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下扬子地区上奥陶统页岩气地质特征 0 页岩地质环境 岩气是指留在岩屑及其中间的天然气，赋存形式主要为自由和吸附状态。美国页岩气成功开发表明页岩储层可形成具有开采价值的页岩气藏。气体成因类型、沉积环境、有机质丰度与类型、热演化程度、储层特征是影响页岩气聚集和开采的重要因素, 埋深、厚度与分布、可采储量是控制经济效益的关键因素。 下扬子地区下古生界页岩具有分布范围广、厚度大、有机碳含量高、热演化程度较高等特点[5~12]。潘继平等分析下扬子古生界页岩的地质和地球化学特征等, 认为具备页岩气发育条件。陈桂华等对下扬子地区下寒武统页岩进行评价, 认为东南部和东北部是有利勘探区域。严德天等认为扬子地区上奥陶统—下志留统页岩的沉积环境有利于有机质的保存。通过野外地质调查与常规石油勘探积累的资料, 对下扬子地区上奥陶统五峰组—下志留统高家边组页岩的地质特征、有机地球化学特征及储层特性等进行研究, 揭示页岩气形成条件, 并初步探讨页岩气的有利区。 1 km2 下扬子地区位于长江下游, 一般指被郯庐断裂和江绍断裂所分割组成的大型沉积盆地, 面积22.7×104km2。在构造上属于扬子板块的一部分, 东北部为南黄海, 西南部和中扬子地区相连, 西北部与华北板块相连, 东南部与华南板块相邻, 构造单元由南东向北西划分为钱塘坳陷、江南隆起、南京坳陷、苏北斜坡, 主要构造线呈北东向展布 (图1) 。 1.1 晚奥陶世—地层与沉积 下扬子地区上奥陶统—下志留统页岩分布较广。上奥陶统暗色页岩主要分布于五峰组, 以黑色硅质页岩、碳质页岩为主, 厚度一般小于30m;下志留统高家边组暗色页岩主要分布在中下部, 以深灰色泥页岩、硅质页岩为主, 厚度一般为50~200m。 晚奥陶世下扬子地区在半封闭海盆还原环境中沉积了黑色硅质页岩、黑色泥岩与泥质粉砂岩互层, 与上覆下志留统高家边组假整合接触。晚奥陶世—早志留世下扬子地区海侵由北西向南东逐渐扩大, 主体演变为陆棚沉积环境。位于南京坳陷的句容—海安、泾县—宁国一带为深水陆棚区, 沉积了厚度大、有机质丰度高的暗色页岩。 1.2 叠纪末龙门山子期岩相古地理 震旦纪—三叠纪下扬子地区构造环境比较稳定, 除早、中泥盆世地层存在微角度不整合外, 其余时期均以假整合、整合为主, 属于连续沉积的陆缘海和陆表海盆地。三叠纪末扬子板块与华北板块拼接, 区域挤压应力使下扬子地区形成北西和南东对冲推覆构造, 同时伴生北东向断层。晚白垩世—古近纪, 区域应力由原来的挤压转变为南东和北西向的拉张, 进一步改造古生界对冲褶皱, 北西向走滑活动较强, 发育北东向—北西向断裂, 主体断层断距较大、延伸较远。 2 岩浆岩的地质特征 2.1 深水陆棚区采集厚度 受江南隆起、郯庐断裂和江绍断裂的影响, 下扬子地区五峰组—高家边组暗色页岩整体呈北东向带状展布, 厚度集中分布在200~500m之间 (图2) 。南京坳陷深水陆棚区暗色页岩厚度较大, 泾县—宁国—临安一带沉积厚度为400~500m, 最大厚度798m;高邮—海安—句容一带沉积厚度为300~400m, 最大厚度664m。浅水陆棚区暗色页岩厚度相对较小, 沉积厚度一般小于300m。 2.2 底界埋深分布 主要受印支后的构造运动影响, 五峰组—高家边组埋深变化明显, 主体呈现出西浅东深、南浅北深的趋势 (图1) 。长江沿线两侧的苏南、苏北东部地区五峰组—高家边组底界埋深普遍较大, 主体介于4000~6000m, 局部地区埋深超过6000m。受江南古陆抬升影响, 皖南—浙西北地区五峰组—高家边组底界埋深不大, 主体分布在2000~4000m之间, 如泾县—宁国—临安等地区底界埋深约2000m。 3 岩浆岩的有机地球化学特征 3.1 页岩有机碳含量分布范围 有机碳含量常作为评价暗色页岩有机质丰度的指标。高有机碳含量的页岩具有较强的生烃能力和吸附能力[19~21]。Bustin总结北美页岩产气盆地特征, 认为页岩气形成的有机碳TOC含量下限值为0.5% (质量分数, 下同) 。 目前钻遇五峰组—高家边组的井主要集中在江苏地区 (井位置见图1) , N参2井、荻3井、周参1井、许24井、都4井、N4井等有机碳含量主要分布在0.29%~2.37%之间。岩心样品分析表明五峰组—高家边组页岩有机碳含量变化范围大, 下部总体高于上部。如N4井剖面下部暗色页岩有机碳含量分布在0.57%~2.64%之间, 平均值为0.88%;上部有机碳含量较低, 分布在0.03%~0.47%之间 (图3) 。平面上, 受沉积相控制有机碳含量高的地区主要分布在页岩的厚度中心。高邮、句容和海安地区页岩有机碳含量主要分布在0.5%~1.0%之间, 如周参1、许24和荻3井有机碳含量分别为0.99%、0.52%、0.8%;皖南—浙西北地区有机碳