皖南地区古生界富含有机质泥页岩发育特征及勘探前景

（安徽省地质调查院安徽合肥230001）

（安徽省地质调查院安徽合肥230001）

通过对皖南地区古生界富有机质泥页岩发育的构造背景、沉积环境、空间展布、地球化学参数等的分析，认为皖南地区暗色泥页岩具备页岩气富集的基本条件，提出了3套泥页岩发育层位及其有利勘探区。

下扬子古生界页岩气有利勘探区

近年来，由于美国页岩气藏的成功开发，引发了全球对页岩气勘探的重视和热潮[1]。加快页岩气资源勘探开发，已成为世界主要页岩气资源大国的共同发展目标[2]。我国页岩气资源量丰富，据美国能源信息署（EIA）2011年发布的全球32个国家页岩气资源的初步评估，中国的页岩气技术可采资源量居世界首位[3]。我国广泛分布富有机质泥页岩，分布范围涵盖上扬子及滇黔桂区、中下扬子及东南区、华北及东北区、西北区和青藏区等5大区[4]，其中南方古生界被认为是我国最具页岩气勘探潜力的地层[5-8]。近年来，中国在上扬子地区的四川盆地及周缘地区页岩气勘探获得突破[9]，而对下扬子区页岩气形成地质条件研究较少[10-11]，尤其是皖南下扬子地区页岩气的研究程度较低。为此，笔者重点研究了皖南下扬子区古生界富含有机质泥页岩的分布、厚度、有机质丰度、类型和成熟度等地球化学条件和岩石学特征的研究，分析皖南地区页岩气地质条件。探讨页岩气勘探潜力，以指导该区古生界页岩气的富集成藏研究和勘探开发。

1 区域地质背景

皖南地区系指郯庐断裂以东的安徽南部广大地区，西以宿松-庐江为界，北到巢县-江浦县亭子山，南、东以安徽省界分别与江西、浙江、江苏接壤。构造上位处扬子板块东北缘，其构造演化受控于下扬子板块构造演化[12]。

1.1 构造演化

下扬子皖南地区古生界经历了多期构造运动的演化，海相地层变形非常复杂。晋宁运动碰撞造山，强烈褶皱变形变质使基底固结。南华纪开始，全区转入稳定-次稳定型海相盖层发育阶段，沉积了巨厚的大陆边缘海相地层，其中页岩在多个层系中发育。南华纪至早古生代由于地壳活动性较大，隆坳起伏，出现较多的次稳定型或非稳定型沉积。自晚寒武世起即为台地斜坡相沉积，出现扬子型碳酸盐台地、过渡带型直至深水相沉积的交替变化。皖南褶断带是扬子陆块中拗陷最深的一个构造单元，南华系至志留系中部均属次稳定型－非稳定型建造类型，磨拉式、杂陆屑、硅质页岩、远陆源硅泥质碳酸盐、复理式等建造较为典型，尤其是上奥陶统至下志留统出现了非稳定型沉积，震旦系及下古生界累计厚度已达12000m以上，反映了坳陷的活动性质。加里东期全区大幅度隆升，印支期成为扬子陆块缩短带，褶皱组合为同等发育的紧闭相间复背、向斜构造。燕山期全区断裂构造发育，如高坦断裂带、江南断裂带、绩溪断裂带、祁门断裂带、周王深断裂带等多期活动控制了全区构造格局。以江南断裂带为界，北东– 北北东走向断层构成区域上下扬子前陆带与皖南褶断带双向对冲推覆构造，且在泥页岩层间常发育走滑断层或推覆、滑覆断层。燕山-喜马拉雅运动期的拉张改造进一步加剧了中-古生界构造变形[13]。这些都增大了页岩气的勘探开发难度。

1.2 地层与沉积特征

皖南地区地层区划隶属扬子地层区下扬子地层分区和江南地层分区，古地理环境为台地相-台坡过渡带-盆地相。区内南华纪—三叠纪沉积盖层发育齐全。以江南断裂带为界，出现两个不同的沉积相带，其北西为碳酸盐局限台地－开阔台地，南东为硅泥质陆棚－浅海盆地，中间沿江南断裂带出现沉积相变带(斜坡相沉积)。皖南坳陷地壳活动较强，晚奥陶世出现陆源碎屑环境的砂质复理式浊流沉积建造。泥盆纪-三叠纪沉积物多平行不整合或角度不整合于早古生界地层之上，形成“裙边构造”或以残余盆地孤立分布在区内。

2 暗色泥页岩发育层位

皖南地区古生界主要发育3套富含有机质泥页岩层系，自下而上分别为早寒武世荷塘组，中奥陶世胡乐组-宁国组，二叠纪孤峰组+龙潭组+大隆组，为页岩气的生成奠定了重要的物质基础。

根据浙、苏、皖三地有关的区域地质报告和野外调查[10]，荷塘组露头主要分布于皖南安庆、屯溪、临安一带，厚为27～733m，一般厚230～560m。胡乐组主要分布于皖南胡乐一带，厚97～109m。龙潭组主要分布于皖南宣城、广德和浙西长兴一带，厚为56～463m，整体呈东厚西薄之势。大隆组主要分布于皖南宣城、安庆一带，厚为11～79m。为进一步了解下扬子地区几套富有机质页岩的横纵向展布，页岩所在层位的厚度和各层位页岩累计厚度统计结果见表1。

3 泥页岩有机地化特征

有机质丰度是评价烃源岩的最基础指标。烃源岩有机质丰度常以总有机碳（TOC）、氯仿沥青“A”和总烃（HC）含量来表达。其中，总有机碳含量是控制后两者的关键因素，也是油气资源评价的基本参数[14-17]。页岩气评价中也以总有机碳含量作为重要评价指标。

3.1 寒武系

下扬子地区寒武系暗色泥页岩主要发育在下寒武统，在浙西、皖南地区为荷塘组，在苏南、苏北地区为幕府山组。

皖南-浙西北地区下寒武统荷塘组泥质岩极其发育，不仅厚度大，而且有机质丰度高。总有机碳（TOC）含量最低为0.84%，最高为17.1%，平均值为5.81%。有机质类型为Ⅰ型，为腐泥腐殖型，以生油为主。下寒武统整体上热演化程度均较高，皖南石台—休宁—浙西一带Ro均大于2.1%，个别达到5.45%，属于高成熟阶段。

3.2 奥陶系

奥陶系胡乐组主要分布在宁国胡乐及浙西一带，岩性基本上以泥岩、含硅质泥岩、硅质岩为主。TOC含量在0.73%～1.34%之间，平均值较低，仅为1.12%,。此外，这些泥页岩的原始热解生烃潜量也不高，属于中等生烃潜力的烃源岩。有机质类型为Ⅲ型，为腐殖腐泥型，以生气为主。

表1 皖南地区主要烃源岩有机地化分析结果表

该套泥页岩热演化程度整体较高，Ro值一般在1.62-3.28之间，皖南地区Ro实测值都大于1.5%，属高-过成熟阶段。

3.3 二叠系

二叠系暗色泥页岩主要分布在中二叠统的孤峰组和上二叠统的龙潭组、大隆组中。孤峰组主要以泥岩、硅质岩为主，该套地层泥岩有机质丰度高，广泛分布于下扬子地区，但厚度相对较薄，一般在10~40m之间。句参1井、新苏泰159井、N4井等10多口探井和剖面样品分析显示，孤峰组泥岩有机碳的含量很高，平均有机碳含量基本在4%以上。有机质类型为Ⅲ型。

龙潭组是一套含煤沉积地层，以泥岩、粉砂质泥岩沉积为主，夹炭质泥岩、少量煤层及灰岩，因此烃源岩的类型比较多，而且龙潭组在下扬子地区分布广泛，页岩厚度在30～40m之间，有些地方变化比较大。有机碳含量较高，TOC平均值为2.45%，主要集中在0.5% ~6.75%之间。该组主要分布于泾县—宣城—宁国—广德—长兴一线以北，长兴地区以及南陵地区为当时的沉积中心，沉积了一套以泥岩为主的煤系地层，TOC含量较高。向西巢湖一带相变为以砂岩、粉砂岩为主，仅局部夹含泥页岩及煤层，TOC含量降低。

二叠系暗色泥页岩Ro在1.22%~1.64%之间，属过成熟区。

4 页岩气有利勘探区

皖南地区残留盆地/地块的海相地层层序及其烃源岩残存状况差别较大，页岩气赋存能力亦不同[10]。从页岩气形成的基本条件和勘探因素出发，认为目前较有利于页岩气勘探的目的层位有3个，一个是皖南下寒武统荷塘组，一个是中奥陶统胡乐组，另外一个层位是二叠系孤峰-大隆。

皖南下寒武统荷塘组TOC含量较高，有机质类型好，埋深适中，一般在1000-4000m，具有页岩气形成及勘探的基本条件。印支运动以来，皖南受构造运动改造较强烈，石台—黄山—旌德以南，下寒武统抬升较高，地层剥蚀强度较大，页岩气保存条件受到破坏。但该线以北抬升幅度相对较小，保存条件相对较好，具备页岩气成藏的可能性[10]。

区域上，中-上二叠统孤峰组-大隆组属于海—陆过渡相沉积，沉积了以泥、页岩为主，砂岩、粉砂岩次之的一套煤系地层。沉积中心位于安徽广德—浙江长兴—江苏张渚一带，TOC较高，平均含量大于2.0%。从20世纪70年代浙江长兴煤山地区煤井钻探的情况来看，该区在C煤层之上和之下均沉积了较厚的泥页岩，特别是C煤层之下，泥岩单层厚度达30m左右，且与砂岩/粉砂岩互层，脆性矿物含量较丰富，TOC含量高，热演化程度在1.5%～2.0%之间，与美国工业开采的页岩气热演化程度大致相当，应是较有利的勘探地区[10]。荻港—巢湖一带水体较深，岩性主要为粉、细砂岩夹泥页岩及煤层，但由于泥页岩厚度较薄，页岩的生烃量受到限制，与广德—长兴一带相比，资源潜力大大降低。

皖南地区尽管暗色泥页岩分布较广，有机碳含量高，埋深适中，但不容忽视的一个问题是，与上扬子和周边地区相比，自印支期以来下扬子地区构造运动十分强烈，地层重复、倒转、褶皱现象十分普遍。因此，在勘探过程中，应该在构造改造强烈的背景下，寻找构造活动相对较弱的区域进行勘探。

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皖南地区古生界富含有机质泥页岩发育特征及勘探前景

■王俊涛 周存亭 耿晓光

P2 [文献码]B

1000-405X（2016）-10-73-2

王俊涛（1983～），男，博士。

安徽省地质矿产勘查局科技项目（KJ2012-01）