西藏中部尼瑪盆地頁巖氣地質(zhì)特征及資源潛力

孫 濤，王成善，李亞林，魏玉帥

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）青藏高原地質(zhì)研究中心，北京100083）

頁巖氣為產(chǎn)自極低孔低滲、富有機質(zhì)暗色頁巖地層系統(tǒng)中的天然氣，是近期可實現(xiàn)經(jīng)濟規(guī)模勘探開發(fā)、資源豐富的非常規(guī)天然氣資源［1］，具有自生自儲、隱蔽聚集等地質(zhì)特點［2］。頁巖氣作為資源潛力巨大的新能源領(lǐng)域，越來越受到世界各國的高度重視［2－6］。在勘探開發(fā)技術(shù)相對成熟的北美，頁巖氣年產(chǎn)量仍以加速度增長。2009年，美國的頁巖氣產(chǎn)量達到878×108m3，占天然氣總量的12%左右，這一數(shù)值超過了2009年中國全部天然氣產(chǎn)量（約850×108m3）（2011BP世界能源統(tǒng)計年鑒）。中國在2008年成為天然氣凈進口國，2010年的天然氣供應(yīng)缺口超過30×108m3（2011BP世界能源統(tǒng)計年鑒）。天然氣是保障國家能源安全的重要能源，但中國的天然氣能源短缺現(xiàn)象嚴重，已成為近年來經(jīng)濟運行中經(jīng)常出現(xiàn)且為社會帶來很大影響的頑疾，成為經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。

中國擁有大面積廣泛分布的頁巖層系，具有頁巖氣可能發(fā)育的廣泛空間和開發(fā)生產(chǎn)的巨大潛力［7－11］，鄒才能等［11］2010年對中國頁巖氣的地質(zhì)特征及資源潛力進行了評價，然而，具有較大頁巖氣資源潛力的西藏地區(qū)并沒有涉及。根據(jù)已發(fā)表文獻證實［12－15］，西藏地區(qū)海相盆地（羌塘盆地）和陸相盆地（尼瑪盆地、倫坡拉盆地等）均發(fā)育優(yōu)質(zhì)頁巖層，具有較大頁巖氣資源潛力。

西藏地區(qū)位于我國西部邊陲，屬于經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)。隨著青藏鐵路的建成通車，西藏地區(qū)經(jīng)濟迎來它的大發(fā)展時期，包括西藏在內(nèi)的西部地區(qū)，將會是油氣資源需求上升最快的地區(qū)，油氣作為經(jīng)濟發(fā)展必不可少的能源物資。從社會穩(wěn)定、繁榮西藏經(jīng)濟的角度來看，在青藏高原的油氣勘探與突破，有著重大的經(jīng)濟和社會意義。尋找和開發(fā)西藏高原的油氣資源，無疑對鞏固國防，穩(wěn)定邊疆，加強民族團結(jié)，加快西藏的社會與經(jīng)濟發(fā)展，建立國家石油安全體系都具有十分重要的戰(zhàn)略意義。本文期望通過對西藏中部尼瑪盆地頁巖層厚度、有機質(zhì)豐度、有機質(zhì)類型及成熟度等參數(shù)研究，對該地區(qū)頁巖氣資源進行初步評價，為下一階段該地區(qū)及鄰區(qū)油氣資源評價與勘探提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

尼瑪盆地在大地構(gòu)造上屬于班公湖－怒江縫合帶，是發(fā)育在侏羅－白堊系海相地層之上的第三系陸相裂谷盆地，盆地近東西向展布，面積約3000km2（圖1）。盆地的南部邊界以區(qū)域性延伸的、向南傾的逆沖斷層為標志，逆沖斷層的上盤出露朗山組地層［16－17］，盆地的北部邊界是向北傾的逆沖斷層［18］（圖1）。中白堊時期尼瑪盆地是一個單一的、面積較大的盆地，隨后在晚白堊－中第三系時期，由于構(gòu)造活動，導(dǎo)致地殼縮短變形，尼瑪盆地被分為南北兩個部分，南北兩部分沉積體系有所不同，現(xiàn)今盆地南北寬50km左右，但是區(qū)域橫截面復(fù)原圖暗示盆地原始寬度甚至＞110km［17］。

圖1 西藏尼瑪盆地地質(zhì)簡圖及頁巖位置

尼瑪?shù)貐^(qū)出露的地層的時代從中生代—新生代（圖1B）。根據(jù)1997年《西藏自治區(qū)巖石地層》將該地區(qū)古近紀地層劃分為古新世—始新世牛堡組和漸新世丁青湖組，這一劃分方案一直沿用至今。根據(jù)Kapp等學(xué)者［16－17］的研究結(jié)果表明尼瑪?shù)貐^(qū)出露巖層的年齡被限定在中白堊－中第三系。根據(jù)大地電磁測深，尼瑪盆地沉積蓋層厚度可達4000m以上（未發(fā)表數(shù)據(jù)），其中牛堡組1200～2600m，丁青湖組300～2000m。

2 尼瑪盆地頁巖層分布及地球化學(xué)特征

兩處黑色頁巖出露點在尼瑪縣以北約45km的蝦別錯東側(cè)（圖1B），構(gòu)造位置位于尼瑪盆地北部凹陷帶北部邊緣，實測剖面和區(qū)域地層對比分析表明，頁巖出露層位為牛堡組下部。該兩處頁巖分別為達弄勒頁巖與那若曲崗頁巖，頁巖的有機地球化學(xué)參數(shù)見表1；那若曲崗頁巖的宏觀特征：油頁巖風(fēng)化面呈淺灰色－褐灰色，新鮮巖石呈深灰色－灰黑色，薄層－極薄層狀，常與砂巖、粉砂巖伴生，油頁巖單層厚度4～90cm，在該剖面累計厚度達15m；達弄勒頁巖累計厚度可達20m，頁巖點燃后發(fā)出強烈的“油味”。

那若曲崗頁巖TOC最高可達20%，12件樣品中有5件超過1.5%（表1），有機質(zhì)豐度達到了優(yōu)質(zhì)頁巖的標準；有機質(zhì)類型主要是Ⅱ型，Ro在0.46%～0.67%之間，暗示部分樣品在生油窗內(nèi)，部分樣品未成熟；達弄勒頁巖有機碳含量（TOC）在0.67%～40.00%之間，平均值11.84%，有機質(zhì)類型主要為混合型，Ro在0.48%～0.67%之間，成熟度與那若曲崗頁巖相似。該兩處頁巖有機質(zhì)類型為混合型，原因可能是該兩處頁巖處于盆地邊緣相沉積，有較多的陸源高等植物的輸入。兩處頁巖成熟度普遍不高，可能是由于早第三紀快速沉積及欠壓實作用引起的。根據(jù)頁巖的成熟度特點，并結(jié)合美國Antrim頁巖氣田實例［3］，推測尼瑪盆地頁巖氣類型為混合成因型，既有生物成因，又有熱成因。

3 尼瑪盆地頁巖氣資源量估算

尼瑪盆地頁巖氣處于評價初期，由于地質(zhì)資料相對較少、沒有頁巖氣鉆井，只能通過野外地質(zhì)調(diào)查，借鑒合美國成熟的頁巖氣產(chǎn)區(qū)地質(zhì)特征及采收率情況，采用類比法對尼瑪盆地進行資源評價。例如，英國頁巖氣工業(yè)尚處于起步階段，英國能源與氣候變化部通過與美國頁巖氣成藏條件的類比，預(yù)測英國頁巖氣資源潛力約為1500×108m3［19］。筆者利用有機碳含量（TOC）、有機質(zhì)類型、有機質(zhì)成熟度、盆地面積及頁巖厚度等關(guān)聯(lián)因素與美國Antrim頁巖進行對比，關(guān)聯(lián)參數(shù)對比見表2，經(jīng)過對關(guān)聯(lián)參數(shù)的詳細對比，尼瑪盆地頁巖氣資源量估計可達100～200×108m3，具有較大的資源潛力，需加強進一步的深入研究，爭取早日在西藏地區(qū)取得油氣勘探的戰(zhàn)略突破。

表1 尼瑪盆地頁巖有及地球化學(xué)參數(shù)

表2 尼瑪盆地頁巖與美國Antrim頁巖參數(shù)對比（Antrim頁巖數(shù)據(jù)見［3］）

4 結(jié)論與建議

通過對尼瑪盆地頁巖有機地球化學(xué)研究，表明尼瑪盆地存在生成頁巖氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，并且暗示頁巖氣類型為混合成因型（生物成因與熱成因并存）。

利用有機碳含量（TOC）、有機質(zhì)類型、有機質(zhì)成熟度、盆地面積及頁巖厚度等關(guān)聯(lián)因素與美國Antrim頁巖進行對比，初步估計尼瑪盆地頁巖氣資源量可達100～200×108m3。

西藏中部班公湖－怒江縫合帶上發(fā)育一系列陸相盆地，如尼瑪、倫坡拉、洞錯和阿翁錯盆地（圖1），這些第三系陸相盆地具有相似的地質(zhì)背景和演化歷史，具有頁巖層發(fā)育的廣闊空間，具有較大的頁巖氣資源潛力。由于青藏高原的隆升，對于常規(guī)油氣的保存十分不利，加強非常規(guī)油氣如頁巖氣的研究具有重要非常重要的意義。

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