zhì)孔隙的發(fā)現(xiàn)，揭示寒武系頁(yè)巖曾經(jīng)大量發(fā)育大孔徑有機(jī)質(zhì)孔隙，后期構(gòu)造裂縫導(dǎo)致的天然氣的散失是有機(jī)質(zhì)孔隙坍塌萎縮變小的主要原因；有機(jī)質(zhì)-黏土復(fù)合體、莓狀黃鐵礦集合體能夠形成穩(wěn)定的抗壓結(jié)構(gòu)，有利于有機(jī)質(zhì)及其內(nèi)部孔隙的保存，是寒武系頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙賦存的重要形式。

2.1 固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙

頁(yè)巖有機(jī)巖石學(xué)、鏡質(zhì)體反射率測(cè)定和氬離子拋光-掃描電鏡鑒定綜合分析表明，下寒武統(tǒng)頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)組分主要為固體瀝青，即后油瀝青，從形貌特征上來看，沒有固定形態(tài)，多呈塊狀、零散分布[26]，其大量賦存于成油期前形成的無機(jī)礦物顆粒(主要為石英，其次為長(zhǎng)石和黏土等)粒間孔隙中。絕大多數(shù)固體瀝青內(nèi)部發(fā)育大量納米級(jí)有機(jī)質(zhì)孔隙，孔徑多<30 nm，形態(tài)多呈不規(guī)則狀、針孔狀及短狹縫形(圖5)。但局部個(gè)別樣品中仍發(fā)現(xiàn)同一固體瀝青內(nèi)部孔徑為50～300 nm的有機(jī)質(zhì)孔隙與孔徑<30 nm的有機(jī)質(zhì)孔隙均有發(fā)育的現(xiàn)象，且大孔徑的有機(jī)質(zhì)孔隙形態(tài)呈近橢圓形(圖6)，反映出下寒武統(tǒng)頁(yè)巖曾經(jīng)形成過大孔徑有機(jī)質(zhì)孔隙，有機(jī)質(zhì)成熟度過高未必是導(dǎo)致其孔徑小的致命因素，頁(yè)巖中一些不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔隙的固體瀝青的發(fā)育特點(diǎn)提供了重要的啟示，上揚(yáng)子地區(qū)寒武系富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型均為Ⅰ型，目前來看，這些不發(fā)育孔隙的有機(jī)質(zhì)在形態(tài)、有機(jī)質(zhì)組分類型上與發(fā)育孔隙的有機(jī)質(zhì)并無明顯差異，但其有機(jī)質(zhì)邊緣或者內(nèi)部普遍發(fā)育一些幾十nm至幾百nm的微裂縫(圖7a、b)，推測(cè)這些微小的裂縫在漫長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)足以造成單個(gè)固體瀝青內(nèi)天然氣的散失，導(dǎo)致早期形成的有機(jī)質(zhì)孔隙萎縮坍塌變小，直至消失，而從HY1、CS1和TX1等井的實(shí)際鉆探情況來看，巖芯上高角度裂縫、滑脫面較發(fā)育(圖7c-e)，對(duì)于整個(gè)頁(yè)巖層段內(nèi)天然氣的散失破壞必將更為強(qiáng)烈。黔北岑鞏區(qū)塊頁(yè)巖氣的保存條件的研究顯示：TX1井位于構(gòu)造穩(wěn)定部位，距斷裂較遠(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量1.1～2.8 m3/t，含氣性較好。CY1井位于斷裂附近，現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量0.3～1.8 m3/t，TM1井位于走滑斷裂帶，高角度斷層、裂縫非常發(fā)育，現(xiàn)場(chǎng)解析含氣量?jī)H為0.1～0.4 m3/t[27]，因此，過高成熟度對(duì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙的發(fā)育及頁(yè)巖氣的富集會(huì)有影響，但導(dǎo)致四川盆地之外大部分地區(qū)下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔隙孔徑極小，孔隙度低，含氣性差的更為重要因素應(yīng)是保存條件導(dǎo)致的氣體大量散失。

(a)碳質(zhì)頁(yè)巖，JY1井，筇竹寺組，單偏光；(b)碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖，HY1井，九門沖組，單偏光;(c) 碳質(zhì)灰質(zhì)頁(yè)巖，CS1井，水井沱組，單偏光; (d) 粉砂質(zhì)頁(yè)巖，CS1井，石牌組，單偏光。圖3 下寒武統(tǒng)主要頁(yè)巖巖石類型及特征Fig.3 Primary lithology types and characteristics of Lower Cambrian shale

(a)固體瀝青和藻類體為主，藻類體降解呈微?；植?，黃鐵礦含量較高，JY1井，筇竹寺組；(b)固體瀝青、藻類體為主，固體瀝青主要分布 于裂縫或粒間孔隙，HY1井，九門沖組。圖4 頁(yè)巖有機(jī)顯微組分特征Fig.4 Characteristics of organic maceral composition of shale

(a)與(c)為固體瀝青賦存于石英顆粒間，局部含少量黏土，HY1井，九門沖組；(b)與(d)分別為(a)、(c)中紅色線框放大， 固體瀝青內(nèi)發(fā)育納米級(jí)孔隙。圖5 多數(shù)固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育特征Fig.5 Development characteristics of organic matter pores in most solid bitumen

(a) 碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖，HY1井，九門沖組; (b)為(a)中紅色線框放大，固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育，孔徑幾納米至300 nm均有，大孔以橢圓形為主; (c)碳質(zhì)頁(yè)巖，JY1井，筇竹寺組；(d)為(c)中紅色線框放大，固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育，孔徑幾十納米至400 nm均有，整體孔徑較(b)圖略大。圖6 少量單個(gè)固體瀝青內(nèi)大孔徑有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育特征Fig.6 Development characteristics of large-diameter organic matter pores in single solid bitumen

2.2 有機(jī)質(zhì)-無機(jī)礦物復(fù)合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙

大量氬離子拋光-掃描電鏡鑒定分析顯示，頁(yè)巖中見較多的無定型有機(jī)質(zhì)與無機(jī)礦物混合共存，形成了有機(jī)質(zhì)-無機(jī)礦物復(fù)合體，其中以有機(jī)黏土復(fù)合體最為普遍[28]。川西南地區(qū)筇竹寺組頁(yè)巖掃描電鏡下有機(jī)黏土復(fù)合體主要表現(xiàn)為板條狀伊利石礦物與有機(jī)質(zhì)伴生發(fā)育，黏土礦物多呈無明顯定向性排列，有機(jī)質(zhì)內(nèi)部納米級(jí)孔隙較發(fā)育，以不規(guī)則形為主，孔徑多為幾納米至50 nm為主，最大可達(dá)300 nm(圖8a、b)。彭水地區(qū)水井沱組及黔南地區(qū)九門沖組也見少量有機(jī)黏土復(fù)合體，但其有機(jī)質(zhì)內(nèi)孔隙發(fā)育程度不如川西南地區(qū)。而彭水地區(qū)石牌組頁(yè)巖中有機(jī)黏土復(fù)合體主要表現(xiàn)為針葉狀綠泥石礦物與有機(jī)質(zhì)均勻混合共生，綠泥石雜亂堆積，在有機(jī)質(zhì)內(nèi)部及有機(jī)質(zhì)與綠泥石間發(fā)育大量不規(guī)則形、三角形及長(zhǎng)條形孔隙(圖8c、d)。此外，下寒武統(tǒng)個(gè)別頁(yè)巖樣品中還見少量有機(jī)質(zhì)-磷灰石、有機(jī)質(zhì)-金紅石復(fù)合體，其有機(jī)質(zhì)內(nèi)部有大量納米級(jí)孔隙發(fā)育(圖8e、f)。有機(jī)質(zhì)-無機(jī)礦物復(fù)合體作為頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)存在的一種重要形式，尤其是有機(jī)質(zhì)-黏土礦物形成的復(fù)合體，其一方面可以吸附聚集有機(jī)質(zhì)，為有機(jī)質(zhì)富集提供條件[29]，另一方面有機(jī)質(zhì)與黏土礦物的結(jié)合，增強(qiáng)了有機(jī)質(zhì)的熱穩(wěn)定性[30]，加之黏土礦物的雜亂堆積可以形成抗壓實(shí)結(jié)構(gòu)，因此，對(duì)于寒武系頁(yè)巖而言，有機(jī)質(zhì)-黏土復(fù)合體的良好發(fā)育有利于其內(nèi)部有機(jī)質(zhì)孔隙的保存，但有機(jī)質(zhì)-黏土復(fù)合體成因機(jī)制及分布仍有待深入探索，這可能是尋找寒武系有效富氣儲(chǔ)層的重要方向。

(a)有機(jī)質(zhì)邊緣微裂縫發(fā)育，固體瀝青內(nèi)未見有機(jī)質(zhì)孔隙，HY1井，九門沖組；(b)有機(jī)質(zhì)邊緣微裂縫發(fā)育，固體瀝青內(nèi)未見有機(jī)質(zhì)孔隙，CS1井，水井沱組；(c) 滑脫面，HY1井，九門沖組; (d)高角度裂縫，方解石全充填，CS1井，水井沱組；(e) 高角度裂縫，縫面見方解石，HY1井，九門沖組。圖7 頁(yè)巖中不同尺度裂縫發(fā)育特征Fig.7 Development characteristics of multiple-scale fractures in shale

(a)有機(jī)質(zhì)-板條狀伊利石礦物復(fù)合體，不規(guī)則形狀有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育，JY1井，筇竹寺組；(b)有機(jī)質(zhì)-板條狀伊利石礦物復(fù)合體，有機(jī)質(zhì)孔隙大小不一，孔徑最大可達(dá)300 nm，JY1井，筇竹寺組；(c) 有機(jī)質(zhì)-針葉狀綠泥石礦物復(fù)合體，CS1井，石牌組； (d)為(c)圖紅色線框放大，有機(jī)質(zhì)與綠泥石均勻混合，納米級(jí)孔隙發(fā)育；(e)有機(jī)質(zhì)-磷灰石復(fù)合體，有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育，JY1井，筇竹寺組；(f) 有機(jī)質(zhì)-金紅石復(fù)合體，針孔狀有機(jī)質(zhì)孔隙，HY1井，九門沖組。圖8 頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)--無機(jī)礦物復(fù)合體及其內(nèi)部孔隙特征Fig.8 Characteristics of organic matter-inorganic mineral complex in shale and related pore growth

2.3 莓狀黃鐵礦集合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙

莓狀黃鐵礦集合體在海相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中發(fā)育比較普遍。研究區(qū)氬離子拋光-掃描電鏡觀察分析表明，頁(yè)巖中莓狀黃鐵礦集合體較發(fā)育，多呈圓球形，少數(shù)呈橢球形，直徑以2～6 μm為主，由大量納米級(jí)、形態(tài)和大小基本相同的黃鐵礦微晶聚合形成，但不同地區(qū)黃鐵礦微晶之間閉合程度存在一定差異，黔南、彭水地區(qū)閉合程度較川西南地區(qū)高，表明成巖演化過程中壓實(shí)作用強(qiáng)弱存在差異，閉合程度高，壓實(shí)強(qiáng)烈。黃鐵礦微晶間殘余的晶間孔隙多被暗色有機(jī)質(zhì)全充填，且有機(jī)質(zhì)內(nèi)部納米級(jí)孔隙普遍較為發(fā)育(圖9)，反映出頁(yè)巖中莓狀黃鐵礦集合體的發(fā)育，對(duì)于有機(jī)質(zhì)及其內(nèi)部孔隙的賦存也具有重要的支撐保護(hù)作用。

3 結(jié)論

(1)按有機(jī)質(zhì)組分類型及其在頁(yè)巖中的賦存方式，上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)頁(yè)巖中主要發(fā)育3種有機(jī)質(zhì)孔隙類型：固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙、有機(jī)質(zhì)-無機(jī)礦物復(fù)合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙及莓狀黃鐵礦集合體內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙。

(2)盡管下寒武統(tǒng)頁(yè)巖已進(jìn)入過成熟階段(Ro以3.0%～4.0%為主)，但絕大多數(shù)頁(yè)巖中固體瀝青內(nèi)有機(jī)質(zhì)孔隙仍普遍發(fā)育，只是孔徑小(<30 nm為主)，個(gè)別樣品中少量橢圓形、大孔徑(>100 nm)有機(jī)質(zhì)孔隙的發(fā)現(xiàn)，反映出下寒武統(tǒng)頁(yè)巖經(jīng)歷了天然氣大量散失導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)孔隙坍塌萎縮變小的孔隙演化過程，說明保存條件比熱演化程度對(duì)有機(jī)質(zhì)孔隙的保存影響更大，而有機(jī)黏土復(fù)合體和莓狀黃鐵礦集合體形成的穩(wěn)定抗壓結(jié)構(gòu)，有利于其內(nèi)部有機(jī)質(zhì)孔隙及頁(yè)巖氣的良好保存。

致謝中國(guó)石化華東分公司與中國(guó)石化西南分公司領(lǐng)導(dǎo)及同事給予了資料支持，審稿專家及編輯老師提出了寶貴修改意見，在此一并表示感謝！