中扬子高演化页岩气赋存机理与富集规律(精)/南方复杂构造区页岩气富集成藏与勘探实践丛书

**章 区域地质概况 中扬子地区位于华南中部，泛指齐岳山断裂以东、郯庐断裂以西、襄广断裂以南、江南断裂以北的地区，地理上包括湖北省大部、湖南省西北部及重庆东部、江西北部等地区，构造上处于扬子陆块中部，北部与秦岭大别造山带相邻，西接上扬子地块，东南毗邻华夏地块。中扬子地区腹地发育海陆叠合盆地，是典型的南方海相碳酸盐岩发育区。 **节 区域地层特征 中扬子地区地层出露较为齐全，太古代到中新生代地层均有出露，构造复杂且样式多样。 中扬子地区具有由新太古代—早元古代变质杂岩系的结晶基底和中—新元古代变质沉积-火山岩系组成的过渡性基底，震旦纪—中三叠世的海相连续沉积盖层和晚三叠世—新生代的陆相连续沉积盖层构成的“双基双盖”结构。震旦系—中三叠统为海相沉积，早古生界自北向南具有台地稳定型碎屑岩、碳酸盐岩建造，江南斜坡类复理石或复理石建造和盆地硅质岩、碳质板岩，以及半深海碎屑岩建造的分布特征。晚古生界—中三叠统为浅海碳酸盐夹碎屑岩沉积。侏罗系—新生界，中扬子地区主体为陆相沉积，仅在长江中下游一带出现了海相地层，岩性以红色碎屑岩为主。自震旦纪以来，伴随着构造演化、海平面升降等，区域内发育了震旦系陡山沱组、寒武系牛蹄塘组/水井沱组、上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组、泥盆系佘田桥组、石炭系测水组、二叠系孤峰组、龙潭组、大隆组等多套富有机质页岩层系。本节仅对震旦系陡山沱组、下寒武统、志留系龙马溪组地层特征进行简单介绍。 一、震旦系陡山沱组 受构造演化和海平面升降等影响，中扬子及邻区震旦系陡山沱组沉积包含不同的岩石组合，隶属不同的地层分区，被命名为不同的同时异相岩石地层名称，对比见表1-1。扬子地层分区以鄂西峡东地区为代表，陡山沱组可划分为4段。 （一）陡山沱组一段（Z1d1，厚3.28～16.7m） 下部为灰白色、浅灰色中-厚层灰质白云岩，含砾灰质白云岩，皮壳状构造发育；中部为灰色、浅灰中-薄层泥晶灰质白云岩，水平层理发育；上部主要为浅灰-灰白色中层白云岩，间夹2～4cm的燧石条带或透镜体。与下伏南沱组呈平行不整合接触。 （二）陡山沱组二段（Z1d2，厚100.57～235.4m） 岩性主要为黑色含碳质页岩与灰色中层（含碳）白云岩不等厚互层，富含燧石结核。与下伏陡山沱组一段呈整合接触。根据区内钻井资料，该组自下而上为：①底部灰绿色泥岩与中-薄层泥晶白云岩不等厚互层，向上过渡为黑色碳质页岩；②中部以灰色泥质白云岩、泥晶白云岩为主夹黑色页岩，黑色页岩与灰色泥晶白云岩不等厚互层，白云岩中发育滑塌构造；③上部以黑色页岩为主，夹中-厚层泥晶白云岩及灰黑色含砂屑鲕粒灰岩。 （三）陡山沱组三段（Z1d3，厚11.8～64.73m） 陡山沱组三段的底部以黑色薄层状、透镜状硅质条带的出现为标志。下部为藻丘发育的中-厚层含砾微晶白云岩；中部为浅灰色中层燧石条带泥-粉晶白云岩；上部为灰色极薄-薄层白云石化泥晶灰岩夹泥岩；顶部由灰色薄-中层白云石化泥晶灰岩、白云质灰岩组成，向上石灰岩单层变厚。 （四）陡山沱组四段（Z1d4，厚1～26m） 岩性主要为黑色碳质页岩、硅质页岩，夹硅质岩、白云岩透镜体［黄陵背斜北东翼钻井揭示为厚20m的泥岩（单长安等，2015）］；顶部发育10cm厚的灰绿色泥岩。在黄陵背斜东南翼的牛坪—晓峰河一带相变为灰黑色薄层含硅质泥晶白云岩。陡山沱组四段与下伏陡山沱组三段呈整合接触。扬子地层分区中不同地层小区的陡山沱组岩石序列特征相似，仅陡山沱组四段的厚度存在显著差别。 江南地层分区和华夏地层区的陡山沱组同期异相地层分别以湘中的金家洞组和湘东南的埃岐岭组为代表。金家洞组由湖南区域地质调查队于1980年创建，命名剖面在溆浦县木溪金家洞，岩性主要为黑色板状页岩夹白云岩、石灰岩、硅质岩，或呈互层状，中部夹数层胶磷矿，底部偶见砂岩。金家洞组的岩石序列特征与陡山沱组相似，但深灰色碳质页岩、硅质岩的含量明显升高，并表现为由西北向东南硅质岩含量增加、白云岩含量减少的特点。埃岐岭组由黄建中等（1994）重新厘定湘东南震旦纪地层时创建，以湖南贵阳大江边剖面为层型剖面，为一套由灰绿色中-厚层石英岩屑杂砂岩与条带状板岩、硅质岩构成的韵律序列。 二、下寒武统 （一）岩家河组（1y，厚0～80m） 岩家河组与天柱山段为同期异相沉积，相变线沿江西岩—凤凰坪一线分布。岩家河组三分性强，下部为灰色中层含泥质白云岩夹浅灰-灰绿色薄层泥岩；中部为黑色薄层硅质岩夹硅质泥岩；上部为灰黑色薄层夹中层泥-粉晶石灰岩，与深灰色中层页岩不等厚互层。岩家河组与下伏灯影组白马沱段厚层白云岩呈整合接触。 （二）天柱山段（1t，厚0～9.52m） 下部为灰色薄层细晶白云岩夹薄层泥岩、硅质岩；上部为灰色中层细晶白云岩。该序列在杜家河一带可清楚见到。区域上顶部常见含胶磷矿的硅质砾屑白云岩。含小壳化石Cricotheca-Annabarites-Paragloborilus组合。天柱山段与下伏灯影组白马沱段呈整合接触。 （三）水井沱组（1s，厚5～286m） 水井沱组一段（1s1）厚3～86m，下部为灰黑色薄层碳质页岩，夹多层中层“锅底”石灰岩，见较多薄层硅质岩，海绵骨针化石丰富，局部见软舌螺类化石富集层；上部深灰-灰黑色薄层钙质页岩与中-厚层石灰岩互层，含丰富的海绵骨针化石，产三叶虫Tsunyidiscus ziguiensis、Hupeidiscus orientalis、Hupeidiscus fongdongensis、Hupeidiscuslatus、T. xiadongensis等。水井沱组一段与下伏天柱山段、岩家河组呈平行不整合接触。水井沱组一段总体呈西厚东薄、南厚北薄的特点。黄陵背斜南翼：西部乔家坪至慕阳水井沱组一段厚度为70～80m，东部柏木坪至黄山洞一带水井沱组一段厚度一般为20～30m。黄陵背斜北翼：新华断裂以东的矿洞垭附近2km范围内水井沱组一段厚约50m，但向北至保康、向南至远安急剧减薄，多数矿井仅揭示几米灰色页岩，与石牌组灰绿色页岩不易区分。反映寒武纪早期古地理格局复杂多变。 水井沱组二段（1s2）厚0～200m，岩性为深灰色薄-中层石灰岩夹薄层泥灰岩、钙质页岩。页岩比例较低，露头上常呈陡坎地貌。 湖南张家界小区的牛蹄塘组以黑色碳质板状页岩为主，夹细砂岩及粉砂质板状页岩，底部为黑色薄层硅质岩，在张家界、吉首、古丈等地还夹有石灰岩透镜体，见有三叶虫和海绵骨针化石。其上覆和下伏地层分别为杷榔组和留茶坡组。 江南地层分区的水井沱组/牛蹄塘组同期地层称为小烟溪组，标准地点在安化烟溪，以黑色碳质板状页岩为主，在大多数地区，其上部均夹有层位和厚度不稳定的碳酸盐岩，下部夹大量黑色硅质岩、硅质碳质板状页岩。化石贫乏，除海绵骨针常见外，其他化石少见。下伏和上覆地层分别为留茶坡组和探溪组/污泥塘组。 三、志留系龙马溪组 受全球海平面变化影响，研究区志留纪早期地层岩性特征较为一致，均被命名为龙马溪组，其来自李四光和仲揆（1924）命名的龙马页岩，命名地点为湖北秭归东北15km的龙马溪。鄂西峡东地区的龙马溪组底部以产Metabolograptus persculptus笔石带的黑色页岩出现为标志，与上奥陶统五峰组观音桥层分界，顶部以产Lituigraptus convolutus笔石带的黄绿色泥岩、页岩与罗惹坪组底部的黄绿色粉砂质泥岩夹瘤状泥灰岩区分。总体上可以分为上、下两段，下段以黑色碳质页岩、硅质页岩或粉砂岩为主，上部以黄绿、蓝灰色粉砂质页岩、水云母页岩、粉砂岩为主，偶夹泥灰岩透镜体及石英砂岩、细砂岩。 中扬子地区页岩气勘探常将奥陶系五峰组黑色页岩与龙马溪组黑色页岩统一为一套黑色页岩作为勘探目标，称为五峰—龙马溪黑色页岩。五峰组命名地点在湖北五峰土家族自治县渔洋关，岩性为黑色薄层含有机质、石英细粉砂质水云母黏土岩，夹黑色薄层硅质岩。 第二节 区域构造特征 一、构造单元划分 研究区主要横跨湖北、湖南、重庆、江西等省（市）的部分地区，面积范围较大，褶皱构造发育（图1-1）。 图1-1 中扬子地区构造单元划分图 （一）川（渝）东隔挡式褶皱带 石柱复向斜：位于鄂西南*西端，是四川盆地东缘川（渝）东隔挡式褶皱带的组成部分，其主体分布于重庆市境内，湖北省境内分布局限，核部及两翼主要由侏罗系组成，是一北北东向展布、槽部产状平缓的宽缓向斜，东与齐岳山复背斜毗邻。建南气田就位于该构造单元内。 齐岳山复背斜：东大致以齐岳山断裂为界，与鄂西褶皱带衔接，由二叠系和三叠系组成，轴向北北东，长度约为80km，宽度约为5km，为典型的梳状褶皱，南延至九股林附近变得宽缓，并呈鼻状分叉。其与石柱复向斜共同构成了川（渝）东隔挡式褶皱带在湖北省境的东延部分。 （二）湘鄂西褶断带 利川复向斜：利川复向斜介于湘鄂西隔槽式冲断褶皱带和川（渝）东隔挡式滑脱褶皱带之间，总体上呈向北西凸出、向南收敛的弧形。该构造带以震旦系底面为主滑脱面，志留系为次滑脱面，从南东向北西褶皱逐渐紧密，从隔槽式有序过渡到隔挡式，说明褶皱变形受力方向与方式有成因上的联系，褶皱过渡有序，变形十分协调。该构造带南北构造变形也存在较大差异，地层分布上，北部以二叠系和三叠系为主，局部出露志留系；南部以大片侏罗系—中三叠统为主，仅在复向斜东翼靠近中央复背斜的黄泥塘构造中见志留系分布；在构造样式上，北部褶皱紧密，构造高陡，且断层发育，局部构造数量多、规模大，呈斜列式分布，以背冲式断垒背斜为主；南部构造宽缓，总体表现为一向斜，断层和局部构造均不发育。 中央复背斜：中央复背斜东、西以恩施—黔江和建始—彭水断裂为界，出露寒武系—志留系。复背斜进一步可划分为楠木园—茶山、白果坝—彭水两个局部构造带。由于受边界大断裂影响，构造高陡，断裂发育，地表多见正断层。局部构造以褶皱背斜和断褶型背斜为主，兼有后期反转构造发育。 花果坪复向斜：花果坪复向斜位于中央复背斜和宜都—鹤峰复背斜之间。花果坪复向斜构造细分为三个次级构造单元：西北部和东南部为北东向展布的挤压隆起带；中部为相对宽缓的低幅度隆起带。花果坪复向斜走向为北东向，均被小型北东向断层复杂化，地表主要分布志留系—三叠系。依据构造展布及特征可划为西北部构造带和东南部挤压构造带，平面形态反映了区内局部构造形成时曾受到统一的逆时针方向的扭动构造力作用。中部构造相对宽缓。以南受南东方向构造力的作用较大，构造轴向呈北东方向延伸，地面少见断裂切割。局部构造类型以褶皱型背斜、压扭性背斜为主；该区断裂不甚发育，以压扭、逆及正反转断层为主，断距为150～500m，断裂切割层位一般为二叠系、三叠系。 宜都—鹤峰复背斜：宜都—鹤峰复背斜位于花果坪复向斜、桑植—石门复向斜及秭归盆地之间，东北边界为天阳坪断裂。地表主要分布寒武系及其以上地层，其中东山峰、长阳构造核部震旦系至冷家溪群和板溪群已暴露地表。构造展布方向从南西至北东逐渐由北东变为北东东-近东西向，总体特征表现为局部构造多、面积大、隆起幅度高。东部断裂十分发育，长度大于10km的断裂有90余条，主要有两组断裂，其一为北东向断裂，规模大、切割深；其二为近北西向断裂，多为走滑断裂。长阳、宜都等局部构造同时受这两组断裂切割。鉴于长阳复背斜区已获得寒武系牛蹄塘组和震旦系陡山沱组页岩气的重要发现，该复背斜地表发育特征主要为以下内容。 长阳背斜：分布于清江流域东北部的杨柳池—榔坪—长阳一带，该背斜为清江流域内规模*大的构造形迹，东起宜都，向西经长阳、榔坪至杨柳池、官店口一带。全长为130km，宽为5～10km。在榔坪以东，背斜轴总体为南东东向，榔坪以西转为北北东-北东向，形成向北西凸出、平面呈“S”形的弧形褶皱。核部由