福建二疊統(tǒng)文筆山組泥頁(yè)巖有機(jī)地化特征分析

（福建省煤田地質(zhì)勘查院 福建福州 350005）

福建文筆山組地層分布廣泛，基本涵蓋了整個(gè)閩西南凹陷帶；二疊世茅口早期，閩西南地區(qū)總體處于海侵時(shí)期，屬于穩(wěn)定的海相沉積環(huán)境中，主要巖性為一套含海相動(dòng)物化石的泥頁(yè)巖沉積?！陡＝ㄊ№?yè)巖氣資源潛力調(diào)查與評(píng)價(jià)》［1］項(xiàng)目把該組地層作為頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)的一個(gè)目標(biāo)層系，本文通過(guò)對(duì)該地層泥頁(yè)巖有機(jī)地化特征進(jìn)行總結(jié)與分析，對(duì)評(píng)價(jià)其含氣性具有一定的指導(dǎo)意義。

1 地層分布

（1）分布特征。文筆山組主要分布于將樂(lè)城關(guān)、建甌房村口一線以南，東至德化陽(yáng)山、安溪?jiǎng)Χ?、南靖船?chǎng)一線，呈帶狀北北東向展布，范圍涵蓋整個(gè)福建大部區(qū)域，整體由西南往北、東向減薄。分析中二疊世以來(lái)的巖相古地理特征，文筆山組在閩西南大面積分布，受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及巖漿活動(dòng)的影響，地表出露有限，大量的鉆探的資料證實(shí)，龍巖、三明、南平等地的多個(gè)地層單位之下存在隱伏的文筆山組，埋藏深度一般0～1500m 左右［2］。

（2）巖性特征。文筆山組為一套淺海相細(xì)碎屑巖層系。巖性基本穩(wěn)定，各地均可對(duì)比。泥頁(yè)巖及粉砂巖中多見(jiàn)水平層理，反映較平靜的水動(dòng)力環(huán)境，為典型的淺海陸棚相產(chǎn)物［3］，深灰色、灰黑色的原生色反映富含有機(jī)質(zhì)的典型特征。產(chǎn)腕足類Pygmochonetes ingxianensis，Linoproductus sp；雙殼類 Nuculopsis darlingensis，Auiculopecten sp.腕足類 Neoplicantifera hungi［4］。

（3）暗色泥頁(yè)巖有效厚度。文筆山組雖沉積穩(wěn)定，分布區(qū)域廣，但遭受后期破壞。許多地區(qū)的地層并不完整，地層厚度一般58～508.6m不等，總體表現(xiàn)為西部、西南部厚度較大，往東有不斷變薄趨勢(shì)。已有資料表明：地層最厚達(dá)508.6m，位于清流縣新村一帶；最薄位于沙縣高地一帶，地表僅出露58m，推測(cè)厚度變化如此之大，不排除有斷裂構(gòu)造引起的地層缺失和重復(fù)，其厚度變化見(jiàn)圖1。

2 泥頁(yè)巖有機(jī)地化特征

泥頁(yè)巖有機(jī)地化特征這里主要采用有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)成熟度等進(jìn)行描述。其變化與原始的沉積環(huán)境、后期的構(gòu)造演化、巖漿侵入、變質(zhì)作用相關(guān)［5］。

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)包含了有機(jī)碳含量、氯仿瀝青“A”等。①有機(jī)碳含量。通過(guò)文筆山組85塊泥頁(yè)巖樣品的有機(jī)碳含量分析結(jié)果顯示，TOC介于0.21%～12.97%，平均值為1.59%，符合中等烴源巖的有機(jī)碳指標(biāo)（TOC＞1.0%），具備較大的生烴潛力。為直觀表現(xiàn)文筆山組泥頁(yè)巖TOC含量水平，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)情況，繪制了其有機(jī)碳頻率分布圖（圖2）。

樣品有機(jī)碳含量主要分布在1%～2%之間，占樣品總數(shù)量的65.88%。按照評(píng)價(jià)規(guī)范，文筆山組泥頁(yè)巖TOC為低水平（＜1.0%）等級(jí)的占樣品總數(shù)量的24.71%，具有高產(chǎn)氣能力的烴源巖即TOC＞2.0%占樣品總數(shù)量的9.41%。

在空間分布上，文筆山組東部條帶和西部條帶TOC含量為低等水平，中部條帶為中等水平。各條帶TOC含量均值見(jiàn)圖3。

②氯仿瀝青“A”：氯仿瀝青“A”是評(píng)價(jià)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度的指標(biāo)之一，其含量與有機(jī)質(zhì)呈正相關(guān)。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，瀝青“A”生油底限含量在0.02～0.05之間，生油巖標(biāo)準(zhǔn)含量要>0.1%。文筆山組25塊樣品瀝青“A”測(cè)試結(jié)果范圍為0.0014%～0.0270%，其中瀝青“A”含量大于0.02的僅1個(gè)樣品，平均含量則為0.0057%。因此，該指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果反映文筆山組頁(yè)巖儲(chǔ)層有機(jī)質(zhì)豐度低。

2.2 有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度是決定頁(yè)巖氣賦存量的一個(gè)十分重要的指標(biāo)。選擇鏡質(zhì)體反射率（Ro）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以客觀反應(yīng)出泥頁(yè)巖的成熟度；國(guó)內(nèi)的頁(yè)巖氣氣藏一般Ro不超過(guò)4%，介于2%～4%之間，泥頁(yè)巖Ro一般在1.3%～3.5%時(shí)，有利于形成商業(yè)性頁(yè)巖氣藏。測(cè)試結(jié)果顯示57塊（均為中部條帶）文筆山組泥頁(yè)巖樣品Ro總體介于3.96%～4.91%之間，平均為4.41%。均處于過(guò)成熟演化階段（Ro＞2.0%），以生干氣（多為甲烷、乙烷等烴類）為主。由于本層位的烴源巖達(dá)到過(guò)成熟階段，烴源巖熱解最高峰溫將不能作為有機(jī)質(zhì)演化程度判別的有效輔助指標(biāo)。通過(guò)成熟度的測(cè)試結(jié)果排除了瀝青“A”對(duì)有機(jī)質(zhì)豐度判定的干擾，文筆山組泥頁(yè)巖為中等烴源巖。

2.3 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是衡量富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖產(chǎn)烴能力的參數(shù)，不同類型的有機(jī)質(zhì)具有不同的生烴潛力，而且決定了形成產(chǎn)物的不同，是產(chǎn)油為主還是產(chǎn)氣為主，也造成了生烴門(mén)限值和生烴過(guò)程的差別。評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)類型常用參數(shù)有：干酪根類型特征、烴源巖熱解、干酪根元素分析、可溶組分演化和碳穩(wěn)定同位素等。本次工作采用干酪根類型和烴源巖熱解2種鑒定方法。通過(guò)下述分析本組巖性有機(jī)質(zhì)類型特征。

（1）巖石干酪根類型特征。干酪根的類型可分為3類4型，Ⅰ型（腐泥型）、Ⅱ1型（腐殖—腐泥型）、Ⅱ2型（腐泥—腐殖型）、Ⅲ（腐殖型）［7］。對(duì)文筆山組20塊樣品顯微組分特征分析，其成果見(jiàn)表1，其各組分的占用比例與各個(gè)組分分布的系數(shù)進(jìn)行分別相乘相加得到其類型指數(shù)TI來(lái)進(jìn)行劃分。

式中：TI：類型值；a：腐泥組含量；b：殼質(zhì)組含量；c：鏡質(zhì)組含量d：惰質(zhì)組含量。

類型指數(shù)TI≥80干酪根類型為Ⅰ型；80＞TI≥40為Ⅱ1型；40＞TI≥0為Ⅱ2型；TI＜0為Ⅲ型。通過(guò)計(jì)算所采樣品泥頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)的干酪根類型指數(shù)均小于0，干酪根類型為Ⅲ型干酪根（腐殖型）。不同礦區(qū)形態(tài)變化差異性較大，見(jiàn)圖4所示。

（2）干酪根熱解特征。為進(jìn)一步輔助判別干酪根鏡鑒結(jié)果，根據(jù)巖石熱解分析結(jié)果和泥頁(yè)巖TOC利用計(jì)算氫指數(shù)（IH=S2/TOC）進(jìn)行判別，分析結(jié)果如圖5。由圖5可知，氫指數(shù)IH均較低，未表現(xiàn)出大范圍的變動(dòng)，均分布于Ⅲ型區(qū)間，表明文筆山組頁(yè)巖分散有機(jī)質(zhì)屬于腐殖的母質(zhì)。這與根據(jù)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)干酪根的顯微組組分計(jì)算類型指數(shù)所得的結(jié)論一致。

表2 文筆山組有機(jī)碳及干酪根鑒定數(shù)據(jù)（部分樣品）

3 結(jié)論

（1）福建二疊系中統(tǒng)文筆山組地層，總體為1套海相細(xì)碎屑巖沉積，厚度較大，整組可以作為一個(gè)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)單元。

（2）有限樣品測(cè)試表明，文筆山組泥頁(yè)巖其有機(jī)地化指標(biāo)顯示具備賦存頁(yè)巖氣的基本條件；泥頁(yè)巖中有機(jī)碳含量平均值為1.59%，屬于中等烴源巖；瀝青“A”指標(biāo)指示意義不大。熱成熟度高，鏡質(zhì)體反射率高Ro平均為4.41%，處于過(guò)成熟演化階段，以生干氣為主。有機(jī)質(zhì)干酪根的類型為Ⅲ（腐殖型）。

致謝：本文成文過(guò)程得到了福建省煤田地質(zhì)局總工程師、教授級(jí)高工陳泉霖及項(xiàng)目組程喬等其他成員的幫助，在此表示感謝！