四川盆地五峰-龙马溪组页岩储层形成机理

摘要

通过对四川盆地五峰-龙马溪组典型井和剖面优质黑色页岩岩石学、矿物学、地球化学、多尺度孔隙结构等对比研究，取得以下结论和认识:
　　(1)四川盆地五峰-龙马溪组优质黑色页岩(TOC＞2.0％)空间展布受隆坳格局控制，坳陷中心沉积厚度大，向古隆起方向减薄。威远和长宁地区优质黑色页岩沉积于黔中隆起和川中隆起之间的坳陷区，主要岩性为黑色钙质页岩、黑色粉砂质页岩和少量黑色硅质页岩;焦石坝地区优质黑色页岩沉积于川中隆起和雪峰隆起之间的坳陷区，主要岩性为黑色硅质页岩和黑色粉砂质页岩。
　　(2)五峰-龙马溪组黑色页岩矿物组分、时空展布和厚度上存在差异:长宁和威远地区碳酸盐矿物含量相对较高，焦石坝地区石英含量相对较高，且焦石坝地区石英和TOC具有很好的相关系，而威远和长宁地区石英和TOC不具有明显的相关系;威远地区优质黑色页岩主要分布在龙马溪组中下段，厚度在25m左右，五峰组不发育，长宁和焦石坝地区优质黑色页岩主要分布在五峰组和龙马溪组下段，厚度分别为30m左右和40m左右。造成这个差异的主要原因是古隆起迁移引起的沉积中心的迁移。
　　(3)四川盆地及周缘五峰-龙马溪组沉积时期古隆起的发育与迁移对上扬子五峰-龙马溪组沉积期海盆沉积格局产生重要影响，在綦江地区还形成一个水下隆起，导致不同地区五峰-龙马溪组优质黑页岩地球化学特征显示古生产力、氧化还原条件、水体滞留程度和埋藏效率差异较大，威远地区的初级生产力、氧化还原环境和埋藏效率比长宁和焦石坝地区差，但水体滞留程度比长宁和焦石坝地区强。这些差异导致不同地区有机质页岩的富集方式不同:威远地区富有机质页岩富集的模式主要是水体滞留导致底层水体缺氧，有机质的埋藏效率增加;焦石坝地区富有机质页岩的富集模式为半开放-开放水体生物繁盛与深水底层水体缺氧，从而影响富有机质页岩的富集;长宁地区位于两者的过渡区。
　　(4)五峰-龙马溪组黑色页岩主要发育有机质孔、无机孔和裂缝空隙类型，其中有机质孔为主要的孔隙类型。孔隙特征和岩相有着密切关系，无机孔在不同岩相页岩中都发育较少，大多数原始的粒间孔都被运移有机质充填。有机质赋存状态的差异影响了有机质孔分布的差异:钙质页岩有机质主要以团块状颗粒的形式存在，颗粒间充填的运移有机质含量较少;硅质页岩有机质的赋存状态以团块状颗粒和粒间充填的运移有机质形式为主;而粉砂质页岩主要以粒间充填的运移有机质为主。黑色钙质页岩和黑色硅质页岩微孔和介孔都发育，介孔孔隙体积略大于微孔孔隙体积;黑色粉砂质页岩主要发育介孔，介孔孔隙体积远大于微孔孔隙体积。
　　(5)五峰-龙马溪组黑色页岩的成岩作用影响黑色页岩干酪根成熟之前的原始孔隙状态，进而影响有机质的分布形态，而有机质热演化主要影响有机质孔的形成与分布。有机质孔的形态有四种特征:①有机质孔孔径大，呈圆状;②有机质孔呈扁平状;③有机质孔呈干裂状;④有机质孔多而小。
　　(6)五峰-龙马溪组富有机质页岩均经历了早期深埋藏，后期强隆升和强变形作用。在这些过程当中页岩的温度、压力的改变会引起页岩孔隙结构的改变，遭受构造变形黑色页岩比未发生构造变形黑色页岩的有机质孔孔径小，等温氮气吸附孔隙体积和孔隙比表面积小，介孔不发育。
　　(7)孔隙结构受页岩岩相、有机质热演化和构造抬升控制。页岩岩相和成岩作用影响富有机质页岩成熟之前原始孔隙形态和分布，进而影响有机质成熟后运移有机质的形态和分布;有机质热演化影响有机质孔的发育和分布;后期抬升改造影响有机质孔孔径大小和孔隙度。有机质孔的孔径和孔隙度在一定程度反映了黑色页岩初始压力的保存条件，油裂解过程中形成的初始异常高压释放得越早有机质孔孔径越小、孔隙度越低，越晚有机质孔孔径越大、孔隙度越高，因此在一定程度上有机质孔隙孔径的大小反应了页岩保存条件的好坏。
　　(8)焦石坝、威远和长宁地区无机孔具有相似性，主要为碎屑颗粒之间的粒间孔和碳酸盐颗粒中的粒内孔，由于碳酸盐矿物含量的差异因此威远和长宁地区粒内孔相对发育。焦石坝、威远和长宁地区的热演化过程具有相似性，都达到过成熟阶段，因此有机质孔都发育，而不同之处表现在有机质孔孔径和形态，造成有机质孔孔径和形态差异的原因是抬升过程中的构造变形的差异。