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川北山前带寒武系筇竹寺组富有机质页岩发育模式
张明何, 魏祥峰, 高波, 戎佳, 刘珠江, 燕继红, 杨琪航, 王佳乐, 刘慧萍, 游浪, 刘自亮
石油与天然气地质    2024, 45 (4): 992-1006.   DOI: 10.11743/ogg20240407
摘要   (38 HTML2 PDF(pc) (4626KB)(30)  

研究川北山前寒武系筇竹寺组富有机质页岩分布、主控因素及沉积模式,对该地区页岩气勘探具有重要意义。利用野外地质调查、钻井和岩心资料,结合岩石薄片鉴定、全岩X射线衍射分析、总有机碳含量(TOC)测定等分析测试资料,研究川北山前带筇竹寺组富有机质页岩的沉积模式、分布及主控因素。研究表明:①筇竹寺组页岩主要为强脆性硅质页岩和中等脆性硅/黏土混合质页岩,根据总有机碳含量(TOC)—沉积构造—矿物组分将其划分为16种岩相类型川北山前带寒武系筇竹寺组页岩主要为富有机质纹层状强脆性硅质页岩相、富有机质层状强脆性硅质页岩相和含有机质层状强脆性硅质页岩相。其中前两类岩相为页岩气主要勘探开发岩相;②富有机质页岩TOC普遍高于2 %,富有机质页岩具南厚北薄、西厚东薄分布的特征,有机质丰度具南高北低、西高东低的特点;③拉张槽及区域内隆-凹相间的古地理格局是筇竹寺组富有机质页岩差异分布的主要原因,区内不均衡构造演化加剧了页岩的非均质性展布;繁盛发育的低等浮游生物及细菌等提供了丰富的有机质来源,早期快速海侵下缺氧的深水环境利于有机质的保存,晚期摩天岭古陆和汉南古陆的持续隆升对有机质富集起抑制作用;④海平面升降和古气候演变控制了富有机质页岩在纵向上呈旋回性分布。



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图8 川北山前带筇竹寺组富有机质页岩TOC平均值分布
(井位和野外剖面上方数字为页岩TOC,%。)
正文中引用本图/表的段落
通过统计分析研究区野外剖面和单井及其周缘单井的筇竹寺组富有机质页岩TOC测试数据,编制了川北山前带筇竹寺组富有机质页岩TOC平均值(≥2 %)分布图(图8)和富有机质页岩厚度分布图(图9),并结合岩相发育特征对研究区富有机质页岩的优势沉积区进行了分类(表1)。
从平面分布来看,川北山前带筇竹寺组富有机质页岩有机质丰度具南高北低、西高东低的特点,页岩厚度具南厚北薄、西厚东薄的特点(图8,图9)。广元朝天地区的白云村、云雾山等地和南郑—镇巴一带的朱家坝剖面、程家坝剖面及SZY1井等地为研究区的两个优势沉积区,其中位于镇巴西的SZY1井富有机质页岩品质最好,其TOC平均值为4.31 %,富有机质页岩厚度为75.3 m,主要岩相为纹层状强脆性硅质页岩相;广元朝天地区的云雾山剖面富有机质页岩也呈现出较好的品质,其TOC平均值为3.79 %,富有机质页岩厚度为59.0 m,主要岩相为纹层状/层状强脆性硅质页岩相。旺苍—南江一带的TX1井、花街村剖面、代弓村剖面和杨坝剖面等富有机质页岩沉积的中等相区,其富有机质页岩TOC平均值普遍介于2.50 %~3.50 %,富有机质页岩厚度介于20.0~60.0 m,主要岩相为纹层状/层状强脆性硅质页岩相。汉中宁强和镇巴小洋地区则由于靠近古陆,富有机质页岩发育较差,主要岩相为层状中等脆性黏土混合质页岩相。
除古地理格局外,筇竹寺组沉积期以来的构造演化也促进了页岩的差异性分布:筇竹寺组沉积期间,构造运动使西北沉积区开始缓慢抬升至地表,形成摩天岭古陆并持续隆升[47],但影响较弱;同时研究区北缘也受到汉南古陆持续隆升的影响[48],对页岩富集起到了较大的破坏性作用,页岩品质(厚度及有机质丰度)由北到南逐渐变好(图8,图9)。另外,除桐湾运动和兴凯地裂运动外,筇竹寺组还先后经历了加里东运动、海西运动、印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动等多期构造运动的叠加改造[8],差异性的构造演化加剧了筇竹寺组页岩的非均质性展布。
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