摘 要

摘　要：全球主力页岩油气层大多伴生火山灰层，剖析火山灰的类型、成分、成因和成岩演化作用，探索火山灰与富有机质页岩的形成关系，有利于明确火山灰对页岩油气层的作用机制。通过

摘　要：全球主力页岩油气层大多伴生火山灰层，剖析火山灰的类型、成分、成因和成岩演化作用，探索火山灰与富有机质页岩的形成关系，有利于明确火山灰对页岩油气层的作用机制。通过对我国主要产页岩油气盆地的野外考察和页岩岩心观察，应用场发射扫描电镜和能谱元素分析等技术，结合生产实践成果，研究得出了4点认识：①火山灰以中酸性为主，大多来自爆炸式火山喷发，其表面附着易溶薄层盐膜，入水后可迅速释放铁盐等营养物质，有利于促进藻类勃发；②藻类勃发不仅是优质烃源岩的主要物质来源，而且还可促进碳酸盐岩矿物沉积，形成藻类与碳酸盐岩纹层状互层，利于发育层间孔缝，提高页岩油气层的物性和脆性；③在以缺氧环境为主的深水区，不仅厘米一毫米级火山灰层数与富有机质泥页岩厚度呈正相关关系，而且频繁的微米级火山灰沉降也能形成大面积厚层优质烃源岩；④板块运动形成的造山带与板块俯冲带具有良好的对应关系，是爆炸式火山喷发的发育带，其周边的古湖泊和海洋是形成大面积厚层优质烃源岩的有利区。结论认为：四川盆地及其周边的下古生界海相页岩为页岩气现阶段最可行的勘探领域，除鄂尔多斯等主要含油气盆地外，银额、民和、二连和海拉尔等中小盆地也具有较大的页岩油(致密油)勘探潜力。

关键词：页岩气  页岩油  致密油  火山灰  藻类勃发  优质烃源岩  富有机质页岩  勘探潜力

An important role of volcanic ash in the formation of shale plays and its inspiration

Abstract：Volcanic ash layers are discovered in many main producing shale oil&gas formations all ovcr the world．The analysis of the types，composition，origin and diagenetic evolution of volcanic ash and studies on the relationship between volcanic ash and organic-rich shales are essential to deterraine the effects of volcanic ash on shale oil／gas layers．Based on the observation of shale outcrops and cores of the main producing　shale basins in China，the advanced technologies such as field emission scanning election microscope and energy spectrum analysis were used to study the role of volcanic ash in the formation of shale plays，and the following conclusions were obtained．(1)Most of the volcanic ash is of intermediate-acidic，and originate from explosive volcano eruptions．The ash particles are commonly covered with soluble salt coatings，which can rapidly release a large amount of nutrients，such as iron containing salt，resulting in plankton bloom．(2)Planktonic algae bloom can not only supply organic matters for the formation of high quality source rocks，but improve the deposition of carbonate minerals．The interlaminated algae and carbonates are favorable for the development of interlayer pores and fractures and also for the enhancement of physical properties and brittleness．(3)The number of volcanic ash layers in centimeter to millimeter scale has a positive correlation with the thickness of organic-rich shales deposited in commonly anoxic deepwater environments．In addition，the frequent deposition of volcanic ash in micrometer scale can even form extensive thick higDquality source rocks．(4)The orogenic belts resulted from plate movement generally have a good corresponding relationship with subduction zones and are favorable for explosive volcano eruption．The surrounding ancient lakes and sea are likely to form extensive thick high-qualitv sOHrce rocks．On this basis，the marine shales of the Lower Paleozoic in the Sichuan Basin and its periphery are predicted to be the most promising targets for shale gas exploration at present．In addition to the major petroliferous basins such as Ordos，the medium sized and small basins such as Yin¢e，Minhe，Erlian and Hailar，also show good shale oil(tight oil)potentials．

Keywords：shale gas，shale oil，tight oil，volcanic ash，planktonic al gae bloom，high quality source rock，organic rich shale，exploration potential

研究表明，国内外主力页岩油气产层大多伴生火山灰层。如美国Williston盆地上泥盆一下石炭统Bakken组^[1]、Appalachian盆地中泥盆统Marcellus组^[2]、Gulf Coast盆地上白垩统Eagle Ford组^[3]，我国四川盆地下志留统龙马溪组^[4]，松辽盆地上白垩统青山口组^[5]，鄂尔多斯盆地上三叠统延长组7段^[6]，三塘湖盆地中二叠统芦草沟组等页岩层段^[7]。火山灰对页岩油气是否具有重要贡献?其作用机制是什么?笔者等对鄂尔多斯、四川、准噶尔盆地等主要页岩油气探区开展了野外考察和岩心观察，通过氩离子抛光、场发射扫描电镜、能谱元素分析等技术，深入研究了火山灰类型、成分、分布规律和成岩演化，详细分析了火山灰与富有机质泥页岩的形成关系，以期明确火山灰对页岩油气的作用机制，并得到一些重要启示，对我国页岩油气的勘探开发提出建议，促进该领域地质研究的深入开展。

1　火山灰类型、分布规律与成岩演化

1．1　火山灰类型与成分

广义的火山灰泛指粒径小于2mm的火山喷发产生的碎屑物质。按组成及结晶状况，火山灰分为岩屑(岩石碎屑)、晶屑(晶体碎屑)和玻屑(玻璃碎屑)3种。其中岩屑形状多样，成分不一，既可是火山岩，也可是围岩；晶屑多为早期析出的斑晶随熔浆炸碎而成，粒径介于2～0.0625mm；玻屑通常构成火山灰细粒部分的主体^[8]。按照矿物组成，火山灰可分为基性和中酸性2大类，以中酸性为主。基性火山灰中岩屑多为玄武岩，晶屑主要为橄榄石、辉石、斜长石等，玻屑少见；中酸性火山灰中岩屑为安山岩、流纹岩、英安岩等，晶屑主要为石英、钾长石、斜长石、角闪石、黑云母等，玻屑发育。按照搬运和沉积方式，火山灰又可划分为3种类型：①重力流型，按其沉积环境又可分为陆上的火山灰流和水下高密度底流2种沉积类型；②降落型，通常又称降落灰，主要是指火山灰在大气中经风力搬运的产物；③水携型，是侵蚀成因的火山灰经过流水搬运后沉积形成^[9]。笔者所涉及的火山灰主要为降落型。

1．2　火山灰分布规律

火山灰从前寒武纪至第四纪在全球广泛发育，其分布主要受3个因素控制。

1．2．1颗粒大小和密度

不同粒径的火山灰沉降速度相差可达几个数量级，粒径大的几分钟或几天就沉降下来，粒径小的可在空中漂浮数月甚至数年；相同粒径下，火山灰密度越大，沉降速率越快^[9]。

1．2．2风速和风向

飘浮在空中的火山灰聚集成云，其走向和速度取决于风向和风速。风速越大，火山灰扩散的距离越大，但宽度减小；风速越小，火山灰扩散距离越小，但宽度增大^[10]。

1．2．3火山喷发类型和规模

火山灰的形成数量和分布范围主要受火山喷发类型和规模控制。火山喷发按岩浆的通道分为2大类：①裂隙式喷发，又称冰岛型火山喷发，岩浆沿地壳中的断裂带溢出地表，通常温和宁静，喷出物多为基性熔浆，碎屑和气体较少；②中心式喷发，岩浆通过管状通道喷出地表，通常产生爆炸，喷出物多为中酸性熔浆，碎屑和气体丰富。根据喷出物性质和喷发强烈程度，火山喷发可分为多种类型(表1)，其中普林尼型等强烈爆炸式火山喷发形成的火山灰量最大。

 

总之，中酸性硅质火山灰主要来自爆炸式火山喷发，比基性的铁镁质火山灰密度小、灰柱高、数量多、分布广。

1．3　火山灰成岩演化

火山灰可形成凝灰熔岩、熔结凝灰岩、凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质砂泥岩5种岩石类型^[11]，在成岩演化过程中主要会发生脱玻化、水化水解、交代蚀变等物理、化学变化。

1．3．1脱玻化作用

脱玻化作用又称为失透作用、晶化。玻璃质岩石随着地质时代的增长，特别是由于埋藏使温度、压力升高时，玻璃质将逐渐转化为结晶物质，即产生脱玻化作用。火山灰以玻屑为主，而火山玻璃在成岩过程中极易发生脱玻化作用，形成隐晶或微晶石英与长石集合体，形态轮廓模糊不清，难以辨认。中酸性火山玻璃脱玻化后，常具霏细结构、球粒结构；基性火山玻璃脱玻化后为隐晶质结构^[12]。火山玻璃在脱玻化过程中，发生形态变化，造成体积缩小，可适量增加基质孔隙。

1．3．2水化、水解作用

水化作用是物质与水发生化合的过程，又称水合作用，火山玻璃与地层水发生水化作用可形成含水玻璃，如基性火山灰含水可形成碎云玻璃和橙玄玻璃；水解作用是水将物质分解形成新物质的过程，火山玻璃与地下水发生水解作用可变为黏土、蛋白石、方解石等。

1．3．3交代蚀变作用

交代作用也称为热水换质作用，是岩石与热水之间产生化学反应的现象。反应最主要的形式为晶格中阳离子的取代，使晶体在不熔解、不改变其品格结构的前提下，改变化学组成。蚀变作用是岩石、矿物受到热液作用，产生新的物理化学条件，使原岩的结构、构造以及成分相应地发生改变，生成新的矿物组合的过程。火山碎屑岩发生交代蚀变作用可产生次生石英岩化、青盘岩化、黏土化、沸石化等次生变化。其中次生石英岩化主要是中酸性火山碎屑物被交代而成，如凝灰岩可生成次生石英岩^[13]；青盘岩化主要为中基性火山碎屑物被交代而成，特征矿物为绿帘石、绿泥石、钠长石和碳酸盐岩(方解石、白云石和铁白云石)；黏土化可形成水白云母(伊利石)、绿泥石、高岭石、斑脱土(以蒙脱石为主)等矿物^[4]；而沸石化则几乎是火山碎屑特有的交代蚀变产物，可形成斜发沸石、方沸石、片沸石和浊沸石等^[14]。

火山灰交代蚀变等成岩作用，不仅能形成大量的次生孔隙(图1)，改善页岩油气层的物性，而且火山灰形成的凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥岩等岩层还能成为页岩油气的有效储层。另外，火山灰含有大量铀、钍等放射性元素，可加速有机质的热解，对页岩油气的生成具有积极意义^[15-16]。

 

2　火山灰对页岩油气层的作用机制

2．1　藻类勃发是形成优质烃源岩的物质基础

优质烃源岩指含有机质丰度高、类型好、对油气藏有较大贡献的烃源岩，于酪根类型为腐泥型  偏腐泥混合型，TOC一般大于2％，对页岩油气的成藏与富集起重要控制作用^[17-18]。形成优质烃源岩的主控因素为生产力和有机质保存条件，其中生产力更为重要。生产力分初级和次级2类，初级生产力主要来自浮游植物(藻类)，而次级生产力主要来自微体动物，如介形虫、有孔虫等。通常所说的生产力主要指初级生产力^[19]。

藻类勃发就是浮游藻类在一定条件和时期形成单属种的极度生长和富集，具有强烈的排他性。浮游藻类分布极其广泛，地球表面只要有水的地方，一般都有其踪迹。藻类勃发在现代海洋和湖泊往往呈现季节性，主要类型为硅藻、颗石藻和沟鞭藻等^[20]。影响藻类勃发的因素主要有光照、水温、营养盐供给、pH值和溶解氧等，其中前3个因素最为重要^[21-23]。藻类勃发能在短时间内产生大量有机质聚集，具有极高的生产力，其直接后果是形成藻类沉积纹层。我国主要优质烃源岩均发现藻类富集，如渤海湾盆地古近系沙河街组油页岩中保存有大量层状藻类体、结构藻类体和藻屑体，且地球化学分析表明藻类是原油的直接来源^[24]；鄂尔多斯盆地上三叠统长7段油页岩的有机质来源以藻类为主，陆源高等植物等贡献十分有限^[25]；松辽盆地上白垩统青一段湖相富有机质泥页岩以藻类为有机质主要来源^[26]；四川盆地下志留统龙马溪组产气页岩也以藻类为主要生烃来源。笔者等对我国主要致密油产层的烃源岩进行了取样分析，发现致密油普遍高产的准噶尔和三塘湖盆地的芦草沟组烃源岩有机质类型以偏腐泥混合型为主，藻类占主导的腐泥组含量较高，一般大于65％；而致密油普遍低产的四川盆地下侏罗统烃源岩有机质类型以偏腐殖混合型为主，腐泥组含量偏低，一般小于30％(表2)。

 

2．2　火山灰促进藻类勃发

近年来，随着卫星分析技术的不断成熟，火山灰促进浮游藻类大面积勃发现象已被多次观测和证实。如2003年马里亚纳群岛东北部的阿娜塔翰(Anatahan)火山喷发，导致西太平洋海域4.8×10³km²的藻类勃发^[27]；2008年美国阿拉斯加州的卡萨托奇(Kasatochi)火山喷发，促使太平洋东北海域(1.5～2.0)×10⁶km²的藻类大勃发^[28]。

火山灰含有丰富的易溶性铁盐等营养物质，能促进藻类暴发性生长。火山喷发过程中，火山灰与气体(如二氧化硫、氯化氢、氟化氢)、气溶胶(如硫酸)发生反应，在表面形成由硫化物、卤化物等组成的厚度小于10nm的薄层盐膜^[29]，入水后迅速溶解，使得营养物质浓度快速增加。实验表明，Fe浓度在最初5min内增速最快，之后明显减缓；NH4⁺浓度在最初5min内达到最大，之后基本保持不变；Si浓度在最初l5min内增速最快，之后缓慢增加；Cu和Zn的浓度在最初5min内达到最大，之后反而下降。

分析认为，火山灰表面盐膜溶解是水体营养盐浓度快速上升的主要原因，同时火山灰自身矿物也会发生缓慢溶解，从而造成Fe、Si等浓度缓慢增加。生物实验表明，在火山灰浸泡15～20min的海水中，大洋中常见的硅藻属齿角毛藻(Chaetoceros dichaeta)的光合作用效率和数量显著提高^[30]。由于绝大多数浮游藻类都生长在透光层(一般水深不到50m)，而即使是细粒的火山灰，沉降穿过透光层的时间也在1～2h^[9]。因此火山灰表面盐膜溶解是导致藻类勃发的主因。

火山灰沉积厚度与释放的营养物质浓度成正比，适量沉降的火山灰能促进藻类勃发。Duggen等^[30]学者实验表明：一层厚度为lmm、面积为ldm²的火山灰(约20g)沉降在相同面积的50m高度(相当于透光层厚度)的水柱中，呵大幅增加营养物质的浓度，其中Fe浓度增加0.4～2.4nmol／L，Zn浓度增加0.1～1.1nmol／L，而正常海水中Fe和Zn的平均含量一般小于0.5nmol／L。如果火山灰的厚度为1cm，则所有物质浓度值会相应增加约10倍。因此，距离火山口越近，火山灰沉积的厚度越大，海洋和湖泊获得的营养物质浓度也越高，藻类勃发的可能性越大。如1980年圣海伦斯火山(Mount St．Helens)喷发后，附近湖泊的藻类数量出现大幅增长^[9]；我国鄂尔多斯盆地上三叠统长7段发育纹层状沉凝灰岩层，其中盆地东南部的Z8井共识别出沉凝灰岩超过180层，不仅与之共生的油页岩中藻类极为丰富，而且沉凝灰岩层自身也富含藻类和超微生物化石^[6,31]。但是火山灰不仅能释放铁、氮和磷等营养物质，也会释放铜和锌等有害物质，其中Cu²⁺具有很强的毒性，浓度过高会严重抑制浮游生物的生长^[9]。对于水体有限的湖泊，近距离火山喷发还会释放大量氯化氢、氯气等有毒气体，并大幅提升水温、降低pH值，从而造成生物大规模死亡。如我国辽宁西部四合屯地区中生代湖相地层中，含有多层凝灰岩和沉凝灰岩，其间夹持着多套大规模生物集群死亡形成的化石层，而且凝灰岩和沉凝灰岩地层中也含有大量生物化石^[32]。此外，Keller等学者研究发现，地质历史中发生的奥陶纪末、泥盆纪末、二叠纪末、三叠纪末和白垩纪末5次全球生物大灭绝，除奥陶纪末外，其余均为大规模火山喷发造成^[33]。

“近则伤，远则荒”。距离火山口过近会造成大规模生物死亡，中小型湖泊则可能因大量火山碎屑充填而萎缩甚至消亡；距离火山口过远则沉降的火山灰量太少，不足以促成规模藻类勃发，较难形成优质烃源岩。鄂尔多斯盆地长7段野外剖面和岩心观察发现，富有机质泥页岩中夹持的火山灰厚度绝大多数为厘米至毫米级，而且火山灰层数越多，优质烃源岩厚度越大，在远离物源的深湖区，长7段底部的沉凝灰岩累计厚度与高有机质丰度的油页岩厚度呈良好的正相关关系(图2)^[34]；而准噶尔盆地中二叠统芦草沟组优质烃源岩的研究发现，虽然很少见肉眼可识别的火山灰层，但在光学显微镜下，富有机质黑色泥页岩中普遍发育微米级的中基性岩屑和晶屑火山灰与藻纹层，表明频繁的小规模火山灰沉降也有利于优质烃源岩的形成(图3)。

 

 

初步分析认为，多次的厘米级及其以下的火山灰沉降可促使藻类高频勃发，在浅水区由于氧化和生物食取而难以保存，而远离物源的深湖区可形成缺氧还原环境，有利于藻类纹层的保存，因此多次喷发的火山发育带周边的深水湖泊和海洋最有利于形成大面积厚层优质烃源岩。当然，不是所有的优质烃源岩都与火山灰有关，但火山灰沉降确实有利于形成优质烃源岩。

2．3　藻类勃发有利于碳酸盐岩沉积

藻类勃发促进碳酸盐矿物沉积，有利于形成碳酸盐岩纹层。大量藻类发生光合作用，消耗掉透光层中的CO2，使得CaCO2达到过饱和而结晶析出，形成碳酸盐岩沉积纹层^[20-35]。

优质烃源岩中常见藻类纹层与碳酸盐岩纹层互层。如渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷的古近系沙河街组三段下亚段油页岩，层理十分发育，主要由黑色的富含有机质纹层和白色的钙质纹层组成。富含有机质纹层中藻类异常丰富，可见丝网状体，呈连续水平状；钙质纹层为微晶方解石纹层，厚度比富有机质纹层稍大，部分因重结晶作用而呈粗晶状，形成小透镜体^[36]。

笔者等在陕西省铜川市金锁关镇霸王庄和何家坊上三叠统长7段剖面．：发现褐黑色油页岩与灰白色碳酸盐岩互层，可见多套薄层斑脱土；三塘湖盆地芦草沟组云质泥岩的薄片鉴定和荧光照片也发现藻类与碳酸盐岩纹层状互层(图4)。

 

藻类勃发形成富有机质纹层与碳酸盐岩纹层交互沉积，有利于发育层间孔缝，形成页岩油气运移的重要通道；同时，碳酸盐岩纹层的存在增强了地层的脆性，有利于页岩油气层的压裂改造。

3　启示

3．1　板块俯冲带周边的古湖泊和海洋易于形成优质烃源岩

全球火山活动可分为3个区带：①环太平洋火山带，分布在太平洋板块和美洲板块边缘，呈马蹄形，约80％的爆炸式火山喷发发生在该带上；②爪哇岛、苏门达腊岛延伸至喜马拉雅山脉、地中海以及大西洋的阿尔卑斯山脉，分布在印度洋板块与亚欧板块、非洲板块的边界，火山较发育；③大西洋中洋脊，火山喷发较少。绝大部分火山都分布在板块边缘，以聚敛板块边界为主，而且以大角度的正面俯冲带的弧后火山活动最为强烈，当板块运动方向与板块边缘走向成小角度相交时，缺少正面俯冲的动力，火山活动相对平静。走滑断层带上更缺少火山活动。大洋中脊往往只有小规模的宁静溢流，仅当存在热点(地幔柱)时才有较大规模的喷发活动^[37]。

因此，地质历史时期的板块俯冲带最有利于形成爆炸式火山喷发，而其周边的古湖泊和海洋则可能因为火山灰沉降而促发藻类勃发，从而发育大面积优质烃源岩。

3．2　我国地质历史中的火山活动规律

显生宙以来，对中国大陆火山活动和成盆环境有重要影响的主要有以下4次大的板块间运动。

1)古亚洲洋的闭合。古亚洲洋约在早石炭世最终拼合，形成了从中亚到中国北部的兴蒙巨型造山系，典型代表是天山、祁连山、北疆—兴蒙造山带，而准噶尔、三塘湖等盆地的中二叠世的火山灰很可能来自北疆兴蒙造山带。

2)特提斯洋的消减与拼合。特提斯洋经历了原特提斯(Z—S)、古特提斯(D—T2)、新特提斯(T3—E)3个阶段，形成了昆仑秦岭大别山以南，包括青藏高原、华南南海在内的一系列造山带，而中三叠世末，扬子板块与华北板块碰撞对接，古特提斯洋消亡，来自秦岭的火山灰促成了鄂尔多斯盆地长7段优质烃源岩的发育。

3)蒙古—鄂霍次克洋的扩张与闭合。晚三叠世至早白垩世期间，蒙古鄂霍次克洋一直在扩张，受其影响，中国大陆北部自西向东，在兴蒙造山带周边发育厂一系列的侏罗  白垩纪断陷盆地，如酒西、银额、二连、海拉尔、松辽等盆地，同时这些盆地也普遍发育晚侏罗世至早白垩世的火山灰层。晚白垩世末，鄂霍次克洋发生自西向东的关闭，使得这些盆地的发育表现出自西向东的迁移规律。

4)太平洋板块的俯冲。侏罗纪开始，太平洋板块推挤着前缘的依泽奈畸板块向中国大陆俯冲，稳定的华北地块解体，形成渤海湾等多个裂谷盆地。同时，使得自黑龙江到海南岛，纵贯中国大陆东部陆缘地带火山活动连绵不断^[38-40]。

板块运动形成的造山带往往与板块俯冲带有良好的对应关系，也是爆炸式火山喷发的发育带，其周边盆地可能发育同期的优质烃源岩，如我国兴蒙造山带周边的银额、雅布赖、二连和海拉尔等盆地，在侏罗—白垩系均发现大面积的火山灰层，具有良好的页岩油(致密油)勘探前景(图5)。

 

3．3　我国页岩油气有利勘探领域预测

我国页岩分为海相、海陆过渡相与煤系、湖相3类，其中海相页岩主要发育在下古生界，富有机质集中段分布稳定，热成熟度偏高，以干气为主，页岩气勘探前景最好；海陆过渡相与煤系页岩主要发育在石炭—侏罗系，没有明显的富有机质集中段，页岩气勘探潜力有待落实，基本无页岩油(致密油)勘探价值；湖相页岩主要发育在中、新生代，富有机质集中段厚度大，成熟度偏低，页岩油(致密油)勘探潜力大，在埋深较大的凹陷区可能具有一定的页岩气资源前景^[41]。

综合分析认为：我国四川盆地及其周边构造相对稳定，地表条件良好，下寒武统筇竹寺组、上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组页岩，均发现火山灰层，有机质丰度高、含气量较高、埋深适中(1000～4500m)，为海相页岩气现实勘探领域。我国西部准噶尔、三塘湖等盆地的中二叠统，中部鄂尔多斯盆地上三叠统，北部酒泉、银额、民和、二连、海拉尔等盆地的侏罗—白垩系、东部松辽、渤海湾、南华北、苏北、江汉等盆地的白垩系和古近系，火山灰层发育，有机质丰度高，埋深适中(1000～4000m)，为页岩油(致密油)有利勘探领域(图5)。

4　结论

1)火山灰以中酸性为主，主要来自爆炸式火山喷发，其表面附着的薄层盐膜可迅速提高水体营养物质浓度，有利于大面积藻类勃发，在成岩过程还可产生丰富的次生孔隙。

2)藻类勃发不仅是优质烃源岩的主要物质来源，也可促进碳酸盐岩矿物沉积，形成藻类与碳酸盐岩纹层状互层，有利于发育层间孔缝，提高页岩油气层的物性和脆性。

3)在以缺氧环境为主的深水区，不仅间断沉积的厘米—毫米级火山灰层数与富有机质泥页岩厚度正相关，而且频繁的微米级火山灰沉降也能形成大面积厚层优质烃源岩。

4)板块运动形成的造山带与板块俯冲带有良好的对应关系，是爆炸式火山喷发发育带，其周边的古湖泊和海洋有利于形成大面积厚层优质烃源岩，具备良好的页岩油气勘探前景。

5)四川盆地及其周边的下古生界海相页岩为页岩气现实勘探领域，除鄂尔多斯等主要含油气盆地外，银额、民和、二连和海拉尔等中小盆地也具有较大的页岩油(致密油)勘探潜力。

在研究过程中，得到了杨式升、涂建琦、张师本、朱德升、C．J．Hackbarth等专家的热情指导，中国石油各油田公司在样品采集与资料分析方面也给予了巨大帮助，在此致以真诚的感谢!

 

参考文献

[1]DAVIES G．Mississippian Banff Pekisko Reservoir report，west central Alberta[R]．Calgary，Canada：Graham Davies Geological Consultants Ltd．，2004．

[2]PARRISH C，TORO J，WEISLOGEL A，et al．U-Pb geochronology of zircon from volcanic ashes in the Marcellus Formation．Appalachian Basin[EB／OL]．[2014-03-12]．http：//www．search and discovery．com／documents／2012／50660parrish／ndx_parrish．pdf．

[3]DAWSON W C．Shale microfacies：Eagle Ford Group(Cenomanian-Turonian)north-central Texas outcrops and subsurface equivalentsFJ]．Gulf Coast Association of Geological Societies Transactions，2000，50：607-621．

[4]SU Wenbo，HE Longqing，WANG Yongbiao，et al．K-bentonite beds and high-resolution integrated stratigraphy of the uppermost Ordovician Wufeng and the lowest Silurian Longmaxi Formations in South China[J]．Scientica Sinica：Series D，2003，46(11)：1121-1133．

[5]高有峰，王璞瑁，程日辉，等．松科l井南孔白垩系青山口组一段沉积序列精细描述：岩石地层、沉积相与旋回地层[J]．地学前缘，2009，16(2)：314-323．

GAO Youfeng，WANG Pujun，CHENG Rihui，et al．Qingshankou formation recovered by CCSD-SK-Is borehole in Songliao Basin：Lithostratigraphy，sedimentary facies and cyclic stratigraphy[J]．Earth Science Frontiers，2009，16(2)：314-323．

[6]张文正，杨华，彭平安，等．晚三叠世火山活动对鄂尔多斯盆地长7优质烃源岩发育的影响[J]．地球化学，2009，38(6)：573-582．

ZHANG Wenzheng，YANG Hua，PENG Ping’an，et al．The influence of Irate Triassic volcanism on the development of Chan9 7 high grade hydrocarbon source rock in Ordos Basin[J]．Geochemica，2009，38(6)：573-582．

[7]吴林钢，李秀生，郭小波，等．马朗凹陷芦草沟组页岩油储层成岩演化与溶蚀孔隙形成机制[J]．中国石油大学学报：自然科学版，2012，36(3)：38-43，53．

WU Lingang,LI Xiusheng，GUO Xiaobo，et al．Diagenetic evolution and formation mechanism of dissolved pore of shale oil reservoirs of Lucaogou formation in Malang Sag[J]．Journal of the University of Petroleum：Edition of Natural Science，2012，36(3)：38-43，53．

[8]赵澄林，朱筱敏．沉积岩石学[M]．北京：石油工业出版社，2008：139-146．

ZHAO Chenglin，ZHU Xiaomin．Sedimentary petrology[M]．Beijing：Petroleum Industry Press，2008：139-146．

[9]DUNGGEN S，OLGUN N，CROOT P，et al．The role of airborne volcanic ash for the surface ocean biogeochemical ironcycle：A review[J]．Biogeosciences，2010，7(3)：827-844．

[10]于红梅，许建东，赵谊．长白山天池火山千年大喷发空降碎屑物的数值模拟[J]．地震地质，2007，29(3)：522-534．

YU Hongmei，XU Jiandong，ZHAO Yi．A numerical simulation of tephra transport and deposition for millennium eruption of Changbaishan Tianchi Volcano[J]．Seismology and Geology，2007，29(3)：522-534．

[11]孙善平，刘永顺，钟蓉，等．火山碎屑岩分类评述及火山沉积学研究展望[J]．岩石矿物学杂志，2001，20(3)：313-317，328．

SUN Shanping，LIU Yongshun，ZHONG Rong,et al．Classification of pyroclastic rocks and trend of volcanic sedimentology：A review[J]．Acta Petrologica et Mineralogica，2001，20(3)：313-317，328．

[12]赵海玲，黄微，王成，等．火山岩中脱玻化孔及其对储层的贡献[J]．石油与天然气地质，2009，30(1)：47-52，58．

ZHAO Hailing，HUANG Wei，WANG Cheng，et al．Micropores from devitrification in volcanic rocks and their contribution to reservoirs[J]．Oil&Gas Geology．2009．30(1)：47-52，58．

[13]代世峰，任德贻，周义平，等．煤中微量元素和矿物富集的同沉积火山灰与海底喷流复合成因[J]．科学通报，2008，53(24)：3120-3126．

DAI Shifeng，REN Deyi，ZHOU Yiping，et al．Composite origin of among trace elements in coal，synsedimentary volcanic ash of mineral enrichment and submarine jet-flow[J]．Chinese Science Bulletin，2008，53(24)：3120-3126．

[14]朱世发，朱筱敏，王绪龙．准噶尔盆地西北缘二叠系沸石矿物成岩作用及对油气的意义[J]．中国科学：地球科学，2011，41(11)：1602-1612．

ZHU Shifa，ZHU Xiaomin，WANG Xulong．Zeolite diagenesis and its control on petroleum reservoir quality of Permian in northwestern margin of Junggar Basin[J]．Science China：Earth Sciences，2011，4l(11)：l602-1612．

[15]邱欣卫，刘池洋，毛光周，等．鄂尔多斯盆地上三霍统延长组凝灰岩夹层Th元素的富集特征EJ]．地质通报，2010，29(8)：ll87-1191．

QIU Xinwei，LIU Chiyang，MAO Guangzhou，et al．Enrichment feature of thorium element in tuff interlayers of Upper Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin，China[J]．Geological Bulletin of China，2010，29(8)：ll87-1191．

[16]李斌，孟自芳，夏斌，等．含铀矿物对烃源岩生烃影响的热模拟研究[J]．岩石矿物学杂志，2008，27(1)：52-58．

LI Bin，MENG Zifang，XIA Bin，et al．H ydrocarbon-generating thermal simulation of uranium-bearing minerals[J]．Acta Petrologica et Mineralogica，2008，27(1)：52-58．

[17]翟光明，何文渊，王世洪．中国页岩气实现产业化发展需重视的几个问题[J]．天然气工业，2012，32(2)：1-4．

ZHAI Guangming，HE Wenyuan，WANG Shihong．A few issues to be highlighted in the industrialization of shale gas in China[J]．Natural Gas Industry，2012，32(2)：1-4．

[18]庞正炼，邹才能，陶士振，等．中国致密油形成分布与资源潜力评价[J]．中国工程科学，2012，14(7)：60-67．

Pang Zhenglian，ZOU Caineng，TAO Shizhen，et al．Formation，distribution and resource evaluation of tight oil in China[J]．China Engineering Science，2012，14(7)：60-67．

[19]刘传联，徐金鲤．生油古湖泊生产力的估算方法及应用实例[J]．沉积学报，2002，20(1)：144-l50．

LIU Chuanlian．XU Jinli．Estimation method on productivity of oil-producing lake and a case study[J]．Acta Sedimentologica Sinica，2002，20(1)：144-150．

[20]刘传联，徐金鲤，汪品先．藻类勃发——湖相油源岩形成的一种重要机制[J]．地质论评，2001，47(2)：207-211．

LIU Chuanlian，XU Jinli，WANG Pinxian．Algal blooms：The primary mechanism in the formation of lacustrine petroleum source rocks[J]．Geological Review，2001，47(2)：207-211．

[21]宋国栋，石晓勇，侯继灵，等．铁对浮游植物吸收营养盐的围隔实验初步研究[J]．海洋与湖泊，2008，39(3)：209-216．

SONG Guodong，SHI Xiaoyong，HOU Jiling，et al．Iron impact on phytoplankton nutrients uptake in mesocosm[J]．Oceanologia et Limnologia Sinica，2008，39(3)：209-216．

[22]许海，秦伯强，朱广伟．太湖不同湖区夏季蓝藻生长的营养盐限制研究[J]．中国环境科学，2012，32(12)：2230-2236．

XU Hal，QIN Boqiang，ZHU Guangwei．Nutrient limitation of cyanobacterial growth in different regions of Lake Taihu in summer[J]．China Environmental Science，2012，32(12)：2230-2236．

[23]ZUENKO Y，SELINA M，STONIK I．On conditions of phytoplankton blooms in the coastal waters of the northwestern east／Japan Sea[J]．Ocean Science Journal，2006，41(1)：31-41．

[24]曾庆辉，钱玲，刘德汉，等．富有机质的黑色页岩和油页岩的有机岩石学特征与生、排烃意义[J]．沉积学报，2006，24(1)：ll3-122．

ZENG Qinghui，QIAN Ling，LIU Dehan，et al．Organic petrological study on hydrocarbon generation and expulsion from organic-rich black shale and oil shale[J]．Acta Sedimentologica Sinica，2006，24(1)：ll3-122．

[25]杨华，张文正．论鄂尔多斯盆地长7段优质油源岩在低渗透油气成藏富集中的主导作用：地质地球化学特征[J]．地球化学，2005，34(2)：147-154．

YANG Hua，ZHANG Wenzheng．Leading effect of the seventh member high-quality source rock of Yanchang Formation in Ordos Basin during the enrichment of lowpenetrating oil-gas accumulation：geology and geochemistry[J]．Geochimica，2005，34(2)：147-154．

[26]韩刚，张文婧，黄清华，等．松辽盆地白垩系青山口阶界线层型剖面研究[J]．地层学杂志，2012，36(3)：569-578．

HAN Gang，ZHANG Wenjing，HUANG Qinghua，et al．Boundary stratotype of the Cretaceous Qingshankou stage in the Songliao Basin[J]．Journal of Stratigraphy，2012，36(3)：569-578．

[27]LIN I I，HU Chuanmin，Li Yuanhui，et al．Fertilization potential of volcanic dust in the low nutrient low-chlorophyll western North Pacific subtropical gyre：Satellite evidence and laboratory study[J]．Global Biogeochemical Cycles，20ll，25(1)：1-12．

[28]LANGMANN B，ZAKSEK K，HORT M，et al．Volcanic ash as fertiliser for the surface ocean[J]．Atmospheric Chemistry and Physics Discussion，2010，10：3891-3899．

[29]DELMELLE P，LAMBERT M，DUFRENE Y，et al．Gas／aerosol ash interaction in volcanic plumes：New insights from surface analyses of fine ash particles[J]．Earth Planet Science Letters，2007，259：159-170．

[30]DUGGEN S，CROOT P，SCHACHT U，et al．Subduction zone volcanic ash can fertilize the surface ocean and stimulate phytoplankton growth：Evidence from biogeochemical experiments and satellite data[J]．Geophysical Research Letters，2007，34(1)：L01612．

[31]张文正，杨华，解丽琴，等．鄂尔多斯盆地延长组长7优质烃源岩中超微化石的发现及意义[J]．古生物学报，2011，50(1)：109-117．

ZHANG Wenzheng，YANG Hua，XIE Liqin，et al．Discovery of micrcr and nannofossils in high grade hydrocarbon source rocks of the Triassic Yanchang Formation Chang 7 Member in Ordos Basin and its scientific significance[J]．Acta PaIaeontologica Sinica，2011，50(1)：109-117．

[32]郭正府，刘嘉麒，汪筱林．辽西四合屯中生代脊椎动物集群死亡、快速辐射及其成因探讨[J]．自然科学进展，2003，13(6)：604-614．

GUO Zhengfu，LIU Jiaqi，WANG Xiaolin．Mesozoic vertebrate mass extinction，rapid radiation and origin discussion of Sihetun area in the western of Liaoning Province[J]．Progress in Natural Science Materials International，2003，13(6)：604-614．

[33]KELLER G，ARMSTRONG H，COURTILLOT V，et al．Volcanism，impacts and mass extinction[EB／OL]．[2014-03-12]．http：//www．geolsoc．org．uk／geoscientist／archive／November-2012／volcanismmpacts-and-mass-extinctions-2．

[34]邱欣卫，刘池洋，李元昊，等．鄂尔多斯盆地延长组凝灰岩夹层展布特征及其地质意义[J]．沉积学报，2009，27(6)：1138-1146．

QIU Xinwei，LIU Chiyang，LI Yuanhao，et al．Distribution characteristics and geological significances of tuff in terlayers in Yanch：ng Formation of Ordos Basin[J]．Aata Sedimentologica Sinica，2009，27(6)：1138-1146．

[35]李强，靳振江，孙海龙．现代藻类碳酸钙沉积试验及其同位素不平衡现象[J]．中国岩溶，2005，24(4)：261-264．

LI Qiang，JIN Zhenjiang，SUN Hailong．Experiment on calcite precipitation in the presence of modern algae and isotope nonequilibrium[J]．Carsologica Sinica，2005，24(4)：261-264．

[36]朱光有，金强，张水昌，等．济阳坳陷东营凹陷古近系沙河街组深湖相油页岩的特征及成因[J]．古地理学报，2005，7(1)：59-69．

ZHU Guangyou，JIN Qiang，ZHANG Shuichang，et al．Characteristics and origin of deep lake oil shale of the Shahejie Formation of Paleogene in Dongying Sag，Jiyang Depression[J]．Journal of Palaeography，2005，7(1)：59-69．

[37]洪汉净，于泳，郑秀珍，等．全球火山活动分布特征[J]．地学前缘，2003，10(增刊l)：11-16．

HONG Hanjing,YU Yong,ZHENG Xiuzhen，et al．Global volcano distribution：Pattern and variation[J]．Earth Science Frontiers．2003．10(S1)：11-16．

[38]靳久强，宋建国．中国板块构造对油气盆地演化和油气分布特征的控制[J]．石油天然气地质，2005，26(1)：2-8，22．

JIN Jiuqiang，SONG Jianguo．Control of plate tectonics over evolution of petroliferous basins and characteristic oil and gas distribution in China[J]．Oil&Gas Geology，2005，26(1)：2-8，22．

[39]钟大赉，丁林，张进江，等．中国造山带研究的回顾和展望[J]．地质论评，2002，48(2)：147-152．

ZHONG Dalai，DING Lin，ZHANG Jinjiang，et al．Study of orogenic belts in China：Retrospects and prospects[J]．Geological Review，2002，48(2)：147-152．

[40]方道恕．板块漂移与中国的大地构造演化及效应[J]．沉积与特提斯地质，2007，27(3)：90-93．

FANG Daoshu．Plate shift and its bearings on the tectonic evolution and effects in China[J]．Sedimentary Geology and Tethyan Geology，2007，27(3)：90-93．

[41]胡文瑞，鲍敬伟．探索中国式的页岩气发展之路[J]．天然气工业，2013，33(1)：l-7．

HU Wenrui．BAO Jingwei．To explore the way of Chinese style shale gas development[J]．Natural Gas Industry，2013．33(1)：1-7．

 

本文作者：李登华  李建忠  黄金亮  汪少勇  王淑芳

作者单位：中国石油勘探开发研究院