貴州鳳岡二區頁巖氣地質條件研究

方惠明，陳 潔

（江蘇煤炭地質局，江蘇 南京 210046）

1 頁巖賦存情況

黔北地區分布的下寒武統牛蹄塘組及下志留統龍馬溪組富有機質頁巖，主要由黑色炭質泥巖和頁巖組成，底部為硅質巖及磷塊巖，是一套以陸源碎屑為主的廣海型沉積，具有黑色泥頁巖單層厚度大、有機碳含量高、成熟度高等特點，是黔北地區頁巖氣勘探的優選層系（見圖1）。

圖1 黔北牛蹄塘組A-A＇剖面示意

野外地質調查研究發現，勘查區暗色頁巖出露地層共3套，分別為奧陶系五峰組、志留系龍馬溪組及寒武系牛蹄塘組。其中五峰組出露面積較廣，厚度較薄，僅1～8m；龍馬溪組較厚，出露較多，但含暗色頁巖層較薄，主要集中在龍馬溪組底部，厚3～35m，勘查區牛蹄塘組僅在具合村出露，出露總厚約89.47m，其中暗色頁巖厚度約60 m。此外，對區內出露較好的龍馬溪組及牛蹄塘組進行了采樣，并做了有機碳含量、有機質成熟度等105項實驗分析。

1）牛蹄塘組

區塊內寒武系發育較全，分布較廣泛，為一套淺海相碳酸鹽和碎屑巖建造。具合村附近新修山路邊坡有出露，下部為黑色高炭質頁巖，中上部為黑色炭質頁巖夾灰綠色砂質頁巖，由南向北逐漸變薄，在區塊內并未見到牛蹄塘組底部，所測的出露厚度89.47m，其中暗色泥巖厚度約為60m，產狀較為平穩，傾角約為13°，傾向約335°，與上覆地層呈整合接觸。出露區域植被覆蓋嚴重，表面被風化為淺灰色，用地質錘敲開之后為深灰色或黑色，可污手（見圖2）。

對勘查區具合村牛蹄塘組實測點的研究表明，此處牛蹄塘組厚度大于89.47m，暗色頁巖大于60m。

2）龍馬溪組

通過本次調查研究，勘查區內龍馬溪組暗色泥頁巖主要出露于湄潭縣龍泉鄉寶珠寺，柏梓村，湄潭縣復興場鎮新金龍村，湄潭縣馬山鄉甘溪村，石門村以及鳳岡縣永安鎮新安村，總體上分布于旺龍背斜兩翼以及DBF4斷層兩盤呈北東—南西狀條帶狀展布。在旺龍背斜NW 翼產狀大致為335°∠46°，SE翼產狀大致為142°∠32°。出露區內灌木叢普遍發育，頁巖呈灰黑色，暗灰色，泥晶含云母質（見圖3）。

圖2 牛蹄塘組黑色泥巖

圖3 龍馬溪組黑色頁巖

上部為鈣質粉砂巖、鈣質砂巖夾薄層灰巖及灰巖透鏡體，在勘查區水天坪村的實測點調查發現，此處龍馬溪組厚84.5m，底部含暗色泥巖，并可見筆石。

2 有機碳含量

有機碳含量（TOC）作為頁巖氣研究的重要內容，不僅控制著頁巖的物理化學性質，包括密度、顏色、強度和含硫量等，還在一定程度上控制著頁巖的含氣性。

通過對前人研究成果的總結發現：黔北地區下寒武統牛蹄塘組黑色頁巖的有機碳含量（TOC）為0.4%～14.30%，平均值為4.88%，有機碳含量普遍大于2%，表明下寒武統黑色頁巖的有機碳含量很高，是一套重要的富有機質頁巖層系。

對勘查區下志留統龍馬溪組和牛蹄塘組有機碳豐度統計研究發現，該區域有機碳豐度低，為0.08%～0.48%。測試結果明顯偏低，一方面所采樣品都為露頭樣，風化較為嚴重，需要進一步校正。

3 有機質成熟度

沉積巖中分散有機質的豐度和成烴母質類型是油氣生成的物質基礎，而有機質的成熟度則是油氣生成的關鍵。含氣頁巖的熱成熟度通常用Ro來表示，Ro越高說明生氣的可能越大。對常規油氣烴源巖熱演化程度，一般劃分為以下4個階段：

1）Ro＜0.5%為未成熟階段，這個階段有機質在厭氧生物的作用下，產生CO2、H2O、CH4等及少量的凝析油，屬于生物成氣階段。

2）Ro=0.5%～1.3%為成熟階段，以生油為主。

3）Ro=1.3%～2.0%為高成熟階段，以生成濕氣為主，并伴有凝析油。

4）Ro＞2.0%為過成熟階段，生成以甲烷為主的干氣并伴有少量的凝析油。

干酪根只有達到一定的成熟度才能開始大量生烴和排烴。從美國五大產氣頁巖的研究可知，頁巖層中的有機質達到生烴標準（Ro＞0.4%），就可以生成天然氣。趙文智、鄒才能（2006）等研究發現，無論是Ⅰ型、Ⅱ型還是Ⅲ型干酪根，在熱演化程度較高時，都可以生成大量天然氣，只是不同類型干酪根的化學組成和結構特征不同，不同階段產氣率會有較大變化。

勘查區具合村及水天坪村2條剖面，取樣8個進行測試。測試結果（見表1）表明，鳳岡二區下寒武統牛蹄塘組黑色泥頁巖類鏡質體最大反射率為2.40%～4.05%，平均2.87%；下志留統龍馬溪組黑色頁巖類鏡質體最大反射率為1.45%～3.59%，平均為2.38%。

表1 黑色頁巖Ro測試情況

4 目的層埋藏深度

勘查區下寒武統牛蹄塘組埋藏深度的變化規律十分明顯，等值線均呈NE-SW 向延展分布，主要規律包括：（1）埋深總體呈現由南往北、自西向東增加的趨勢，在中部最大埋深超過3500m；（2）埋藏分布受構造控制明顯，在向斜區多出露三疊系，同時向斜區傾角大，埋深也大，反之，背斜區埋深小；（3）僅在勘查區東部具合村出露，埋深最小。

勘查區下志留統龍馬溪組埋藏深度的變化規律也很明顯，等值線均呈NE-SW 向延展分布，主要規律包括：（1）埋深總體呈現由南往北、由東、西向中部增加的趨勢，在中部最大埋深超過2000m；（2）埋藏深度分布受構造控制明顯，在向斜區多出露三疊系，同時向斜區傾角大，埋深也大，反之，背斜區埋深小；（3）勘查區下志留統龍馬溪組剝蝕嚴重，在勘查區東部、中部、西部均有大面積的連續剝蝕區，尤其以東部剝蝕最嚴重，面積將近占勘查區1／3。

5 結語

通過對鳳岡二區頁巖氣的地質條件研究發現，勘查區暗色頁巖層地層共三套，分別為奧陶系五峰組、志留系龍馬溪組及寒武系牛蹄塘組。其中五峰組厚度較薄，僅1～8 m；龍馬溪組雖然較厚，但含暗色頁巖層較薄，主要集中在龍馬溪組底部，厚3～35m，出露較多；牛蹄塘組僅在具合村出露，出露總厚約89.47 m，暗色頁巖厚度約60 m。通過對目的層頁巖氣有機碳含量、有機質成熟度、埋藏深度等地質條件的調查研究，為下一步有利區的圈定及后續工作的開展提供了有利依據。

〔1〕岳來群，康永尚，陳清禮，等.貴州地區下寒武統牛蹄塘組頁巖氣潛力分析〔J〕.新疆石油地質，2013，34（2）：123-128.

〔2〕張金川，金之鈞，袁明生.頁巖氣成藏機理和分布〔J〕.天然氣工業，2004，24（7）：15-18.

〔3〕趙 松.黔北地區構造特征及其下古生界黑色頁巖裂縫發育特征和分布規律研究〔J〕.中國地質大學，2013：8-20.

〔4〕方惠明，王 陽，周 友，周 澤，陳 潔.貴州省鳳岡二區頁巖氣地質調查報告〔4〕.南京：江蘇長江地質勘查院，2013.