1、第 卷 第期 ，年 月 ，：桂中坳陷融水融安地区下石炭统黑色泥页岩沉积特征及成藏潜力探讨黄文芳，王瑞湖，王祥，张美玲，韦访，王来军，岑文攀（广西壮族自治区地质调查院，广西 南宁 ）摘要：为了进一步揭示研究区页岩气的成藏潜力与影响因素，通过野外地质调查、剖面资料、桂北下石炭统富有机质泥页岩层地质参数井（井）测录井资料、室内岩矿分析测试等，综合分析了桂中坳陷北部融水融安地区下石炭统鹿寨组页岩气主要目的层系的沉积特征及黑色泥页岩有机地化特征、含气性和储集保存条件，进而探讨了该区页岩气的成藏潜力。结果表明：研究区融水和睦以东地区目的层系鹿寨组下段岩性为灰黑色泥质灰岩、钙质泥岩、炭质泥岩为主。融安地区目
2、的层系下石炭统鹿寨组下段岩性以灰黑色、黑色含粉砂含钙泥岩、含碳泥岩夹黑色泥灰岩以及黑色炭质页岩为主；优质泥页岩段约。值介于 之间，平均 ，值介于 之间，平均值为 ，属于高过成熟演化阶段，表明其已进入大量生干气期。储集层孔隙类型主要为矿物溶蚀孔、微裂缝、有机质孔隙等，经后期改造可形成较好的连通通道以及提高孔渗能力。且含气性最高可达 ，不含残余气。融水融安地区下石炭统鹿寨组黑色泥页岩层系具有较好的页岩气成藏及勘探潜力，研究成果可为桂北乃至整个广西古隆起边缘页岩气的勘探提供参考。关键词：鹿寨组；泥页岩沉积特征；页岩气；成藏潜力；桂中坳陷中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言近年来，广西页岩气勘探
3、以垭都紫云罗甸南丹都安断裂带与其次 级 构造 断 裂 带河 池宜州柳州鹿寨一线分布的中下泥盆统塘丁组、中泥盆统罗富组以及部分地区的下石炭统鹿寨组作为主力勘探层系。前人根据剖面样品的有机地球化学分析数据认为：桂中坳陷北部南丹河池地区、鹿寨地区等中下泥盆统塘丁组、罗富组，下石炭统鹿寨组暗色泥页岩厚度大、有机质含量高、热演化程度处于高过成熟生干气阶段、有机质类型较好（大部分为型，少量型）、属于还原的深水沉积环境，为深水陆棚或台盆沉积环境，认为具有较好的页岩气勘探前景，。另外，桂中坳陷西北部、北部中下泥盆统、下石炭统富有机质泥页岩层段均有一定的气显，但规模较小，为后期页岩气的选区勘探提出了较大的考验。
4、翟刚毅等 根据四川盆地内部威远古隆起、雪峰古隆起、汉南古隆起等构造区的勘探开发成果，提出了“古隆起边缘成藏模式”，认为古隆起周缘埋藏深度适中，热演化程度处于高过成熟阶段，构造破坏作用较弱，具有较好的生成及保存条件。该成藏模式为探索雪峰山古隆起南缘桂中坳陷北部的页岩气成藏潜力提供了较好的理论基础。争取通过探索研究古隆起边缘富有机质泥页岩的沉积特征、生烃条件以及沉积环境、含气性特征等方面，从而进一步推动广西页岩气勘探。本次研究区属于雪峰山古隆起南缘，前期页岩气勘探仅进行了少量的地质调查工作收稿日期：；修回日期：基金项目：广西科技厅 年重点研发计划项目广西页岩气成藏条件与预测评价关键技术研究（编号：
5、）、广西壮族自治区地质矿产勘查开发局“广西关键矿产资源深部勘查人才小高地项目”（年度）共同资助。第一作者：黄文芳（），男，硕士，工程师，主要从事油气地质调查研究。：通信作者：王瑞湖（），男，博士，教授级高级工程师，长期从事矿产地质研究。：引文格式：黄文芳，王瑞湖，王祥，等桂中坳陷融水融安地区下石炭统黑色泥页岩沉积特征及成藏潜力探讨矿产与地质，（）：（包括选点采样等）。初步研究了罗城融水地区早石炭世早期岩相古地理特征，表现为混积陆棚三角洲相台棚相三角洲相的沉积旋回。总体上对雪峰山古隆起南缘（桂中坳陷北部）下石炭统黑色泥页岩层系发育地区的调查研究程度相对较低，尚未有较大突破。笔者利用野外露头剖面、
6、路线地质调查、分析测试及桂北地区第一口完整钻遇下石炭统富有机质泥页岩层的 井资料等综合研究资料，分析了桂中坳陷北部融水融安地区下石炭统鹿寨组下段富有机质泥页岩的沉积特征及页岩气成藏潜力，为下一步探索古隆起边缘的富有机质泥页岩发育区的页岩气勘探及工作部署提供参考依据。区域地质背景桂北地区以南丹宜州柳城断裂带、带内及两侧同走向褶皱，共同组成一总体近向弧状断褶带为边界，其与雪峰山古隆起南缘相邻，西北侧为黔南隆起，西南侧为南盘江坳陷，东侧与桂林坳陷、大瑶山隆起相邻，南端为大明山隆起。依据桂中坳陷的盖层沉积环境、后期构造变形组合特点及样式等将其划分为“四凹三凸一斜坡”沉积构造单元，即环江浅凹、宜山断凹、
7、红渡浅凹、象州浅凹，马山断隆、罗城低凸起、柳江低凸起以及柳江斜坡（图）。研究区（图）靠近雪峰山古隆起南缘，位于桂中坳陷东北部柳城斜坡北部融水融安一带。东以永福龙胜断层为界与桂林坳陷相邻，南以河池宜山柳江断裂为界与宜山断凹（断褶带）过渡。地表出露地层为中泥盆统下石炭统。东以泥盆系为主，西以石炭系为主。断裂主要发育于褶皱两翼，切割错断地层使褶皱两翼出露不完整，以走向断层为主，对褶皱构造的完整性破坏较大，其中 近 向的走向断层尤为发育，大多为向西倾斜的逆断层，西盘依次上升形成“叠瓦状”构造。有少量 向断层，稀疏发育，规模不大，延伸不远，多数呈左旋平移断层，形成时代主要为印支期，少量形成于燕山期。研究
8、区构造沉积受控于三江融安断裂。该断层经过较长期的活动，多种迹象表明它发生于加里东早期或更早，到印支期又复活。区内 向后期形成的逆断层切割先期形成的 向主断层，次生断层不多，但是由于主断裂多期活动，形成的构造很复杂（图）。沉积特征 岩性特征根据路线地质调查、实测剖面资料以及 井录井资料等，将研究区鹿寨组地层划分为三个岩性段（图），鹿寨组下段为本次研究的主要目的层系，融安潭头乡地区岩性特征表现为：主体为黑色页岩、灰黑色钙质泥岩夹深灰色薄层状泥质灰岩，水平层理发育（图、）。下部为黑色炭质页岩夹灰黑色薄层状泥质灰岩、含钙泥岩（或含灰泥岩）（图、），属于富有机质泥页岩层段，厚约；中段为灰黑色钙质泥岩夹少
9、量深灰色含泥粉砂岩、泥质灰岩或灰岩透镜体（图），水平层理发育，厚约 ；上段为灰黑色泥页岩夹薄层状泥质灰岩，泥质灰岩夹层相较于中下部有增加的趋势，厚约。鹿寨组下段整体厚度约 ；融水和睦地区岩性特征表现为：底部以灰黑色薄层含碳钙质泥岩与尧云岭组灰色中厚层状生物屑灰岩为界，向上变为黑色泥岩、灰白色薄层状粉砂岩、细砂岩等（图）。含碳钙质泥岩厚约，泥岩厚约。沉积环境分析早石炭世早期继承了晚泥盆世的沟、台相间的展布格局，但碳酸盐台地逐渐解体，开始发育滨海碎屑潮坪沼泽和浅海陆棚、三角洲及开阔台地沉积环境。自西向东，呈现出水体逐渐加深的过程。根据野外地质调查、实施的浅钻、实测地质剖面以及地质参数井 井连井沉积
10、相剖面（图）发现，由于和睦断裂（图）的构造作用，以该断裂为界，两侧的沉积环境存在较大的差异性，呈现出断裂控相的特征。断裂以西北高村一线早石炭世杜内期发育开阔台地，断裂以东研究区为浅水陆棚或台棚相，发育泥质灰岩、钙质泥岩等。早石炭世鹿寨期早期也发生较大差异性分化，和睦断裂以西发育浅水沉积“鹿寨组”（过渡型，属于浅水类型），寺门村小长安镇一线发生海侵，水体向陆逐渐推进，发育泥质灰岩、泥岩、砂岩等沉积物，处于浅水陆棚沉积环境。断裂以东东良村一带鹿寨组下段可大致分为两个亚段，下段为灰黑色钙质泥岩、泥岩、泥灰岩，以及钙质泥岩与泥灰岩互层、泥灰岩夹钙质泥岩，主体上以泥灰岩为主，上段为灰黑色含碳钙质泥岩夹泥
11、灰岩，均表现出较为深水的沉积特征。并且和睦镇到龙头镇一带海水由柳城县太平镇一带向陆推进，海侵达到最大时期，主要以黑色钙质页岩、泥岩夹灰黑色泥质灰岩、泥灰岩等沉积物为特征，属于深水陆棚相，可作为下一步页岩气勘探的重点区域。第 卷第期黄文芳等：桂中坳陷融水融安地区下石炭统黑色泥页岩沉积特征及成藏潜力探讨图研究区大地构造位置（），地质简图（），融安地区地层柱状图（）（），（），（）矿 产 与 地 质 年图研究区鹿寨组下段泥页岩特征 （）融水东良村鹿寨组下段黑色钙质泥页岩；（）融水东良村鹿寨组下段黑色含炭泥岩；（）境背村鹿寨组下段钙质泥岩夹泥质灰岩透镜体；（）境背村鹿寨组下段灰黑色含炭钙质泥岩夹薄层泥
12、质灰岩；（）井鹿寨组下段 灰黑色钙质泥岩夹泥质灰岩；（）井鹿寨组下段 黑色页岩。图和睦镇与小长安镇界线处民族村鹿寨组下段岩性特征 第 卷第期黄文芳等：桂中坳陷融水融安地区下石炭统黑色泥页岩沉积特征及成藏潜力探讨图北高 井培村 井连剖面早石炭世早期沉积相图 临桂组桂平组马平组大埔组罗城组寺门组黄金组鹿寨组英塘组 尧云岭组 融县组 桂林组额头村组 唐家湾组 信都组 东岗岭组 清溪组 边溪组 黎家坡组 福禄组 地层界线 断层 钻井 研究区矿 产 与 地 质 年地球化学测试与分析自研究区东良村、境背村一带针对鹿寨组下段富有机质泥页岩层段共采集样品 件。根据野外采集样品的质量及岩性，选择其中件含有机质样
13、品在重庆地质矿产研究院进行了有机质地球化学特征、矿物成分等测试，样品分布见图。分析测试采用总碳分析仪 ，依据标准为 。值采用 显微光度计进行测试，依据标准为 。矿 物 成 分 采 用 型 射线衍射仪进行分析，依据标准为 。基于这些测试数据（表），开展了相应地研究分析。表研究区鹿寨组下段富有机质页岩测试数据 层段样品编号（石英长石黄菱铁矿）碳酸盐矿物其他矿物黏土矿物伊利石绿泥石高岭石伊蒙混层鹿寨组一段 页岩气成藏条件 泥页岩厚度及展布规律泥页岩厚度为自生自储型的页岩气成藏规模提供了基础条件。结合前人对研究区及周缘地区下石炭统鹿寨组露头剖面以及 井等钻遇泥页岩厚度的情况，认为研究区下石炭统鹿寨组下
14、段在龙头潭头乡一带存在一个沉积中心（图）。厚度中心位于和睦断裂东侧潭头乡一带，近 向展布，最大厚度可达约 ，其黑色页岩厚度一般介于 之间，单层泥岩最大厚度可达，富有机质泥页岩层段连续厚度可达，主要岩性为灰黑色钙质页岩和黑色炭质页岩。泥页岩的厚度在横向上具有较大的变化，从寺门组、小长安镇至和睦镇、潭头乡，泥页岩的厚度逐渐增大，由 增至 。因此，认为研究区泥页岩厚度为页岩气的生成提供了较好的物质基础条件。有机碳含量及有机质成熟度泥页岩有机碳含量作为页岩气生成的关键性因素之 一，它 的 高 低 直 接 影 响 着 泥 页 岩 的 生 烃 能力 。普遍认为，优质烃源岩的有机碳含量最低标准应超过 。根据
15、富有机质泥页岩采样测试数据分析结果，和睦镇东良融安县培村一带鹿寨组下段黑色泥页岩 值介于 之间，平均值为 ，一般大于（图），占总样品数的；根据 井岩心测试分析，值介于 之间，图融水融安地区鹿寨组下段泥页岩厚度分布图 井号泥岩厚度厚度等值线（）县、乡第 卷第期黄文芳等：桂中坳陷融水融安地区下石炭统黑色泥页岩沉积特征及成藏潜力探讨图融水县东良村鹿寨组下段有机地化特征及矿物组成特征 平均值为 ，其中 值的富有机质泥页 岩 占 主 体，累 计 厚 度 约 。依 据 张 水 昌等 的 分级评价标准，属于好的烃源岩。另外，样品岩性主要为灰黑色薄层状含粉砂含钙泥岩或含钙含粉砂泥岩，且均具有较高的 值，从侧面
16、说明了古隆起边缘虽有陆源物质的参与，但仍具备较好的物质条件基础。泥页岩地质评价参数中，热演化程度值是一个主要指标，但并不是决定页岩气是否能成藏的关键因素。它是表征富有机质泥页岩的一个重要有机地球化学参数，用来反映有机质的生气演化程度，常用镜质体反射率（）作为评价指标，。和睦镇至潭头乡一带鹿寨组下段热演化程度值介于 之间，平均值为 （图）。井测试分析介于 之间，平均值为 。值指示富有机质泥页岩已进入高过成熟演化阶段，以生干气为主。综上分析，认为研究区鹿寨组下段尚具备较好的生烃潜力。岩石矿物组成特征根据全岩成分测试分析结果（表），研究区鹿寨组下段泥页岩矿物主要包括石英、斜长石、方解石、白云石、菱铁矿、黏土矿物和少量黄铁矿，组成中石英占比介于 之间，平均值为 ，黏土矿物占比主要在 之间，平均值为 ，碳 酸 盐 矿物 总 量 占 比 为 ，平均值为 。主要以石英与黏土矿物为主（图），石英含量自下而上有变大的趋势，脆性矿物含量略微大于黏土矿物含量。脆性矿物含量相对较高，有利于后期压裂改造形成导流缝。吉利明等 认为黏土矿物中吸附甲烷容量的大小依次为蒙脱石、伊蒙混层、高岭石、绿泥石、伊利石。研究区黏
