雪峰隆起西南缘(贵丹地1井)震旦—寒武系获多层系页岩气重大发现

1研究目的(Objective)南方牛蹄塘组分布广,潜力大,但页岩过成熟是困扰该层勘探的关键问题。中国地质调查局提出了“高中找低”的思路,在分析威远古老隆起基础上,提出“古老隆起边缘控藏模式”,成功指导黄陵古隆起周缘宜昌地区震旦—寒武系页岩气首先获得突破。

雪峰隆起北部加里东事件的K-Ar年代学研究

详细的野外构造变形分析表明雪峰隆起经历了加里东期、印支期、晚侏罗世末—早白垩世初和早白垩世末—晚白垩世初共4次变形事件,后3期褶皱变形的方位可能分别为北西西、北东—北北东和近南北向,而加里东期褶皱方位因受后期叠加改造影响而无法准确识别。雪峰隆起北部板溪群板岩伊利石X射线衍射分析显示其经历了低绿片岩相区域变质作用。板溪群板岩伊利石K-Ar年代学研究表明雪峰隆起经历了加里东期构造热事件,该事件发生的时间大致略早于419Ma(晚志留世初)。所获得的419～389Ma(晚志留世—中泥盆世)的冷却年龄,指示了雪峰隆起发生过加里东期隆升。华南加里东变形事件直接影响到雪峰隆起本身,向西的波及界线可能为该隆起西界上的张家界—花垣—凯里断裂带。

湘西北龙山、永顺地区龙马溪组潮控三角洲沉积的发现——志留纪“雪峰隆起”形成的新证据

通过露头沉积学与岩石学分析,在湘西北龙山、永顺地区下志留统龙马溪组中首次发现完整的潮控型三角洲沉积,也是华南地区龙马溪组中存在三角洲相的首次报道。识别出前三角洲、三角洲前缘和三角洲平原3个亚相及10个微相。前三角洲亚相以滨外泥页岩为主,并发育低密度浊积岩,主要见于龙马溪组底部和下部;三角洲前缘亚相包括席状砂、分流间湾、河口砂坝和远砂坝等;三角洲平原亚相包括分流河道、分流间湾、天然堤和决口扇等,主要见于龙马溪组中部、上部。通过分析剖面垂向序列及其指示的沉积环境变化,提出本区龙马溪组三角洲相碎屑岩是构造挤压背景下"雪峰隆起"开始形成的重要沉积响应。该三角洲沉积的发现,对于理解扬子东南缘早志留世构造—古地理转型的时限与过程具有特殊意义。

江南造山带雪峰隆起区元古宙浊积岩沉积构造背景的地球化学制约

江南造山带雪峰隆起区元古宙浊积岩的地球化学组成良好地反映了沉积盆地的板块构造性质,并为解释区域大地构造的性质和演化提供了有用的信息。中元古代冷家溪群和新元古代板溪群(包括下部马底驿组和上部五强溪组)地层在主元素成分上无明显区别,总体上以中等SiO2含量和K2O/Na2O比值以及较高的(Fe2O3+MgO)含量为特征。稀土元素球粒陨石标准化曲线与典型的后太古宙页岩(如PAAS或NASC)和上陆壳相似,以轻稀土富集、显著的铕负异常和重稀土平坦为特征。大离子亲石元素和铁镁族元素的含量中等。主元素和微量元素特征指示了研究区元古宙浊积岩很可能代表了一套活动大陆边缘弧后沉积盆地的产物。陆内裂谷盆地模式对于解释新元古代华南地区的构造性质和演化可能并不合适。华夏陆块与扬子陆块的拼接以及Rodinia超大陆的最终形成可能发生在约0.8Ga左右的晋宁(雪峰)造山运动期,而不是全球Grenville造山期末的四堡(东安)运动期。

江南—雪峰隆起构造动力学与海相油气成藏演化

研究讨论了我国南方江南-雪峰隆起这一独特的大地构造单元在板块构造阶段和大陆构造阶段的发育背景及其构造动力学。在此基础上阐述了江南-雪峰隆起及其周缘的海相油气聚集、破坏的特征和背景(构造动力学框架下),研究试图揭示隆起及其周缘的海相油气聚集和破坏与隆起形成演化及其动力学之间在时间和空间上的成因联系。最后讨论了隆起在板块构造与大陆构造不同阶段演化和动力学问题、板块构造与大陆构造观点对隆起及其周缘成藏物质基础制约的不同认识、以及隆起及其周缘构造演化与海相油气成藏演化的关系。

江南—雪峰隆起北缘海相油气富集主控因素和破坏机制

全球油气巨量富集带主要发育于被动大陆边缘、活动大陆边缘及大陆裂谷系中,而江南—雪峰隆起北缘具有区别于这3类的陆内坳陷斜坡带和古隆起边缘斜坡带的大地构造背景。通过对江南—雪峰隆起北缘(扬子南缘)海相油气陆内巨量富集的主控因素和破坏机制的研究,对比全球油气聚集带(区)发育的主要原因,试图建立海相油气富集和破坏的相关模式。类似于江南—雪峰隆起北缘的陆内坳陷斜坡带与古隆起边缘斜坡带的叠合斜坡带,是大陆块体内一种新的油气富集单元。通过研究,认为下寒武统和下志留统两套优质烃源岩、加里东旋回中—晚期和晚印支期—早燕山旋回早期两期良好的成藏时空匹配关系是海相油气富集的主控因素,而加里东旋回末期和晚印支期—早燕山旋回晚期两个关键破坏期,通过隆升剥蚀、断裂开启和岩浆活动等方式导致了海相油气的破坏。时空匹配的叠合斜坡带既是油气聚集的有利场所,又是油气改造的活跃区域。

江南-雪峰隆起对川东南-黔南凹陷石牛栏期沉积古地理的制约

通过对大量野外露头、钻井资料的沉积学和地层接触关系的研究,结合前人研究成果,认为江南-雪峰古隆起形成于加里东末的早志留世石牛栏期(小河坝期);黔中隆起和川中隆起形成于奥陶纪与志留纪间的都匀运动,早于东边的江南-雪峰隆起。尽管这3个古隆起都可能成为小河坝砂岩的物源区,但是小河坝砂岩古流向数据主体方向为北至北西向,而且从震旦纪-早志留世沉积时期川中隆起和黔中隆起接受的是以碳酸盐岩为主的沉积,而在小河坝砂岩物质组分中未发现碳酸盐岩的物质记录,据此,认为是江南-雪峰隆起控制了川东-黔南凹陷早志留世的古地理格局,提供了川东-黔南凹陷早志留世小河坝组碎屑物质来源。沉积学研究表明小河坝组为三角洲前缘沉积环境,据此,通过编制砂体等厚图和古地理图,精细刻画了小河坝期三角洲前缘各微相类型的展布特征。

雪峰隆起西南缘古应力特征及其石油地质意义

在野外地质调查、平衡剖面分析的基础上，结合区域构造演化，采用岩石声发射法对雪峰隆起西南缘的最大古应力进行了恢复，并探讨了古应力大小与油气成藏破坏的关系。研究结果表明，研究区共经历了5期不同强度的重要构造变革运动。在早古生代末期和印支期构造运动较弱，声发射法的测量表明古应力值分别为13．3MPa和24MPa，对应于麻江古油藏的主要成藏期。构造运动次数较多或者古应力值较大的时期，主要对应于麻江古油藏储集层的发育期和油藏大规模破坏期。晚古生代末期构造活动次数较少，但恢复地古应力值较大，为92．6MPa；燕山期和喜马拉雅期经历了多期构造活动，恢复地古应力值为23．3～74．4MPa。

雪峰隆起西缘下寒武统牛蹄塘组页岩裂缝发育特征及主控因素

基于雪峰隆起西缘下寒武统牛蹄塘组页岩地表露头、岩心、薄片和扫描电镜下天然裂缝特征参数的观察与统计,并借助相应样品的实验测试数据,对牛蹄塘组页岩裂缝的发育特征与主控因素进行了深入分析,并探讨了裂缝发育与含气性之间的关系。结果表明:研究区牛蹄塘组页岩宏观裂缝以构造缝为主,成岩缝次之,构造缝包括高、中角度剪切缝,低角度滑脱缝及少量张裂缝,主要为6期形成,其中第1期高角度剪切缝最为发育,裂缝优势方位为NWW向、NNW-近SN向与NE向。微裂缝主要为层间缝和顺层缝。岩心宏观裂缝多被充填,后期裂缝的充填程度低于前期裂缝。裂缝的发育受构造作用、岩性和矿物组分、岩层厚度、有机碳含量、成岩作用及异常流体高压等多种因素影响,其中构造应力与构造部位是裂缝发育的主要控制因素,区域构造应力决定了裂缝的性质与整体发育特征,局部构造应力与构造部位使裂缝的分布具有差异性,应力相对集中且变化梯度大、地层变形强烈的构造部位更易形成裂缝。此外,页岩在脆性矿物含量高、单层厚度小、成岩阶段晚、有机碳含量高、存在异常高流体压力时,裂缝更发育。研究区牛蹄塘组天然裂缝的发育及伴生的大量微裂缝有效改善了页岩的储渗性能,对提高含气量起重要作用。

雪峰隆起带金矿成因新析

本文以地球科学基础学科的基本知识和矿床实例首次论述了雪峰隆起带内板岩、变质砂岩等浅变质的区域变质作用不能使岩石中的金活化迁移富集成矿;断裂构造在动力变质过程中本身并不成矿,断裂破碎带的地层中金只是带内金矿体金金属量的0.123%;流体包裹体测定的金矿成矿温度主要区间在200~300℃,说明雪峰隆起带岩金矿床不是地下水热液成因;金矿床的一些矿石矿物、伴共生组分、微量元素、同位素地球化学等特征与花岗岩类岩浆岩的相似性也说明了两者间的成因关系;重磁资料推断地表无岩浆岩出露的岩金矿床下部有大面积的隐伏岩体。以上论述和排除法均说明雪峰隆起带上岩金矿床成因类型是岩浆热液矿床。

雪峰隆起西缘页岩气构造保存条件的古流体评价

古隆起周缘页岩生烃时间晚、热演化程度低,已成为中扬子地区油气勘探的重要领域。本文对雪峰古隆起西缘典型井JD1井寒武系页岩脉体系统采样并开展流体地球化学与包裹体分析,从构造保存的角度探讨了影响研究区页岩气富集的主控因素。研究结果认为(1)牛蹄塘组页岩方解石脉FeO、MnO组分自下而上增高,方解石脉δEu也整体具有向上增加的趋势,与牛蹄塘组页岩Fe、Mn元素含量、δEu值自下而上呈降低的趋势刚好相反,表明下部古流体的还原性弱于上部。(2)包裹体群组分中CH_(4)含量、包裹体类型比例中甲烷包裹体比例都指示牛蹄塘组上部页岩的含气饱和度高于下部,显示下部裂缝系统是页岩与外界气水交换的通道。(3)以包裹体类型、均一温度和纯CH_(4)包裹体压力计算为基础,揭示了牛蹄塘组在中侏罗世处于超压状态,压力系数最大为1.4;中‒晚侏罗世牛蹄塘组下部水溶液沿破碎带侵入页岩时的埋深为4~4.8 km,致使页岩含气饱和度明显降低、含水饱和度明显上升。雪峰古隆起形成时间早,但是在缺少刚性基底保护的条件下,印支期以来构造变形强度大,大型断裂发育使之碎片化,大型断裂与牛蹄塘组底部破碎带形成了连通的疏导体系并持续开启,成为页岩气散失的直接通道,导致该区构造保存条件差,不利于页岩气的富集成藏。

湖南雪峰隆起区构造变形研究

从分析湖南雪峰隆起区的构造变形特征入手，划分了该隆起区从中元古代以来所经历的三次大的构造变形阶段：元古代中期末的武陵构造变形－北部雪峰隆起初步形成（隆起雏型）阶段；古生代早期末的加里东构造变形－南部雪峰隆起形成并使统一连贯的雪峰隆起初具成型的阶段；中生代印支、燕山叠加构造变形－雪峰隆起成型并定型阶段。志留纪末的加里东运动是形成雪峰隆起的重要构造运动。

黔东南雪峰隆起区大地构造属性之我见——质疑其华南造山带属性判定

黔东南地区昔称雪峰隆起,属扬子地台次级构造单元江南台隆的西段。自70年代引进美籍华人比较大地构造学家许靖华远程推覆构造理论后,部分国内机构和学者对这一地区的大地构造属性进行了再认识,并最终将其从扬子地台剥离出去,归入早古生代华南造山带范畴。然而这一结论却与该区客观上存在钾镁煌斑岩型金刚石原生矿成矿活动相矛盾。为查明究竟,笔者对该区金刚石成矿作用及成矿地质背景进行了全面分析,从金刚石地质学;邻区加里东俯冲带的位置及其两侧早古生代岩相-古地理、构造变形、变质作用和岩浆活动的巨大差异出发,论证了该区的早在中-晚元古代即已克拉通化,故应还其本来面目———扬子地台次一级构造单元-江南台隆之西段-雪峰隆起。

雪峰隆起北部地区构造基本特征及与海相油气关系

雪峰隆起是扬子准地台与南华褶皱系的分界单元,经历晋宁晚期古隆起、加里东期末局部隆起和中生代全面隆起3个阶段的演化历程,上叠中生代陆相盆地。雪峰山构造带主要为陆内造山带,据变形特征从NW至NE划分为3个平行的NNE-NEE向弧形构造带。呈现出从中深层次韧性、脆韧性-中浅层次韧脆性变形-浅层次脆性变形的变化规律。雪峰山及邻区推滑覆构造十分发育,主要形成于中生代,组成不对称背冲式扇形雪峰推滑覆构造系。雪峰隆起西侧武陵坳陷为被动陆缘区,有下、上两大套海相生储盖组合及加里东期、印支期、中生代等三大油气形成阶段。雪峰山隆起及其邻区侏罗山式褶皱及推覆构造发育,其下可能保存部分残存海相油气藏。

关于雪峰隆起带西缘推覆构造问题的讨论

雪峰隆起带西缘是否存在大的推覆构造,是80年代以来地质学者热烈争论的一个问题。本文依据丰富的地面地质资料和深部物探资料,从地面地质构造特征、早古代沉积相带展布、深部物探资料(主要是可控震源地震资料和大地电磁测深资料)的对比分析、雪峰隆起带所处的大地构造位置及其演化过程等几个方面,论证了该区并不存在大的推覆构造,雪峰隆起带不会是外来的推覆体。

雪峰隆起西缘湘张地1井牛蹄塘组页岩含气性特征及控制因素

雪峰隆起周缘是四川盆地外围页岩气勘探的重要区域,下寒武统牛蹄塘组为该区主要的页岩气层位,为深入研究页岩含气性特征,以隆起西缘湘张地1井钻井资料为基础,借助现场含气测试数据,对页岩纵向含气性进行精细描述,并以此探讨牛蹄塘组页岩气分布规律与控制因素.湘张地1井牛蹄塘组页岩气整体呈上低下高、局部富集的分布规律,受有机质含量、矿物组分、孔隙与裂缝、物性、滑脱构造等因素共同控制.下部页岩有机质和脆性矿物含量高、裂缝与孔隙较发育,气体吸附的比表面积主要由有机质孔隙提供,脆性矿物有利于孔缝的形成与保存,裂缝与孔隙的发育有效改善了储层物性,为游离气提供大量储集空间,配合存在的滑脱构造带,使下部总含气量较高,且以游离气为主,占比58%~82%,尤其底部滑脱带内吸附气含量极低,孔缝发育程度对总含气量的影响大于有机质含量,同时,孔缝分布的不均也导致气体在局部较为富集;上部页岩孔缝欠发育,有机质与脆性矿物含量均低于下部,整体含气性较差,吸附气占比略大,主要受有机质含量控制,可作为下部含气段直接有效的盖层.此外,下部页岩岩石力学脆性强、成岩作用晚、热演化程度高、抗压强度与主应力差低,具备较强的可压裂性,有利于后期改造.

古隆起边缘页岩气富集规律与选区——以雪峰西南缘下寒武统牛蹄塘组为例

为进一步明确古隆起边缘页岩气富集主控因素,有效指导相似地质条件地区的页岩气选区评价,以雪峰西南缘下寒武统牛蹄塘组为例,结合最新勘探资料和前期认识,通过沉积相、演化历史和保存条件等综合研究,探讨了该区页岩气富集规律。结果表明:(1)牛蹄塘组下段页岩沉积于深水陆棚相,在热液活动参与下,发育高丰度、I型、富热成因硅的优质页岩,脆性矿物含量高,具有页岩气富集的基础;(2)热演化程度虽处于过成熟阶段,但有机质尚未碳化,生烃演化与储层演化相匹配,具备页岩气富集的前提;(3)燕山期以来的构造改造作用是否破坏了早期的保存条件,是页岩气富集的关键。基于上述富集规律认识,建立了雪峰西南缘页岩气选区评价标准,并指出在岑巩—施秉—黄平—麻江—都匀—独山一带,下寒武统牛蹄塘组优质页岩厚度大(50~140m)、有机碳含量高(TOC≥2.0%)、热演化适度(R_(O)平均2.63%)、埋深适中(1500~4000m)、构造相对稳定,是雪峰古隆起边缘页岩气勘探有利区带。

雪峰山隆起带西北缘碳硅泥岩型铀矿远景预测

文章通过分析潘公潭铀矿床的成矿特征和成矿条件,认为雪峰山隆起带西北缘地区的铀成矿作用主要受赋矿地层(下寒武统牛蹄塘组)、NE向断裂、断陷红盆和寒武纪岩相古地理等因素控制。区域化探表明,Mo、V和Ag等元素与铀成矿关系密切,对指导找矿有重要作用。根据全国铀矿资源潜力评价技术要求,通过总结、归纳区内碳硅泥岩型铀矿成矿地质要素和预测要素,采用固体矿产矿床模型综合地质信息预测技术,预测了有利成矿远景区,为该区铀矿地质勘查提供依据。

雪峰山隆起北缘热历史及其对牛蹄塘组生烃作用的影响

对于复杂构造带的古老-深层页岩,烃类的生成过程可能是多阶段的。准确恢复页岩的成熟演化过程是研究页岩气富集机理的先决条件。本文依托雪峰山隆起北缘新钻探的地质调查井,恢复雪峰山北缘古生代以来的热历史,从热演化的角度讨论牛蹄塘组页岩的生烃潜力。元素分析显示,热液活动对牛蹄塘组黑色页岩有机质的富集产生了积极影响,特别是下部页岩热液指示指标异常高、显著的Ce负异常、Eu正异常和Y正异常,都证明了牛蹄塘组早期受热液作用的影响。古温标联合反演结果显示,雪峰山北缘自古生代以来先后经历了三次升温—降温过程。三次热演化高峰依次出现在晚奥陶世末期、中三叠世末期和早白垩世末期,所达到的最高温度依次降低。三次升温过程分别受到早古生代拉张作用和岩浆活动、晚古生代—早中生代快速沉降作用和早白垩世岩浆活动的控制。受沉积埋藏作用和早期热事件的影响,牛蹄塘组页岩在寒武纪—早志留世快速经历了生油高峰、原油裂解高峰等生烃关键时期,在晚奥陶世达到过成熟阶段。随后第一次的抬升剥蚀作用,破坏了页岩及上覆盖层的封闭性,形成有利于气体扩散的裂缝或断层通道,使得早期形成的烃类散失。

雪峰陆内多期复合造山带震旦—三叠纪沉积演化特征

笔者通过对雪峰及其两侧震旦纪—三叠纪的地层沉积特征进行相关的野外调查和室内总结,基本明确了雪峰地区自震旦纪以来的隆凹变迁规律。根据雪峰地区的隆凹特征及古地理属性将雪峰地区震旦纪—三叠纪的构造沉积演化历程划分为五大阶段,分别为早震旦世—中奥陶世的斜坡-陆棚-盆地阶段;晚奥陶世—晚石炭世的隆起剥蚀阶段;二叠纪的碳酸盐岩台地阶段;早三叠世的碳酸盐质陆棚阶段和中三叠世—白垩纪的隆起—陆相山间盆地阶段。笔者从沉积角度证明雪峰的演化属性并非一个"古陆区",而是一个多期复合叠加的陆内造山带。