萊陽(yáng)凹陷頁(yè)巖氣資源潛力前景分析

彭文泉，蔣波，王云燕，梁云漢，肖廣玲

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250014)

膠萊坳陷中發(fā)育的中生代白堊紀(jì)地層在山東省最具代表性，近幾年山東省頁(yè)巖氣勘查工作紛紛展開(kāi)，在白堊紀(jì)地層中尋找頁(yè)巖氣資源的工作不斷向前推進(jìn)。白堊系中暗色泥頁(yè)巖主要發(fā)育在萊陽(yáng)群，萊陽(yáng)凹陷為萊陽(yáng)群暗色泥頁(yè)巖最為發(fā)育的地區(qū)之一，亦是大家一直認(rèn)為油氣、頁(yè)巖氣形成的有利區(qū)域。在研究萊陽(yáng)凹陷地質(zhì)特征、有機(jī)地化特征、恢復(fù)原型盆地等基礎(chǔ)上，圈定頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)，為頁(yè)巖氣進(jìn)一步勘查指明方向[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

膠萊坳陷位于膠東隆起區(qū)中部，為一受中生代中、晚期斷裂活動(dòng)控制和改造的中生代陸相殘留盆地[2]。膠萊坳陷內(nèi)地層主要發(fā)育有萊陽(yáng)群、青山群、王氏群。膠萊坳陷南以五蓮-榮成斷裂為界與膠南隆起相鄰；西與郯廬斷裂帶相接；東北部延伸入黃海，以千里巖斷裂為界與千里巖隆起相連。據(jù)區(qū)域構(gòu)造特征，將膠萊坳陷劃分為7個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，分別為諸城凹陷、柴溝地壘、高密凹陷、大野頭凸起、萊陽(yáng)凹陷、牟平-即墨斷裂帶和海陽(yáng)凹陷(圖1)[3-4]。萊陽(yáng)群在膠萊坳陷內(nèi)普遍沉積，含大量暗色泥頁(yè)巖的地層主要分布在坳陷的中北部的次級(jí)凹陷內(nèi)，特別是萊陽(yáng)凹陷。

圖1 區(qū)域構(gòu)造示意圖

2 萊陽(yáng)凹陷地質(zhì)概況

萊陽(yáng)凹陷發(fā)育有萊陽(yáng)群、青山群、王氏群；萊陽(yáng)群地層，為兩個(gè)完整沉積旋回[5]，青山群為火山巖地層，王氏群為河流相沉積。萊陽(yáng)凹陷內(nèi)頁(yè)巖氣賦存地層為萊陽(yáng)群，發(fā)育有瓦屋夼組、林寺山組、止鳳莊組、水南組、龍旺莊組、曲格莊組。萊陽(yáng)凹陷整體為一南斷北超的不規(guī)則盆地，東以桃村-東陡山斷層為界與牟平-即墨斷裂帶相鄰，南以五龍村斷層為界與大野頭凸起相鄰，西部邊界為萊西斷層，北為膠北隆起，面積約850km2。

2.1 地層

萊陽(yáng)群水南組暗色泥頁(yè)巖最發(fā)育，水南組下伏地層有瓦屋夼組、林寺山組、止鳳莊組，上覆地層發(fā)育有龍旺莊組、曲格莊組。

水南組下伏地層：瓦屋夼組為盆地早期局部洼陷沉積，巖性為灰黃、黃綠色砂巖、頁(yè)巖，底部少量礫巖；林寺山組為盆地邊部山麓洪積相沉積，巖性主要為灰紫、灰黃色巨礫巖、粗礫巖；止鳳莊組為盆地邊緣的洪積相-河流相沉積，沉積巖性以灰、灰棕色、黃綠色砂巖為主，上部為紫紅色砂礫巖、含礫砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖等。

水南組：巖性為灰黑色頁(yè)巖、粉砂巖夾灰褐色、灰黃色細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)微晶灰?guī)r。頁(yè)巖及薄層粉砂巖中含豐富的動(dòng)植物化石，為典型的深湖、半深湖相沉積(圖2)[6-7]。

圖2 萊陽(yáng)群沉積旋回示意圖(據(jù)李凌2006；已做修改)

水南組上覆地層：龍旺莊組為淺湖-三角洲相沉積，巖性為灰紫色、灰綠色中細(xì)粒砂巖、粉砂巖夾礫巖組合；曲格莊組為一套含火山物質(zhì)的的河流相沉積，巖性主要為灰紫色、灰白色礫巖、凝灰質(zhì)礫質(zhì)巖屑砂巖、中粒長(zhǎng)石砂巖與紫色粉砂質(zhì)砂巖。

2.2 構(gòu)造

萊陽(yáng)凹陷發(fā)育了3條較大的邊界斷裂，其中五龍村斷裂對(duì)萊陽(yáng)群沉積具有一定影響，對(duì)青山群、王氏群地層均具有一定控制作用。盆地內(nèi)部次一級(jí)斷裂亦較發(fā)育，斷裂走向多呈NE向，其次為NW向。

2.3 巖漿巖

萊陽(yáng)群、王氏群沉積期巖漿巖不發(fā)育。青山群形成期，由于斷裂活動(dòng)，導(dǎo)致大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)和巖漿巖侵入。

3 水南組暗色巖系一般特征

3.1 厚度

水南村以東水南組地層已出露或被剝蝕或僅殘存于局部小塊段內(nèi)，據(jù)實(shí)測(cè)剖面和鉆孔揭露資料顯示，水南組發(fā)育厚度在145.09～515m不等，其中萊參1揭露厚度436m，其中黑灰色161m。旺平1揭露水南組真厚度515m，泥巖累計(jì)厚度204m，其中黑灰色193m。綜合圈定暗色泥巖厚度大于200m等厚線(xiàn)的面積106.71km2，100～200m等厚線(xiàn)之間面積約187.43km2(圖3)。

1—鉆孔位置及編號(hào)；2—暗色泥巖等厚線(xiàn)(m)圖3 暗色泥巖等厚線(xiàn)圖

3.2 埋藏深度

萊陽(yáng)凹陷暗色泥頁(yè)巖埋深總體上呈北淺南深的一單斜構(gòu)造，盆地東部、北部已出露或剝蝕，向西、向南埋藏深度逐漸增加，靠近五龍村斷裂附近，暗色泥巖頂界埋深大于3000m(圖4)。

1—鉆孔位置及編號(hào)；2—水南組頂板等深線(xiàn)(m)圖4 水南組頂板等深線(xiàn)圖

3.3 泥頁(yè)巖發(fā)育情況

地表出露水南組多為褐色泥頁(yè)巖與灰綠色粉砂質(zhì)頁(yè)巖呈互層狀，單層厚度發(fā)育較小。黑色泥巖單層厚度從幾毫米到幾十米不等。風(fēng)化后多呈黃綠、灰黃色，鉆孔揭露新鮮泥巖多以黑色、灰黑色為主。

水南組在北泊子、吳家疃、山前店、青山后一帶，以薄層狀泥質(zhì)頁(yè)巖夾粉砂巖為特征，下部以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖為主，夾灰?guī)r、泥巖薄層，厚度大，巖性相對(duì)均一；上部以粉砂巖、細(xì)砂巖、頁(yè)巖及灰?guī)r為主，厚度薄、頁(yè)理發(fā)育，與下部對(duì)比沉積水介質(zhì)更穩(wěn)定[8]。該剖面水南組發(fā)育厚度337.08m。

萊陽(yáng)水木頭-瓦屋夼剖面水南組巖性為薄層-頁(yè)狀粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖互層，夾頁(yè)狀白云巖、泥巖、泥灰?guī)r，該剖面水南組發(fā)育厚度為484m。

萊參1井揭露水南組厚度436m，揭露巖性主要由深灰、灰、褐灰色、灰黑色等泥巖、白云巖、泥灰?guī)r和灰、淺灰砂巖為主，灰色、灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖次之。泥巖單層厚度最大24.5m，累計(jì)厚度占總厚度的91.8%。

旺頁(yè)1井揭露水南組真厚度515m，巖性為粉砂巖和砂質(zhì)泥巖，其中粉砂巖占60%以上?；疑?、灰黑色粉砂質(zhì)泥巖。泥巖單層厚度最大為8.0m，累計(jì)厚度占揭露厚度的39.6%。說(shuō)明該鉆孔未位于沉積中心。

從萊陽(yáng)凹陷水南組地層發(fā)育厚度來(lái)看，龍旺莊-西陡山一帶發(fā)育厚度明顯大于北部北泊子、吳家疃一帶，水南組存在向南變厚的趨勢(shì)。從沉積泥巖所占的比例來(lái)看，水南村-南務(wù)村一帶沉積顆粒細(xì)，泥頁(yè)巖發(fā)育厚度最大。

4 地化指標(biāo)分析

4.1 有機(jī)碳

據(jù)勝利油田地質(zhì)院在暗色泥頁(yè)巖采樣，地表有機(jī)碳含量水南村附近3件樣品TOC平均0.85%，最高達(dá)1.45%，北泊子1件樣品TOC為1.32%。萊參1孔樣品TOC含量0.26%～1.18%，平均0.67%；萊孔2件樣品TOC含量相對(duì)較高為0.90%～2.68%，平均1.69%。鉆孔水南組取樣TOC含量相對(duì)高于地表數(shù)值，在暗色泥巖沉積有利地段有機(jī)碳含量相對(duì)高，有利于形成頁(yè)巖氣資源。

4.2 成熟度

萊陽(yáng)凹陷水南組41塊井和17塊露頭樣品中[6]，地表暗色泥頁(yè)巖Ro均高于0.65%，平均達(dá)0.77%；萊參1孔樣品Ro為0.54%～1.34%，平均1.01%；萊孔2孔樣品Ro為0.5%～0.54%，平均0.525%。熱演化成熟階段樣品數(shù)最大，約占樣品數(shù)的82.4%，說(shuō)明水南組處于熱演化的成熟階段，利于頁(yè)巖氣的生成。

4.3 干酪根

在萊陽(yáng)凹陷27塊露頭樣品中，有12塊樣品為Ⅰ型，占44%，9塊樣品為Ⅱ1型，占33%，；萊孔2井22塊樣品中，有13塊樣品為Ⅰ型，占59%，6塊樣品為Ⅱ1型，占27%。說(shuō)明干酪根類(lèi)型多樣，Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ型均有，以Ⅰ，Ⅱ型為主[6，8](表1)。

表1 干酪根類(lèi)型統(tǒng)計(jì)

4.4 生烴潛力

據(jù)井下54塊樣品[6]，全部來(lái)自萊孔2井，達(dá)到好或較好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)的樣品有35塊(表2)，占65%；較差烴源巖2塊，占4%。露頭樣品57塊，達(dá)到好或較好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)的樣品有7塊，僅占12%；較差烴源巖8塊，占14%。說(shuō)明井下樣品生烴潛力大于露頭樣品。

5 原型盆地恢復(fù)及遠(yuǎn)景區(qū)圈定

5.1 原型盆地恢復(fù)

根據(jù)地質(zhì)剖面及鉆孔揭露情況，結(jié)合地震解譯成果，對(duì)原型盆地進(jìn)行了恢復(fù)。萊陽(yáng)古盆地東深西淺，南部大野頭凸起和北、西北的膠北隆起為物源地，由中心向西南水南組沉積厚度大，但砂巖所占比例大(旺平1井證明了這一點(diǎn))，說(shuō)明該區(qū)域物源供給充足且補(bǔ)充較快?，F(xiàn)萊陽(yáng)市以東為當(dāng)時(shí)的穩(wěn)定深水沉積區(qū)(圖5)。

表2 生烴潛量統(tǒng)計(jì)

圖5 水南組沉積相位圖

5.2 遠(yuǎn)景區(qū)圈定

根據(jù)遠(yuǎn)景區(qū)的優(yōu)選條件，結(jié)合恢復(fù)的原型盆地、鉆探資料、地震解譯成果和現(xiàn)今地層出露、保存等特征，初步圈定了頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)。

該遠(yuǎn)景區(qū)位于萊陽(yáng)市至南務(wù)村一帶，呈似橢圓狀，東西長(zhǎng)約16km，南北寬約9km，面積約106.71km2(圖6)。

1—鉆孔位置及編號(hào)；2—遠(yuǎn)景區(qū)范圍圖6 萊陽(yáng)凹陷頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)分布圖

6 結(jié)論

(1)經(jīng)分析萊陽(yáng)凹陷水南組地質(zhì)、有機(jī)地化等特征，認(rèn)為其具有形成頁(yè)巖氣的前提條件和形成環(huán)境。從生氣母質(zhì)的豐度、類(lèi)型、成熟度、生烴潛力等分析，具有生氣條件和能力，因而認(rèn)為水南組具備頁(yè)巖氣形成的前提、條件、能力，并具備找礦前景。

(2)對(duì)水南組沉積期原型盆地進(jìn)行了恢復(fù)，深湖—半深湖相沉積部位主要分布在古盆地的中東部。

(3)在萊陽(yáng)凹陷中東部殘存的水南組暗色泥頁(yè)巖分布范圍內(nèi)，圈定頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)，遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)暗色泥頁(yè)巖保存相對(duì)較好，發(fā)育厚度較大，埋深適中，可作為頁(yè)巖氣進(jìn)一步勘查工作的重點(diǎn)。

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