西藏中部尼玛盆地页岩气地质特征及资源潜力

孙 涛，王成善，李亚林，魏玉帅

（1.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京100083；2.中国地质大学（北京）青藏高原地质研究中心，北京100083）

页岩气为产自极低孔低渗、富有机质暗色页岩地层系统中的天然气，是近期可实现经济规模勘探开发、资源丰富的非常规天然气资源［1］，具有自生自储、隐蔽聚集等地质特点［2］。页岩气作为资源潜力巨大的新能源领域，越来越受到世界各国的高度重视［2－6］。在勘探开发技术相对成熟的北美，页岩气年产量仍以加速度增长。2009年，美国的页岩气产量达到878×108m3，占天然气总量的12%左右，这一数值超过了2009年中国全部天然气产量（约850×108m3）（2011BP世界能源统计年鉴）。中国在2008年成为天然气净进口国，2010年的天然气供应缺口超过30×108m3（2011BP世界能源统计年鉴）。天然气是保障国家能源安全的重要能源，但中国的天然气能源短缺现象严重，已成为近年来经济运行中经常出现且为社会带来很大影响的顽疾，成为经济可持续发展的瓶颈。

中国拥有大面积广泛分布的页岩层系，具有页岩气可能发育的广泛空间和开发生产的巨大潜力［7－11］，邹才能等［11］2010年对中国页岩气的地质特征及资源潜力进行了评价，然而，具有较大页岩气资源潜力的西藏地区并没有涉及。根据已发表文献证实［12－15］，西藏地区海相盆地（羌塘盆地）和陆相盆地（尼玛盆地、伦坡拉盆地等）均发育优质页岩层，具有较大页岩气资源潜力。

西藏地区位于我国西部边陲，属于经济欠发达地区。随着青藏铁路的建成通车，西藏地区经济迎来它的大发展时期，包括西藏在内的西部地区，将会是油气资源需求上升最快的地区，油气作为经济发展必不可少的能源物资。从社会稳定、繁荣西藏经济的角度来看，在青藏高原的油气勘探与突破，有着重大的经济和社会意义。寻找和开发西藏高原的油气资源，无疑对巩固国防，稳定边疆，加强民族团结，加快西藏的社会与经济发展，建立国家石油安全体系都具有十分重要的战略意义。本文期望通过对西藏中部尼玛盆地页岩层厚度、有机质丰度、有机质类型及成熟度等参数研究，对该地区页岩气资源进行初步评价，为下一阶段该地区及邻区油气资源评价与勘探提供依据。

1 地质背景

尼玛盆地在大地构造上属于班公湖－怒江缝合带，是发育在侏罗－白垩系海相地层之上的第三系陆相裂谷盆地，盆地近东西向展布，面积约3000km2（图1）。盆地的南部边界以区域性延伸的、向南倾的逆冲断层为标志，逆冲断层的上盘出露朗山组地层［16－17］，盆地的北部边界是向北倾的逆冲断层［18］（图1）。中白垩时期尼玛盆地是一个单一的、面积较大的盆地，随后在晚白垩－中第三系时期，由于构造活动，导致地壳缩短变形，尼玛盆地被分为南北两个部分，南北两部分沉积体系有所不同，现今盆地南北宽50km左右，但是区域横截面复原图暗示盆地原始宽度甚至＞110km［17］。

图1 西藏尼玛盆地地质简图及页岩位置

尼玛地区出露的地层的时代从中生代—新生代（图1B）。根据1997年《西藏自治区岩石地层》将该地区古近纪地层划分为古新世—始新世牛堡组和渐新世丁青湖组，这一划分方案一直沿用至今。根据Kapp等学者［16－17］的研究结果表明尼玛地区出露岩层的年龄被限定在中白垩－中第三系。根据大地电磁测深，尼玛盆地沉积盖层厚度可达4000m以上（未发表数据），其中牛堡组1200～2600m，丁青湖组300～2000m。

2 尼玛盆地页岩层分布及地球化学特征

两处黑色页岩出露点在尼玛县以北约45km的虾别错东侧（图1B），构造位置位于尼玛盆地北部凹陷带北部边缘，实测剖面和区域地层对比分析表明，页岩出露层位为牛堡组下部。该两处页岩分别为达弄勒页岩与那若曲岗页岩，页岩的有机地球化学参数见表1；那若曲岗页岩的宏观特征：油页岩风化面呈浅灰色－褐灰色，新鲜岩石呈深灰色－灰黑色，薄层－极薄层状，常与砂岩、粉砂岩伴生，油页岩单层厚度4～90cm，在该剖面累计厚度达15m；达弄勒页岩累计厚度可达20m，页岩点燃后发出强烈的“油味”。

那若曲岗页岩TOC最高可达20%，12件样品中有5件超过1.5%（表1），有机质丰度达到了优质页岩的标准；有机质类型主要是Ⅱ型，Ro在0.46%～0.67%之间，暗示部分样品在生油窗内，部分样品未成熟；达弄勒页岩有机碳含量（TOC）在0.67%～40.00%之间，平均值11.84%，有机质类型主要为混合型，Ro在0.48%～0.67%之间，成熟度与那若曲岗页岩相似。该两处页岩有机质类型为混合型，原因可能是该两处页岩处于盆地边缘相沉积，有较多的陆源高等植物的输入。两处页岩成熟度普遍不高，可能是由于早第三纪快速沉积及欠压实作用引起的。根据页岩的成熟度特点，并结合美国Antrim页岩气田实例［3］，推测尼玛盆地页岩气类型为混合成因型，既有生物成因，又有热成因。

3 尼玛盆地页岩气资源量估算

尼玛盆地页岩气处于评价初期，由于地质资料相对较少、没有页岩气钻井，只能通过野外地质调查，借鉴合美国成熟的页岩气产区地质特征及采收率情况，采用类比法对尼玛盆地进行资源评价。例如，英国页岩气工业尚处于起步阶段，英国能源与气候变化部通过与美国页岩气成藏条件的类比，预测英国页岩气资源潜力约为1500×108m3［19］。笔者利用有机碳含量（TOC）、有机质类型、有机质成熟度、盆地面积及页岩厚度等关联因素与美国Antrim页岩进行对比，关联参数对比见表2，经过对关联参数的详细对比，尼玛盆地页岩气资源量估计可达100～200×108m3，具有较大的资源潜力，需加强进一步的深入研究，争取早日在西藏地区取得油气勘探的战略突破。

表1 尼玛盆地页岩有及地球化学参数

表2 尼玛盆地页岩与美国Antrim页岩参数对比（Antrim页岩数据见［3］）

4 结论与建议

通过对尼玛盆地页岩有机地球化学研究，表明尼玛盆地存在生成页岩气的物质基础，并且暗示页岩气类型为混合成因型（生物成因与热成因并存）。

利用有机碳含量（TOC）、有机质类型、有机质成熟度、盆地面积及页岩厚度等关联因素与美国Antrim页岩进行对比，初步估计尼玛盆地页岩气资源量可达100～200×108m3。

西藏中部班公湖－怒江缝合带上发育一系列陆相盆地，如尼玛、伦坡拉、洞错和阿翁错盆地（图1），这些第三系陆相盆地具有相似的地质背景和演化历史，具有页岩层发育的广阔空间，具有较大的页岩气资源潜力。由于青藏高原的隆升，对于常规油气的保存十分不利，加强非常规油气如页岩气的研究具有重要非常重要的意义。

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