皖南地區古生界富含有機質泥頁巖發育特征及勘探前景

（安徽省地質調查院安徽合肥230001）

（安徽省地質調查院安徽合肥230001）

通過對皖南地區古生界富有機質泥頁巖發育的構造背景、沉積環境、空間展布、地球化學參數等的分析，認為皖南地區暗色泥頁巖具備頁巖氣富集的基本條件，提出了3套泥頁巖發育層位及其有利勘探區。

下揚子古生界頁巖氣有利勘探區

近年來，由于美國頁巖氣藏的成功開發，引發了全球對頁巖氣勘探的重視和熱潮[1]。加快頁巖氣資源勘探開發，已成為世界主要頁巖氣資源大國的共同發展目標[2]。我國頁巖氣資源量豐富，據美國能源信息署（EIA）2011年發布的全球32個國家頁巖氣資源的初步評估，中國的頁巖氣技術可采資源量居世界首位[3]。我國廣泛分布富有機質泥頁巖，分布范圍涵蓋上揚子及滇黔桂區、中下揚子及東南區、華北及東北區、西北區和青藏區等5大區[4]，其中南方古生界被認為是我國最具頁巖氣勘探潛力的地層[5-8]。近年來，中國在上揚子地區的四川盆地及周緣地區頁巖氣勘探獲得突破[9]，而對下揚子區頁巖氣形成地質條件研究較少[10-11]，尤其是皖南下揚子地區頁巖氣的研究程度較低。為此，筆者重點研究了皖南下揚子區古生界富含有機質泥頁巖的分布、厚度、有機質豐度、類型和成熟度等地球化學條件和巖石學特征的研究，分析皖南地區頁巖氣地質條件。探討頁巖氣勘探潛力，以指導該區古生界頁巖氣的富集成藏研究和勘探開發。

1 區域地質背景

皖南地區系指郯廬斷裂以東的安徽南部廣大地區，西以宿松-廬江為界，北到巢縣-江浦縣亭子山，南、東以安徽省界分別與江西、浙江、江蘇接壤。構造上位處揚子板塊東北緣，其構造演化受控于下揚子板塊構造演化[12]。

1.1 構造演化

下揚子皖南地區古生界經歷了多期構造運動的演化，海相地層變形非常復雜。晉寧運動碰撞造山，強烈褶皺變形變質使基底固結。南華紀開始，全區轉入穩定-次穩定型海相蓋層發育階段，沉積了巨厚的大陸邊緣海相地層，其中頁巖在多個層系中發育。南華紀至早古生代由于地殼活動性較大，隆坳起伏，出現較多的次穩定型或非穩定型沉積。自晚寒武世起即為臺地斜坡相沉積，出現揚子型碳酸鹽臺地、過渡帶型直至深水相沉積的交替變化。皖南褶斷帶是揚子陸塊中拗陷最深的一個構造單元，南華系至志留系中部均屬次穩定型－非穩定型建造類型，磨拉式、雜陸屑、硅質頁巖、遠陸源硅泥質碳酸鹽、復理式等建造較為典型，尤其是上奧陶統至下志留統出現了非穩定型沉積，震旦系及下古生界累計厚度已達12000m以上，反映了坳陷的活動性質。加里東期全區大幅度隆升，印支期成為揚子陸塊縮短帶，褶皺組合為同等發育的緊閉相間復背、向斜構造。燕山期全區斷裂構造發育，如高坦斷裂帶、江南斷裂帶、績溪斷裂帶、祁門斷裂帶、周王深斷裂帶等多期活動控制了全區構造格局。以江南斷裂帶為界，北東– 北北東走向斷層構成區域上下揚子前陸帶與皖南褶斷帶雙向對沖推覆構造，且在泥頁巖層間常發育走滑斷層或推覆、滑覆斷層。燕山-喜馬拉雅運動期的拉張改造進一步加劇了中-古生界構造變形[13]。這些都增大了頁巖氣的勘探開發難度。

1.2 地層與沉積特征

皖南地區地層區劃隸屬揚子地層區下揚子地層分區和江南地層分區，古地理環境為臺地相-臺坡過渡帶-盆地相。區內南華紀—三疊紀沉積蓋層發育齊全。以江南斷裂帶為界，出現兩個不同的沉積相帶，其北西為碳酸鹽局限臺地－開闊臺地，南東為硅泥質陸棚－淺海盆地，中間沿江南斷裂帶出現沉積相變帶(斜坡相沉積)。皖南坳陷地殼活動較強，晚奧陶世出現陸源碎屑環境的砂質復理式濁流沉積建造。泥盆紀-三疊紀沉積物多平行不整合或角度不整合于早古生界地層之上，形成“裙邊構造”或以殘余盆地孤立分布在區內。

2 暗色泥頁巖發育層位

皖南地區古生界主要發育3套富含有機質泥頁巖層系，自下而上分別為早寒武世荷塘組，中奧陶世胡樂組-寧國組，二疊紀孤峰組+龍潭組+大隆組，為頁巖氣的生成奠定了重要的物質基礎。

根據浙、蘇、皖三地有關的區域地質報告和野外調查[10]，荷塘組露頭主要分布于皖南安慶、屯溪、臨安一帶，厚為27～733m，一般厚230～560m。胡樂組主要分布于皖南胡樂一帶，厚97～109m。龍潭組主要分布于皖南宣城、廣德和浙西長興一帶，厚為56～463m，整體呈東厚西薄之勢。大隆組主要分布于皖南宣城、安慶一帶，厚為11～79m。為進一步了解下揚子地區幾套富有機質頁巖的橫縱向展布，頁巖所在層位的厚度和各層位頁巖累計厚度統計結果見表1。

3 泥頁巖有機地化特征

有機質豐度是評價烴源巖的最基礎指標。烴源巖有機質豐度常以總有機碳（TOC）、氯仿瀝青“A”和總烴（HC）含量來表達。其中，總有機碳含量是控制后兩者的關鍵因素，也是油氣資源評價的基本參數[14-17]。頁巖氣評價中也以總有機碳含量作為重要評價指標。

3.1 寒武系

下揚子地區寒武系暗色泥頁巖主要發育在下寒武統，在浙西、皖南地區為荷塘組，在蘇南、蘇北地區為幕府山組。

皖南-浙西北地區下寒武統荷塘組泥質巖極其發育，不僅厚度大，而且有機質豐度高?？傆袡C碳（TOC）含量最低為0.84%，最高為17.1%，平均值為5.81%。有機質類型為Ⅰ型，為腐泥腐殖型，以生油為主。下寒武統整體上熱演化程度均較高，皖南石臺—休寧—浙西一帶Ro均大于2.1%，個別達到5.45%，屬于高成熟階段。

3.2 奧陶系

奧陶系胡樂組主要分布在寧國胡樂及浙西一帶，巖性基本上以泥巖、含硅質泥巖、硅質巖為主。TOC含量在0.73%～1.34%之間，平均值較低，僅為1.12%,。此外，這些泥頁巖的原始熱解生烴潛量也不高，屬于中等生烴潛力的烴源巖。有機質類型為Ⅲ型，為腐殖腐泥型，以生氣為主。

表1 皖南地區主要烴源巖有機地化分析結果表

該套泥頁巖熱演化程度整體較高，Ro值一般在1.62-3.28之間，皖南地區Ro實測值都大于1.5%，屬高-過成熟階段。

3.3 二疊系

二疊系暗色泥頁巖主要分布在中二疊統的孤峰組和上二疊統的龍潭組、大隆組中。孤峰組主要以泥巖、硅質巖為主，該套地層泥巖有機質豐度高，廣泛分布于下揚子地區，但厚度相對較薄，一般在10~40m之間。句參1井、新蘇泰159井、N4井等10多口探井和剖面樣品分析顯示，孤峰組泥巖有機碳的含量很高，平均有機碳含量基本在4%以上。有機質類型為Ⅲ型。

龍潭組是一套含煤沉積地層，以泥巖、粉砂質泥巖沉積為主，夾炭質泥巖、少量煤層及灰巖，因此烴源巖的類型比較多，而且龍潭組在下揚子地區分布廣泛，頁巖厚度在30～40m之間，有些地方變化比較大。有機碳含量較高，TOC平均值為2.45%，主要集中在0.5% ~6.75%之間。該組主要分布于涇縣—宣城—寧國—廣德—長興一線以北，長興地區以及南陵地區為當時的沉積中心，沉積了一套以泥巖為主的煤系地層，TOC含量較高。向西巢湖一帶相變為以砂巖、粉砂巖為主，僅局部夾含泥頁巖及煤層，TOC含量降低。

二疊系暗色泥頁巖Ro在1.22%~1.64%之間，屬過成熟區。

4 頁巖氣有利勘探區

皖南地區殘留盆地/地塊的海相地層層序及其烴源巖殘存狀況差別較大，頁巖氣賦存能力亦不同[10]。從頁巖氣形成的基本條件和勘探因素出發，認為目前較有利于頁巖氣勘探的目的層位有3個，一個是皖南下寒武統荷塘組，一個是中奧陶統胡樂組，另外一個層位是二疊系孤峰-大隆。

皖南下寒武統荷塘組TOC含量較高，有機質類型好，埋深適中，一般在1000-4000m，具有頁巖氣形成及勘探的基本條件。印支運動以來，皖南受構造運動改造較強烈，石臺—黃山—旌德以南，下寒武統抬升較高，地層剝蝕強度較大，頁巖氣保存條件受到破壞。但該線以北抬升幅度相對較小，保存條件相對較好，具備頁巖氣成藏的可能性[10]。

區域上，中-上二疊統孤峰組-大隆組屬于?！戇^渡相沉積，沉積了以泥、頁巖為主，砂巖、粉砂巖次之的一套煤系地層。沉積中心位于安徽廣德—浙江長興—江蘇張渚一帶，TOC較高，平均含量大于2.0%。從20世紀70年代浙江長興煤山地區煤井鉆探的情況來看，該區在C煤層之上和之下均沉積了較厚的泥頁巖，特別是C煤層之下，泥巖單層厚度達30m左右，且與砂巖/粉砂巖互層，脆性礦物含量較豐富，TOC含量高，熱演化程度在1.5%～2.0%之間，與美國工業開采的頁巖氣熱演化程度大致相當，應是較有利的勘探地區[10]。荻港—巢湖一帶水體較深，巖性主要為粉、細砂巖夾泥頁巖及煤層，但由于泥頁巖厚度較薄，頁巖的生烴量受到限制，與廣德—長興一帶相比，資源潛力大大降低。

皖南地區盡管暗色泥頁巖分布較廣，有機碳含量高，埋深適中，但不容忽視的一個問題是，與上揚子和周邊地區相比，自印支期以來下揚子地區構造運動十分強烈，地層重復、倒轉、褶皺現象十分普遍。因此，在勘探過程中，應該在構造改造強烈的背景下，尋找構造活動相對較弱的區域進行勘探。

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皖南地區古生界富含有機質泥頁巖發育特征及勘探前景

■王俊濤 周存亭 耿曉光

P2 [文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-73-2

王俊濤（1983～），男，博士。

安徽省地質礦產勘查局科技項目（KJ2012-01）