赣西北地区新开岭组泥页岩层地球化学特征

黄 璜

（江西省煤田地质勘察研究院，江西 南昌 330001）

1 概述

页岩气是赋存在页岩层系中以甲烷为主的天然气，具有自生自储特征［1］。页岩具有足够的原位含气量是形成具有工业开采价值气藏的前提条件，而烃源岩地球化学特征对页岩生储能力具有重要的控制作用。烃源岩生气能力主要取决于其厚度、有机质丰度、有机质类型和热演化程度［1-2］。本文通过对赣西北地区新开岭组地表样品进行有机地球化学测试，对目的层烃源岩生烃潜力进行了综合评价。

2 区域地质概况

研究区处于下扬子陆块的九江坳陷，由双桥山群组成变质褶皱基底，震旦－三叠系组成沉积盖层［4-5］。出露的地层有：新元古界青白口系双桥山群、南华系、震旦系、寒武系、奥陶系、志留系，上古生界泥盆系、石炭系、二叠系，中生界三叠系、白垩系，新生界古近系、第四系［4-5］。研究目的层为上奥陶统- 下志留统新开岭组，主要分布在赣西北修水- 武宁- 德安一带，岩性以灰黑色硅质页岩、灰黑色碳质页岩、灰黑色粉砂质页岩为主，发育水平层理，见大量笔石化石，反映出其沉积环境以次深海盆地沉积为主的特征。该环境下新开岭组泥页岩厚度和有机质丰度较佳，是赣西北地区有利的页岩气勘探层位之一。

3 有机地球化学特征

3.1 厚度

新开岭组主要在赣西北的修武复向斜和九瑞复向斜的中西部地区有分布。新开岭组泥页岩厚度在平面上具有一定的变化规律：在修武复向斜，新开岭组表现为北翼厚度整体比南翼厚度大，由西向东厚度逐渐增大，最大厚度分布在盆地下部新湾一带和武宁县城西部至醴溪- 石渡一带，实测剖面厚度为13.71～123.05 m，平均厚度为69.17 m；在九江- 瑞昌复向斜内，北部泉口- 东山一带和南部车桥- 聂桥一带厚度分布较小，两处地带中间的复向斜核部南义- 樟树家一带厚度达到最大，实测剖面厚度为25.88～66.74 m，平均厚度为40.39 m。江页1 井钻遇新开岭组厚度为20.38 m。赣西北地区新开岭组平均厚度在30 m左右，整体厚度适中，达到页岩气成藏条件。

3.2 有机质丰度

有机质丰度是衡量烃源岩生烃潜力的重要参数，有机质丰度越高，生烃潜力则越大［3］。常用指标有总有机碳含量(TOC)、热解生烃潜量（S1+S2）和氯仿沥青“A”等，本文主要对总有机碳含量进行实验分析。

本次共采集新开岭组泥页岩露头样品41 件，九江- 瑞昌复向斜新开岭组有机碳含量为1.43%～6.12%，平均为4.16%；相比之下，研究区西部修水- 武宁复向斜所测新开岭组有机碳含量稍低，变化范围为0.22%～5.01%，平均为1.9%。赣西北地区新开岭组有机碳含量总体较高，TOC值在0.22%～6.12%之间，平均2.77%。从TOC值分布区间图可以看出，新开岭组烃源岩有机碳含量大于1%的占82.9%，有机碳含量大于2%占61.0%，达到特高水平的占29.3%（见图1）。整体来看，赣西北地区新开岭组页岩有机质丰度呈现出由西向东逐渐增加的变化趋势，推测在九江-瑞昌复向斜核部一带平均TOC达到最高（见图2）。

图1 新开岭组TOC 含量分布频率

图2 赣西北地区新开岭组TOC 平面分布

3.3 有机质类型

有机质类型不同，是由于不同沉积环境中不同物源沉积所导致，其化学组成和油气生成潜能也有所差异［1］。一般来说，Ⅰ型干酪根主要以成油为主，Ⅲ型干酪根主要以生气为主，而Ⅱ型干酪根为过渡型［3］。不同干酪根类型的泥页岩都能生成数量可观的天然气，Ⅰ型干酪根与Ⅱ型干酪根先生成液态烃再生成气态烃，气态烃高峰在Ro=1.1%～2.0%之间，Ⅲ型干酪根则主要生成气态烃，气态烃高峰在Ro=1.0%～2.5%之间［1］。

本次采集赣西北地区新开岭组泥页岩露头样品8 件，实验结果干酪根显微组分壳质组占优势，质量分数在0%～90%之间，平均为62.25%；腐泥组含量次之，质量分数在5%～97%之间，平均为32.25%；镜质组和惰性组含量极少，二者共占5.5%。干酪根类型指数为32.5～94.75，平均为58.8。所测样品中有2 个干酪根类型指数大于80，属于Ⅰ型干酪根；有5 个干酪根类型指数在80～40 之间，为Ⅱ1型干酪根；有一个干酪根类型指数小于40，为Ⅱ2型干酪根。综合分析，赣西北地区新开岭组泥页岩的有机质类型以Ⅱ1型为主，Ⅰ型和Ⅱ2为辅。

3.4 有机质成熟度

有机质成熟度反映出有机质向烃类转化的过程，确定了泥页岩的生烃量。镜质体反射率Ro是目前主要的有机质热演化指标［3］。

本次采集赣西北地区新开岭组泥页岩露头样品14 件，新开岭组泥页岩Ro值为0.62%～3.05%之间，平均为1.56%，总体上处于高成熟- 过成熟阶段。区域分布上，修武复向斜镜质体反射率Ro在2.98%～3.05%，成熟度高，可能是受到构造挤压作用；而九瑞复向斜镜质体反射率Ro成熟度在0.62%～2.15%，明显低于西部修武复向斜。整体来看，赣西北地区，新开岭组有机质成熟度呈现出由西向东逐渐降低、由向斜边缘向核部逐渐升高的变化趋势（见图3）。

图3 赣西北地区新开岭组Ro 等值线图

表1 新开岭组干酪根显微组分统计

4 结语

赣西北地区新开岭组泥页岩地球化学参数的实验测试结果显示，新开领组泥页岩有效厚度约为30 m，在修武复向斜北翼和九江- 瑞昌复向斜核部厚度较大，有利于页岩气赋存；TOC 值在0.22%～6.12%之间，平均2.77%，其中TOC＞1%占82.9%，TOC＞2%占61.0%，总体上有机质含量较高；Ro值为0.62%～3.05%之间，平均为1.56%，总体上处于高成熟- 过成熟阶段，有机质均进入大量生气阶段；有机质类型以Ⅱ1型为主，Ⅰ型和Ⅱ2为辅。赣西北地区新开岭组泥页岩厚度适中，有机质丰度高，是一套较优质泥页岩地层，是区内页岩气勘查开发的核心层位。