重慶武隆五峰組—龍馬溪組一段天生剖面特征研究

湛小紅，陳學(xué)輝，劉 超，何文斌，張志平

（1.中國石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院，湖北武漢430223；2.中國石化重慶涪陵頁巖氣勘探開發(fā)有限公司，重慶408000；3.重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，重慶401120）

頁巖氣屬于清潔能源，是未來全球重點關(guān)注的能源焦點，隨著全球經(jīng)濟逐步恢復(fù)增長，其需求必將持續(xù)增長，甚至有可能出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面[1]。重慶目前實現(xiàn)頁巖氣規(guī)模商業(yè)開發(fā)的主要為涪陵地區(qū)和南川地區(qū)，但此前重慶市乃至全國尚沒有針對頁巖氣主力產(chǎn)層的直觀展示剖面，開展重慶市五峰組—龍馬溪組一段頁巖氣主力產(chǎn)層剖面研究，將有利于擴大頁巖氣勘探開發(fā)的影響，為建設(shè)全國頁巖氣科研、教學(xué)及實驗基地打下堅實基礎(chǔ)。

將頁巖儲層作為切入點，選取與涪陵、南川地區(qū)具有相同地質(zhì)背景和條件的剖面作為備選剖面，通過資料收集、對比分析，選擇剖面踏勘區(qū)域主要集中在七曜山斷裂以東[2]。項目組共計完成16 條野外剖面的踏勘，通過剖面詳測、精細(xì)觀察描述、系統(tǒng)采樣與實驗測試分析，對剖面特點進(jìn)行了充分的對比分析，綜合各方面因素，優(yōu)選天生剖面和黃鶯剖面兩個標(biāo)準(zhǔn)地層剖面。選取天生剖面展示重慶市武隆區(qū)接龍鄉(xiāng)五峰組—龍馬溪組一段頁巖氣產(chǎn)層段地層學(xué)、巖石學(xué)、沉積學(xué)、古生物學(xué)及地球化學(xué)等特征。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)隸屬重慶市武隆區(qū)，大地構(gòu)造上位于四川盆地東南緣外側(cè)，大婁山山脈的西北側(cè)。武隆地區(qū)屬于揚子準(zhǔn)地臺（I 級）上揚子臺坳（Ⅱ級）川東陷褶束（Ⅲ級），是我國南部相對穩(wěn)定的構(gòu)造單元[3,4]。根據(jù)1:50 萬重慶市地質(zhì)圖說明書[5]、1:20 萬區(qū)域地質(zhì)測量報告[6]，結(jié)合野外露頭、鉆井等資料，天生剖面區(qū)域地層發(fā)育良好，地層自下而上依次發(fā)育寒武系、奧陶系、志留系中下統(tǒng)、泥盆系中上統(tǒng)、二疊系、三疊系、侏羅系，巖性主要有碳酸鹽巖、碎屑巖、硅質(zhì)巖等，其中碳酸鹽和碎屑巖占主體地位[7]。剖面區(qū)域內(nèi)地層以古生界為主，其次為三疊系及少量的侏羅系，缺失第三系[2]。

天生剖面位于重慶市武隆區(qū)仙女山鎮(zhèn)接龍鄉(xiāng)天星村附近公路邊，東臨桐梓鎮(zhèn)，北臨接龍鄉(xiāng)，西、北兩面與豐都縣南天湖鎮(zhèn)接壤，距接龍鄉(xiāng)5.83 km，距武隆城區(qū)約47 km，處于重慶武隆景觀片區(qū)，周邊著名景點諸多，距離世界自然遺產(chǎn)保護(hù)地的武隆芙蓉洞僅3 km，同時距離中國5A 級武隆喀斯特旅游區(qū)的仙女山、天坑地縫國家地質(zhì)公園不足40 km（圖1）。

圖1 重慶市武隆區(qū)地質(zhì)構(gòu)造分布及交通Fig.1 Geological structure and traffic map of Wulong,Chongqing

2 實測剖面概述

2.1 露頭情況簡介

天生剖面起點坐標(biāo)E 107°50'52″N 29°33'24″，終點坐標(biāo)E 107°54'16″N 29°30'05″，出露寶塔組、澗草溝組、五峰組炭質(zhì)頁巖、五峰組觀音橋段生物灰?guī)r及龍馬溪組一段炭質(zhì)頁巖，界限清晰，整體構(gòu)造變形較弱，龍馬溪組一段上部地層局部呈沖溝或被植被覆蓋。

天生剖面野外測制工作中，采用GPS（全球定位系統(tǒng)）確定坐標(biāo)，用皮尺或測繩丈量地面斜距，用地質(zhì)羅盤測量導(dǎo)線的方位、導(dǎo)線坡角和地層產(chǎn)狀。對好的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行了拍照，并配合樣品采集，剖面精度按照1:500 比例尺進(jìn)行。按照“點—線—面”結(jié)合的原則，依據(jù)巖石地層學(xué)及生物地層學(xué)方法對天生剖面進(jìn)行了小層劃分，將天生剖面自下而上劃分為16個小層，剖面真厚度26.69 m（圖2）。

圖2 重慶市武隆區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組（O3w）—下志留統(tǒng)龍馬溪組一段（S1l）天生剖面實測全景Fig.2 Panorama of Tiansheng Outcrop of Upper Ordovician Wufeng Formation（O3w）-1st member of Lower Silurian Longmaxi Formation（S1l）in Wulong,Chongqing

2.2 剖面分層及描述

通過野外實地勘察，經(jīng)人工測量將天生剖面分成16層，累計厚度26.96 m，具體巖性如下（圖3）。

圖3 重慶市武隆區(qū)天生標(biāo)準(zhǔn)剖面Fig.3 Profile of Tiansheng standard outcrop,Wulong,Chongqing

上覆地層：下志留統(tǒng)龍馬溪組二段（S1l）。

龍一段以上地層被植物掩蓋，風(fēng)化坡積物為龍馬溪組灰黑色泥頁巖。

——整合——

龍一段

16層：灰黑色含硅炭質(zhì)泥巖，頂部呈中—薄層狀；巖層斷面見1～2mm褐色粉砂質(zhì)水平紋層。

厚5.28 m

15層：灰黑色中層狀含粉砂含硅泥巖，粉砂質(zhì)含量自下而上有增多趨勢；風(fēng)化產(chǎn)物呈細(xì)蘿卜條狀，筆石化石豐富。

厚3.73 m

14層：灰黑色薄層狀泥質(zhì)細(xì)粉砂頁巖。

厚0.80 m

13層：灰黑色中—薄層狀含泥含粉砂硅質(zhì)頁巖，風(fēng)化表面呈現(xiàn)明顯的鐵銹色，局部呈球形風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物呈細(xì)條柱狀。

厚1.02 m

12層：灰黑色中層狀含泥含粉砂硅質(zhì)泥頁巖，污手不明顯，風(fēng)化表面呈棱角狀。

厚1.42 m

11層：灰黑色厚—中層狀含泥含粉砂硅質(zhì)泥頁巖，風(fēng)化表面呈棱角狀，筆石化石豐富。

厚1.38 m

10層：灰黑色中層狀炭質(zhì)硅質(zhì)泥頁巖，風(fēng)化表面呈棱角狀。

厚1.40 m

——整合——

五峰組

9層（觀音橋段）：下部為灰黑色中層狀炭質(zhì)粉砂巖，局部見球形風(fēng)化；上部為中層狀灰黑色介殼灰?guī)r。

厚0.75 m

8層：中層狀灰黑色炭質(zhì)硅質(zhì)泥頁巖，巖層風(fēng)化表面呈明顯棱角狀。

厚1.09 m

7層：灰黑色薄層狀含細(xì)粉砂炭質(zhì)硅質(zhì)泥頁巖。

厚0.42 m

6層：灰黑色中—薄層狀含細(xì)粉砂炭質(zhì)硅質(zhì)泥頁巖。

厚1.32 m

5層：灰黑色薄層狀炭質(zhì)硅質(zhì)泥頁巖夾灰色、灰黑色斑脫巖。

厚0.72 m

4層：灰黑色中—薄層狀炭質(zhì)硅質(zhì)泥頁巖夾斑脫巖，斑脫巖自下而上顏色由灰色變?yōu)楹谏?/p>

厚2.00 m

3層：灰黑色中層狀含碳硅質(zhì)泥頁巖夾灰白色斑脫巖。

厚0.71 m

2層：灰黑色中層狀含炭質(zhì)硅質(zhì)巖夾灰色—灰白色斑脫巖。

厚1.10 m

1層：灰黑色塊狀含炭質(zhì)硅質(zhì)灰?guī)r，本層球形風(fēng)化現(xiàn)象明顯，風(fēng)化產(chǎn)物較碎，不污手。

厚1.55 m

澗草溝組

0層：灰色厚層塊狀灰質(zhì)云巖，巖石可達(dá)細(xì)晶結(jié)構(gòu)，含粒屑，含1～3 mm 黃鐵礦晶體集合體（或）團(tuán)塊。自下而上，灰質(zhì)減少，漸變?yōu)樵茙r。

厚2.00 m

2.3 天生剖面五峰組—龍馬溪組一段關(guān)鍵地層界面識別

1）澗草溝組—五峰組界面

澗草溝組是一套灰色塊狀灰質(zhì)云巖，且含黃鐵礦集合體或團(tuán)塊；五峰組為黑色含炭質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖、含硅質(zhì)頁巖夾粉砂巖。該界面為巖性—巖相轉(zhuǎn)換面（圖4a）。

2）五峰組—觀音橋—龍馬溪組一段界面

天生地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組沉積時期受主要受來自西部的川中古隆起、南部的黔中古隆起和東南部江南—雪峰隆起的影響，上奧陶統(tǒng)五峰組沉積時期頁巖巖性主要為黑色硅質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖以及粉砂質(zhì)頁巖等，厚度較薄，一般小于10 m[8]。五峰組上部觀音橋段沉積時期由于受到全球冰期海平面下降的影響，巖性主要為泥灰?guī)r和灰質(zhì)頁巖，厚度很薄，僅為幾十厘米，部分地區(qū)甚至存在觀音橋段缺失的現(xiàn)象[9]。龍馬溪組下部沉積時期，短暫的冰期作用過后，冰川消融，海平面迅速上升，水深加大，沉積了一套厚度極大的龍馬溪組黑色頁巖[10]（圖4b）。

3）龍馬溪組一段—二段界面識別

龍馬溪一段為粉砂質(zhì)炭質(zhì)頁巖，龍馬溪二段為炭質(zhì)頁巖，砂質(zhì)含量降低，在野外表現(xiàn)為差異性風(fēng)化，相比砂質(zhì)含量低頁巖，砂質(zhì)含量高頁巖抗風(fēng)化能力更強（圖4c）。

圖4 重慶市武隆區(qū)天生剖面五峰組—龍馬溪組關(guān)鍵地層界面識別Fig.4 Identification of key stratigraphic interfaces of Ordovician-Silurian in Tiansheng outcrop,Wulong,Chongqing

3 剖面地質(zhì)特征研究

3.1 地層沉積特征

3.1.1 巖石礦物特征

對天生剖面選取17 塊樣品進(jìn)行全巖X 衍射實驗，其中五峰組9 塊，龍馬溪組一段8 塊。結(jié)果表明，天生剖面五峰組—龍馬溪組一段礦物組分以石英為主，平均含量高達(dá)67.58%；其次為黏土礦物，平均含量為26.82 %；鉀長石、斜長石、菱鐵礦、黃鐵礦等含量較低，均在5%以下，各類礦物含量在不同組段含量差異存在一定差異（表1）。

表1 重慶市武隆區(qū)天生剖面礦物組分統(tǒng)計Table 1 Mineral composition statistics of Tiansheng outcrop,Wulong,Chongqing

天生剖面上奧陶統(tǒng)9 塊五峰組樣品全巖X 衍射實驗結(jié)果顯示，五峰組礦物成分相對較單一，以石英為主，平均為71.86%；其次為黏土礦物，平均含量為23.86%；鉀長石、斜長石、菱鐵礦和黃鐵礦含量均在5%以下（圖5）。

天生剖面龍馬溪組一段8 塊樣品全巖X 衍射實驗結(jié)果顯示，下志留統(tǒng)龍馬溪組一段礦物成分較五峰組相比存在一定差異：龍馬溪組一段礦物組分以石英為主，平均含量為62.78%，明顯低于五峰組；其次為黏土礦物含量，平均含量為30.16 %，明顯高于五峰組；而長石含量明顯高于五峰組，黃鐵礦含量略低于五峰組；但全巖X 衍射顯示龍馬溪組一段含有菱鐵礦組分，而五峰組并不含這一礦物。

3.1.2 巖相類型及特征

重慶市武隆區(qū)接龍鄉(xiāng)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組一段天生剖面主要發(fā)育細(xì)粉砂質(zhì)泥頁巖、炭質(zhì)硅質(zhì)泥頁巖、介殼灰?guī)r、硅質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖5種巖石類型，其特征如下。

1）細(xì)粉砂質(zhì)泥頁巖：巖石以灰黑色和黑灰色為主，多呈中層狀和塊狀，水平紋層發(fā)育，經(jīng)?？梢娒靼迪嚅g的條紋互層，暗色條紋富炭質(zhì)，亮色條紋富砂質(zhì)，風(fēng)化產(chǎn)物呈細(xì)蘿卜條狀，略顯頁理，巖石中常見順層分布的筆石化石。鏡下薄片顯示粗粉砂含量低，一般在5%以下；細(xì)粉砂含量較高，在65%左右，多為石英及少量長石；黏土含量30%左右；黃鐵礦含量少，一般在5%以下（圖5a）。

2）炭質(zhì)硅質(zhì)泥頁巖：巖石呈灰黑色，較污手，頁理發(fā)育，炭質(zhì)硅質(zhì)泥頁巖中經(jīng)常夾有淺灰色、灰黑色斑脫巖夾層，斑脫巖夾層中偶爾可見黃鐵礦結(jié)核，斑脫巖層厚一般為1.5～5 cm，風(fēng)化產(chǎn)物較碎，呈棱角狀，風(fēng)化表面鐵銹色明顯，筆石化石豐富。鏡下薄片觀察顯示黏土含量30%左右，富含炭質(zhì)；硅質(zhì)含量一般在50%左右；砂質(zhì)含量較低，多為石英及少量長石（圖5b）。

3）介殼灰?guī)r：全剖面介殼灰?guī)r厚度大概75 cm，發(fā)育于上奧陶統(tǒng)五峰組觀音橋段，灰黑色，赫南特貝化石特別發(fā)育（圖5c），鏡下顯示泥晶結(jié)構(gòu)，粒屑含量較高，大小可達(dá)0.01～0.04 mm（圖5d）。

4）硅質(zhì)泥頁巖：灰黑色中—薄層狀，主要成分為泥質(zhì)和硅質(zhì)，含少量炭質(zhì)，硅質(zhì)泥頁巖中常夾有淺灰色、黃灰色斑脫巖夾層。巖石風(fēng)化表面多棱角狀，可見頁理，階梯狀破裂縫非常發(fā)育，破裂縫表面鐵銹色明顯。鏡下薄片顯示硅質(zhì)含量70%以上，部分集合體富集呈線紋狀，黏土含量20%左右，其余為細(xì)粉砂及黃鐵礦（圖5e）。

圖5 重慶市武隆區(qū)天生剖面巖石類型Fig.5 Lithofacies type of Tiansheng outcrop,Wulong,Chongqing

5）炭質(zhì)泥頁巖：灰黑色，主要成分為泥質(zhì)和炭質(zhì)，巖石污手明顯，易碎成頁片狀，頁理欠發(fā)育，筆石發(fā)育（圖5f）。

3.1.3 沉積相特征

重慶市武隆區(qū)接龍鄉(xiāng)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組一段天生剖面主要為一套深水陸棚沉積的富有機質(zhì)頁巖。野外露頭觀察到豐富的深水陸棚巖相標(biāo)志：暗色富有機質(zhì)灰?guī)r、暗色富硅質(zhì)泥頁巖、暗色富有機質(zhì)砂質(zhì)泥頁巖等。

暗色富有機質(zhì)云巖，有機碳含量（TOC）相對較高，一般在2%以上，富含灰質(zhì)和云質(zhì)，滴酸有起泡反應(yīng)，薄片中未發(fā)現(xiàn)自生硅質(zhì)，化石主要為筆石類化石，巖石富含黃鐵礦，呈星散狀分布于巖石中，主要發(fā)育于剖面底部的澗草溝組和五峰組觀音橋段，該巖石類型反應(yīng)了水體相對較深的深水混積陸棚微相沉積環(huán)境。

暗色富硅質(zhì)富有機質(zhì)泥頁巖，主要為硅質(zhì)泥頁巖和炭質(zhì)硅質(zhì)泥頁巖，TOC普遍高于3%，自生硅質(zhì)含量高，富含筆石化石和海綿、放射蟲及骨針的硅質(zhì)骨骼類生物化石，黃鐵礦較為發(fā)育，多呈星散狀分布于巖石中，紋層及頁理欠發(fā)育，但階梯狀破裂縫發(fā)育，反應(yīng)水體相對較深的深水硅泥質(zhì)陸棚微相沉積環(huán)境。

暗色富有機質(zhì)砂質(zhì)泥頁巖，TOC為3 %左右，陸源硅質(zhì)含量相對較高，自生硅質(zhì)含量較低，化石類型較為單一，主要為筆石類化石，發(fā)育粉砂質(zhì)粗紋層和條帶，發(fā)育黃鐵礦，多呈星散狀分布于粉砂質(zhì)條帶或紋層中，指示水體相對較深的深水砂泥質(zhì)陸棚微相沉積環(huán)境。

暗色富有機質(zhì)泥頁巖，TOC含量普遍高于3 %，含有大量的筆石類化石，黃鐵礦較發(fā)育，呈星散狀或紋層狀，頁理發(fā)育，主要位于剖面中上部，是典型的深水泥質(zhì)陸棚沉積產(chǎn)物。

天生剖面普遍可見的筆石類生物化石、海綿、放射蟲和骨針等硅質(zhì)類骨骼生物化石，都是代表了典型的深水陸棚沉積亞相[11]。

此外，天生剖面中可見多套斑脫巖（火山凝灰?guī)r）夾層，表明在五峰組—龍馬溪組一段沉積早期，揚子板塊與華北板塊中間的商丹洋南北兩側(cè)逐漸由原來的被動大陸邊緣轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒哟箨戇吘墸鹕交顒又饾u增加，海底熱泉及上升洋流發(fā)育，造成海水中富含硅質(zhì)和各種營養(yǎng)物質(zhì)，加上當(dāng)時較為封閉的滯留盆地沉積環(huán)境，對于自生硅質(zhì)和有機質(zhì)的生成及保存十分有利，形成了有機質(zhì)含量和硅質(zhì)含量“雙高”的典型特征，更是深水陸棚沉積的特征之一[12-15]。

根據(jù)上述巖相標(biāo)志、古生物標(biāo)志及沉積構(gòu)造現(xiàn)象，認(rèn)為天生剖面所處沉積環(huán)境為濱外陸棚環(huán)境。同時，進(jìn)一步將濱外陸棚相細(xì)分成深水陸棚微相，根據(jù)主要巖相特征，劃分出了深水混積陸棚、深水硅泥質(zhì)陸棚、深水砂泥質(zhì)陸棚3種沉積微相（表2）。

表2 重慶市武隆區(qū)天生剖面沉積相劃分Table 2 Sedimentary facies division of Tiansheng outcrop,Wulong,Chongqing

3.2 有機地化特征

3.2.1 有機質(zhì)豐度及縱向變化特征

重慶市武隆區(qū)接龍鄉(xiāng)上奧陶五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組一段天生剖面17塊實測有機碳實驗結(jié)果表明，剖面實測有機碳含量最小為1.10 %，最大為5.94%，平均為4.14%。

天生剖面上奧陶統(tǒng)五峰組實測有機碳含量最小值為3.26 %，最大值為5.20 %，平均為4.03 %；天生剖面下志留統(tǒng)龍馬溪組一段實測有機碳含量最小值為1.10 %，最大值為5.94 %，平均為4.28 %；整個剖面縱向上除了16小層有機碳異常低之外，其他小層有機碳含量差異不大，變化如表3。

表3 重慶市武隆區(qū)天生剖面實測有機碳含量Table 3 Measured organic carbon content of Tiansheng outcrop,Wulong,Chongqing

3.2.2 有機質(zhì)類型和成熟度

通過瀝青反射率（Rb）實驗測定結(jié)果，計算得到鏡質(zhì)體反射率（Ro）。計算結(jié)果表明，Ro值基本上都在2%左右或者大于2%，說明天生剖面五峰組—龍馬溪組一段頁巖母質(zhì)演化程度已達(dá)高成熟—過成熟階段，處于過成熟晚期生氣階段（表4）。

表4 重慶市武隆區(qū)天生剖面鏡質(zhì)體反射率計算結(jié)果Table 4 Vitrinite reflectance calculation results of Tiansheng outcrop,Wulong,Chongqing

結(jié)合有機質(zhì)成熟度來看，天生剖面五峰組—龍馬溪組一段的頁巖已處于過成熟熱演化時期，各種文獻(xiàn)資料表明，通過干酪根顯微組分測試方法鑒定時代老、埋藏深、高變質(zhì)或過成熟烴源巖中的干酪根類型會出現(xiàn)較大的誤差[16]，鑒定結(jié)果可能出現(xiàn)未成熟階段是I型，而在成熟階段變成Ⅱ型甚至Ⅲ型的現(xiàn)象[17]。而沉積有機質(zhì)的碳同位素主要與原始有機質(zhì)的來源及沉積環(huán)境有關(guān)，其組成繼承了生物先質(zhì)的碳同位素特征，且相對于其生物先質(zhì)而言，經(jīng)歷了成巖作用和熱成熟作用的干酪根，碳同位素組成不會發(fā)生明顯的變化，因此，在油氣領(lǐng)域利用干酪根碳同位素來劃分有機質(zhì)類型相對于顯微組成測試方法適應(yīng)性更好[18-19]，目前針對四川盆地下古生界泥頁巖有機質(zhì)類型的確定，基本上以烴源巖干酪根碳同位素或有機巖石學(xué)分析為準(zhǔn)[20]。

天生剖面五峰組—龍馬溪組一段沉積環(huán)境為深水陸棚環(huán)境，主體處于閉塞滯留沉積環(huán)境，從野外剖面取樣、鉆井取心資料上看，該層位筆石十分發(fā)育，其食物鏈底端的水生生物即浮游生物和菌藻類勃發(fā)，局部有放射蟲和硅質(zhì)海綿骨針，沉積母質(zhì)輸入以水生低等生物占絕對優(yōu)勢，從原始生物來源看，有機質(zhì)類型以腐泥型干酪根為主。同時，研究區(qū)目的層烴源巖干酪根碳同位素測試結(jié)果主要介于-31‰～-28‰，參照前人在四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組有機質(zhì)類型的確定（表5）[21]，認(rèn)為天生剖面五峰組—龍馬溪組一段有機質(zhì)類型以I型為主。

表5 烴源巖干酪根碳同位素劃分標(biāo)準(zhǔn)[21]Table 5 Standard of kerogen carbon isotope types in hydrocarbon source rocks[21]

3.3 儲集空間類型及特征

在野外露頭觀察基礎(chǔ)上，結(jié)合薄片、掃描電鏡、氬離子拋光-掃描電鏡等各方面的資料，對天生剖面儲集空間進(jìn)行了分類，主要包括無機孔隙、有機質(zhì)孔隙、微裂縫、構(gòu)造縫4種。

天生剖面頁巖段普遍發(fā)育無機孔隙，主要包括碎屑孔隙（粒間孔、粒內(nèi)溶孔）和黏土孔隙。黏土孔隙主要為黏土礦物晶間孔隙，系黏土礦物在成巖演化過程中礦物晶體體積縮小而在晶體間生成的晶間孔，孔隙體積較大，孔徑多集中在幾百微米至微米之間，按照IUPAC 孔隙尺度分類結(jié)果，屬于大孔級別。碎屑孔隙主要包括粒內(nèi)溶孔和粒間孔，粒內(nèi)溶孔為成巖過程中碎屑顆粒內(nèi)部發(fā)生溶蝕作用所形成的孔隙，具備溶蝕港灣狀邊緣，孔隙尺度較大，多集中在幾百納米至數(shù)微米之間，多為大孔級別（圖6a）。粒間孔隙為經(jīng)歷過壓實作用后殘留的顆粒間孔隙，多呈不規(guī)則狀，孔隙尺度一般較大，集中在幾百納米至數(shù)微米之間，多為大孔級別，碎屑孔隙局部較發(fā)育，孔隙間連通性相對較好（圖6b）。

有機質(zhì)孔隙主要為有機質(zhì)在熱演化中，由未成熟固體干酪根向低密度烴類流體轉(zhuǎn)化過程所產(chǎn)生，其發(fā)育程度與有機質(zhì)含量密切相關(guān)[22]，機質(zhì)孔隙形狀呈近圓形、橢圓形、多邊形、不規(guī)則形等，主要為納米孔及微米孔，在平面上呈孤立狀，有較好的邊界。

研究區(qū)五峰組—龍馬溪組一段富有機質(zhì)泥頁巖沉積后經(jīng)歷了深埋藏—抬升變淺的構(gòu)造演化過程，在后期的抬升過程中，上覆地層遭受剝蝕導(dǎo)致地層壓力下降，形成了五峰組—龍馬溪組地層內(nèi)部壓力大于上覆地層壓力，地層內(nèi)部應(yīng)力釋放過程中形成了大量的近水平產(chǎn)狀的微裂縫[23]。天生剖面微裂縫作為儲集空間之一，主要以頁理縫為主，常出現(xiàn)在紋層發(fā)育段，在剛性礦物與塑性礦物間易于形成頁理縫[24]（圖6c）。

天生剖面中發(fā)育的構(gòu)造縫以直劈縫和高角度構(gòu)造剪切縫為主，裂縫縫寬較大，縫高延伸較遠(yuǎn)，規(guī)模較大（圖6d）。

圖6 重慶市武隆區(qū)天生剖面儲集空間類型Fig.6 Storage space type of Tiansheng outcrop,Wulong,Chongqing

基于上述研究，天生剖面五峰組—龍馬溪組一段黑色頁巖各小層石英的含量都比較高，含量介于50 %～80 %，并且五峰組礦物的石英含量明顯高于龍馬溪組一段，而在龍馬溪組中段石英含量有明顯下降趨勢。此剖面中，碳酸鹽礦物含量很少，黏土礦物含量中等，在25%左右，五峰組低于龍馬溪組，在龍馬溪組中段黏土礦物有上升趨勢?？傮w看，脆性礦物含量不低于60%，黏土礦物不超過30%，泥頁巖厚度穩(wěn)定，大于30 m；該剖面主要為深水陸棚相、淺水陸棚相，具體可分為炭質(zhì)陸棚、粉砂質(zhì)陸棚、鈣質(zhì)炭質(zhì)陸棚、硅質(zhì)炭質(zhì)陸棚等微相，主要為厭氧還原環(huán)境和氧化弱還原環(huán)境；TOC大于1%；剖面裂縫發(fā)育（圖7）。

圖7 重慶市武隆區(qū)天生剖面綜合柱狀圖Fig.7 Comprehensive histogram of Tiansheng outcrop,Wulong,Chongqing

綜合評價，認(rèn)為天生剖面五峰—龍馬溪組一段黑色頁巖具有總有機碳含量高、脆性礦物含量高、裂縫發(fā)育等特點，與涪陵地區(qū)已有頁巖氣井相應(yīng)層位具有較好的對比性，具有典型性，可以作為區(qū)域內(nèi)五峰組—龍馬溪組頁巖主力產(chǎn)層典型參考剖面。

4 討論

1）本剖面處于構(gòu)造相對穩(wěn)定區(qū)，地層未發(fā)生扭曲或褶皺變形，各小層在不同地區(qū)發(fā)育特征明顯，厚度變化不大，具有良好的橫向可對比性，是一條較好的觀察研究剖面。

2）天生剖面五峰組和龍馬溪組一段主要礦物含量存在較大的差異：五峰組石英含量明顯高于龍馬溪組，黏土礦物、長石含量顯著小于龍馬溪組，而巖石的礦物組分含量很大程度上控制了巖石的脆性，繼而決定了儲層壓裂改造的難易程度，因此，針對穿行五峰組—龍馬溪組不同層位氣井，壓裂改造方案應(yīng)有所不同。

3）天生剖面斑脫巖較為發(fā)育，以夾層的形式出現(xiàn)，斑脫巖夾層中偶見黃鐵礦集合體。斑脫巖主要由火山灰、晶屑組成，質(zhì)地軟，塑形強，在斑脫巖發(fā)育的層段進(jìn)行儲層壓裂改造，壓裂縫造縫易延著夾層方向延伸，不利于形成復(fù)雜縫網(wǎng)，可能對頁巖氣井產(chǎn)能影響較大。