1、含油氣細粒沉積巖含油氣細粒沉積巖 20152015年年3 3月月7 7日日頁巖氣和頁巖油氣中的“頁巖”的概念泛指聚集天然氣或油氣的烴源巖，該類地層由不同巖石類型構(gòu)成，包括泥巖、頁巖及灰質(zhì)泥巖、灰質(zhì)頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥巖等過渡巖性，甚至灰?guī)r、云巖及粉砂巖等其他巖石類型。半深湖深湖細粒沉積巖巖石類型復雜，包括油田錄井中涉及的泥巖、頁巖、灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖以及灰?guī)r和白云巖等。（張順，陳世悅等，2014）細粒沉積物的定義： 指粒徑小于62m的黏土級和粉砂級沉積物，其成分主要包含黏土礦物、粉砂、碳酸鹽、有機質(zhì)等。 黏土指粒徑小于4m的組分，粉砂是指粒徑介于4 -62m

2、的物質(zhì)；泥質(zhì)籠統(tǒng)地指黏土-粉砂級的混合物。細粒沉積巖的定義： 由細粒沉積物組成的沉積巖稱為細粒沉積巖或泥狀巖，其中頁理發(fā)育的稱為頁巖，頁理不發(fā)育的稱為泥質(zhì)巖。 油頁巖是一種有機質(zhì)含量極高（TOC通常大于2%）的頁巖，可以通過干餾等手段從中提取原油。黏巖是指主要由黏土組成的細粒沉積巖。細粒沉積巖的分類細粒沉積巖的巖石類型也異常豐富，主要包含了硅質(zhì)碎屑巖中的粉砂巖和黏土巖，石灰?guī)r中的灰泥灰?guī)r和部分黏結(jié)巖，及其過渡類型。以細粒沉積巖的主要組分粉砂、黏土和碳酸鹽為三端元，以各自含量50%為界分為4大類。細粒沉積巖的分類以有機質(zhì)(TOC)，碳酸鹽及黏土礦物三端元劃分巖石類型。鑒于有機質(zhì)在細粒物質(zhì)沉積動力

3、學、成巖作用和儲層形成中的 重 要 作 用 ， 建 議 首 先 以TOC 2%和4%為界，劃分出低有機質(zhì)、中有機質(zhì)和高有機質(zhì)3大類；之后，根據(jù)碳酸鹽和勃土礦物50%為界，進一步劃分為6亞類細粒物質(zhì)沉積動力學硅質(zhì)細粒物質(zhì)沉積動力學它們總是沉積于水流微弱的安靜環(huán)境；受到水流作用時會再懸浮，而不會侵蝕，高含水（可高達90%）的泥巖受到強水流的作用時，沒有剪應(yīng)力；泥巖中的石英是陸源碎屑成因；深水泥巖都是懸浮沉積。 現(xiàn)代泥質(zhì)粒度分析表明，大多數(shù)直徑小于10m的顆粒以絮凝物形式沉積，直徑大于10m的顆粒則主要以單獨顆粒形式沉降，絮凝過程有助于在海洋環(huán)境中長距離輸送大量泥質(zhì)沉積物。細粒物質(zhì)沉積動力學碳酸鹽細

4、粒物質(zhì)沉積動力學 碳酸鹽細粒物質(zhì)的來源及沉積過程主要包括機械、化學、生物及生物化學作用。 碳酸鹽生物或生物化學作用對于碳酸鹽建隆、生物滅絕小一件、古環(huán)境恢復、古氣候恢復及油氣成藏有著重要意義。其主要表現(xiàn)在以下幾個方面：生物（植物、藻類及細菌類生物）通過光合作用利用水體中CO2和HCO3-中的C，使水溶液的pH值提高從而引起碳酸鹽的沉積；生物或生物群（藍藻、綠藻）通過分泌黏液，捕獲或黏結(jié)碳酸鹽顆粒物質(zhì)形成碳酸鹽巖；由食甲烷古菌（ANME）和硫酸鹽還原細菌（SRB）共存體形成的甲烷厭氧氧化（AOM）可以產(chǎn)生大童碳酸鹽，這在黑海底部微生物礁研究中得到了證實；形成生物鈣質(zhì)骨架。深水沉積類型（龐軍剛等，

5、2014）深水沉積：深水異地沉積和深水原地沉積2種類型。海洋或湖泊深水區(qū)經(jīng)橫向運移而形成的沉積即為深水異地沉積，而原地沉積主要由垂直降落沉積作用形成。深水異地沉積主要包括重力流沉積和深水牽引流沉積，近年來在這些沉積中發(fā)現(xiàn)了深部熱液沉積、凝灰?guī)r等。1 深水原地沉積 深水細粒物質(zhì)經(jīng)過物理沉降作用或造巖礦物經(jīng)過化學沉積作用而形成的泥頁巖等沉積即為典型的深水原地沉積，其可對深水區(qū)的原有水動力特征、沉積物成分具有一定的指示意義。這個因重力作用而垂直沉降的過程非常緩慢，有機團粒和絮凝作用都可提高沉降速度。深水沉積類型（龐軍剛等，2014）2 凝灰?guī)r夾層凝灰?guī)r粒度通常小于2 mm，薄片中以雜基支撐為主，主要

6、由玻屑、晶屑、巖屑組成?；鹕剿樾紟r中玻屑、晶屑、巖屑的含量多少作為其分類命名的主要依據(jù)。以其為三角圖分類的 3 個端元把凝灰?guī)r分成 10 種類型。根據(jù)凝灰?guī)r的形成機制可分為空降型凝灰?guī)r和水攜型凝灰?guī)r。深水沉積類型（龐軍剛等，2014）3 硅質(zhì)巖等共生體系及深部熱液目前熱水沉積主要有 3 種成因類型：（1）產(chǎn)于火山沉積巖系中與火山活動有關(guān)的熱水沉積巖；（2） 產(chǎn)于沉積巖系中的與區(qū)域地熱異常有關(guān)的熱水沉積巖；（3）與大陸地熱系統(tǒng)溫（熱）泉或熱儲活動有關(guān)的熱水活動。硅質(zhì)巖是常見熱水活動的巖石學標志。4 遠端濁積巖（濁流沉積）在鄂爾多斯盆地延長組的湖底扇相模式中，中扇的濁積水道前緣微主要以粉砂質(zhì)泥巖和

7、泥巖為主，多夾薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，具水平層理及波狀層理等，多見植物炭屑。外扇水平延伸穩(wěn)定的薄層砂巖與深湖相暗色泥巖呈交互式沉積。這些均為濁流形成的細粒沉積，一般發(fā)育鮑馬序列的上部組合，如CDE、DE、CE 等。在測井曲線上以泥巖基線為主，夾少量低幅齒形或指形。目前在中扇濁積水道的成因細砂巖中發(fā)現(xiàn)了工業(yè)油流，在這些遠端濁積巖中未見工業(yè)油流。深水沉積類型（龐軍剛等，2014）5 深水牽引流（等深流）水體的溫度差、密度差及暴風均可引起底流，可分為砂質(zhì)底流和泥質(zhì)底流，兩種底流的分類沒有統(tǒng)一標準，有學者認為含砂25%是砂質(zhì)底流的下限。牽引構(gòu)造是鑒別底流沉積的唯一可靠標志，一般識別底流的主要標志有：（

8、1）巖性以粉砂、細砂為主；（2）砂巖發(fā)育薄層理或透鏡狀層理夾于深水泥巖中，厚度小于 5 cm；（3）砂巖與泥巖頂?shù)捉佑|截然，無侵蝕作用；（4）砂巖內(nèi)部具有侵蝕面；（5） 砂巖與泥巖垂向上形成韻律層。細粒沉積巖沉積過程 深海沉降、半深海沉積、半濁流沉積（hemiturbiditic sedimentation）、等深流沉積、高密度流沉積、濁流沉積、碎屑流（泥流）細粒沉積巖沉積模式湖相細粒物質(zhì)的發(fā)育受控于湖盆碳酸鹽補償深度“CCD （ carbonate compensate depth），即水體中碳酸鹽補給速率與溶解速率相等的深度面。顯然，陸相湖泊水體物理化學條件（如鹽度、溫度、壓力、pH值等）

9、與海洋差異較大，筆者只是試圖借助海洋“碳酸鹽補償深度”的概念來理解湖盆中碳酸鹽沉積過程，即碳酸鹽的沉淀取決于碳酸鹽的產(chǎn)率和溶解速率之間的關(guān)系，實際上是受水體深度控制。東營凹陷半深湖深湖細粒沉積巖沉積模式（張順等，2014）湖盆最深處，水體分層形成強還原還原環(huán)境，陸源碎屑和高等植物供給量很小，減少有機質(zhì)稀釋，有機質(zhì)得以很好地保存，形成頁理發(fā)育的富有機質(zhì)細粒沉積巖；重結(jié)晶方解石的發(fā)育與碳酸鹽含量及有機質(zhì)豐度均有密切關(guān)系，在深湖弱水動力環(huán)境下發(fā)育富有機質(zhì)頁狀灰?guī)r，且常常與富有機質(zhì)頁狀黏土巖伴生。半深湖區(qū)靠近風暴浪基面，碳酸鹽及有機質(zhì)含量開始降低，主要沉積中、低有機質(zhì)紋層狀灰?guī)r及紋層狀混合細粒巖。正常

10、浪基面附近，有機質(zhì)含量明顯降低，水體分層不明顯，且容易受到階段性濁流的影響，長英質(zhì)礦物含量開始增大，發(fā)育中有機質(zhì)層狀混合細粒巖、低有機質(zhì)塊狀混合細粒巖及粉砂巖。東營凹陷半深湖深湖細粒沉積巖沉積模式及巖相平面分布富有機質(zhì)頁巖沉積模式（鄒才能等，2013）富有機質(zhì)黑色頁巖的沉積模式主要有4種：海（湖）侵模式、水體分層模式、門檻模式和洋流上涌模式。在陸相湖盆內(nèi)，只發(fā)育湖侵、水體分層和門檻 3 種模式。湖侵模式在坳陷湖盆的展布規(guī)模一般較大（見圖 1a），高門檻模式是指在斷陷湖盆（見圖 1b）和前陸湖盆（見圖 1c）等深水湖盆內(nèi)。細粒物質(zhì)埋藏成巖作用細粒物質(zhì)的化學性質(zhì)不穩(wěn)定，在埋藏成巖過程中，黏土礦物、生物硅、有機質(zhì)及碳酸鹽等細粒物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化作用。溫度超過70 oC時，黏土礦物成分的轉(zhuǎn)化成為頁巖物質(zhì)變化的重要驅(qū)動因素70 -100時，蒙脫石或伊/蒙混層轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾蚋咭晾囊?蒙混層。伊利石化產(chǎn)生的二氧化硅，以微