中、上扬子北部盆-山系统演化与动力学机制

中国南方中生代经历了中国大陆最终主体拼合的陆缘及其之后的陆内构造演化。晚古生代末期,在秦岭—大别山微板块与扬子板块之间存在向西张口的洋盆,即勉略古洋盆。中三叠世末期开始,扬子板块相对于华北板块发生自南东向北西的斜向俯冲碰撞作用,扬子北缘晚三叠世至中侏罗世发育陆缘前陆褶皱逆冲带与前陆盆地系统。晚侏罗世至早白垩世,中国东部的大地构造背景发生了重要的构造转变,中、上扬子地区处于三面围限会聚的大地构造背景。在这种大地构造格局下,中、上扬子地区晚侏罗世至早白垩世发育陆内联合、复合构造与具前渊沉降的克拉通内盆地系统。自中侏罗世末期开始,扬子北缘前陆带与雪峰山—幕阜山褶皱逆冲带经历了自东向西的会聚变形过程及盆地的自东向西的迁移过程和收缩过程。扬子北缘相对华北板块的斜向俯冲导致在中扬子北缘的深俯冲及超高压变质岩的形成。俯冲之后以郯庐断裂—襄广断裂围限的大别山超高压变质地块在晚侏罗世向南强逆冲,致使扬子北缘晚三叠世至中侏罗世前陆盆地被掩覆和改造。

中、上扬子地区晚奥陶世—早志留世古地理演化及页岩沉积模式

为明确南方海相页岩沉积与古地理演化关系,以中、上扬子地区晚奥陶世—兰多维列世沉积的页岩为研究对象,以24口页岩气井笔石地层划带资料为重点,配合GBDB数据库中的露头剖面信息,综合前人资料,按照相-亚相-微相划分,结合沉积物、沉积环境、地化参数及测井特征,总结出陆棚、潮坪及三角洲3种沉积相、8种亚相以及相应的多种微相的划分方案。明确中、上扬子地区总体处于隆起围限的局限低能陆表浅海环境,其中页岩储层沉积有利相带为局限深水陆棚相。以年代地层"阶"为单位,"优势相"为方法和覆盖全区的沉积相剖面/钻井为控制点,有效推测各时期隆起边界变化情况,重建中、上扬子地区凯迪期、赫南特期、鲁丹期和埃隆期4个连续断代岩相古地理格局;以"阶"为标尺卡准各时期笔石页岩段厚度,明确各期沉积体系时空展布及页岩分布规律。黑色页岩发育受控于全球海平面上升、区域构造运动和古地理格局3种因素。页岩厚度明显受控于隆-坳相间格局,沉积模式为"两隆夹一凹"型:页岩气富集区被"两隆"所夹持,位于"一凹"之中。靠近隆起区,笔石带发生不同程度缺失,不利于页岩气的开发,页岩气作业应尽量避开远离笔石页岩发育先天不足的隆起区。

中、上扬子区志留系油气成藏特点与勘探前景

中、上扬子区上奥陶统—志留系优质烃源岩主要发育于上奥陶统五峰组和下志留统底部,以好烃源岩-最好烃源岩为主。志留系碎屑岩和碳酸盐岩两类储集岩均以低孔低渗-特低孔低渗为特征,碎屑岩是主要储集岩类。下志留统龙马溪组为优势盖层发育层位,是一套良好的区域性盖层,现今总体上处于中成岩 B 期—晚成岩期,虽演化程度高,但仍具有良好的封盖能力。上扬子川东地区大规模生烃期较早,大部分志留系烃源岩在中侏罗世就达到了生油高峰;中扬子区大部分志留系烃源岩达到生油高峰期较晚,为晚三叠世。古构造控制着志留系油气的运移方向和聚集部位,川东南—鄂西渝东区为志留系天然气勘探最有利区,江汉平原南部冲断褶皱区为有利区。

海退型陆棚相:烃源岩形成的重要部位——以中、上扬子地区北缘上二叠统大隆组为例

通过对中、上扬子地区北缘上二叠统大隆组沉积特征、生物群面貌组合、有机碳特征的深入研究,探讨了海退型序列与优质烃源岩的关系。中、上扬子地区北缘晚二叠世大隆组沉积环境具有从早期外陆棚到中、晚期内陆棚变化的特征,属于海退型陆棚相。沉积相带的转变为该区带来了较浅水的生物,尤其是大量菌藻类出现,为中、上扬子地区大隆组优质烃源岩的形成提供了源源不断的有机质生产率,造成大隆组上部有机碳含量比下部高。此外,该区多次上升洋流作用同时将下层营养盐类携带到表层水,使得生物群更加繁盛,促进了有机质生产力的激增,有利于大隆组大范围内优质烃源岩的发育。研究表明,海退型陆棚也是地史中烃源岩形成的重要部位。

中、上扬子龙马溪组层序划分及对页岩储层发育的控制

以详细的岩相研究为基础,利用岩相的垂向叠置关系,结合测井、有机地球化学、沉积特征、矿物学特征、元素地球化学等分析,将中、上扬子下志留统龙马溪组划分为2个具有完整海侵和海退的三级层序,即SQ1~SQ2,平均延时约为2.5Ma。龙马溪组页岩储层主要发育7种成因类型的微米—纳米级微观储集空间,裂缝储集空间为构造剪裂缝和页理缝2类。通过不同孔径孔隙体积与有机碳含量的关系以及页岩对甲烷吸附能力分析,页岩储层孔隙发育主要受有机碳含量控制。富有机质页岩发育受控于有机质生产力、有机质聚集及有机质保存,最大海泛面附近的δ^13Corg介于-31‰^-30‰之间,高活性铁含量介于1.0%~1.56%之间,δ^13Corg负漂移及高活性铁含量最大,指示了最高的古生产力;沉积速率在最大海泛面附近约为7.5m/Ma,较低的沉积速率有利于有机碳聚集,其有机碳含量高达2%~6%;最大海泛面附近Th/U比值一般为0.24~0.54,V/Cr比值为5.26~8.27,表现出强缺氧还原环境,有利于有机质保存。因此,最大海泛面附近为富有机质页岩发育段,是寻找页岩气有利层段。

中、上扬子区下组合烃源岩有机岩石学特征

为了了解中、上扬子区下组合高—过成熟烃源岩有机岩石学特征,研究烃源岩生烃母质及各类显微组分的生烃潜力,运用全岩光片、干酪根光片等手段,对川南—黔中和鄂西—渝东地区下组合烃源岩有机显微组分进行特征描述和分类.结果表明:泥质烃源岩中腐泥类有机组分所占比例相对较高,藻类组和动物有机组通常也相对较高,但是次生组分碳沥青则明显较低;地层随层位愈老,烃源岩有机质丰度愈高;动物有机组分含量在川南—黔中地区明显高于鄂西—渝东地区,而碳沥青体和微粒体含量则相反;下组合烃源岩有机质类型均为Ⅰ型.

中上扬子区膏岩盖层的测井识别

针对中、上扬子区膏岩盖层测井响应特征,充分利用地质、录井、岩心分析、测井等资料,采用岩心刻度测井的方法,建立了膏岩盖层参数测井解释模型,并对该区膏岩盖层进行了测井解释与评价;建立了一套适合川东北地区膏岩盖层的测井识别方法,从而实现了盖层从定性识别到盖层参数的定量评价,为盖层的地球物理预测研究提供了重要的基础参数。