福建二叠统文笔山组泥页岩有机地化特征分析

（福建省煤田地质勘查院 福建福州 350005）

福建文笔山组地层分布广泛，基本涵盖了整个闽西南凹陷带；二叠世茅口早期，闽西南地区总体处于海侵时期，属于稳定的海相沉积环境中，主要岩性为一套含海相动物化石的泥页岩沉积。《福建省页岩气资源潜力调查与评价》［1］项目把该组地层作为页岩气评价的一个目标层系，本文通过对该地层泥页岩有机地化特征进行总结与分析，对评价其含气性具有一定的指导意义。

1 地层分布

（1）分布特征。文笔山组主要分布于将乐城关、建瓯房村口一线以南，东至德化阳山、安溪剑斗、南靖船场一线，呈带状北北东向展布，范围涵盖整个福建大部区域，整体由西南往北、东向减薄。分析中二叠世以来的岩相古地理特征，文笔山组在闽西南大面积分布，受多期构造运动及岩浆活动的影响，地表出露有限，大量的钻探的资料证实，龙岩、三明、南平等地的多个地层单位之下存在隐伏的文笔山组，埋藏深度一般0～1500m 左右［2］。

（2）岩性特征。文笔山组为一套浅海相细碎屑岩层系。岩性基本稳定，各地均可对比。泥页岩及粉砂岩中多见水平层理，反映较平静的水动力环境，为典型的浅海陆棚相产物［3］，深灰色、灰黑色的原生色反映富含有机质的典型特征。产腕足类Pygmochonetes ingxianensis，Linoproductus sp；双壳类 Nuculopsis darlingensis，Auiculopecten sp.腕足类 Neoplicantifera hungi［4］。

（3）暗色泥页岩有效厚度。文笔山组虽沉积稳定，分布区域广，但遭受后期破坏。许多地区的地层并不完整，地层厚度一般58～508.6m不等，总体表现为西部、西南部厚度较大，往东有不断变薄趋势。已有资料表明：地层最厚达508.6m，位于清流县新村一带；最薄位于沙县高地一带，地表仅出露58m，推测厚度变化如此之大，不排除有断裂构造引起的地层缺失和重复，其厚度变化见图1。

2 泥页岩有机地化特征

泥页岩有机地化特征这里主要采用有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度等进行描述。其变化与原始的沉积环境、后期的构造演化、岩浆侵入、变质作用相关［5］。

2.1 有机质丰度

评价有机质丰度指标包含了有机碳含量、氯仿沥青“A”等。①有机碳含量。通过文笔山组85块泥页岩样品的有机碳含量分析结果显示，TOC介于0.21%～12.97%，平均值为1.59%，符合中等烃源岩的有机碳指标（TOC＞1.0%），具备较大的生烃潜力。为直观表现文笔山组泥页岩TOC含量水平，结合实验数据情况，绘制了其有机碳频率分布图（图2）。

样品有机碳含量主要分布在1%～2%之间，占样品总数量的65.88%。按照评价规范，文笔山组泥页岩TOC为低水平（＜1.0%）等级的占样品总数量的24.71%，具有高产气能力的烃源岩即TOC＞2.0%占样品总数量的9.41%。

在空间分布上，文笔山组东部条带和西部条带TOC含量为低等水平，中部条带为中等水平。各条带TOC含量均值见图3。

②氯仿沥青“A”：氯仿沥青“A”是评价烃源岩有机质丰度的指标之一，其含量与有机质呈正相关。根据相关标准，沥青“A”生油底限含量在0.02～0.05之间，生油岩标准含量要>0.1%。文笔山组25块样品沥青“A”测试结果范围为0.0014%～0.0270%，其中沥青“A”含量大于0.02的仅1个样品，平均含量则为0.0057%。因此，该指标的测试结果反映文笔山组页岩储层有机质丰度低。

2.2 有机质成熟度

有机质成熟度是决定页岩气赋存量的一个十分重要的指标。选择镜质体反射率（Ro）作为评价指标，可以客观反应出泥页岩的成熟度；国内的页岩气气藏一般Ro不超过4%，介于2%～4%之间，泥页岩Ro一般在1.3%～3.5%时，有利于形成商业性页岩气藏。测试结果显示57块（均为中部条带）文笔山组泥页岩样品Ro总体介于3.96%～4.91%之间，平均为4.41%。均处于过成熟演化阶段（Ro＞2.0%），以生干气（多为甲烷、乙烷等烃类）为主。由于本层位的烃源岩达到过成熟阶段，烃源岩热解最高峰温将不能作为有机质演化程度判别的有效辅助指标。通过成熟度的测试结果排除了沥青“A”对有机质丰度判定的干扰，文笔山组泥页岩为中等烃源岩。

2.3 有机质类型

有机质类型是衡量富有机质页岩产烃能力的参数，不同类型的有机质具有不同的生烃潜力，而且决定了形成产物的不同，是产油为主还是产气为主，也造成了生烃门限值和生烃过程的差别。评价有机质类型常用参数有：干酪根类型特征、烃源岩热解、干酪根元素分析、可溶组分演化和碳稳定同位素等。本次工作采用干酪根类型和烃源岩热解2种鉴定方法。通过下述分析本组岩性有机质类型特征。

（1）岩石干酪根类型特征。干酪根的类型可分为3类4型，Ⅰ型（腐泥型）、Ⅱ1型（腐殖—腐泥型）、Ⅱ2型（腐泥—腐殖型）、Ⅲ（腐殖型）［7］。对文笔山组20块样品显微组分特征分析，其成果见表1，其各组分的占用比例与各个组分分布的系数进行分别相乘相加得到其类型指数TI来进行划分。

式中：TI：类型值；a：腐泥组含量；b：壳质组含量；c：镜质组含量d：惰质组含量。

类型指数TI≥80干酪根类型为Ⅰ型；80＞TI≥40为Ⅱ1型；40＞TI≥0为Ⅱ2型；TI＜0为Ⅲ型。通过计算所采样品泥页岩中有机质的干酪根类型指数均小于0，干酪根类型为Ⅲ型干酪根（腐殖型）。不同矿区形态变化差异性较大，见图4所示。

（2）干酪根热解特征。为进一步辅助判别干酪根镜鉴结果，根据岩石热解分析结果和泥页岩TOC利用计算氢指数（IH=S2/TOC）进行判别，分析结果如图5。由图5可知，氢指数IH均较低，未表现出大范围的变动，均分布于Ⅲ型区间，表明文笔山组页岩分散有机质属于腐殖的母质。这与根据泥页岩有机质干酪根的显微组组分计算类型指数所得的结论一致。

表2 文笔山组有机碳及干酪根鉴定数据（部分样品）

3 结论

（1）福建二叠系中统文笔山组地层，总体为1套海相细碎屑岩沉积，厚度较大，整组可以作为一个页岩气储层的评价单元。

（2）有限样品测试表明，文笔山组泥页岩其有机地化指标显示具备赋存页岩气的基本条件；泥页岩中有机碳含量平均值为1.59%，属于中等烃源岩；沥青“A”指标指示意义不大。热成熟度高，镜质体反射率高Ro平均为4.41%，处于过成熟演化阶段，以生干气为主。有机质干酪根的类型为Ⅲ（腐殖型）。

致谢：本文成文过程得到了福建省煤田地质局总工程师、教授级高工陈泉霖及项目组程乔等其他成员的帮助，在此表示感谢！