四川焦石壩地區頁巖氣沉積相帶劃分

華夏 梁悅 安玲儀

摘 要：焦石壩地區曾遭受多期復雜的構造變動，導致其先后經歷不同沉積環境。綜合分析巖性、生物化石等相標志及電測曲線特征，焦石壩地區五峰組-龍馬溪組下部含氣泥頁巖段可細分為暗色富有機質泥頁巖、暗色富硅質富有機質泥頁巖、暗色富有機質砂泥質泥頁巖和暗色富有機質灰云質泥頁巖，多富含筆石化石。將焦頁1井89m段主泥頁巖層段自下而上劃分出深水硅泥質陸棚、深水泥質陸棚、深水砂泥質陸棚、深水混積陸棚四類沉積微相。同時，從利于富有機質泥頁巖發育的角度對研究區作出評價。

關鍵詞：焦石壩 生物化石 泥頁巖 沉積相

中圖分類號：X942 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（b）-0035-02

焦石壩頁巖氣田為優質大型頁巖氣田，氣體以甲烷為主，平均含量達到98.204%，且為不含硫化氫的干燥氣藏。除此之外，焦石壩的頁巖氣產量非常穩定，截至2014年4月8日，焦頁1HF井已經持續穩定生產近500天，油套壓穩定在20.0MPa左右，日產氣6萬方，累計產氣3254萬方。

涪陵頁巖氣田焦石壩區塊位于川東褶皺帶東南部，萬縣復向斜的南揚起端。焦石壩構造為一被大耳山西、石門、吊水巖、天臺場等斷層所夾持的斷背斜構造，總體表現為南寬北窄、中部寬緩的特點[1-3]。

焦石壩地區發育上三疊統嘉陵江組-上奧陶統五峰組，區域上缺失泥盆系，局部地區缺失石炭系。上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組地層三分性特征明顯，其中下部含氣泥頁巖段巖性以含硅質、粉砂質碳質泥頁巖為主，是涪陵頁巖氣田焦石壩區塊頁巖氣開發的目的層段，為深水陸棚沉積，巖性穩定，地震預測全區厚度在70～114 m。綜合巖性、電性、物性、地化、含氣性等特征將含氣頁巖段縱向上劃分出3段、5個亞段、9個小層，地層分段對比性強，橫向展布較穩定，厚度基本相當；其中，對應于焦頁1井38 m富有機質主力氣層段為第1段（第11和12亞段，第①-⑤小層）。

研究區焦頁1井鉆遇地層自上而下依次為：中生界下三疊統嘉陵江組、飛仙關組；古生界二疊系上統長興組、龍潭組，下統茅口組、棲霞組、梁山組，石炭系中統黃龍組，志留系中統韓家店組，下統小河壩組、龍馬溪組，奧陶系上統五峰組、澗草溝組，中統寶塔組、十字鋪組（未見底）。

1 單井沉積背景分析

奧陶系末五峰組沉積時期，受華南板塊擠壓，中揚子地區基底迅速下降，海平面迅速升高，形成了一次較大的海侵，在中揚子地區形成了一套比較穩定的富有機質硅泥質沉積。此后，受奧陶紀末全球冰川活動的影響，海水迅速下降，揚子地區高部位位置海水下降更為迅速，較早上升到沉積界面之上，在該時期未接受地層沉積，而在低部位區則由深水沉積環境轉變為淺水臺地相沉積環境，沉積了觀音橋段生屑灰巖地層，隨著海退的進一步加劇，低部位也露出水面，觀音橋段剝蝕殆盡，僅在較深的部位殘存少量的觀音橋段地層，研究區焦頁1井鉆井過程中在五峰組頂部鉆遇了一層10cm左右的生屑灰巖，證實了研究區曾經接受過觀音橋段生屑灰巖的沉積，同時證實了在奧陶紀末全球冰川活動時期研究區處于相對較低的地區。

志留紀早期，受華南板塊的擠壓，整個揚子板塊逐漸由先前的臺地相轉換為前陸盆地沉積環境，當時研究區位于隆后盆地的沉積環境，自湘鄂西地區向研究區水體整體逐漸加深，當時研究區南部為黔中隆起，西部為川中古隆起，受幾大古隆起的夾持，研究區處于相對安靜的陸棚沉積環境，發育了一套暗色富有機質富硅質泥頁巖。

2 相標志

相標志是反映沉積相的一些標志，它是相分析及古地理研究的基礎。一般可歸納為巖性、古生物、遺跡化石、地球化學和地球物理四種相標志類型。

（1）巖石組合類型。

焦石壩地區五峰組-龍馬溪組下部含氣泥頁巖段主要發育四種巖石類型，均為深水陸棚沉積環境產物。

①暗色富有機質泥頁巖：TOC含量高于2%，陸源粉砂質含量相對較低，化石類型較為單一，含有大量的筆石類化石，黃鐵礦較發育，呈星散狀或紋層狀，見頁理，多發育于深水泥質陸棚沉積環境中，主要位于焦頁1井12段上部。

②暗色富硅質富有機質泥頁巖：具備高有機質豐度和高自生硅質含量的“雙高”典型特征，有機質豐度普遍高于3%，自生硅質含量最高可達50%以上，富含筆石化石和海綿、放射蟲及骨針等硅質骨骼類生物化石，黃鐵礦較為發育，多呈星散狀分布于地層之中，巖心宏觀較為均質，紋層及頁理欠發育，但在放大薄片下觀察，多見粉砂質細紋層。

該巖相地層中夾雜多套火山凝灰巖薄夾層，代表了該巖石組合類型地層沉積時期周緣或海底火山活動較為頻繁，五峰-龍馬溪組底部發育多套凝灰巖，表明在五峰-龍馬溪組沉積早期，受構造運動的影響，尤其是北部揚子板塊與華北板塊中間的商丹洋南北兩側逐漸由原來的被動大陸邊緣轉變為活動大陸邊緣，火山活動逐漸增加，在五峰-龍馬溪組底部地層中沉積了多套凝灰巖，受周緣火山活動、海底熱泉及上升洋流的影響，海水中富含硅質和各種營養物質，加上當時較為封閉的滯留盆地沉積環境，利于硅質骨骼類生物和各種浮游類生物的發育，對于自生硅質和有機質的生成及保存十分有利，形成了有機質含量和硅質含量“雙高”的典型特征，該巖石類型代表了水體較深水泥質陸棚更深的深水硅泥質陸棚微相沉積環境，縱向上主要發育于五峰組-龍馬溪組的11段和12段中下部。

③暗色富有機質砂泥質泥頁巖：有機質含量普遍低于2%，自生硅質含量普遍低于2%，陸源硅質含量相對較高，化石類型較為單一，主要為筆石類化石，發育粉砂質粗紋層和條帶，發育黃鐵礦，多呈星散狀密集分布于粉砂質條帶或粗紋層中，部分密集成團塊狀，切割水平紋層，該巖石類型代表水體相對較淺的深水砂泥質陸棚微相沉積環境，縱向上主要發育于第2段和第32段。

④暗色富有機質灰云質泥頁巖：有機質含量相對較高，普遍高于2%，巖心富含灰質，滴酸起泡較為強烈，陸源硅質含量相對較低，薄片中未發現自生硅質，化石類型較為單一，主要為筆石類化石，頁理發育，偶夾粉砂質紋層，自下而上粉砂質紋層逐漸增多，表明水體自下而上逐漸變淺，巖心富含黃鐵礦，呈星散狀分布于巖石中，或密集成條帶狀和團塊狀，該巖石類型代表了水體相對較深的深水混積陸棚微相沉積環境，縱向上主要發育于31段。

（2）生物化石。

焦頁1井五峰-龍馬溪組89m段普見筆石類生物化石，其中第2段-第32段化石較為單一，化石含量相對較為豐富，代表了典型的深水陸棚沉積環境（包括深水砂泥質陸棚微相、深水混積陸棚微相）。

第1段內除了富含筆石化石外，另外可見較為豐富的海綿、放射蟲和骨針等硅質類骨骼生物化石，代表水體更深的深水陸棚沉積環境（包括深水硅泥質陸棚微相和深水泥質陸棚微相）。

從生物化石縱向發育組合特征來看，整體上1段水體要明顯深于上部2段和3段。

3 單井相劃分

綜合分析焦頁1井生物化石、巖性及電測曲線特征，焦頁1井89m段主體應為深水陸棚沉積環境，自下而上進一步可劃分出深水硅泥質陸棚、深水泥質陸棚、深水砂泥質陸棚、深水混積陸棚四類沉積微相，其綜合地質特征及縱向分布特征如下：

深水硅泥質陸棚：富含自生硅質，富含放射蟲、骨針等硅質骨骼生物化石及筆石化石，TH/U<2。主要位于五峰-龍馬溪組底部第11-12段下部。

深水泥質陸棚：見自生硅質，含放射蟲、骨針等硅質骨骼生物化石，富含筆石化石，TH/U：1～3。主要位于五峰-龍馬溪組第12段上部。

深水砂泥質陸棚：富含砂質、泥質，筆石化石較發育，自下而上發育粉砂質粗紋層—頁理，TH/U：1～4。主要發育于龍馬溪組第2段和第32段。

深水混積陸棚：富含灰質、云質，以砂泥質為主，筆石化石較發育，頁理發育，TH/U≥2。主要發育于龍馬溪組第31段。

通過焦石壩地區濁積砂段下部富有機質泥頁巖段沉積相縱向演化模式可以看出，就水體深度及還原性而言，11段和12段中下部地層沉積時期為深水硅泥質陸棚沉積環境，水體最深，還原性最強，12段中上部為深水泥質陸棚沉積環境，水體深度和還原性僅次于11段和12段中下部，31段為深水混積陸棚沉積環境，水體深度和還原性次于1段，2段和31段為深水砂泥質陸棚沉積環境，水體深度最淺，還原性最差。

從利于富有機質泥頁巖發育的角度進行評價，相比較而言，1段對于富有機質泥頁巖的發育最為有利，其次為31段，2段和32段較差。

4 結論

四川焦石壩地區五峰組-龍馬溪組下部含氣泥頁巖段主要發育四種巖石類型，分別為暗色富有機質泥頁巖、暗色富硅質富有機質泥頁巖、暗色富有機質砂泥質泥頁巖、暗色富有機質灰云質泥頁巖，泥頁巖頁理較為發育，普遍發育生物化石和黃鐵礦。焦頁1井89m段主體為深水陸棚沉積環境，自下而上進一步可劃分出深水硅泥質陸棚、深水泥質陸棚、深水砂泥質陸棚、深水混積陸棚四類沉積微相。

參考文獻

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