‘지온장-압력장-응력장-유체장’의 결합 하에서 초심층 셰일(매장 깊이 4,500m) 기공 구조의 진화 법칙을 밝히기 위해 X선 회절 전암석 분석, 주사전자현미경, 기공 구조 계량 특성 및 분지 시뮬레이션 등의 방법을 기반으로 사천 분지 동남부(사천 동남 지역) 하고생대 용마계 전형정 셰일에 대한 연구를 수행하였다. 연구 결과는 다음과 같다: ① 기공 구조 차이가 뚜렷하며, 초과압 상온형(D5공)은 유기기공과 무기기공이 균형 있게 발달하였고, 메조기공이 우세하다; 열류 증압형(F1공)은 유기기공이 밀집 발달하였으나 무기기공 발달이 제한적이다; 저온 감압형(S1공)은 유기기공 붕괴(공극률 2.5%)가 발생하며, 대공 및 균열 시스템이 주도한다. ② 4장 결합 통제 기공 메커니즘은 ‘온-압 협동, 응-유 공가소성’으로 나타나며, 미질체 반사율(Ro <3%)이 유기기공 붕괴를 일으키나 그 임계값은 압력 배경과 암상 역학에 의해 조절된다; 초과압(압력계수 ≥1.80)은 압밀 작용을 효과적으로 억제하며, 감압기 기공 체적은 약 20% ~ 30% 감소한다; 응력장은 균열 확장 및 연통성을 제어한다; 산성 유체 용식을 통해 100~500nm 크기의 2차 기공이 형성될 수 있다. ③ 5단계 진화 경로를 구축하였으며, 얕은 매장기(압력장 지배), 생성량 증압기(온-압 협동), 초과압 형성기(유기기공 폭발), 초과압 유지기(흑연화에 따른 유기기공 축퇴 및 균열 확장), 감압 조정기(균열 개조)로 구분된다. 이를 바탕으로 ‘초과압-원기공형’, ‘개조-복합기공형’ 및 ‘강개조-균열지배형’ 3가지 저장층 분류 모델을 구축하여 심부 셰일가스 스위트스폿 예측에 지질학적 근거를 제공한다.

4장 결합;기공 구조 진화;심부 셰일가스;용마계;사천 분지 동남부