（《我國富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖發(fā)育特點(diǎn)與頁巖氣戰(zhàn)略選區(qū)》李玉喜）

受復(fù)雜地質(zhì)背景和多階段演化過程的影響，我國含油氣盆地類型多、盆地結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在早三疊世及古生代，我國發(fā)育有華北、揚(yáng)子和華南、塔里木等大中型海相和海陸交互相克拉通和克拉通邊緣盆地。經(jīng)過中新生代改造后，這些大中型盆地普遍遭到破壞，僅在四川、鄂爾多斯、塔里木等地保留下來一部分克拉通盆地。中生代以來，陸相盆地廣泛發(fā)育。其中部分陸相盆地疊置在克拉通盆地之上，部分盆地發(fā)育在古生代褶皺帶之上。盆地的不同演化規(guī)律直接控制著富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖的發(fā)育與分布。依照形成環(huán)境，可將富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖化分為海相厚層富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖、海陸交互相及陸相煤系地層富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖、陸相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖這3種類型。

1.海相厚層富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖

我國海相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖主要發(fā)育于下古生界的下寒武統(tǒng)、下志留統(tǒng)—上奧陶統(tǒng)頂部，以揚(yáng)子克拉通地區(qū)最為典型(圖1)。

下寒武統(tǒng)海相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖在中上揚(yáng)子區(qū)發(fā)育較好，有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型—混合型。從區(qū)域沉積環(huán)境看，川東—鄂西、川南及湘黔(熱水)3個(gè)深水陸棚區(qū)下寒武統(tǒng)海相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖最發(fā)育，TOC平均高達(dá)8%左右。從盆地看，四川盆地下寒武統(tǒng)泥頁巖平均厚度為139m，總有機(jī)碳含量在0.5%~4.0%之間，多超過1%，有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型，Ro介于2.0%~5.0%，盆地南部埋藏較淺。麻陽盆地、洞庭盆地泥頁巖總有機(jī)碳含量多數(shù)大于1%，有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型，凹陷區(qū)Ro多超過3%，凸起區(qū)局部有熱演化程度相對(duì)較低的地區(qū)(Ro<1%)。下寒武統(tǒng)海相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖的熱演化程度普遍較高，僅在上揚(yáng)子南部和北部、鄂西和下?lián)P子中部地區(qū)Ro<3.0%，其他地區(qū)下寒武統(tǒng)海相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖普遍Ro>3.0%，頁巖氣的勘探前景不大。

下志留統(tǒng)海相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖主要分布在川東南、川東北、鄂西渝東、中揚(yáng)子、下?lián)P子等區(qū)，以硅質(zhì)巖、頁巖、碳質(zhì)頁巖為主，有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型，Ro介于2.0%~4.5%，厚度為20~100m。其中渝東鄂西地區(qū)熱演化程度較低，是頁巖氣勘探較有利的地區(qū)之一。

我國南方地區(qū)下寒武統(tǒng)和下志留統(tǒng)富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖在單層厚度和有機(jī)質(zhì)含量上，總體均達(dá)到了形成頁巖氣藏的基本條件，而埋深和熱演化程度則成為關(guān)乎其能否作為頁巖氣勘探靶區(qū)的主要因素。

2.海陸交互相及陸相煤系地層富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖

晚古生代克拉通海陸交互相及陸相煤系地層富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖在華北、華南地區(qū)和準(zhǔn)噶爾盆地分布廣泛。中新生代陸相煤系地層富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖主要在兩類盆地發(fā)育:一是大型坳陷，如鄂爾多斯盆地和準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系、四川盆地上三疊統(tǒng)；二是斷陷，如我國東北地區(qū)含煤盆地中的斷陷。

華北地區(qū)海陸交互相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖單層厚度不大，多數(shù)與煤層交互出現(xiàn)。總有機(jī)碳含量受沉積相影響，變化較大，一般介于0.5%~10%，其中沼澤相碳質(zhì)頁巖總有機(jī)碳含量普遍較高。這類泥頁巖的有機(jī)質(zhì)類型主要為混合型腐殖型，Ro多數(shù)介于0.5%~2.5%，部分超過3.0%。

華南地區(qū)海陸交互相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖有單獨(dú)發(fā)育以及與煤層交互發(fā)育2種類型。滇黔桂地區(qū)上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M深灰色頁巖厚度一般為20~60m，局部較厚。四川盆地上二疊統(tǒng)泥頁巖厚度為10~125m，在川中和川西南一帶一般厚80~110m，麻1井最厚，達(dá)125m；在四川盆地西北緣、北緣及東北緣較薄，多小于20m；暗色泥頁巖總有機(jī)碳含量變化介于0.5%~12.55%，平均為2.91%，多分布在3%~5%；其中瀘州地區(qū)及自貢資陽一帶總有機(jī)碳含量較低(小于3%)，有機(jī)質(zhì)類型以腐殖型為主，但有機(jī)質(zhì)相對(duì)富氫。

準(zhǔn)噶爾盆地石炭系滴水泉組富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖包括暗色泥巖和碳質(zhì)泥巖，累計(jì)厚度為0~249m，前者有機(jī)碳含量平均為1.45%；后者有機(jī)碳含量平均為15.53%，有機(jī)質(zhì)類型主要為偏腐殖混合型腐殖型，Ro介于0.51%~1.75%，平均為1.15%[。中新生代斷陷含煤盆地的暗色泥巖、煤和碳質(zhì)泥巖互層分布的特點(diǎn)突出，暗色泥巖總有機(jī)碳含量多數(shù)超過1.0%，碳質(zhì)頁巖多數(shù)超過10.0%，單層厚度普遍不大，但累計(jì)厚度較大，Ro多在1.3%以下。

總體上，我國上古生界海陸交互相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖除上揚(yáng)子及滇黔桂地區(qū)單層厚度較大且具有頁巖氣單獨(dú)勘探開發(fā)的條件外，多數(shù)地區(qū)發(fā)育的海陸交互相及陸相煤系地層富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖單層厚度都不大，不利于頁巖氣的單層獨(dú)立開發(fā)。中新生代陸相煤系富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖一般單層厚度雖然也不大，但其總有機(jī)碳含量較高、演化程度一般在過成熟早期以下，有利于成氣且泥頁巖層多與煤層、致密砂巖層互層，易形成頁巖氣、煤層氣和致密砂巖氣等多種類型性天然氣近距離疊置成藏(圖2)。這是我國煤系地層普遍存在的天然氣聚集特點(diǎn)。因此，進(jìn)一步深入研究頁巖氣、煤層氣和致密砂巖氣等多種類型天然氣共生特點(diǎn)和疊置成藏規(guī)律，開展多種共生天然氣資源勘查，探索其經(jīng)濟(jì)有效的多層合采開發(fā)技術(shù)，是這類天然氣資源有效開發(fā)利用的一個(gè)新課題。

3.湖泊富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖

我國準(zhǔn)噶爾盆地等二疊紀(jì)坳陷，松遼、鄂爾多斯盆地等中新生代坳陷，渤海灣盆地等新生代斷陷，都沉積了厚層富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖。這些富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖構(gòu)成了上述盆地的主力烴源巖。

準(zhǔn)噶爾盆地二疊系蘆草溝組地層上段以灰黑色頁巖、頁巖油為主夾瀝青質(zhì)頁巖，累計(jì)厚度超過200m，總有機(jī)碳含量為4.85%~10.02%，有機(jī)質(zhì)類型為偏腐泥混合型，Ro介于0.54%~0.91%；二疊系紅雁池組、平地泉組也發(fā)育有較好的富含有機(jī)質(zhì)暗色泥頁巖。

松遼盆地主要發(fā)育嫩江組和青山口組兩套富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖。其中，嫩江組一段為一套黑色泥頁巖，全盆地穩(wěn)定分布，在中央坳陷區(qū)的厚度超過100m，平均總有機(jī)碳含量高達(dá)2.40%，有機(jī)質(zhì)以偏腐泥混合型和偏腐殖混合型為主。嫩二段暗色泥頁巖分布范圍比嫩一段更廣，發(fā)育更加穩(wěn)定，平均厚度在150m左右，平均總有機(jī)碳含量為1.56%。青山口組一段在中央坳陷區(qū)幾乎全部為暗色泥頁巖，厚度為60~80m，平均總有機(jī)碳含量為2.2%，但有機(jī)質(zhì)類型仍以腐泥型和混合型為主。嫩江組一段和青山口組一段的Ro在齊家古龍凹陷較高(分別達(dá)到1.1%和2.0%)，在三肇凹陷次之(分別為0.7%和1.3%)，在盆地的邊部成熟度比較低。

鄂爾多斯盆地延長組長4+5長8段主要為湖相沉積，富含有機(jī)質(zhì)的暗色泥頁巖發(fā)育。長8、長6段暗色泥頁巖有機(jī)質(zhì)豐度在富縣葫蘆河地區(qū)較高，總有機(jī)碳含量分別為3.5%和3.75%，長7段暗色泥頁巖有機(jī)質(zhì)豐度以華池、吳旗地區(qū)為最高，其中華池地區(qū)總有機(jī)碳含量達(dá)5.81%；Ro主要介于0.73%~1.06%，普遍達(dá)成熟階段。

總體上，湖相富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖的熱演化程度普遍不高，多數(shù)還處于生油窗內(nèi)，部分泥頁巖的巖石硬度小，其中的黏土礦物遇水膨脹現(xiàn)象明顯，經(jīng)常導(dǎo)致套損。這對(duì)于頁巖氣勘探開發(fā)較為不利。