四川盆地富有机质页岩硅质生物成因及对页岩气开发的意义

通过岩石学、有机碳含量、主量元素和力学性质分析,对四川盆地长宁双河剖面上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组页岩进行硅质成因研究。长宁双河剖面底部页岩过量硅含量为40%~62.7%,具有高SiO2,P2O5和Fe2O3,低Al2O3,TiO2,FeO和MgO的特征。Al/（Fe＋Al＋Mn）比值为0.67~0.71,Si/（Si＋Al＋Fe）比值为0.89~0.93,在Al–Fe–Mn图解上落在生物成因区。五峰组有机碳含量（TOC）为2%~7.55%,平均3.73%。龙马溪组页岩有机碳含量为0.23%~8.36%,平均1.16%,TOC〉2%段集中在剖面底部21 m,TOC与硅质含量具有正相关关系。页岩中发现大量放射虫、海绵骨针等微体化石,证实硅质为生物成因,指示页岩沉积环境为深水陆棚,有利于形成自然裂缝和后期压裂改造,对页岩气勘探开发具有重要意义。

焦石坝五峰组-龙马溪组页岩硅质生物成因的证据及其地质意义

以页岩露头样品和钻井岩屑样品元素测量结果为依据,结合岩心和薄片观察,分析焦石坝五峰组-龙马溪组页岩的硅质生物成因的证据,并探讨其地质意义。结果表明:焦石坝五峰组—龙马溪组页岩中存在大量的笔石、角石、珊瑚等古生物化石和放射虫微体生物化石;SiO_2含量介于40%~80%,平均达63%;过量硅含量为2.6%~55.31%,其中五峰组和龙马溪组页岩下段过量硅含量较高,平均分别为41.3%和25.5%;Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.62~0.87,与纯生物成因硅质岩相近,Al-Fe-Mn三角图上,研究区页岩样品绝大部分落在生物成因区,表明页岩硅质成分属于生物成因;深水陆棚贫氧、缺氧沉积环境有利于页岩有机质的富集和有机孔隙的发育,对于页岩天然裂缝的形成和后期人工压裂都具有重要意义。

石英结晶度指数:中国四川盆地及周缘晚奥陶世-早志留世富有机质页岩中硅质为生物成因的定量性新证据

采用石英结晶度指数(QCI)来表征晚奥陶世五峰组(WF)和早志留世龙马溪组(LM)页岩硅质和芦草沟组凝灰质页岩中的"空降型"火山灰脱玻化成因硅质的结晶状态,以期将两种硅质区分开来.研究发现,五峰-龙马溪组不同笔石带页岩中硅质的QCI值不同.WF2~3、LM1~4笔石带页岩中硅质的QCI值明显比LM5~9笔石带页岩和芦草沟组样品中硅质的QCI值低.笔石生物为硅元素在地层中的积累和富集起到了吸附、固定和沉淀的积极作用.WF2~3和LM1~4笔石带页岩中硅质的结晶状态差的原因是此类硅质为生物成因.芦草沟组凝灰质页岩中的硅质来源于"空降型"火山灰脱玻化作用,由于其经历的成岩作用强度较弱,其结晶状态也较差.总体而言,虽然WF2~3和LM1~4笔石带页岩中的硅质经历了较强的成岩作用,且部分样品含有碎屑石英颗粒,但是其QCI值仍低于芦草沟组凝灰质页岩中"空降型"火山灰脱玻化成因硅质的QCI值.换句话说,生物成因硅质的结晶状态比"空降型"火山灰脱玻化成因硅质的结晶状态差得多.因此,QCI是证明富有机质、富硅页岩中的硅质为生物成因的有效的定量指标.

下扬子皖南地区下寒武统大陈岭组页岩特征及其沉积环境

下扬子皖南地区下寒武统大陈岭组发育富有机质页岩,前期对该套页岩的关注和研究较为薄弱。为探索大陈岭组页岩特征及其沉积环境,以该区页岩气探井WY1井为研究对象,基于岩心、测井资料,通过全岩X射线衍射、氩离子抛光扫描电镜、有机地球化学、元素地球化学等测试手段,重点分析页岩岩石矿物组成特征、有机地球化学特征、孔隙特征,讨论其沉积环境。结果表明:大陈岭组页岩矿物组成以石英、黏土矿物为主,为生物成因硅质页岩,过量硅含量为33.77%~61.79%,占总硅质含量的46%~75%;页岩有机质丰度高,有机碳分布在2.27%~7.42%,平均值为4.06%,等效镜质体反射率为3.37%~5.53%,均处于过成熟演化阶段,有机质严重碳化,测井电阻率普遍低于1Ω·m;发育无机孔隙、有机质孔隙和微裂缝3种孔隙空间类型,有机质孔隙较发育,但主要为孔径10~20 nm的小孔,有效孔隙度平均为1.25%;大陈岭组形成于深海至滞流浅海,自下而上水体滞留程度增强,整体处于贫氧-厌氧的古水体环境,沉积期气候温暖湿润,古生物繁盛,古生产力较高,生物Ba含量为1738.15~5687.74μg/g,平均值为3309.63μg/g,沉积环境有利于有机质的富集保存;皖南地区大陈岭组富有机质页岩发育,具备页岩气形成的基本条件,深化过热演化程度页岩气富集主控因素研究,评价优选保存条件较好的稳定区,有望实现勘探新突破。