中国页岩类型有机地化综述

摘 要：海相页岩以高有机碳含量、高石英含量、高演化程度为特征，Ro平均值均大于1.5%，有机质类型主要为I型;而海陆过渡相页岩以较广的有机碳含量变化范围、高粘土矿物含量为主要特点，演化成熟度处于成熟-过成熟阶段，有机质类型以II和III为主;陆相页岩以石英和粘土矿物含量为主，热演化程度较低，有机质类型多样。

随着页岩气开发技术的日益成熟，页岩气资源成为全球能源领域的热点，尤其在美国页岩气成功勘探开发的推动下，有关页岩气理论研究也取得了突飞猛进的发展。页岩气以吸附和游离两种状态同时赋存于泥页岩中，中国富有机质页岩发育层系多、类型多、分布广。以其发育背景可分为海相、陆相及海陆过渡相。

1海相页岩有机地化特征

有机质类型是评价泥页岩生烃潜力的重要参数，不同类型的有机质在不同演化阶段产物差别较大。结合泥页岩的显微特征及荧光特性，海相富有机质页岩的有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ1型，显微组分主要表现为沥青和腐泥等组分，由于多为古生代地层，无高等植物，一般不含惰质组、壳质组和和镜质组，其中沥青组分以多种形态存在，如块状、脉状、碎屑状沥青，在油浸反射光下呈现灰白色，无荧光，腐泥组主要为离散状矿物沥青基质。

中国海相富有机质泥页岩有机质丰度在不同地区和地质年代上都有较大的差异。上扬子地区由于发育优质的富有机质泥页岩，从而有机碳含量最高，其中寒武系和志留系地层最好;而在塔里木地区震旦-寒武系地层有机碳含量较好。

热演化成熟度是判断泥页岩是否生油气及油气类型的基本参数和指标。在不同的热演化阶段，不同类型有机质的产烃能力和产物是不同的，有机质热演化程度决定着生油气潜力。就相对于其他地区而言，中国主要海相页岩地层具有沉积时代早、构造运动复杂等特点，造成泥页岩有机质成熟度偏高。通过研究发现，由于塔里木盆地地温梯度较低，使得塔里木盆地海相页岩具有相对较低成熟度，从而造成有机质向油气转化的时间变长。鄂尔多斯盆地海相富有机质泥页岩多处于高—过成熟阶段，多数地区Ro值大于1.5%，最高可达3%。四川盆地海相泥页岩以高演化程度为特征，Ro平均值均大于1.5%。所以中国古生界海相盆地多以产气为主。

2陆相页岩有机地化特征

通过对对我国鄂尔多斯盆地延长组、辽河坳陷东部凹陷沙三段和柴达木盆地中侏罗统大煤沟组页岩样品进行有机元素和显微组分测试发现，陆相页岩干酪根H/C原子比0.6-1.5，O/C原子比0.08-0.24，氢指数介于60-300mg/g，显微组分主要表现为镜质组和壳质组，其次是惰质组和腐泥组，综合分析认为陆相泥页岩有机质类型以腐殖型的III型为主，其次是偏腐殖的Ⅱ2型干酪根，含少量的I和II1干酪根。陆相泥页岩TOC值分布较广，主要集中在1%-3%，但在0%-1%和3%-7%的范围内也有分布;氯仿沥青“A”值主要集中在0%-0.1%;总烃（HC）值主要集中在0 ppm-500ppm;生烃潜量（S1+S2）值在0mg/g-12mg/g都有分布。通过对我国鄂尔多斯盆地延长组和辽河坳陷东部凹陷沙三段陆相泥页岩进行了有机质成熟度测定发现，泥页岩有机质成熟度主要集中在0.5%-1.5%之间，处于成熟阶段-湿气（原油伴生气）阶段。另外也可用热解峰温（Tmax）来反映有机质热演化程度，有机质成熟度一般与热解峰温呈正比关系，通常将435℃的热解峰温作为有机质的生烃门限，根据测试结果，延长油气区的延长组长7段与长9段的源岩热解峰温大多数介于453℃～467℃之间，根据Tmax表明泥页岩基本进入生油窗-湿气阶段。

3海陆过渡相页岩有机地化特征

由于海陆过渡相泥页岩有机质成熟度较高，H/C原子比和O/C原子比都较低，而Tmax值较高一般大于500℃。根据原子比及氢指数，有机质类型以Ⅲ型为主。从泥页岩显微组分特征分析，发现其镜质组和惰质组较为丰富，样品出现大量灰白色碎块状、脉状镜质体、碎屑状镜质体，样品以镜质体为主，此外还出现大量丝质体碎屑，而壳质组和矿物沥青基质较少见。

对海陆过渡相泥页岩样品进行了有机碳含量测定和统计发现，海陆过渡相泥页岩有机质丰度较高，TOC值变化范围大，基本上都接近或者超过了2%，主要集中在1%-4%;氯仿沥青“A”及生烃潜量（S1+S2）实验结果表明泥页岩有机质丰度变化范围较大，氯仿沥青“A”含量从0.001%-0.0157%不等，生烃潜量从0.09mg/g-29.17mg/g不等。总烃（HC）值主要集中在8 ppm-16ppm。海陆过渡相页岩由于沉积环境变化较快，导致各项有机质丰度指标均变化较大，其中南方海陆过渡相有机碳含量较北方区域更高，这与南方沉积环境中泥炭沼泽的碳质泥页岩密切相关。

海陆过渡相泥页岩主要是晚古生代石炭—二叠系、中生代和新生代等地层中。通过对相关层系泥页岩有机质成熟度分析研究，有机质成熟度分布主要集中在0.5%-3 %，从而显示泥页岩处于成熟-过成熟热演化阶段。与北方辽河东部凸起山西组和鄂尔多斯盆地山西组成熟度分布集中不同，黔北台地隆起二叠系龙潭组泥页岩镜质体反射率变化范围较大。这与研究区所经历的构造演化较为相关，鄂尔多斯盆地延长油田下寺湾-云岩区位于克拉通盆地内部构造最为稳定，因此区内泥页岩中有机质成熟度较为稳定，变化最小;黔北台地隆起境内多条大型断裂发育，构造复杂，区内有机质成熟度变化范围较大。

总 结

总体上看，中国海相泥页岩以高演化程度为特征，Ro平均值均大于1.5%，多处于高—过成熟阶段。陆相泥页岩地层由于发育时代较新，热演化程度一般都较低，处于成熟阶段-濕气阶段。海陆过渡相泥页岩热演化成熟度相对集中，处于成熟-过成熟阶段，达到III干酪根的生气门限。通过对海相、陆相及海陆过渡相地球化学的统计分析，三类沉积相页岩气发育地质条件都要求高有机碳含量、适宜的成熟度。通过以上分析从而确定了不同沉积相页岩气地质发育条件，为页岩含气量地质预测提供理论参考，并进一步为含气量预测提供依据。

作者简介：姓名（薛冰）性别-出生年（男1987-），籍贯到市（河北省邢台市人）民族（汉）职称（研究实习员）学历（硕士研究生）研究方向（专利分析）