要: 閩西南拗陷帶發育二疊系海相、海陸過渡相、三疊系海相、侏羅系河流湖泊相等多套泥頁巖層系，具備頁巖氣形成地質條件。依托福建省公益性基礎性地質調查項目，在開展野外地質調查和巖心觀察的基礎上，對泥頁巖層系進行系統采樣，結合有機地球化學、巖石礦物成分和儲層物性分析等實驗結果，對福建頁巖氣資源潛力進行客觀評價。研究認為: 下三疊統溪口組泥頁巖有機質豐度較低，初步評價認為不具備勘探潛力; 二疊系文筆山組、童子巖組以及侏羅系梨山組泥頁巖具有較好的生烴基礎，有進一步勘探研究的潛力。

　　關鍵詞: 頁巖氣; 文筆山組; 童子巖組; 二疊系; 福建省

　　0 引言

　　頁巖氣是指以吸附狀態和游離狀態為主要形式存在于富有機質泥頁巖中的一種非常規能源[1-4]，是一種低碳、清潔的新興能源。美國頁巖氣成功開發已經引發全球能源領域的一場革命。我國頁巖氣資源豐富，但勘查開發較遲。2009 年國土資源部在國內一些重點地區開展頁巖氣資源勘查工作，已經在重慶涪陵[5]、四川盆地[6]、鄂爾多斯盆地[7]、貴州習水、鳳岡[8]等地取得重要突破。為了解福建省頁巖氣資源潛力，2014 年福建省國土資源廳委托福建省煤田地質局開展《福建省頁巖氣資源潛力調查與評價》工作。此次研究對完善華東地區頁巖氣資源調查規劃布局以及查明福建省頁巖氣資源潛力有重要意義。文章依托研究課題，對福建省頁巖氣資源潛力作出客觀評價。

　　1 地質背景

　　福建構造巖石地層單元分區三分性比較明顯。閩北地區主要分布一套前寒武變質巖地層。閩東地區主要分布火山巖、火成巖地層。閩西南拗陷帶主要分布古—中生代沉積巖地層。從頁巖氣成藏影響因素分析，閩北及閩東地區不具備頁巖氣形成和賦存地質條件。閩西南拗陷帶是福建省頁巖氣資源調查的重點區域( 圖 1) 。閩西南拗陷帶晚泥盆世—中三疊世沉積期的各時代沉積地層巖性、巖相較為一致，差異不大，基本可對比。在此期間，經歷了三次大的海進到海退過程，沉積地層特征、沉積相、生物組合等顯示其沉積環境為穩定地臺陸表海盆[9]。中二疊世-早侏羅世的文筆山組( P2w) 、童子巖組 ( P2 t) 、溪口組( T1 x) 以及梨山組( J1 l) 暗色泥頁巖最為發育，沉積累計厚度一般超過 800m，是本次頁巖氣資源潛力評價的重點對象。

　　閩西南拗陷帶自晚古生代以來，先后經歷了華力西-印支、燕山、喜馬拉雅多起構造運動的影響。華力西-印支期陸內疊合造山，水平擠壓造成褶皺發育，垂向構造運動形成滑覆-推覆系統; 燕山期表現為走滑、推覆大規模活動斷裂，深大斷裂發育; 喜馬拉雅期對中二疊世-早侏羅世的沉積地層影響較小。巖漿活動影響則表現為燕山期最為激烈，該期的火山活動使閩西南拗陷帶內沉積地層具有較高的熱演化程度，華力西-印支期、喜馬拉雅期影響較小。構造運動使地層完整性受到一定變形 破 壞，巖漿活動造成部分地層發生變質作用。

　　2 采樣方法及測試項目

　　此次調查采樣是先收集鉆孔柱狀圖，分析鉆孔揭露的地層后，進行選擇性采樣; 未進行全孔系統的采集; 部分地區鉆孔未揭露的地層選擇地表或生產礦井進行采樣，采樣主要集中在閩西南拗陷帶內 ( 圖 1) 。共采取樣品 307 件，其中鉆孔樣品 284 件，鉆孔采樣深度介于 104～1 625m; 地表樣品 17 件，礦井巷道樣品 6 件。文筆山組樣品 85 件，童子巖組樣品 191 件，溪口組樣品 24 件，梨山組樣品 7 件。測試分析項目有有機碳含量、干酪根類型鑒定、Ro、礦物組成、孔隙度、滲透率、氮氣吸附實驗。

　　測試分析項目主要在國土資源部華東礦產資源監督檢測中心( 中國地質調查局南京地質調查中心) 完成，僅氮氣吸附實驗在中國地質大學( 武漢)教育部構造與油氣資源重點實驗室完成。

　　3 泥頁巖地球化學特征

　　3. 1 有機質( TOC) 豐度有機碳( TOC) 測試結果表明( 表 1) ，文筆山組和童子巖組有機碳含量中等。文筆山組有機碳質量分數為 0. 21% ～ 12. 97%，均值為 1. 59%; 童子巖組有 機 碳 質 量 分 數 為 0. 10% ～ 14. 04%，均 值 為 1. 83%。兩組的有機碳含量測試峰值均在 1. 00% ～ 2. 00%。溪口組有機碳含量較低，有機碳質量分數為 0. 21% ～ 1. 17%，均值為 0. 41%。梨山組有機碳質量分數為 0. 20% ～ 3. 19%，均值為 1. 37%。由此可知，閩西南拗陷帶內文筆山組、童子巖組、梨山組有機質豐度中等，溪口組有機質豐度較差。

　　3. 2 有機質類型

　　4 套地層共有 75 塊泥頁巖樣品進行干酪根類型鑒定，文筆山組組 20 塊、童子巖組 44 塊、溪口組 3 塊，梨 山 組 8 塊。文筆山組干酪根 類型指數為-78. 75 ～ - 76. 00，童子巖組干酪 根類型指數為-79. 50～ -74. 00，溪口組干酪根類型指數為-78. 25 ～ - 70. 50，梨山組干酪根類型指數為 -20. 25 ～ 43. 50。干酪根鑒定結果顯示文筆山組、童子巖組、溪口組均為Ⅲ型干酪根( 腐殖型) ，最明顯的特征是此 3 套泥頁巖中均沒有腐泥組，絕大部分是鏡質組和惰質組，少量殼質組。梨山組主要以Ⅱ1 ( 腐殖— 腐泥型) 型為主，少量Ⅱ2( 腐泥殖—腐型) 、Ⅲ( 腐殖型) 型。

　　3. 3 有機質成熟度

　　有機質成熟度是表征有機質向油氣轉化的熱演化反映程度，它不僅可以決定泥頁巖的生烴潛力，還可以影響有機質表面的吸附量[11]。此次調查，文筆山組 57 塊樣品，有機質成熟度為 3. 96% ～ 4. 91%，平均值為 4. 41%; 童子巖 89 塊樣品，有機質成熟度為 2. 52% ～5. 80%，平均值為 4. 69%; 溪口組 4 塊樣品，有 機 質 成 熟 度 為 2. 63% ～ 4. 22%，平 均 值 為 3. 13%; 梨山組 9 塊樣品，有機質成熟度為 2. 60% ～ 3. 52%，平均值為 3. 09%( 表 1) 。在平面上，各組大部分地區 Ro>3. 0%，結果表明，4 套地層的有機質成熟度普遍較高，處于過成熟演化階段。垂向上，文筆山組與童子巖組測試數據較多，各選取取樣數較多的幾個鉆孔，繪制出鏡質體反射率與深度之間的關系圖( 圖 2) ，反映文筆山組和童子巖組 Ro 值和埋藏深度之間相關性不強，表明地熱場對其熱演化不具控制性。分析認為，劇烈的巖漿活動為各地層提供了大量的熱量，造成儲層達到過成熟演化狀態，促使原地熱場失去其控制作用。

　　由于溪口組 TOC<1. 00%，達不到頁巖氣最新技術規范要求的有機碳含量的最低標準，以及梨山組礦物組成與儲層物性相關的分析數據較少，故下文將只針對文筆山組和童子巖組作出分析。

　　4 泥頁巖巖石學特征

　　樣品測試結果顯示文筆山組和童子巖組巖石礦物組成主要為黏土礦物和石英。文筆山組黏土礦物質量分數為 69% ～ 88%，均值為 80. 14%; 石英質量分數為 12% ～31%，均值為 19. 86%。黏土礦物中以伊利石和綠泥石為主，含少量高嶺石。童子巖組黏土礦物質量分數為 68% ～ 90%，平均為 79. 85%; 石英質量分數為 10% ～ 32%，平均為 20. 15%。黏土礦物中以伊利石和綠泥石為主，同樣含少量高嶺石 ( 圖 3) 。泥頁巖儲層的巖礦特征表明: 泥頁巖儲層黏土礦物含量較高，脆性礦物含量不高，這對泥頁巖儲層的壓裂改造較為不利[12]。

　　5 泥頁巖儲層物性特征

　　泥頁巖的儲層物性對頁巖氣的聚集和后期的勘探開發有重要影響[13]。文筆山組泥頁巖孔隙度為 4. 53% ～6. 84%，平均值為 5. 50%，孔隙度中等; 滲透率為( 0. 000 32 ～ 0. 005 60) × 10-3 μm2 ，平 均 值 為 0. 002 08×10-3 μm2 ，滲透率極低。氮氣吸附實驗表明文筆山組泥頁巖平均孔徑為 6. 72 ～ 9. 89nm，平均孔徑在中孔( 2 ～ 50nm) 范圍內; 比表面積為 5. 99 ～ 7. 44 m2 /g，平均比表面積為 6. 89 m2 /g，比表面積主要集中在微孔和中孔。微孔比表面積平均為 2. 95m2 /g，中孔比表面積平均為 2. 99m2 /g，大孔比表面積平均為 0. 96m2 /g。

　　童子巖組泥頁巖孔隙度介于 2. 97% ～ 5. 93%，平均為 4. 11%，孔隙度較低; 滲透率為( 0. 000 20 ～ 0. 000 47) ×10-3 μm2 ，平均為 0. 000 33×10-3 μm2 ，滲透率極低。氮氣吸附實驗表明研究區泥頁巖平均孔徑介于 6. 10 ～ 11. 73 nm，平均孔徑在中孔( 2～ 50 nm) 范圍內; 比表面積為 2. 71 ～ 9. 94 m2 /g，平均比表面積為 6. 32 m2 /g，比表面積同樣主要集中在微孔和中孔。微孔比表面積平均為 2. 50m2 /g，中孔比表面積 平 均 為 2. 93m2 /g，大孔比表面積 平均為 0. 89m2 /g。

　　綜上所述，文筆山組和童子組泥頁巖中微孔和中孔是頁巖氣主要的吸附場所。同時根據北美海相頁巖氣儲層評價標準和我國南方海相頁巖氣有利區優先的標準對比結果[14-15]，頁巖氣儲層評價標準中孔滲條件一般為孔隙度> 2%，滲 透 率> 0. 01×10 -3 μm2 ，說明兩組泥頁巖滲透率條件不利于后期勘探開發。

　　6 頁巖氣資源潛力分析

　　文筆山組為地臺陸表海盆沉積環境，沉積環境相對穩定，沉積泥頁巖厚度為 58 ～ 141m，厚度較大，有機碳含量中等，均值為 1. 59%，有機質類型為腐殖型，有機質成熟度較高，平均為 4. 41%。礦物成分測試結果表明，文筆山組總體上黏土礦物含量較高。儲層物性特征說明，文筆山組泥頁巖中微孔和中孔是頁巖氣主要的吸附場所。

　　童子巖組為海陸交互相沉積環境，是福建省主要的含煤層系。沉積環境相對穩定，沉積厚度為 138～1 210 m，厚 度 大，有機碳含量中等，平 均 為 1. 83%，有機質類型為腐殖型，有機質成熟度較高，平均為 4. 69%。童子巖組同樣黏土礦物含量較高，且微孔和中孔是其頁巖氣主要的吸附場所。

　　溪口組平均有機碳含量為 0. 41%，有機質豐度較低，初步評價認該層的頁巖氣資源潛力不大。

　　梨山組為河流-湖泊相沉積環境，是一套下粗上細的沉積旋回。泥頁巖厚度 14. 4 ～ 501. 8m，有機碳含量中等，均值為 1. 37%，有機質類型主要以Ⅱ1 ( 腐殖—腐泥型) 型為主，少量Ⅱ2( 腐泥殖—腐型) 、 Ⅲ( 腐殖型) 型，有機質成熟度為 2. 60% ～ 3. 52%，均值為 3. 09%。綜上所述，文筆山組、童子巖組以及梨山組具有較好的生烴基礎，有一定的資源潛力。

　　7 結論

　　( 1) 福建閩西南拗陷帶二疊系文筆山組、童子巖組 以 及 侏 羅 系 梨 山組有機碳均值分別為 1. 59%、1. 83%、1. 37%，有機質豐度中等，具有較好的生烴基礎，有進一步勘探研究的潛力。三疊系溪口組由于有機質豐度較低，不具備進一步勘探研究的價值。

　　( 2) 二疊系文筆山組、童子巖組泥頁巖儲層均處于過成熟演化階段，分析認為主要受研究區內巖漿活動影響，使儲層達到過成熟演化階段; 其次，受構造動力影響，使儲層有機質成熟度變高。福建地區有機質成熟度對氣體吸附性能的影響，有待進一步加強研究。

　　( 3) 建議在閩西南拗陷帶受后期構造運動、巖漿活動影響較小以及封蓋層條件較好的區塊內，將文筆山組、童子巖組、梨山組做為下一步研究工作的重點，對福建省頁巖氣資源潛力獲得更深的認識。致謝: 感謝中國地質大學( 武漢) 地球科學學院馮慶來教授的悉心指導，感謝中國地質調查局南京地質調查中心的大力協助。

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　　摘要：隨著我國經濟的不斷發展，工業化進程不斷推進，我國對能源的需求量越來越大，石油天然氣作為主要的能源物質大大的推動了經濟的發展。但是目前的情形是常規的油氣資源勘探開發很有局限性。因此，非常規能源頁巖氣成了開發的熱點。但是頁巖氣儲層在勘探開發的過程中容易受到不可逆的傷害。本文主要針對頁巖氣儲層勘探開發過程中所受的損害機理進行分析，并提出了一些措施及建議，對于我國頁巖勘探開發具有一定的理論指導意義。