松辽盆地古龙凹陷白垩系青山口组储集空间与油态研究

何文渊，崔宝文，王凤兰，王永卓，蒙启安，张金友，邵红梅，王瑞，白云风，林旭东，赵莹，孙宝刚，付秀丽，徐庆霞，崔坤宁，钟建华，高剑波，孙宁亮，毛毳，邵珠福，倪良田，宋全友，薛纯琦，郝兵，圣朋朋，张继震，王宇航，张文鑫大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆，163002；大庆油田勘探开发研究院，黑龙江大庆，163712；大庆油田有限责任公司勘探事业部，黑龙江大庆，163453；东北大学秦皇岛分校资源与材料学院，河北秦皇岛，066004；中国石油大学(华东)地球科学与技术学院，山东青岛，266580；东北石油大学地学院，黑龙江大庆，163318

内容提要: 松辽盆地古龙凹陷有丰富的页岩油气资源。但是目前对古龙凹陷页岩油储层的岩石学特征和页岩油的状态，尤其是储集空间的类型及其组合关联性认识不清。通过对古龙凹陷白垩系青山口组岩芯的精细描述及其薄片分析和电子显微镜观察及三维CT深入研究，发现古龙青山口组页岩油的储集空间具有多样性和多尺度性。除了纳米孔缝外，还有页理缝。根据页理缝的规模和与油气的关系，可分为5类：① 纳米缝，缝宽在10～50 nm，缝长50～100 nm，或更长；两端尖中间宽，微弯曲呈蠕虫状；本身也是重要的储集空间，是纳米级油元的重要组成部分，与纳米级孔油元和微米级油基关系密切； ② 微米缝，宽 0. 1 μm 到数微米，长数十微米到数百微米,与纳米级油元和微米级油基关系密切；③ 中微缝，宽数微米到数十余微米，缝长数百微米，与微米级油基关系密切；④ 大微缝，宽数十微米到100 μm，长数百微米到数毫米，与微米级油基和微微缝及中微缝关系密切和⑤ 大页理缝(宽数百微米，肉眼明显可见)，与各级微裂缝关系密切。此外，可见高角度倾斜或直立的裂缝，由于这些页理缝顺层发育，所以往往当做页理对待。通过研究，认为页理缝主要是嫩江组沉积末期(嫩末)和明水组沉积末期(明末)的构造反转褶皱过程中形成的。另外，还发育了大量的顺层方解石脉，根据方解石脉的宽度分为3类：① 小型介于0.1～1.0 mm；② 中型介于1.0～5.0 mm；③ 大者介于0.5～1.0 cm，最大宽度2.5 cm。较大的顺层方解石脉由垂直页理的纤柱状方解石组成。大方解石普遍发育共轭裂缝和挤出构造，是古龙凹陷嫩末和明末古应力反转的结果，也是古应力恢复的重要依据。经应力恢复认为嫩末和明末，可能一直延续到依安组的最大应力来自于水平方向(东西方向)，在1500 m和2500 m深度水平最大挤压应力分别可达139.16 MPa和204.27 MPa，而垂向最小应力则分别为35.44 MPa和59.07 MPa。所以，在这种应力状态下导致顺层发育了大量页理缝和顺层纤柱状方解石脉。此外，在页理面上还发育了一系列摩擦镜面、擦痕、阶步、光面、剪裂面、鳞片构造、碎片构造等，揭示了沿页理发育了强烈的顺层剪切。四级纳微缝与大页理缝密集发育，在顺层面方向构成了裂缝空间联通网络，使页岩在顺层面方向渗透率较好或很好；裂缝空间联通网络与纳米和微米孔一起构成了一个三维的特殊缝孔体，与碳酸盐岩的缝洞体相当。纳米孔缝和微米孔缝及页理缝对于松辽盆地青一段页岩油的勘探开发具有重要意义。

1 研究区地质概况

松辽盆地北部面积11.95×104km2，是一个中新生代内陆断坳叠合盆地，分为中央坳陷区、西部斜坡区、北部倾没区、东北隆起区和东南隆起区5个一级构造单元(图1)。研究区在松辽盆地北部的一级构造单元中央坳陷区内，主体部分位于泰康隆起带和龙虎泡大安阶地上，西部与西部斜坡区相邻，东部与齐家—古龙凹陷相邻，龙虎泡—大安阶地为其主体部分，区内由深至浅构造格局基本一致，整体表现为西北高东南低的单斜构造。

图1 松辽盆地北部构造分区及位置图Fig. 1 Structural zoning and location map of the study area

松辽盆地是中新生代发育的以古生代和前古生代变质岩系为基底的大型含油气沉积盆地，其发展先后经历了断陷、坳陷和反转作用3个构造演化阶段，形成了一系列伸展、挤压、反转构造，构造变形的几何学、运动学特征对沉积作用产生了重要影响。

嫩江组末期发生构造反转(陈昭年等，1996)，松辽盆地由伸展沉降转变为挤压隆起(图2)，使四方台组、明水组、依安组、大安组和泰康组隆起褶皱，并发育了4个不整合面。北西西—南东东向挤压导致松辽盆地发育了一系列以长垣和敖古拉为代表的北北东向背斜(图2)，在敖古拉和长垣背斜夹持的古龙凹陷中的青山口组遭受了强烈的北北西—南南东向侧向挤压(图2)，发育了一系列北西西—南东东向挤压形成的共轭剪切裂缝和顺页理滑动，形成了大量顺页理缝，为提高青山口组页岩储集能力起到了重要的作用。构造运动对青山口组的沉积及其成岩与成藏产生了重要的影响，影响和控制了青山口组顺层剪切裂缝和侧向挤压X共轭裂缝。在泉头组到嫩江组松辽盆地以坳陷为主，沉积了以青山口组和嫩江组为代表的深水和半深水富含有机质的细粒沉积，为松辽盆地页岩油的形成奠定了坚实的基础。

图2 松辽盆地东西向地震剖面及其解释结果(T2～T11为青山口组；据Song Ying et al., 2017) Fig. 2 EW-trending seismic profile and its interpretation in Songliao Basin (T2～T11 are Qingshankou Group; from Song Ying et al., 2017)

松辽盆地的基底为古生代和前古生代变质岩系，沉积盖层最大厚度可达10 km，沉积地层分为下部断陷沉积层序(包括火石岭组、沙河子组和营城组)，中部坳陷沉积层序(包括登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组和嫩江组) 和上部反转期沉积层序(包括四方台组、明水组和新生界)(图3)。坳陷沉积时期发生两次大湖侵，盆地中部产生较大面积的深湖—半深湖区，形成了青山口组和嫩江组两套大规模湖相沉积，是盆地主要烃源岩发育的时期，也是页岩油主要发育层位。白垩系青山口组一段(青一段)主要是一套黑色—灰黑色泥页岩，有机质含量较高，底部有3～4层油页岩，是主要的页岩油发育层段。

图3 松辽盆地古龙凹陷地层柱状图Fig. 3 Strata columnar of the Gulong Sag in Songliao Basin

大庆油田古龙凹陷的泥岩油发现颇早，1984年高瑞祺教授首次报道了古龙凹陷裂缝型泥岩油藏，1988年陈章明等又对这种裂缝型泥岩油藏进行了研究。这些可以看做是古龙凹陷页岩油发现和勘探开发的前奏。近期施工的松页油1HF井等均在页岩油勘探上取得了突破，尤其是古页油平1井具有重大战略转折意义(孙龙德，2020)。松辽盆地在纵向上多层位含页岩油，资源丰富，油藏类型多样，但页岩油油藏类型、分布规律及成藏主控因素目前还认识不清；由于起步较晚，资料较少，基础研究较薄弱，古龙页岩油的未知性也较多，给页岩油的勘探开发带来了巨大的困难。

孙龙德(2020)指出，“古龙青山口组页岩中存在大量有机成因和无机成因的页理缝，占总面孔率达到 22%～79%，其水平渗透率是垂直渗透率的10～100倍，在2000 m 以下(目前资料到2600 m) 可以形成高孔渗带”。但到目前为止对页岩中的页理缝的形成机制和分布规律，尤其是其储集能力还认识不足，需要继续深化。因此，有必要开展以岩相为主因的综合基础地质研究，开展构造、沉积、岩相、储层和油藏的综合研究，进行页岩缝的储集空间、油藏类型、主控因素及分布规律的研究，深化古龙页岩油形成环境、成岩演化、有机质演化、油气赋存机理、富集规律、可流动性等基础理论、核心问题研究，解决关键科学问题，建立古龙页岩油成藏富集理论(王广昀等，2020)，以提高松辽盆地青山口组页岩油基础地质研究的水平和页岩油勘探预测的成功率，为松辽盆地页岩油的大规模勘探开发提供理论支持；为积极推动实施我国“油气自主”目标，坚持不懈地加强国内油气勘探，夯实资源基础，增强我国自产油气长期持续供应的保障能力贡献力量(何文渊等，2016)。

2 页岩油储层的特点

研究表明，松辽盆地青山口组发育了丰富的页岩油，储量可达151亿吨，是大庆油田重要的接替资源。青山口组的页岩油油源储比大于90%，单砂体厚度小于0.20 m，属于典型的纯页岩型(iii型)页岩油(王广昀等，2020)。过去在青山口组地层、储层及页岩油的研究上已经取得了很多成果(孙龙德，2020；王广昀等，2020；何文渊等，2016，2021；王凤兰等，2021；崔宝文等，2020，2021；庞彦明等，2021；王永卓等，2021；冯子辉等，2021；邵红梅等，2021)，其中最重要的一个成果是认为页岩油主要储集空间是微纳米孔隙。近期的研究表明顺层裂缝是一种更重要的储集空间(孙龙德，2020)，储集空间的正确认定是齐家—古龙凹陷青山口组页岩油勘探开发的关键，本文在纳米和微米孔隙的基础上精确描述顺页理缝并探讨其形成机制与分布规律。

2.1 岩石特点

2.1.1一般岩石特点

松辽盆地青山口组为一套以页岩为主的细粒碎屑岩(图4)，除了页岩(图4a—c)外，还有泥岩(图4d)、液化砂泥混合岩(图4e)、灰色—浅灰色薄层细砂岩和粉砂岩(图4f，g)、介形虫灰岩(图4h) 及黄褐色白云岩或云化页岩(图4i)。页理通常是水平层理的一种，是最重要的沉积构造。由颗粒成分、粒度、颜色和定向排列等形成的，沿页理面较容易剥开。但在松辽盆地的青山口组页岩油储层中较容易剥开的面是由顺层的页理缝形成的。除了页理，还可以见到纹理或纹层，两者是什么关系，目前很难说明白。另外还存在一种类似虫迹的砂脉构造，实际是快速沉积形成的一种特殊的液化重力坠落构造(图4e)。在青一段底部发育了很好的风暴岩，揭示了青山口组湖水不大深，最大深度可能在20～30 m，易受风暴的影响。

图4 松辽盆地青山口组典型岩芯照片Fig. 4 Typical core photos of Qingshankou Formation in Songliao Basin(a) 较均一的页岩，发育了毫米级的纹层细层，厚度在1～2 mm，俗称“细螺丝页岩” ；(b) 较均一的页岩，发育了毫米级的纹层；细层厚度在1～2 mm，俗称“细螺丝页岩” ；(c) 薄层钙质极细粉砂与页岩交互，细层厚度在2～3 mm，俗称“中粗螺丝页岩”；(d) 非常均质的泥岩；(e) 液化粉砂岩，大量的粉砂脉沉入下部的泥页岩中，形成复杂的砂泥混合；(f) 薄层钙质极细粉砂与页岩互层，细层厚度在3～4 mm。不典型的风暴交错层理；青一段底部；(g) 灰色薄层细砂岩，中部夹黑色厘米级厚的钙质泥岩，中部夹黑色毫米级厚的钙质泥岩；(h) 块状介形虫灰岩， 厚度在36 cm；(i)块状白云岩，可见大量(约50%)粉砂级泥屑；白云石呈胶结物产于泥屑之间，实际上很多白云岩(结核)都是泥质云岩、云化页岩或云化泥岩(a) a relatively homogeneous shale, developed millimeter laminar fine layer, thickness of 1～2 mm,commonly known as “fine screw shale”; (b) relatively homogeneous shale with millimeter laminae; fine layer thickness in 1～2 mm,commonly known as “fine screw-like shale”; (c) thin layered very fine calcareous silt interacts with shale, the thickness of the fine layer is 2～3 mm, commonly known as “medium—coarse screw-like shale”; (d) very homogeneous mudstone; (e) liquefied siltstone, a large number of siltstone veins in the lower part of the mud shale, forming a complex sand—mud mixing; (f) thin layered very fine calcareous silts interact with the shale, with a thickness of 3～4 mm; a typical storm cross bedding; at the bottom of Q1 section; (g) gray thin layered fine sandstone, middle with black centimeter-thick calcareous mudstone,middle with black millimeter-thick calcareous mudstone; (h) massive ostracoda limestone, 36 cm thick; (i) massive dolostone with large amounts (about 50%) of silty grade mud fragments; dolomite is as cement material between the muddy fragments

2.1.2矿物成分

黏土矿物是青山口组页岩的主要成分，主要为伊利石，少量蒙脱石；石英、长石颗粒极细，大部分长英质颗粒的直径多在0.01 mm以下(图5)，甚至0.0039 mm以下，使岩石在结构上显示出泥岩或页岩的特点，在薄片鉴定时容易归属于黏土矿物。目前薄片鉴定结果黏土矿物的含量在80%～90%(按中石油的规定)，而X衍射黏土矿物的含量却在30%～40%。从化学成分和矿物成分上看多数黏土级的颗粒是长英质矿物(图5、图6)。方解石是另一种重要的矿物(多数方解石是由介形虫碎屑形成的)，常充填于顺页理缝中。方解石对页岩储层具有三重意义：一方面胶结其他矿物颗粒，使粒间孔消失，储层的物性变差；另一方面在成岩过程中又被溶蚀形成溶蚀孔；三是使页岩的可压裂性提高。白云石是较常见的另一种碳酸盐岩矿物，但常以结核的方式出现，且常作为砂级泥屑颗粒的胶结物出现，散布在粉砂级泥屑颗粒之间，其积极意义远大于方解石(白云石的密度更大、脆性更高，易于压裂)。黄铁矿也较常见，尤其是在下部的青一段。偶见重晶石。

图5 松辽盆地古龙凹陷古3A井页岩显微照片Fig. 5 Micrographs of the shales from the Well Guye-3A in Gulong Sag, Songliao Basin(a) 泥质结构，块状构造。颗粒的直径多在0.01 mm以下，成分为长英质。面孔率约为30%的不规则状黄铁矿化物质，其中包括大量黄铁矿化生物介壳，少量生物介壳被黄钾铁矾或铁方解石交代。高倍镜下可见泥级颗粒中分布自形细粉晶板柱状重晶石。具近闭合状微裂缝。岩石组分中，泥级颗粒56%，主要是长英质；黄铁矿17%；粉砂2%；自生微晶状白云石15%；生物化石碎屑8%；自生重晶石约2%。岩石组分及结构疑似受热水活动影响。有一些粉砂级粒间孔(照片中的粉砂级蓝色星点)。正交偏光；铸体薄片；古页3A；2347.72～2347.7 m。 (b) 图a中蓝色方框的放大照片，可以见到一些粉砂级的孔隙，表明长英质的超细碎屑中发育了一些粒间孔(a) Argillaceous texture, massive structure. The diameter of the particles is mostly below 0.01 mm, but the composition is felsic. Irregular pyrite with a facial ratio of about 30%, including a large number of pyrite biological shells and a small number of biological shells metasomatized by jarosite or ferric calcite. Under high magnification, it can be seen that the fine—silty plate—columnar barite is distributed in the mudy sized particles. With nearly closed microfractures. In the rock composition, 56% of mudy sized particles are mainly felsic; pyrite 17%; silt 2%; authigenic microcrystalline dolomite 15%; biological fossil detritus 8%; authigenic barite is about 2%. Rock composition and structure are suspected to be affected by hot water activity. There are some silty intergranular pores (silty blue stars in the photo). Orthogonal polarization;cast thin section. The Well Guye-3A; 2347.72 m. (b) This enlarged image of the blue box in Fig. a shows silty pores indicating the development of intergranular pores in the superfine feldspar

图6 松辽盆地古龙凹陷古页3A井青二段粉砂质页岩Fig. 6 Silty shale of the Second Member of the Qingshankou Formation in the Well Guye-3A(a) 主要由大量细粉砂级长英质和钙质颗粒组成的，沿层面极易裂开成片状，但内部有一系列的低角度(剪切) 裂缝；保压岩芯；(b) 长英质矿物为主，有大量的粉砂级泥屑，占表面积的50%左右，但粒度上与细粉砂岩很类似，但矿物成分上却为泥质粉砂或粉砂质泥岩；内部没有页理，但剪切微页理缝和中页理缝发育；透射光；(c) 长英质矿物为主，结构上与细粉砂岩很类似，但有大量粉砂级泥屑颗粒，占表面积的50%以上，但矿物成分上却为粉砂质泥岩；同样没有页理，但微页理缝发育和中页理缝发育；透射光(a) A pressure-holding core, composed of fine-silty felsic and calcareous grains, easily split into sheets along the lamellation. The oil stain is castor oil used for pressure-holding. (b) Felsic minerals are dominant, similar to fine siltstone; the lamellation is not visible, but the micro-lamellation crack development and the middle-lamellation crack development. transmitted light. (c) Felsic minerals are dominant, similar to fine siltstone. The lamellation is not visible, but the micro-lamellation crack development and the middle-lamellation crack development. Transmitted light

前人对青山口组页岩的矿物组成做了大量的研究。据冯子辉等(2020) 发现青一段矿物组成：石英：35.66%；长石：20.20%；黏土类：32.64%；碳酸盐岩：7.83%。青二段砂质夹层矿物组成：石英：33.74%；长石：34.57%；黏土：20.72%。青山口组泥页岩层钙质含量多为 5%～20%，长英质成分多为40%～70%，黏土矿物多小于40%，与美国典型页岩油储层矿物组成具有一定的相似性，有利于储层的后期压裂改造(白静等，2017)。也有人认为松辽盆地的青山口组的页岩矿物组成黏土矿物占很大的比重(曾维主等，2019)。最近，王凤兰等(2021) 对古龙页岩的矿物组成又做了精细的研究，发现了脆性矿物含量很高，黏土矿物仅占整个矿物组成的29.7%，揭示了古龙页岩的脆性较大，可压裂性很好。松辽盆地青山口组页岩油储层的矿物组成比较复杂,脆性矿物的含量总体与有机质含量成反比，还与页岩的结构密切相关。

通过三维CT方法研究了古龙页岩油储层的脆性矿物分布(图7a—f)，发现受纹层或页理的控制，在顺页理方向还发育了微米级超薄纹层，纹层厚度在10～20 μm，扩展到50000～60000条/m；在显微镜下也能见到这种纹层密度可达20000条/m(图7g)，可见古龙青一段页岩是“超级页岩”。CT扫描还揭示了脆性矿物的粒度和分布都有很大的不均衡性(图7a—f)，大的脆性矿物在纹层底部分布较多，具有明显的正粒序性。在薄片上看也具有这个特点，底部是长英质颗粒层，顶部是含更细长英质颗粒的有机质层。

图7 松辽盆地古龙凹陷青一段三维CT展示的脆性矿物分布Fig. 7 Brittle minerals distribution shown by a 3D CT for the 1st Member, the Qingshan Formation, in Gulong Sag, Songliao Basin(a)—(f) 三维CT揭示了厚10～20 μm超级纹层和脆性矿物的分布受纹层影响和控制；(g) 显微镜下也能见到纹层非常细密，每1 mm可达20条左右，扩展到1 m可达20000条(a)—(f) 3D CT reveals that the distribution of super-lamina and brittle minerals about 10～20 microns thick is influenced and controlled by lamina. (g) Under g microscope, we can also see that the lamina is very fine, up to 20 pieces per 1 mm, and up to 20000 pieces to 1 meter

2.1.3结构、构造与组构特点

除了一般的岩石学特点外，古龙页岩还具有特殊的界面结构构造和界面组构等。

(1) 摩擦镜面、擦痕和阶步等。在青山口组中经常可以见到页理面上发育了非常明显的摩擦镜面、擦痕和阶步(图8，图9)，大部分与页理缝(面)产状近于一致，充分表明沿页理面发生了剪切滑动。摩擦镜面的特点是表面非常光滑，会“闪闪发亮”，本文把发育了摩擦镜面的页岩称之为“镜面页岩”。在古龙青山口组页岩中很发育镜面页岩，如在古页7井2541 m深附近有1～2 m的岩芯密集地发育了摩擦镜面和擦痕；在2455.60 m深的1 cm内有10个摩擦镜面(图8g)。摩擦镜面附近往往发育密集的微裂缝(图8h，i)，表明强烈的剪切导致页岩受到了“内伤”。这些微裂缝对于提高页岩的储集和输导能力大有帮助。密集发育摩擦镜面、擦痕和阶步的层段，尤其是发育了倾角变化较大的摩擦镜面的层段很可能是顺层断层的所在，如在古页7井2534.00～2535.58 m发育了数十个摩擦镜面，擦痕和阶步，肯定是一条逆冲断层(可能因为破碎强烈，使该段岩芯的取芯率仅有90.4%)；又如在杜68井828.56～829.51 m的白垩系青山口组姚二、三段的泥岩中也发育了密集的摩擦镜面和擦痕，镜面的倾角多在30°左右，可能是一种顺斜坡的滑动断层。

图8 松辽盆地古龙凹陷青山口组顺页理面的滑动构造Fig. 8 Sliding structures along the lamellation surface in the Qingshankou Formaiton in Gulong Sag, Songliao Basin(a) 顺页理滑动形成的摩擦镜面和擦痕。擦痕的长度多在1 cm，大者可达2 cm以上，揭示了滑动距离可达2 cm以上；(b) 顺页理的摩擦镜面和擦痕。擦痕的长度多在1 cm，大者可达2 cm以上，揭示了滑动距离可达2 cm以上；(c)非常平坦顺页理发育的镜面和擦痕。擦痕纤细；(d)非常平坦的顺页理发育的摩擦镜面和擦痕；(e) 微倾斜的摩擦镜面，表面凹凸不平，发育了密集的擦痕和一个特殊槽状阶步。因拍照方向不佳而反光不大；(f) 摩擦镜面、阶步和擦痕，还有数个浅坑或浅槽，揭示了强烈的滑动压剪；(g) 摩擦镜面和擦痕，高度密集，每1 cm有10个。擦痕与阶步的夹角在25°；(h) 摩擦镜面附近的微裂缝非常发育，密度最大可达18 条/mm；(i) 摩擦镜面附近的微裂缝非常发育，密度最大可达14 条/mm(a) Friction mirrors and scratches formed by sliding along lamellation. The length of the scratches is mostly about 1 cm, and the largest one can be more than 2 cm, revealing that the sliding distance can be more than 2 cm. (b) Friction mirrors and scratches along lamellation. The length of the scratches is mostly about 1 cm, and the largest can be more than 2cm, revealing that the sliding distance can be more than 2 cm. (c) Very flat mirrors and scratches developed along the lamellation. scratches are fine. (d) Very flat friction mirrors and scratches along lamellation. (e) Slightly tilted friction mirror, uneven surface, developed dense scratches and a special groove step. Poor reflection due to poor photograph orientation. (f) Friction mirrors, steps and scratches, as well as several shallow pits or grooves, reveal strong sliding pressure shear. (g) Friction mirror and scratches, highly dense, 10 per 1 cm. The angle between scratches and steps is 25°. (h) The microcracks near the friction mirror are well developed and the density is up to 18/mm; (i) micro-cracks near the friction mirror are highly developed with a maximum density of 14/mm

图9 松辽盆地古龙凹陷青山口组页理面上的滑动镜面、擦痕及微弱的阶步Fig. 9 Sliding mirrors, scratches and weak steps on lamellation surface of the Qingshankou Formation in tthe Gulong Sag, Songliao Basin(a)摩擦镜面上发育了密集的擦痕。擦痕非常发育，呈半直圆柱状，一端粗大、一端尖锐，或两端尖锐。(b)擦痕直径在0.01～0.02 mm；高0.05～0.10 mm；长数毫米到1 cm，最长可达2 cm以上，平均约8 mm。 (c) 擦痕的长度的分布直方图，峰值在6～10 mm。 (d)摩擦镜面上的阶步及擦痕，可以见到擦痕具有一定的离散性下部总体垂直向上，而右侧向左上，两者夹角40°～50°。放大30倍。 (e)摩擦镜面上的密集擦痕，非常纤细，彼此平行，密度为30～40条/mm。放大30倍(a) The friction mirror developed dense scratches. Scratches are very developed, a semi-straight cylindrical, one end is thick, one end is sharp; or sharp at both ends. (b) The diameter of the scratch is 0.01～0.02 mm;0.05～0.10 mm; length several mm to 1 cm, the longest can reach to more than 2 cm, average about 8 mm. (c) The distribution histogram of the length of the scratches, with a peak value of 6～10 mm; (d) the steps and scratches on the friction mirror. It can be seen that the scratches have certain discreteness. The lower part of the friction is generally vertical upward, while the right part is upward to the left, and the angle between the two is 40°～50°. Magnification 30 times. (e) Dense scratches on the friction mirror, very fine, parallel to each other, density of 30～40 /mm. magnification 30 times

擦痕多呈直线状，少数弯曲成弧形。长度多在3～5 mm，最长可达1～2 cm，揭示了沿页理面滑动长度一般在数毫米，最大可达2～3 cm；宽度多在微米级别以下，最大宽度可达1～2 mm；高度也多在0.1～0.2 mm，最大高度0.3～0.4 mm。擦痕的密度最大20～30条/cm(图9d，e)。一端尖细、另一端粗大，揭示了滑动方向由细到粗；有的两端尖细(图9b)。这种现象常见，在一定程度是揭示了顺页理面的较大滑动，因为只有较大滑动和滑动面有有机质等物质(沥青) 才能形成这种三位一体(摩擦镜面、擦痕和阶步) 组合构造，而其他的短程滑动则不会形成这种组合构造。短程滑动可能更易形成鳞片构造。少数弯曲成弧形，偏转角可达40°，揭示了滑动方向在断距离内有旋转变化。可见有一定夹角的两组擦痕，表明了滑动方向的变化。擦痕的发育揭示了相关构造不是钻井诱导。

阶步也是常见的微构造。几乎在摩擦镜面上都发育了阶步，阶步的形态以宽浅为特点，总的来说，其几何学特征非常复杂(另文专述)。擦痕与阶步往往有一定的夹角，多在十几度到40余度。

此外，对摩擦镜面发育的页岩进行了磨片分析，发现发育摩擦镜面的页岩内部发育了更多的微裂缝，可达14～18条/ mm(图8g, h)，而且微裂缝的长度和宽度也明显大于没有发育摩擦镜面的页岩。

(2) 摩擦光面。本文新提出的一种层面构造，与摩擦镜面的最大区别是“不发亮”(图10，图11)，在古龙青一段中非常发育，远多于摩擦镜面。我们把发育这种摩擦光面的页岩称为“光面页岩”。光面页岩特点是表面光滑，但不会反光，所以比摩擦镜面的摩擦要弱或表面的物质不利于发育摩擦镜面(可能缺少沥青)。这种构造用手摸之表面非常平坦和光滑，但有时会有少量对面岩层留下的小岩碎块(图11b) ；表面也常有擦痕，擦痕平直，长度1～2 cm(图11)，少数5～6 cm(图11f)，宽度多在毫米级，高度在0.5 mm以下。当用两片发育有摩擦光面的岩芯薄片互相敲击时会发出一种像板岩的声音，表明其中的矿物可能出现了紧密排列致密化。发育摩擦光面的页岩更容易破裂成薄片状(图12)，薄片的厚度一般在1 cm(大多数没有完全裂开)，也有毫米级厚的，个别0.1～0.2 mm。如古页2HC井在第8筒芯的2274.30～227.299 m深的岩芯均是这种光面页岩，可能是一个顺层断层带。在古页1井的2488.00～2489.00 m深也有1 m厚的这种光面页岩。在古页7井2452.43～2453.24 m至少发育了18个光面(其中有的是摩擦镜面) ；在2529.25～2530.95 m至少发育了20个摩擦光面和摩擦镜面，以及30°左右的剪切面。实际光面和摩擦镜面可能远多于此，因为很多光面和镜面可能还未裂开；此外，在三肇凹陷的肇页1井第六筒芯的1977.30～1983.30 m深有6 m厚的这种光面页岩，如果加上第五筒还有3 m，总共就是9 m厚的光面页岩。大量的光面充分表明了沿页理面滑动明显。摩擦光面附近也会发育一系列微裂缝，摩擦光面可以提高储集能力。像摩擦镜面一样，光面页岩也可能是顺层断层的所在，如古页2HC井在第八筒芯的2274.30～227.299 m深的岩芯均是这种光面页岩，可能是一个顺层断层带。在古页1井的2488.00～2489.00 m深也有1 m厚的这种光面页岩。

图10 松辽盆地古龙凹陷古龙页岩的摩擦光面构造Fig. 10 Frictional smooth structure of the Gulong Shale(a) 在岩芯的中部及右侧发育了几小片摩擦光面构造；(b) 非常平坦的摩擦光面，用手触之非常平滑；(c) 非常平坦的摩擦光面，但上面有几处小的碎片粘连，沿光面可以轻易地剥落；(d) 摩擦光面突然变成阶步状，经过一个小陡坎向斜上发育，也很光滑；(e) 摩擦光面；(f) 非常平滑的摩擦光面，几乎像玻璃一样平滑；(g) 密集的摩擦光面，几乎沿每一个页理发生；(h) 密集的摩擦光面，间距在1 mm左右，几乎每一个页理面都发育了一个摩擦光面，沿摩擦光面极易剥开(a) Several small pieces of frictional smooth structure developed in the central and right side of the core; (b) very flat rubbing surface, very smooth when touched by hand; (c) a very flat frictional smooth surface, but with several small fragments adhering to it and easily peeling off along the smooth surface; (d) the smooth surface of friction suddenly becomes a step shape and develops on a small steep syncline, which is also very smooth; (e) frictional smooth structure; (f) a very smooth rubbing plane, almost as smooth as glass; (g) dense friction surface, almost along every lamellation; (h) dense friction smooth surface, spacing at about 1 mm, almost every lamellation surface developed a friction smooth surface, along the friction smooth surface is easy to peel

图12 松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩油井发育光面构造的薄片状页岩Fig. 12 Thin sheet shales with smooth structures in the Qingshankou Formaiton in the Gulong Sag, Songliao Basin

(3) 剪切裂面、阶步与薄片构造。是一种比上述两种面状构造要“弱”的平面构造，其特点是破裂面比较平坦(有时略曲)，岩芯沿此面容易破裂成薄片(图13)，但表面既没有镜面也不平滑，所以称之为“裂面页岩”。这种面是剪切破裂面而非页理面，但有时可能与页理面重合，大多数时候不重合，夹角在10°～15°，最大可达20°～30°。剪切平面上一般有阶步或反阶步，阶步的厚度极小，在10-1mm级；宽度在1 mm到数毫米。破裂面非常紧闭(图13)，很明显是一种压剪面。少数情况下摩擦平面呈微曲弧形。像光面页岩一样，当用两片发育有摩擦光面的岩芯薄片互相敲击是会发出一种像板岩的声音，表明其中的矿物可能出现了紧密排列致密化。发育摩擦光面的页岩更容易破裂成薄片状(图13a, b)，薄片的厚度在数毫米到1 cm。与摩擦光面有些相似，区别是剪切裂面光滑度不及摩擦光面和剪切裂面上有明显的剪切构造。裂面页岩也是最常见的页岩之一。

图13 松辽盆地古龙凹陷古龙页岩的剪切裂面与薄片构造Fig. 13 Shear frature surface and thin section structure of the Gulong Shale in the Gulong Sag, Songliao Basin(a) 剪切裂面、阶步与薄片构造，薄片厚1～3 mm(没有达到最薄剥裂厚度，最薄在1 mm左右)，剪裂面常有阶步发育；(b) 剪切裂面、阶步与薄片构造，薄片厚1～3 mm(没有达到最薄剥裂，最薄在1 mm左右)，剪裂面常有阶步发育；(c) 剪切裂面，其上有非常细密的阶步，阶步的厚度在0.1～0.2 mm，顺剪切方向排列成一行；(d) 剪切裂面，其上有比较细密的反阶步，阶步的厚度在0.2～0.3 mm，垂直剪切方向；(e) 剪切裂面，其上发育有阶步，阶步的厚度在0.3～0.4 mm，垂直剪切方向；(f) 图c红框的放大照片，可以见到纤细的反阶步，自下向上滑动；(g) 图d蓝框的放大照片，可以见到纤细的反阶步，自下向上滑动；(h) 图e白框的放大照片，可以见到正阶步，自上向下滑动 (a) Shear crack surface, step and lamellar structure, the lamellar thickness is 1～3 mm (The thinnest peeling thickness is not reached, perhaps the thinnest is around 1 mm), the shear crack surface often develops step. (b) Shear crack surface, step and flake structure. The flake thickness is 1～3 mm (The thinnest peeling thickness is not reached, perhaps the thinnest is above 1 mm). The shear crack surface is often developed step by step. (c) Shear fracture plane, on which there are very fine steps, the thickness of the steps is 0. 1～0.2 mm, arranged in a line along the shear direction. (d) Shear fracture plane, on which there are relatively fine inverse steps, the thickness of the steps is 0.2～0.3 mm, perpendicular to the shear direction. (e) Shear fracture plane, on which steps are developed, the thickness of the steps is between 0.3 and 0.4 mm, perpendicular to the shear direction. (f) An enlarged photo of red frame in fig. (d) shows the slim reverse step, sliding from bottom to top. (g) An enlarged photo of blue frame in Fig. (d), showing the slim reverse step, sliding from bottom to top. (h) An enlarged photo in white frame of Fig. (e), showing the positive step, swiping from top to bottom

(4) 鳞片构造。这是本文新提出的另一种构造(图14，图15)，除了砂岩、白云岩和介形虫灰岩这种硬岩外，页岩中常有发育，估计占整个页岩岩芯的60%～70%。鳞片构造一般顺页理面发育，单个鳞片平面上呈椭圆形、近圆形或不规则形(图14)，与西瓜子相似(图14g；图15a—c) ；有的鳞片呈舌状，在前端边缘凸起，在内部和后端平滑微凹(图15b)。有的鳞片构造类似于槽模，其实发育了窄细的沟脊，指示了对面岩层的滑动方向，同时也揭示了这种构造不是钻进。直径在数毫米到近1 cm；厚度在0.2～0.4 mm，最大1 mm。每一个鳞片面实际是一个顺页理缝的大裂缝面或者是其一部分。所以，页理面也就不是一般的沉积页理面，而是一个受到滑动破裂的叠加面。此外，在该页理面上还发育了微弱的擦痕(蓝色箭头)，长度可达1 cm，揭示了其滑动的距离。

图14 松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩中的鳞片构造Fig. 14 Scalelike structure in the shale of the Qingshankou Formation in the Gulong Sag, Songliao Basin(a) 鳞片构造，以小型为主，直径一般数毫米，部分叠置如鱼鳞；外圈1 cm为钻井诱导带，随后相同；(b) 小型鳞片构造，形态和排列均杂乱；直径多在1 cm以下；(c) 小型鳞片构造，直径在1 cm以下，次圆形为主，很薄；(d) 鳞片构造，形态不大规则，非常扁平，厚度都在毫米以下，其中很多厚度只有0.2～0.3 mm，发育在摩擦光面上；(e) 鳞片构造，形态不大规则，直径在2～3 mm到近1 cm，表明光滑；(f) 页理顶面的大鳞片构造，面积达7 cm×7 cm，明显下凹，深度在1 mm左右；内部非常平滑；(g) 大型的规则鳞片构造，面积4 cm×5 cm；边缘隆起明显、平滑；(h) 不规则的大鳞片构造，靠下的大鳞片面积达3 cm×4 cm。靠左下周缘有一明显的浅沟槽；(i) 非常扁平的鳞片构造，表面非常平滑；规模很大，面积可达3 cm×4 cm；右侧边缘明显。表面有微弱的擦痕(a) The scale structure is mainly small, with a diameter of a few mm. Some of them are superimposed-like fish scales. The outer ring 1cm is the drilling induction zone, then the same. (b) Small scale structure, morphology and arrangement are disorderly. The diameter is less than 1 cm. (c) Small scale structures, most less than 1 cm in diameter, subcircular, very thin. (d) The scale structure, not regular, very flat and its thickness is less than 1 mm, some of them only 0.1～0.2 mm thick, developed on the friction smooth surface. (e) Scale structure, less regular in morphology, ranging from 2～3 mm to nearly 1 cm in diameter, indicating smooth. (f) The large scale structure on the top of foliation is 7 cm×7 cm in diameter, obviously concave, about 1 mm in depth and very smooth inside. (g) Large regular scales-like structures, with a 4 cm×5 cm diameter; the edge is clearly raised and smooth. (h) An large irregular scales-like structures, clearly raised, with a diameter of 3 cm×4 cm. There is a conspicuous shallow groove near the lower left margin. (i) A very flat scales-like structures with a very smooth surface; it is very large, up to 3 cm×4 cm in diameter; The right margin is pronounced. There is a faint scratch on the surface

图15 松辽盆地古龙凹陷青山口组页理面上的滑动构造：舌状鳞片和擦痕Fig. 15 Sliding structure on the grain surface: tongue scales and scratches of the Qingshankou Formation in the Gulong Sag(a) 鳞片构造；(b) 一个典型的瓜子片形鳞片构造，其上发育了线理(红色虚线)；(c) 一个典型的瓜子片形鳞片构造，其上发育了线理(黄色虚线)；(d) 一个典型的瓜子片形鳞片构造，其上发育了线理(蓝色虚线)；(e) 一个瓜子片形鳞片构造边缘线理(灰色虚线)；(f) 大型不规则鳞片构造，直径在2～3 cm(a) Scale-like structure; (b) a typical melon-seed-like scale structure with lineation (red dotted line); (c) a typical melon seed flake scale structure with lineations (yellow dotted lines); (d) a typical melon seed flake scale structure with lineation (dashed blue line); (e) marginal lineation of a melon seed flake scale structure (gray dashed line); (f) large irregular scale structures, 2～3 cm in diameter

摩擦镜面是页理面滑动的可靠证据，但在岩芯中不是普遍存在，而鳞片构造是一种普遍的现象，除了砂岩、白云岩和介形虫灰岩外几乎存在于所有的页岩中。在古页7井2502.65～2507.38 m深发育了大量的大鳞片构造，最大直径3×4 cm，与摩擦镜面、擦痕、光面构造一起发育，所以间接地揭示了鳞片构造的成因与剪切有关。鳞片构造实际上是顺页理大缝在层面上的反映，鳞片构造的裂面在显微镜下对应微裂缝，其中多被沥青充填，所以容易破裂，推测在地下深处鳞片构造可能具有储集能力。因此，古龙凹陷青山口组页岩油与顺层裂缝之间可能存在某种依赖关系。鳞片构造通常只发育在页岩中，泥岩很少发育(如朝21井的泥岩段就完全没有这种鳞片构造。不排除钻井有一定的诱导性(只能发育在岩芯边缘1 cm宽左右的环带内)，但是在鳞片构造本身的基础上诱导的。所以鳞片构造应该是古龙页岩的一种重要属性。鳞片构造是本文首次发现和描述的一种新构造，对其几何学特征的描述很不完善，有待今后继续深入。

鳞片构造的一些特点揭示了鳞片构造的形成条件是在一种较固结，但尚不大硬的条件下形成的，可能在塑性到中等脆性的转化期，其形成深度可能在1100～1500 m(表1)，在古页37井青三段顶部1343.30 m深的岩芯中就可以见到鳞片和光面构造，表明在这一深度泥页压就开始具有脆性了，否则发育不了这两种构造。正好进入生烃门限(1350 m)(杨万里，1985)，排烃门限则在1500 m左右；生成的油气正好充注到这些顺页理缝中，对于保存顺页理缝也起到了关键作用。因此，顺页理缝和油气之间具有同生共存的紧密关系。在地表看到的岩芯页理缝可能不能代表井下的状态，在井下这些页理缝可能会具有更大的开度。

钻井诱导也会产生一些鳞片等相关构造，但主要发生在岩芯边缘的1 cm宽度内，而且钻井诱导产生的鳞片构造不会有单向性的擦痕。此外，钻井诱导产生的鳞片构造也具有继承性，页岩容易发育鳞片构造，而泥岩和砂岩不容易和不会发育。

(5) 碎片构造。我们把发育这种构造的页岩称之为“碎片页岩”。有的岩芯很脆，顺页理缝较容易断裂和破碎(图16)，形成不规则碎片。碎片极薄，厚度一般在1 mm以下，直径在数毫米到1～2 cm；边缘参差不齐。破裂面可能页理面。这种裂面将来可能容易被压裂。这些破裂面对应的是顺页理的大裂缝。

图16 松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩中的裂片构造及其裂面Fig. 16 The surface of the crack along the lamination fissures and the irregular flake of shales in the Qingshankou Formation, in the Gulong Sag, Songliao Basin(a)易破碎成不规则的薄片，边缘参差不齐。古页3HC井，2381.9 m，青二段Q9。 (b) 极易破碎成不规则的薄片，边缘参差不齐。古页3HC，2498.43 m，青二段Q8。 (c) 稍微受力就破碎成多层叠置的碎片状。古页3HC，2381.1 m，青一段Q9。 (d) 像雪花一样的碎片构造，极薄，总厚不及1 mm，由多层叠合形成，至少可以看到5～6个薄层，因此每个终端薄层厚度在0.2 mm以下(a) It is easily broken into irregular flakes with jagged edges. the Well Guye-3HC, the Mem. Q9 (the 9th Member,Qingshankou Formation) , 2381.90 m deep. it can be seen from this section that the foliation surface is uneven. (b) Easy to break into irregular flakes. the Well Guye-3HC, the Mem. Q8, 2498.43 m deep. (c) With the slightest force, it breaks into multi-layered fragments. the Well Guye-3HC, Mem. Q9, 2381.10 m. (d) snowflake-like debris structure, extremely thin, total thickness of less than 1mm, formed by the superposition of multiple layers, at least 5～6 thiner layers can be seen, so the thickness of each terminal thin layer is less than 0.2 mm, really thin as a cicada wing

古龙青山口组泥页岩是一种主要与黏土矿物组成的岩石。黏土在刚沉积时含大量水分(80%～90%) 或大量的孔隙度(80%～90%)(Schieber, 2011a、 b)。模拟实验表明，刚沉积的黏土形成絮状物悬浮液后，黏土的含量在顶部仅8 g/L，在底部也只有40 g/L(Schieber，2015) ；Nishida 等(2013)也通过实验发现了黏土悬浮密度仅在10～30 g/L。可见刚沉积下来的黏土凝聚体密度极低。我们对黄河现代黏土沉积的研究也表明，刚沉积下来的黏土是一种比豆腐脑还要稀的富含水的物质，用手只能捞起一点泥浆。在这两种情况下黏土凝聚体(clay aggregates) 的直径从几百微米到毫米大小(Schieber，2015)。尔后在成岩过程中迅速发生大量脱水和压实(表1)，在300～400 m黏土就几乎固结成岩了，如在朝页6801井441.70 m深的泥页岩岩芯中几乎观察到了与2000多米深相似的摩擦镜面、摩擦光面、擦痕和阶步，表明此时黏土已经基本上完成固结变成脆性，至少是半脆性。片状的黏土矿物极易响应垂向重力而发生垂直于重力方向的紧密排列。如遇顺层剪切作用便会很容易地发育剪切构造—剪切面理，所以在古龙青山口组的页岩中见到大量剪切面理是理所当然的。

纵观上述可以看出古龙页岩受剪切作用非常强，是一种受了“伤”的页岩。今天看到的页理基本都是剪切面理，而非沉积形成的页理，这是古龙页岩的一大特点。

2.2 方解石脉

齐家—古龙凹陷(包括三肇凹陷) 青山口组页岩油储层中另一个引人注目的现象是发育了大量顺层方解石脉(图17，图18)，其实在我们所知道的胜利油田、中原油田和新疆朗湖油田的页岩油储层中同样发育了方解石脉，尤其是胜利油田则更甚。镜下观察表明，方解石脉含油大量沥青，方解石脉与页岩油似乎具有一种“共生共存”关系。方解石脉的宽度在不到0.1 mm到2.0 cm，长度在数毫米到10 cm以上(穿过整个岩芯)。大型方解石脉多具纤柱状结构(图17，图18，图19)，与牛肉非常相似，所以，国外的学者又把这种方解石脉成为“牛肉”(Peter, 2013)。

图17 松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩油储层中的方解石脉Fig. 17 Calcite veins in a shale-oil reservoir of the Qingshankou Formation in the Gulong Sag, Songliao Basin(a) 方解石脉。中部和上部的两层较厚，厚度的1 cm左右，其中好像发育了叠锥构造。沿其中部或近中部有一黏土或富有机质的泥晶方解石狭缝(脉)。(b) 中部为一较宽方解石脉，厚度达1.5 cm。其中好像发育了叠锥构造。顶部有三条较窄的细方解石脉，宽度在3～4 mm。中部和底部还有几条更细的方解石脉。(c) 略倾斜的两条方解石脉，有雁列状，由近垂直的纤柱状方解石组成。中心也有一暗色的黏土或富有机质的泥晶方解石狭缝(脉)。 (d) 方解石脉分叉成螯状构造，可能受剪切力控制；还发育了低角度的叠瓦构造。 (e) 方解石脉和方解石透镜体，都由近垂直的纤柱状方解石组成，中心都有一暗色的黏土或富有机质的泥晶方解石狭缝(脉)，纤柱状方解石对称中心的暗色的黏土或富有机质的泥晶方解石狭缝(脉)。叉状或螯状构造与顺层挤压形成的剪切有关。 (f) 大型方解石脉，发育了纤柱状构造，顶底大部分非常平坦，犹如刀切一般。 (g) 大型的方解石脉的纤柱状结构，放大30倍。 (h)大型方解石脉，中心具有一纤细的富含有机质的黏土脉，非常平直，纤柱状方解石对称于此脉“生长”；发育了假叠锥构造(a) calcite vein. The middle and upper layers are thicker, about 1 cm thick, which seems to have developed a pyramidal structure. There is a slit (vein) of clay or organic-rich micrite calcite along the center or near the center. (b) In the middle is a wide calcite vein up to 1. 5 cm thick. It seems to have developed a pyramid structure. There are three narrow, fine calcite veins at the top, 3～4 mm wide. There are also several finer calcite veins in the center and bottom. (c) Two slightly inclined calcite veins, with anechelon shape, composed of nearly vertical fibrous columnar calcite. There is also a dark clay or organic-rich micritic calcite slit (vein) in the center. (d) Calcite veins bifurcated into chelate structures, possibly controlled by shear forces; Low-angle imbricated structures are also developed. (e) Calcite veins and calcite lenses are composed of nearly vertical fibrillar calcite with a dark clay or organic-rich micritic calcite slit (vein) in the center of the fibrillar calcite with a dark clay or organic-rich micritic calcite slit (vein) in the center of the fibrillar calcite. Forked or chelate structures may be related to shear formed by bedding extrusion. (f) Large calcite veins with fibrous columnar structures, most of which are very flat and knife cut. (g) Large fibrous columnar calcite veins, magnified 30 times. (h) Large calcite veins with a thin, organic-rich clay vein in the center, very straight, symmetrical growth of fibrous columnar calcite; Pseudo-cone-in cone structure was developed

图19 松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩中纤柱状方解石脉的显微照片Fig. 19 Micrographs of fibrous columnar calcite veins in shales of the Qingshankou Formaiton in the Gulong Sag, Songliao Basin(a) 纤柱状方解石脉，中心有一微弱的细小中脉。 (b) 纤柱状方解石的顺页理(层) 照片，可见纤柱状方解石在垂直纤柱的方向都是粒状，粒径在0.01～0.02 mm。上部的黑褐色缝合线为中心微脉的平面截面。图中的黑色圆点系沥青，占表面积20%～30%，揭示了方解石脉具有很好的储集能力。 (c) 垂直层面的截面。暗色缝合线状微脉是沥青(红色箭头)，其中的黑点也是沥青，占表面积的30%左右，表明方解石脉具有较好的储集能力。纤柱状方解石垂直其生长，可以见到都是颗粒状、短柱状或长柱状方解石颗粒叠置形成的。红色部分是沥青(红色箭头)。 (d) 图(c)中的某部分进一步放大，清晰可见线性的方解石纤柱。黑色的部分为沥青(红色箭头)，发育了e-双晶。(e)、(f) 纤柱状方解石的颗粒垂向堆叠，发育了e-双晶。黑色部分是沥青(红色箭头)。 (g) 、(h)方解石脉的阴极发光，可见顺页理分布的沥青条带，揭示了顺页理方向是张性，其上的方解石沿解理面破裂，并被沥青充填(a) Fibrous columnar calcite veins with a faint, tiny midvein in the center. (b) Fibrillar calcite along the lamellation (lamination) photo, it can be seen that fibrillar calcite in the direction perpendicular to the fibrillar are granular, particle size between 0.01 and 0.02 mm. The upper dark brown suture is the plane section of the central microvein. The black dots in the Fig. (d)—(f) are bitumen (red arrow), accounting for 20%～30% of the surface area, which indicates that calcite veins have good storage capacity. (c) The cross section of the vertical plane. The dark sutured linear microveins are bitumen (red arrow), and the black spots are bitumen (red arrow), which account for about 30% of the surface area, indicating that calcite veins have good storage capacity. The vertical growth of fibrous columnar calcite can be seen to be formed by the superposition of granular, short columnar or long columnar calcite particles. Twin crystals are developed. (d) A section of Fig. (c) is further enlarged, and a linear calcite column is clearly visible. Twin crystals are developed. The black part is asphalt. (e), (f) The particles of fibrous columnar calcite were stacked vertically, and e-twin crystals developed. The black part is asphalt (red arrow). (g), (h) Cathodoluminescence of calcite veins, showing asphalt bands distributed along the bedding, revealing that the bedding direction is tensile, and the calcite on it breaks along the cleavage plane and is filled with asphalt

图18 和图20a顶部方解石脉隐约可见纤柱状方解石和挤出构造。方解石脉顺页理方向，与c面理的成因应该一致。在齐家—古龙凹陷青山口组的页岩中还能见到典型的有方解石脉形成的S—C组构(图20)，从另一个角度揭示了顺层发生了剪切作用。 从图20可以看出，倾斜的方解石脉呈S形(红色线)组构；而近水平的方解石脉非常平坦，是c面理(蓝色线)，两者共同构成了S—C面理。最典型的S—C组构发育在图21a中，另一种是由裂缝形成的S—C组构(图21b)和斜歪微型褶皱。微型斜歪褶皱的轴面与S面理产状一致。这些组构充分揭示了剪切作用的存在。

图18 松辽盆地古龙凹陷青山组页岩中方解石脉、方解石透镜体和方解石挤出构造Fig. 18 Scan of polished slabs, showing calcite veins, calcite lens and calcite extrusion structures in shales of the Qingshankou Formaiton in the Gulong Sag, Songliao Basin(a) 方解石脉与方解石透镜体。中心均发育了一套暗色的富有机质泥晶方解石脉(红色箭头)。发育了两个挤出构造(黄色箭头) 。 (b) 方解石脉。底部的方解石脉呈规则条带状，中心有一平坦的暗色的富有机质泥晶方解石脉(红色箭头)。上部的方解石脉被剪切挤出成四条(黄色箭头)。 (c) 方解石脉。似乎发育了叠锥构造，但可能不是。 (d) 方解石脉，由垂直的纤柱状方解石组成；中心有一平坦的暗色的富有机质泥晶方解石脉(红色箭头)。发育了挤出构造(黄色大箭头)，表明侧向遭受了挤压。 (e) 错断的方解石脉，发育了一个螯状构造，系两个剪切面。 (f) 宽方解石脉，达2 cm，由不大规则的垂直的纤柱状方解石组成，中心有一平坦的暗色的富有机质泥晶方解石脉(红色箭头)，似乎有微弱的叠锥构造。 (g) 方解石脉，靠左侧发育了一个微逆冲断层(红色箭头)，揭示了顺层挤压。 (h) 顺层方解石脉和高角度方解石脉，边缘发育了顺层的毛刺，系顺层挤压剪切形成。 (i) 一组密集的不大规则的方解石脉，总体顺层，中心有一平坦的暗色的富有机质泥晶方解石脉(红色箭头)，还发育了侧向挤压构造(橙色箭头)。共轭剪切裂缝发育，平均锐角14.50°。 (j) 方解石透镜体、方解石脉和共轭裂缝及其挤出体，由垂直的纤柱状方解石组成；中心有一平坦的暗色的富有机质泥晶方解石脉(红色箭头)，发育了共轭剪切微裂缝(蓝色箭头) 和挤出构造(黄色箭头)。顺页理还还有了一些小型方解石脉和更次一级的方解石透镜体(白色箭头)。共轭裂缝发育，平均锐角27.91°(a) Calcite veins and calcite lenses. A set of dark organic-rich micrite calcite veins (red arrow) are developed in the center. Two extruded structures developed (yellow arrow). (b) Calcite veins. The calcite veins at the bottom are regular banding, with a flat dark organic-rich micritic calcite vein (red arrow) in the center. The upper calcite veins are sheared and extruded into four. The extruded structures developed (yellow arrow). (c) Calcite veins. It seems to have developed a pyramid structure, but probably not true. (d) Calcite veins, consisting of vertical fibrous columnar calcite. There is a flat, dark vein of organic-rich micrite calcite in the center (red arrow). Extrusion structures (large yellow arrows) developed, indicating lateral compression. (e) The calcite veins with dislocation, developed a chelate structure with two shear planes. (f) Wide calcite veins, up to 2 cm, composed of irregular vertical fibrillar calcite with a flat dark organic-rich micritic calcite vein (red arrow) in the center, which appears to have a faint conical structure. (g) Calcite vein, with a microthrust fault (red arrow) on the left, reveals bedding compaction. (h) Bedding calcite veins and high angle calcite veins, with bedding burrs developed on the edge, are formed by bedding extrusion shear. (i) A group of dense, irregular calcite veins that are generally bedding with a flat, dark organic-rich micritic calcite vein (red arrow) in the center and a lateral compaction structure (orange arrow). Conjugate fractures are developed with an average acute angle of 14. 50°. (j) Calcite lens body and calcite vein, composed of vertical fibrous columnar calcite; a flat, dark vein of organic-rich micrite calcite (red arrow) is present in the center, with conjugated shear microfractures (blue arrow) and extruded structures (yellow arrow). There are also some small calcite veins and the next calcite lens (white arrow) along the lamination. Conjugate fractures are developed with an average acute angle of 29. 71°. Two extruded structures developed (yellow arrow)

图20 方解石脉中发育的挤出构造、共轭剪切裂缝、c′面理和S—C面理Fig. 20 Extrusion structures, conjugate shear fractures, c′ foliation and S—C foliation developed in calcite veins(a) 发育了双挤出构造，向上下挤出，挤出体呈反向弧形，揭示了侧向挤压较强烈(红色箭头)。共轭剪切裂缝发育，平均锐角29.71°。发育了不完善的鳌构造；右下角有一个倾斜方解石脉，其中发育了S面理。 (b) 倾斜方解石脉中发育了S面理。左侧有一个不完善的鳌构造。图中的白色星点状物质也是方解石，有的可能是介形虫碎片(a) A double extrusion structure, which extruded upward and downward, and the extruded body showed a reverse arc shape, indicating that the lateral extrusion was strong(red arrows). Conjugate shear fractures are developed with an average acute angle of 29.71°. An imperfect claw structure has been developed. There is an oblique calcite vein in the lower right corner in which the S-facets are developed. (b) S-foliation are developed in inclined calcite veins. On the left there is an imperfect claw structure. The white star-like material in the image is also calcite, and some may be ostracod fragments

图21 岩芯截面上的S—C组构Fig. 21 S—C fabric on core section(a) 两种构造：一是上部的明显的S—C组构，揭示了顺层剪切。二是下部的三条方解石脉(这种脉两端不是缓缓尖灭的，而是呈直线或斜线状突然中止)。 (b) 完全有裂缝形成的S—C组构，有近于平卧的小型褶皱，轴面(橙色虚线) 与S面理一致。 (c) 图(b)中黄色框的放大，可以清晰地看到三个斜歪褶皱，轴面产状与S面理一致(a) Two types of structures: one is a distinct S—C fabric in the upper part, revealing bedding shear. The second is the lower three calcite veins. Note that the veins do not taper off slowly at each end, but abruptly terminate in a straight or oblique manner. (b) A fully fractured S—C fabric with a small nearly recumbent fold. The axial plane (orange dotted line) is consistent with the S-plane. (c) With the enlargement of the yellow frame in Fig. (b), three slanting folds can be clearly seen, and the axial plane occurrence is consistent with the S-foliation

按规模和几何特点古龙凹陷青山口组的方解石脉可以分为3种：大方解石脉、中方解石脉和小方解石脉：

2.2.1方解石脉的规模

(1) 大方解石脉。相对小型方解石脉而言，大方解石脉的宽度一般5～10 mm(图17，图18，图20，图22)，最宽可达45 mm(图17g)；长度多在数厘米(图17，图18，图20，图22) 到横穿整个岩芯(图17g)。大部分顺层(图17a—c，e，f，h；图18a—d，f—j)，极少量倾斜(图17d；图18e，i；图20b；图22a，c) 或低角度组合成雁列状(图11c、d、f、i)；厚度在10 mm以上的方解石脉发育是缝合线构造，规模稍大的方解石脉具有纤柱构造(图15)。中部或偏上或偏下多有一条颜色较深的黏土细脉或含有机质的泥晶方解石脉，宽度多在1 mm以下，纤柱状方解石对称、近对称或不对称黏土细脉或含有机质的泥晶方解石脉发育(图14中红色箭头所指)，显微镜下可以见到纤柱状方解石是有更细粒的方解石颗粒垂向叠置形成的(图15)。除了纤柱状方解石构造外，还有剪切构造(17a)、挤出构造(图14，图16a)、逆冲构造(图16a)、叠瓦构造(图14j)、鳌构造(图16a)及S—C组构和雁列构造等，这些构造均反应了方解石脉形成好以后遭受了侧向或顺层挤压。大方解石脉一般都是单独出现，但在古页851井青1段底部则有3层厚度在1 cm以上的方解石脉紧邻出现。

图22 岩芯中的方解石脉中的挤压构造、叠瓦构造及逆冲构造Fig. 22 Compressional structure, imbricated structure and thrust structure of calcite veins in core(a) 鳌状构造、逆冲构造和叠瓦构造；(b) 叠瓦构造；(c) 逆冲构造；(d) 鳌状构造和逆冲构造；(e) 剪切撕裂构造；(f) 上部为剪切撕裂构造，下部为直立的方解石脉(a) Pincer-like, thrust and imbricate structures; (b) imbricate structure; (c) thrust structure; (d) pincer-like and thrust structures; (e) shear tear structure; (f) the upper part is a shear tear structure and the lower part is an upright calcite vein

在济阳坳陷的沙河街组沙三下亚段页岩油中也发育了大量顺层方解石脉。图20是樊页1井的岩芯照片，可见方解石脉和大量共轭剪切裂缝，揭示了顺层挤压，最大主应力是在水平方向，而最小主应力在竖直方向。王彦斌等(2020)发现在2200 m左右埋深，最大主应力多半是水平方向的，而最小主应力则垂直地表(某次会议上面告)，与笔者等从方解石脉的力学成因分析结论一致，而且可知共轭裂缝发育在方解石脉形成之后。

(2)中方解石脉。中方解石脉(图18，图20，图22) 的宽度在0.5～1.0 mm，长度多在数厘米；多易分叉、倾斜(图22c，e) ；多作为大方解石脉的伴生脉散布在大方解石脉之间(图22c，e)。从数量上讲多于大方解石脉，少于小方解石脉。

(3)小方解石脉或微脉。这种类型的方解石脉在敖34井中最为发育(图24)。多微曲少直，顺层或雁列、分叉合并频繁；非常纤细，宽度多在0.1～0.5 mm；长度多在数毫米到1～2 cm；极长者可达3～5 cm(图24)。这种脉有时组合成雁列状，非常明显(图24c)，大部分顺层或近顺层。

图24 顺页理小方解石微脉Fig. 24 Small calcite veins along lamellation(a)、(b) 成岩过程中形成的顺页理方解石微脉，并非沉积时形成的。宽度多在1 mm以下，大多在0.2～0.4 mm，大多长2～3 mm到5～6 mm，长者超1 cm。总体顺页理，但很多斜穿页理，尤其是较短的脉。很多短脉叠合成雁列状(黄色虚线)，揭示了顺页理发生了右行剪切(红色大箭头)。 (c) 发育顺页理或极低角度剪裂缝，并被方解石脉充填，组合成雁列状，雁列方向与页理面的夹角在20°左右，充分揭示了这种裂缝和方解石脉是后期构造成因，而非沉积形成的真正页理(a)， (b) The calcite microveins formed in the diagenesis process were not formed during deposition. Width is more than 1 mm below, mostly in 0.2～0.4 mm, most long 2～3 mm to 5～6 mm, the elderly more than 1 cm. Overall along the page, but many oblique through the page, especially the shorter veins. Many short veins are superposed to form an echelon (yellow dashed line), revealing a right-lateral shearing along the foliation (big red arrow). (c) Developed along foliation or extremely low angle shear fractures, which were filled by calcite veins and combined into an echelon shape. The angle between the direction of the echelon and the foliation surface was about 20°, fully revealing that these fractures and calcite veins were the tectonic origin of the later period, rather than the real foliation formed by deposition

2.2.2方解石脉的产状特点

(1)顺层方解石脉。古龙凹陷青一段页岩顺层方解石脉(图17，图18，图20，图25)占方解石脉的80%～90%以上。特点是顺层，大型方解石脉以纤柱状为主(图19)，小型脉以颗粒为主。大型方解石脉多发育挤出构造。成因与侧向强烈挤压、派生出垂向张性有关。

图23 济阳坳陷始新统沙河街组三段下亚段顺页理方解石脉及其共轭剪切裂缝Fig. 23 Calcite veins and their conjugate shear fractures in the lower part of the Sha3 Member(the 3rd Member of the Shahejie Formation, Eocene) in the Jiyang Depression， Bohai Bay Basin(a) 济阳坳陷樊页1井顺页理发育了大量方解石脉，其中发育了密集的共轭剪切裂缝(红色实线)，还有挤出构造(黄色箭头)，揭示了侧向强烈的挤压；(b) 斜穿页理发育了两条方解石大脉，由“S”形柱状方解石(S组构)叠合而成，还有顺页理方解石脉(c组构)和一个挤出构造(蓝色箭头)，系顺层剪切形成(a) Large number of calcite veins are developed along the shale lamellation in the Well Fanye-1 of the Jiyang Depression, in which dense conjugate shear fractures (red solid line) and extrusion structures (yellow arrow) are developed, revealing strong lateral compression. (b) Oblique transfoliation developed two large calcite veins, which were formed by the superposition of s-shaped columnar calcite (S fabric), as well as synfoliation calcite veins (c fabric) and an extruding structure (blue arrow), which were formed by synfoliation shear

图25 顺层方解石脉发育了挤出构造(红色大箭头) Fig. 25 Bedding calcite veins(large red arrow)

(2)倾斜方解石脉。古龙凹陷青一段页岩方解石脉的另一种产状(图17d，图18e，i，图19b，图22a，c，d，e，图26)，如果把微倾斜(倾角小于10°) 也算在内，那么这种方解石脉占的比例也较大，估计可达20%。特点是倾斜，大型方解石脉以纤柱状为主，小型脉以颗粒为主。明显是构造形成的，菱形“节环”(图26b) 揭示了是一种剪切裂缝；这种方解石脉发育了微弱的中脉，沿中脉发育了倾斜的微弱纤柱状方解石(图26c)。是一种有利的压裂面，成因与顺层剪切有关(图26c)。

(3)直立方解石脉。这种方解石脉在古龙凹陷青一段少见(图27)，规模也很小，宽度多在1 mm以下，大者不超过3 mm，成因与侧向张性有关。稍大的脉中心也具有一条黏土脉，纤柱状方解石晶体垂直中面生长(图27)，揭示了顺方解石纤柱的方向应力较小，所以认为该方向垂直于最大主应力(图中黄色的应变椭圆)，最大主应力是平行该脉的(图中红色圆圈的垂直方向)。

图27 直立方解石脉Fig. 27 Vertical calcite veins

2.2.3方解石脉的力学成因

以上介绍可以看出齐家—古龙青山口组页岩中的方解石脉是在成岩过程中形成的，而非沉积过程中形成的。含油气页岩中普遍发育了方解石脉，关于其成因有人做过深入研究，吴安彬等(2020)认为从沉积开始直到晚期成岩作用一直都有方解石脉在形成，可以分为3期。本文初步认齐家—古龙青山口组页岩中的方解石脉为有两种力学成因模式：一是侧向顺层挤压或水平挤压作用；二是剪切作用。

(1) 侧向顺层挤压或水平挤压。在齐家—古龙凹陷的青山口组页岩方解石脉中发育了很多共轭裂缝和挤出构造(图14，图16a，图22，图25a、b、f、g，图26)，这些共轭剪切裂缝揭示了页岩曾遭受侧向挤压，这种挤压来自于嫩末期到泰康组的4～5次的构造挤压。松辽盆地遭受挤压形成了长垣和两侧的凹陷(图2)。方解石脉中发育的这种共轭剪切可能发育在嫩江组末以后的多期构造反转过程中(陈昭年等，1996)。侧向顺层挤压必然会导致侧向缩短，在较大的方解石脉中常常发育挤出构造(图14，图16a，图22，图25a、b、f、g，图26)。挤出构造为一种小型的透镜体，向上或向下挤出，两侧为共轭剪切裂缝(节理) (图14，图16a，图22，图25a、b、f、g，图26)。多数沿方解石脉一侧挤出，少数在方解石脉的同一处对称挤出，形成一种特殊的挤出构造(图28a、b中的ES3)，相关问题在后文还要详细讨论。挤出构造揭示了水平挤压应力是最大主应力，方解石脉中的e-双晶也揭示了水平应力是最大主应力(图28e)。图28g给出了方解石脉形成挤出构造形成的应力模式，水平挤压是最大的主应力。此外还有近直立的共轭剪切裂缝也同样揭示了水平挤压应力是最大主应力。当然，最能反映水平挤压应力是最大主应力的是长垣背斜和齐家—古龙凹陷及三肇凹陷的褶皱(图2) 的形成。这种最大水平挤压应力来自于嫩末的构造反转，一直持续到明水组和伊安组。

图28 纤柱状方解石中的挤出构造及其形成动力学模式Fig. 28 Extrusion structures in fibrous columnar calcite and its formation kinetics model(a) 方解石脉中的共轭挤出构造(ES) 及挤出方向(黄色箭头) 和两组剪切裂缝(红色实线) 及侧向挤压(红色箭头) ；(b) 另一个共轭挤出构造；(c) 方解石纤柱中发育的方解石e-双晶；(d) 方解石纤柱中的e-双晶，锐角在水平方向，揭示水平挤压；(e) e-双晶的显微照片，张性破裂近水平，与页理方向一致；(f) 顺层纤柱状方解石脉及其明显的共轭挤压构造；(g) 图f的放大照片，共轭剪切裂缝和挤出构造明显(a) conjugated extrusion structure (ES) and extrusion direction (yellow arrow), two groups of shear fractures (red solid line) and lateral extrusion (red arrow) in (a)calcite veins. (b) Another conjugate extrusion structure. (c) e-twin crystals developed in calcite fiber column. (d) e-twin in calcite fiber column has an acute angle in the horizontal direction, revealing the horizontal extrusion. (e) The micrograph of e-twin crystal shows that the shear fracture surface is nearly horizontal. (f) fibrillar calcite veins in f bedding and its obvious conjugate extrusion structure. (g) Enlarged photograph of Fig. (f). The conjugate shear fracture and extrusion structure are obvious

(2) 顺层剪切。小型和中型的方解石脉多具有雁列排列特点(图24c，图26a、c)，揭示了顺页理或顺层有剪切作用。图8—图15，图21，图22e、f，图24c，图26c及图30中展示了方解石脉和页岩中广泛发育的剪切构造，揭示了沿着页理面普遍发生了顺层剪切。除了方解石脉揭示了沿水平方向有剪切外，其他构造也能揭示岩层之间的顺层剪切作用非常强烈，如摩擦镜面、摩擦光面及剪切裂面构造等。此外，广泛发育的倾斜液化砂脉普遍记录了顺层剪切作用(图30)。总之，从多个角度揭示了古龙凹陷青一段顺层剪切是普遍现象。

图26 倾斜方解石脉 Fig. 26 inclined calcite veins(a) 七条方解石脉斜列，其中发育了不甚明显的S组构，揭示了斜向剪切；(b) 一系列的斜向方解石脉，发育了菱形节环，揭示了系剪切形成；(c) 雁列状的斜列方解石脉(a) Seven calcit(e)vein oblique row, in which the S fabric is not very obvious, revealing oblique shear; (b) a series of oblique calcite veins with developed rhomboid nodules, revealing the formation of the system shear; (c) anechenoid oblique calcite veins

图30 砂脉显示的顺层剪切现象Fig. 30 Shearing along the beds of sand veins(a)、(b) 发育倾斜砂脉的两块相隔180°的岩芯，可以发现是右行剪切形成的倾斜砂脉；(c)、(d) 发育倾斜砂脉的两块相隔180°的岩芯，可以发现是右行剪切形成的倾斜砂脉(a)，(b) Two cores separated by 180° developed inclined sand veins, which can be found to be formed by right-lateral shearing. (c), (d) Two cores separated 180° apart developed inclined sand veins, which can be found to be formed by right-lateral shearing

液化砂脉不仅能够定性地记录顺层剪切作用，而且还可以定量地记录了顺层剪切的距离。

2.3 页理(裂) 缝及其特点

古龙页岩青山口组页理缝极为发育，占总面孔的22%～79%(孙龙德，2020)，是一种重要的储集空间(何文渊等，2021)。无论是古龙凹陷，还是其他地方的页岩油藏都开始重视顺页理的裂缝(或称“水平层理缝”、“顺页理(裂) 缝”或“顺层页理缝”等)。如济阳坳陷已经把顺页理缝作为储层的重要参数，川东北元坝及美国一些油田也把页理缝作为甜点预测的重要参数。川东北的平安1井也发育了大量的这种裂缝，与古龙页岩相似。

2.3.1页理缝的级别及其分类

从电镜到显微镜，再到岩芯均可以看到大量页理缝。从含油性、尺度、产出状态、产出位置及成因可以初步分为5级：

(1)纳米缝。仅见于电镜下。缝宽在10～50 nm，缝长在50～100 nm，或更长；两端尖中间宽，微弯曲呈蠕虫状；末端有时分叉。总体多平行(图31a，b)。顺页理以F—F( Plint, 2014) 的方式发育。空间交织成网状，并常与微米级裂缝相连。

(2)微米缝(微微缝) 。又叫“微微缝”，仅见于电镜下。缝宽0.1 μm到10 μm，长数十微米到数百微米，主要发育在(有机)黏土中(图31c—h)。以成岩收缩缝为主，由蒙脱石转变为伊利石密度会增加10%，因此体积也会缩小10%左右，进而在黏土矿物内产生收缩微微缝(图31)。收缩微微缝的发育大部分顺页理发育，可能是沉积时受F—F凝聚和成岩期受到了上覆重力的压实作用。这种微微缝的含油性很好，因为距“油源”最近，再加上其本身就含大量有机质，是一种有机黏土。这种微微缝能够把微米级孔隙和纳米级孔缝里的石油“收集”起来，形成“油缝”，然后向较大的裂缝输送，形成一个含油的裂缝空间网络。

图31 电镜下的纳微裂缝Fig. 31 Nano and micron-order fissues under electron microscope(a) 纳米缝。缝宽10～50 nm；缝长50～100 nm。两端尖、中间宽；呈蠕虫状；右侧有大量微米级缝；左上角的黄色短棒长200 nm。(b)纳米缝。缝宽10～50 nm；缝长50～100 nm。两端尖、中间宽；呈蠕虫状；左上角的黄色短棒长100 nm。 (c)发育在黏土矿物中，宽1 μm，长6 μm，周围还有大量小于1 μm的微缝(红色箭头)，连接了小于1 μm的裂缝和微米孔(白色箭头)，周围还有大量的纳米级微缝，因放大倍数较低未显示。(d) 发育在黏土矿物中，弯曲，宽0.8 μm，长10 μm，周围还有大量小于1 μm的微缝，连接了小于1 μm的裂缝和微米孔(红色箭头)，周围还有大量的纳米级微缝，因放大倍数较低未显示。 (e) 发育在黏土矿物中，宽0.8 μm，长10 μm，弯曲成折线状，可能受矿物的控制；白色亮点为黄铁矿。 (f)发育在黏土矿物中密集微缝和微孔，微缝绕过石英(蓝色箭头)发育。 (g) 数微米的大微缝和20 μm宽的中微缝。明显可见20 μm的中微缝石油三条微微缝合并形成的，揭示了中微缝与微微缝之间的关系。 (h) 锯齿状的微微缝，长度可达50余微米，揭示了微微缝在空间上具有很好的联通性(a) Nano fissures, width 10～50 nm and length 50～100 nm. Both ends pointed, wide in the center and its shape is vermicular. There are a large number of micron fissures on the right side. The yellow bar in the upper left corner is 200 nm long. (b) Nanofissures, width 10～50 nm and length 50～100 nm. Both ends pointed, wide in the center; its shape is vermicular. The yellow bar in the upper left corner is 100 nm long. (c) Developed in clay minerals, 1μm wide and 6μm long, surrounded by a large number of micro-fractures less than 1μm (red arrows), connecting cracks and micropores less than 1μm (white arrows), and a large number of nanometers around, due to low magnification is not shown. (d) Developed in clay minerals, curved, 0.8μm wide, 10μm long, surrounded by a large number of micro-fractures less than 1μm, connecting cracks and micropores less than 1μm (red arrows), there are also a large number of nanometers around, due to low magnification is not shown. (e) Occurs in clay minerals and is 0. 8μm wide and 10μm long. It is curved into a folded line and may be controlled by minerals. The white bright spot is pyrite. (f) Develops in dense microcracks and pores in clay minerals, and microcracks develop around quartz (blue arrow). (g) Several micron large slit and 20 micron wide medium slit. It is obvious that the 20 micron medium micro-crack oil is formed by three micro-sews, revealing the relationship between the medium micro-crack and micro-crack. (h) A zigzag micro-fissure, up to 50 microns in length, reveals the excellent spatial connectivity of the micro-fissure

(3) 中微缝。这也是一种用肉眼看不到、只能在显微镜下看到的裂缝(图32)。一般发育在富有机质的基质中，含有机质少的黏土或长英质层中不大发育(图33)。多呈丝发状，少数有分叉、有合并；有的剪切强烈的较为平直，有时组合成雁列状，揭示了构造应力的影响和控制。缝宽数微米到数十余微米，在地下可能被油气充注而更宽；缝长数百微米。缝密度变化大，在富有机质的基质中顺页理微缝的密度10～15条/mm，最大可达16～32条/mm(图32a、b)，在含中等有机质的基质中3～5条/mm；在不含有机质的基质中0～1条/mm(图32c、d)。顺页理微缝均被沥青充填，所以这种缝是有利的储集空间。这种顺层微缝似乎与有机质密切有关，主要发育在有机质丰富的基质中，有机质少的基质很少发育(图33)，所以含油性较好。其成因可能与生排烃有关，也可能部分受到了构造应力的影响和控制。

图32 顺页理中微缝和油基、油元显微照片Fig. 32 Big fissures, meso-micro fissures and meso-fracture and oil base, oil element(a) 顺页理大微裂缝(黄色)；密度2条/1 mm；白色箭头指示顺页理大微裂缝；油基—蓝色箭头；油脉—充填在微大缝(白色箭头) 中的石油，此时已固化为沥青；(b) 褐色顺页理微大缝；密度16条～32/mm(灰色柱状左侧) ；(c) 顺页理大缝(黄色箭头) 不大发育，密度1条/mm；右侧有一高角度倾斜大缝；沥青呈不规则团块状(红色框之内) ；(d) 顺页理微缝不大发育，沥青呈不规则团块状(红色箭头)，在地下油可能是一种能流动的油，当散发完轻质组和天然气、并在地表的低温低压下就变成了固态沥青；油基发育(蓝色箭头)，呈星点状密集地散布在无机颗粒之间(a) Large micro-cracks (yellow); density 2 strips/1mm. White arrows indicate large, small micro-cracks along the page seam along the page. Oil-base—blue arrow; vein—oil filling in a small fissure (white arrow) that has solidified into bitumen. (b) Brown along the page slightly large seam; density 16～32/1mm (gray columnar left). (c) Foliation joints (yellow arrow) are not well developed, with a density of 1/1mm; There is a high angle sloping slit on the right side. Bitumen is in irregular clumps (red box). (d) Bedding micro-fractures are not well developed, and the asphalt is irregular clumps (red arrow). The underground oil may be a kind of flowing oil, and when the light formation and natural gas are dispersed, it becomes a solid asphalt at low temperature and low pressure on the surface. The oil base is developed (blue arrow) and densely spaced between inorganic particles in a starlike pattern

图33 古页3A井岩芯与显微照片Fig. 33 Photos and micrographs of the cores from the Well Guye-3A(a) “典型”的页岩，摩擦光面发育，几乎是沿页理面发育的，顺层面极易破裂。 (b) “典型”的页岩，顺层面极易破裂。 (c) 图(a)的显微照片，可见大量微倾斜的微顺页理缝，被沥青充填；顺页理缝主要发育在有机质较高的基质中，密度可达10条/mm；而有机质较少的长英质条带中很少，充分揭示了顺层微裂缝的成因与有机质有一定联系。 (d) 图(b)的显微照片，也可见大量微倾斜的微顺页理缝，顺页理缝主要发育在有机质较高的基质中，密度可达8条/mm；而有机质较少的长英质条带中很少，充分揭示了顺层微裂缝的成因与有机质有一定联系；顺页理缝被沥青充填。在下部可以见到很好的极细长英质纹层(红色箭头) 和富有机制纹层，宽度只有0.01 mm(a) “Typical” shales with very high fracture rates along the bedding. (b) “Typical” shales with very high fracture rates along the bedding. (c) The micrograph in Fig. (a) shows a large number of slightly sloping microfissures along the lamellation; filled with asphalt. The lamellar fractures are mainly developed in the matrix with higher organic matter, and the density is up to 10 strips/mm. However, there are few felsic bands with less organic matter, which fully reveals that the formation of bedding microfractures is related to organic matter to some extent. (d) The micrographs of Fig. (b) also showed a large number of micro-sloping microfractures along the lamellation, which were mainly developed in the matrix with higher organic matter, and the density could reach 8/mm. However, there are few felsic bands with less organic matter, which fully reveals that the formation of bedding microfractures is related to organic matter to some extent. The bedding seam is filled with bitumen. The very fine felsic laminae (red arrow) and rich mechanical laminae can be seen on the lower part, only 0. 005～0. 001 mm wide

(4) 大微缝。这种裂缝也只有在显微镜下才能看见(图8g、h，图33)，所以称之为大微缝。规模也很小，从数十微米到100 μm，在地下可能被油气充注而更宽；长数百微米到数毫米；直或微曲；特点是顺层或倾斜，可以穿越含有机质不同的微区，但在有机质较丰富的微区更发育，可能这种裂缝在生排烃充注裂缝后更易保存有关。常易分叉合并(图33)，这种裂缝可能与成岩压实或构造作用有关。

(5) 大页理缝。用肉眼明显可以见到的裂缝(图34)。古龙页岩中发育的大量页理缝成为古龙页岩区别于其地区页岩的典型特点。初步总结如下14个特点：①总体上顺页理，但常与页理面相交；②常分叉、合并或中止、消失；③破裂面多呈波浪状、豆荚状等形态较复杂的曲线状；在三维上是形态复杂的曲面；④被切开的岩层常呈透镜体状、豆荚状；⑤少数呈薄片状；⑥彼此常常相交、互相切割；⑦裂缝紧闭，但明显，长度多在数厘米到贯穿整个岩芯(图34)；⑧顺页理缝常常发育剪切系统，如雁裂状、S—C组构；⑨大部分呈开放性，渗流较强；所以，顺层方向渗透率远大于垂直方向(10～100倍；孙龙德，2020)；⑩发育不均衡，短距离内可多可少，易分叉中止；页理缝两侧的岩性或矿物组成相同；有时被方解石脉充填、甚至被黄铁矿薄膜充填；多发育在页岩中，(纯)泥岩不大发育；偶见发育在粉砂岩中；有时页理缝会分隔不同的岩石单元。

用肉眼和显微镜不可能定量描述微米级孔隙及其数十微米的裂缝，笔者等做了3个样品的三维CT(图35)，其中第一块样(古页3HC井2420.15 m) 的孔隙直径以20 μm以下的孔隙为主，但10 μm以下的孔隙占70%以上；最大一条大页理缝(图35a、b、c，图39a—c) 的宽度0.707 mm，长3.15 mm(可见部分)，孔隙体积为0.00294 cm3。裂缝的连续性和稳定性很差，仅在左下角发育，右上角没有发育裂缝。第二块样品(古页3HC 2506.00 m) 的孔隙直径以40 μm以下的孔隙为主；裂缝的连续性和稳定性极差，仅在左侧发育了一点点，中右侧都没有发育裂缝。而第三块样品(古页3HC井2462.00 m) 的孔隙直径以20 μm的孔隙为主，但10 μm以下的孔隙占55%以上。据CT揭示的微孔隙可知，微米级孔隙具有一定的分布，连续性和联通性较差，但连续性和联通性比孔隙度更加重要，仅沿裂缝联通性和连续性较好。除了上述特点外，从图35可以看出微孔隙还有其他两个特点：①只有在裂缝边缘孔隙才具有一定的联通性，远离裂缝孔隙的联通性基本为零。②越靠近裂缝孔隙直径越大；而是越靠近裂缝孔隙的联通性越好，也揭示了裂缝的发育影响了孔隙的联通。这是在地表没有油气充注时的大页理缝的储集空间，在地下有油气充满时储集空间可能还要大。各个被分割出来的颗粒是可以定量表征的，所以可以知道裂缝发育的方位，有机质、孔隙或者无机矿物的孔径，体积，比表面积等，这些参数可以用于说明有机质孔隙裂缝无机矿物之间的影响因素。但这种方法获得的孔隙度值可能比较接近页岩在地下覆压条件下的值(除去固体干络根)，所以古龙青山口组页岩在地下的孔隙度可能比地表要大的多。古龙青山口组页岩有大部是轻质油，而且多含大量天然气，有理由推测页岩孔隙中充填的沥青在地下高温和没有脱气(天然气) 和脱轻(轻质油) 的条件下是可以流动的。一旦脱气(天然气) 和脱轻(轻质油) 后便会变得很粘稠而难以流动，在地表甚至可能变成固体沥青充填在各级孔隙或微裂缝中，使页岩的孔隙度急剧降低。故页岩在地表的孔隙度也同样面临测不准的问题。

3 页理缝及其顺页理方解石脉的力学成因分析及其恢复

3.1 力学成因分析

3.1.1重力压实机理

大量的液化砂脉揭示了古龙页岩经受了强烈的压实，在2000 m压实率多在1.66～3.55(杨冠群等，2017)。压实的结果除了脱水外，矿物的定向排列、尤其是片状矿物或条状矿物响应重力沿层面定向排列(邵红梅等，2021)，形成页理甚至片理，裂缝也是这一过程的产物。大量观察表明，古龙青一段页岩中发育了大量页理缝(图4a、b、c，图6b、c，图7，图8g、h，图31～图35，图36a、b)，随着沉降幅度加大和上覆岩层厚度的加大，泥质沉积物被压实(表1)，厚度急剧减小。对古龙凹陷龙124井青2～3段(2124.34 m) 泥岩中的砂脉的研究表明，泥岩的最大压实厚度减小率可达3.55(杨冠群等，2017)，从古龙页岩青一段中大量砂脉的曲率看，泥页岩的压实减小率完全可达3.55(图36c)，可见古龙凹陷青一段的泥页岩压实率非常大。由此可以得出油基和油元中的压力会因为压实而增加。由于在褶皱之前垂直方向是最大主应力方向，而水平方向是最小主应力和中间主应力方向，所以油元和油基会沿页理方向扩展联结，压裂页理，相邻的油元和油基会联合起来，形成顺层油脉(图36c)。压实与油气的运移具有密切的关联性，Magarak(1978)年出版了系统介绍利用测井曲线定量研究泥岩压实与油气运移关系的专著；而国内学者关于泥岩压实方面的研究起步较晚，研究内容也多侧重于泥岩压实曲线在油气勘探开发中的运用，很少提到压实与成藏之间的关系。油气的初次运移无疑与压实引起的颗粒之间的相对运动和紧密排列密切相关。

发育在富有机质的顺页理微缝与水平砂脉的成因非常相似，我们可以借鉴水平砂脉的形成机理来探讨顺页理微缝的形成机理(钟建华等，2020)。超压使颗粒内黏力或内摩擦力下降，处于一种悬浮或半悬浮状态，由于在垂向上存在一个压力梯度，所以极易沿层面被撕裂；要形成顺页理微缝要求油基或油元的压力必须超过垂直应力(σv) 和垂直于层理的张应力(Tv) ( Price and cosgrove，1990)，才能把泥页岩撕开，要满足:

Po﹥σv+Tv

(1)

此处的Po代表油基、油元或页理缝中油的压力，此处的垂直应力可以看成是上覆地层重力形成的压强(包括地表的大气压)。由于是页岩，在顺页理方向的粘合力很小，所以撕裂页岩需要的张应力(Tv) 也可以忽略不计。本文首先讨论的实例是以1500 m左右作为泥页岩的生排烃深度。沉积层孔隙度取15% (表1)，那么孔内流体为 15%。固体物质密度取2700 kg/m3，因此有2700 kg/m3×85% =2295 kg/m3; 流体有1000 kg/m3×15% = 150 kg/m3。所以，沉积层总的密度(ρ0)为 2445 kg/m3。

生排烃前有:σv=Pf+σe

( 2)

生排烃形成以游离油为主的油基或油元后，则有σe= 0;σv=ρ0h1g。将上述值(1500 m)带入公式σv=ρ0h1g，得:

σv=2411 kg/m3×1500 m×9.8 m/s2

=35441700 n/s2

由于σe= 0，则有σv=Po

即：Po= 35441700 n/s2

= 35.44 MPa

即如不考虑生排烃的泄漏和油基或油元处在完全的封闭体系，在1500 m深当液化层埋深以游离油为主的油基或油元的压力是35.44 MPa。而此时的流体正常压力是：

Pw=1500m×1000 kg/m3g

= 1500000 kg/m2×9.8 m/s2

= 14700000 n/m2

= 14.7 0 MPa

压力系数则为：

Co=Po/Pw

(3)

把相关数带入(3) 式，得：

所以，在1500 m深度由上覆地层地层形成的超压可以达到1.41。如果再考虑生排烃形成的化学压力(Pc) (暂不考虑构造应力)，那么油基或油元中的压力肯定会大于35.44 MPa，也就是说，油基或油元中的压力可以轻而易举地托起上部岩层，还有富余的压力可以用来撕裂泥页岩，由于页岩的顺层固结较弱，所以很容易顺层撕裂形成顺页理微缝，在侧向上联结形成为裂缝(图33f)。

实际上，自嫩末开始松辽盆地发生构造反转(陈昭年等，1996)，在1350～1500 m深度松辽盆地已经发生了构造反转，水平应力已经转变成了最大主应力，而垂直应力则退变为最小主应力，在垂直方向有利于发育大量顺层张裂缝。来自近东西向的挤压使得地层褶皱，形成了长垣和两侧的凹陷(西部的齐家—古龙凹陷和东部的三肇凹陷) (图2)。使地层褶皱隆起，其水平挤压应力(σh) 肯定要大于垂向应力(σv)，即：

σh﹥σv

所以，在松辽盆地构造反转时油基或油元中的压力Po应该近于等于σh，而大于σv，即大于35.44 MPa。水平挤压应力作用到油基或油元上，使本来就超压的油基或油元压力更大。由于原来的超压是上覆地层重力形成的，靠这种压力就完全可以举起上覆地层，而剩于的构造挤压应力和生排烃形成的化学压力(Th) 则完全可以用来撕裂泥页岩。页岩的抗压强度在11.5～22.8 MPa，远小于35.44 MPa(如果考虑构造应力和生排烃压力该值还会更大)，再考虑在1500 m的深度，泥页岩还未完全成岩，处于一种半软半硬的状态，抗压强度会更小。黏土或砂质黏土的抗压强度只有0.03～0.21 MPa (Parry，1974)，所以页岩(泥质沉积) 发生破裂是很容易的。又由于页岩在顺页理方向一般胶结较差而容易破裂，顺页理方向形成微裂缝较非常容易，固我们在顺页理或微倾斜页理方向可以见到大量裂缝(图6、图30、图31等)。

一般条件下形成顺层裂缝是不容易的，因为在沉积盆地大多数情况下垂直方向都是最大主应力方向，会完全约束和限制水平裂缝的形成。前已叙述，因为泥页岩中有大量有机质会生排除游离烃形成油基和油元，这种油基和油元能够吸收上覆岩层的重量和侧向构造应力，再加上生排烃形成的高压而形成一种特殊的高压“胞”，在顺页理方向撕裂页理形成顺层的微裂缝(图33f)。所以，油基和油元又是撕裂页岩的“压裂液”，为有机质微页岩储层的微裂缝的形成创造了物质条件。所以，页岩油的形成具有自己的独特内正反馈机制。

从这种机理出发可能推测顺层微缝的形成应该发生在有机质生排烃的时候，如发生在生排烃前顺层微缝则可能不会形成。因为即使顺页理缝形成了也会因为没有油支撑也会闭合。因此顺页理微缝的形成与油气密切相关，必然导致顺页理微缝在页岩油的勘探开发中具有重要作用。

3.1.2差异压实机理

大量的现象揭示青山口组顺层滑动较强烈(图8—图11，图13—图15，图21，图22e，图24c，图26c，图30)。层间的剪切会在页理面上形成滑动，造成破裂。层间滑动剪切可以起因于重力滑动、差异压实、压实及褶皱作用，一般容易在斜坡带发育，所以斜坡带是这种页理缝发育的有利地区，也是页岩油成藏的有利部位。

差异压实除了引起地层厚度的变化、还会引起层间滑动。砂岩的压实率较低，约为1.25，而泥岩的压实率很高，多在3以上，最大可达5～6(图37a、b)，保守起见压实率采用3(图37c)。由于凹陷边缘的砂质沉积较多，而凹陷中央的砂质沉积较少，两者之间存在一个压实率差异。因此，同一套地层在凹陷边缘较高，而在凹陷中央较低。按图37c的地质模型，因差异压实引起的凹陷中央与边缘斜坡中上部之间的角度在0.1°～0.2°，倾角非常小。考虑到泥页岩是一种软岩，其中含大量的水，尤其是在生排烃后，泥页岩内部颗粒之间的摩擦力或内聚力非常小，泥页岩长期在重力的作用下也会从边缘斜坡的较高部位向低部位滑动，形成层间剪切和(顺) 页理缝。许多盆地或坳陷广泛发育的从凹陷边缘向凹陷中央发育的椅式或坡坪式断层可能就是这种作用的产物(有的可能叠加了一些凹陷边缘的隆升引起的角度增量)。椅式或坡坪式断层在很大范围是沿层间滑动的，所以会形成页岩之间的顺层剪切破裂，形成页理缝。

图37 差异压实引起的层间相对滑动形成的剪切示意图Fig. 37 Conceptual view of shearing diagram of relative slip between layers caused by differential compaction(a)、(b) 页岩中的液化砂脉在垂向上被挤压强烈缩短成肠状，压缩率约5～6，揭示了泥页岩在成岩过程中的垂向压实非常强烈。(c) 砂泥岩垂向压实差异引起的斜坡滑动(a), (b) Liquefied sand veins in shale are strongly compressed vertically and shortened into intestines, with compression ratios of about 5～6, indicating that the vertical compaction of mud shale is very strong during diagenesis. (c) Slope sliding caused by vertical compaction differences of sand stone and mudstone

3.1.3斜坡重力滑动机理

这种机制有点类似于上一种机制，即在重力的作用下由凹陷边缘的高处向凹陷中央的低处滑动。这种滑动在古龙青山口组泥页岩中不可避免。泥质沉积富含水，内聚力或内黏力极小，尤其是在生排烃是时候，排出的油气使泥页岩内部的内粘里骤然下降，是原先就处在近失稳状态的泥页岩产生滑动，形成一系列层间滑动构造(图8—图11，图13—图15，图21，图22e，图24c，图26c，图30)，表现出来的就是形成大量的页理缝，为油气的运移和储集提供有效空间和通道。图35 的三维CT揭示了页理缝的空间规模，比起一般的孔隙来说要大得多。关于斜坡重力滑动形成页理缝的机理及其页理缝的数字表征还需要今后进一步研究。

3.1.4侧向挤压派生层间滑动剪切机理或纵弯褶皱作用形成的层间滑动剪切机理

这种作用最为重要，是整个松辽盆地的变革性事件，对构造、沉积、储层、烃源岩及成藏，尤其是对页岩油气藏的形成都具有重要意。松辽盆地在嫩江组末期开始发生了构造反转，明水组期末是主要构造反转期(陈昭年等，1996)，盆地由拉张转变为挤压，对古龙凹陷青山口组泥页岩的储层结构及储集空间的发育造成了深度的影响，有以下7个证据：

(1) 小型低角度逆冲断层。在泥页岩中、粉砂岩和白云岩中均可见，揭示了松辽盆地青山口组存在过侧向挤压作用。特点是倾角较小，多在20°左右(图38)，少数可达30多度。一般与摩擦镜面、摩擦光面、阶步、擦痕和鳞片构造共同发育，或者说小型低角度逆冲断层面上多有摩擦镜面、摩擦光面、阶步、擦痕(图38b、d，图39) 和鳞片(图38f)。必须指出，在成岩过程中的压实作用使逆冲角度可能变小，有的低角度微型断层是伸展断层。

图38 低角度逆冲断层、摩擦镜面、阶步、擦痕和鳞片构造Fig. 38 Small low-angle thrust fault, friction mirror, step, scratch and scale structure(a)、(b) 低角度逆冲断层、摩擦镜面和擦痕，阶步不明显，滑动方向和斜面最大梯度方向与擦痕方向一致。(c)、(d) 低角度逆冲断层、摩擦镜面和擦痕，阶步不明显，斜面最大梯度方向与擦痕方向不一致。(e)、(f)低角度逆冲断层、鳞片构造和阶步，斜面最大梯度方向与阶步的指向近一致(a), (b) Low angle thrust fault, friction mirror and scratch, the step is not obvious, the sliding direction and the maximum gradient direction of the inclined plane are consistent with the scratch direction. (c), (d) Low angle thrust fault, friction mirror and scratch, the step is not obvious, the maximum gradient direction of the inclined plane is inconsistent with the direction of the scratch. (e), (f) Low angle thrust fault, scale structure and step, the direction of maximum gradient of inclined plane is nearly consistent with the direction of step

(2)小型共轭剪切破裂。从微构造上讲，在古龙凹陷青山口组的泥页岩岩芯的水平方向或顺层方向发育了大量低角度的共轭剪切逆冲断裂面(剪切裂缝、剪切微断层)，剪裂角在20°～30°，剪裂面多发育了摩擦镜面、阶步和擦痕(图39a—d)；在2487.60 m也发育了一个非常典型的这种构造(图39e—h)，共轭剪裂角在20°左右，一侧发育了典型的摩擦镜面和擦痕与阶步，另一侧则发育了摩擦光面和隐性的擦痕和阶步。在古页7井的2486.80～2487.60 m之间的黑色泥页岩中发育了6个这种共轭剪切面。充分表明了水平方向发生了强烈的侧向挤压作用。

图39 侧向挤压形成了水平方向低角度共轭剪切破裂Fig. 39 Lateral extrusion resulted in a horizontal conjugate shearing fractures at a low angle(a) 共轭剪切破裂面的侧面，可见剪裂角很小，分别为20°和25°；(b) 共轭剪切破裂面的侧面，可见两个剪裂面所夹的薄层像刀一样锋利；(c) 图(b) 的剪裂面C非常光滑，其上发育了擦痕和阶步；(d) 图(b)中的D剪裂面非常光滑，其上也发育了擦痕和阶步；(e) 另3个共轭剪裂面:最上部的两个对冲成屋脊状，剪裂角分别为20°和18°；侧面的两个相夹成平卧“V”字形，剪裂角也分别在20°和18°; 注意：20°夹角的剪裂面在里面橙黄色虚线部位；(f) 图(e)的平卧“V”字形剪裂面在岩芯另一面的样子，可见两组剪裂面共轭特点很明显，剪裂角也很小，分别在20°和18°；在岩芯下部两组共轭剪切面交织成低角度“X”形；(g) 图(f)的正面，可见两个共轭剪裂面夹持把岩芯剪裂成薄片状，可以见到剪裂面光滑，其上发育了擦痕；(h) 图(e)顶面，可见两个剪切面对冲成屋脊状，剪切面非常光滑，发育了密集的擦痕和少量阶步(a) On the side of a conjugate shear fracture plane, it can be seen that the shearing angle is very small, which is 20°and 25°respectively. (b) Conjugate shear fracture surface, the thin layer sandwiched between the two shear surfaces is as sharp as a knife. (c) The shear surface C of Fig. (b) is very smooth, with scratches and steps developed on it. (d) The shear surface in Fig. (b) is very smooth, with scratches and steps developed on it. (e) The other three conjugate shear surfaces: the two at the top are in the shape of roof ridges with shear angles of 20° and 18° respectively; the two phases on the side are clamped into a recumbent “V” shape, and the shearing angles are also at 20° and 18° respectively. Note that the shearing surface with the Angle of 20° is in the orange dotted line inside. (f) The appearance of the recumbent “V” shaped shear plane on the other side of the core in Fig. (e) shows that the conjugate characteristics of the two groups of shear plane are obvious, and the shear angle is also very small, at 20° and 18° respectively. At the lower part of the core, two sets of conjugate shear surfaces are interwoven into a low-angle “X” shape. (g) On the front side of Fig. (f), it can be seen that the core is cleaved into thin sheets by the clamping of two conjugate shear surfaces. It can be seen that the shear surface is smooth and scratches are developed on it. (h) The top surface of Fig. (e), shows that the two shear faces are washed into a roof shape. The shear surface is very smooth with dense scratches and a few steps

(3)小型负地堑地垒构造。除了以上小型共轭剪切构造外，古龙青山口组泥页岩中还发育了小型负地堑地垒构造。所谓负地堑地垒构造是指具有地堑地垒构造的几何形态和结构，但是在挤压应力条件下形成的，而不是在伸展应力条件下形成的，所以称之为“负”地堑地垒构造。在英X58井2101.09 m的青一段发育了一个微型负地堑(图40a、d)，负地堑的右侧为一个倾角20°的斜面，其上发育了左冲阶步及擦痕，揭示了是自右向左逆冲；而在负地堑的左侧发育了一个由3个次级逆冲斜面组成的复合逆冲面，其上也发育了阶步和擦痕，阶步是右冲的(图40b、c)。这种组合揭示了负地堑是挤压对冲剪切形成的，而不是由拉伸离散形成的。负地堑(图40a、d)和负地垒(图40e)构造及其摩擦镜面的都具有共轭性(图40c)，与共轭剪切破裂的区别是破裂面没有汇聚，锐角在30°左右，近水平，揭示挤压应力(最大水平主应力) 来自于水平方向。

图40 古龙青山口组泥页岩中的负地堑—地垒构造Fig. 40 Negative graben—horst structures in mud shale of the Gulong shale in the Qingshankou Formation(a) 微型负地垒构造，规模极小，高度在1cm以下，宽度在5～6 cm；两侧的断裂面发育了摩擦镜面和擦痕对称或对冲；(b) 图(a) 左侧的摩擦镜面、阶步和擦痕，指示自左向右对冲；(c) 图(a)左侧的摩擦镜面、阶步和擦痕，指示自右向左对冲；(d) 微型负地堑构造，深度也在1 cm以内，宽在5～6 cm内，两侧的断裂面发育了摩擦镜面、阶步和擦痕；摩擦镜面左侧陡，18°左右；右侧摩擦镜面陡，30°左右；(e) 微型负地垒构造，规模极小，高度在1 cm以下，宽度在5～6 cm；两侧的断裂面发育了擦痕对称或对冲，构成尖锐的屋脊状(a) Micro-negative horst structures, extremely small in size, less than 1 cm in height and 5～6 cm in width; the two sides of the fracture surface developed friction mirror and scratch symmetry or offset; (b) the friction mirror, steps and scratches on the left of fig. (a) indicate hedging from left to right; (c) the friction mirror, steps and scratches on the left side of fig. (a) indicate a right-to-left hedging; (d) micro-negative graben structures, with a depth of less than 1 cm and a width of less than 5～6 cm, on both sides of the fault surface developed friction mirrors, steps and scratches; friction mirror left steep, about 18°; the friction mirror on the right side is steep, about 30°; (e) micro-negative horst structures, extremely small in size, with a height of less than 1 cm and a width of 5～6 cm; the two sides of the fracture surface developed a striation symmetry or offset, forming a sharp ridge

(4)小型逆冲断层及其剪切裂缝组合。从厘米级厚的小型粉砂条带的变形特点也能看出水平方向曾经是主应力分布方向是近水平或顺层的。图41是一个比较典型的水平挤压逆冲和垂向被挤出及沿与主应力夹30°角方向发育了近直立剪切裂缝和方解石脉的实例，各微型构造具有很好的力学成因联系：小型砂条(含大量介形虫碎屑) 最厚达2 cm，长11 cm左右，中间厚，两端薄至尖灭。在两侧发育了近对称的微型逆断层，中间被挤出隆起成地垒状(由于是挤压成垒，所以称之为“负地垒”)(图41a—c)。在力学成因上无疑是挤压应力。在其下紧邻一条厘米级厚的微型顺层方解石脉，宽1 mm左右，其中发育了纤柱状构造、逆冲挤出构造及剪切构造(图41 a、b、f、g)。近直立的剪切裂缝被方解石脉充填，宽度仅1 mm，与水平或顺层方解石脉一样发育了典型的纤柱状构造(图41f、g)，其底部有一条张性的沥青脉图41f。揭示了在与方解石脉垂直的发现曾经也是应力较小的方向。垂直方向裂缝与水平方向顺页理裂缝都充填了纤柱状方解石脉，但两者有明显不同：一是前者规模小、多在毫米级；数量少，在整个岩芯中仅占整个长度1%～2%。后者规模大，多在1 mm以上，厘米级也常见，最大厚度可达2 cm以上。频率高，在有的井非常发育，如敖34井2264.42+0.5～2264.52深发育了30条左右的2 mm以上的方解石脉，最大厚度可达18 mm。二是前者很稳定、产状等变化很小；而后者变化大，可以穿层；分叉合并频繁。

图41 小型逆冲断层及其剪切裂缝组合图41 Small thrust faults and their shear fracture assemblages(a) 共轭剪切挤出构造的正面，可以见到两组共轭剪切裂缝或节理、微型逆冲断层和挤出构造(负地垒) ；(b) 图(a)左侧的逆冲微型断层，具有断褶性质。砂条底部发育了一条毫米级厚的顺层方解石脉，也发育了两组微型的共轭剪切断层，方解石脉也同样具有挤出特点；(c) 图(a)右侧的逆冲微型断层，具有叠瓦组合特点，揭示了水平或顺层方向的挤压；(d) 图(a)的底面发育了低角度和近直立的微裂缝，裂缝也具有剪切特点，与主应力和方砂脉都有一定夹角；(e) 图(a)的顶面发育了一条近直立的裂缝，被方解石脉充填，宽1 mm左右，非常平直，紧闭。发育了典型的纤柱状构造、左行剪切构造和微弱的羽裂；(f) 充填竖直裂缝中的方解石脉，发育了典型的纤柱状构造、左行剪切构造和微弱的羽裂；(g) 典型的纤柱状构造，中心有一部连续的中脉；底部为一沥青条带；(h) 典型的纤柱状构造及左行剪切构造(a) On the front face of conjugate shear extrusion structure, two groups of conjugate shear fractures or joints, micro-thrust faults and extrusion structure (negative horst) can be seen. (b) The thrust micro-fault on the left of Fig. (a) is fault-fold. A millimeter-thick bedding calcite vein is developed at the bottom of the sand strip, and two groups of miniature conjugate shear faults are also developed. The calcite veins also have the characteristics of extrusion. (c) The thrust micro-fault to the right of Fig. (a), characterized by imbricated assemblages, reveals horizontal or bedding compression. (d) Low angle and nearly vertical micro-fractures are developed on the bottom surface of Fig. (a), which also have shear characteristics and have certain angles with principal stress and square sand veins. (e) A nearly vertical fracture developed on the top surface of Fig. (a) filled with calcite veins, about 1 mm wide, very straight and closed. Typical fibril columnar structure, left lateral shear structure and weak feather fissure are developed. (f) Calcite veins filling vertical fractures are characterized by fibrous columnar structures, sinistral shear structures, and weak feather fractures. (g) Typical fibrous columnar structure with a continuous midrib in the center. The bottom is an asphalt strip. (h) Typical fibrous columnar structures and sinistral shear structures

(5) 直立或近直立的共轭剪切裂缝(节理)。在岩芯的层面上偶然能见到共轭剪切裂缝(图42)，有时偶然可以见到直立或近直立的共轭剪切裂缝(节理)，共轭剪裂角多在40°～70°。剪裂面较平直或很平直，一般紧闭，多被方解石脉充填，但经常岩方解石脉发育溶蚀孔洞，可以成为油气的储集空间。这种共轭剪切裂缝的存在也揭示了水平或顺层方向的挤压或最大主应力的方向。

图42 直立的共轭剪切裂缝(节理) Fig. 42 Vertical conjugate shear cracks (joints)(a) 共轭剪切裂缝(节理)，剪裂角在65°～70°。剪裂面较平。岩芯顶面视图。(b)共轭剪切裂缝(节理)，剪裂在35°～60°。其中一组羽列状，并被方解石脉充填；另一组未被方解石脉充填(a) Conjugate shear cracks (joints), shear angle of 65°～70°. The shear surface is relatively flat. Core top view. (b) Conjugate shear cracks (joints), shear cracks in the range of 35°～60°. One group is pinnate and filled with calcite veins; the other group is not filled with calcite veins

(6)方解石e双晶。方解石e双晶的锐角等分线平行或近于平行层面(图28)，指示最大挤压应力来自于水平方向。

(7) 从区域上讲松辽盆地开始形成纵弯褶皱(图43)。褶皱以断弯—断展褶皱为主，其次是挤压褶皱。在褶皱过程中岩层之间产生相对滑动，形成剪切，使青山口组页岩产生顺页理缝(图4c，图34等)。这种机制形成的顺页理缝一般容易发育在翼部，在齐家—古龙凹陷与西部斜坡和长垣相邻的部位是这种成岩机制形成的裂缝的有利发育地带(图43)。

图43 青山口组剪切顺页理缝的形成示意图Fig. 43 The formation diagram of lamination fractures in the Qingshankou Formation

以上探讨了顺页理缝的形成机制，这几种机制叠合起来就具有广泛性，尤其是第一种重力压实机理可以分布在凹陷的任何地方；第二种差异压实机理主要发育在砂岩与泥页岩交接处，可以是斜坡带，第三种斜坡滑动机理主要发育在凹陷边缘，西部与西斜坡交界和东部与长垣交界的部位，也可能在古页2HC井的马鞍状隆起的两侧，还可以是凹陷内部的岩性差异带；第四种纵弯褶皱作用引起的滑动剪切机理，这种作用形成的页理缝主要主要发育在背向斜的两翼，在背向斜的核部会引起张性页理的发育，有利于成为页岩油气的良好储集空间，这种页理缝最为重要。这四种机制决定了齐家—古龙凹陷青山口组页理缝的分布具有广泛性，也是页岩油广泛分布的重要条件之一。

3.2 侧向挤压应力的恢复

前面说到了纵弯褶皱作用，作用力有多大？现代地应力可以通过实际测量等方法获得，地史上的古应力却很难恢复，但古应力对于构造运动研究和油气成藏研究具有重要意义，因此研究含油气盆地的古应力史具有重要意义。大量的岩芯观察表明，在方解石脉中发育了很好的共轭剪切裂缝(节理)和挤出构造(图18，图20，图22，图25，图28，图29)，表明方解石脉受到了水平或侧向挤压形成的剪切破裂。由于锐角(平均25.68°) 都在水平方向，所以可以肯定挤压力来自于水平方向。那当时的水平挤压力有多大？这个问题在古龙凹陷还没有人探讨过，本文通过方解石脉中发育的共轭剪切破裂探讨这个问题。

首先建立地质模型，从图18，图20，图22，图25，图28及图29可以获得方解石脉的共轭剪切锐角在水平方向，从上述几张照片中采集到的88个剪裂角的平均值为26.71°，所以我们把φ值定在26.71°。而最小主应力(σ3)在垂直方向，因为在垂直方向上剪裂角是钝角，而且发育了很多挤出构造和向上的逆冲(图13，图15a，图18，图19，图21，图24，图25)，充分表明在竖直方向上是最小主应力方向。我们取沉积物从韧性转向脆性的最浅深度，约为1500 m(表1)，实际上在朝页6801井的441.93 m页岩岩芯中就发育了摩擦镜面、阶步和擦痕。可见泥页岩在很浅就压实硬化转变成具有一定脆性的岩石了。该深度也大概是生排烃的开始深度，该深度的σ3=35.44 MPa。

最大主应力与剪裂角和最小主应力可以有下式给出：

(4)

式中c是方解石的剪切强度，据稽少丞等(1988)的实验结果(原文图3a)，方解石的抗剪强度约为28 MPa；从另一个角度也可以获得方解石的抗剪强度：方解石的抗压强度是100 MPa。抗剪强度一般是抗压强度的10%～40%，本文取25%，所以方解石的抗剪强度为25.00 MPa，但考虑到齐家—古龙凹陷青山口组页岩中的方解石脉是纤柱状结构，与均质的方解石晶体的强度大相径庭，所以抗剪前度会大打折扣，固c取方解石的抗剪强度为26.50 MPa的一半13.25 MPa。将c=12.50 MPa、φ=26.71°和σ3=34.69 MPa分别代入公式(4)，可得：

=35.44 tan2(58.99°)+2ctan(58.99°)

=35.44×1.662+2×12.50×1.66

=97.66+41.50

=139.16 MPa

(5)

求得了1500 m深度的最大水平主应力为137.09 MPa，是垂直应力的3.95倍。这是1500 m深的水平构造挤压力，与生排烃深度(1350 m) 接近。在古龙凹陷青山口组页岩油的最大深度在2500 m左右，岩层重力形成的垂向最大主应力也可以用公式σv=ρ0h1g计算，其他条件和参数与1500 m深度相同：

σv=2411 kg/m3×2500 m×9.8 m/s2

=59070000 n/ s2

=59.07 MPa

这是在2500 m深度、而且生排烃形成游离油层时由岩层重量形成的垂向应力，利用公式(3) 可以求得压力系数得c0=1.60。

再利用公式：

(2)

可以计算在2500 m深度的水平最大挤压应力，把相关参数带入公式(2)，得：

=59.07tan2(58.99°)+2ctan(58.99°)

=59.07×1.662+2×12.50×1.66

=162.77+41.50

=204.27 MPa

该值是在2500 m深度的水平挤压应力，实际值可能小于该值，因为2500 m的深度温度相对较高，方解石的剪切强度c会有所下降。在该深度，最大水平主应力与最小垂直主应力的比值是200.83/57.82=3.47，比1500 m深度的3.95要小。

从以上计算可知，从1500 m(略过生排烃门)开始到2500 m，水平挤压力明显增加，但是水平挤压力与垂直挤压力之比反而减小，从3.91减小到3.47，揭示了随深度增加逐渐减小。

为了了解不同剪裂角和不同深度条件下的最大水平主应力和最小垂直主应力的分布情况，本文从剪裂角从15°开始到45°，每隔5°求一个最大和最小主应力；深度1000 m开始到2500 m，每隔100 m求一个最大和最小主应力；做了一系列最大水平主应力与最小垂直主应力的关系图(图44)。从该图上可以看到以下几个特点：① 随着深度的增加，无论是垂直最小主应力还是水平最大主应力都呈增加的趋势，符合于一般的规律。1500 m深度大概是从伸展沉降转变为挤压隆起，在剪裂角30°的情况下最大主应力1500 m深的139.16 MPa转变为2500 m的204.27 MPa；垂直最小主应力从35.44 MPa转变为2500 m深的59.07 MPa。水平主应力值是不是偏大还有待于研究。这可能是明末的古应力，即松辽盆地褶皱隆起时的最大水平挤压应力。② 随着剪裂角增大，最大水平主应力骤然增加，剪裂角45°时的最大水平主应力是15°是的好几倍，所以，在地下浅处更容易形成剪裂；③ 随着剪裂角的增加，最大水平主应力值增加幅度远大于垂直最小主应力，最大水平主应力与最小水平主应力的比值从15°时的不到3倍到7倍以上。

图44 不同深度和不同剪裂角的水平主应力及其与垂向最小主应力之比Fig. 44 Horizontal principal stress at different depths and shear fracture angles and its ratio to the minimum vertical principal stress

所以在嫩江末期以后松辽盆地发生构造反转，从断陷转变为坳陷，最大主应力从竖直转变为水平方向的139.58 MPa，是垂直应力的4倍左右。在嫩江末期青山口组也基本被胶结硬化或脆化(表1)，在这种强大的水平挤压作用下青山口组泥页岩会发育大量的平行最大挤压应力和垂直最小主应力方向的张裂，即大量顺页理的张裂缝(图45)，具有非常好的储集能力。图35是一条大裂缝的三维CT，可以见到大裂缝的储集能力很好，裂缝的宽度0.707 mm，长3.15 mm(可见部分)，裂缝的孔隙体积微2.94 cm3。而此时也是生排烃的开始，生成的液态烃正好可以充注在这些顺页理缝中，形成页岩油藏。

图45 嫩江组末期以后构造反转形成了大量的顺页理缝(注：红色实线表示顺层裂缝或页理缝)Fig. 45 Conceptual view of the tectonic inversion formed a large number of bedding fractures after the end of the Nenjiang Formation(Note: Solid red lines indicate bedding cracks or bedding cracks)

松辽盆地在嫩江末期的构造反转是盆地从拉张转向挤压，最大主应力从竖直转向水平(近东西向) 必然会导致青山口组的岩石结构和组构发生调整，形成沉积和早期成岩(竖直最大主应力) 所没有的新的结构和组构，这是必然的。嫩江末期的构造反转在很大程度上是应力反转，简言之：“盆地由拉变压”。盆地尺度上的构造应力巨变必然会导致其中的任何一个地质体发生响应，青山口组泥页岩也不例外，所以会在泥页岩中形成动力的顺页理张裂缝，为页岩油的成藏提供有力的储集空间。此时，泥页岩也经历了早期成岩作用而被压实和胶结变硬变脆(表1)，当遭受水平方向的侧向构造挤压，再加上其中含有大量的长英质脆性矿物，得以形成大量顺层脆性裂缝而且容易被保存下来。这是齐家—古龙凹陷青山口组泥页岩容易形成大量顺页理缝的得天独厚条件，所以，齐家—古龙凹陷的青山口组可以成为优质的页岩油储层。

4 储集空间的级别、序次及油态关系

4.1 储集空间的级别与序次

电镜及三维CT揭示古龙页岩有大量纳米级孔缝和微米级孔缝(图31，图35，图46)，有两大类，主要发育在有机质和无机质中(何文渊等，2021)。孔隙的结构具有多级性，图46a中的孔隙具有三级结构，最大的孔隙之间在500～600 nm，中间一级的孔隙直径在200～250 nm，第三级孔隙在10～20 nm。纳米级孔隙和纳米缝是古龙页岩油的基本储集空间(何文渊等，2021)。它们主要发育在有机质中(冯子辉等，2021)，构成了古龙页岩油的基本储集单元：油元和油基，以及形成了原位纳米连续油藏(图47)，所有的页理缝中的油气无疑最初都是来自于纳米孔隙中的(图47)，形成了古龙页岩油的特色，贯穿在整个古龙凹陷，是古龙页岩油(气)巨大储量(153亿吨) 的根本保证。纳米级孔隙的油气又向与其紧邻的微米级孔隙中运移，在未压裂的情况下这些孔隙大多数都呈孤立状态，只有在微微裂缝中和紧邻微微裂缝的微米和纳米孔隙是联通的(不排除有更细小的纳米级微微裂缝联通了远离微米级的微微裂缝的纳米孔隙)。

图46 电镜下的nm孔隙及三维CT扫描微米孔隙及其微微缝的分布图Fig. 46 The distribution of nano-pores and microcracks by electron microscopy and 3D CT scanning(a)孔隙团簇发育的纳米孔隙，可以分为三级：外圈的最大孔直径可达500～600 m；中圈的较大孔隙直径200～250 nm，内圈的最小孔隙直径只有10～20 nm，一个200～300 nm的大孔(0.2 μm孔) 包含了多个小纳米孔，也就是纳米孔向微米孔汇聚，形成了三级嵌套。(b) 数百纳米到数十纳米直径的孔隙与数百纳米到数十纳米宽的微缝，它们互相连接、彼此联通，构成了一个复杂的储集疏导网络系统，为页岩油的有效和高效开发奠定了基础。 (c) 有大量数十微米直径的有机质团簇(橙色方块) 。 (d) 有机黏土中发育了大量的十纳米(蓝色箭头) 到数十纳米微孔(橙色箭头) 和宽数十纳米的微缝(红色箭头)，彼此联通很好，为有机质中的原位油气藏的开发奠定了基础。 (e)、(f) 能谱分析表明黑色团斑主要是一种有机质；最高峰为碳元素。 (g) 3D CT，可见页岩的微米级孔隙较发育，联通性较差，裂缝内孔隙发育。 (h) 3D CT，可见页岩的微米级孔隙非常发育，靠近裂缝有一定的联通性，远离裂缝微米孔的联通性差(a) The nanopores developed by pore clusters can be divided into three levels: the maximum pore diameter of the outer ring can reach 500～600 nm. The larger pore diameter of the middle ring is 200～250 nm, and the smallest pore diameter of the inner ring is only 10～20 nm. A large pore diameter of 200～300 nm (0. 2 μm pore) contains a number of small nano-pores, that is, the nm pore to the μm pore, forming a three level nesting. (b) Hundreds of nm to tens of nm diameter pores and hundreds of nm to tens of nm wide micro-fractures are interconnected and connected to each other, forming a complex reservoir and drainage network system, which lays a foundation for the effective and efficient development of shale oil. (c) Abundant clusters of organic matter with diameters of tens of μm (orange squares). (d) A large number of 10-nm (blue arrow) to 10-nm micropores (orange arrow) and 10-nm wide microfractures (red arrow) are well connected to each other in organic matter, which lays a foundation for the development of in-situ oil and gas reservoirs in the organic matter. (e), (f) Energy spectrum analysis showed that black blobs were mainly organic matter. The highest peak is carbon. (g) A large number of micropores from 10 nm (blue arrow) to tens of nm (orange arrow) and micro-fractures from tens of nm (red arrow) are well connected to each other, laying a foundation for the development of in-situ reservoirs in the organic matter. 3D CT shows that micron-scale pores of shale are well developed, but the connectivity is poor, but the pores are well developed within fractures. (h) 3D CT, it can be seen that micron-scale pores of shale are well developed and have certain connectivity close to fractures, but the connectivity far from fractures is also poor

图47 古龙页岩油五级运聚系统示意图Fig. 47 Schematic diagram for five stages migration and accumulation system of the Gulong shale-oil

4.2 油态及其关系

从图46可以部分地看出页岩的纳米级到微米级孔隙可能是连续的(电镜观察也表明纳米到微米级孔隙可能是连续的)，尺度不同的三级微缝和尺度较大的大页理缝之间尺度也可能是连续的。因此，在重视纳米级孔隙研究的时候，还要加强微米级孔隙的研究，1 μm级孔比纳米级孔体积大109；微米级孔比10 纳米级孔大106；微米孔隙度在2.5%左右。纳米级孔隙是基础，是页岩油气的最初终端总源，是油气库；微米级孔隙是“桥梁”，起中间储集和联结作用；而页理大缝是页岩油气的末端(图47)，三者构成了古龙页岩油储层的运聚系统，为古龙页岩油气的高效开发提供了保障(图46—图48)。我们简化为四级尺度：第一级尺度—孤立的纳米级油元，第二级尺度—多个油元汇聚成的微米级油基，第三级尺度—多个油基汇聚在微微裂缝和中微裂缝中形成的油脉；第四级尺度—多个油脉(加上部分油基和油元) 汇聚在顺页理大裂缝中形成的油管(图48)。这四个尺度结合在一起，构成了古龙青山口组页岩油藏一个完好的“页岩油箱体”(图49)，为页岩油的有效开发奠定了地质基础。

图48 五级储集空间和五级油态示意图(注：油元可以看做是一个质点；油基可以看做是一个三维的小点；油脉可以看做是一个二维的薄片状油膜；“油管”实际是一个尺度更大的三维的油薄片)Fig. 48 Schematic diagram of three level reservoir spaces and four-level and five-level oil states (Note: The oil element can be regarded as a particle; the oil base can be considered as a three dimensional dot; oil vein can be regarded as a two-dimensional thin sheet oil film. The oil tube is actually a larger, three dimensional slice of oil)

图49 四级储集空间联通成箱体的关系及其在压裂改造后的响应示意图Fig. 49 Conceptual view of connectivity of four-level reservoir spaces and its response after fracturing红色圆点代表蓝色线代表顺页理微缝(油脉) ；红色扁椭圆代表顺页理大缝(油管) ；绿竖线代表垂直压裂缝；水平深蓝线代表水平压裂缝The red dots represent the blue lines representing the micro-fissures along the lamina (oil veins). The red flat ellipse represents the large seam along the page (tubing). The green vertical line represents the vertical compression crack; horizontal deep blue lines represent horizontal compression fissures

古龙凹陷青山口组埋藏较深，一般在1750～2600 m，成熟度较高，主要发育中—高成熟页岩。齐家—古龙凹陷青山口组页岩油的压力系数多大于1，最大可达1.7以上(古页8HC井) ，大多数都在1.6以下，与本文计算的结果1.6很吻合。造成超压的因素很多，主要有：① 构造应力；② 地层重力；③ 生排烃；④ 油气的相态变化；⑤ 矿物结晶及其相变；⑥ 高压流体的介入；⑦ 温度变化。这7种因素影响和控制了地下油气藏的压力，后面5种目前不易定量分析；前面两种可以做定量分析。构造应力可以实测，一般值都较大；剩下的地层重力引起的超压我们可以从计算的角度来反推地下油气藏的压力，如果理论计算获得的值与目前地下油气藏的值比较接近就可以认为是地层重力引起的超压。青一段高异常压力区约3000 km2(王广昀等，2020)，表明地下页岩油处在一种游离状态，受到了地层重力的作用，产生超压。这一现象表明，青山口组的油气已经撕裂了页岩储层的颗粒骨架，使颗粒承担的有效应力(构造应力和排烃压力相对很小，忽略不计)部分被油气吸收，所以就有这种自喷现象。因此，从页岩油层压裂后的压力状态可以推测页岩油的地下状态是一种与砂岩油藏相似的状态；页岩油储层在地下的孔隙度和连通性均较好，在地面测得的页岩页岩孔隙度和渗透性均不大好，可能与轻质油和页岩气喷发后留下的重质成分胶结有关。薄片和电镜的实际观察表明，大量的孔隙和裂缝均被(沥青)有机质充填，而这一部分物质在地下与轻质油和天然气混合后可能有相当一部分是可以流动的，所以，有理由认为页岩油储层的物性在地下是较好的，而不是地面所测得的物性。

松辽盆地北部中浅层烃源岩的生烃高峰期和主排烃期在齐家—古龙凹陷和三肇凹陷分别为嫩江组沉积期和四方台组沉积期，直到依安组结束，与大庆长垣背斜形成时间相比，生烃高峰期与大庆长垣背斜形成时间是同期和稍晚一些，而在主排烃期之前形成，反映了烃源岩生烃高峰期与构造形成时间同步。从烃源岩成熟时间和构造运动发生的时间分析，以青山口组和嫩江组为主的烃源岩主要在嫩江组沉积之后才大规模进入生油门限，嫩江组之后的明水组末期的反转运动无疑对油气藏的形成产生了重要影响。褶皱导致岩层之间产生相对滑动，有利于软岩层(泥页岩)形成顺层剪切裂理(或裂缝)。因此，松辽盆地构造反转的油气生成、运移和聚集条件在时空上匹配较好，可以形成比较优越的储集条件(裂理或裂缝)。深层烃源岩生烃高峰期早，油气运聚成藏时间早，青山口组和嫩江组为主的烃源岩主要在嫩江组沉积之后才大规模进入生油门限， 嫩江组之后的明水组末期的反转运动无疑对油气藏的形成产生了重要影响。嫩江组沉积时期开始的挤压作用使原来停止活动的封闭性断层再次启动，形成油气再次运移的主要通道，又使油气在合适的圈闭内聚集成藏。这些断层多为地层压力释放区，成为油气的有利指向区。因此，自早白垩世嫩江组沉积期开始的挤压作用有利于油气的运移和聚集成藏。与此同时，挤压作用有利于形成页岩或泥岩中剪切裂缝(裂理)，为储集油气创造了有利的空间。这种多类型多尺度的储集空间和运移系统在页岩的生烃、排烃、储集和成藏达到了高效的匹配。

5 结论及结束语

(1)松辽盆地青山口组页岩油储层与一般的页岩明显不同，主要表现在发育了大量的(顺层)页理缝，使页岩在纳米和微米孔隙的基础上叠加了一种更加有效的储集空间和运移通道，正是这些页理缝使青山口组页岩油具有可开发性或可动用性。

(2)顺层页理缝可以分为五种，其中一种是纳米缝，三种是微米缝，只有在电镜和显微镜下才能看得见；第五种是大缝：肉眼明显可见，宽0.10～0.80 mm，长数毫米到数厘米，或更长；呈弧形、波状、透镜状或豆荚状(有的可能是诱导缝)。

(3)有的页理缝面发育了摩擦镜面、擦痕、阶步、光面、鳞片及裂片构造，此外还偶见S—C组构，揭示了顺页理面存在剪切滑动，间接地证实了较大的页理缝的成因还与剪切滑动有关。

(4)除了顺层页理缝外，青山口组页岩油储层还发育了大量的方解石脉，宽度在0.10～0.30 mm和0.3～0.5 mm，最宽可达2.2 m。较宽的方解石脉呈竖直纤柱状，其中心有一条宽度在0.5 mm以下的黏土或泥晶灰岩脉。研究认为，这种纤柱状方解石脉是在水平应力较大，而垂直应力较小的条件下形成的；具有一定的储集能力。

(5)顺层页理缝和顺层方解石脉的发育主要与压实、差异压实、斜坡滑动和松辽盆地嫩江组末以后的构造反转形成的顺层挤压有关。通过方解石脉反演了松辽盆地嫩末和明末的构造反转时的最大水平挤压应力，分别为139.58 MPa和204.58 MPa，而最小主应力为垂直方向，分别为35.44 MPa和59.07 MPa，仅是水平挤压力的25.39%和28.87%。所以在这种应力状态形成的了广泛的张性顺页理缝，由于形成时间正好为生排烃期，所以为页岩油气成藏提供了良好的储集空间。

(6)纳米孔缝+微米孔缝+页理中微缝+页理大微缝+页理大缝五者构成了一个空间储集和疏导网络系统，这五个运聚元素为古龙凹陷原位纳米连续油藏的有效或高效开发创造了有利条件。早期开发(即时动用) 的是大页岩缝和微米级孔缝中的油气，而后期开发(中后期动用)的是页岩小微米级孔缝和纳米级孔缝中的油气。所以，古龙页岩油可能具有更长久的产油期。

以上重点介绍了五级页理缝，并认为它们是主要的储集空间，但也有人认为古龙凹陷青山口组由于该页岩的黏土含量高，裂缝不发育，单层泥页岩厚度大，基本属于裂缝不发育的泥岩基质型页岩油系统。页岩的基质孔隙结构对页岩油的富集影响重大(曾维主等，2019)，可见对松辽盆地青山口组页岩油储层的主要储集空间类型的认定还存在仁者见仁智者见智的局面，需要今后不断积累资料，不断完善，最终趋向统一。

页岩油作为一种非常规油气资源，在美国和加拿大都实现了页岩油的商业开发，使得一批老油区重获新生。松辽盆地古龙页岩油储量资源达百亿吨，将在我国陆相页岩油能源革命中发挥排头兵的作用，为我国的油气资源接替起着重要的不可替代的作用(孙龙德，2020)。加强对古龙青三口组页岩油基础科学问题的研究具有重要意义。

(The literature whose publishing year followed by a “&” is in Chinese with English abstract; The literature whose publishing year followed by a “#” is in Chinese without English abstract)

白静, 徐兴友, 陈珊. 2017. 陆相页岩油富集可采主控因素分析——以松辽盆地古龙凹陷青山口组为例. 地质论评, 63(增刊): 117～118.

陈章明, 张树林, 万龙贵. 1988. 古龙凹陷北部青山口组泥页岩构造裂缝的形成及其油藏分布的预测. 石油学报, 9(4): 7～15.

陈昭年, 陈发景. 1996. 松辽盆地反转构造运动学特征. 现代地质, 10(3): 390～396.

崔宝文, 陈春瑞, 林旭东, 赵莹, 程心阳, 张玉鹏, 鲁国强. 2020. 松辽盆地古龙页岩油甜点特征及分布. 大庆石油地质与开发, 39(3): 45～55.

崔宝文, 张顺, 付秀丽, 苏杨鑫, 金明玉. 2021. 松辽盆地古龙页岩有机层序划分及影响因素. 大庆石油地质与开发, 40(5), 13～28.

冯子辉, 霍秋立, 曾花森, 王义章, 贾艳双. 2021. 松辽盆地古龙页岩有机组成与有机孔隙形成演化. 大庆石油地质与开发, 40(5), 40～55.

冯子辉, 柳波, 邵红梅, 王成, 洪淑新, 王继平, 潘会芳, 王永超, 张安达, 田善思, 迟亚奥. 2020. 松辽盆地古龙地区青山口组泥页岩成岩演化与储集性能. 大庆石油地质与开发, 39(3): 72～85.

高瑞祺. 1984. 泥岩异常高压带油气的生成排出特征与泥岩裂缝油气藏的形成. 大庆石油地质与开发, 3 ( 1): 160～167.

何文渊, 蒙启安, 张金友. 2021. 松辽盆地古龙页岩油富集主控因素和分类评价. 大庆石油地质与开发, 40 ( 5): 1～12.

何文渊, 王世洪. 2016. 全球油气发展新形势下我国油气供给战略的思考. 石油与天然气, 38(8): 17～20.

稽少丞, 刘增岗. 1987. 方解石多晶集合体的高速率简单剪切变形实验研究. 地质科学,(3): 282～292.

庞彦明, 张元庆, 蔡敏, 张红丽, 郭志强. 2021. 松辽盆地古龙页岩油水平井开发技术经济界线. 大庆石油地质与开发, 40 ( 5): 134～142.

邵红梅, 高波, 潘会芳, 陈国龙, 李玲玲. 2021. 松辽盆地古龙页岩成岩—孔隙演化. 大庆石油地质与开发, 40 ( 5): 56～67.

孙龙德. 2020. 古龙页岩油 (代序) . 大庆石油地质与开发, 39(3): 1～7.

王凤兰, 付志国, 王建凯, 唐振国, 蒋瑞刚. 2021. 松辽盆地古龙页岩油特征及分类评价. 大庆石油地质与开发, 40 ( 5): 144～156.

王广昀, 王凤兰, 蒙启安, 谷社峰. 2020. 古龙页岩油战略意义及攻关方向. 大庆石油地质与开发, 39(3): 8～19.

王永卓, 王瑞, 代旭, 陈铭, 司丽. 2021. 松辽盆地古龙页岩油箱体开发设计方法. 大庆石油地质与开发, 40(3): 157～169.

吴安彬, 张景坤, 王井伶, 罗家国, 罗群, 姜振学. 2020. 富有机质页岩方解石脉成因、成岩模式与地质意义——以四川盆地南部龙马溪组为例. 地质论评, 66(1): 88～99.

吴河勇, 林铁锋, 白云风, 张金友, 刘鑫, 霍秋立, 张玉鹏, 李佳. 2019. 松辽盆地北部泥(页)岩油勘探潜力分析. 大庆石油地质与开发, 38 ( 5): 78～86.

杨冠群, 钟建华, 郝兵, 孙宁亮. 2017. 基于岩芯岩脉弯曲度的泥岩压实率研究. 能源与环保, 39(7)：69～76.

杨万里， 等. 1985. 松辽盆地石油地质. 北京: 石油工业出版社.

曾维主, 周国议, 宋之光. 2019. 松辽盆地青山口组页岩孔隙结构及其对页岩油富集的影响. 地球化学, 48(6): 632～643.

钟建华, 倪良田, 汪立东, 宋全友, 孙宁亮, 宋冠先, 薛纯琦, 郝兵, 邵珠福, 毛毳, 刘闯, 曹梦春. 2020. 青岛灵山岛南背来石下白垩统大型砂脉的发现及其形成动力学研究. 地质论评, 66(6): 1457～1476.

Bai Jing, Xu Xingyou, Chen Shan. 2017&. Analysis of controlling factors of shale oil rerichment and recoverable capacity in continental shale——A case study from Qingshankou Formation. Geological Review, 63(supp l): 117～118.

Chen Zhangming, Zhang Shukin, Wan Longgui. 1988&. The formation of structural fissures in the mudstone in Qingshankou Group in the northern part of Gulong Sag and a forecast of the distribution of oi and gas pools. Acta Petrolei Sinica, 9(4): 7～15.

Chen Zhaonian, Chen Fajing. 1996&. Kinematic characteristics inversion structures in Songliao Basin. Journal of Graduate School, China University of Geosciences, 10(3): 390～396.

Cui Baowen, Chen Chunrui, Lin Xudong, Zhao Ying, Cheng Xinyang, Zhang Yupeng, Lu Guoqiang. 2020&. Characteristics and distribution of sweet spots in Gulong shale oil reserviors of Songliao Basin, Petroleum Geology and Oil develepment in Daqing, 39 (3): 45～ 55.

Cui Baowen, Zhang Shun, Fu Xiuli, Su Yangxin, Jin Mingyu. 2021&. Organic sequence stratigraphic divition and its influencing factors analysis for Gulong shale in Songliao Basin. Petroleum Geology and Oil Develepment in Daqing, 40(5): 13～27.

Feng Zihui, Huo Qiuli, Zeng Huasen, Wang Yizhang, Jia Yanshuang. 2021&. Organic matter compositions and organic pore evolution in Gulong shale of Songliao Basin. Petroleum Geology and Oil Develepment in Daqing, 40(5): 40～55.

Feng Zihui, Liu Bo, Shao Hongmei, Wang Cheng, Hong Shuxin, Wang Jiping, Pan Huifang, Wang Yongchao, Zhang Anda, Tian Shansi, Chi Yaao. 2020&. The diagenesis evolution and accumulating performance of the mud shale in Qingshankou Formation in Gulong area, Songliao Basin. Petroleum Geology and Oil Develepment in Daqing, 39 (3): 72～ 85.

Gao Ruiqi. 1984&. Characteristics of petroleum generation and expulsion in abnormal pressure shale zones and the formation of fractured shale reservoirs. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 3 (1): 160～167.

He Wenyuan, Meng Qian, Zhang Jinyou. 2021&. Controlling factors and their classification—evaluation of Gulong shale oil enrichment in Songliao Basin. Petroleum Geology and Oil Develepment in Daqing, 40(5): 1～12.

He Wenyuan, Wang Shihong . 2016&. Consideration of China’s oil and gas supply strategy under the new situation of global oil and gas development. Oil & Nature Gas, 38(8): 17～20.

Ji Shaocheng, Liu Zengang. 1987&. A study of simple shear deformation of polycrystalline calcite aggregates at high rate. Scientia Geologica Sinica, (3): 282～292.

Nishida N, Ito M, Inoue A, Takizawa S. 2013. Clay fabric of fluid mud deposits from laboratory and field observations: Potential application to the stratigraphic record. Mar. Geol., 337: 1～8.

Pang Yanming, Zhang Yuanqing, Cai Ming, Zhang Hongli, Guo Zhiqiang. 2021&. Technical and economic limit of horizontal well development for Gulong shale oil in Songliao Basin. Petroleum Geology and Oil Develepment in Daqing, 40(5): 134～143.

Peter R C, Alain Z, Nuno R, Helge L. 2013. Bedding—parallel fifibrous veins (beef and cone-in-cone): Worldwide occurrence and possible signifificance in terms of flfluid overpressure, hydrocarbon generation and mineralization. Marine and Petroleum Geology, 43: 1～20.

Plint A G. 2014. Mud dispersal across a Cretaceous prodelta: Storm-generated, wave-enhanced sediment gravity flows inferred from mudstone microtexture and microfacies. Sedimentology, 61: 609～647.

Price N J, Cosgrove J W. 1990. Analysis of Geological Structures. Cambridge, UK: Cambridge University Press: 502.

Schieber J. 2011a. Shale microfabrics and pore development——An overview with emphasis on the importance of depositional processes. In: Leckie D A and Barclay J E. eds. Gas Shale of the Horn River Basin. Calgary: Canadian Society of Petroleum Geologists: 115～119.

Schieber J. 2011b. Reverse engineering mother nature ——Shale sedimentology from an experimental perspective. Sed. Geol., 238: 1～22.

Schieber J. 2015. Discussion:“mud dispersal across a cretaceous prodelta: Storm-generated, wav(e)enhanced sediment gravity flflows inferred from mudstone microtexture and microfacies” by Plint. Sedimentology, 61: 609～647.

Shao Hongmei, Gao Bo, Pan Huifang, Chen Guolong, Li Lingling. 2021. Diagenesis-pore evolution for Gulong shale in Songliao Basin. Petroleum Geology and Oil Develepment in Daqing, 40 (5): 56～67.

Song Ying, Stepashko A, Liu Keyu, He Qingkun, Shen Bingjie, Ren Jianye. 2017. Post-rift tectonic history of the Songliao Basin, NE China: Cooling events and post-rift unconformities driven by orogenic pulses from plate boundaries. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 123: 2363～2395.

Sun Longde. 2020&. Shale oil in Gulong Sag. Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing, 39(3): 1～7.

Wang Fenglan, Fu Zhiguo, Wang Jiankai, Tang Zhenguo, Jiang Ruigang. 2021&. Characteristics and clasiification of Gulong shale reservoir in Songliao Basin. Petroleum Geology and Oil develepment in Daqing, 40(5): 144～156.

Wang Guangyun, Wang Fenglan, Meng Qian, Gu Shefeng. 2020&. Stratygic significance and research direction for Gulong shale oil. Petroleum Geology and Oil develepment in Daqing, 39(3): 8～19.

Wang Yongzhuo, Wang Rui, Dai Xu, Chen Ming, Si Li. 2021. Compartment development design method of horizontal well in Songliao. Petroleum Geology and Oil Develepment in Daqing, 40(5): 157～169.

Wu Anbin, Zhang Jingkun, Wang Jingling, Luo Jiaguo, Luo Qun, Jiang Zhenxue. 2020&. Genesis, diagenetic model and geological significance of calcite veins in organicrich shale: A case study of the Longmaxi Formation, southern Sichuan Basin, China. Geological Review, 66(1): 88～100.

Wu Heyong, Lin Tiefeng, Bai Yunfeng. 2019&. Analyses of the mudstone ( shale) oil exploration potential in north Songliao Basin. Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing, 38 ( 5): 78～86.

Yang Guanqun, Zhong Jianhua, Hao Bing, Sun Ningliang. 2017&. Discussion about mudstone compaction rate with curvature of sandstone dikes in cores. China Energy and Environmental Protection, 39(7): 69～76.

Zeng Weizhu, Zhou Guoyi, Song Zhiguang. 2019&. Influence of pore structure on the shale oil accumulation of the Qingshankou Formation in the Songliao Basin. Geochimica, 48(6): 632～643.

Zhong Jianhua, Ni Liangtian, Wang Lidong, Song Quanyou, Sun Ningliang, Song Guanxian, Xue Chunqi, Hao Bing, Shao Zhufu, Mao Cui, Liu Chuang, Cao Mengchun. 2020&. Discovery of large sand dykes in the Lower Cretaceous of southern Beilaishi, Lingshan Island, Qingdao, and their formation dynamics. Geological Review, 66(6): 1457～147.