塔里木盆地东北缘暗色泥页岩资源潜力评价

塔里木盆地东北缘暗色泥页岩资源潜力评价

张跃

长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054

摘要：以塔里木盆地东北缘暗色泥页岩为研究对象，对泥页岩的分布、厚度、有机地球化学特征进行分析，研究表明，塔东北侏罗系和奥陶系泥页岩发育最好，侏罗系有机质类型以Ⅲ型为主，部分为Ⅱ型，泥页岩平均厚度为80-255m，TOC为0.5-6%，Ro为0.5-3%。中下奥陶统黑土凹组泥页岩厚度为40-60m，有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1型，TOC含量高，平均在1%以上，热演化达到高成熟-过成熟阶段。综合前人研究，该区域奥陶系和侏罗系泥页岩发育良好，是页岩气勘探的有利区域。

关键词：塔里木盆地东北缘；泥页岩；奥陶系；侏罗系

引言

页岩气作为非常规油气资源，指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集，集“生、储、盖”于一体，表现为典型的“原地”成藏模式[1]。因其资源分布广、可采资源量大，页岩气的勘探和开采事关世界天然气和能源供应的格局。美国勘探发现了丰富的页岩气资源，凭借世界领先的勘探开发技术，取得了丰富的成果，并已进入页岩气开发的快速发展阶段。2015年其页岩气产量超过4200×108m3，已占美国天然气总产量的一半左右。我国2010年在四川盆地古生界海相页岩中取得突破，成为北美以外地区率先实现页岩气开采的国家[2]。2016年页岩气产量为78.82×108m3，仅次于美国、加拿大，位居世界第三位。本文通过对塔里木盆地东北缘泥页岩发育特征及有机地化特征进行评价，为该区域页岩气的勘探开发提供资料。

1.区域构造背景

塔里木盆地是在前震旦纪陆壳基底上发展起来的大型复合叠合盆地[3]。盆地内根据基底顶面形态划分为七个一级构造单元，分别为塔北隆起、中央隆起、塔南隆起、库车坳陷、北部坳陷、西南坳陷、东南坳陷、塘古孜巴斯坳陷，即“三隆五坳”[4]。塔东北地区指位于塔里木盆地东北部的库鲁克塔格山前砾石/戈壁区，泛指横跨于南天山造山带南部和塔里木盆地东北部地区。从大的区域上分析，研究区所属的新疆地区与中亚在地质上连为一体，合称中亚地块，新疆为其东半部。地块东南侧的青藏高原为地壳加厚的隆升区，南临印度地块和伊朗地块，西以乌拉尔连接东欧俄罗斯地块，北及东北侧为西伯利亚地块。因此，研究区总体上处于全球性阿尔卑斯-喜马拉雅新生代碰撞造山带北侧欧亚板块中的青藏、西伯利亚、俄罗斯地块的围限之中。其内部现今构造单元分别以三个大的碰撞结合带划分为四个地块，自北向南依次是西伯利亚地块（原西伯利亚板块西南缘阿尔泰地区），斋桑-额尔济斯-克拉麦丽碰撞接合带，哈萨克斯坦板块，包括次级准葛尔地块（准葛尔盆地及东、西准葛尔，吐哈盆地与博格达山系）、唐巴勒-米什沟-星星峡碰撞结合带和伊犁地块（包括中天山和北天山一部分），中天山南缘木扎尔特-乌瓦门-库米什碰撞结合带，塔里木地块（原塔里木板块，包括南天山、塔里木盆地及其南缘）、西昆仑库地或塔什库尔干-康西瓦碰撞带、扬子板块和羌塘地块。西南缘还发育有西藏拉萨或冈底斯地块。东南边缘发育阿尔金走滑构造带，分隔了塔里木地块与扬子、柴达木地块等。塔东北地区地处于南天山构造带及其南缘。主体指一坡、一凹、一隆，即孔雀河斜坡、草湖凹陷和库尔勒鼻隆3个构造单元。

2.区域构造演化

塔里木盆地东北地区是一个经过多次伸展作用和缩短、挠曲作用形成的叠合型盆地。按照盆地的演化历史可分为五大阶段：即前震旦纪“新疆古克拉通”形成阶段。塔北地区中一新元古代发育的“元古南天山洋”最终关闭，形成范围很大的统一克拉通。震旦纪一奥陶纪克拉通基础上的伸展作用阶段。塔东北地区由于持续的伸展作用形成南天山洋盆、库鲁克塔格裂陷槽和满加尔克拉通边缘坳陷。志留一泥盆纪南天山洋俯冲一闭合引起的挤压作用阶段，塔东经地区发育消减洋盆与弧前盆地。石炭纪一早二叠世再伸展阶段。塔东北地区的南天山南缘发育裂陷槽（局部可能发育洋盆）。晚二叠世一第四纪前陆盆地发育阶段。自晚二叠世后，逐渐演化为现今的格局。

3.泥页岩空间展布特征

研究区内泥页岩主要发育在寒武系、奥陶系、石炭系、三叠系、侏罗系[5-8]。中下寒武统泥页岩主要为硅质泥岩、灰质泥岩、页岩，厚度一般在150～350m，草湖凹陷大致为50～500m，库尔勒鼻凸为100～400m。中下奥陶统黑土凹组在库鲁克塔格南区露头广泛发育，为黑灰、灰黑色薄层状硅质页岩、泥岩夹含放射虫硅质岩，并以夹有含放射虫硅质岩。在孔雀河斜坡及塔东地区平面分布比较稳定，厚度约为40～75m之间。中上奥陶统却尔却克组以深灰色泥岩、灰色粉砂质泥岩为主，钻厚达585m，以群克1井上奥陶统底部见厚48m碳质泥岩。石炭系地层仅分布于草湖凹陷和满加尔凹陷，隆起区库尔勒鼻凸缺失。草1井、草2井、草3井、草4井、满1井、满2井均钻遇下石炭统，暗色泥岩在各井分布差异很大，草1井厚达100m，而草2井仅4m。三叠系为深灰、灰黑色泥质岩，在草湖凹陷—库尔勒鼻凸西南部地区沉积厚度由西向东减薄，到孔雀河一带和东北部缺失，为陆相滨浅湖-辫状河三角洲沉积。侏罗系主要为一套含有煤层的河流相以及滨浅湖一沼泽相沉积岩。暗色泥页岩厚度较大，在草湖凹陷以及孔雀河斜坡西部侏罗系较厚地区，暗色泥岩厚度为80～255m，在孔雀河斜坡东部厚度变薄，为30m左右；煤层厚度为12～25m。

4.泥页岩有机地球化学特征

通过前人研究，塔东北库南1井寒武系-下奥陶统17个泥岩样品，其中13个样品有机碳含量大于1%，达到较好烃源岩标准；其余4个样品有机碳含量均大于0.5%。塔东1井黑土凹组泥页岩有机碳含量为0.86～2.67%，平均1.94%。寒武系Ro为1.90～2.04%，有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型。下奥陶统为1.74%有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型。石炭系暗色泥页岩有机碳含量为0.41～1.5%，平均0.58%；氯仿沥青“A”值为66～96ppm。三叠系有机碳含量一般大于0.5%，部分样品的氯仿沥青“A”大于300ppm，生烃潜量S1+S2为0.06～1.12mg/g，Ro为0.6～0.81%，有机质类型为Ⅲ型。侏罗系暗色泥岩有机碳一般为0.6～4.1%，平均1.73%；碳质泥岩有机碳一般为2.23～18.24，平均7.87%；群克1井17个泥质岩样品中，有机碳平均含量为1.21%，大于0.5%的样品有11个，其中有9个样品的有机碳含量大于1.0%，Ro一般小于0.5%；有机质类型以Ⅲ型为主，部分为Ⅱ型。

综合研究，中下奥陶统在尉犁和塔东地区发育最好，其他地区则由于埋藏较深，不能作为有利区；而侏罗系埋深在5000m以下，可作为页岩气勘探的有利区。

参考文献：

[1]张金川，金之钧，袁明生.页岩气成藏机理和分布[J].天然气工业，2004（07）：15-18+131-132.

[2]邹才能，董大忠，王社教，等.中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力[J].石油勘探与开发，2010，37（6）：641-653.

[3]何登发，贾承造，德生，等.塔里木多旋回叠合盆地的形成与演化[J].石油与天然气地质，2005（01）：64-77.

[4]贾承造.中国塔里木盆地构造特征与油气[M].石油工业出版社，1997.

[5]高小跃，刘洛夫，尚晓庆，等.塔里木盆地侏罗系泥页岩储层特征与页岩气成藏地质背景[J].石油学报，2013，34（04）：647-659.

[6]高志勇，张水昌，李建军，等.塔里木盆地东部中-上奥陶统却尔却克组海相碎屑岩中的有效烃源岩[J].石油学报，2011，32（01）：32-40.

[7]乔锦琪，刘洛夫，申宝剑，等.塔里木盆地奥陶系页岩气形成条件及有利区带预测[J].新疆石油地质，2016，37（04）：409-416.

[8]马新海.孔雀河地区烃源岩油气潜力及其成藏效应研究[D].中国地质大学（北京），2006.