0 引言
1 地质概况
2 样品来源与分析方法
2.1 样品来源
表1 研究区内不同岩相样品来源、平均矿物含量及热解特征信息Table 1 The source, average mineral content and pyrolysis characteristics of different lithofacies samples in the study area |
岩 相 | 来源 | 矿物含量(平均值)/% | 热解(平均值) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
井号 | 层段 | 块数 | 黏土矿物 | 碳酸盐矿物 | 碎屑矿物 | 其他矿物 | TOC/% | I H/(mg/g) | I O/(mg/g) | |
细纹层状页岩 | NY1 | Es 3 x、Es 4s cs | 4 | |||||||
N876 | Es 3 x | 1 | ||||||||
LY1 | Es 3 x、Es 4s cs | 5 | ||||||||
宽纹层状页岩 | NY1 | Es 4s cs | 5 | |||||||
LY1 | Es 3 x、Es 4s cs | 5 | ||||||||
断续纹层状页岩 | NY1 | Es 4s cs | 4 | |||||||
均匀块状泥岩 | NY1 | Es 3 x、Es 4s cs | 5 | |||||||
N876 | Es 3 x | 4 | ||||||||
LY1 | Es 3 x、Es 4s cs | 6 | ||||||||
含碎屑块状泥岩 | LS101 | Es 4s cx | 8 | |||||||
总计 | 47 |
|
2.2 实验方法
2.2.1 常光及荧光显微观察
2.2.2 场发射高分辨率扫描电镜观察
3 结果
3.1 矿物特征
图2 主要矿物显微特征(a)碎屑矿物,正交光;(b)硫酸钡;(c)自生石英;(d)栉状亮晶方解石;(e)隐晶碳酸盐;(f)藻类微化石;(g)独立及串珠状细胞孔;(h)重结晶“雾心亮边”白云石,外层为白云石,内部为铁白云石;(i)碎屑风琴状高岭石、薄片状蒙脱石杂乱排布;(j)裙状、丝绢状伊/蒙混层;(k)鳞片状伊利石;(l)长石蚀变伊利石,保留长石矿物晶型;(m)五角十二面体黄铁矿;(n)成岩压实作用下破碎的藻类胞囊,内部为草莓状黄铁矿;(o)石膏 Fig.2 Microscopic characteristics of main minerals |
表2 不同纹层内矿物特征Table 2 Mineral characteristics in different laminae |
纹层类型 | 主要沉积矿物类型 | ||||
---|---|---|---|---|---|
碎屑矿物 | 黏土矿物 | 碳酸盐矿物 | 其他矿物 | ||
泥质纹层 | — | 8~12 μm,含量中等,石英、长石为主,可见自生石英,分选、磨圆好,杂基支撑 | 含量高,伊/蒙混层和伊利石为主,顺层排列 | 含量中等,10~22 μm,自形好,高镁方解石为主,其次为白云石;方解石含量低,5~8 μm | 极少量菱铁矿及分散分布的草莓状黄铁矿和五角十二面体黄铁矿 |
富有机质纹层 | 连续层 | <4 μm,含量极低,以石英、斜长石为主,分选、磨圆好,杂基支撑 | 含量低,伊/蒙混层为主,有蒙脱石和伊利石,顺层排列 | 鲜见 | 有机质内部发生黄铁矿化,形成的草莓状黄铁矿顺层分布 |
断续层 | 含量较高,伊利石为主,顺层排列 | ||||
碳酸盐纹层 | 亮晶层 | 10~20 μm,含量较低,以斜长石为主,分选、磨圆中等,颗粒支撑 | 含量低,赋存于粒状方解石和隐晶夹层晶间孔,伊利石为主,有绿泥石等 | 含量高,①栉状,120~200 μm;②粒状,20~60 μm | 正六面体黄铁矿;在沙四上纯下次亚段底部见少量硬石膏 |
隐晶层 | <4 μm,含量高 | 极少草莓状黄铁矿 | |||
粉砂质纹层 | 均匀层 | 20~60 μm,含量高,以石英、斜长石为主,分选中等,次棱角—次圆状,杂基支撑 | 含量高,以蒙脱石为主,可见伊/蒙混层和少量高岭石,杂乱排列 | 50~110 μm,含量低,外源输入,分选、磨圆差,颗粒支撑 | 少量磷灰石等 |
浊积层 | 50~250 μm,含量最高,石英、斜长石、钾长石为主,分选差,棱角—次棱角状,颗粒支撑 | 含量较低,以蒙脱石为主,沉积于粒间孔内 |
图3 不同纹层内有机质类型、特征及其与矿物关系(a)泥质纹层,箭头所指为纹层内条状分布的无定形有机质;(b)泥质纹层与富有机质纹层互层,可见富有机质纹层内大量无定形有机质聚集;(c)泥质纹层,条状无定形有机质及有机质聚合物;(d)泥质纹层,无定形有机质;(e)富有机质纹层,无定形有机质;(f)1号点能谱数据,伊利石峰与C峰共存;(g)粉砂质纹层,结构有机质;(h)图(g)的荧光照片,镜质体、团块和植物残片;(i)粉砂质纹层内大颗粒结构有机质;(j)碳化后植物根茎;(k)粪球粒、团块;(l)颗粒有机质;(m)亮晶碳酸盐纹层+隐晶碳酸盐纹层+泥质纹层互层;(n)图(m)的荧光照片;(o)碳酸盐纹层内藻类微化石;(p)亮晶碳酸盐纹层,含油包裹体;(q)碳酸盐纹层内沥青质遗迹;(r)碳酸盐纹层内沥青质遗迹;(s)底栖微生物席,部分发生黄铁矿化;(t)底栖微生物席,部分发生黄铁矿化 Fig.3 Types and characteristics of organic matter in different laminae and their relationship with minerals |
3.2 有机质特征
3.3 纹层类型及特征
表3 纹层划分标准Table 3 Lamination division standard |
划分标准 | 纹层类型 | |
---|---|---|
同层内均质、具一致荧光特征且富含有机质 | 富有机质纹层 | 连续富有机质纹层 |
同层内有机质断续定向分布 | 断续富有机质纹层 | |
单一纹层内碎屑矿物含量>50%,碎屑矿物呈粒序排列 | 粉砂质纹层 | 浊积粉砂质纹层 |
单一纹层内碎屑矿物含量>50%,碎屑矿物呈分散排列 | 均匀粉砂质纹层 | |
单一纹层内黏土矿物含量>50% | 泥质纹层 | — |
单一纹层内碳酸盐矿物含量>50%,碳酸盐颗粒<4 μm | 碳酸盐纹层 | 隐晶碳酸盐纹层 |
单一纹层内碳酸盐矿物含量>50%,碳酸盐颗粒>4 μm | 亮晶碳酸盐纹层 |
图4 不同纹层及纹层组合的显微镜下特征及荧光特征(a)泥质纹层—富有机质纹层组合;(b)泥质纹层内颗粒有机质不发光,荧光特征;(c)断续富有机质纹层;(d)泥质纹层—粒状亮晶碳酸盐纹层—富有机质纹层组合;(e)图(d)的荧光特征;(f)茜素红染色后的栉状亮晶碳酸盐纹层;(g)泥质纹层—隐晶碳酸盐纹层—富有机质纹层组合;(h)图(g)的荧光特征;(i)浊积粉砂质纹层—泥质纹层组合,鲍马序列;(j)均匀粉砂质纹层—泥质纹层组合,生物介壳;(k)图(j)的荧光特征;(l)微断层;(m)浊积粉砂质纹层,颗粒有机质;(n)粉砂质纹层内镜质体残片,荧光特征;(o)粉砂质纹层冲刷构造,扫描薄片 Fig.4 Microscopic characteristics and fluorescence characteristics of different laminae and laminae combinations |
4 讨论
4.1 矿物和有机质来源及化学特性
4.2 各类纹层成因剖析
表4 各类纹层沉积物含量及主要沉积作用Table 4 The content and main sedimentation of various types of laminated sediments |
纹层类型 | 外源(含量估算值) | 内源(含量估算值) | 矿物脆性指数 | 沉积作用 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
碎屑矿物 /% | 黏土矿物 /% | 结构有机质/% | 无定形有机质/% | 粪球粒、团块/% | 底栖微生物席/% | 碳酸盐矿物/% | ||||
泥质纹层 | 泥质纹层 | 8 | 70 | 0 | 13 | 2 | 0 | 5 | 0.16 | 化学吸附—机械沉积作用 |
富有机质纹层 | 连续层 | 0 | 3 | 0 | 90 | 0 | 5 | 0 | — | 化学吸附沉积作用 |
断续层 | 5 | 35 | 0 | 38 | 20 | 0 | 0 | 0.13 | 化学吸附—机械沉积作用 | |
碳酸盐纹层 | 隐晶层 | 3 | 10 | 2 | 0 | 0 | 5 | 80 | 0.89 | 生物化学沉积作用 |
亮晶层 | 2 | 2 | (次生有机质) | 95 | 0.98 | (成岩作用) | ||||
粉砂质纹层 | 均匀层 | 55 | 40 | 3 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0.58 | 化学吸附—机械沉积作用 |
浊积层 | 80 | 10 | 5 | 1 | 1 | 0 | 2 | 0.98 | 机械沉积作用 |
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4.3 各纹层演化差异对页岩油气地质意义
4.3.1 生烃能力
4.3.2 储集性与可压裂性
4.3.3 微“生储”结构
表5 纹层—纹层组合与岩相关系Table 5 Lamina-laminacombination and lithofacies relationship |
纹层组合 | 纹层类型 | 平均含量/% | 组成岩相 |
---|---|---|---|
均匀粉砂质—泥质纹层组合 | 均匀粉砂质纹层 | 45 | 均匀块状泥岩 |
泥质纹层 | 55 | ||
浊积粉砂质—泥质纹层组合 | 浊积粉砂质纹层 | 65 | 含碎屑块状泥岩 |
泥质纹层 | 35 | ||
泥质—隐晶碳酸盐—富有机质纹层组合 | 隐晶碳酸盐纹层 | 65 | 宽纹层状页岩 |
泥质纹层 | 30 | ||
富有机质纹层 | 5 | ||
泥质—亮晶碳酸盐—富有机质纹层组合 | 粒状亮晶碳酸盐纹层 | 35 | 细纹层状页岩 |
富有机质纹层 | 10 | ||
泥质纹层 | 55 | ||
(或栉状亮晶碳酸盐纹层) | 35 | ||
连续富有机质—泥质纹层组合 | 连续有机质纹层 | 35 | |
泥质纹层 | 65 | ||
断续富有机质—泥质纹层组合 | 断续有机质纹层 | 40 | 断续纹层状页岩 |
泥质纹层 | 60 |