0 引言
纹层是沉积物或沉积岩中肉眼可见的最基本的沉积单元结构，单纹层的厚度通常在1 cm以下，在中国各陆相页岩油层系均可见其广泛发育［6］。前人基于颜色、形态、矿物成分或矿物大小的纹层分类标准，对纹层类型进行了划分，例如：①根据颜色将纹层可分为亮色纹层和深色纹层［7］；②根据纹层连续性、形状和结构可将其分为低角度波状纹层、交错纹层和水平纹层［8-9］；③根据矿物成分可将其分为粉砂质纹层、富黏土质纹层、富有机物纹层、泥质纹层、富钙质纹层、碳酸盐纹层、凝灰质纹层、黄铁矿纹层等［9-14］。随着对纹层页岩的深入研究，学者们认识到纹层状页岩的储集性和孔隙结构远比块状页岩复杂，即纹层型页岩中矿物粒度小，纹层类型变化频繁且孔隙结构复杂，表现出纹层间的储集性具有极强的非均质性［15-16］。然而，很少有研究系统地研究各类纹层的储集性特征，或导致不同纹层之间储集性差异的原因。因此，明确不同纹层尺度（微米到毫米尺度）页岩储集性差异的主控因素是纹层型页岩油的勘探基础。本文研究利用传统的沉积和地球化学分析方法，针对鄂尔多斯盆地长73亚段湖相富有机质页岩中纹层及其组合进行了详细划分，刻画出不同纹层组合的结构与组分，并结合XRD、扫描电镜和电子探针等技术，探讨不同纹层及其组合页岩储集性差异的控制因素与微观机制。
1 地质背景
鄂尔多斯盆地位于华北克拉通西部，是在古生代地台上发育起来的多旋回构造叠合盆地［17］。可划分为6个构造单元：伊盟隆起、伊陕斜坡、晋西挠褶带、渭北隆起、天环坳陷和西缘逆冲带［图1（a）］，南北向近似长方形展布，面积为37×104 km2［18］。晚三叠世秦岭造山运动，导致了沿北东—南西方向的强烈拉张，控制了晚三叠世鄂尔多斯陆相湖盆的演变［19］。上三叠统延长组记录了湖相盆地的整个沉积旋回，其厚度约为1 000~1 300 m，并且根据岩性可以从上到下分为10个段（长1段至长10段）［20］［图1（b）］。长7段沉积时期是鄂尔多斯盆地中生代最大的湖泛期，沉积了一套半深湖—深湖相页岩，夹少量凝灰岩、炭质泥岩、泥岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩［图1（a）］。该时期，湖底热液活动达到高峰，带来的大量营养物质促进了大量藻类和浮游生物迅速繁殖，为富有机质页岩的形成提供了丰富的物质基础，使其成为鄂尔多斯盆地中生界储层的主要烃源岩［20］。根据沉积旋回可将长7段细分为3个亚段，从上到下依次为长71至长73亚段，长73亚段有机质丰度高，大量富有机质页岩广泛分布，是页岩油勘探的重点目标层系。
2 样品采集与实验方法
本文选取了8口井中的25块页岩样品进行实验，取样层位均为长73亚段，大多分布在页岩发育的半深湖—深湖区且包含了研究所涉及的各类型纹层页岩。首先，对岩心进行精细观察描述并开展岩石薄片鉴定与X射线衍射实验。其次，结合TIMA矿物分析与TOC测试，划分其纹层与组合类型、确定不同纹层组合页岩的地球化学特征。然后，通过覆压孔隙度测定及扫描电镜鉴定，明确不同纹层页岩的储集性特征。最后，通过微区电子探针（EPMA）面扫描的元素分布差异及前人有机酸溶蚀实验认识，揭示不同纹层组合页岩储集性差异机制。
TIMA矿物分析（Tescan Integrated Mineral Analyzer）是基于扫描电镜（SEM）—能谱仪（EDS）以及背散射图像（BSE）并结合矿物分析系统对被扫描矿物进行自动定量分析和成像，能够直观地分辨出不同纹层之间的矿物类型及其含量、元素组成和矿物共生组合关系。场发射扫描电镜（FE-SEM）根据石油天然气行业标准《岩石样品扫描电子显微镜分析方法》（SY/T 5162—2014）对不同类型纹层页岩薄片进行氩离子抛光并成像，观察薄片的微观特征，尤其是纳米级孔隙，据此判断其孔隙类型。微区电子探针（EPMA）根据石油天然气行业标准《岩石矿物电子探针定点分析方法》（SY/T6027—2012）首先对电子探针薄片先进行喷碳处理，然后通过JEOL JXA-ISP100电子探针显微分析仪对薄片中矿物的元素成分和矿物成因进行面扫描分析并成像，得到不同元素平面上的分布。
3 结果
3.1 纹层类型划分
3.1.1 单纹层类型及特征
结合薄片鉴定、TOC测试、X射线衍射及TIMA矿物分析实验，识别出鄂尔多斯盆地长73亚段富有机质页岩中主要发育5类单纹层：砂质单纹层、凝灰质单纹层、有机质单纹层、黏土质单纹层及黄铁矿单纹层。砂质单纹层：岩心上多呈浅灰色—灰色水平层状分布，单层厚度多为亚毫米级—毫米级［图2（a）］；镜下主要呈浅颜色，以石英、长石颗粒为主，表现为粉砂级碎屑结构，颗粒整体上分选中等，磨圆差，颗粒大小分布在10~50 μm之间；压实作用强，颗粒紧密接触；单层厚度多分布在200~1 000 μm之间，单层厚度差异较大［图2（b）］；TIMA矿物分析显示：砂质单纹层中矿物以石英、长石类矿物为主，矿物之间紧密排列［图2（c）］。凝灰质单纹层：岩心上呈灰色—浅棕色水平层状连续分布，单层厚度多为亚毫米级—毫米级［图2（d）］；镜下主要呈不连续浅黄褐色，棕红色条带状分布；火山凝灰物质与有机质频繁互层，含断续状和分散状有机质碎片，且以晶屑及沉凝灰质为主；单层厚度主要分布在50~200 μm之间［图2（e）］；TIMA矿物分析显示：凝灰质单纹层中矿物以长石类矿物为主，少量黏土矿物分布于矿物颗粒之间［图2（f）］。有机质单纹层：岩心上多呈黑色层状连续分布，单层厚度多为亚毫米级—毫米级，但厚度不均［图2（g）］；单偏光下主要为黑色连续水平层状分布，有机质含量高，含断续状的火山凝灰质透镜体团块；单层厚度主要分布在50~100 μm之间［图2（h）］；受限于TIMA矿物分析的成像原理无法直接看出有机质单纹层，可以通过单偏光镜下有机质纹层常与黏土或黄铁矿伴生，推断出有机质单纹层的位置［图2（i）］。黏土质单纹层：岩心上多呈褐色—棕色连续分布，单层厚度多为毫米级［图2（j）］；单偏光下主要呈深褐色弱条带状分布，以泥质碎屑结构为主，主要由黏土矿物和少量的极细粉砂组成；常与黑色条带状或断续状有机质伴生，形成“有机—黏土”复合体，层厚较薄，主要分布在30~80 μm之间［图2（k）］；TIMA矿物分析显示：黏土质单纹层中矿物以伊利石为主夹杂少量钠长石与斜长石［图2（l）］。黄铁矿单纹层：岩心上多呈亮黄色条带状断续分布，单层厚度多为毫米级［图2（m）］；薄片下单偏光下为亮白色条带状或团粒状分布，常与黑色有机质及褐黄色凝灰质伴生；电镜下多为团簇状连续草莓状黄铁矿或自形黄铁矿集合体［图2（n）］。TIMA矿物分析与电镜下类似，黄铁矿呈团簇状或自形条带状集合体。
3.1.2 纹层组合类型及特征
在单纹层划分基础上，根据不同单纹层在纵向上的组合规律划分出砂质纹层页岩、凝灰质纹层页岩、混合砂质纹层页岩、混合凝灰质纹层页岩及富有机质纹层页岩5种岩相类型（表1）。
表1 鄂尔多斯盆地长73亚段富有机质页岩纹层组合划分依据Table 1 Basis for dividing organic-rich shale laminated combinations in Chang73 sub-member of Ordos Basin |
| 大类 | 小类 | 结构特征 | 有机质含量 |
|---|---|---|---|
| 砂质纹层页岩 | 砂质单纹层60%；“二元结构”：砂质单纹层—有机质单纹层 | 贫有机质（TOC6%） | |
| 砂质单纹层累计50%；“二元结构”：砂质单纹层—有机质单纹层 | 富有机质（TOC6%） | ||
| 凝灰质纹层页岩 | 凝灰质单纹层累计60%；“二元结构”：凝灰质单纹层—有机质单纹层 | 贫有机质（TOC6%） | |
| 凝灰质单纹层累计50%；凝灰质单纹层—有机质单纹层“二元结构” | 富有机质（TOC6%） | ||
| 混合纹层页岩 | 砂质混合纹层 | 砂质+凝灰质单纹层累计60%；砂质单纹层累计30%；“三元结构”：砂质单纹层—凝灰质单纹层—有机质单纹层 | 贫、富有机质均有分布 |
| 凝灰质混合纹层 | 砂质+凝灰质单纹层累计60%；凝灰质单纹层累计30%；“三元结构”：砂质单纹层—凝灰质单纹层—有机质单纹层 | 贫、富有机质均有分布 | |
| 富有机质纹层页岩 | 有机质—黏土纹层 | 黏土单纹层累计40%；“二元结构”：黏土单纹层—有机质单纹层 | 极富有机质（TOC12%） |
| 有机质—黄铁矿纹层 | 黄铁矿单纹层累计40%；“二元结构”：黄铁矿单纹层—有机质单纹层 |
（1）砂质纹层页岩
砂质纹层页岩是有机质单纹层与砂质单纹层组合形成的二元结构纹层（图3），通常砂质单纹层单层厚度从微米级—厘米级均有分布，反映了水体环境的波动性变化；其石英含量介于45.9%~55.6%之间，长石含量介于6.0%~14.6%之间，黄铁矿含量介于7.9%~27.6%之间，黏土矿物含量介于4.9%~25.4%之间（图4）；TOC值介于4.80%~18.32%之间，平均值为13.29%。砂质纹层页岩的形成与砂质碎屑流的再搬运过程有关，当距离物源较近，搬运作用较强时，先期沉积于陆上的粉砂—砂质物质被流水再次搬运，在絮凝作用下粗颗粒被释放，黏土质与砂质颗粒发生分选，形成砂质单纹层与有机质单纹层的频繁互层，并最终经历成岩作用后形成砂质纹层页岩。
图3 鄂尔多斯盆地长73亚段不同纹层组合页岩划分图版Fig.3 Classification chart of shale with different laminated combinations in Chang 73 sub-member of Ordos Basin |
（2）凝灰质纹层页岩
凝灰质纹层页岩是有机质单纹层与凝灰质单纹层组合形成的二元结构纹层（图3），凝灰质单纹层厚度较小，通常为微米级—亚厘米级；其石英含量介于29.5%~61.9%之间，长石含量介于10.5%~17.8%之间，黄铁矿含量介于6.2%~15.8%之间，黏土矿物含量介于10.4%~29.6%之间（图4）；凝灰质纹层页岩TOC值介于6.49%~16.36%之间，平均值为10.86%。凝灰质纹层页岩的形成与长73亚段频繁的火山作用有关，火山活动形成的大量凝灰物质一方面可以直接快速成层，形成低有机质丰度的凝灰质纹层；另一方面受湖流改造，以沉凝灰物质形式沉降至深湖区，与有机质纹层互层，形成高有机质丰度的凝灰质纹层页岩。
（3）砂质混合纹层页岩
（4）凝灰质混合纹层页岩
（5）富有机质纹层页岩
按照成分差异可以划分为黏土质纹层页岩和黄铁矿纹层页岩两类。其中，黏土质纹层页岩是黏土质与有机质纹层组合形成的二元结构纹层（图3），在沉积过程中有机质与黏土矿物形成“有机—黏土”复合体，促进有机质的保存；黏土质纹层页岩的形成一方面与陆源物质的供给有关，另一方面，火山物质的快速水解形成的黏土矿物与有机质层之间会形成“有机—黏土”复合的假象，有机质多以条带状或断续状形成分布在黏土矿物层之间，镜下可见含晶屑的凝灰物质（图3），也证实了长73亚段黏土来源可能多受控于火山灰碎屑［21］。黄铁矿纹层页岩是黄铁矿与有机质纹层组合形成的二元结构纹层（图3）；黄铁矿纹层页岩的形成与同沉积期陆源输入的活性铁及火山活动供给的大量Fe2+有关。这是因为有机质本身带负电荷，而活性铁带正电荷，两者通过絮凝易形成有机金属络合物而沉淀下来，后期在硫化还原环境下使得胶体黄铁矿向草莓状黄铁矿转化而形成现今有机质层中富含草莓状的现象［22-23］。两类纹层的厚度都在微米级—毫米级，并且展现出了极高的有机质丰度；其石英含量介于14.6%~48.8%之间，长石含量介于7.3%~13.0%之间，黄铁矿含量介于12.4%~46.8%之间，黏土矿物含量介于18.0%~43.0%之间（图4）；富有机质纹层页岩TOC值介于12.36%~22.14%之间，平均值为16.02%。
3.2 不同纹层页岩有机地球化学特征
本研究中，鄂尔多斯盆地延长组纹层状页岩TOC值分布在0.74%~22.14%之间（图5），平均含量为12.32%，其中多数样品高于6%，且有48%的样品高于12%，不同类型纹层页岩之间TOC也存在差异，但均表现出有机质异常富集的特征。热解结果显示，纹层状页岩的S 1值分布在0.20~13.53 mg/g之间，平均值为4.71 mg/g；S 2值分布在0.39~94.27 mg/g之间，平均值为40.86 mg/g；T max值分布在429~452 ℃之间，表明大多数页岩样品处于低熟—成熟阶段［24］。根据有机质类型判识图版表明绝大多数的样品干酪根类型为Ⅱ1型和Ⅱ2型，极少部分样品为Ⅰ型和Ⅲ型［图6（a）］；根据生烃潜力评价图版显示，几乎所有的样品都具有好到极好的生烃潜力［图6（b）］。
图5 鄂尔多斯盆地长73亚段不同纹层组合页岩TOC分布Fig.5 TOC distribution of shale with different laminated combinations in Chang 73 sub-member of the Ordos Basin |
3.3 不同纹层页岩储集空间特征
覆压孔隙度测试结果显示，砂质纹层页岩的孔隙度整体处于1.44%~6.38%之间；凝灰质纹层页岩孔隙度处于1.52%~5.21%之间；砂质混合纹层页岩孔隙度处于1.68%~4.37%之间；凝灰质混合纹层页岩孔隙度处于0.58%~3.04%之间；富有机质纹层页岩孔隙度处于0.13%~4.71%之间（图7）。砂质纹层的孔隙度最高，展现出良好的储集性；凝灰质纹层页岩与混合纹层页岩的孔隙度相对较低，但也具有相当的储集能力；富有机质纹层页岩的储集性最差。
表2 鄂尔多斯盆地长73亚段不同纹层组合页岩孔隙类型划分Table 2 Classification of pore types in shale with different laminated combinations in Chang 73 sub-member in Ordos Basin |
| 纹层组合页岩 | 主要矿物 | 主要孔隙类型 | 主要微裂缝类型 |
|---|---|---|---|
| 砂质纹层页岩 | 石英、长石 | 粒间孔、长石溶孔 | 颗粒收缩缝、有机质收缩缝 |
| 凝灰质纹层页岩 | 石英 | 溶蚀孔、晶间孔 | 颗粒收缩缝、有机质收缩缝 |
| 砂质混合纹层页岩 | 石英、长石 | 粒间孔、溶蚀孔、晶间孔 | 颗粒收缩缝、黏土收缩缝、有机质收缩缝 |
| 凝灰质混合纹层页岩 | |||
| 富有机质纹层页岩 | 黏土矿物、黄铁矿 | 晶间孔、生排烃扩张孔 | 黏土收缩缝、有机质收缩缝、生排烃扩张缝 |
扫描电镜下砂质纹层页岩中碎屑颗粒多呈条带状分布，受刚性矿物差异排列及骨架矿物的高抗压实作用影响，该类纹层组合页岩中粒间孔相对发育［图8（a）］，孔径多分布在4~65 μm之间。此外，受有机酸流体改造，该类纹层页岩中可见大量溶蚀孔［图8（b）］。溶蚀孔是碎屑矿物颗粒被溶蚀的产物［26］，样品中发育的溶蚀孔主要来自于钾长石以及斜长石，部分可形成铸模孔；凝灰质纹层页岩中孔隙发育程度差，孔隙类型多以火山物质溶蚀孔、黄铁矿晶间孔为主［图8（c）］，仅在部分视域下可见少量的有机质孔［图8（d）］。但该类纹层页岩中生烃增压缝及层理缝极其发育，极大地改善了储集性，观察到缝宽在100 nm~2 μm之间［图8（e）］，特别是靠近有机质纹层的区域，受生烃增压影响尤其明显，并且可以观察到有机质填充微裂缝，有机质纹层中的微裂缝常被自生石英所充填，被有机质充填的微裂缝缝宽大于其他没有被充填的微裂缝。微裂缝在增强页岩的渗透性方面起着重要作用，不仅充当了储集空间更是油气和其他流体重要的运移通道。砂质混合纹层与凝灰质混合纹层页岩结合了上述两类纹层的储集特点［图8（f），图8（g）］，表现出溶蚀孔、粒间孔和微裂缝发育的特征。富有机质纹层页岩中孔隙类型以黏土矿物晶间孔、黄铁矿晶间孔及生排烃扩张孔为主，有机质孔少量发育［图8（i）］，微裂隙类型以层理缝、黏土收缩缝、有机质收缩缝及生排烃扩张缝为主，储集性较差。
图8 鄂尔多斯盆地长73亚段不同纹层组合页岩孔隙类型特征（a）砂质纹层页岩，粒间孔发育，N65井，1 602.08 m；（b）砂质纹层页岩，长石溶蚀孔发育，L569井，2 420.92 m；（b）凝灰质纹层页岩，长石溶蚀孔与黄铁矿晶间孔发育，L569井，2 418.46 m；（d）凝灰质纹层页岩，少量有机质孔发育，L569井，2 439.46 m；（e）凝灰质纹层页岩，大量微裂缝发育，L569井，2 436.92 m；（f）砂质混合纹层页岩，大量长石溶蚀孔发育，N228井，1 751.70 m；（g）凝灰质混合纹层页岩，大量长石溶蚀孔发育，L569井，2 438.52 m；（h）凝灰质混合纹层页岩，黏土矿物晶间孔发育，Z375井，1 962.65 m；（i）富有机质纹层页岩，草莓状黄铁矿晶间孔发育，LY10井，1 723.56 m Fig.8 Characteristics of pore types in shale with different laminated combinations in Chang 73 sub-member in Ordos Basin |
4 讨论
4.1 刚性纹层发育规模及连续性控制不同纹层组合页岩储集性
纹层连续性受沉积水动力强度、后期改造作用等因素控制［27-28］，弱水动力环境易形成连续纹层，物性较好，而随着水动力逐渐加强形成断续纹层［29］。并且在后期改造作用成因下，断续纹层中的孔隙被黏土物质填充，胶结作用明显强于连续纹层，从而使纹层的物性变差。纹层连续性、厚度和纹层发育密度影响着纹层的储集性，表现为连续性好、单层厚度大的纹层中孔缝发育程度较好［30-31］。以N65井1 612.16 m和N82井1 544.81 m处的样品为例（图9），2口井均位于盆地南部且距离较近，可视为具有相同的物源条件及沉积环境，并且2个样品具有相似的矿物组成和有机质含量，而其孔隙度却显示出较大的差异性。N65井1 612.16 m的砂质纹层连续性较好，厚度在400 μm~2 mm之间，大部分砂质纹层厚度大于1 mm，孔隙度较好为4.206%；而N82井1 544.81 m的砂质纹层连续性差—中等，厚度在200~300 μm之间且大部分砂质纹层厚度小于200 μm，孔隙度为2.481%。该结果表明刚性纹层的连续性越好，厚度越大对储集性越起到积极的影响。根据纹层发育规模及其连续性判断，砂质纹层页岩中断续状纹层的物性要明显比连续状纹层页岩的低2%~3%。
4.2 矿物组成是控制不同纹层组合页岩储集性差异的基础
不同矿物的类型以及含量控制着孔隙的类型以及大小，影响着纹层型页岩的储集性特征［24］。纹层内主要的矿物成分主要包含石英、长石、黄铁矿、方解石及黏土矿物以及有机质，不同矿物的晶体结构排列、裂缝展布、后期成岩作用等均可表现出不同特征。石英含量与孔隙度呈明显的正相关关系［图10（a）］，研究发现，样品中除了陆源碎屑石英之外，还存在少部分自生石英，陆源碎屑石英作为纹层中重要的刚性矿物，由于其具有较强的抗压实能力，能有效支撑刚性纹层中的颗粒骨架结构，可保留更多的原生孔隙，而根据WANG等［32］的研究即使自生石英占据了一定量的孔隙，但是这部分石英对孔隙空间的发展依然有促进作用。因此，石英含量的增加有利于纹层中孔隙的发育，总体上对纹层型页岩的储集层质量产生积极影响。长石矿物与孔隙度的相关性表现为在随着长石矿物的增加，孔隙度逐渐减小的趋势［图10（b）］。造成该现象的原因与长石受到的溶蚀作用有关，残留长石含量越低，表明纹层中受到的溶蚀作用较强；残留长石含量越高，表明纹层中受到的溶蚀作用较弱，与溶蚀相关的孔隙如粒间溶孔和粒内溶孔不发育，导致孔隙度变差。因此，残留长石含量与孔隙度之间呈现出明显的负相关性。而总体上黏土矿物的含量与孔隙度呈现出明显的负相关关系［图10（c）］，一方面与黏土矿物相关的孔隙如黏土矿物晶间、层间孔缝更易于压实，减小了与黏土有关孔隙的孔径，且破坏原始孔喉的连通性；另一方面随着黏土矿物丰度的增加，易发生胶结作用堵塞住其他的原生或次生孔隙，导致纹层中孔隙度降低［32］。根据脆性指数与孔隙度的相关性来看［图10（d）］，不同纹层组合页岩的脆性指数呈现出砂质纹层页岩凝灰质纹层页岩≈砂质混合纹层的特点，富有机质纹层页岩的脆性指数偏高主要是鄂尔多斯盆地长73亚段黄铁矿的异常富集所导致，而黄铁矿晶间孔对储集空间的影响有限，而成岩期形成的自形和他形黄铁矿甚至会占据部分原始孔隙空间［33］，所以对于富有机质纹层页岩来说脆性指数与孔隙度之间相关性不明显。
4.3 有机—无机协同作用是控制不同纹层组合页岩储集性差异的内核
电子探针面扫描分析可根据指定色阶判断元素相对含量的大小。背散射图像［图11（a）］显示：样品中黏土—有机质纹层中主要矿物为黏土矿物和黄铁矿；砂质纹层中以长石和石英等碎屑矿物为主，还含有少量的黏土矿物，砂质纹层中溶蚀孔极其发育，表现为距离有机质层越近，溶蚀效果越明显。对比各类元素分布特征，发现部分黄铁矿分布在长石矿物的周围，反映出长石矿物溶蚀后被黄铁矿充填的特征，另外富有机质纹层靠近砂质的区域与富有机质纹层内部均出现部分层状的自生石英［图11（a）］。根据电子探针元素面扫描分析，砂质纹层中主要含有Si、Al、K、Ca、Na等元素，黏土—有机质纹层中主要含有Si、Al、C等元素，推测砂质纹层中的长石类矿物受到溶蚀释放出大量K、Al、Na离子［图11（b）—图11（d）］，在纹层间的浓度差影响下，K、Al、Na离子向相邻的黏土—有机质纹层运移，其中K、Al离子的扩散效果最为明显，这也从侧面反映了钾长石受到的溶蚀效果最为强烈。
随着地层温度和热演化程度的增加，有机质开始生烃，干酪根除了会生成石油与天然气，还会释放有机酸和CO2，使流体环境变为酸性［34］。而随着TOC的增加，有机酸含量增加，且与之相关的溶解作用增强，钾长石溶解释放K离子［35］，促进绿泥石转化为伊/蒙混层或伊利石［33］，在此过程中，形成了大量的黏土矿物晶间孔隙和黏土层间缝（图11）。根据探针结果推断，有机质纹层在生烃过程中产生有机酸，与之相邻的砂质纹层和凝灰质纹层中的钾长石和斜长石受到有机酸和CO2溶蚀后释放K离子、Al离子和Na离子，形成新的溶蚀孔和自生石英，砂质纹层与凝灰质纹层中的孔隙均受到改造，在有机酸的作用下形成较多的粒内溶孔和粒间溶孔，在一定程度上增加了孔隙体积，砂质纹层中这一现象更为显著（图11）。根据长石与孔隙度的相关性图可以看出，长石含量与孔隙度的大小呈负相关关系，长石的溶蚀强度可以用残余长石的含量表征［36］，残余长石的含量越高表明受到溶蚀作用越弱，钾长石与孔隙度具有良好的负相关性，而斜长石与孔隙度的相关性不明显，说明钾长石受到溶蚀作用的影响要明显地大于斜长石［图12（a），图12（b）］。以图10（a）中与整体趋势相反的两个混合凝灰质纹层页岩样品为例，即使样品中拥有较高的刚性矿物含量，但其受到的溶蚀作用较少，也呈现出孔隙度较低的特征，该现象表明长石类矿物的溶蚀作用是导致储集性差异现象的关键。
酸性流体溶蚀长石的反应公式如下［37］：
较高的TOC是实现长石溶蚀增孔效应的关键［36］。高TOC能够在热演化过程中释放出更多的有机酸，从而对长石等矿物有着更好的溶蚀效果，而鄂尔多斯盆地异常高的有机质富集程度为此提供了良好的条件，从TOC与孔隙度的相关性图［图12（c）］也可看出随着TOC的增加，孔隙度也呈现出升高的趋势。在相近的TOC含量下，富有机质纹层页岩的孔隙度要显著的低于其他类型纹层页岩，这是因为富有机质页岩纹层的矿物组成以黄铁矿和黏土矿物为主，受到热成熟度较低的影响，有机质孔几乎不发育，孔隙类型主要是黄铁矿晶间孔和黏土矿物晶间孔，这些孔隙对储集空间的贡献较小，即使富有机质纹层中能产生大量的有机酸，但由于缺乏刚性矿物，成岩过程中的压实作用导致了富有机质纹层页岩的孔隙度相比其他纹层页岩差。
热演化程度对有机酸的释放也起着重要的影响，有机质演化程度较低，由于还未开始生烃，有机酸的含量较低，所以溶蚀孔隙欠发育，随着热演化程度的增加，有机酸的含量逐渐升高，纹层中的易溶蚀矿物受到溶蚀，含量降低，从孔隙度与R O的相关性图［图12（d）］可以看出，大多数样品的R O值在0.65%~0.9%这一区间，处于中等热演化程度；在这一过程中，随着R O升高，孔隙度随之升高。据前人研究，有机酸的浓度随着热演化程度出现先增加后降低的趋势［38］，在R O值大约处于0.8%~0.9%时达到峰值，此时有机酸浓度达到最大值［39-40］，这与本研究中孔隙度随热演化程度升高（R O=0.65%~0.8%）而增加有着相同的趋势［图12（d）］。操应长等［41］对长石溶蚀接力成孔的研究发现，在热演化程度相对早期的阶段，即岩石成岩的早成岩—中成岩期，干酪根的热演化产生了大量的有机酸与CO2，有机酸类型为乙酸，并含有少量丙酸，其他类型的有机酸较少，这说明在页岩中广泛发育可直接作用于长石类矿物的酸性流体；而CO2主要为热脱羧产物，在水的作用下其对长石矿物也会产生一定溶蚀作用，无论是酸还是CO2对储层的储集空间改造均提供了正向的影响。笔者在此基础上建立了不同纹层组合页岩有机—无机协同作用模式图（图13），随着热演化程度升高，富有机质纹层中产生的有机酸与CO2在生烃增压的作用下，向着相邻孔隙度较高的砂质或凝灰质纹层中运移，保存完好的原生孔隙网络是流体运移的基本通道［42］，其运移路径除了受到孔隙度差异的控制，同时微裂缝也提供了流体运移通道。有机酸和CO2等酸性流体对溶解有显著影响，可以增加蚀变和溶解的强度，富含长石矿物的砂质和凝灰质纹层受到有机酸改造形成长石溶孔，进一步改善了储集性；溶蚀过程中产生的K、Al、Na等离子在浓度差的作用下又向相邻的富有机质纹层中迁移，在与富有机质纹层相邻处与富有机质纹层内部均有层状自生微晶石英沉淀，而黏土矿物往往形成于富有机质纹层内。综上所述，页岩中有机质热演化的产物包括烃、酸和CO2均参与无机矿物的成岩作用，在矿物规模下，有机质的出现会导致不同类型纹层页岩中的矿物以更复杂的方式变化［43-44］。有机—无机协同作用广泛的发生在成岩作用和有机质热演化过程中是导致不同类型纹层页岩出现储集性差异现象的重要因素。
5 结论
（1）鄂尔多斯盆地长73亚段富有机质页岩主要发育砂质单纹层、凝灰质单纹层、富有机质单纹层、黏土质单纹层和黄铁矿单纹层等5种单纹层类型；形成砂质纹层页岩、凝灰质纹层页岩、混合纹层页岩、混合凝灰质纹层页岩和富有机质纹层页岩5种纹层组合类型。
（2）不同纹层组合页岩的储集性呈现显著差异，砂质纹层页岩以粒间孔—溶蚀孔为主导，储集性最好；凝灰质纹层页岩微裂缝发育，有效改善其储渗能力；混合纹层结合了上述2类纹层的储集特点；富有机质纹层页岩的有机孔未大量生成，仅发育少量晶间孔与有机质收缩缝，储集性最差。
（3）刚性纹层的发育规模、连续性及刚性矿物含量是影响着纹层储集性的基础。单层厚度大、连续性好且刚性矿物含量越高的纹层储集性越好。
（4）有机—无机协同作用控制了不同纹层组合页岩储集性差异，热演化程度中等、较高的有机质有利于有机酸的产生，驱动长石类矿物的溶蚀，砂质纹层页岩受到溶蚀改造的现象最为明显。
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