刘飏：南华北盆地海陆过渡相页岩气的地球化学特征及其与海相页岩气的差异

来源：北京地质大学

页岩气资源是我国目前最具发展潜力的清洁能源之一，自2009年渝页1井发现页岩气开始截止目前，我国页岩气勘探开发已经收获了丰硕的成果。我国页岩油气勘探有利区域及层位主要集中在南方下古生界海相地层，尤其是下志留统龙马溪组页岩气勘探开发已经获得了重大突破，四川盆地已经实现了页岩气的工业开发。近年来，我国海陆过渡相页岩气的勘探步伐逐渐加快，以南华北盆地下二叠统山西-太原组为代表的过渡相页岩气陆续被发现。然而，相比海相页岩气的大量研究工作，过渡相页岩气的研究相对薄弱。因此，海相页岩气的地质与地球化学特征及海相与过渡相页岩气的差异性研究具有重要理论意义和实际价值。

针对上述科学问题，我校地球科学与资源学院刘飏博士后在其博士阶段导师张金川教授和博士后合作导师莫宣学院士的指导下，对南华北盆地下二叠统过渡相页岩及其赋存的页岩气开展了有机和同位素地球化学等方面的研究，取得以下认识成果：

1、南华北盆地过渡相页岩气相比海相页岩气具有较低的烷烃含量和更高含量的非烃类气体，这可能与不同类型页岩的有机质类型差异有关。过渡相页岩气极重的甲烷碳同位素和异常轻的氢同位素特征为页岩气在高-过成熟阶段与水及含铁金属发生反应引发的瑞利分馏所导致；

2、过成熟页岩气成因难以用现有天然气成因类型的鉴别指标进行区分。通过研究发现，海相与过渡相页岩气中CO2含量及其碳同位素组成存在明显差异，这可能是区分两种不同类型页岩气成因的有效指标；

3、过渡相页岩气中较高含量的N2除了来源于有机质的热氨化作用，还可能来源于富氨的黏土矿物分解，如伊利石的分解。此外，论文还根据国内外页岩气地球化学特征，建立了页岩气演化的地球化学模型。

图1 海相与过渡相页岩气中CO2的成因判别

图2 页岩气演化的地球化学模型

上述成果发表于国际知名刊物《International Journal of Coal Geology》上. Yang Liu, Xuan Tang, Jinchuan Zhang, Xuanxue Mo, Huang Huang, Ziyi Liu. Geochemical characteristics of the extremely high thermal maturity transitional shale gas in the Southern North China Basin (SNCB) and its differences with marine shale gas. International Journal of Coal Geology, 2018, 194: 33-44. [IF2016=4.783]。