漢南-米倉山古隆起周緣下寒武統牛蹄塘組分布特征及生烴潛力

喬建新，李金錢，王小朗

（1.陜西礦業開發工貿有限公司， 陜西 西安 710054； 2.陜西地礦集團有限公司，陜西 西安 710054）

頁巖氣是指賦存于以富有機質頁巖為主的儲集巖系中的非常規天然氣，因其特殊的成藏機理、豐富的資源潛力和良好的勘探前景而受到廣泛關注。

漢南-米倉山古隆起周緣廣泛分布的下寒武統牛蹄塘組作為揚子板塊西北緣主要的富有機質頁巖層系，具有沉積厚度較大、有機質豐度較高、有機質成熟度適中等特征，具備頁巖氣成藏條件。筆者結合前人成果[1-12]，通過對漢南-米倉山古隆起周緣下寒武統牛蹄塘組分布特征及生烴潛力進行系統分析，為該地區頁巖氣勘探提供依據。

1 區域地質背景

研究區位于揚子板塊西北緣，早寒武世屬淺海陸棚至斜坡沉積環境，廣泛發育牛蹄塘組富有機質頁巖層系（圖1），主要巖性為黑色碳質頁巖、灰黑-黑色碳質泥質粉砂巖及深灰色泥質粉砂巖等。

圖1 漢南-米倉山古隆起周緣地質簡圖

因古隆起周緣具有埋藏深度適中、構造變形較弱等特征[13-16]，有利于頁巖氣的富集和保存，使得研究區富有機質頁巖層系成為頁巖氣勘查開發的主要目標層位。

2 牛蹄塘組分布特征

通過野外調查、測試分析與綜合研究，基本查明了研究區下寒武統牛蹄塘組富有機質頁巖層系的分布、巖性及厚度等特征。

下寒武統牛蹄塘組（∈1n）為研究區最主要的頁巖氣目標層位，在區內廣泛分布，底部為深灰-黑灰色薄層狀含碳粉砂質頁巖夾深灰色薄層狀泥質粉砂巖，下部為黑色薄層狀碳質頁巖夾灰黑-黑色薄層狀碳硅質巖，中部為黑色薄層狀碳質頁巖夾灰黑-黑色薄層狀碳質泥質粉砂巖，上部為深灰-灰黑色薄層狀泥質粉砂巖偶夾灰黑色薄層狀含碳粉砂質泥巖（圖2）。總體而言，該組自下而上碳質成分逐漸減少，泥質和粉砂質成分逐漸增加，顏色逐漸變淺，頁巖層段含黃鐵礦結核或呈細條帶狀分布的黃鐵礦密集層，屬淺海陸棚相半封閉滯流沉積環境。

圖2 下寒武統牛蹄塘組野外露頭照片

該組的富有機質頁巖層段厚度變化相對較大，寧強縣石鐘溝一帶厚度為107 m，寧強縣唐家壩一帶厚度為128 m，旺蒼縣紅石梁一帶厚度為56 m，南江縣鳳凰村一帶厚度為57 m，南鄭縣掛寶巖一帶厚度為153 m，南鄭縣園坪子一帶厚度為182 m，西鄉縣大河壩一帶厚度為134 m，鎮巴縣平安場一帶厚度為126 m。

3 牛蹄塘組有機地球化學特征

通過采集新鮮露頭樣品進行相關測試分析，對研究區下寒武統牛蹄塘組富有機質頁巖層系的有機地球化學特征進行了研究。

3.1 有機質豐度

有機碳含量測試結果（表1）顯示，下寒武統牛蹄塘組（∈1n）有機質豐度較高。24 個樣品的有機碳含量（TOC）為0.24%～4.82%，平均值為2.18%，其中大于2.0%的樣品15 個，占總數的62.5%。

表1 下寒武統牛蹄塘組有機碳含量與巖石熱解測試結果

巖石熱解測試結果（表1）顯示，下寒武統牛蹄塘組（∈1n）生烴潛力良好。24 個樣品的可溶烴（S1）質量分數為0.01～0.11 mg·g-1，熱解烴（S2）質量分數為0.01～1.38 mg·g-1，生烴勢（Pg）為0.02 ～1.49 mg·g-1。

3.2 有機質類型

干酪根顯微組分鑒定結果（表2）顯示，下寒武統牛蹄塘組（∈1n）以Ⅱ型干酪根為主，有機質類型較好。16 個樣品的有機質類型分別為Ⅰ型干酪根3 個，Ⅱ1型干酪根8 個，Ⅱ2型干酪根5 個。

表2 下寒武統牛蹄塘組干酪根顯微組分及有機質類型

3.3 有機質成熟度

鏡質體反射率測試結果顯示，下寒武統牛蹄塘組（∈1n）有機質成熟度適中，生烴條件較好。16個樣品的鏡質體反射率（Ro）為1.28%～2.34%，平均值為1.80%，其中1.5%～2.5%之間的樣品12 個，占總數的75%。

4 牛蹄塘組生烴潛力

漢南-米倉山古隆起周緣下寒武統牛蹄塘組富有機質頁巖呈帶狀展布，且埋深適中、構造變形較弱，大部分地區厚度在100～150 m 之間，局部大于200 m，有機質豐度基本在2.0%以上，有機質成熟度主要在1.5%～2.5%之間，干酪根類型以Ⅱ型為主。由此可見，該組厚度較大，有機質豐度較高、類型較好、成熟度適中，生烴潛力良好。

5 結 論

研究區下寒武統牛蹄塘組作為頁巖氣主要目標層位，分布廣泛、厚度較大、有機質豐度較高、有機質類型較好、有機質成熟度適中，具有良好的生烴潛力。