摘要：黔南罗甸地区中泥盆统火烘组地层发育一套黑色岩系，主要为黑色碳质泥页岩，其成为页岩气烃源岩的潜力较大。火烘组有机地球化学特征主要研究其有机质丰度、有机质热演化程度、有机质类型等方面内容。其成因机理的初步分析主要以其沉积相为突破口，重点分析有机质物源、运移、生烃演化等方面内容。研究表明，罗甸地区中泥盆统火烘组黑色页岩系地层有机质含量较高，有机质成熟度较好，粘土矿物所占比重较大，是较为理想的页岩气烃源岩。地层中有机质来源主要是菌、藻类生物，形成于缺氧环境下。
关键词：中泥盆统；黑色岩系；有机地球化学特征；黔南罗甸地区；页岩气
1 研究区概况
研究区位于贵州省南部边缘，为罗甸县所辖。研究区位于扬子准地台与右江造山带结合部位，地形地貌复杂，主要山脉和沟谷展布与地质构造、岩性分布基本一致。研究区属亚热带湿润气候区，气候炎热，降雨量丰富。交通以公路为主，属珠江水系之蒙江河在本区内并无通航之利。公路网络以罗甸县城为中心，可通达相邻各县及省会贵阳，另有简易公路可达县辖各乡镇。
2 火烘组地层特征
研究对象为火烘组地层，岩性为黑色炭质泥岩夹砂岩或黑色炭质泥岩与砂岩互层，该组地层沉积厚度大（紫云一带厚890m）、分布局限（裂陷槽）、所夹砂岩夹层多为主要特征。按岩性可划分为三段。
第一段仅出露于床井背斜核部。出露零星，风化程度较强烈。厚度大于80m。下部为黄灰色薄至厚层钙质粉砂岩、泥岩，具正粒序。中部为黑色含碳质粘土质页岩、灰色中厚至薄层生物碎屑灰岩及黑色粘土质页岩与灰白色中薄层细粉粒石英砂岩互层，生物碎屑主要以海百合茎、腕足等碎片为主。上部岩性复杂，总体上以杂色粘土质页岩、泥岩夹灰白色中薄层细粒石英砂岩、硅质岩为主。在局部地段本段中上部有一层厚块状的细粒石英砂岩，其厚度变化较大（0-15m），极不稳定。该段化石较少，产腕足、海百合茎和牙形石。
第二段，出露于床井背斜翼部，边外河背斜核部。该段主要为灰白色厚层块状细粒石英砂岩，夹一至数层粘土质页岩。在区域上页岩不稳定，在小范围内其厚度、层数都有较大变化。厚约60-90m。
第三段，厚约79m。分布于床井背斜、边外河背斜翼部。在区内较稳定。为深水相黑色含碳质薄至中厚层粘土岩夹少量中至薄层粉砂岩。下部的粉砂岩以石英砂岩为主，与下伏第二段为渐变过渡接触。上部以岩屑粉砂岩为主，顶部的粘土岩中含硅质。本段由五个旋回组成，旋回底部以粉砂岩为主，向上逐渐过渡为粘土岩为主。综合上述，该段在沉积过程中水体是逐渐加深的。产竹节石。
3 火烘组有机地球化学特征及页岩气潜力初步分析
3.1 火烘组黑色岩系总有机碳含量（TOC）分析
总有机碳量（TOC）（或总有机碳）是以碳的含量表示有机物总量的一个指标。总有机碳量的测定采用燃烧法，能将有机物全部氧化，比生化需氧量或化学需氧量更能反映有机物的总量。于野外剖面采取20件样品，分析结果显示，总有机碳含量为0.20%-4.24%，平均值为1.35%；总硫含量为0.01%-1.15%，平均值为0.25%。总有机碳含量大于1.0%就达到了页岩地层生气的有机碳指标，火烘组地层具有页岩气开发的潜力。
3.2 火烘组黑色岩系热成熟度（R0）分析
火烘组黑色泥页岩作为具备生烃潜力的烃源岩，成熟度分析是一种重要的有机地球化学指标。未熟-低熟烃源岩及原油与油气的最大区别是成熟度特征。未熟-低熟烃源岩的R0（热成熟度）为0.2%-0.7%，成熟烃源岩R0>0.7%，R0总体上随着烃源岩的埋深深度增大而呈规律性的增大，不同地区成熟度与埋深的关系有所差异，但位于同一地区不论烃源岩的显微组分组成和沉积环境的差异，热成熟度都较好地反映了有机质埋深情况的早期热演化规律。
热成熟度（R0）反应的是有机质是否已经进入热成熟生气阶段（生气窗）。因为有机质进入生气窗后，生气量剧增，有利于形成商业性页岩气藏。北美页岩气储层的R0值一般大于1.1%。
野外露头采集四个样品的热成熟度（R0）分别为4.09%、4.25%、3.98%、4.25%，均超过了1.3%，达到了烃源岩页岩气成气的热成熟度指标（R0>1.3%），是较好的生气烃源岩。
3.3 火烘组黑色岩系矿物组分分析
一般认为泥页岩主要由粘土矿物组成，其次为碎屑矿物如石英、长石和少量自生非黏土矿物，包括铁、猛、铝的氧化物和氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硫化物及一些磷酸盐等。实际上矿物组成与含量变化很大。富含SiO2（有时高达85%以上）者为硅质泥页岩；含大量碳化有机质者为碳质泥页岩；含较多分散有机质和硫化铁者为黑色泥页岩。
研究表明，页岩气储层中粘土矿物的含量与吸附气含量具有一定的关系，其中最主要的是伊利石；蒙脱石类膨胀性粘土矿物不利于对后期储层压裂造缝。
对样品BWHP-11H3、BWHP-12H5、BWHP-12H8、BWHP-3H1、BWHP-8H1的分析结果表明，样品中矿物组成主要为伊利石（21-39%）、石英（45-60%）、长石（2~3%）等，另外高岭石也是大多数岩石样品的重要组成矿物成分，少数岩石样品含绿泥石矿物，测试样品中不含方解石、白云石及蒙脱石。其中，伊利石、高岭石两种粘土矿物占到了被测样品矿物组分的35%。
长石、石英为沉积岩的主要组成矿物。绿泥石、伊利石、高岭石等粘土矿物含量较高，说明了样品富有机质，火烘组地层是以富有机质泥页岩为主的。
大量资料可以证明，深水、静水沉积物中有机质的丰度，随着粘土矿物成分的增加而增大，这有利于页岩气的吸附，故火烘组地层具备一定的页岩气勘查潜力。
3.4 火烘组黑色岩系有机质类型分析
火烘组黑色页岩泥页岩中的有机质主要呈分散状态产于细粒沉积物中。其中的有机质主要有3类：地质类脂物、腐殖酸和干酪根。主要为腐泥型干酪根。干酪根是沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和有机溶剂的分散有机质（Hunt，1979）。干酪根是沉积有机质的主体，约占总有机质的80%-90%，研究认为80%以上的石油烃是由干酪根转化而成。火烘组黑色泥页岩有机质类型干酪根占了大多数，有机质成分以腐泥型为主（占95%以上），生烃能力极强。干酪根对研究其页岩气生烃、含气、吸附等方面内容具有重要意义。
4 结论
贵州省黔南罗甸地区泥盆系地层中，黑色岩系主要分布于盆地相区的火烘组，这对于黔南地区泥盆系页岩气勘查工作具有指示意义。黔南罗甸地区火烘组地层岩性主要为一套黑色岩系，为黑色炭质泥岩夹砂岩或黑色炭质泥岩与砂岩互层，偶夹少量硅质岩、灰岩。该组地层沉积厚度大（紫云一带厚890m）、分布局限（裂陷槽）、黑色泥岩多含黄铁矿，所夹砂岩夹层多为主要特征。黔南罗甸地区火烘组黑色岩系具有有机质丰度高（其中总有机碳平均值为1.35%，）、有机质类型以腐泥型干酪根为主、有机质演化程度较高（R0均值达到了4.14%）、矿物组成上粘土矿物含量较高、烃源岩厚度较厚（达到97m以上）等特点。仅从有机地球化学角度分析，这不失为较具有勘查潜力的页岩气烃源岩。火烘组地层具备页岩气藏形成的地质条件，预估资源量较大，勘查前景广阔。
参考文献：
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作者简介：徐斯强（1990-），男，助理工程师，本科，主要从事地质矿产勘查工作。
论文作者:徐斯强,庞发友
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/16
标签：页岩论文; 有机质论文; 砂岩论文; 矿物论文; 粘土论文; 黑色论文; 地层论文; 《基层建设》2018年第3期论文;