柴达木盆地英雄岭页岩纹层结构特征及石油地质意义.pdf

2023 年 9 月第 28 卷第 5 期中 国 石 油 勘 探CHINA PETROLEUM EXPLORATION柴达木盆地英雄岭页岩纹层结构特征及石油地质意义崔俊1,2 毛建英1,2 赵为永2 沈晓双1,2 邓文1,2 王果1,2（1青海省高原咸化湖盆油气地质重点实验室；2中国石油青海油田公司勘探开发研究院）摘要：柴达木盆地英雄岭构造带干柴沟地区下干柴沟组上段（E32）油组发育一套咸化湖相页岩，碳酸盐矿物含量高，纹层发育。该层系页岩油勘探取得了重大进展，纹层结构特征、沉积机理、有利岩相组合等急需深入研究。岩心描述、薄片鉴定、扫描电镜、X射线衍射等分析结果表明：干柴沟地区页岩纹层结构可分为水体分层型纹层结构（型）、季节型纹层结构（型）、洪水阵发型纹层结构（型）3 类，其中型纹层结构为典型纹层结构，相对占比为 70%，由黏土质纹层与方解石纹层构成偶纹层，单纹层厚度为 0.10.5mm，为咸水湖水体季节性分层条件下沉积的纹层结构。夏秋季水体分层，上层水体有利于微生物繁衍；冬春季水体分层消失，有利于有机质沉积和保存，同时，型纹层结构沉积速率慢，有利于有机质富集，TOC 平均为 1.33%。型纹层结构相对占比为20%，由黏土质纹层与粉砂质纹层组成，单纹层厚度为 0.51mm，沉积与陆源输入物的季节性变化有关，沉积速率快，TOC 平均为 0.47%。型纹层结构相对占比为 10%，由黏土质纹层与粉砂质纹层组成，单纹层厚度为 0.52mm，发育微冲刷面、透镜状粉砂脉等，反映沉积时具有一定水动力条件，非静水沉积，与重力流、湖流相关，沉积速率快，TOC平均为0.27%。干柴沟地区页岩主要分布于半深湖区，沉积单旋回自下而上为泥岩页岩泥质白云岩白云岩，期间偶发砂质重力流沉积。型纹层结构页岩沉积序列上与白云岩叠置分布，白云岩孔隙度平均为 9.8%，微观尺度上形成良好的源储组合，有利于页岩油成藏，为干柴沟地区页岩油有利岩相组合；宏观尺度上该套页岩层系 TOC 高，物性好，脆性矿物含量高，是柴达木盆地页岩油勘探开发的理想层系。型纹层结构页岩、型纹层结构页岩生烃能力差，对油气成藏贡献小。关键词：柴达木盆地；英雄岭页岩；纹层结构；水体分层；源储组合中图分类号：TE122.1 文献标识码：A DOI:10.3969/j.issn.1672-7703.2023.05.004 Characteristics of laminated texture and petroleum geological significance of Yingxiongling shale in Qaidam BasinCui Jun1,2,Mao Jianying1,2,Zhao Weiyong2,Shen Xiaoshuang1,2,Deng Wen1,2,Wang Guo1,2(1 Qinghai Province Key Laboratory of Oil and Gas Geology of Plateau Saline Lake Basin;2 Research Institute of Exploration&Development,PetroChina Qinghai Oilfield Company)Abstract:A set of saline lake facies shale was deposited in-oil group of the upper member of Lower Ganchaigou Formation(E32)in Yingxiongling Structural Belt in Qaidam Basin,with high carbonate mineral content and well-developed laminae,in which great progress was made in the shale oil exploration.Therefore,the in-depth research should urgently be conducted on the laminated texture,depositional mechanism,and favorable lithofacies combination.The experimental results of core description,thin section identification,scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis show that the shale laminated texture in the study area is divided into three types,i.e.,water stratified type laminated texture(Type),seasonal type laminated texture(Type)and flood surging type laminated texture(Type).Type I shale shows a typical laminated texture deposited in seasonal stratified water body in saline lake,accounting for 70%of the total laminae,which is composed of 基金项目：中国石油天然气股份有限公司前瞻性基础性战略性技术攻关项目“柴达木盆地页岩油勘探开发理论与关键技术研究”（2021DJ1808）。第一作者简介：崔俊（1974-），男，内蒙古化德人，硕士，2017 年毕业于中国石油大学（北京），高级工程师，现主要从事沉积储层方面的研究工作。地址：甘肃省敦煌市七里镇青海油田勘探开发研究院，邮政编码：736202。E-mail：收稿日期：2023-02-16；修改日期：2023-08-16引用：崔俊,毛建英,赵为永,等柴达木盆地英雄岭页岩纹层结构特征及石油地质意义 J.中国石油勘探,2023,28(5):43-53.Cui Jun,Mao Jianying,Zhao Weiyong,et al.Characteristics of laminated texture and petroleum geological significance of Yingxiongling shale in Qaidam BasinJ.China Petroleum Exploration,2023,28(5):43-53.中 国 石 油 勘 探442023 年第 28 卷clayey laminae and calcite laminae,with a single lamina thickness of 0.1-0.5 mm.In summer and autumn,the water body was stratified,and the upper water body was favorable for microbial proliferation.While in winter and spring,the water body stratification disappeared,which was beneficial to the deposition and the preservation of organic matters.In addition,Type laminated texture was featured by a low deposition rate,which was beneficial to the enrichment of organic matters,with an average TOC of 1.33%.Type laminated texture accounts for 20%of the total laminae,which is composed of clayey lamina and silty lamina,with a single lamina thickness of 0.5-1 mm.The deposition of Type shale was related to the seasonal variation of terrestrial inputs,showing rapid deposition rate,with an average TOC of 0.47%;The proportion of Type laminated texture is 10%,which is composed of clayey lamina and silty lamina,with a single lamina thickness of 0.5-2 mm,micro-scouring surface and lens-shaped siltstone veins developed,and an average TOC of 0.27%,indicating certain hydrodynamic conditions related to gravity flow and lake flow rather than non-hydrostatic environment,as well as rapid deposition rate.The shale in the study area was mainly developed in semi-deep lake,with the single sedimentary cycle including mudstoneshaleargillaceous dolomitedolomite from bottom to top,and occasional sand gravity flow deposits.For Type laminated texture,the shale deposition sequence was superimposed on dolomite,with the average porosity of dolomite of 9.8%,forming good source rock and reservoir assemblage in micro scale,which was beneficial for shale oil accumulation,showing the favorable lithofacies combination of shale oil in Ganchaigou area.Macroscopically,this set of shale has high TOC,good physical properties,and high content of brittle minerals,which is an ideal interval for shale oil exploration and development in Qaidam Basin.The hydrocarbon generation potential of Type and shales is poor,which have low contribution to hydrocarbon accumulation.Key words:Qaidam Basin,Yingxiongling shale,laminated texture,water stratification,source rock and reservoir assemblage0 引言近年来随着我国陆相页岩油气勘探的兴起1-3，陆相页岩的矿物组合、沉积特征、分布规律等受到了广泛关注，目前国内关于陆相页岩的研究，主要是针对页岩分布规律、展布特征以及页岩油相关的工程品质等方面4-8，对陆相页岩纹层结构的沉积机制还缺乏系统研究。我国陆相页岩研究起步较晚，尚有许多科学问题亟待研究，金之钧等9系统总结了中国陆相页岩油研究进展，明确指出沉积机制问题是陆相页岩三大科学问题之一，因此沉积特征及沉积机制是陆相页岩研究的基础，需不断探索，深入研究。柴达木盆地新生代为受三大山系控制的咸化湖盆，具有“高山深湖”古地貌特征，下干柴沟组上段沉积时期，是柴达木盆地湖泊演化的鼎盛时期，湖水演化为咸水半咸水，沉积了一套湖相碳酸盐岩，不同类型碳酸盐岩围绕湖盆中心环带状分布10。得益于勘探技术进步及勘探思路转变，2021 年柴达木盆地英雄岭构造带干柴沟地区页岩油勘探取得了重大进展，油气勘探揭示其具有良好的资源前景，页岩油地质资源量为 21108t 11。大量取心揭示，英雄岭构造带干柴沟地区湖相细粒沉积发育纹层结构，命名为“英雄岭页岩”。李国欣等针对英雄岭页岩有机质热演化及页岩油评价参数已开展了系统研究12。该套页岩为咸化湖盆沉积，碳酸盐含量高，岩相多变，纹层结构复杂，岩相组合、沉积序列、纹层沉积机制、有机质富集机制等认识不清。本文利用 6 口井351.7m 岩心资料，通过岩心描述、微观特征分析、孔渗分析、X射线衍射分析、地球化学分析等，对英雄岭页岩纹层结构进行分类，总结其沉积特征、沉积机制、分布规律等，以期深化英雄岭页岩油地质认识，指导英雄岭页岩油勘探部署和开发方案编制，同时也是对国内陆相页岩研究成果的有益补充。1 区域地质概况英雄岭构造带位于柴达木盆地西部（图 1a），为喜马拉雅晚期形成的大型鼻隆构造，北西南东向展布。英雄岭构造带主要发育新生界，自下而上依次为古近系古始新统路乐河组（E1+2），渐新统下干柴沟组下段（E31）、上段（E32）；新近系中新统上干柴沟组（N1），上新统下油砂山组（N21）、上油砂山组（N22）、狮子沟组（N23）。新生代以来，柴达木盆地为内陆湖盆，湖水逐步咸化，下干柴沟组上段（E32）沉积时期已演化为咸水湖，英雄岭凹陷为沉积中心（图 1b），水体盐度较大，沉积了一套湖相碳酸盐岩，厚度为 10002000m，面积为 1500km2。英雄岭构造带经历了“早期凹陷、晚期隆起”的演化过程，发育柴达木盆地古近系最优质的烃源岩系统，下干柴沟组上段在纵向上划分为6 个油组（）11（图 1c），油组广泛发育纹层结构。本文将干柴沟地区具有纹层结构岩相定义为页岩，岩心描述统计，油组页岩占 45%，其他岩相有层状/块状白云岩（25%）、层状/块状泥岩（20%）、砂岩（10%）。因此将英雄岭构造带干柴沟地区下干柴沟组上段（E32）油组定义为页岩层系。崔俊等：柴达木盆地英雄岭页岩纹层结构特征及石油地质意义45第 5 期2 纹层结构分类及沉积机制纹层是沉积结构的一种，是沉积环境及沉积机制的直接体现。不同的沉积环境、古水文条件等发育不同的沉积结构，不同的沉积结构指示不同的沉积环境和沉积机制。根据 6 口井 351.7m 岩心观察，以及 870 片岩石薄片鉴定，英雄岭页岩纹层结构可分为 3 类，分别是：水体分层型纹层结构（型）、季节型纹层结构（型）、洪水阵发型纹层结构（型），不同成因的纹层结构在矿物组分、微观特征、纹层厚度、物性、地球化学特征等方面存在明显差异（表 1）。狮41-2柴10柴7柴8长1墩6风2风3沟7尖探1尖探3尖探4开4梁7绿参1峁2砂北1砂新1狮新58咸10AAAA咸8翼探1油21油南3跃82跃灰106柴14花土沟阿金尔山茫崖凹陷050100km阿尔金山连山祁仑昆山柴西坳陷柴北坳陷柴东坳陷阿尔金斜坡花土沟茫崖 冷湖一里坪大柴旦 干森英雄岭凹陷地名盆地边界一级构造分界线低高井位古地貌断层剖面位置地名盆地边界01020km英雄岭凹陷泥岩含灰泥岩粉砂岩 砂岩含砾砂岩泥质白云岩白云岩 页岩岩性剖面烃源岩储层地层界系统组 符号油组新生界新近系古近系古始新统渐新统中新统上新统狮子沟组上油砂山组下油砂山组上干柴沟组下干柴沟组路乐河组E1+2E31E32N1N21N22N23藻灰岩(a)(b)英雄岭凹陷(c)英雄岭构造带图 1研究区地理位置图（a）、柴西坳陷下干柴沟组上段沉积时期古地貌图（b）与地层综合柱状图（c）Fig.1 Location map of the study area(a),paleogeomorphic map of the upper member of Lower Ganchaigou Formation in the Western Qaidam Depression(b)and comprehensive stratigraphic column(c)表 1研究区不同纹层结构特征对比表Table 1 Characteristics comparison of various laminated textures in the study area纹层类型纹层构成单纹层厚度/mm纹层特征孔隙度/%TOC/%沉积机制型黏土质纹层、方解石纹层0.10.5方解石纹层质纯，纹层界线突变0.61.33季节性水体分层型黏土质纹层、粉砂质纹层0.51纹层界线渐变、平直，正粒序1.70.47季节性物源输入型黏土质纹层、粉砂质纹层0.52发育微冲刷面、透镜状粉砂脉2.90.27阵发性洪水、重力流中 国 石 油 勘 探462023 年第 28 卷2.1 水体分层型纹层结构（型）型纹层结构由明暗纹层组成偶纹层，纹层密集、平直，纹层界线清晰，亮色纹层为方解石纹层，质纯，底部往往含少量陆源粉砂颗粒，部分方解石纹层中夹硬石膏，与暗色纹层突变接触，单纹层厚度一般小于 0.2mm；暗色纹层主要由黏土矿物+长英质微粒组成，混杂少量泥晶碳酸盐矿物，含霉球状黄铁矿，色暗，粒度细，富含有机质，单纹层厚度变化较方解石纹层大，为 0.10.5mm（图 2ac）。纹层界线清晰、矿物组分突变说明沉积时期湖水盐度、细粒悬浮物等发生过突变，推测与湖水季节性分层有关，比如温度跃层、盐度跃层、密度跃层等导致上下水体分层13-15。夏秋季，淡水补给多，上层水体温度高，盐度低，密度小，下层水体反之，形成密度跃层，导致水体分层，上下水体交换停滞，下层水体 Ca2+过饱和，碳酸盐结晶沉淀，形成方解石纹层（方解石纹层几乎未发生白云石化，其原因值得深入研究）；部分方解石纹层中混杂硬石膏，进一步说明方解石纹层形成于高盐度水文条件，方解石纹层底部往往含少量陆源粉砂，说明水体分层初期少量陆源粉砂仍然可以沉降到湖底，到分层形成中后期，湖底几乎不能沉降任何陆源沉积物，仅有方解石以化学结晶的形式沉淀，形成纯方解石纹层。冬春季，淡水补给急剧减少，上层水体盐度升高，温度降低，密度增大，水体密度跃层消失，上下水体充分交换，导致下层水体盐度急剧降低至 Ca2+非饱和，方解石结晶沉淀戛然而止，由于水体分层消失，细粒沉积物开始沉积，包括黏土矿物、细粒长英质颗粒，沉积一层黏土质纹层。1cm0.2mm0.2mm0.2mm0.8mm0.8mm0.8mm1cm1cm(g)(d)(a)(h)(e)(b)(i)(f)(c)方解石纹层黏土质纹层黏土质纹层富集有机质粉砂质纹层黏土质纹层透镜状粉砂脉正粒序微冲刷面 图 2研究区下干柴沟组上段油组不同类型纹层结构岩心及显微照片Fig.2 Core and micro photo of various types of laminated textures in-oil group of the upper member of Lower Ganchaigou Formation in the study area（a）柴 2-4 井，2822.27m，型纹层结构岩心照片，纹层平直，清晰可辨；（b）柴 2-4 井，2822.27m，型纹层结构，正交偏光照片，矿物组分突变，纹层界线清晰；（c）柴 2-4 井，2844.13m，型纹层结构，荧光薄片照片，黏土质纹层富有机质；（d）柴 2-4 井，2810.33m，型纹层结构岩心照片；（e）柴 2-4 井，2810.33m，单偏光照片，型纹层结构，纹层平直，矿物成分不突变；（f）照片 e 局部放大 4 倍，正交偏光照片；（g）柴 14 井，3838.50m，型纹层结构岩心照片，岩心可见较密集纹层，见小角度夹角、透镜体等；（h）柴 14 井，3838.50m，型纹层结构，单偏光照片，见透镜体、正粒序；（i）柴 14 井，3831.17m，型纹层结构，单偏光照片，见微冲刷面崔俊等：柴达木盆地英雄岭页岩纹层结构特征及石油地质意义47第 5 期2.2 季节型纹层结构（型）型纹层结构由粉砂质纹层与黏土质纹层组成，岩心可见较密集纹层，纹层平直、界线不清晰，一般不存在夹角、透镜体等，为沉积物重力分异形成的纹层，单纹层厚度变化大，为 0.51mm，浅色纹层为粉砂质纹层，或相对粉砂富集，暗色纹层为黏土质纹层，明暗纹层均含泥晶碳酸盐矿物，均匀分布，不富集，粉砂质纹层中见方解石胶结（图 2df）。纹层界线渐变，反映陆源输入物成分、粒度的变化，推测为湖水补给的季节性变化导致沉积物粒度的变化。夏秋季降雨多，陆源输入多，粒度较粗，沉积粉砂质纹层；冬春季陆源输入少，沉积物粒度细，沉积黏土质纹层16。两种纹层均混杂碳酸盐矿物，为均匀分布，不富集，总体淡水补给较为充沛，湖水盐度低，没有达到湖水水体分层的水文条件，沉积物的粒度变化仅反映陆源输入物的季节性变化。2.3 洪水阵发型纹层结构（型）型纹层结构也是由粒度分异形成的纹层，该类纹层结构中粉砂粒度较型纹层结构中粉砂粒度粗，含量也有所增加，反映水动力较强。亮纹层粒度粗，粉砂含量高，暗纹层粒度细，黏土矿物含量高，明暗纹层均混杂泥晶碳酸盐矿物，单纹层厚度变化大，为0.52mm，纹层不平直，常见夹角、透镜状粉砂脉、微冲刷面等沉积现象（图 2gi），反映具有一定水动力条件，非静水沉积，推测为山间阵发性洪水入湖、重力流等形成的纹层17。微冲刷面、透镜状粉砂脉、正粒序为该类型纹层结构的标志性特征。3 沉积序列及岩相特征3.1 沉积序列根据岩心描述，英雄岭页岩层系沉积序列具有明显规律性，为向上变浅、盐度变大的沉积演化过程（图 3）。旋回底部为层状/块状泥岩，碳酸盐矿物含量低，反映湖水补给充分，湖水盐度低，沉积速率快，随着湖水补给量减弱，湖水盐度增加，开始沉积具有纹层结构的页岩（季节型纹层、洪水阵发型纹层）；湖水进一步咸化，湖水出现季节性水体分层，微相亚相03TOC/%0.01100渗透率/mD2200电阻率/(m)岩性剖面沉积旋回0200自然伽马/API深度/m地层280828122816282028242828283228362840284428482852古近系下干柴沟组上段半深湖湖底扇020孔隙度/%白云岩泥质白云岩型纹层结构页岩型纹层结构页岩粉砂岩粉砂质泥岩灰质泥岩冲刷面湖底扇湖底扇湖底扇湖底扇湖底扇湖底扇灰坪灰坪黏土矿物石英长石方解石白云石硬石膏黄铁矿型纹层结构页岩泥坪灰坪泥坪灰坪泥坪灰坪灰坪泥坪灰坪泥坪灰坪泥坪灰坪泥坪灰坪泥坪灰坪泥坪灰坪泥坪不等粒砂岩图 3柴 2-4 井岩心综合柱状图Fig.3 Comprehensive core stratigraphic column in Well Chai 2-4中 国 石 油 勘 探482023 年第 28 卷开始沉积水体分层型纹层；湖水再咸化，季节性水体分层过渡为永久性水体分层，抑制陆源沉积物沉降湖底，同时下层水体盐度大，碳酸盐矿物结晶速度快，形成块状/层状沉积结构，沉积块状/层状泥质白云岩；到沉积旋回顶部，湖水补给、陆源输入达到最低，沉积块状/层状白云岩，白云岩中甚至零星分布斑状硬石膏，反映湖水盐度更高（图 4）。期间偶发重力流沉积，颗粒分选差、杂基含量高，具变形、冲刷下伏地层等沉积特征，厚度一般小于 0.5m。（2）页岩相：页岩相分为型纹层结构页岩、型纹层结构页岩、型纹层结构页岩（图 5eg）。页岩纹层由方解石纹层、黏土质纹层、粉砂质纹层三者或其中二者组成，具韵律性，反映沉积时期气候、水文、陆源补给等的周期性变化。矿物组分主要为方解石、白云石、黏土矿物、长英质（石英、长石）、黄铁矿，部分含硬石膏（表 2），方解石纹层由方解石组成，质纯（图 5h），个别方解石纹层含硬石膏，方解石为泥晶或者粉晶，晶体呈镶嵌状分布，仅发育少量晶间缝（图 5i）；黏土质纹层主要由黏土矿物、长英质微粒组成，混杂泥晶碳酸盐，黏土质纹层通常有机质较为富集，有机质孔不发育（图 5j），孔隙以片状微孔隙为主，孔喉半径小（图 5k、l）；粉砂质纹层主要由粉砂组成（图 5m、n），混杂黏土矿物、泥晶碳酸盐，较纯粉砂质纹层往往方解石或者硬石膏胶结，孔隙以杂基片状微孔隙为主（图 5o、p）。由于方解石纹层中方解石晶体为镶嵌接触，晶间孔不发育，黏土质纹层、粉砂质纹层中孔隙以片状微孔隙为主，孔隙不发育，孔喉半径小。因此页岩相整体孔隙度低，孔隙度为 0.6%3.0%（表 2）。（3）砂岩相：砂岩为块状（图 5q），颗粒分选差（图 5r），混杂内碎屑，底部具冲刷特征，为砂质重力流沉积。主要矿物成分为石英（46.2%）、长石（16.1%），其次为碳酸盐（8.7%）、硬石膏（16.8%），含少量黄铁矿（2.0%）（表 2）。受咸化湖盆沉积环境影响，胶结作用强，粒间孔被方解石、硬石膏等全充填（图 5r），物性差，平均孔隙度为 2.2%（表 2），不含油，为无效储层。（4）泥岩相：泥岩具层状、块状结构，显微镜下结构均匀（图 5s），部分具同沉积变形、正粒序等沉积特征，反映陆源物质补给充分，沉积速度快，TOC低。矿物成分以黏土矿物（37.3%）、长英质（32.5%）为主，混杂碳酸盐矿物（22.9%），含少量黄铁矿（5.2%）、硬石膏（2.1%），孔隙以片状微孔隙为主（图5t），孔隙半径小，孔隙度低，平均孔隙度为2.7%（表 2）。4 英雄岭页岩空间分布下干柴沟组上段沉积时期，受古地貌、古气候、古环境等影响，英雄岭凹陷形成了独特的沉积充填结构（图 6、图 7）。受号断裂控制，油组沉积时期英西地区为凹陷中心，山高水深，上下层湖水盐度差大，形成永久性分层水体。上层湖水盐度低，0.21.00.51.50.54.00.53.0厚度/m岩性剖面旋回古盐度Sr/Ba05永久性分层季节性分层快速沉积沉积特征白云岩型纹层结构页岩泥岩泥质白云岩0.21.00.10.5型纹层结构页岩型纹层结构页岩韵律沉积岩相白云岩相页岩相泥岩相图 4研究区下干柴沟组上段油组单旋回沉积序列图Fig.4 Single cycle sedimentary sequence of-oil group of the upper member of Lower Ganchaigou Formation in the study area3.2 岩相特征（1）白云岩相：该岩相为层状/块状结构（图5a），显微镜下结构均匀（图 5b），矿物组分以白云石为主（表 2），平均含量为 68.6%，根据混杂泥质含量的多少，进一步划分为泥质白云岩和白云岩，白云石为泥晶结构，为准同生白云石化成因18。该岩相位于沉积单旋回顶部，反映湖水盐度大，碳酸盐化学结晶沉淀，沉积速率快，白云石单晶体直径为 24m（图 5c），晶间孔发育（图 5d），物性好，孔隙度平均为 9.8%（表 2），含油性好，热解S1平均为 2.75mg/g，高于其他岩相（表 2），荧光薄片显示弥散状含油（图 5b）。崔俊等：柴达木盆地英雄岭页岩纹层结构特征及石油地质意义49第 5 期DolPy121PyK黏土质纹层方解石纹层粉砂质纹层黏土质纹层粉砂质纹层黏土质纹层正粒序粉砂质纹层黏土质纹层2cm(a)0.2mm(b)(c)2m(d)2m2cm(e)0.1mm(h)(j)2m(i)2m2cm(f)2cm(g)2cm(q)(l)2m(o)20m(p)4m(k)4m(r)0.2mm(t)2m(s)0.2mm(n)0.8mm(m)0.8mm图 5柴 2-4 井下干柴沟组上段油组岩心及显微照片Fig.5 Core and micro photo of-oil group of the upper member of Lower Ganchaigou Formation in Well Chai 2-4（a）2839.38m，块状白云岩，发育裂缝，方解石半充填；（b）2839.39m，白云岩，荧光照片，弥散状含油；（c）2845.38m，白云岩，SEM 照片，发育白云石晶体（Dol）、黄铁矿（Py）；（d）2845.36m，白云岩，SEM 照片，发育白云石晶间孔，局部溶蚀孔；（e）2807.44m，型纹层结构页岩，纹层清晰，平直；（f）2835.06m，型纹层结构页岩，纹层欠清晰，平直；（g）2822.42m，型纹层结构页岩；（h）2807.46m，型纹层结构页岩，SEM照片，黏土质纹层富含有机质；（i）照片 h 区域 2 放大，方解石纹层孔隙不发育；（j）照片 h 区域 1 放大，黏土质纹层以片状微孔隙为主，不发育有机质孔；（k）2837.56m，型纹层结构页岩，黏土质纹层 SEM 照片，孔隙以片状孔隙为主；（l）照片 o 区域 1 放大，黏土质纹层孔隙以片状微孔隙为主；（m）2837.56m，型纹层结构页岩，单偏光照片；（n）2831.88m，型纹层结构页岩，单偏光照片，粉砂质纹层具正粒序；（o）2831.88m，型纹层结构页岩，SEM 照片，粉砂质纹层孔隙不发育，黏土质纹层孔隙较发育；（p）2837.56m，型纹层结构页岩，粉砂质纹层 SEM 照片，粒间杂基充填，少量杂基微孔隙，片状；（q）2826.12m，砂岩，分选差，正粒序；（r）2808.75m，砂岩，正交偏光照片，方解石、硬石膏胶结；（s）2815.40m，泥岩，正交偏光，结构均匀；（t）2815.40m，泥岩，SEM 照片，片状微孔隙为主表 2研究区下干柴沟组上段油组各岩相矿物组分、孔隙度、TOC、S1统计表Table 2 Statistics of mineral composition,porosity,TOC and S1 of-oil group of the upper member of Lower Ganchaigou Formation in the study area岩相样品数量矿物含量/%孔隙度/%渗透率/mDTOC/%S1/(mgg-1)石英长石黏土矿物方解石白云石黄铁矿硬石膏其他白云岩相67.85.37.63.968.66.30.59.80.090.282.75页岩相型纹层结构页岩611.710.212.550.87.43.34.10.10.60.291.331.78型纹层结构页岩617.310.528.523.213.14.72.10.71.75.160.480.82中 国 石 油 勘 探502023 年第 28 卷犬南1柴新1狮67柴深3咸11柴13柴10柴14咸9跃灰106柴探1狮70狮58狮210狮41-2狮60狮38狮49红41红117七30狮北1狮69狮680510kmAA英探1盆地边界砂砾岩砂岩白云岩藻灰岩泥质白云岩AA井位剖面线页岩图 7研究区下干柴沟组上段油组岩相平面图Fig.7 Lithofacies map of-oil group of the upper member of Lower Ganchaigou Formation in the study area号断裂干柴沟砂岩盐岩白云岩泥质白云岩尕斯英西藻灰岩油组024km1000m500页岩AA图 6研究区下干柴沟组上段岩相充填结构剖面图（剖面位置见图 1b）Fig.6 Lithofacies filling structural section of the upper member of Lower Ganchaigou Formation in the study area(section location is in Fig.1b)岩相样品数量矿物含量/%孔隙度/%渗透率/mDTOC/%S1/(mgg-1)石英长石黏土矿物方解石白云石黄铁矿硬石膏其他页岩相型纹层结构页岩620.511.926.917.117.93.52.33.00.030.270.23泥岩相623.29.337.314.78.25.22.10.22.70.140.300.61砂岩相646.216.110.23.94.82.016.82.20.050.130.19注：表中数据为算术平均值。续表崔俊等：柴达木盆地英雄岭页岩纹层结构特征及石油地质意义51第 5 期利于微生物生长繁衍，为凹陷烃源岩提供了丰富的物质基础；下层湖水盐度大，Ca2+过饱和，CaCO3析出，沉积层状/块状白云岩，沉积结构以块状、层状结构为主，岩石中分散状分布硬石膏斑晶，向上过渡为钙芒硝斑晶19；油组顶部出现盐岩层，单层厚度为 24m，累计厚度可达 350m，反映湖水逐步咸化的演化过程。在整个英雄岭凹陷，盐岩沉积在凹陷中央出现早、沉积厚度大，向东北方向盐岩层出现逐步变晚、减薄，干柴沟地区油组顶部开始出现盐岩层，该套盐岩层系平面分布面积为 715km2，为英雄岭构造带油气富集提供了良好的封盖条件20。受青藏高原隆升影响，油组沉积时期，沉积中心向北迁移，物源由南向北推进，陆源粉砂、黏土矿物混入增加，英西地区岩性以泥质白云岩为主，油组过渡为碎屑岩沉积。尕斯地区位于号断裂上盘，湖浅水淡，同时受陆源输入影响大，油组岩性具混积特征，以泥质白云岩为主，夹薄层藻灰岩、白云岩、页岩；油组沉积时期，受湖盆中心迁移，物源快速推进，以碎屑岩沉积为主。干柴沟地区位于半深湖，沉积早期（油组），受季节、水文条件等影响，以页岩沉积为主，该套页岩层系纹层发育，且独具特色，是本文研究的目的层段。油组沉积时期，湖水进一步咸化，水体季节性分层过渡为永久性分层，沉积了一套以层状结构为主的白云岩，沉积机制与英西地区油组相同，矿物组分、孔隙类型、物性特征均类似，层状白云岩占 40%，具有纹层结构的岩相仅占 10%，油组顶部出现纯盐岩层。油组沉积时期，湖盆中心向东迁移，山前物源向盆地推进，岩性过渡为碎屑岩。5 型纹层结构页岩有机质富集机制及石油地质意义型纹层结构页岩相对占比达 70%，为典型纹层结构，该类型页岩 TOC 平均为 1.33%，优于干柴沟地区其他类型页岩以及柴达木盆地新生界其他地区烃源岩；在沉积序列上，该类型页岩与白云岩叠置分布，形成良好源储组合，有利于油气成藏。型纹层结构页岩、型纹层结构页岩 TOC 为 0.27%0.48%，生烃条件差，孔隙度为 1.7%3.0%，孔隙类型以片状微孔隙为主，孔隙半径小，孔隙度、孔隙半径都不及层状白云岩，岩心描述该类页岩不含油，因此认为型纹层结构页岩、型纹层结构页岩生烃能力差，对英雄岭页岩油气成藏贡献小。5.1 有机质富集机制型纹层结构页岩具有鲜明特征：岩心可见清晰可辨的纹层结构，纹层平直，含纯方解石纹层，显微镜下观察，矿物成分突变，纹层界线清晰，方解石纹层质纯，其他矿物含量低，黏土质纹层有机质富集。根据沉积特征、矿物组合，结合现代湖泊沉积研究成果13-15，认为该类纹层结构页岩沉积条件苛刻：湖水盐度太大，湖水永久性分层，以层状、块状碳酸盐岩沉积为主，如英西为深湖区，湖水盐度大，以层状/块状白云岩为主。浅湖区湖水补给多，陆源输入多，湖水盐度较低，无法形成水体分层，不能沉积该类纹层；同时陆源补给多，沉积速率大，相同条件下，稀释地层中有机质，TOC 低；只有在适当深度范围、适当盐度条件下，水体才能形成季节性分层，沉积具有季节性韵律纹层。由于该类纹层沉积的前提条件是陆源输入相对少（陆源输入多，就会破坏季节性水体分层条件），因此，沉积速率相对低，有利于有机质的富集；同时，夏秋季水体分层，上层水体盐度低，陆源营养物质补给多，有利于微生物繁衍；冬春季水体分层消失，上下层水体交换，将上层水体的浮游生物交换到下层水体，导致浮游生物死亡并埋藏于沉积物中