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上扬子地区下寒武统牛蹄塘组页岩特征研究

罗超  
【摘要】:通过对上扬子区牛蹄塘组典型剖面页岩(气)特征及区域对比研究,包括岩相古地理、地层展布、地球生物学、有机地球化学、储层特征和吸附气量等特征,并探讨了有机质、孔隙性和吸附气量控制因素,取得认识如下: (1)上扬子地区早寒武世梅树村晚期-筇竹寺期构造古地理格局具西北高、东南低的特点。西缘古陆岛链状分布,海水域自西北向东南逐渐加深,沉积相自西向东呈滨岸相—浅水陆棚相(包括陆棚内凹槽相)—深水陆棚相—陆棚边缘相。牛蹄塘组岩相包括泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、页岩、(含)钙质泥质岩和(含)云质泥质岩等。 (2)上扬子西缘牛蹄塘组和TOC>2.0%黑色页岩空间展布受拉张槽控制,拉张槽内沉积厚度较厚,并向东西两侧减薄,并通过古生物地层和岩性地层对比解释了绵阳-长宁拉张槽的形成与演化;上扬子东缘受被动大陆边缘控制,等厚线大致与被动大陆边缘平行;地层厚度浅水陆棚相大于深水陆棚相,而TOC>2.0%黑色页岩则前者小于后者。 (3)上扬子下寒武统牛蹄塘组黑色页岩生境类型好、初级生产力高、氧化还原环境有利和埋藏效率高。但不同构造位置略有不同,浅水陆棚初级生产力远低于深水陆棚-斜坡。 (4)牛蹄塘组黑色页岩有机质类型好,基本为I型,有机质丰度高,总体分布在0.04%~15.31%之间,有机质成熟度高,普遍达到过成熟阶段。 (5)牛蹄塘组矿物包括粘土矿物(伊利石、绿泥石和少量蒙脱石)、石英、长石、碳酸盐(方解石和白云石)黄铁矿和磷灰石等。泥质岩矿物组分与沉积构造位置有关,浅水陆棚石英含量相对深水陆棚较低,粘土含量、碳酸盐含量和长石含量分布与石英含量的分布均刚好相反。 (6)按成因-骨架成分-产状分类,上扬子牛蹄塘组黑色页岩发育原生粒内孔、次生粒内孔、混合成因粒内孔、原生粒间孔、次生粒间孔、混合成因粒间孔、有机质孔和裂缝8类孔隙,且每一类孔隙可发育于不同骨架成分。 (7)根据等温线、孔径分布、孔体积和比表面可将黑色页岩分为5大类,第1和第2大类的生屑硅质岩、碳质泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩孔隙性好,中-粗粉砂岩孔隙性差,而热水硅质岩、硅质泥岩、致密的碳质泥岩和白云质页岩孔隙性最差。就不同地区而言,黔中、黔东南和湘鄂西-渝东地区黑色页岩孔隙性最好,攀西-滇东黑色页岩孔隙性较好,川西南地区孔隙性最差。 (8)硅质岩吸附气量为1.83~2.92cm3/g,6个样品平均值为2.39cm3/g;泥质岩吸附气量最大,在1.03~5.04cm3/g之间,54个样品平均值为2.46cm3/g,并且碳质泥岩吸附量要高于粉砂岩的;含钙泥质岩吸附气量变化范围较大,约为1.56~2.89cm3/g,4个样品平均为2.09cm3/g。 (9)吸附气量控制因素的模式为构造控盆、盆控相、相控初级生产力和矿物组分,初级生产力在必要的氧化还原条件下转化为沉积有机质和埋藏有机质,沉积演化阶段在温度和压力等外在因素的作用下,发生埋藏有机质演化和矿物组分转化,并最终形成现今的残余有机质和矿物组分,二者不同程度的控制着黑色页岩的孔体积和比表面,在现今的温度和压力等外在因素条件作用下,形成最终的孔体积和比表面,并最终控制黑色页岩的吸附气量。


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