地球科学进展

地球科学进展 ›› 2021, Vol. 36 ›› Issue (10): 1026 -1038. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2021.077

能源地质进展 上一篇    下一篇

湘西北五峰—龙马溪组层序地层特征及有机质富集探讨——以 XY-3井为例
张兵 1 , 2 , 3( ), 唐书恒 1 , 2 , 3( ), 郗兆栋 1 , 2 , 3, 蔺东林 1 , 2 , 3, 叶亚培 1 , 2 , 3   
  1. 1.中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083
    2.海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室，北京 100083
    3.非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室，北京 100083
  • 收稿日期:2021-05-06 修回日期:2021-07-19 出版日期:2021-10-10
  • 通讯作者: 唐书恒 E-mail:2106190036@cugb.edu.cn;tangsh@cugb.edu.cn
  • 基金资助:
    国家科技重大专项“四川盆地及周缘页岩气富集规律与重点目标评价”(2017ZX05035)

Sequence Stratigraphic Characteristics and Organic Matter Enrichment of Wufeng-Longmaxi Formation in Northwestern Hunan— A Case Study of Well XY-3

Bing ZHANG 1 , 2 , 3( ), Shuheng TANG 1 , 2 , 3( ), Zhaodong XI 1 , 2 , 3, Donglin LIN 1 , 2 , 3, Yapei YE 1 , 2 , 3   

  1. 1.School of Energy Resources，China University of Geosciences （Beijing），Beijing 100083，China
    2.Key Laboratory of Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Enrichment Mechanism，Ministry of Education，Beijing 100083，China
    3.Beijing Key Laboratory of Unconventional Natural Gas Geological Evaluation and Development Engineering，Beijing 100083，China
  • Received:2021-05-06 Revised:2021-07-19 Online:2021-10-10 Published:2021-11-19
  • Contact: Shuheng TANG E-mail:2106190036@cugb.edu.cn;tangsh@cugb.edu.cn
  • About author:ZHANG Bing (1995-), male, Anqing City, Anhui Province, Master student. Research areas include unconventional gas geology. E-mail: 2106190036@cugb.edu.cn
  • Supported by:
    the National Science and Technology Major Project "Assessment on the enrichment law and key targets of shale gas in Sichuan Basin and its periphery"(2017zx05035)
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湘西北地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相黑色页岩发育广泛，且厚度大、热演化高、埋深相对适中，具有较好的页岩气勘探开发前景。为了研究湘西北五峰—龙马溪组地层层序特征，基于XY-3井GR测井曲线的小波变换，结合元素地球化学特征、有机质丰度、笔石类型和岩性特征，建立研究区内五峰—龙马溪组层序格架，并探讨层序格架内有机质差异富集的特征。结果表明：XY-3井五峰—龙马溪组共划分为2个三级层序SQ-1和SQ-2，4个体系域分别为TST1、HST1、TST2和HST2。而HST1和HST2体系域内有机质丰度相对较低，总有机碳平均值为0.89%和0.26%，其沉积于沉积速率相对较高、古生产力较高，且陆源输入量相对高的氧化环境中；TST1和TST2体系域内有机质丰度相对较高，总有机碳平均值为1.46%和1.35%。其沉积于沉积速率相对较小、古生产力较高，陆源碎屑输入较少的贫氧化环境中。与长宁、焦石坝地区五峰—龙马溪组内同期揭露的富有机质层位相比，湘西北XY-3井富有机质层段沉积于氧化性相对较强、古生产力相对较高的环境中，而在沉积速率相对较低的情况下，其富有机质页岩的沉积厚度和有机质丰度明显偏低。这可为湘西北地区进行页岩气勘探开发提供指导意义。

关键词: 湘西北, 五峰—龙马溪组, 层序, 有机质

The marine black shale from Wufeng Formation of Upper Ordovician to Longmaxi Formation of Lower Silurian is widely developed in Northwest Hunan， with large thickness， high thermal evolution and relatively moderate buried depth， which has a good prospect for shale gas exploration and development. In order to study the stratigraphic sequence characteristics of Wufeng-Longmaxi Formation in Northwest Hunan， based on the wavelet transform of GR logging curve of Well XY-3， combined with element geochemical characteristics， organic matter abundance， graptolite type and lithologic characteristics， the sequence framework of Wufeng-Longmaxi Formation in the study area is established， and the characteristics of differential enrichment of organic matter in the sequence framework are discussed. The results show that the Wufeng-Longmaxi Formation of Well XY-3 is divided into two third-order sequences： SQ-1 and SQ-2， and the four system tracts are TST1， HST1， TST2 and HST2 respectively. However， the abundance of organic matter in HST1 and HST2 system tracts is relatively low， and the average TOC is 0.89% and 0.26%. The deposition was in an oxidizing environment with relatively high deposition rate， high paleoproductivity and relatively high terrigenous input；the abundance of organic matter in TST1 and TST2 system tracts is relatively high， and the average TOC is 1.46% and 1.35%. It was deposited in a poor oxidation environment with relatively small deposition rate， high paleoproductivity and less terrigenous clastic input. Compared with the organic rich horizons exposed in Wufeng-Longmaxi Formation in Changning and Jiaoshiba areas at the same time， the organic rich interval of Well XY-3 in Northwest Hunan was in an environment with relatively strong oxidation and relatively high paleoproductivity. Under the condition of relatively low deposition rate， the deposition thickness and organic matter abundance of organic rich shale are obviously low. The research results provide guiding significance for shale gas exploration and development in Northwest Hunan.

Key words: Northwest Hunan, Wufeng-Longmaxi Formation, Sequence, Organic matter

中图分类号: 

图1 上奥陶统—下志留统上扬子地台区域地质背景图（据参考文献［ 9 ］修改）
（a）上奥陶统全球古地理图；（b）上扬子地台古地理图；（c） 湘西北XY-3井五峰—龙马溪组岩性柱状图
Fig. 1 Regional geological background map of Upper Ordovician Lower Silurian upper Yangtze Platform （modified after reference ［ 9 ］）
（a） Paleogeography of Upper Ordovician global；（b） Paleogeography of Upper Yangtze Platform；（c） Lithologic histogram of Wufeng-Longmaxi Formation of Well XY-3 in northwest Hunan
图2 湘西北XY-3井五峰—龙马溪组部分岩心及电子显微镜下照片
（a）灰黑色粉砂质泥岩， 五峰组，正交偏光，2 104.8 m；（b）灰黑色炭质硅质岩，五峰组，正交偏光，2 101.3 m；（c）灰黑色粉砂质泥岩，五峰组，2 102.3 m； （d）灰色瘤状灰岩，临湘组，2 107.0 m； （e）灰黑色泥岩，龙马溪组， 2 084.4 m；（f）灰黑色泥炭质粉砂岩，龙马溪组，正交偏光，2 024.2 m；（g）灰白色粉砂岩，新滩组， 2 001.2 m
Fig. 2 Partial core and electron microscope photos of Wufeng-Longmaxi Formation in Well XY-3 in northwest Hunan
（a） Gray black silty mudstone， Wufeng Formation， orthogonally polarized， 2 104.8 m； （b） Grayish black carbonaceous siliceous rocks， Wufeng Formation， orthogonally polarized， 2 101.3 m； （c） Gray black silty mudstone， Wufeng Formation， 2 102.3 m； （d） Grey odular limestone， Linxiang Formation， 2 107.0 m； （e） Grey black Mudstone， Longmaxi Formation， 2 084.4 m； （f） Gray black peat siltstone， Longmaxi Formation， orthogonally polarized， 2 024.2 m；（g） Gray white Siltstone， Xintan Formation， 2 001.2 m
图3 湘西北XY-3井GR曲线层序格架构建分析
Fig. 3 Sequence framework analysis of Well XY-3 in northwest Hunan
图4 湘西北XY-3井地球化学元素、有机质、矿物特征及有机质干酪根类型指数综合分析图
Fig. 4 Comprehensive analysis of geochemical elements， organic matter， mineral characteristics and organic matter kerogen type index of Well XY-3 in Northwest Hunan
图5 湘西北XY-3井岩心中典型笔石图版
（a） Dicellograptus tumidus chen， TST1， 2 105.6 m；（b） Appendispinograptus supernus， TST1， 2 101.6 m；（c） Normalogr extraordinarius， HST1， 2 099.4 m；（d） Akidograptus ascensus， TST2， 2 095.4 m； （e） Cystograptus vesiculousus， TST2， 2 092.4 m； （f） Streptograptus Yin， HST2， 2 065.2 m
Fig. 5 Typical graptolite plate in the core of of Well XY-3 in northwestern Hunan
表1 湘西北 XY-3井五峰—龙马溪组干酪根类型鉴定表
Table 1 Kerogen type identification of Wufeng Longmaxi Formation in Well XY-3 in northwest Hunan
体系域 深度/m 腐泥组/% 镜质组/% 惰质组/% 干酪根类型指数（TI）
腐泥无定形体 正常镜质体 丝质体
TST2 2 084.15 93.5 6.0 0.5 88.50
2 085.30 96.5 3.0 0.5 93.75
2 086.60 96.5 3.0 0.5 93.75
2 087.55 94.5 5.0 0.5 90.25
2 088.65 96.5 3.0 0.5 93.75
2 089.60 96.5 3.0 0.5 93.75
2 090.25 95.5 4.0 0.5 92.00
2 091.40 95.5 4.0 0.5 92.00
2 092.35 94.0 5.0 1.0 89.25
2 092.40 95.5 4.0 0.5 92.00
2 094.95 92.0 7.0 1.0 85.75
2 095.10 95.5 4.0 0.5 92.00
2 095.70 68.5 31.0 0.5 44.75
HST1 2 096.70 94.5 5.0 0.5 90.25
2 098.60 93.5 6.0 0.5 88.50
2 099.55 96.5 3.0 0.5 93.75
2 100.45 96.5 3.0 0.5 93.75
TST1 2 101.25 97.5 2.0 0.5 95.50
2 102.40 96.5 3.0 0.5 93.75
2 103.50 97.5 2.0 0.5 95.50
2 104.90 97.5 2.0 0.5 95.50
2 105.00 97.5 2.0 0.5 95.50
2 106.00 96.5 3.0 0.5 93.75
图6 湘西北XY-3井五峰—龙马溪组U/Th（a）、Ni/Co（b）、Ti/Al（c）、Baxs（d）与TOC相关性
Fig. 6 Analysis of the relationships between U/Th （a）、Ni/Co（b）、Ti/Al （c）、Baxs（d） and TOC of the Wufeng-Longmaxi Formation of Well XY-3 in northwestern Hunan
图7 扬子地区五峰组—龙马溪组笔石带划分（据参考文献［ 27 ］修改）
Fig. 7 Subdivision of the Ordovician-Silurian graptolite biozones in the Yangtze region（modified after reference ［ 27 ］）
图8 湘西北XY-3井五峰—龙马溪组沉积演化特征（据参考文献［ 13 ］修改）
Fig. 8 Sedimentary evolution map of Wufeng-Longmaxi Formation in Well XY-3 in Northwestern Hunan（modified after reference［ 13 ］）
图9 四川盆地长宁地区宁211井—焦石坝JY-1—湘西北XY-3井体系域内TOC的空间分布特征（据参考文献［ 28 ］修改）
Fig. 9 The spatial distribution of TOC in Well Changning 211-Well Jiaoshiba JY-1-Well XY-3 system tract， Sichuan Basin （modified after reference ［ 28 ］）
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