利川地區晚奧陶-早志留世頁巖有機巖石學特征

姚明君（中國石化江漢油田分公司勘探開發研究院，湖北 武漢 430223）

利川地區晚奧陶-早志留世頁巖有機巖石學特征

姚明君（中國石化江漢油田分公司勘探開發研究院，湖北 武漢 430223）

湖北利川地區上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組發育一套富有機質泥頁巖，其形成于局限深水陸棚環境，厚度為20-40m左右，有機質豐度高，整體在2.0%以上，底部頁巖高達3.0%以上。本文應用全巖有機巖石學分析技術，系統分析了LY1井和YZ1頁巖顯微組分類型、組成及分布特征。結果表明，五峰-龍馬溪組頁巖有機質顯微組分以無形態的固體瀝青為主，有形態組分以筆石為主，其次為富氫的疑源類，底棲藻含量少。有機質類型以Ⅱ1-2型為主，熱演化程度分布范圍為2.5%-3.5%，處于過成熟階段。

利川地區；五峰-龍馬溪組；有機質豐度；有機巖石學；類型

近年來多地奧陶系五峰組-志留系龍馬溪組頁巖氣獲得商業開發，五峰-龍馬溪組是頁巖氣勘探的重點層系。泥頁巖中不溶有機質屬于有機巖石學范疇，其中有機顯微組分類型、成因和特征是有機巖石學的重點研究對象[1-4]，泥頁巖中不同顯微組分具有不同的生烴潛力，是評價頁巖品質的關鍵參數，本文主要以利川地區LY1井、YZ1為例，探討了五峰-龍馬溪組頁巖顯微組分類型和特征。

圖1 利川及周緣地區構造位置圖

圖2 利川及周緣地區五峰-龍馬溪組資料點無形態顯微組分照片

1 地質背景

利川地區位于湘鄂西隔槽式褶皺帶，次級構造單元主要包括利川復向斜和中央復背斜（圖1）。受岡瓦納大陸冰川消融和加里東晚期構造運動的共同作用和影響，早志留世期利川四周古陸面積增大，使揚子海處于半封閉狀態，海水處于滯留狀態，為局限深水陸棚環境。沉積了五峰-龍馬溪組底部一套富有機質泥頁巖，泥頁巖厚20~40m左右，巖性以灰黑色泥巖、含碳質-硅質泥頁巖為主。

2 有機質豐度

有機質是泥頁巖生成油氣的物質基礎，有機質控制了頁巖的生氣量、吸附性和儲集空間，有機碳含量是評價頁巖生烴潛力的關鍵參數。利川地區五峰組-龍馬溪組泥頁巖豐度高，TOC平均至可達2.5%以上，縱向上頁巖豐度具有三分性，上下高中間低，反映了頁巖自下而上水體逐漸變淺的縱向演化序列，底部頁巖豐度最高。其中LY1井富有機質泥頁巖厚51m，有機碳含量為1.15~7.25%，平均有機碳為2.88%（43塊）、YZ1井富有機質泥頁巖厚77m，有機碳含量為0.49~8.92%，平均為2.75%（62塊）。

3 有機巖石學特征

3.1 無形態組分

五峰-龍馬溪組泥頁巖熱演化程度高，有機質經歷了強烈的熱降解作用，有機質以無形態為主，其以次生瀝青為主，外形呈云霧狀、棉絮狀輪廓曲線不規則。其呈細小顆粒分散在礦物機制中，五峰-龍馬溪組頁巖段縱向上瀝青隨深度的加深有增多的趨勢。頁巖孔隙中充填瀝青一般為油氣演化過程中的次生產物，其為未排出烴類進一步熱演化轉變為固態瀝青殘余在頁巖微孔隙中，屬原生同層瀝青[1-5]，表明頁巖層曾經經歷過大量的成排烴事件，且下部頁巖的生烴能力優于上段頁巖（圖2）。

3.2 有形態組分

五峰-龍馬溪組泥頁巖中有形態組分占總有機質的小部分，其主要為筆石，含少量浮游藻、底棲藻和有孔蟲等。筆石在頁巖段均發育，疑源類主要分布在龍馬溪組底部深水硅質陸棚相頁巖段，底棲藻含量較少，零星分布。脂肪族結構比芳香族結構烴機構富氫，因此具有更強的生烴能力。富氫的疑源類浮游藻相比富含芳香族官能團的底溪藻含量高，反映頁巖母質類型好，為腐泥型或偏腐泥型，具有較好的生烴潛力[1-5]（圖3）。

4 有機質類型

根據利川及周緣地區幾口井五峰-龍馬溪組泥頁巖有機顯微組分組成定量結果（見表1），分析五峰-龍馬溪組泥頁巖以腐泥組為主，其次為鏡質組。YZ1井腐泥組平均含量為72.7%、鏡質組平均含量為26.8%、惰性體含量較少，平均含量為0.5%、未見殼質組。根據類型指數的劃分標準，TI≤80為Ⅰ型有機質，80〉TI≥40為Ⅱ1有機質，40〉TI≥0的為Ⅱ2有機質，TI<0的為Ⅲ型有機質（候讀杰，2011），計算結果表明，YZ1井類型指數為37.5-65.5，整體評價為Ⅱ1-2型有機質。評價結果與生烴母質類型相一致；LY1井頁巖腐泥組平均含量為67.2%、鏡質組平均含量為32.7%、偶見殼質組、未見惰性組。類型指數為23~59.8，評價為Ⅱ1-2型有機質。綜上所述，晚奧陶至早志留世時期利川-咸豐地區與焦石壩地區沉積環境相似，均以低等水生生物為主，母質類型好。

另外干酪根碳同位素13C值在整個成巖作用區間基本保持不變，可以用于劃分干酪根類型。黃籍中（1998）研究四川盆地指出Ⅰ型干酪根的δ13C值小于-30‰，Ⅱ型δ13C值介于-30-25‰之間，Ⅲ型干酪根δ13C值大于-25‰。該區YZ1井干酪根δ13C值為-30.1～-29‰，平均值為-29.6‰，與上述類型統計一致。

圖3 利川及周緣地區YZ1-LY1井五峰-龍馬溪組有形態顯微組圖

表1 利川地區五峰-龍馬溪組泥頁巖有機質類型統計表

5 有熱演化程度

由于南方下古生界海相地層缺乏標準意義上的鏡質體，通常用瀝青反射率Rb來表征泥頁巖的成熟度，目前有多種方法把Rb換算成Ro，本文采用VRo=0.679Rb+0.3195（豐國秀，陳盛吉，1988）來換算。換算結果表明，利川-咸豐地區五峰-龍馬溪組頁巖熱演化程度2.5~3.5%，其中YZ1井熱演化程度相對偏高，VRo分布范圍為2.42~3.90%，平均3.14%，原因有待于進一步分析、另外兩口井熱演化程度適中，LY1井VRo分布范圍為2.76~2.83%，平均2.79%、EY1井VRo分布范圍為2.48~2.74%，平均2.65%。

6 結語

利川及周緣地區五峰組-龍馬溪組富有機質泥頁巖有機質豐度高，整體在2%以上，縱向上頁巖豐度具有三分性，上下高中間低，反映了頁巖自下而上水體逐漸變淺的縱向演化序列，其中底部頁巖豐度最高，在3%以上。

五峰-龍馬溪組泥頁巖有機質顯微組分以無形態的固體瀝青為主，其中底部最發育，反應底部泥頁巖生烴能力最強。有形態組分以筆石為主，其次為富氫的疑源類，底棲藻含量少。

五峰-龍馬溪組泥頁巖有機質類型以Ⅱ1-2型為主，均以低等水生生物為主，母質類型好。熱演化程度分布范圍為2.5~ 3.5，均屬于過成熟階段。

[1]劉德漢.高演化碳酸鹽巖的有機質的地球化學特征及油氣非常規評價方法.天然氣工業,1994,14(增刊):62～67.

[2]陶樹，湯達禎，伍大茂等.中、上揚子區下組合烴源巖有機巖石學特征.中國礦業大學學報,2010,39(4):575-581.

[3]范文斐，候讀杰,底萌卿.渝東南地區下古生界富有機質頁巖有機巖石學特征,地質與勘探,2016.52(2):346-354.

[4]李賢慶,熊波,馬安來,等.有機巖石學在油氣勘探評價中的應用進展[J].江漢石油學院學報,2002,24(1):15-19.

[5]胡明霞,曹寅.下古生界烴源巖有機顯微組分分類與應用[J].石油實驗地質,2007,29(4):432-436