四川焦石坝地区页岩气沉积相带划分

华夏 梁悦 安玲仪

摘 要：焦石坝地区曾遭受多期复杂的构造变动，导致其先后经历不同沉积环境。综合分析岩性、生物化石等相标志及电测曲线特征，焦石坝地区五峰组-龙马溪组下部含气泥页岩段可细分为暗色富有机质泥页岩、暗色富硅质富有机质泥页岩、暗色富有机质砂泥质泥页岩和暗色富有机质灰云质泥页岩，多富含笔石化石。将焦页1井89m段主泥页岩层段自下而上划分出深水硅泥质陆棚、深水泥质陆棚、深水砂泥质陆棚、深水混积陆棚四类沉积微相。同时，从利于富有机质泥页岩发育的角度对研究区作出评价。

关键词：焦石坝 生物化石 泥页岩 沉积相

中图分类号：X942 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（b）-0035-02

焦石坝页岩气田为优质大型页岩气田，气体以甲烷为主，平均含量达到98.204%，且为不含硫化氢的干燥气藏。除此之外，焦石坝的页岩气产量非常稳定，截至2014年4月8日，焦页1HF井已经持续稳定生产近500天，油套压稳定在20.0MPa左右，日产气6万方，累计产气3254万方。

涪陵页岩气田焦石坝区块位于川东褶皱带东南部，万县复向斜的南扬起端。焦石坝构造为一被大耳山西、石门、吊水岩、天台场等断层所夹持的断背斜构造，总体表现为南宽北窄、中部宽缓的特点[1-3]。

焦石坝地区发育上三叠统嘉陵江组-上奥陶统五峰组，区域上缺失泥盆系，局部地区缺失石炭系。上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组地层三分性特征明显，其中下部含气泥页岩段岩性以含硅质、粉砂质碳质泥页岩为主，是涪陵页岩气田焦石坝区块页岩气开发的目的层段，为深水陆棚沉积，岩性稳定，地震预测全区厚度在70～114 m。综合岩性、电性、物性、地化、含气性等特征将含气页岩段纵向上划分出3段、5个亚段、9个小层，地层分段对比性强，横向展布较稳定，厚度基本相当；其中，对应于焦页1井38 m富有机质主力气层段为第1段（第11和12亚段，第①-⑤小层）。

研究区焦页1井钻遇地层自上而下依次为：中生界下三叠统嘉陵江组、飞仙关组；古生界二叠系上统长兴组、龙潭组，下统茅口组、栖霞组、梁山组，石炭系中统黄龙组，志留系中统韩家店组，下统小河坝组、龙马溪组，奥陶系上统五峰组、涧草沟组，中统宝塔组、十字铺组（未见底）。

1 单井沉积背景分析

奥陶系末五峰组沉积时期，受华南板块挤压，中扬子地区基底迅速下降，海平面迅速升高，形成了一次较大的海侵，在中扬子地区形成了一套比较稳定的富有机质硅泥质沉积。此后，受奥陶纪末全球冰川活动的影响，海水迅速下降，扬子地区高部位位置海水下降更为迅速，较早上升到沉积界面之上，在该时期未接受地层沉积，而在低部位区则由深水沉积环境转变为浅水台地相沉积环境，沉积了观音桥段生屑灰岩地层，随着海退的进一步加剧，低部位也露出水面，观音桥段剥蚀殆尽，仅在较深的部位残存少量的观音桥段地层，研究区焦页1井钻井过程中在五峰组顶部钻遇了一层10cm左右的生屑灰岩，证实了研究区曾经接受过观音桥段生屑灰岩的沉积，同时证实了在奥陶纪末全球冰川活动时期研究区处于相对较低的地区。

志留纪早期，受华南板块的挤压，整个扬子板块逐渐由先前的台地相转换为前陆盆地沉积环境，当时研究区位于隆后盆地的沉积环境，自湘鄂西地区向研究区水体整体逐渐加深，当时研究区南部为黔中隆起，西部为川中古隆起，受几大古隆起的夹持，研究区处于相对安静的陆棚沉积环境，发育了一套暗色富有机质富硅质泥页岩。

2 相标志

相标志是反映沉积相的一些标志，它是相分析及古地理研究的基础。一般可归纳为岩性、古生物、遗迹化石、地球化学和地球物理四种相标志类型。

（1）岩石组合类型。

焦石坝地区五峰组-龙马溪组下部含气泥页岩段主要发育四种岩石类型，均为深水陆棚沉积环境产物。

①暗色富有机质泥页岩：TOC含量高于2%，陆源粉砂质含量相对较低，化石类型较为单一，含有大量的笔石类化石，黄铁矿较发育，呈星散状或纹层状，见页理，多发育于深水泥质陆棚沉积环境中，主要位于焦页1井12段上部。

②暗色富硅质富有机质泥页岩：具备高有机质丰度和高自生硅质含量的“双高”典型特征，有机质丰度普遍高于3%，自生硅质含量最高可达50%以上，富含笔石化石和海绵、放射虫及骨针等硅质骨骼类生物化石，黄铁矿较为发育，多呈星散状分布于地层之中，岩心宏观较为均质，纹层及页理欠发育，但在放大薄片下观察，多见粉砂质细纹层。

该岩相地层中夹杂多套火山凝灰岩薄夹层，代表了该岩石组合类型地层沉积时期周缘或海底火山活动较为频繁，五峰-龙马溪组底部发育多套凝灰岩，表明在五峰-龙马溪组沉积早期，受构造运动的影响，尤其是北部扬子板块与华北板块中间的商丹洋南北两侧逐渐由原来的被动大陆边缘转变为活动大陆边缘，火山活动逐渐增加，在五峰-龙马溪组底部地层中沉积了多套凝灰岩，受周缘火山活动、海底热泉及上升洋流的影响，海水中富含硅质和各种营养物质，加上当时较为封闭的滞留盆地沉积环境，利于硅质骨骼类生物和各种浮游类生物的发育，对于自生硅质和有机质的生成及保存十分有利，形成了有机质含量和硅质含量“双高”的典型特征，该岩石类型代表了水体较深水泥质陆棚更深的深水硅泥质陆棚微相沉积环境，纵向上主要发育于五峰组-龙马溪组的11段和12段中下部。

③暗色富有机质砂泥质泥页岩：有机质含量普遍低于2%，自生硅质含量普遍低于2%，陆源硅质含量相对较高，化石类型较为单一，主要为笔石类化石，发育粉砂质粗纹层和条带，发育黄铁矿，多呈星散状密集分布于粉砂质条带或粗纹层中，部分密集成团块状，切割水平纹层，该岩石类型代表水体相对较浅的深水砂泥质陆棚微相沉积环境，纵向上主要发育于第2段和第32段。

④暗色富有机质灰云质泥页岩：有机质含量相对较高，普遍高于2%，岩心富含灰质，滴酸起泡较为强烈，陆源硅质含量相对较低，薄片中未发现自生硅质，化石类型较为单一，主要为笔石类化石，页理发育，偶夹粉砂质纹层，自下而上粉砂质纹层逐渐增多，表明水体自下而上逐渐变浅，岩心富含黄铁矿，呈星散状分布于岩石中，或密集成条带状和团块状，该岩石类型代表了水体相对较深的深水混积陆棚微相沉积环境，纵向上主要发育于31段。

（2）生物化石。

焦页1井五峰-龙马溪组89m段普见笔石类生物化石，其中第2段-第32段化石较为单一，化石含量相对较为丰富，代表了典型的深水陆棚沉积环境（包括深水砂泥质陆棚微相、深水混积陆棚微相）。

第1段内除了富含笔石化石外，另外可见较为丰富的海绵、放射虫和骨针等硅质类骨骼生物化石，代表水体更深的深水陆棚沉积环境（包括深水硅泥质陆棚微相和深水泥质陆棚微相）。

从生物化石纵向发育组合特征来看，整体上1段水体要明显深于上部2段和3段。

3 单井相划分

综合分析焦页1井生物化石、岩性及电测曲线特征，焦页1井89m段主体应为深水陆棚沉积环境，自下而上进一步可划分出深水硅泥质陆棚、深水泥质陆棚、深水砂泥质陆棚、深水混积陆棚四类沉积微相，其综合地质特征及纵向分布特征如下：

深水硅泥质陆棚：富含自生硅质，富含放射虫、骨针等硅质骨骼生物化石及笔石化石，TH/U<2。主要位于五峰-龙马溪组底部第11-12段下部。

深水泥质陆棚：见自生硅质，含放射虫、骨针等硅质骨骼生物化石，富含笔石化石，TH/U：1～3。主要位于五峰-龙马溪组第12段上部。

深水砂泥质陆棚：富含砂质、泥质，笔石化石较发育，自下而上发育粉砂质粗纹层—页理，TH/U：1～4。主要发育于龙马溪组第2段和第32段。

深水混积陆棚：富含灰质、云质，以砂泥质为主，笔石化石较发育，页理发育，TH/U≥2。主要发育于龙马溪组第31段。

通过焦石坝地区浊积砂段下部富有机质泥页岩段沉积相纵向演化模式可以看出，就水体深度及还原性而言，11段和12段中下部地层沉积时期为深水硅泥质陆棚沉积环境，水体最深，还原性最强，12段中上部为深水泥质陆棚沉积环境，水体深度和还原性仅次于11段和12段中下部，31段为深水混积陆棚沉积环境，水体深度和还原性次于1段，2段和31段为深水砂泥质陆棚沉积环境，水体深度最浅，还原性最差。

从利于富有机质泥页岩发育的角度进行评价，相比较而言，1段对于富有机质泥页岩的发育最为有利，其次为31段，2段和32段较差。

4 结论

四川焦石坝地区五峰组-龙马溪组下部含气泥页岩段主要发育四种岩石类型，分别为暗色富有机质泥页岩、暗色富硅质富有机质泥页岩、暗色富有机质砂泥质泥页岩、暗色富有机质灰云质泥页岩，泥页岩页理较为发育，普遍发育生物化石和黄铁矿。焦页1井89m段主体为深水陆棚沉积环境，自下而上进一步可划分出深水硅泥质陆棚、深水泥质陆棚、深水砂泥质陆棚、深水混积陆棚四类沉积微相。

参考文献

[1] 郭彤楼，张汉荣.四川盆地焦石坝页岩气田形成与富集高产模式[J].石油勘探与开发，2014（1）：29-36.

[2] 黄仁春，倪楷.焦石坝地区龙马溪组页岩有机质孔隙特征[J].天然气技术与经济，2014（3）：15-17.

[3] 郭旭升，胡东风，文治东，等.四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素—— 以焦石坝地区五峰组-龙马溪组为例[J].中国地质，2014（3）：895-899.