利川地区晚奥陶-早志留世页岩有机岩石学特征

姚明君（中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北 武汉 430223）

利川地区晚奥陶-早志留世页岩有机岩石学特征

姚明君（中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北 武汉 430223）

湖北利川地区上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组发育一套富有机质泥页岩，其形成于局限深水陆棚环境，厚度为20-40m左右，有机质丰度高，整体在2.0%以上，底部页岩高达3.0%以上。本文应用全岩有机岩石学分析技术，系统分析了LY1井和YZ1页岩显微组分类型、组成及分布特征。结果表明，五峰-龙马溪组页岩有机质显微组分以无形态的固体沥青为主，有形态组分以笔石为主，其次为富氢的疑源类，底栖藻含量少。有机质类型以Ⅱ1-2型为主，热演化程度分布范围为2.5%-3.5%，处于过成熟阶段。

利川地区；五峰-龙马溪组；有机质丰度；有机岩石学；类型

近年来多地奥陶系五峰组-志留系龙马溪组页岩气获得商业开发，五峰-龙马溪组是页岩气勘探的重点层系。泥页岩中不溶有机质属于有机岩石学范畴，其中有机显微组分类型、成因和特征是有机岩石学的重点研究对象[1-4]，泥页岩中不同显微组分具有不同的生烃潜力，是评价页岩品质的关键参数，本文主要以利川地区LY1井、YZ1为例，探讨了五峰-龙马溪组页岩显微组分类型和特征。

图1 利川及周缘地区构造位置图

图2 利川及周缘地区五峰-龙马溪组资料点无形态显微组分照片

1 地质背景

利川地区位于湘鄂西隔槽式褶皱带，次级构造单元主要包括利川复向斜和中央复背斜（图1）。受冈瓦纳大陆冰川消融和加里东晚期构造运动的共同作用和影响，早志留世期利川四周古陆面积增大，使扬子海处于半封闭状态，海水处于滞留状态，为局限深水陆棚环境。沉积了五峰-龙马溪组底部一套富有机质泥页岩，泥页岩厚20~40m左右，岩性以灰黑色泥岩、含碳质-硅质泥页岩为主。

2 有机质丰度

有机质是泥页岩生成油气的物质基础，有机质控制了页岩的生气量、吸附性和储集空间，有机碳含量是评价页岩生烃潜力的关键参数。利川地区五峰组-龙马溪组泥页岩丰度高，TOC平均至可达2.5%以上，纵向上页岩丰度具有三分性，上下高中间低，反映了页岩自下而上水体逐渐变浅的纵向演化序列，底部页岩丰度最高。其中LY1井富有机质泥页岩厚51m，有机碳含量为1.15~7.25%，平均有机碳为2.88%（43块）、YZ1井富有机质泥页岩厚77m，有机碳含量为0.49~8.92%，平均为2.75%（62块）。

3 有机岩石学特征

3.1 无形态组分

五峰-龙马溪组泥页岩热演化程度高，有机质经历了强烈的热降解作用，有机质以无形态为主，其以次生沥青为主，外形呈云雾状、棉絮状轮廓曲线不规则。其呈细小颗粒分散在矿物机制中，五峰-龙马溪组页岩段纵向上沥青随深度的加深有增多的趋势。页岩孔隙中充填沥青一般为油气演化过程中的次生产物，其为未排出烃类进一步热演化转变为固态沥青残余在页岩微孔隙中，属原生同层沥青[1-5]，表明页岩层曾经经历过大量的成排烃事件，且下部页岩的生烃能力优于上段页岩（图2）。

3.2 有形态组分

五峰-龙马溪组泥页岩中有形态组分占总有机质的小部分，其主要为笔石，含少量浮游藻、底栖藻和有孔虫等。笔石在页岩段均发育，疑源类主要分布在龙马溪组底部深水硅质陆棚相页岩段，底栖藻含量较少，零星分布。脂肪族结构比芳香族结构烃机构富氢，因此具有更强的生烃能力。富氢的疑源类浮游藻相比富含芳香族官能团的底溪藻含量高，反映页岩母质类型好，为腐泥型或偏腐泥型，具有较好的生烃潜力[1-5]（图3）。

4 有机质类型

根据利川及周缘地区几口井五峰-龙马溪组泥页岩有机显微组分组成定量结果（见表1），分析五峰-龙马溪组泥页岩以腐泥组为主，其次为镜质组。YZ1井腐泥组平均含量为72.7%、镜质组平均含量为26.8%、惰性体含量较少，平均含量为0.5%、未见壳质组。根据类型指数的划分标准，TI≤80为Ⅰ型有机质，80〉TI≥40为Ⅱ1有机质，40〉TI≥0的为Ⅱ2有机质，TI<0的为Ⅲ型有机质（候读杰，2011），计算结果表明，YZ1井类型指数为37.5-65.5，整体评价为Ⅱ1-2型有机质。评价结果与生烃母质类型相一致；LY1井页岩腐泥组平均含量为67.2%、镜质组平均含量为32.7%、偶见壳质组、未见惰性组。类型指数为23~59.8，评价为Ⅱ1-2型有机质。综上所述，晚奥陶至早志留世时期利川-咸丰地区与焦石坝地区沉积环境相似，均以低等水生生物为主，母质类型好。

另外干酪根碳同位素13C值在整个成岩作用区间基本保持不变，可以用于划分干酪根类型。黄籍中（1998）研究四川盆地指出Ⅰ型干酪根的δ13C值小于-30‰，Ⅱ型δ13C值介于-30-25‰之间，Ⅲ型干酪根δ13C值大于-25‰。该区YZ1井干酪根δ13C值为-30.1～-29‰，平均值为-29.6‰，与上述类型统计一致。

图3 利川及周缘地区YZ1-LY1井五峰-龙马溪组有形态显微组图

表1 利川地区五峰-龙马溪组泥页岩有机质类型统计表

5 有热演化程度

由于南方下古生界海相地层缺乏标准意义上的镜质体，通常用沥青反射率Rb来表征泥页岩的成熟度，目前有多种方法把Rb换算成Ro，本文采用VRo=0.679Rb+0.3195（丰国秀，陈盛吉，1988）来换算。换算结果表明，利川-咸丰地区五峰-龙马溪组页岩热演化程度2.5~3.5%，其中YZ1井热演化程度相对偏高，VRo分布范围为2.42~3.90%，平均3.14%，原因有待于进一步分析、另外两口井热演化程度适中，LY1井VRo分布范围为2.76~2.83%，平均2.79%、EY1井VRo分布范围为2.48~2.74%，平均2.65%。

6 结语

利川及周缘地区五峰组-龙马溪组富有机质泥页岩有机质丰度高，整体在2%以上，纵向上页岩丰度具有三分性，上下高中间低，反映了页岩自下而上水体逐渐变浅的纵向演化序列，其中底部页岩丰度最高，在3%以上。

五峰-龙马溪组泥页岩有机质显微组分以无形态的固体沥青为主，其中底部最发育，反应底部泥页岩生烃能力最强。有形态组分以笔石为主，其次为富氢的疑源类，底栖藻含量少。

五峰-龙马溪组泥页岩有机质类型以Ⅱ1-2型为主，均以低等水生生物为主，母质类型好。热演化程度分布范围为2.5~ 3.5，均属于过成熟阶段。

[1]刘德汉.高演化碳酸盐岩的有机质的地球化学特征及油气非常规评价方法.天然气工业,1994,14(增刊):62～67.

[2]陶树，汤达祯，伍大茂等.中、上扬子区下组合烃源岩有机岩石学特征.中国矿业大学学报,2010,39(4):575-581.

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[5]胡明霞,曹寅.下古生界烃源岩有机显微组分分类与应用[J].石油实验地质,2007,29(4):432-436