寒武纪是地球演化历史的重要转折期，经历了从新元古代的冰期事件过渡到古生代的暖球事件^[1]，气候、古海洋环境和生物演化都发生了剧烈变化^[2-4]。寒武系黑色页岩全球分布广泛，包括上扬子地区的筇竹寺组(牛蹄塘组)页岩^[5-6]、塔里木盆地的玉尔吐斯组页岩^[7-8]、鄂尔多斯盆地的寒武系页岩^[9]、阿曼盆地寒武系黑色页岩^[10]、东西伯利亚盆地寒武系黑色页岩等^[11]。针对这些页岩的古生物学特征^[12-13]、地层年代学^[14]、元素地球化学^[15]、沉积环境恢复^[16]、黑色页岩形成演化^[17-18]、黑色页岩孔隙结构特征等^[19]，前人开展了大量研究，有效指导了页岩气的勘探开发。

上扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩在四川、滇东、渝东、鄂西、贵州和湘西等地区广泛分布，岩性以黑色页岩、含磷黑色页岩、硅质页岩为主。上扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩厚约130~550 m^[20]，其不仅保留有重要的原始海洋信息，而且是重要的烃源层^[21-23]和页岩气储集层。作为烃源岩，筇竹寺组黑色页岩为德阳—安岳克拉通裂陷内灯二段规模性垒控丘滩体、灯四段规模岩溶储集层及裂陷边缘沧浪铺组规模颗粒滩储集层提供了大量气源，并形成了安岳特大型气田^[24]。截至2020年底，安岳大气田探明天然气地质储量超过1万亿m³，天然气年生产能力约 170亿m³，资源潜力巨大^[21,25]。作为储集层，筇竹寺组页岩气资源量可达8.86万亿m^3[26-27]，已钻评价井有威201井、威207井、威201-H3井、威页1H井、资201井、金石1井、金页1HF井和金石103HF井，其中，资201井获得测试产量73.88万 m³/d，金石103HF井获得测试产量25.86万m³/d，展示出巨大的页岩气勘探潜力。

上扬子地区筇竹寺组发育台地相、斜坡相和盆地相页岩^[5]，德阳—安岳克拉通内裂陷控制着台地相黑色页岩的厚度及TOC含量分布^[28-30]。上扬子地区筇竹寺组发育时期，水体整体处于静止、分层的状态，底层水体还原性较强^[31-32]，由早到晚水体还原性存在着由强变弱再变强、水体由深变浅再变深的过程^[33]，高初级生产力和强还原条件造成有机质富集^[32-33]。筇竹寺组黑色页岩发育有机孔、无机孔和微裂缝3种孔隙类型^[34-37]，三者构成的孔隙系统发育段是下一步页岩气勘探的重点关注层段^[36]。

然而，上扬子地区筇竹寺组黑色页岩研究仍存在着地层结构不清楚、不同地层单元平面分布规律不明确、页岩气富集层段不确定等问题，严重限制了该区页岩气勘探开发。笔者综合利用已有的钻井和露头资料，通过页岩地层精细划分、平面成图及成藏要素匹配关系分析，明确了上扬子地区筇竹寺组的地层结构、分布规律及页岩气富集段位置，以期能更有效地指导该区页岩气勘探开发。

1   地质背景

上扬子地区发育太古宙和早元古界基底^[38]，基底之上覆盖震旦纪至中三叠世的海相碳酸盐岩和晚三叠世至始新世的陆相碎屑岩。新元古代(约800 Ma)罗迪尼亚超大陆的裂解与聚合，引起扬子板块和华夏板块碰撞，并在埃迪卡拉纪(震旦纪)末期形成华南克拉通盆地^[39]。古地磁数据证实，埃迪卡拉纪晚期—早寒武世，华南克拉通盆地处于北半球的中—低纬度位置，被北半球的泛大洋包围(图1a)^[40]。寒武纪初期，扬子板块东南缘整体处于被动大陆边缘构造背景，从NW向的扬子台地到东南缘的裂谷盆地，依次发育台地、斜坡、盆地3种沉积相^[5]。

图  1  上扬子地区地质及沉积概况

(a) 早寒武世华南板块位置^[40]；(b) 上扬子地区早寒武世古地貌及研究点分布；(c) 上扬子地区前寒武纪—寒武纪地层综合柱状图

Figure  1.  Geological and sedimentary overview of the Upper Yangtze region

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震旦系灯影组–寒武系龙王庙组沉积时期，上扬子地区发育德阳–安岳克拉通内裂陷(图1b)^[21]，裂陷两侧发育边界断层。裂陷西侧地形相对较缓，发育多个地形坡折带，东侧地形较陡。由北向南，德阳–安岳克拉通内裂陷可分为北段和南段，北段具有“窄、陡、深”、南段具有“宽、缓、浅”的特点^[41-42]。德阳–安岳克拉通内裂陷形成演化分为形成期(灯影组一段至二段沉积期)、发展期(灯影组三段至四段沉积期)、充填期(寒武系麦地坪组至筇竹寺组沉积期)和消亡期(寒武系沧浪铺组至龙王庙组沉积期)4个阶段^[21]。裂陷控制着内部及周边地层的沉积、天然气储集层的形成和成藏^[43-44]。

上扬子地区下寒武统发育麦地坪组和筇竹寺组(图1c)。其中，麦地坪组主要发育白云岩、含磷结核白云岩及页岩，筇竹寺组主要发育富有机质页岩和粉砂岩^[24]。麦地坪组和筇竹寺组分布广泛，厚度差异大，地层命名也不同(表1)。其中，川中地区称为麦地坪组和筇竹寺组、川东北地区称为宽川铺组和郭家坝组、川东南称为桃子冲组和牛蹄塘组、川南地区称为九老洞组，盆地之外主要有滇东地区的朱家箐组和石岩头组、渝东和鄂西地区的水井沱组、黔南地区的九门冲组、黔中和黔北地区的牛蹄塘组、黔东南地区的渣拉沟组以及湘西北地区的水井沱组等。受沉积相和构造变化的影响，不同地区岩性明显差异^[5]。

表  1  上扬子地区下寒武统相关的地层划分方案^[5]

Table  1.  Stratigraphic subdivision scheme for the Lower Cambrian in the Upper Yangtze region^[5]

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2   研究资料和方法

本文研究重点是上扬子地区下寒武统筇竹寺组的地层划分、地层结构及展布、页岩气富集段分布。研究资料包括沙滩剖面、肖滩剖面和钟宝镇剖面、68口评价井及6条全区二维地震测线。共分析XRD全岩数据55样次、孔隙率和渗透率测试数据共28样次、TOC含量测试数据共145样次、大薄片成像数据8样次及氩离子抛光扫描电镜分析8样次。

通过单剖面地层划分、多剖面连井地层对比、过井地震剖面关键层位确定和追踪和地层等厚图编制，确定研究区筇竹寺组地层划分方案。步骤如下：(1) 选取5口标准井(标准井的选取标准是筇竹寺组发育完整，测井资料、录井资料和岩心资料相对齐全，有系统的古生物学研究资料等)，系统开展不整合面确定、岩相/岩相突变面识别，测井相划分、矿物组成分析和古生物组合研究，识别关键地层界面，初步确立单井地层划分方案。(2) 结合研究区地质背景，开展过标准井的连井地层划分和对比，分析各地层单元的地层厚度变化、关键地层界面横向演化特征及全区闭合情况，校正单井地层划分方案，并初步确定地层结构。(3) 选取多条过标准井的二维或三维地震剖面，开展地震合成记录标定、关键地层界面地震识别及追踪、地震终止关系(上超、下超、削截、顶超等)解释等，最终确定地层结构。(4) 以研究区露头和评价井资料为依据，分别统计各地层单元的厚度，并编制各单元地层等厚图。

3   页岩地层特征及展布

3.1   页岩地层划分

地震、露头和钻井资料综合分析表明，上扬子地区麦地坪组—筇竹寺组页岩可划分为2个二级层序和5个三级层序(图2)。S-1对应于麦地坪组，S-2对应于筇竹寺组。2个二级层序均可划分出海进体系域(TST)和高位体系域(HST)。其中，二级层序S-2的海进体系域对应于筇一段，高位体系域对应于筇二段。筇一段进一步划分出2个三级层序Sqq1和Sqq2，筇二段细分为三级层序Sqq3和Sqq4。

图  2  上扬子地区下寒武统麦地坪组—筇竹寺组地层综合柱状图

注：S_eqm1为层序代码；MFS为最大海泛面；TST为海侵体系域；HST为高位体系域。

Figure  2.  Composite stratigraphic column of the Lower Cambrian Maidiping and Qiongzhusi formations, Upper Yangtze region

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上扬子地区麦地坪组和筇竹寺组岩性、电性和古生物组合等存在明显差异(图2)。麦地坪组建组剖面峨眉高桥张沟至高坡剖面厚度38.42 m，盆内覆盖区厚度为数米至196 .5 m不等^[24]，局部剥蚀殆尽。其底界面为整合面或平行不整合面(表2)，地震剖面上为强振幅、高连续波峰反射(图3)。岩性主要为白云岩、硅质条带白云岩夹胶磷矿砂砾屑生物碎屑白云岩或胶磷矿砂砾屑白云岩等^[24]。自下而上产小壳动物化石Anabarites trisulcatus-Protohertzina anabarica带、Siphogonuchites pusilliformis-Paragloborilus subglobosus带和Heraultipegma yunnanensis带，指示时代为早寒武世梅树村期。锆石U-Pb同位素年龄显示，麦地坪组及相当地层年龄为(539.3±2.9) Ma至(525.1±1.9) Ma^[45]。此外，麦地坪组底部存在一个负漂移事件，此事件应与全球寒武系底部的BACE相当。

表  2  上扬子地区下寒武统麦地坪组—筇竹寺组地层划分及特征

Table  2.  Stratigraphic subdivision and characteristics of the Lower Cambrian Maidiping and Qiongzhusi formations, Upper Yangtze region

地层			岩性特征	电性特征	沉积相	生物组合
沧浪铺组			深灰色薄层页岩及粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层	自然伽马和声波均呈低值锯 齿状，电阻率振荡增大	潮坪相
筇竹寺组	筇二段	筇二4	浅灰色粉砂质泥岩、 泥质粉砂岩互层	箱状低自然伽马和声波， 电阻率较大、平直状	浅水陆棚	Parabadiella-MianxiandiscusEoredlichia-Wutingaspis
		筇二3	灰色泥岩、粉砂质泥岩	漏斗状低自然伽马和声波， 电阻率较大、平直状	浅水陆棚
		筇二2	浅灰色页岩， 夹有少量粉砂岩	漏斗状中自然伽马，中声波，平直状中高电阻率	深水陆棚	Lapworthella-Tannuolina-Sinoscachites
		筇二1	黑色、深灰色页岩、 炭质页岩，夹有少量粉砂岩	指状中高自然伽马，高声波，平直状中高电阻率	深水陆棚
	筇一段	筇一4	深灰色泥质砂岩、粉砂岩，夹少量灰岩及泥岩	箱形低自然伽马和声波， 电阻率较大、平直状	浅水陆棚
		筇一3	黑色炭质页岩	中高自然伽马、高声波， 中低电阻率	深水陆棚
		筇一2	灰黑色粉砂质页岩与 泥岩互层	箱形低自然伽马和声波， 齿状低电阻	浅水陆棚
		筇一1	黑色炭质页岩、粉砂质页岩	中高自然伽马和声波， 中高指状电阻率	深水陆棚
麦地坪组			硅质页岩、白云岩、 磷块岩等	自然伽马值高低相间、 中高电阻	深水坳拉槽	Anabarites trisulcatus-Protohertzina anabarica带、Siphogonuchites pusilliformis-Paragloborilus subglobosus带、Heraultipegma yunnanensis带
灯影组			白云岩	低伽马、高电阻	碳酸盐岩台地相

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图  3  上扬子地区下寒武统麦地坪组—筇竹寺组二维地震剖面

Figure  3.  2D seismic profiles of the Lower Cambrian Maidiping and Qiongzhusi formations, Upper Yangtze region

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筇竹寺组厚18.2 m(周公1井)至684.3 m(中江2井)，岩性主要由黑色页岩、粉砂质泥岩、粉砂岩及少量灰岩组成。底界面为平行不整合面，地震剖面为强振幅、高连续波峰反射(图3)，界面之下为震旦系灯影组白云岩或麦地坪组白云岩；顶界面为整合面，地震反射特征不明显(图3)，但界面上下岩性、岩相发生突变。筇竹寺组对应Lapworthella-Tannuolina-Sinoscachites组合、Parabadiella-Mianxiandiscus组合和Eoredlichia-Wutingaspis组合，底部年龄有(528.3±2.0) Ma^[45]、(522.7±4.9) Ma^[46]和(532.3±0.7) Ma^[15]等。

根据地震、岩性、矿物组成及电性特征，筇竹寺组可划分为筇一段和筇二段，筇二段底界面为中振幅、中连续波峰反射(图3)。筇一段进一步细分为筇一1、筇一2、筇一3和筇一4四个亚段，筇二段进一步细分为筇二1、筇二2、筇二3和筇二4四个亚段(图2)。筇一段的筇一1亚段和筇一3亚段主要为深灰、灰黑色页岩^[47]，筇一2亚段和筇一4亚段主要为深灰色砂质页岩和灰色粉砂岩，内部可见椭圆形钙质结核。筇二段整体上以泥质粉砂岩和粉砂岩沉积为主，岩心上可见大量生物碎屑。上扬子地区筇竹寺组筇二2亚段和筇二4亚段发育板状交错层理(图4a)和波状交错层理(图4b)，反映了流动的水流环境^[48-49]；而筇一段以书页状水平层理为主(图4c—图4d)，表明以静水沉降为主^[50-52]。

图  4  大薄片照片展示上扬子地区威207井下寒武统麦地坪组—筇竹寺组不同层段页岩沉积构造特征

(a) 小型交错层理，3 018.84 m，筇二2亚段；(b) 波状交错层理，3 056.54 m，筇二1亚段；(c) 书页状水平层理，3 146.60 m，筇一4亚段；(d) 书页状水平层理，3 236.23 m，筇一1亚段

Figure  4.  Photomicrographs of large thin sections showing the sedimentary texture characteristics of shales in the Lower Cambrian Maidiping and Qiongzhusi formations in well Wei 207 in the Upper Yangtze region

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上扬子地区麦地坪组—筇竹寺组矿物组分均以石英质量分数(平均40.6%)、黏土矿物(平均22.3%)和长石(平均20.5%)为主，碳酸盐岩矿物(11.1%)和黄铁矿(5.2%)含量相对较低。麦地坪组和筇一1亚段以高硅质含量(>55%)和低黏土矿物含量(<10%)为特征，并富含黄铁矿和菱铁矿(>5%)(表3)。筇一2亚段和筇一3亚段黏土矿物含量和硅质含量接近(约32%)，黄铁矿含量相对较高。筇一4和筇二1亚段以高长石含量为特征(>26%)，黏土矿物含量相对较低(<25%)。筇二2亚段和沧浪铺组表现出黏土矿物含量(>30%)明显增大、长石含量(<15%)明显降低的特征。

表  3  上扬子地区下寒武统麦地坪组—筇竹寺组不同层段页岩矿物组成

Table  3.  Mineral compositions of shales in different intervals of the Lower Cambrian Maidiping and Qiongzhusi formations, Upper Yangtze region %

层位	黏土总量	石英	正长石	斜长石	方解石	白云石	黄铁矿	菱铁矿
沧浪铺组	37.2	39.3	0	7.8	15.8	1.5	1.5	0
筇二4	35.4	38.1	0.9	9.1	14.0	2.4	2.5	0
筇二3	35.8	31.8	1.4	11.4	8.7	7.2	3.7	0
筇二2	21.3	45.6	2.4	21.1	3.5	4.3	1.8	0
筇二1	23.6	38.4	3.7	23.3	3.1	3.8	4.2	0
筇一4	15.6	39.6	4.5	25.5	9.8	3.4	1.8	0
筇一3	25.9	34.3	4.7	12.3	3.7	9.7	9.4	0
筇一2	33.0	33.5	3.5	18.0	9.5	0.0	2.5	0
筇一1	5.5	68.1	0.9	3.2	6.4	2.3	6.6	7
麦地坪组	11.4	56.2	0	5.7	1.2	5.4	11.1	9.15

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3.2   页岩地层结构

上扬子地区麦地坪组和筇竹寺组页岩地层结构受德阳—安岳克拉通内裂陷控制。麦地坪组至筇一段仅发育于德阳—安岳克拉通内裂陷之内，两侧围岩是灯影组灰岩；筇二段超覆于筇一段和灯影组之上，全区均有分布。内裂陷西侧，麦地坪组至筇一段厚度变化相对较缓，存在2大厚度突变带；内裂陷东侧，厚度快速尖灭，存在1大厚度突变带。以过周公1—高石21井连井地层对比剖面为例，麦地坪组至筇一段仅发育于内裂陷之内，两侧围岩是灯影组灰岩，筇二段全剖面均有分布。筇一段发育区，筇二段整合上覆于筇一段；筇一段缺失区，筇二段平行不整合上覆于灯影组灰岩之上(图5)。内裂陷西侧，只有高石17井和资4井发育麦地坪组、筇一1亚段和筇一2亚段，向西截止于灯影组灰岩。乐山1井也有发育有筇一3亚段和筇一4亚段，向西截止于灯影组灰岩，地形坡折带分别位于乐山1井与资4井之间及周公1井与乐山1井之间。地震剖面上，内裂陷西侧表现为缓慢上超的特点(图3a)。内裂陷东侧，麦地坪组至筇一段由高石17井向东快速变薄并截止于灯影组灰岩。地震剖面上，内裂陷东侧也表现为快速上超的特点，并截止于灯影组灰岩(图3a)。

图  5  上扬子地区垂直裂陷方向下寒武统麦地坪组—筇竹寺组连井地层对比剖面

Figure  5.  Well-correlation section of the Lower Cambrian Maidiping and Qiongzhusi formations perpendicular to the rift direction in the Upper Yangtze region

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上扬子地区德阳—安岳克拉通内裂陷内部，麦地坪组和筇竹寺组发育完整，筇一段由北向南减薄，突然减薄带位于自深1至塔探1井之间，筇二段是中部薄南北厚。以过YS102井—中江2井连井地层剖面为例(图6)，南部的YS102井和YS106井麦地坪组厚60~70 m，北部的中江2井和资阳1井厚45~60 m，而中部的自深1井厚度不足45 m。筇一段所有井均有发育，北部的中江1井厚372 m、资阳1井厚313 m、自深1井厚203.5 m，而塔探1井仅厚115 m、YS106井厚132 m、YS102井仅102 m，地层由北向南减薄。筇二段，北部的中江1井厚311.5 m、资阳1井厚292 m，南部的YS102井厚322 m、YS106井厚251.5 m，而中部的自深1井厚237.5 m、塔探1井厚243.6 m，地层厚度是南北厚、中间薄。地震剖面上，麦地坪组和筇竹寺组由北向南表现出明显的逐渐上超现象(图3b)。

图  6  上扬子地区平行裂陷方向下寒武统麦地坪组—筇竹寺组地层展布

Figure  6.  Stratigraphic distribution of the Lower Cambrian Maidiping and Qiongzhusi formations parallel to the rift direction in the Upper Yangtze region

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3.3   页岩平面分布

上扬子地区麦地坪组和筇竹寺组地层的平面分布也受德阳—安岳克拉通内裂陷控制，沉积中心位于裂陷分布区。平面上，麦地坪组呈南北向顺裂陷分布(图7a)，西部边界位于成都—乐山1井—宜210井一线以东，东部边界位于巴中—川深1井一线以西，地层厚度0~67 m。麦地坪组存在4个沉积中心，北部沉积中心位于剑阁附近，厚度大于60 m，南部沉积中心位于YS102井区附近，厚度大于65 m，中部2个沉积中心位于资201井和塔探1井附近，厚度均大于42 m。筇竹寺组在研究区大部分地区均有分布，厚度为100~600 m，沉积中心呈南北向顺内裂陷分布(图7b)。筇竹寺组沉积中心厚度均大于400 m，厚度最大值位于北部的剑阁地区，由南向北逐渐增厚。

图  7  上扬子地区平行裂陷方向下寒武统地层厚度分布

Figure  7.  Isopach maps of the Lower Cambrian (a) Maidiping and (b) Qiongzhusi formations parallel to the rift direction in the Upper Yangtze region

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上扬子地区筇竹寺组由下至上分布范围逐渐扩大。筇竹寺组筇一1亚段，西部边界在绵阳—威207井—宜210井一线以东，东部边界在强1井—磨溪116井—阳1井一线以西，地层厚度小于25 m(图8a)。筇一2亚段、筇一3亚段和筇一4亚段的西部和东部边界逐渐扩大，地层厚度分别为0~47 m、0~116 m及0~245 m，但分布范围仍局限于内裂陷分布区(图8b—图8d)。筇二1亚段+筇二2亚段和筇二3亚段+筇二4亚段不仅内裂陷分布区发育，盆地其他地区地层也普遍发育，厚度分别为0~143 m和0~127 m(图8e—图8f)。筇一段沉积中心位于裂陷北部，厚度由北向南减薄，厚度突变带位于资201井附近，筇二段北部和南部各发育1个沉积中心。

图  8  上扬子地区平行裂陷方向下寒武统筇竹寺组不同亚段地层厚度分布

(a) 筇一1亚段；(b) 筇一2亚段；(c) 筇一3亚段；(d) 筇一4亚段；(e) 筇二1+筇二2亚段；(f) 筇二3+筇二4亚段

Figure  8.  Isopach maps of various sub-members of the Lower Cambrian Qiongzhusi Formation parallel to the rift direction in the Upper Yangtze region

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4   页岩气富集段分布

上扬子地区筇竹寺组页岩的地层结构和储层特征控制着页岩气富集段分布。筇二1亚段页岩具有良好的生烃和储集条件及垂向和侧向封盖条件，是页岩气的富集段。筇一段生成的页岩气易侧向逸散，不利于原地聚集成藏。

4.1   筇二1亚段，良好的生烃条件和储集条件

有机碳含量(TOC)是评价烃源岩的重要指标。上扬子地区德阳—安岳克拉通内裂陷分布区的筇二1亚段页岩有机碳含量整体较高，由内裂陷西北缘沙滩剖面^[53]，筇二1的黑色页岩TOC值为2.75%~4.90%，平均为3.86%(样品数为15)，厚度约为51 m(图9)，为优质烃源岩。而上部灰岩和粉砂质页岩的TOC值逐渐降低(平均值为1.02%，样品数为16)，厚度超过106 m，烃源岩质量一般。威201井、威207井和德胜1井筇二1亚段黑色页岩的厚度分别为61、44和56 m。威201井钻孔富有机质黑色页岩TOC为2.74%~4.03%(样品数为46)，平均为3.25%；威207井页岩TOC值为2.21%~4.71%(样品数为21)，平均为3.89%；德胜1井页岩TOC值为2.17%~3.19%(样品数为18)，平均为2.86%，裂陷中部烃源岩品质较好。昭103井和肖滩剖面筇二1亚段黑色页岩厚度分别约为56 m和23 m。昭103井页岩TOC为1.74%~2.23%(样品数为13)，平均为2.21%。肖滩剖面页岩TOC为1.74%~6.03%(样品数为17)，平均为3.85%。金石103井筇二1亚段页岩的TOC为0.17%~0.35%(样品数为20)，平均为0.21%，烃源岩品质差。下寒武统筇竹寺组烃源岩的显微组分以腐泥组为主(占95%以上)，有机质为无定形，扫描电镜下表现为絮状体，干酪根碳同位素值普遍较轻。微体古生物是寒武纪重要的生物组成部分，生烃母质优，主要为藻体(底栖藻类)和多细胞藻类^[5]。

图  9  上扬子地区下寒武统筇竹寺组有机碳含量变化关系

注：沙滩和肖滩剖面数据引自文献[53-54]。

Figure  9.  Total organic carbon (TOC) variations in the Lower Cambrian Qiongzhusi Formation, Upper Yangtze region

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筇二1亚段页岩孔隙发育，孔隙率高，为优质储集层。内裂陷北段天星1井筇二1亚段页岩微孔隙和微裂缝发育，测井孔隙率为4.93%~6.57%，平均为5.08%，孔隙率高。德阳—安岳克拉通内裂陷槽中部的威页1井筇竹寺组筇二1亚段页岩有机质孔发育(图10)，有机孔、无机孔和微裂缝相互连通构成三级孔隙网络^[36]。威页1井测井孔隙率为4.20%~4.70%，平均4.51%。内裂陷南部的云南曲靖地区钻井井位有曲页1井、曲地1井、曲地6井、曲地7井和ZK2井，露头剖面有小安南剖面、老林村剖面、箐门村剖面、聂家村剖面和九乡剖面等，筇竹寺组总厚一般为230~360 m，局部可达425 m。筇竹寺组黑色页岩孔隙发育，孔隙率高。页岩中粒间孔、粒内孔和有机质孔发育，高压压汞孔隙率为1.59%~11.33%(样品数为6)，平均为5.0%^[55]。箐门村剖面黑色页岩孔隙发育，以粒间孔、粒内孔和有机质孔为主，高压压汞孔隙率为0.88%~4.18%(样品数为4)，平均为2.23%。

图  10  扫描电镜照片展示上扬子地区下寒武统筇竹寺组黑色页岩孔隙特征

(a) 资201井，4 754.23 m；(b) 资201井，4 781.23 m；(c) 威207井，3 022.07 m；(d) 资201井，4 556.99 m

Figure  10.  Scanning electron microscope (SEM) images showing the pore characteristics of black shales in the Lower Cambrian Qiongzhusi Formation, Upper Yangtze region

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内裂陷分布区筇一段发育优质烃源岩，通过侧向逸散，可以持续向筇二1亚段页岩供烃。内裂陷西北缘杨木镇剖面筇一段黑色页岩TOC值为0.60%~5.36%，平均为2.73%(样品数为19)，厚度约为85 m。中部的资201井筇一段厚250.8 m，富有机质黑色页岩TOC为1.74%~5.16%(样品数为8)，平均为2.92%；高石17井筇一段厚259.5 m，钻孔富有机质黑色页岩TOC为3.50%~6.00%(样品数为6)，平均为4.71%，烃源岩品质较好。内裂陷的南部的YS102井筇一段厚98.5 m，页岩TOC为1.14%~5.13%(样品数为53)，平均为3.02%，有机质丰度较高。筇竹寺组烃源岩成熟度高，处于过成熟阶段^[56-57]，生烃潜力大。

4.2   筇二1亚段，良好的垂向和侧向封盖条件

上扬子地区筇二2、筇二3和筇二4亚段和沧浪铺组直接覆盖于筇二1亚段之上，具有分布面积广、厚度大、低孔、低渗等特征，构成筇二1亚段的直接区域性盖层，除在局部地区缺失外，其他地区均广泛分布(图8)。其中，筇二2亚段厚度为55~92 m，筇二3+筇二4亚段厚度为61~123 m，沧浪铺组厚度为82~240 m^[21]，页岩分布面积广、厚度大。内裂陷中部德胜1井，筇二2亚段厚约48.5 m，页岩黏土矿物平均大于30%，孔隙率为0.23%~1.09%(样品数18)，平均0.73%，孔隙率低；筇二3+筇二4亚段厚约112 m，页岩黏土矿物大于40%，测井孔隙率低(小于0.5%)；沧浪铺组厚267 m，页岩黏土矿物大于45%，测井孔隙率低(小于0.7%)。内裂陷南部的宁206井，筇二1亚段不发育，筇二3+筇二4亚段页岩厚为78.5 m，黏土矿物平均质量分数为30.7%，孔隙率低，为0.11%~1.75%(平均0.45%)；沧浪铺组页岩厚度为236 m，黑色页岩孔隙率低，为0.23%~0.75%(样品数10)，平均0.46%。

上扬子地区筇二1亚段页岩整体分布连续，不仅裂陷分布区发育，远离裂陷分布区页岩厚度也在40 m以上(图8e)，侧向分布连续。资201井筇二1页岩的孔隙率为1.39%~6.21%(样品数为77)，平均4.54%，页岩物性较好(图11)。威207井筇二1页岩孔隙率为1.99%~5.03%(样品数为55)，平均3.61%，页岩物性相对较好。金石103井筇二1页岩孔隙率为0.55%~4.51%(样品数为67)，平均2.21%，页岩物性明显变差。宜210井筇二1页岩孔隙率为0.53%~3.94%(样品数为42)，平均为2.08%，页岩物性进一步变差。随着远离裂陷区，页岩物性变差，页岩的侧向封堵能力增强。

图  11  上扬子地区下寒武统筇竹寺组筇二1孔隙率变化关系

Figure  11.  Porosity variations in the Q2-1 sub-member of the Lower Cambrian Qiongzhusi Formation, Upper Yangtze region

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4.3   筇一段页岩气易侧向逸散，不利于原地成藏

内裂陷分布区内筇一段筇一1亚段和筇一3亚段页岩具有高TOC和高孔隙率特征，是优质的烃源岩和储集层。内裂陷北段的川深1井，筇一3亚段厚约40 m，测井TOC含量平均为3.5%，测井孔隙率平均为6.4%，为优质的烃源岩和储集层。内裂陷中段的资201井和资4井，其筇一1亚段分别厚22.5 m和14.5 m；筇一3亚段分别厚80 m和54.5 m。资201井筇一1亚段测井TOC含量平均为4.11%，测井孔隙率平均为4.35%；筇一3亚段测井TOC含量平均为2.97%，测井孔隙率平均为4.2%，均为优质的烃源岩和储集层。资4井筇一1亚段测井TOC含量平均为3.53%，测井孔隙率平均为4.17%；筇一3亚段测井TOC含量平均为2.27%，测井孔隙率平均为4.35%，均为优质的烃源岩和储集层。内裂陷中段的川龙1井，其筇一1亚段厚约26.8 m，测井TOC含量平均为1.73%，测井孔隙率平均为3.6%；筇一3亚段厚约78.5 m，测井TOC平均为2.36%，测井孔隙率平均为4.4%，烃源岩和储集层品质相对较好。

上扬子地区德阳—安岳克拉通内裂陷分布区内麦地坪组和筇一段侧向与灯影组灰岩直接接触，生成的页岩气易沿着岩溶带或断层逸散，不利于原位聚集成藏。前人研究表明，裂陷内灯二段发育规模性垒控丘滩体储集层，灯四段发育规模岩溶储集层，裂陷边缘发育规模颗粒滩储集层^[21]。这三套储集层孔隙率高、渗透性好，麦地坪组和筇一段生成的页岩气可直接或顺着岩溶带、断层向下或侧向运移聚集至这些储集体内，从而造成页岩气的逸散(图12)。如内裂陷北段的角探1井、蓬探1井和中江2井发育垒控型丘滩储集体。角探1井灯四段丘滩体厚约280 m，岩性组合主要为砂屑云岩、藻凝块云岩、藻叠层云岩和藻黏结云岩，孔隙率平均值为3.5%。蓬探1井灯二段岩性为砂屑云岩、葡萄花边状白云岩、泥粉晶白云岩，孔隙率大于2%，测试获超过100万m³/d的高产气流。与蓬探1井相似，中江2井的灯二段储层品质佳，测试获气3.6万m³/d。这些丘滩体从上面、周边均被麦地坪组和筇一段页岩包裹，麦地坪组和筇一段生成的页岩气向下或侧向直接运移聚集于这些储集体中^[58-59]。内裂陷南段灯四段岩溶风化壳发育，上覆的麦地坪组和筇一段页岩生成的页岩气顺着岩溶带或直接向下运移聚集形成岩性气藏。内裂陷东侧边缘发育大量丘滩体，这些台缘丘滩体与裂陷内筇竹寺组泥质烃源岩可形成良好的侧向对接关系。麦地坪组和筇一段页岩生成的页岩气可顺着断裂运移，从而形成良好的岩性圈闭^[22,59]。

图  12  上扬子地区下寒武统麦地坪和筇竹寺组地层分布模式及页岩气成藏特征

Figure  12.  Stratigraphic distribution pattern and shale gas accumulation characteristics of the Lower Cambrian Maidiping and Qiongzhusi formations, Upper Yangtze region

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上扬子地区目前共实施评价井8口，测试高产段均位于筇二1亚段，表明其为“甜点段”。以金石103HF井为例，其测试井段位于筇二1亚段，测试产量为25.86万m³/d；截至2023年6月初，日产气4.531万m³/d，累计产气0.13亿m³。资201井测试井位位于筇二1亚段，测试产气量为73.88×万m³/d，目前日产气7.34万m³，累产气量472万m³。

5   结 论

(1) 上扬子地区筇竹寺组可划分为筇一段和筇二段，筇一段细分为筇一1、筇一2、筇一3和筇一4四个亚段，筇二段细分为筇二1、筇二2、筇二3和筇二4四个亚段。麦地坪组和筇一段主要发育于德阳—安岳克拉通内裂陷内，而筇二段在裂陷外亦有广泛分布。裂陷内部，麦地坪组至筇一段东西两侧终止于灯影组灰岩，西侧厚度变化较缓，东侧地层快速尖灭；南北方向上，筇一段由北向南减薄，筇二段中部薄南北厚。裂陷外部，筇二段全区发育，筇二1亚段直接超覆于筇一段或灯影组灰岩之上。

(2) 筇一段页岩虽然生烃和储集条件较好，但生成的页岩气易侧向逸散，不利于原地聚集成藏。相比之下，筇二1亚段页岩的高孔隙率和良好的封堵条件，使其成为页岩气勘探的“甜点段”，具有较高的开发潜力。目前实施的评价井测试高产段均位于筇二1亚段，如，金石103HF井测试产气量为25.86万m³/d，资201井测试产气量为73.88万m³/d。

(3) 下一步开发建议应重点关注筇二1亚段页岩的勘探和开发，进一步优化钻井和压裂技术，提高页岩气的采收率。同时，应加强对典型井的动态监测和分析，为后续开发提供科学依据。