郯庐断裂带（安徽段）周缘盆地页岩气资源成因与勘探前景

李双应，谢伟，赵丽丽，魏星，李敏，胡博，杨栋栋，李红张玲玲，朱义坤，章中九，周琛龙，孙贵，丁海

（1.合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽合肥 230009；2.安徽省公益性地质调查管理中心，安徽合肥 230001；3.安徽省勘查技术院，安徽合肥 230041；4.安徽省地质矿产勘查局325地质队，安徽淮北 235000；5.安徽省煤田地质局勘查研究院，安徽合肥230088）

0 引言

页岩气作为新能源之一，既是常规能源天然气的潜在替代能源，也是清洁环保能源。据Rogner(1997)[1]估算，全球页岩气资源量高达4.56×1014m3，超过全球常规天然气资源量(4.361×1014m3)。近20 年来，全球页岩气资源勘探开发取得了突破性进展。2007 年后美国页岩气进入快速发展期，从2007年6.0225×1010m3到2019 年6.83645×1011m3，2017 年全美页岩气开采量已占天然气开采总量的一半以上。我国清洁能源石油、天然气缺口较大，2019 年原油和天然气的进口量分别为5×108t 和9.6×107t，对外依存度分别为72%和85%。因此，开发页岩气资源对于确保我国经济的持续发展具有重要的战略意义。最近10年，我国页岩气勘探也取得了突破性进展，形成了涪陵、川南、威(远)荣和长宁四大产区，主要集中在上扬子地区。2015—2019 年，我国页岩气产量不断增加，复合增长率达30%，2019年全国页岩气产量达1.28×1010m3，但是，距离国家需求差距巨大。

安徽省沉积盆地发育，由北向南发育有12个中新生代沉积盆地(图1)。沉积盆地面积达5.4×104km2，占全省面积的40%，沉积地层厚度从数千米到上万米。这些中、新生代盆地大部分属于叠合盆地，覆于新元古代—古生代的下扬子残留海以及华北海南缘盆地之上，陆相盆地和残留海盆地发育多套烃源岩，为页岩气资源勘探展示了广阔的前景，也成为了页岩气研究热点地区之一[2～6]。

沿郯庐断裂带(安徽段)发育的盆地有潜山-望江盆地、合肥盆地、蒿沟-固镇盆地、来安-天长盆地等，本次工作通过野外地质调查，地球物理、钻探、地球化学和锆石U-Pb年龄分析测试，进行了地层、沉积相和沉积环境、古地理和烃源岩分析，初步查明了盆地的类型、分布和发育历史，烃源岩特征以及形成地质条件，计算了页岩气资源量，圈定了页岩气勘探远景区，为寻找页岩气资源勘探找矿靶区指明了方向。

图1 安徽省中、新生代沉积盆地分布[7]Figure 1. Distribution of Mesozoic and Cenozoic sedimentarybasins in Anhui Province[7]

1 区域地质特征

研究区横跨华北板块、扬子板块、大别造山带和郯庐断裂带四大构造单元(图2)。扬子板块以大别造山带南缘深断裂襄樊-广济断裂、郯庐断裂和嘉山-响水断裂构成北部边界；大别造山带以襄樊-广济断裂和晓天-磨子潭断裂(或者认为是肥中断裂)构成南、北边界，郯庐断裂构成东部边界；华北板块的南界则以大别造山带北界、郯庐断裂和苏鲁造山带北界为边界。

1.1 郯庐断裂带

郯庐断裂带南起长江北岸湖北广济，经安徽庐江、山东郯城、渤海，过沈阳后分为西支的依兰-伊通断裂带和东支的密山-抚顺断裂带，总体呈缓S 状的北北东向延伸，全长数千千米(图3)，是滨太平洋西部一条巨大的平行断裂[8]。晚侏罗世时郯庐断裂带的活动，代表了中国东部滨太平洋构造的开始[32]。从早白垩世初至古近纪，郯庐断裂带转变为巨型的伸展构造，古近纪末，中国东部发生了一次区域性挤压事件，结束了郯庐断裂带上的伸展活动与断陷盆地的发育。

郯庐断裂带是一条超壳深大断裂，它对中国东部中新生代盆地的形成及演化有着重要的控制作用，控制发育了一系列断陷盆地[9]，控制着盆地内油气的生成、运移、聚集、圈闭形成，特别是大型二级构造带的形成以及油气的保存、油气藏的分布等等。

图2 研究区构造格架及盆地分布(根据胜利石油管理局资料修改)Figure 2. Tectonic framework and distribution of basins in the study area (modified from the data of Shengli Petroleum Administration)

沿郯庐断裂带及其两侧中、新生代盆地发育，许多盆地都是中国油气资源的重要基地，例如松辽盆地(大庆油田)、渤海湾盆地(辽河油田、渤海油田、胜利油田、大港油田、华北油田)、南黄海盆地(苏北油田)等(图3)。

郯庐断裂带(安徽段)构成潜山-望江盆地的西部边界、合肥盆地和蒿沟-固镇盆地的东部边界。该断裂带有多条断裂组成，自东向西包括嘉山-庐江断裂、池河-太湖断裂、石门山-三河断裂、五河-舒城断裂等[10]。

1.2 大别造山带

大别造山带位于中国东部，是中央造山带的重要组成部分，因为超高压变质岩的广泛出露以及柯石英和金刚石的发现，而使其成为国际上最著名的造山带之一[11]，也是研究大陆深俯冲的理想基地[12]。研究表明扬子大陆向华北大陆的俯冲和碰撞导致大别造山带在三叠纪末期隆升并遭受剥蚀，形成周缘盆地，包括造山带南部的潜山-望江盆地、大冶盆地、江汉盆地和北部的合肥盆地、潢川盆地等，大别造山带向这些盆地提供物源[13～19]。造山带的隆升、逆冲推覆、边缘断裂的伸展等控制了盆地的发育、演化，约束了物源的供给和盆地沉积充填模型。

图3 郯庐断裂带的主要断裂及含油气盆地分布略图[9]（据张云银等，2003修改）Figure 3. Schematic diagram of major faults and distribution of oil- and gas-bearing basins in the Tan-Lu fault zone[9](modified after Zhang Yunyin et al., 2003)

1.3 盆地特征

郯庐断裂以东的中、新生代陆相盆地，主要受北北东向、其次为东西向构造的控制；而在郯庐断裂以西，主要受东西向、其次为北北东向构造的控制(图2)。自东向西坳(断)陷的形成时间变新、沉积幅度减小，与莫霍面的起伏正好相反。坳陷的中心自北向南、由东往西迁移，并形成西部之“北断南超”和东部的“西断东超”特点。盆地经历了4个发展过程：早中侏罗世为坳陷形成期，早白垩世晚期为断陷发展期，晚白垩世晚期至古近纪是断陷高峰期，新近纪进入坳(断)陷衰退期。中新生代盆地沉积厚度一般在数千米(表1)，主要为冲积扇、河流-湖泊相的碎屑岩。目前认为有三套油气生储盖组合，分别是侏罗纪、早白垩世和古近纪砂岩-泥岩构成的组合。

沿郯庐断裂带分布的中、新生代盆地，面积最小的来安-天长盆地1800km2，最大的合肥盆地23000km2，沉积厚度3000～8000m，基底埋深一般大于2300m，中、新生代烃源岩主要发育在来安-天长盆地、合肥盆地和固镇盆地，厚度100～800m以上。

1.4 地层特征

研究区地层包括扬子、华北和大别造山带3 个地层区，元古界—新生界广泛分布(表2)。

潜山-望江盆地和来安-天长盆地属于扬子地层区的下扬子地层分区，新元古界和古生界地层广泛发育，主要为海相碳酸盐岩和碎屑岩沉积，可以分为两个旋回，即震旦纪—志留纪和泥盆纪—中三叠世。中、新生代主要为陆相碎屑岩夹火山岩沉积。

表1 郯庐断裂带(安徽段)中—新生代陆相沉积盆地基本特征Table 1. Basic characteristics of Mesozoic-Cenozoic continental sedimentary basins in the Tan-Lu fault zone(Anhui section)

震旦纪至三叠纪地层累计厚度2000～7000m。南华系和震旦系主要发育在滁州地区，主要为碎屑岩，晚震旦世发育浅水碳酸盐岩。早古生代地层广泛发育，寒武系—奥陶系为碳酸盐岩，志留系为碎屑岩。晚古生代暨早—中三叠世地层在潜山-望江盆地发育，主要为碳酸盐岩，其次是硅质岩和石膏，仅在晚泥盆世五通组和晚二叠世龙潭组发育陆相碎屑岩。

中—上三叠统和侏罗系主要发育在潜山-望江盆地。而白垩系、古近系和新近系在两个盆地广泛发育，尤其是天长-来安盆地古近系和新近系厚度达到近万米。主要为砂岩、粉砂岩、泥岩和角砾岩，夹煤线，其中天长-来安盆地含油气。

合肥盆地和来安-天长盆地中生代和古近纪地层发育，侏罗系、白垩系和古近系主要为砾岩、砂岩和粉砂岩，其次是泥岩，夹火山碎屑岩，厚度3000～8000m，属于冲积扇、河流和湖泊沉积，深湖相沉积主要位于合肥盆地晓天地区和固镇盆地五河地区。两个盆地下伏地层包括石炭系—二叠系的含煤地层，合肥盆地北缘发育寒武系碳酸盐岩、页岩和冰碛岩以及石炭系碳酸盐岩和碎屑岩。

2 盆地烃源岩特征

2.1 潜山-望江盆地

潜山-望江盆地内可能有4套烃源岩和多套富有机碳层位，烃源岩层位包括上奥陶统五峰组—下志留统高家边组，二叠系阳新统栖霞组臭灰岩段-下硅质层段，二叠系阳新统孤峰组，二叠系乐平统龙潭组—大隆组，以及下三叠统南陵湖组。富有机碳层位包括下奥陶统红花园组、中三叠统黄马青组下段、上三叠统拉犁尖组—下侏罗统磨山组，但是，它们厚度小，相变快。

五峰组—高家边组 宿松-望江地区五峰组被掩盖，高家边组下部露头局部，出露宽度大约15m 左右。根据前人研究[39]，五峰组—高家边组烃源岩有效厚度42～50m，干酪根类型主要为Ⅰ型，望江盆地TOC 含量0.3%～2.5%,下扬子地区TOC 平均值1.245%，有机质成熟度2.0%～3.0%，是良好的烃源岩层位。

栖霞组臭灰岩段-下硅质层段 露头可见大量黑色炭质、沥青质，厚57.6m(图4a)。自下而上采集9 个含沥青质灰岩样品，测试获得TOC 含量为0.45%～4.53%，平均为2.00%，显示良好的生烃潜力。5 个样品进行热解分析表明总有机碳(TOC)含量1.58%～4.53%，平均为2.82%，是良好的烃源岩。产油潜率(可溶烃S1+热解烃S2)分别为0.40～0.95mg/g，平均为0.59mg/g，达到烃源岩水平。具有高S0特征。氢指数（HI）0.15～1.55mg/g，产率指数PI 为14.13～25.98。最高温度Tmax为515～562℃，热演化处于过成熟阶段。碳酸盐岩生烃潜力表现为“低中有高”，表明中二叠统栖霞组是良好的烃源岩层。

孤峰组 前人将二叠系孤峰组、龙潭组和大隆组作为一套烃源岩层，但是在潜山-望江地区这样组合似乎并不合适。宿松地区龙潭组不发育，为灰色厚层状灰岩，含䗴、腕足类等化石，厚度75m，称为武穴组。孤峰组为硅质页岩、硅质岩和泥灰岩等，厚19m左右。李红霞等(2013)[3]报道孤峰组有机碳含量0.03%～7.54%，平均为1.81%，氯仿“A”平均为0.0116%，生烃潜量为0.09mg/g，主要为Ⅱ型干酪根。吴浩(2014)[5]报道宿松孤峰组硅质岩TOC含量2.95%，S1+S2 为0.78mg/g，Tmax484℃，有机质类型为Ⅰ-Ⅱ型。笔者认为孤峰组是良好的烃源岩层。我们统计了下扬子孤峰组TOC含量，平均值5.40%。

大隆组 下扬子地区大隆组10个样品TOC含量平均值为3.32%。安徽石油勘探公司地质研究所(1986)等将望江盆地的P—T 层划分为主要油气目的层。怀宁大胜矶大隆组硅质泥页岩TOC含量0.85%[5]。昌参1 井和何参1 井获得大隆组有机质含量平均为3.83%～4.63%。有机质热演化程度适中，R0在0.80%～1.50%，恰好处于热演化进入成熟阶段，有利于页岩气生成。宿松地区大隆组页岩厚10m左右，有机质含量高，是良好的烃源岩层。

图4 宿松地区栖霞组和南陵湖组烃源岩层位露头Figure 4. Outcrops of hydrocarbon source strata in the Qixia and Nanlinghu Formations in the Susong area

南陵湖组 宿松县长铺镇韭菜山南陵湖组下段见到总厚度超过200m 的灰黑色含沥青质灰岩层，呈中厚层、厚层夹薄层泥灰岩的旋回，沥青质在整个南陵湖组下段中都有分布(图4b)。5个样品TOC数据为0.20%～0.72%，平均为0.31%，具有一定的生烃潜力，可能是较好的碳酸盐岩烃源岩层位。柴方园(2014)[20]也报道区内南陵湖组生油岩厚25～100m，TOC 含量0.5%～1.0%。R00.7%～1.1%，干酪根类型为Ⅲ型。

2.2 合肥盆地

合肥盆地先后共有5套层位被初步评定为可能的烃源岩，有可能成为油气、页岩气勘探开发的有利层位，它们包括下寒武统海相泥岩、石炭—二叠系煤系地层、下侏罗统防虎山组上部含煤层，以及下白垩统朱巷组、黑石渡组和古近系定远组中的暗色泥质岩。

下寒武统凤台组 合肥盆地西缘四十里长山地区出露的震旦系、寒武系及奥陶系，特别是下寒武统凤台组低位斜坡扇水下重力流砾屑灰岩厚达100m，属于较深水的陆棚斜坡环境下的产物。其上部发育了一套厚约150m的灰绿色、灰黑色页岩和碳质页岩，大致相当于淮南地区猴家山组底部的含磷矿层页岩。寒武系凤台组在四十里长山附近出露较完整，其中发育的海相泥质烃源岩(厚度50～80m)是一套较好的烃源岩，有机碳含量一般均在1.5%以上(0.28%～13.46%，平均6.46%)。氯仿沥青“A”含量(16×10-6～59×10-6，平均39×10-6)及生烃潜量(“S1+S2”在0.02～0.05 之间)较低。霍邱马店煤山寒武系下统凤台组厚约150m（图5）。凤台组底部灰、褐色页岩，中夹一层暗灰色薄层泥灰岩，富含有机碳，有机碳含量4.06%(18.9%～0.39%)。该层厚约33.8m，含磷结核。凤台组烃源岩与扬子、塔里木板块相同层位烃源岩的有机质丰度具有相似性,说明这套烃源岩所处的时空环境对烃源岩的发育极其有利，具有良好的勘探前景。

下侏罗统防虎山组 根据防虎山地区浅井中防虎山组碳质泥岩、劣质煤层地化分析，有机碳含量为0.86%～8.14%，多为2%～4%；氯仿沥青“A”为84×10-6～649×10-6，总烃含量一般为109×10-6～542.5×10-6。所测试的样品有机质属腐植腐泥型(II 和IB 型)，为较好烃源岩。防虎山组R0为2.21%～3.04%，Tmax达600℃。因而测试的样品有机质已进入过熟早期和晩期阶段。

下白垩统黑石渡组、朱巷组 位于北淮阳晓天地区早白垩世黑石渡组主要为深湖沉积，远端浊积岩和深湖页岩发育(图6)，有丰富的黄铁矿，主要形成于缺氧环境。有机质丰富，TOC含量2.204%～0.063%，11块样品的TOC平均含量为0.87%，厚度为234m，是良好的烃源岩层位。在距离断裂南侧20km左右的红石岩、九斗冲隧道中天然气的发现，应该是晓天-磨子潭断裂逆冲在北淮阳中生代盆地之上，这为页岩气的保存提供了条件。

合肥盆地朱巷组在朱1 井下本组下段夹多层灰绿、灰黑色泥岩，累计厚度约30m。在靠近郯庐断裂的古城一带合浅8、合浅9井岩性为灰黑色、深灰色泥岩、泥灰岩及浅灰色灰岩，含较多黄铁矿晶体及炭化植物砂屑。两口井暗色泥岩累加厚度在600m以上。

图5 霍邱煤山下寒武统凤台组剖面及岩石学特征Figure 5. Stratigraphic profile and petrological characteristics of the lower Cambrian Fengtai Formation in Meishan, Huoqiu

根据美国加州联合石油公司从合浅8井采样分析TOC为0.80%～0.85%。R0=1.13%～1.57%，仍处于中等成熟阶段。而无锡实验室从合浅8 井159.39～386.84m 深处测试的R0值分别0.82%、1.09%、0.47%、1.25%。合浅8 井朱巷组烃源岩具有低饱和烃、低芳烃、低沥青质、高非烃的特点。值得注意的是，上述烃源岩指标均来自盆缘古城一带的合浅8 井、合浅9井。它们除了受到郯庐断裂带新生代挤压揉皱影响外，还有盆缘不稳定沉积环境及边缘相影响。在凹陷内部沉积中心形成的烃源岩可能会有较好的品质。

2.3 来安-天长盆地

该区白垩纪至古近纪多为内陆湖盆，早期水浅多红层，中期水深多暗色泥岩。中新生界沉积盆地主要物源来自盆地西部张八岭隆起和北部的滨海隆起，沉积了富有机质泥页岩的白垩系葛村组、泰州组和古近系阜宁组、戴南组。泰州组、葛村组暗色泥页岩累计厚度约100～400m。阜宁组暗色泥页岩最大累积厚度在1000m以上，面积约516km2。戴南组和阜宁组富有机质，泥页岩有机质丰度较高，页岩的有机碳含量较高，频率以1%～1.5%占优势，各段平均值皆大于1%，有机母质类型属混合型，并以腐殖—腐泥型为主，Ⅰ-Ⅱ1型干酪根占62.5%～86.7%，有机质热演化程度分布范围较宽(未成熟-成熟-过成熟)，主体处于成熟演化阶段，为优质生烃泥页岩，也是目前天长油田的生油层位[21～23]。

图6 晓天盆地早白垩世黑石渡组浊积岩Figure 6. Turbidite of the early Cretaceous Heishidu Formation in Xiaotian basin

来安-天长盆地西南端的滁州凹陷，发育寒武系和奥陶系碳酸盐岩。滁州黄栗树剖面中寒武统杨柳岗组深灰色中层状泥灰岩厚27.28m，TOC 含量分别为0.61%和0.15%；滁州琅琊山龙蟠大道杨柳岗组连续出露，以黑色、深灰色泥灰岩、泥岩为主，层厚76.45m。5个样品TOC含量0.22%～3.29%，平均含量为1.92%，显示了良好的生烃潜力。根据碳酸盐岩微相研究，它主要形成于碳酸盐岩台地边缘缓坡和陆棚-盆地环境。

3 页岩气资源评价与远景区优选

3.1 评价方法

页岩气在烃源岩中存在形式主要有吸附、游离或溶解态三种形态。页岩气藏储层具有连续分布，具有较强非均质性，决定了对于其资源评价方法选择的特殊性。美国地质调查局根据长期实践总结出五类主要评价和计算方法，包括划分为体积法、类比法、统计分析法、成因法、综合法五类。目前进行的页岩气资源评价中主要采用体积法、类比法等估算方法。体积法是统计法中的一部分，可适用于页岩气勘探开发的各阶段和各种地质条件，是适合于我国现阶段页岩气资源量计算的基本方法。结合《页岩气资源/储量计算与评价技术规范》（DZ/T 0254-2014），在本次页岩气资源潜力评价过程中，主要采用体积法进行页岩气资源量计算[24～25]。

3.2 资源量计算结果

取P50 概率条件下的资源量计算各个盆地的地质资源总量和可采资源量，潜山-望江盆地大隆组、孤峰组和栖霞组页岩气总地质资源量为2.144×1012m3，合肥盆地凤台组、黑石渡组、朱巷组和定远组页岩气总地质资源量为1.309×1012m3，滁州凹陷杨柳岗组页岩气总地质资源量为0.258×1012m3。所以，郯庐断裂带(安徽段)周缘盆地页岩气总地质资源量为3.711×1012m3（表2）。

表2 郯庐断裂带(安徽段)周缘盆地页岩气资源量Table 2. Shale gas resources in the basins around the Tan-Lu fault zone (Anhui section)

3.3 页岩气远景区优选

远景区优选是指在区域地质调查基础上选择有利的目标区,评价方法是：首先对各种单因素图进行分析，然后对单因素图的叠加进行综合分析，最后做出有利目标区的选择。单因素包括暗色泥岩等厚图、TOC等值线图、R0等值线图、暗色泥岩埋深图、孔隙等值线图、渗透率等值线图、气体含量等值线图、石英含量等值线图等。上述各因素在某些方面存在着联系和制约，有利的页岩气成藏带是生气能力、储集气能力和易开采性的有效组合。结合国内外页岩气有利目标区评价认识和经验，综合确定评价指标[26～31]。

潜山-望江盆地页岩气资源主要产于古生代海相地层，属于二叠纪深水斜坡—盆地，形成于缺氧的深水斜坡—盆地环境，类似于北美著名的Barnett产页岩气盆地[32]；合肥盆地页岩气资源主要产于中生代陆相湖盆，特别是早白垩世湖盆；来安-天长盆地页岩气资源主要产于早古生代海盆，属于斜坡—盆地环境。

有利远景区包括望江凹陷，合肥盆地南部的晓天-舒城凹陷、东北部的定远-大桥凹陷和西北缘的华北南缘凹陷，来安-天长盆地的滁州凹陷，具体特征见表3。

4 烃源岩成因地质条件

郯庐断裂带(安徽段)周缘盆地的烃源岩的分布可以分为三大类：海相原型盆地、海陆交互相含煤地层和叠加的陆相盆地中的烃源岩。海相原型盆地包括下寒武统凤台组、中寒武统杨柳岗组，下奥陶统大湾组、上奥陶统五峰组，二叠系栖霞组、孤峰组、大隆组；陆相盆地烃源岩层位包括下白垩统黑石渡组、朱巷组，古近系定远组、阜宁组和戴南组。

这些烃源岩成因的影响因素包括沉积环境、构造条件、盆地形成阶段及保存状况等。

4.1 沉积环境

工作区烃源岩发育明显受到沉积相和沉积环境的制约。工作区烃源岩形成环境包括深水盆地、斜坡和盆地边缘，陆相环境主要是深水湖盆。

深水海盆相带 下寒武统凤台组、中寒武统杨柳岗组，上奥陶统五峰组等都是形成于深水盆地相区的缺氧环境，沉积速率慢，岩石类型以碳质泥岩和含碳泥岩为主，少数是硅质泥岩，岩石颜色深，细粒结构，薄层，水平纹层发育。在层序地层中属于凝缩段，处于最大海泛面及其附近的沉积。

斜坡和盆地边缘相带 二叠系栖霞组臭灰岩段属于斜坡下部沉积(图7)，孤峰组和大隆组属于斜坡下部—盆地边缘沉积[33～35]。在扬子盆地中等深流发育，携带的细粉砂到泥质以及硅质沉积物中，常常有丰富的生物细碎屑，它们在斜坡下部和盆地边缘堆积下来，和原地的细粒沉积物一道，形成粉屑泥灰岩、硅质泥岩和硅质岩等，水深大约几百米，从贫氧环境—缺氧环境[35～37]；滁州地区中寒武统杨柳岗组发育泥灰岩和微晶灰岩，形成于盆地和盆地边缘，有机质主要来自原地沉积物。

深水湖盆相带 深水湖盆通常水体较深，多数属于滞流状态，是在缺氧或者贫氧环境下，自生黄铁矿发育。沉积速率慢，岩石多为细粒泥质和碳质页岩，处于盆地边缘相带，也有远端浊流沉积形成的粉砂质泥岩夹层，例如舒城晓天盆地下白垩统黑石渡组，烃源岩厚度130余米，有机碳含量高。此外在古碑盆地，钻探结果揭示，朱巷组泥岩厚达几百米，为厚层泥岩夹薄层砾岩，属于深水湖盆沉积夹碎屑流沉积，两侧为断裂控制。其上部为推覆的元古代变质岩覆盖(图8)。

表3 郯庐断裂（安徽段）周缘盆地页岩气远景区特征Table 3. Characteristics of the shale gas potential areas around the Tan-Lu fault (Anhui section)

图7 下扬子盆地阳新统栖霞组沉积模式图Figure 7. Sedimentary pattern of the Qixia Formation of the Yangxin Series in the Lower Yangtze Basin

深水湖盆页岩不仅可以形成页岩气的烃源岩，而且也能形成油气的烃源岩，特别是在中国油气和页岩气资源勘探中意义重大。例如胜利油田济阳坳陷、大庆油田松辽坳陷等，都是中—新生代陆相湖盆。

4.2 构造条件

烃源岩发育和盆地演化阶段关系密切。无论是海相还是陆相烃源岩发育，都是处于盆地发育成熟阶段，既不是盆地发育阶段，也不是盆地消亡阶段。在层序地层中，它既不是海侵体系域(TST)，也不是海退层序的高水位体系域(HST)，而是它们之间的最大海泛面控制的凝缩层段。例如下扬子盆地的寒武系杨柳岗组，奥陶系的五峰组，二叠系的孤峰组和大隆组，白垩系的黑石渡组等。

另外一种是断裂控制的断陷盆地，它们主要受断裂发育的影响，造成地形差异显著，导致沉积盆地突然加深，阻止水体循环，物源供给减少，沉积速率变慢，形成饥饿盆地，发育斜坡相和盆地边缘相带，例如二叠系栖霞组臭灰岩段及奥陶系大湾组等。

工作区原型盆地主要属于下扬子盆地一部分。下扬子区经历了多期复杂的构造演化事件，其构造发展演化大致可分为：被动大陆边缘海阶段(Z—O)，加里东造山阶段(S—D)，特提斯洋被动大陆边缘海阶段(C—T1)，印支造山阶段(T2—J),断陷火山盆地阶段(K),伸展断陷阶段(E)以及逆冲挤压(N—Q)及陆内凹陷阶段(E2至今)等7个阶段。

沿郯庐断裂带发育的中-新生代盆地，始于印支运动。扬子板块向华北板块的俯冲碰撞，形成了大别造山带，也控制了造山带周缘盆地的发育，它们叠加在原型盆地之上。造山带控制了物源，控制了盆地的沉降中心，也控制了沉积相的发育和分布[16]。这些盆地主要是坳陷盆地，水体较浅。烃源岩发育不够理想。

大约在早白垩世开始的郯庐断裂带以及晓天-磨子潭断裂带的活动，控制了断陷盆地的形成发育，例如舒城晓天盆地(图6)[38]、郯庐断裂带内部的盆地等。这些盆地深度大，有机质丰富，烃源岩厚度大，尽管面积不是特别大，但是属于理想的甜点区，对于页岩气勘探具有重大意义。例如古碑盆地，属于典型的断陷盆地。郯庐断裂系控制着盆地发育，盆地基底为元古代的变质基底，盆地发育厚达几百米的早白垩世朱巷组暗色泥岩，属于深水盆地页岩，中间夹有薄层的扇三角洲砾岩相。前寒武纪变质岩推覆在盆地之上(图8)

图8 郯庐断裂带古碑盆地白垩纪断陷盆地Figure 8. Cretaceous rift basin of the Gupei Basin of the Tan-Lu fault zone

4.3 保存条件

构造变动对页岩气形成富集的影响。多期的构造演化，尤其是在印支运动以来，发生了拆离、逆冲、推覆等区域构造运动，改造了盆地的构造格局，破坏了古生代地层的完整性和稳定性。其中倒转、逆冲构造普遍发育，地层关系特别复杂，部分层系遭受破坏，导致部分盖层缺失。多期构造运动对页岩气形成富集和保存的影响还有待深入研究。

岩浆活动对页岩气形成富集的影响。由于岩浆活动和构造异常热流体的频繁侵入，使得部分地区泥页岩层系的组成发生变化，热演化也发生异常。岩浆活动对页岩气的形成富集有何影响尚待进一步探讨。

高热演化程度与页岩气形成富集的关系。目前关于成熟度对页岩气形成富集的影响尚未有确定性结论，高成熟度页岩气主要分为生物成因气、热成因气和混合成因气。高成熟度页岩气藏主要由高成熟度条件下(R0＞1.1%)的原油裂解、干酪根裂解和沥青质裂解而形成。由此可见，页岩的高成熟度(R0＞2%)并不一定是制约页岩气成藏主要因素，在一定程度上，高的成熟度可能有利于页岩气的成藏。但是当R0＞3%后，有机质进入过成熟期，生气量明显减少，而有机质的大量减少也不利于页岩气的吸附。望江凹陷和滁州凹陷古生界泥页岩层系的热演化程度高，尤其是下古生界寒武系和奥陶系泥页岩层系大多超过2%，且埋藏较深，这对工作区古生界的页岩气富集和商业开采带来了挑战和难度。

5 结论

初步查明了区内盆地烃源岩的分布规律及形成条件。烃源岩层位主要有下寒武统凤台组、杨柳岗组，二叠系栖霞组、孤峰组和大隆组，下三叠统南陵湖组，下白垩统黑石渡组、朱巷组和古近系定远组。它们形成环境有海相盆地高水位期凝缩层沉积、碳酸盐斜坡下部环境丰富的等深流沉积，深湖盆地沉积等。长期稳定的构造条件是页岩气形成和保存的主要条件。

估算了研究区页岩气资源量。潜山-望江盆地页岩气资源量为2.144×1012m3，它们产于古生代海相地层，主要是二叠纪深水斜坡—盆地，形成于缺氧的深水斜坡—盆地环境；合肥盆地页岩气资源量为1.309×1012m3，主要产于中生代陆相湖盆，特别是早白垩世湖盆；来安-天长盆地页岩气资源量为0.258×1012m3，主要产于早古生代海盆，属于斜坡—盆地环境。郯庐断裂带(安徽段)周缘盆地页岩气总资源量为3.711×1012m3。

圈定了远景区。有利远景区包括望江凹陷，合肥盆地南部的晓天-舒城凹陷、东北部的定远-大桥凹陷和西北缘的颖上凹陷，来安-天长盆地的滁州凹陷。

郯庐断裂带(安徽段)周缘陆相坳陷盆地深度较浅，地层厚度不大，颗粒较粗，富有机质泥页岩厚度有限，烃源岩一般发育不好。但是，一些断陷盆地，特别是(半)地堑式盆地，断陷深度大，富有机质页岩发育，有时厚度达到数百米，可以构成油气资源勘探中的甜点区，值得进一步研究和勘探。伏于中生代盆地之下的古生代发育有较好的富有机质层位，例如栖霞组、孤峰组、大隆组，甚至下三叠统，它们分布广泛，厚度稳定，有机质含量较高，有可能成为具有巨大勘探价值的目标层位，值得充分关注。

致谢 本文为安徽省公益性地质调查项目(2015-g-24)的成果,同时也得到国家自然科学基金项目（41772098）以及中国地质调查局项目（12120113094300）的资助，实施过程中得到安徽省公益性地质调查中心、合肥工业大学、安徽省地质矿产勘查局、安徽省煤田地质局等相关单位以及专家的大力支持和帮助，在此特致谢意。