海相含气页岩水平层理类型、成因及其页岩气意义

doi:10.11743/ogg20230613

摘要/Abstract

摘要：

页岩发育多种成因类型水平层理，不同类型水平层理渗透性存在差异。综合岩心观察、大薄片全直径成像和氩离子抛光片扫描电镜分析发现，川南地区古生界五峰组-龙马溪组含气页岩发育递变型、砂-泥递变型、砂-泥互层型和书页型4种水平层理。递变型水平层理由多个粉砂层水平叠置而成，粉砂和泥混杂堆积，粒序发育。砂-泥递变型水平层理中粉砂纹层和泥纹层水平互层，粉砂纹层呈颗粒支撑结构，整体正递变，其底部为突变界面，顶部与上覆泥纹层渐变接触。砂-泥互层型水平层理由粉砂纹层和泥纹层水平互层构成，层和纹层界面均突变接触，粒序不发育。书页型水平层理由极薄层状泥纹层构成，发育微弱的正粒序。4种水平层理具有不同的成因机制。递变型和砂-泥递变型水平层理均为相对低能的泥质浊流成因，递变型水平层理形成的水动力更弱；砂-泥互层型水平层理为陆棚相等深流成因；书页型水平层理为远洋悬浮沉降成因。水平层理类型直接影响页岩渗透性。书页型水平层理页岩富含有机质和有机孔，页岩渗透性最好；砂-泥互层型水平层理页岩颗粒分选性较好，页岩渗透性次之；递变型和砂-泥递变型水平层理页岩颗粒分选性差、有机质含量低，渗透性最差。

关键词: 浊流沉积, 远洋沉积, 等深流沉积, 水平层理, 五峰组-龙马溪组, 古生界, 川南地区

Abstract:

Shale has horizontal bedding of diverse origins in differential permeability. An integrated analysis of core data， full-diameter images of enlarged thin section and scanning electron microscope （SEM） images of argon-ion-milled samples， shows that the gas-bearing Wufeng-Longmaxi shale in southern Sichuan Basin develops four types of horizontal bedding， that is， grading type composed of claystone， grading type composed of siltstone and claystone， alternating siltstone and claystone type， and page type. The grading type of claystone constitutes the multi-layer superimposed siltstones in parallel， with siltstone and claystone depositing in graded bedding. The grading type composed of siltstone and claystone is composed of parallelly alternating silty and clayey beds， where the silty beds mainly in clast-supported texture， has abrupt boundary at the bottom and gradual contact with the clayey bed on top， featuring normal grading as a whole. The alternating siltstone and claystone type features abrupt contact between both beds and lamina with no grading. The page type constitutes parallel bedding of very thin clayey lamina with weakly normal grading. The four types of horizontal bedding are of different genesis. The grading type of claystone and grading type of siltstone and claystone are of relatively low-energy turbidite origin， with the former derived from even weaker hydrodynamic conditions； the alternating siltstone and claystone is of contourite origin such as shelf facies； and the page type is of pelagic origin from suspended sediment deposition. The horizontal bedding serves to directly affect shale permeability. The page type is characterized by the abundance of organic matter and organic pores， ranking top in permeability； the alternating siltstone and claystone type takes the second place in permeability with better sorting； while the two grading types come at last in permeability with poor sorting and low organic matter content.

Key words: turbidites, pelagic sediments, contourites, horizontal bedding, Wufeng-Longmaxi Formations, Paleozoic, southern Sichuan Basin

中图分类号:

TE122.2

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基本地层单元			组成	粒序
纹层	泥纹层		粒径<3.9 μm的颗粒含量>50 %
纹层	粉砂纹层		粒径>3.9 μm的颗粒含量>50 %
纹层组	泥纹层组		泥纹层	均质状/正粒序/反粒序
纹层组	粉砂纹层组		粉砂纹层	均质状/正粒序/反粒序
层	递变层	正递变层	粉砂纹层组/泥纹层组	正粒序
		反递变型	粉砂纹层组/泥纹层组	反粒序
		复合递变层	粉砂纹层组/泥纹层组	正粒序/反粒序
		交互递变层	粉砂纹层组和泥纹层组	正粒序
	均质层	粉砂层	粉砂纹层/粉砂纹层组	均质状
	均质层	泥质层	泥纹层/泥纹层组	均质状
	砂-泥交互层		泥纹层和粉砂纹层	交互状

类型	成层性	矿物组成	组构	成因
递变型	多个粉砂纹层水平叠置，单个粉砂纹层构成正递变层、反递变层或复合递变层	方解石、白云石、微晶石英、黏土矿物及其他	砂-泥混杂堆积，杂基支撑	低能泥质浊流成因，流体流速<15 cm/s，体积浓度<0.5 %
砂-泥递变型	粉砂纹层和泥纹层水平互层，二者构成正递变层或交互递变层	粉砂纹层主要由白云石、方解石和黏土矿物组成，泥纹层主要由微晶石英构成	粉砂纹层呈颗粒支撑结构	低能泥质浊流成因，正递变层流体流速<15 cm/s，交互递变层，流体流速15 ~ 25 cm/s
砂-泥互层型	粉砂纹层和泥纹层水平互层，粉砂纹层无粒序变化	粉砂纹层由方解石、黏土矿物和碎屑石英等组成，泥纹层主要由微晶石英构成	粉砂纹层呈颗粒支撑结构	陆棚深水等深流成因，水流速度15 ~ 25 cm/s
书页型	泥纹层构成，偶夹断续状或条带状粉砂纹层	泥纹层主要为微晶石英，粉砂纹层主要为方解石和白云石	整体呈书页状	远洋悬浮沉降成因，静水环境

层理类型	剖面或井号	层位或深度/m	样品号	水平渗透率/（10^-3μm²）	垂直渗透率/（10^-3μm²）	水平渗透率/垂直渗透率
递变型水平层理	长宁双河	五峰组	4-2-1	0.001 490	0.000 124	12.02
	长宁双河	五峰组	5-34-2	0.000 210	0.000 117	1.79
	长宁双河	五峰组	4-16-1	0.000 313	0.001 548	0.20
砂-泥递变型水平层理	长宁双河	龙马溪组	8-33	0.000 584	0.000 777	0.75
砂-泥递变型水平层理	长宁双河	龙马溪组	8-29	0.000 402	0.032 293	0.01
砂-泥互层型水平层理	阳101H3-8	3 774.50	Y-1	0.003 510	0.001 890	1.86
	阳101H3-8	3 775.37	Y-2	0.005 600	0.002 660	2.11
	阳101H3-8	3 776.20	Y-3	0.004 570	0.001 320	3.46
书页型水平层理	阳101H3-8	3 782.48	Y-4	0.004 570	0.000 077	59.74
	阳101H3-8	3 783.52	Y-5	0.005 850	0.000 555	10.54
	长宁双河	龙马溪组	8-31-2	0.002 291	0.000 351	6.53
	长宁双河	龙马溪组	8-10-1	0.223 540	0.025 925	8.62

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