下扬子区二叠系烃源岩评价与生源环境

基于下扬子区海域-陆域钻井岩心和露头岩样,通过有机岩石学和有机地球化学方法,应用有效指标参数,从不同维度综合分析下扬子区上二叠统大隆组、龙潭组和下二叠统孤峰组、栖霞组4套烃源岩在纵向及平面上的有机地球化学特征、生烃潜力和生源环境。根据测试数据及前人研究资料,栖霞组和大隆组烃源岩的有机质丰度为中等—好级别,龙潭组烃源岩的有机质丰度为一般—中等级别,孤峰组烃源岩有机质丰度达到很好级别。下二叠统烃源岩有机质丰度在平面展布上表现出海域优于陆域的特点,上二叠统则反之。根据干酪根碳同位素特征,栖霞组烃源岩有机质类型最好,为Ⅰ~Ⅱ型;其他3套烃源岩均为Ⅱ~Ⅲ型母质类型。4套烃源岩成熟度参数镜质体反射率主频分布范围为1.3%~2.0%,均达到高热演化阶段,在平面展布上表现出明显的非均一性。二叠系4套烃源岩生物来源以低等水生生物为主,有机质均在贫氧的弱还原—弱氧化条件下保存,其中大隆组沉积的水体动荡频繁和生物变化较明显。综合认为,下扬子区二叠系烃源岩有机质丰度高,类型较好,具有形成大型油气田的良好物质基础,尤其是以往被忽略的孤峰组烃源岩评价等级被提高,是一套潜在的优质烃源岩,其对该区进一步的油气勘探具有重要的指导意义。

中、下扬子区中、新生代陆内对冲带的形成及解体

中、下扬子对冲带是扬子板块在秦岭-大别-苏鲁中央造山系和江南隆起南北向相向挤压作用下的必然结果。对中、下扬子对冲带的空间构造格局以及中、新生代的形成与解体的揭示有助于了解该对冲带的时空演化以及与南、北两大造山带的响应关系、郯庐断裂南端的性质以及区内海相油气的宏观勘探方向。研究认为中扬子对冲过渡带与下扬子对冲过渡带在印支-燕山早期基本同时形成,向西过渡到上扬子区以递进变形的方式稍晚定型。对冲带在燕山晚期以来遭受伸展作用的改造,逐渐解体和分异。郯庐断裂南端介于中、下扬子间,基于中、下扬子对冲带的完整性和连续性判断断裂南延可能性较小。中、下扬子对冲带是海相油气成藏的有利地区,是南方海相油气勘探潜在的领域之一,但对冲带不同段油气成藏具有较大的差异性和复杂性。

下扬子区上二叠统龙潭组页岩气勘探前景

通过对下扬子地区龙潭组页岩气基本地质条件的分析,并对比美国典型页岩气地质特征,认为下扬子地区上二叠统龙潭组具有良好的页岩气地质条件。通过构造、龙潭组暗色泥页岩的赋存特征和生烃条件的综合分析,将下扬子区龙潭组页岩气勘探分为3类区块,分别是Ⅰ类优选区块,Ⅱ类潜力区块和Ⅲ类前景区块,其中,Ⅰ类优选区块中皖南宣泾盆地水东向斜和环太湖锡澄虞地区的祝塘复向斜具有良好的页岩气生成和保存条件,是下扬子区页岩气的最有利勘探区。

下扬子区三叠纪层序地层样式对扬子板块与华北板块碰撞的响应

下扬子区三叠纪层序地层的发育特征反映出巨大的沉积环境改变和气候变迁 ,即从海相环境过渡为海陆交互环境 ,进而转变为陆相环境 ;从热带气候过渡为副热带干旱气候 ,进而转化为温暖潮湿气候。相应的层序类型也由Ⅱ型碎屑岩与碳酸盐混合层序、Ⅰ型台地碳酸盐层序、Ⅰ型碳酸盐潮坪—泻湖层序转变为Ⅱ型海陆过渡湖泊层序和陆相湖沼层序。各种类型层序的发育、分布和保存揭示了背景的构造控制作用与改变。华北板块与扬子板块碰撞是地史上的重大地质事件 ,但在碰撞时间上存在着争议。下扬子区三叠纪层序地层类型转化及其反映出的海平面变化与全球海平面变化的不一致性是扬子板块与华北板快碰撞的响应。碰撞作用开始于中三叠世 ,下扬子区大规模海退比全球性海退提前约 2 2Ma 。

下扬子区海相油气勘探选区评价研究

下扬子区中古生代发育了多类型的盆地,构建了海相下组合、上组合2套成油气组合,但受印支期—中燕山期、晚燕山期—喜马拉雅期构造改造和盆地叠加,海相层系油气生成演化、运聚成藏十分复杂,难以用传统的方法进行有利区带优选。从"源—盖控烃"出发,通过对加里东末期、印支末期、中燕山末期及现今等关键时期烃源灶与盖层的匹配组合关系研究和有利油气聚集与保存区的预测,利用多层多期多元复合成藏预测模型预测了有利油气勘探区。

下扬子区海陆过渡相不同沉积环境页岩气成藏条件对比

以下扬子区二叠系龙潭组富有机质泥页岩为研究对象,通过岩石热解模拟、元素分析测试、物性测试和X-射线衍射等实验,结合前人研究成果,对泥页岩空间展布特征、沉积微相类型、有机地球化学特征、储层特征和含气性特征等页岩气藏评价参数开展对比分析,结果表明：下扬子区龙潭组富有机质泥页岩广泛发育在滨岸平原、障壁-泻湖、三角洲前缘和浅海陆棚等海陆过渡相沉积环境中;泥页岩中有机质丰度较高,总有机碳（TOC）含量平均值为2.43%;干酪根主要为Ⅱ型、Ⅲ型;镜质体反射Ro分布范围是0.55%~2.66%,多数有机质处于中—高热成熟阶段;生烃潜力（S1＋S2）平均值为2.96 mg/g,具备较大的页岩气生成潜能;研究区泥页岩物性较差,属于特低孔特低渗储层,但石英、长石、方解石等脆性矿物含量丰富,脆性指数（Ⅰ,Ⅱ）较高,有利于页岩气储层的压裂开发;保守估算下扬子区龙潭组吸附气量为0.34~0.96 m3/t,且物性封闭和烃浓度封闭作用进一步增强了页岩气的储存能力。对比不同沉积环境下页岩气成藏条件参数,综合研究认为下扬子地区障壁-泻湖相具备更为优势的页岩气成藏环境。

下扬子区侏罗纪-早白垩世盆地沉积构造特征及其演化

沉积中心呈左行斜列，等厚线呈卵形封闭，三组走滑断裂系统影响和控制沉积及火山岩盆地的发育和分布，盆地呈菱形并以拉分性质为主，盆地中的地层层序显示内新外老的环形扩张结构，以及岩浆活动强烈等特征表明：下扬子区侏罗纪－早白垩世为一走滑引张盆地。进一步的研究将其分为两个演化阶段：碎屑沉积为主的早期阶段（Ｊ１＋２）和岩浆活动为特征的晚期阶段（Ｊ３～Ｋ１）。

下扬子区海相古生界高成熟烃源岩评价指标的优选

以下扬子区陆域2口地质浅钻及南黄海科学钻探CSDP-2井的古生界烃源岩样品为研究对象,采用有机岩石学和有机地球化学研究方法,对下扬子区海相古生界烃源岩有机质丰度、类型及成熟度的测试指标进行厘定,判识烃源岩评价指标参数的有效性,从而建立一套适合该区热演化程度高,达到高-过成熟烃源岩的评价指标体系。综合分析认为,基于常规烃源岩评价指标(氯仿沥青"A",热解生烃潜量(S1+S2)、氢指数(HI)和常规生标参数等)已失效的情况下,可采用总有机碳含量、有机显微组分和干酪根碳同位素特征、"沥青反射率"和金刚烷参数分别作为下扬子区古生界烃源岩有机质丰度、类型和成熟度判识的优选组合指标,进而为下扬子区海域延伸部分南黄海盆地的海相古生界高成熟烃源岩的评价、指标参数的选择提供重要的参考和指导。

下扬子区海相盆地改造与成藏关键要素

下扬子区古生界海相盆地晚中生代(T2末)以来经历了晚印支—早燕山期(T3-J2)对冲挤压、中晚燕山期(J3-K1)左行走滑错移及喜马拉雅期(K2-E)伸展拆离3期性质完全不同的构造运动的变形改造,使得海相实体的赋存状况和地质结构极其复杂。与之对应,下扬子海相成烃—成藏分为加里东期—早印支期初次生烃—早期成藏、晚印支—燕山期破坏调整、早喜马拉雅期二次生烃—晚期成藏3个阶段。对黄桥、句容含油构造及泰山古油藏等典型解剖表明,现实的油气聚集主要以晚期成藏为主,海相实体赋存状况及其地质结构、有效烃源、有效保存条件成为晚期成藏的关键要素。

下扬子区三叠纪古地理演化

下扬子区在三叠纪期间接受了早-中三叠世海相碳酸盐沉积、中-晚三叠世海陆交互相和陆相湖沼沉积。沉积相带的空间分布和古地理格局的变迁明显地受到区域构造的控制。区内盆地发育与演化是在华南板块与扬子板块、扬子板块与华北板块相互作用的背景下进行的。早-中三叠世末期的印支运动是下扬子区构造古地理格局改变的决定性因素,使下扬子海盆闭合,沉积类型由海相沉积变为陆相沉积。下扬子区三叠纪古地理的演化特征也为板块碰撞提供了沉积证据。

下扬子区中生代走滑活动带初析

沉积学特征表明，下扬子区中生代具有走滑活动带性质。控制这一走滑活动带的主要构造是位于该区中部的长江断裂带，北部以郯庐断裂为主于断裂的楔状断裂系统，以及南部以青阳广德断裂为主干断裂的马尾状断裂系统。它们在中生代均发生过左行走滑。

江苏下扬子区海相中、古生界烃源岩晚期生烃的论证与定量研究

江苏下扬子区海相中、古生界烃源岩“晚期生烃”系指晚白垩世至第三纪时期构造活动相对减弱条件下新盆地叠加引起的增熟生烃。燕山早、中期,本区因遭受强烈挤压对原有油气藏破坏严重,而现今查明的圈闭其多数又是在这一时期形成。从这两点看,晚期生烃、晚期成藏对本区海相地层勘探显得十分重要。本区已发现“晚期生烃、晚期成藏”实例——盐城朱家墩气田。着重利用一些特殊地质、地球化学现象论证了“后期增熟生烃”现象,并通过恢复中、新生代盆地原形来准确再现地史、埋藏史和生烃史;同时指出,复合于中、古生界烃源岩之上的中、新生界圈闭也是海相油气勘探的组成部分。通过盆地模拟定量展示了“二次或晚期生烃”的时空分布,此分布对勘探目标区和目的层选择可起到指引作用。

下扬子区黄桥、句容地区油—源对比研究

对下扬子区黄桥、句容地区烃源岩氯仿沥青"A"及原油族组成、全油及其族组分碳同位素、原油甾萜烷生标特征分析表明,研究区原油来源存在一定的差异,黄桥地区龙潭组致密砂岩中原油主要源自上二叠统龙潭组和中二叠统孤峰组有机质类型属混合型的泥质烃源岩;句容地区龙潭组、青龙组、葛村组产层中原油组成特征相似,除源自青龙组、龙潭组、孤峰组烃源岩外,大隆组、栖霞组烃源岩的贡献大于黄桥地区。龙潭组煤及有机质类型属腐殖型的泥质烃源岩对成藏基本没贡献。

下扬子区印支-早燕山期的构造特征及应力场模拟

在深入探讨下扬子区印支—早燕山期构造变形特征的基础上,应用SHELLS有限元方法模拟了该时期下扬子区的构造应变率和块体位移速率。结果表明:秦岭—大别造山带与郯庐断裂相接地带为强压应力区,南黄海东部为强张应力区,而苏鲁造山带及江绍断裂带为压扭应力区。下扬子地块应变率大小为5.0×10-15/s～1.0×10-14/s,块体位移速率约50mm/a。在该应力场控制下,下扬子地块表现出大规模的南北"对冲"推覆构造样式。

下扬子区二叠系层序地层的地球化学特征

本文以安徽巢县平顶山、鬼门关剖面为例，阐述了二叠系沉积的主要岩石类型，即灰岩、硅质岩和泥质岩的岩石学特征及稀土元素组成特点；划分出七种沉积相类型，即局限台地相、开阔台地相、斜坡相、盆地相、三角洲相、浅海相和陆缘泻湖相；识别出七个Ⅲ级层序，其中四个为Ⅰ型层序，三个为Ⅱ型层序。对栖霞组灰岩的地球化学测试数据进行了统计分析，总结了海侵体系域、高水位体系域的氧碳同位素、稀土元素和微量元素组成的差异，并认为造成差异的原因是海平面升降变化对氧、碳同位素。

下扬子区印支期后构造演化与有利勘探区预测

通过恢复下扬子区白垩纪末期与古近纪末期的剥蚀厚度及分析印支不整合面Tg0的最大埋深,结合古地温条件得出下扬子区中生界、古生界均发生过晚期生烃和成藏。白垩纪末期,黄桥、句容和无为地区最大剥蚀厚度分别为1 000m、1 500 m和800 m。古近纪末期,黄桥地区最大剥蚀厚度约450 m,句容和无为地区无剥蚀。在3.3℃/100 m～4℃/100 m的古地温梯度下,白垩纪末期,无为地区约70%面积的二叠系—下三叠统烃源岩埋深达到2 000～4 000 m,进入生油阶段,但未进入生气阶段;句容地区二叠系—下三叠统烃源岩几乎全部进入生油阶段,次凹区进入了4 000 m以下的生气阶段;黄桥地区约70%面积的二叠系—下三叠统烃源岩进入生油阶段,主要位于北部深凹区和西部次凹区,凹陷深处烃源岩进入生气阶段。印支不整合面Tg0自白垩纪末期油气生成以来的多个古鼻凸轴线指示了油气运移路径、方向和聚集区,从喜山期至今的迁移变化指示了有利勘探区。

下扬子区岩石圈双层脆韧性过渡带叠置的流变学证据

下扬子区岩石圈流变学特征分析表明,流变学剖面具有典型的大陆拉伸构造特征,即“三层状”结构,3个脆性层之间夹有2个韧性层。浅层脆韧性过渡带与下地壳的低速高导层对应,深层脆韧性过渡带与Moho面对应。岩石圈强度在1.7×10^(11)～4.3×10^(11)N/m之间,是一个非常特殊的低强度岩石圈类型。岩石圈流变学特征反映的地球动力学意义与下扬子区中新生代以来的构造演化特征是一致的。

下扬子区伸展拆离构造

在郯庐断裂带以东,包括苏北—南黄海地区在内的下扬子区,晚白垩世—古近纪时期,在太平洋板块由南向北俯冲消减的运动过程中,东亚大陆被牵引,发生了由南向北的大型左行平移走滑运动和岩石圈上地壳递进减薄拉张的伸展拆离构造运动。从苏、皖南的南陵—广德、句容—常州断陷盆地开始,经苏北东台、盐阜坳陷—南黄海南部的青岛坳陷,再向北至南黄海北部的烟台坳陷,形成了3条呈NE—近EW走向的断陷盆地构造带。盆地为具有南断北超的箕状半地堑结构,呈多米诺骨牌式自南向北排列;并与其间近E-W走向的南京—南通—勿南沙和滨海—南黄海中部的崂山古生界地层的核部杂岩褶隆带,共同构成较大区域范围的盆—岭构造。这一期构造运动一方面再次改造了下扬子区海相古生代盆地,为海相古生界烃源岩系在经历了抬升剥蚀后的再次深埋,以及晚期二次生烃提供了可能性;另一方面也控制了中新生代油气的生成与聚集分布。

下扬子区下古生界油气地质条件评价

下扬子区下古生界烃源岩发育 ,有机质热演化程度高 ,储盖条件良好 ,具有形成大型天然气藏的有利地质条件。虽然印支运动对下扬子海盆沉积实体构造改造严重 ,对油气藏有一定程度的破坏作用 ,但是由于下志留统高家边组巨厚泥岩的封闭覆盖 ,下古生界油气藏的保存条件优越 ,从而在油气勘探领域的评价方面 。

下扬子区海相中、古生界地质结构分区及其油气勘探选区意义

基于对下扬子区海相中、古生界构造及沉积沉降特征的研究,以影响和反映构造稳定及晚期生烃的基底性质、构造变形特征、印支面埋深、沉积沉降中心迁移特征等为依据,将下扬子区划分为5个一级、17个二级地质结构区。以构造稳定、有效保存及晚期生烃、晚期成藏等为评价标准,综合评价南黄海中部晚期隆起稳定区(Ⅰ2)、江都—东台—南黄海南部晚期沉降深冲断区(Ⅰ3)、泰兴—海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ1)、南通—南黄海南部晚期沉降浅推覆区(Ⅱ2)及太湖晚期沉降浅推覆区(Ⅱ4)为下古生界油气勘探有利区;南黄海北部晚期沉降深冲断区(Ⅰ1)、江都—东台—南黄海南部晚期沉降深冲断区(Ⅰ3)、滨海—大丰晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ4)和泰兴—海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ1)为上古生界油气勘探有利区;南黄海北部晚期沉降深冲断区(Ⅰ1)、滨海—大丰晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ4)、金湖—高邮晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ5)及泰兴—海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ1)为古潜山油气勘探有利区。研究对于该区海相中古生界勘探选区具有重要意义。