李躍綱 周安富 謝 偉 邱峋晰 戴 赟胡 曦 程曉艷 蔣裕強(qiáng) 付永紅 王子萌

1.中國(guó)石油西南油氣田公司頁(yè)巖氣研究院 2.四川頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司 3.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

0 引言

巖相最初被稱為沉積巖的巖性特征，后來(lái)進(jìn)一步描述為在一定沉積環(huán)境中形成的基本巖石單元[1-2]。因此，頁(yè)巖巖相是礦物組成和有機(jī)質(zhì)富集程度的綜合反映，不同巖相頁(yè)巖的空間展布、物性特征、孔隙結(jié)構(gòu)存在廣泛的非均質(zhì)性。對(duì)頁(yè)巖巖相的全面描述涉及到礦物學(xué)、地球化學(xué)和油氣潛力等特性[3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于海相頁(yè)巖的劃分方案通?；诘V物三端元?jiǎng)澐?，即總黏土礦物含量、總硅質(zhì)礦物含量和總碳酸鹽礦物含量，此方案將頁(yè)巖巖相分類為硅質(zhì)頁(yè)巖（S型，總硅質(zhì)礦物含量大于50%）、泥質(zhì)頁(yè)巖（CM型，總黏土礦物含量大于50%）、鈣質(zhì)頁(yè)巖（C型，總碳酸鹽礦物含量大于50%）與混合頁(yè)巖4大類，并進(jìn)一步細(xì)分為16小類[4-7]。此外，部分方案考慮了總有機(jī)碳含量（TOC）的維度，此類方案在三端元方案的基礎(chǔ)上，將頁(yè)巖劃分為低碳頁(yè)巖相（TOC＜2%）、中碳頁(yè)巖相（TOC介于2%～4%）與高碳頁(yè)巖相（TOC＞4%），基于TOC不同，巖相可以得到進(jìn)一步地補(bǔ)充和細(xì)分[8-9]。但考慮TOC的分類方案，存在縱向分布非均質(zhì)性過(guò)強(qiáng)，橫向分布連續(xù)性差等問(wèn)題，在巖性變化劇烈的層段，往往出現(xiàn)頻繁的巖相更迭現(xiàn)象，且過(guò)多的巖相種類與儲(chǔ)層參數(shù)、孔隙結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律不符，也難以應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)。此外，四川盆地南部瀘州地區(qū)作為深層頁(yè)巖氣重要產(chǎn)氣區(qū)之一，巖相與儲(chǔ)層特征研究鮮見(jiàn)報(bào)道。針對(duì)性地開(kāi)展瀘州地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組龍一1亞段不同巖相頁(yè)巖儲(chǔ)層特征研究，有助于指導(dǎo)頁(yè)巖氣有利區(qū)優(yōu)選，支撐深層頁(yè)巖氣的增儲(chǔ)上產(chǎn)。

為此，在前人研究的基礎(chǔ)上，筆者以礦物三端元方案為劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)瀘州地區(qū)五峰組—龍一1亞段頁(yè)巖巖相進(jìn)行精細(xì)劃分，開(kāi)展不同巖相儲(chǔ)層參數(shù)、孔隙結(jié)構(gòu)的對(duì)比與表征，并討論了不同沉積環(huán)境下頁(yè)巖巖相的形成與展布規(guī)律，研究成果有利于深化對(duì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)優(yōu)勢(shì)巖相層段的識(shí)別與劃分，對(duì)頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)具有一定意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地屬于揚(yáng)子準(zhǔn)臺(tái)地的次級(jí)構(gòu)造單元，其邊界西南、東南以峨眉—瓦山塊斷帶和川湘坳陷斷褶帶、婁山褶皺帶為界，東北、西北分別以大巴山斷褶帶、龍門山斷褶帶為界。盆地內(nèi)部可劃分為川西低陡構(gòu)造帶、川北低緩構(gòu)造帶、川中平緩構(gòu)造帶、川西南低斷褶構(gòu)造帶、川南低陡構(gòu)造帶和川東高陡構(gòu)造帶6個(gè)構(gòu)造區(qū)（圖1）。瀘州地區(qū)位于川中平緩構(gòu)造帶、川西南低斷褶構(gòu)造帶、川南低陡構(gòu)造帶交界處，主體位于川南低陡構(gòu)造帶（圖1）。瀘州地區(qū)由北向南發(fā)育梳狀背斜構(gòu)造，東北部發(fā)育多個(gè)低陡背斜，向斜構(gòu)造較寬緩。鉆井顯示，五峰組和龍一1亞段沉積一套深水陸棚相的黑色頁(yè)巖，由于先后經(jīng)歷多期構(gòu)造演化旋回，依據(jù)巖性、測(cè)井曲線特征，將龍一1亞段自下而上細(xì)分為龍一1小層、龍一2小層、龍一3111小層和龍一14小層（圖1）。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置與L205井五峰組—龍一1亞段地層柱狀圖

2 樣品與實(shí)驗(yàn)

筆者本次研究分析的12個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品取自研究區(qū)的五峰組—龍一1亞段，基本地質(zhì)特征參數(shù)如表1所示。首先，將各樣品用于薄片磨制和鑒定，并展開(kāi)全巖—黏土礦物衍射、TOC、氣體吸附、氬離子拋光掃描電鏡等一系列配套實(shí)驗(yàn)。全巖—黏土礦物衍射和TOC測(cè)試操作步驟參考標(biāo)準(zhǔn)為《沉積巖中黏土礦物和常見(jiàn)非黏土礦物X射線衍射分析方法》（SY/T 5163—2010）與《沉積巖中總有機(jī)碳的測(cè)定》（GB/T 19145—2003），實(shí)驗(yàn)儀器分別為Bruker D8 Advance X射線衍射儀與LECO CS230碳硫分析儀。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡實(shí)驗(yàn)在西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心完成，儀器型號(hào)為FEI QUANTA 650FEG，所有的樣品均被制成20 mm×20 mm×10 mm的矩形塊狀，并進(jìn)行氬離子拋光和噴鍍處理，以獲得平整的拋光截面和平面樣品，便于完成對(duì)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)微觀特征的觀察和分析。

表1 樣品基本地質(zhì)特征參數(shù)表

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 巖相劃分與組分

以L205井為例，采用三端元方案進(jìn)行巖相劃分（圖2-a），以硅質(zhì)含量（石英＋長(zhǎng)石）、黏土礦物含量、碳酸鹽礦物含量作為三端元，按照以下步驟進(jìn)行巖相劃分：①以硅質(zhì)、碳酸鹽礦物、黏土礦物含量50%為界，分別劃出硅質(zhì)巖相、鈣質(zhì)巖相和泥質(zhì)巖相大類，3類礦物組分均未超過(guò)50%的，劃分為混合巖相大類；②在硅質(zhì)頁(yè)巖相大類中，若硅質(zhì)含量超過(guò)75%，則劃分為硅質(zhì)頁(yè)巖相，同理可劃分出泥質(zhì)頁(yè)巖相和鈣質(zhì)頁(yè)巖相；③在硅質(zhì)巖相大類中，若硅質(zhì)含量介于50%～75%，黏土礦物或碳酸鹽礦物含量大于25%時(shí)，則分別為含泥硅質(zhì)頁(yè)巖相和含鈣硅質(zhì)頁(yè)巖相；黏土礦物或碳酸鹽礦物含量都未超過(guò)25%時(shí)，劃分為混合硅質(zhì)頁(yè)巖相。同理，鈣質(zhì)巖相和泥質(zhì)巖相大類可做進(jìn)一步劃分[10-11]。根據(jù)該方案，L205井自下而上分別發(fā)育4類巖相：混合硅質(zhì)頁(yè)巖相（S2型）、含泥硅質(zhì)頁(yè)巖相（S3型）、混合頁(yè)巖相（M型）和硅/泥混合頁(yè)巖相（M2型）。不同的頁(yè)巖巖相與礦物組分、TOC、沉積環(huán)境等特征密切相關(guān)。如圖2-b所示，自下而上各樣品石英含量、TOC與含氣量逐漸變小，黏土礦物含量則逐漸增大，整體上呈現(xiàn)沉積水體變淺，還原環(huán)境逐漸變?nèi)醯内厔?shì)。

圖2 瀘州地區(qū)五峰組—龍一1亞段頁(yè)巖巖相劃分與L205井地層綜合柱狀圖

3.2 儲(chǔ)層特征

3.2.1 混合硅質(zhì)頁(yè)巖相（S2型）

混合硅質(zhì)頁(yè)巖相（S2型）主要分布于五峰組—龍一11小層。巖性為黑色硅質(zhì)頁(yè)巖與富筆石硅質(zhì)頁(yè)巖，多為塊狀構(gòu)造，可見(jiàn)厚層狀的黃鐵礦層及結(jié)核，順層分布（圖3-a）。薄片觀察到該巖相有機(jī)質(zhì)含量高，基質(zhì)透光性差，有機(jī)質(zhì)呈分散狀或略呈層理狀，硅質(zhì)顆粒粒度較細(xì)，可見(jiàn)硅質(zhì)顆粒定向分布（圖3-b）。掃描電鏡下該巖相有機(jī)質(zhì)含量高，多為腐泥質(zhì)、焦瀝青有機(jī)質(zhì)，有機(jī)孔發(fā)育，呈圓形或橢圓形，孔徑普遍大于200 nm，石英、黃鐵礦等脆性礦物含量高，石英起骨架支撐作用，可見(jiàn)加大邊，保存較好（圖3-c、d）。該類巖相儲(chǔ)集條件較好，TOC介于3.47%～4.28%，平均值為3.89%；孔隙度介于4.49%～6.21%，平均值為5.56%；含氣量介于20.49～23.17 m3/t，平均值為 21.80 m3/t（圖 4）。

圖3 瀘州地區(qū)五峰組—龍一1亞段頁(yè)巖特征照片

3.2.2 含泥硅質(zhì)頁(yè)巖相（S3型）

含泥硅質(zhì)頁(yè)巖相（S3型）主要分布于龍一12小層—龍一13小層。巖性為灰黑色—黑色頁(yè)巖與含粉砂頁(yè)巖，紋層較為富集，見(jiàn)黃鐵礦薄層及黃鐵礦結(jié)核發(fā)育（圖3-e）。薄片觀察到該巖相有機(jī)質(zhì)含量高，基質(zhì)透光性較差，粉砂顆粒含量豐富，顆粒細(xì)小且分選均勻，粉砂顆粒與有機(jī)質(zhì)呈明顯的層狀分布（圖3-f）。掃描電鏡下該類巖相有機(jī)質(zhì)含量較高，多為焦瀝青，有機(jī)孔較發(fā)育，呈橢圓形—不規(guī)則形，孔徑普遍大于100 nm，無(wú)機(jī)孔隙也較發(fā)育，如黃鐵礦粒間孔。脆性礦物如石英、黃鐵礦含量高，石英礦物周圍可見(jiàn)加大邊，起骨架支撐作用，保存較好（圖3-g、h）。該類巖相儲(chǔ)集條件較好，TOC介于3.14%～4.97%，平均值為4.10%；孔隙度介于4.68%～7.01%，平均值為5.60%；含氣量介于18.40～24.30 m3/t，平均值為20.90 m3/t（圖4）。

圖4 瀘州地區(qū)五峰組—龍一1亞段頁(yè)巖儲(chǔ)層特征圖

3.2.3 混合頁(yè)巖相（M型）

混合頁(yè)巖相（M型）主要分布于龍一14小層。巖性為深灰色—黑灰色頁(yè)巖，黃鐵礦結(jié)核欠發(fā)育，紋層局部發(fā)育（圖3-i）。薄片觀察到該巖相中有機(jī)質(zhì)含量較低，基質(zhì)顏色較亮，紋層較發(fā)育，粉砂顆粒含量高且粒度較粗，鈣質(zhì)成分較多，有機(jī)質(zhì)呈層狀分布（圖3-j）。掃描電鏡下該類巖相有機(jī)質(zhì)含量較低，多為塊狀的鏡質(zhì)體有機(jī)質(zhì)，未見(jiàn)顯著有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育，有機(jī)質(zhì)內(nèi)可見(jiàn)收縮縫（圖3-k），方解石含量較高，內(nèi)部溶蝕孔隙普遍發(fā)育（圖3-l）。該類巖相儲(chǔ)集條件較差，TOC介于1.55%～2.82%，平均值為2.18%；孔隙度介于2.91%～5.07%，平均值為4.30%，含氣量介于6.24～15.70 m3/t，平均值為9.92 m3/t（圖4）。

3.2.4 硅/泥混合頁(yè)巖相（M2型）

硅/泥混合頁(yè)巖相（M2型）主要分布于龍一41小層。巖性為深灰色—黑灰色頁(yè)巖、凝灰質(zhì)頁(yè)巖，黃鐵礦結(jié)核與紋層欠發(fā)育（圖3-m）。薄片觀察到該巖相的凝灰質(zhì)頁(yè)巖幾乎不含有有機(jī)質(zhì)，基質(zhì)顏色多為黃褐色，紋層不發(fā)育，粉砂顆粒明顯減少且分選差，可見(jiàn)泥質(zhì)條帶、泥質(zhì)透鏡體（圖3-n）。掃描電鏡下該類巖相有機(jī)質(zhì)含量低，未見(jiàn)顯著有機(jī)質(zhì)孔隙發(fā)育，黏土礦物含量較高，可見(jiàn)黏土礦物層間縫和長(zhǎng)石內(nèi)部溶蝕孔等無(wú)機(jī)孔隙空間（圖3-o、p）。該類巖相儲(chǔ)集條件較差，TOC介于0.49%～2.79%，平均值為1.85%；孔隙度介于1.72%～5.43%，平均值為4.05%；含氣量介于3.09～12.87 m3/t，平均值為8.36 m3/t（圖4）。

3.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

3.3.1 低壓CO2、N2吸附與高壓壓汞

低壓CO2吸附通常用于量化孔隙直徑（以下簡(jiǎn)稱孔徑，r）小于2 nm的微孔[12-13]。各類巖相的吸附量順序?yàn)椋篠3型＞S2型＞M2型＞M型（圖5-a）。低壓N2吸附通常用于量化孔徑小于50 nm的介孔[14-16]。所有巖相的吸附曲線均存在滯后回線，形態(tài)均屬于IUPAC分類的Ⅳ型吸附等溫線[17]。其中S2型和S3型巖相為H2型滯后回線，吸附曲線隨著相對(duì)壓力的提高穩(wěn)定上升，但在中值相對(duì)壓力處附近的解吸曲線遠(yuǎn)比吸附曲線陡峭，形成較為寬大的滯后環(huán)，反映了細(xì)頸廣體的墨水瓶孔等無(wú)定性孔隙，微孔發(fā)育，充當(dāng)墨水瓶“瓶頸”。M2型和M型巖相為H3型滯后回線，隨著相對(duì)壓力的提高，吸附曲線和解吸曲線緩慢上升，在相對(duì)壓力接近1時(shí)，吸附量迅速增加，形成的滯后環(huán)較小，表示四周開(kāi)放的平行板孔。此外，S2型和S3型巖相的吸附量大于M型和M2型（圖5-b）。高壓壓汞實(shí)驗(yàn)通常用于量化孔隙直徑大于50 nm的大孔[18-21]，其中，S2型和M型巖相的汞侵入量較高，這兩類曲線在壓力達(dá)到100 MPa時(shí)，進(jìn)汞量迅速上升，當(dāng)壓力下降時(shí)退汞曲線下降緩慢，汞殘留量高，指示樣品內(nèi)部閉孔較多[22]。S3型和M2型巖相汞侵入量較低，進(jìn)退汞曲線隨壓力變化緩慢變化，汞殘留量較低，指示樣品內(nèi)部孔隙連通性較好（圖 5-c）。

圖5 瀘州地區(qū)五峰組—龍一1亞段頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)特征圖

3.3.2 孔徑分布與孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

依據(jù)DFT模型從CO2吸附和N2吸附實(shí)驗(yàn)中獲取了不同巖相頁(yè)巖樣品的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)（如孔徑分布、孔隙體積和孔隙比表面積）。將CO2吸附孔徑分布（0.5～1.2 nm）、N2吸附孔徑分布（2～30 nm）和高壓壓汞孔徑分布（大于30 nm）合并得到全孔徑分布（圖6）。結(jié)果表明，所有的頁(yè)巖樣品孔徑分布曲線均存在相似的特征，在1 nm和10 nm附近存在兩個(gè)峰值，表明研究區(qū)頁(yè)巖樣品主要孔隙類型以微孔為主。此外，不同巖相樣品的孔徑分布略有區(qū)別，S2型巖相頁(yè)巖小于100 nm的孔隙較為發(fā)育，M型巖相孔徑分布在大于10 000 nm的孔徑范圍存在一個(gè)峰值?？傮w上，S2型和S3型巖相頁(yè)巖的樣品微孔和中孔發(fā)育程度略高，而M型巖相頁(yè)巖發(fā)育更多的大孔。

圖6 瀘州地區(qū)五峰組—龍一1亞段頁(yè)巖孔徑分布曲線圖

基于DFT模型計(jì)算了微孔、中孔和大孔的孔隙體積（Vp）和比表面積占比，并按照巖相分類對(duì)比。在所有的巖相類別之中，中孔所占總孔隙體積介于53%～76%，遠(yuǎn)超微孔和大孔的總孔隙體積占比（圖7-a）。其中S2型和S3型巖相頁(yè)巖中孔孔隙體積占比最高，介于62%～76%，平均值為68%。M2型和M型巖相頁(yè)巖中孔孔隙體積占比稍低，介于53%～64%，平均值為57%。除此之外，1號(hào)和4號(hào)樣品（分別屬于S2型和S3型）是僅有的2個(gè)微孔占比小于大孔占比的樣品，同樣佐證了S2型和S3型類巖相頁(yè)巖微孔和中孔在所有孔隙類型中的優(yōu)勢(shì)地位。總體上，從S2型→S3型→M2型→M型，微孔和中孔體積占比不斷降低，大孔占比不斷升高。

圖7 瀘州地區(qū)五峰組—龍一1亞段頁(yè)巖孔隙體積和孔隙比表面積分布圖

與孔隙體積占比不同，在所有巖相類型中，微孔的比表面積遠(yuǎn)超中孔和大孔（圖7-b）。其中，其中S2型和S3型巖相頁(yè)巖微孔比表面積占比最高，介于64%～67%，平均值為66%。M2型和M型巖相頁(yè)巖中孔占比稍低，介于61%～65%，平均值為62%，微孔以15%～30%的占比，提供了超過(guò)60%的比表面積，表明微孔是比表面積的主要貢獻(xiàn)者?？傮w上，微孔表面積均占據(jù)絕對(duì)性優(yōu)勢(shì)，但從S2型→S3型→M2型→M型，微孔和中孔的比表面積占比略有下降，大孔比表面積略有上升。

計(jì)算了各類巖相樣品的全孔徑分布的分形維數(shù)，結(jié)果如圖8-a所示。不同巖相孔徑分布的微孔、中孔和大孔的分形擬合曲線具有不同的斜率，表明頁(yè)巖的各類孔隙的分形行為復(fù)雜，孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性強(qiáng)。在所有的樣品中，隨著巖相從S2型→S3型→M型→M2型，微孔分形維數(shù)幾乎沒(méi)有變化（圖8-b），而中孔和大孔的分形維數(shù)逐漸上升。其中，M型巖相頁(yè)巖樣品的大孔和中孔具有最高的分形維數(shù)，而S2型巖相頁(yè)巖樣品無(wú)論是哪一類孔隙分形維數(shù)都較小。分形維數(shù)的變化趨勢(shì)表明，S2型巖相頁(yè)巖樣品中各類孔隙復(fù)雜程度較低，而M型巖相頁(yè)巖樣品各類孔隙復(fù)雜程度較高，可能與此類巖相中最高的大孔占比有關(guān)。

圖8 瀘州地區(qū)五峰組—龍一1亞段頁(yè)巖樣品分形擬合示意圖

4 優(yōu)質(zhì)巖相發(fā)育主控因素

4.1 成巖構(gòu)造環(huán)境

地球化學(xué)元素特征廣泛應(yīng)用于構(gòu)造背景識(shí)別和物源追蹤，已成為沉積環(huán)境分析的重要手段[23-24]。鋁（Al）、鈦（Ti）、鐵（Fe）等元素性質(zhì)較為穩(wěn)定，其比值通常用于判別沉積環(huán)境。如圖9-a所示，L205井 Al2O3/（Al2O3+Fe2O3）的比值介于 0.57 ～ 0.79，平均值為0.66，F(xiàn)e2O3/TiO2的比值介于8.0～15.6，平均值為10.8，交會(huì)圖的數(shù)據(jù)點(diǎn)均落在“大陸邊緣沉積環(huán)境”的范圍內(nèi)，據(jù)此可認(rèn)為研究區(qū)五峰組—龍一1亞段主體沉積環(huán)境為大陸邊緣沉積環(huán)境。

圖9 L205井五峰組—龍一1亞段沉積環(huán)境、古物源及古生產(chǎn)力綜合分析圖[23-24]

4.2 古物源

頁(yè)巖儲(chǔ)層中的Al元素主要來(lái)自于細(xì)粒沉積的陸源碎屑黏土礦物、鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石，Si元素則來(lái)源于陸源石英或生物硅，因此可以用SiO2/Al2O3來(lái)反映頁(yè)巖儲(chǔ)層的物源供給，陸殼中SiO2/Al2O3的比值為3.6，因此，當(dāng)頁(yè)巖儲(chǔ)層中SiO2/Al2O3比值小于3.6時(shí)表明頁(yè)巖儲(chǔ)層以陸源供給為主，大于3.6則表明頁(yè)巖儲(chǔ)層中含有一定量的生物硅[25-26]。但是，該方法中陸殼SiO2/Al2O3比值并不能兼顧黏土礦物的轉(zhuǎn)化[27]，因此選取了TOC小于1%的樣品，計(jì)算了研究區(qū)SiO2/Al2O3比值為3.31，進(jìn)而分析古物源。結(jié)合SiO2/Al2O3比值隨深度變化的關(guān)系可以看出（圖9-b），L205井五峰組至龍一13小層，SiO2/Al2O3比值遠(yuǎn)大于3.6，表明該層段頁(yè)巖儲(chǔ)層中硅質(zhì)以生物成因硅為主；龍一14小層底部SiO2/Al2O3比值略大于3.6，表明該層段頁(yè)巖儲(chǔ)層中硅質(zhì)為生物成因與陸源混合成因；臨湘組和龍一14小層頂部SiO2/Al2O3比值小于3.6，表明該層段頁(yè)巖儲(chǔ)層硅質(zhì)以陸源硅為主。

4.3 氧化還原環(huán)境

海洋中氧化和還原條件下的微量元素，根據(jù)其不同的特性通常分為兩類[28-30]：第一類元素是在不同的氧化還原條件下，其化學(xué)價(jià)可變，例如錳（Mn）和碘（I），其中Mn在氧化條件下形成難溶的氧化物，I容易在氧化條件下被有機(jī)質(zhì)吸附。第二類元素是在氧化條件下極易發(fā)生溶解，而在還原條件下難溶的鉻（Cr）、鉬（Mo）、錸（Re）、鈾（U）、釩（V）、鈷（Co）、銅（Cu）、鎳（Ni）和鋅（Zn）等元素，因此Gr、Mo、Re、U、V、Co、Cu、Ni和Zn等元素的富集，指示水體還原性的增強(qiáng)。一般認(rèn)為U/Th，自生U、V/Cr和Ni/Co對(duì)氧化還原性的解釋是最為可靠的，筆者本次研究分析了U/Th、V/Cr和Ni/Co隨深度的變化特征，發(fā)現(xiàn)L205井的五峰組上部至龍一13小層處于強(qiáng)還原環(huán)境，龍一14小層自下而上還原性逐漸降低（圖9-b）。

4.4 古生產(chǎn)力與古海平面

元素鈰（Ce）的存在形式通常受到氧化還原條件的影響[31-32]，當(dāng)靠近海水表面時(shí)，含氧量增加，在氧化條件下Ce3+被氧化為Ce4+，由于Ce4+難溶于水從而形成負(fù)異常，而在海水深部還原條件下，則形成正異常，因此通常利用Ce在垂向上的變化來(lái)評(píng)估海平面的升降。生物活動(dòng)離不開(kāi)Ba的存在，因此，Ba元素通常用于指示生產(chǎn)力的高低。此外，由于Al幾乎不受成巖作用的影響，而B(niǎo)a元素通常受到陸源碎屑的影響，導(dǎo)致生物Ba含量判斷偏差，因此采用Ba/Al比值比單一的Ba元素更能代表古生產(chǎn)力的變化。如圖9-b所示，L205井五峰組—龍一11小層達(dá)到第一個(gè)峰值，指示第一期海進(jìn)，同時(shí)生產(chǎn)力指標(biāo)Ba/Al也隨著海進(jìn)出現(xiàn)第一個(gè)峰值，隨后在龍一12小層—龍一13小層出現(xiàn)第二次海進(jìn)及生產(chǎn)力峰值，龍一14小層自下而上，海平面高度和生產(chǎn)力不斷下降。

綜上所述表明，巖相的垂向變化受沉積環(huán)境控制，優(yōu)勢(shì)巖相為S2型、S3型巖相。S2型、S3型巖相通常在高海平面、高生產(chǎn)力，強(qiáng)還原性的沉積環(huán)境下形成，M2型、M型巖相則對(duì)應(yīng)在低海平面、低生產(chǎn)力，弱還原—氧化的沉積環(huán)境，如圖9-c所示，S2型與S3型巖相具有更高的U/TH值和TOC，而M型和M2型巖相U/TH值和TOC較低。所以，在大陸邊緣的整體沉積環(huán)境下，高生產(chǎn)力、生物成因物源是頁(yè)巖儲(chǔ)層優(yōu)勢(shì)巖相發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，較高的古海平面和強(qiáng)還原環(huán)境則是其必要的沉積背景和保存條件。

5 結(jié)論

1）依據(jù)礦物三端元?jiǎng)澐址桨?，將瀘州地區(qū)五峰組—龍一1亞段自下而上劃分為混合硅質(zhì)頁(yè)巖相、含泥硅質(zhì)頁(yè)巖相、混合頁(yè)巖相以及硅/泥混合頁(yè)巖相。其中，混合硅質(zhì)頁(yè)巖相和含泥硅質(zhì)頁(yè)巖相頁(yè)巖TOC介于3.14%～4.97%，孔隙度介于4.49%～7.01%，含氣量介于18.4～24.3 m3/t，具有優(yōu)越的天然氣勘探開(kāi)發(fā)潛力。

2）混合硅質(zhì)頁(yè)巖相和含泥硅質(zhì)頁(yè)巖相有機(jī)孔更為發(fā)育，微孔和中孔的孔隙體積介于0.007～0.011 cm3/g，大孔孔孔隙體積介于0.001～0.002 cm3/g。硅/泥混合頁(yè)巖相和混合頁(yè)巖相頁(yè)巖的無(wú)機(jī)孔和微裂縫更發(fā)育，微孔和中孔的孔隙體積介于0.004～0.006 cm3/g，大孔孔隙體積介于0.002～0.004 cm3/g，此外，主要的孔隙體積由中孔提供，主要的比表面積來(lái)自于微孔。

3）綜合分析TOC、儲(chǔ)層物性、孔隙結(jié)構(gòu)等重要特征，混合硅質(zhì)頁(yè)巖相和含泥硅質(zhì)頁(yè)巖相為優(yōu)質(zhì)巖相，具有有機(jī)質(zhì)含量高、有機(jī)孔平均孔徑大，儲(chǔ)層物性好，孔隙非均質(zhì)性低等特點(diǎn)。依據(jù)地球化學(xué)元素特征，認(rèn)為沉積環(huán)境是優(yōu)勢(shì)巖相發(fā)育和展布的主要控制因素，混合硅質(zhì)頁(yè)巖相和含泥硅質(zhì)頁(yè)巖相在高海平面、高生產(chǎn)力、強(qiáng)還原性的大陸邊緣沉積環(huán)境下形成。