上扬子东部地区五峰组-龙马溪组笔石有机质对埋藏有机碳的贡献及其地质意义

The organic-rich shales of Wufeng-Longmaxi Formation (Ordovician-Silurian) are one of the most important hydrocarbon source rocks and shale gas reservoirs in the upper Yangtze region of China. The graptolites are enriched in these shales, however, their contribution to the burial organic carbon has not caused the attention that they deserve. This neglect could affect the evaluation of organic matter type, organic matter maturity, hydrocarbon generation potential, reservoir characteristics, gas contents and so on. Organic petrology and petroleum geochemistry are employed to determine the contribution of the graptolites to the burial organic carbon in these organic-rich shales. On this basis, we will investigate the microstructure characteristics of the graptolites and the variation of physical and chemical properties of the graptolites to the thermal evolution by the petrophysics and the pyrolysis simulation experiment, respectively. This project will not only be helpful to understand the contribution of the graptolites to the burial organic carbon, the physical and chemical properties of the graptolites and the hydrocarbon generation potential of the graptolites, but also guide the exploration of the shale gas in the upper Yangtze region. Thus, this project has important scientific and practical significance.

奥陶系五峰组-志留系龙马溪组富有机质页岩是中国上扬子地区最重要的烃源岩层和页岩气储层之一，该套页岩层系富含笔石，但是如此丰富的笔石对埋藏有机碳贡献量的多少却未引起应有的重视，这种忽视可能会影响评价页岩有机质类型、有机质成熟度、生烃潜力、储层特征和含气性等。本项目拟通过有机岩石学和油气地球化学等探讨上扬子东部地区五峰组-龙马溪组富有机质沉积中笔石有机质对埋藏有机碳的贡献，在此基础上，通过岩石物理学和热-压模拟实验等分别研究笔石有机质的微观结构特征和笔石有机质物理与化学性质对热演化的响应特征。这项研究不仅有助于了解笔石有机质对埋藏有机碳的贡献以及笔石有机质的化学、物理特性和生烃潜力，而且还有助于指导上扬子地区页岩气的勘探，具有重要的科学和现实意义。

五峰组-龙马溪组是我国页岩气勘探与开发的主要目的层位之一，其含大量的笔石有机实体。然而，如此丰富的笔石有机质却未引起应有的重视，尤其是笔石有机质对埋藏有机碳的贡献知之甚少。本研究综合采用有机岩石学和油气地球化学等手段，探讨了笔石有机质对埋藏有机碳的贡献，进一步研究了笔石有机质的微观结构特征和对热演化的响应。取得了如下创新性成果：.（1）通过对重庆地区五峰组-龙马溪组大量手标本和块光片中笔石的光学特征观察，发现五峰组-龙马溪组页岩中被认为是类镜质组颗粒或者沥青的有机质可能是笔石表皮体。同时，综合运用偏光和非偏光条件，建立了五峰组-龙马溪组含笔石页岩的不同显微组分鉴定标志；.（2）通过显微组分定量，确定了笔石表皮体对埋藏有机碳的贡献达到20~93%；.（3）运用十字图解法研究了笔石表皮体反射率参数，确定了笔石表皮体的煤化作用演化轨迹为线性；.（4）发现笔石有机质中发育丰富的微纳米孔隙，这些孔隙为五峰组-龙马溪组页岩气的富集提供了丰富的储存空间；.（5）提出了一项确定下古生界烃源岩有机质成熟度的新参数——笔石表皮体随机反射率，非粒状笔石表皮体随机反射率是一个实用的下古生界烃源岩有机质成熟度指标，为确定下古生界有机质的成熟度提供了一种可信的解决方案。.（6）通过低成熟煤和含笔石页岩的共置热压模拟实验，建立了笔石表皮体随机反射率和等效镜质体反射率相关关系式；.（7）通过自然样品的拉曼光谱实验，建立了笔石表皮体随机反射率和拉曼光谱参数的相关关系式；.（8）采用笔石表皮体随机反射率确定了上扬子地区东部五峰组-龙马溪组页岩的有机质成熟度分布特征。.这些成果的取得对于确定上扬子地区五峰组-龙马溪组显微组分组成和有机质成熟度具有重要意义，同时对于上扬子地区五峰组-龙马溪组页岩气勘探也具有指导意义。.项目共发表论文4篇，其中国际SCI收录的论文3篇，国内核心期刊论文1篇。共培养研究生3人，其中已毕业1人。