四川焦石壩地區(qū)頁巖氣沉積相帶劃分

華夏 梁悅 安玲儀

摘 要：焦石壩地區(qū)曾遭受多期復雜的構造變動，導致其先后經(jīng)歷不同沉積環(huán)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(qū)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(zhì)泥頁巖、暗色富硅質(zhì)富有機質(zhì)泥頁巖、暗色富有機質(zhì)砂泥質(zhì)泥頁巖和暗色富有機質(zhì)灰云質(zhì)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(zhì)陸棚、深水泥質(zhì)陸棚、深水砂泥質(zhì)陸棚、深水混積陸棚四類沉積微相。同時，從利于富有機質(zhì)泥頁巖發(fā)育的角度對研究區(qū)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(yōu)質(zhì)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(chǎn)量非常穩(wěn)定，截至2014年4月8日，焦頁1HF井已經(jīng)持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)近500天，油套壓穩(wěn)定在20.0MPa左右，日產(chǎn)氣6萬方，累計產(chǎn)氣3254萬方。

涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)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(xiàn)為南寬北窄、中部寬緩的特點[1-3]。

焦石壩地區(qū)發(fā)育上三疊統(tǒng)嘉陵江組-上奧陶統(tǒng)五峰組，區(qū)域上缺失泥盆系，局部地區(qū)缺失石炭系。上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)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(zhì)、粉砂質(zhì)碳質(zhì)泥頁巖為主，是涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊頁巖氣開發(fā)的目的層段，為深水陸棚沉積，巖性穩(wěn)定，地震預測全區(qū)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(wěn)定，厚度基本相當；其中，對應于焦頁1井38 m富有機質(zhì)主力氣層段為第1段（第11和12亞段，第①-⑤小層）。

研究區(qū)焦頁1井鉆遇地層自上而下依次為：中生界下三疊統(tǒng)嘉陵江組、飛仙關組；古生界二疊系上統(tǒng)長興組、龍?zhí)督M，下統(tǒng)茅口組、棲霞組、梁山組，石炭系中統(tǒng)黃龍組，志留系中統(tǒng)韓家店組，下統(tǒng)小河壩組、龍馬溪組，奧陶系上統(tǒng)五峰組、澗草溝組，中統(tǒng)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(qū)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(qū)形成了一套比較穩(wěn)定的富有機質(zhì)硅泥質(zhì)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(qū)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(qū)則由深水沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)闇\水臺地相沉積環(huán)境，沉積了觀音橋段生屑灰?guī)r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(qū)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?guī)r，證實了研究區(qū)曾經(jīng)接受過觀音橋段生屑灰?guī)r的沉積，同時證實了在奧陶紀末全球冰川活動時期研究區(qū)處于相對較低的地區(qū)。

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(zhuǎn)換為前陸盆地沉積環(huán)境，當時研究區(qū)位于隆后盆地的沉積環(huán)境，自湘鄂西地區(qū)向研究區(qū)水體整體逐漸加深，當時研究區(qū)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(qū)處于相對安靜的陸棚沉積環(huán)境，發(fā)育了一套暗色富有機質(zhì)富硅質(zhì)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(qū)五峰組-龍馬溪組下部含氣泥頁巖段主要發(fā)育四種巖石類型，均為深水陸棚沉積環(huán)境產(chǎn)物。

①暗色富有機質(zhì)泥頁巖：TOC含量高于2%，陸源粉砂質(zhì)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(fā)育，呈星散狀或紋層狀，見頁理，多發(fā)育于深水泥質(zhì)陸棚沉積環(huán)境中，主要位于焦頁1井12段上部。

②暗色富硅質(zhì)富有機質(zhì)泥頁巖：具備高有機質(zhì)豐度和高自生硅質(zhì)含量的“雙高”典型特征，有機質(zhì)豐度普遍高于3%，自生硅質(zhì)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(zhì)骨骼類生物化石，黃鐵礦較為發(fā)育，多呈星散狀分布于地層之中，巖心宏觀較為均質(zhì)，紋層及頁理欠發(fā)育，但在放大薄片下觀察，多見粉砂質(zhì)細紋層。

該巖相地層中夾雜多套火山凝灰?guī)r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(fā)育多套凝灰?guī)r，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(cè)逐漸由原來的被動大陸邊緣轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒哟箨戇吘?，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?guī)r，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(zhì)和各種營養(yǎng)物質(zhì)，加上當時較為封閉的滯留盆地沉積環(huán)境，利于硅質(zhì)骨骼類生物和各種浮游類生物的發(fā)育，對于自生硅質(zhì)和有機質(zhì)的生成及保存十分有利，形成了有機質(zhì)含量和硅質(zhì)含量“雙高”的典型特征，該巖石類型代表了水體較深水泥質(zhì)陸棚更深的深水硅泥質(zhì)陸棚微相沉積環(huán)境，縱向上主要發(fā)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(zhì)砂泥質(zhì)泥頁巖：有機質(zhì)含量普遍低于2%，自生硅質(zhì)含量普遍低于2%，陸源硅質(zhì)含量相對較高，化石類型較為單一，主要為筆石類化石，發(fā)育粉砂質(zhì)粗紋層和條帶，發(fā)育黃鐵礦，多呈星散狀密集分布于粉砂質(zhì)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(zhì)陸棚微相沉積環(huán)境，縱向上主要發(fā)育于第2段和第32段。

④暗色富有機質(zhì)灰云質(zhì)泥頁巖：有機質(zhì)含量相對較高，普遍高于2%，巖心富含灰質(zhì)，滴酸起泡較為強烈，陸源硅質(zhì)含量相對較低，薄片中未發(fā)現(xiàn)自生硅質(zhì)，化石類型較為單一，主要為筆石類化石，頁理發(fā)育，偶夾粉砂質(zhì)紋層，自下而上粉砂質(zhì)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(huán)境，縱向上主要發(fā)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(huán)境（包括深水砂泥質(zhì)陸棚微相、深水混積陸棚微相）。

第1段內(nèi)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(zhì)類骨骼生物化石，代表水體更深的深水陸棚沉積環(huán)境（包括深水硅泥質(zhì)陸棚微相和深水泥質(zhì)陸棚微相）。

從生物化石縱向發(fā)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(huán)境，自下而上進一步可劃分出深水硅泥質(zhì)陸棚、深水泥質(zhì)陸棚、深水砂泥質(zhì)陸棚、深水混積陸棚四類沉積微相，其綜合地質(zhì)特征及縱向分布特征如下：

深水硅泥質(zhì)陸棚：富含自生硅質(zhì)，富含放射蟲、骨針等硅質(zhì)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(zhì)陸棚：見自生硅質(zhì)，含放射蟲、骨針等硅質(zhì)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(zhì)陸棚：富含砂質(zhì)、泥質(zhì)，筆石化石較發(fā)育，自下而上發(fā)育粉砂質(zhì)粗紋層—頁理，TH/U：1～4。主要發(fā)育于龍馬溪組第2段和第32段。

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

通過焦石壩地區(qū)濁積砂段下部富有機質(zhì)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(zhì)陸棚沉積環(huán)境，水體最深，還原性最強，12段中上部為深水泥質(zhì)陸棚沉積環(huán)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(huán)境，水體深度和還原性次于1段，2段和31段為深水砂泥質(zhì)陸棚沉積環(huán)境，水體深度最淺，還原性最差。

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

4 結(jié)論

四川焦石壩地區(qū)五峰組-龍馬溪組下部含氣泥頁巖段主要發(fā)育四種巖石類型，分別為暗色富有機質(zhì)泥頁巖、暗色富硅質(zhì)富有機質(zhì)泥頁巖、暗色富有機質(zhì)砂泥質(zhì)泥頁巖、暗色富有機質(zhì)灰云質(zhì)泥頁巖，泥頁巖頁理較為發(fā)育，普遍發(fā)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(huán)境，自下而上進一步可劃分出深水硅泥質(zhì)陸棚、深水泥質(zhì)陸棚、深水砂泥質(zhì)陸棚、深水混積陸棚四類沉積微相。

參考文獻

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