贛西北地區新開嶺組泥頁巖層地球化學特征

黃 璜

（江西省煤田地質勘察研究院，江西 南昌 330001）

1 概述

頁巖氣是賦存在頁巖層系中以甲烷為主的天然氣，具有自生自儲特征［1］。頁巖具有足夠的原位含氣量是形成具有工業開采價值氣藏的前提條件，而烴源巖地球化學特征對頁巖生儲能力具有重要的控制作用。烴源巖生氣能力主要取決于其厚度、有機質豐度、有機質類型和熱演化程度［1-2］。本文通過對贛西北地區新開嶺組地表樣品進行有機地球化學測試，對目的層烴源巖生烴潛力進行了綜合評價。

2 區域地質概況

研究區處于下揚子陸塊的九江坳陷，由雙橋山群組成變質褶皺基底，震旦－三疊系組成沉積蓋層［4-5］。出露的地層有：新元古界青白口系雙橋山群、南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系，上古生界泥盆系、石炭系、二疊系，中生界三疊系、白堊系，新生界古近系、第四系［4-5］。研究目的層為上奧陶統- 下志留統新開嶺組，主要分布在贛西北修水- 武寧- 德安一帶，巖性以灰黑色硅質頁巖、灰黑色碳質頁巖、灰黑色粉砂質頁巖為主，發育水平層理，見大量筆石化石，反映出其沉積環境以次深海盆地沉積為主的特征。該環境下新開嶺組泥頁巖厚度和有機質豐度較佳，是贛西北地區有利的頁巖氣勘探層位之一。

3 有機地球化學特征

3.1 厚度

新開嶺組主要在贛西北的修武復向斜和九瑞復向斜的中西部地區有分布。新開嶺組泥頁巖厚度在平面上具有一定的變化規律：在修武復向斜，新開嶺組表現為北翼厚度整體比南翼厚度大，由西向東厚度逐漸增大，最大厚度分布在盆地下部新灣一帶和武寧縣城西部至醴溪- 石渡一帶，實測剖面厚度為13.71～123.05 m，平均厚度為69.17 m；在九江- 瑞昌復向斜內，北部泉口- 東山一帶和南部車橋- 聶橋一帶厚度分布較小，兩處地帶中間的復向斜核部南義- 樟樹家一帶厚度達到最大，實測剖面厚度為25.88～66.74 m，平均厚度為40.39 m。江頁1 井鉆遇新開嶺組厚度為20.38 m。贛西北地區新開嶺組平均厚度在30 m左右，整體厚度適中，達到頁巖氣成藏條件。

3.2 有機質豐度

有機質豐度是衡量烴源巖生烴潛力的重要參數，有機質豐度越高，生烴潛力則越大［3］。常用指標有總有機碳含量(TOC)、熱解生烴潛量（S1+S2）和氯仿瀝青“A”等，本文主要對總有機碳含量進行實驗分析。

本次共采集新開嶺組泥頁巖露頭樣品41 件，九江- 瑞昌復向斜新開嶺組有機碳含量為1.43%～6.12%，平均為4.16%；相比之下，研究區西部修水- 武寧復向斜所測新開嶺組有機碳含量稍低，變化范圍為0.22%～5.01%，平均為1.9%。贛西北地區新開嶺組有機碳含量總體較高，TOC值在0.22%～6.12%之間，平均2.77%。從TOC值分布區間圖可以看出，新開嶺組烴源巖有機碳含量大于1%的占82.9%，有機碳含量大于2%占61.0%，達到特高水平的占29.3%（見圖1）。整體來看，贛西北地區新開嶺組頁巖有機質豐度呈現出由西向東逐漸增加的變化趨勢，推測在九江-瑞昌復向斜核部一帶平均TOC達到最高（見圖2）。

圖1 新開嶺組TOC 含量分布頻率

圖2 贛西北地區新開嶺組TOC 平面分布

3.3 有機質類型

有機質類型不同，是由于不同沉積環境中不同物源沉積所導致，其化學組成和油氣生成潛能也有所差異［1］。一般來說，Ⅰ型干酪根主要以成油為主，Ⅲ型干酪根主要以生氣為主，而Ⅱ型干酪根為過渡型［3］。不同干酪根類型的泥頁巖都能生成數量可觀的天然氣，Ⅰ型干酪根與Ⅱ型干酪根先生成液態烴再生成氣態烴，氣態烴高峰在Ro=1.1%～2.0%之間，Ⅲ型干酪根則主要生成氣態烴，氣態烴高峰在Ro=1.0%～2.5%之間［1］。

本次采集贛西北地區新開嶺組泥頁巖露頭樣品8 件，實驗結果干酪根顯微組分殼質組占優勢，質量分數在0%～90%之間，平均為62.25%；腐泥組含量次之，質量分數在5%～97%之間，平均為32.25%；鏡質組和惰性組含量極少，二者共占5.5%。干酪根類型指數為32.5～94.75，平均為58.8。所測樣品中有2 個干酪根類型指數大于80，屬于Ⅰ型干酪根；有5 個干酪根類型指數在80～40 之間，為Ⅱ1型干酪根；有一個干酪根類型指數小于40，為Ⅱ2型干酪根。綜合分析，贛西北地區新開嶺組泥頁巖的有機質類型以Ⅱ1型為主，Ⅰ型和Ⅱ2為輔。

3.4 有機質成熟度

有機質成熟度反映出有機質向烴類轉化的過程，確定了泥頁巖的生烴量。鏡質體反射率Ro是目前主要的有機質熱演化指標［3］。

本次采集贛西北地區新開嶺組泥頁巖露頭樣品14 件，新開嶺組泥頁巖Ro值為0.62%～3.05%之間，平均為1.56%，總體上處于高成熟- 過成熟階段。區域分布上，修武復向斜鏡質體反射率Ro在2.98%～3.05%，成熟度高，可能是受到構造擠壓作用；而九瑞復向斜鏡質體反射率Ro成熟度在0.62%～2.15%，明顯低于西部修武復向斜。整體來看，贛西北地區，新開嶺組有機質成熟度呈現出由西向東逐漸降低、由向斜邊緣向核部逐漸升高的變化趨勢（見圖3）。

圖3 贛西北地區新開嶺組Ro 等值線圖

表1 新開嶺組干酪根顯微組分統計

4 結語

贛西北地區新開嶺組泥頁巖地球化學參數的實驗測試結果顯示，新開領組泥頁巖有效厚度約為30 m，在修武復向斜北翼和九江- 瑞昌復向斜核部厚度較大，有利于頁巖氣賦存；TOC 值在0.22%～6.12%之間，平均2.77%，其中TOC＞1%占82.9%，TOC＞2%占61.0%，總體上有機質含量較高；Ro值為0.62%～3.05%之間，平均為1.56%，總體上處于高成熟- 過成熟階段，有機質均進入大量生氣階段；有機質類型以Ⅱ1型為主，Ⅰ型和Ⅱ2為輔。贛西北地區新開嶺組泥頁巖厚度適中，有機質豐度高，是一套較優質泥頁巖地層，是區內頁巖氣勘查開發的核心層位。