本书按照页岩气资源潜力分析工作的总体要求，以“有利的沉积相带为页岩气富集的基础，有效的保存条件为页岩气富集高产的关键”为统一的指导思想，以华电华中清洁能源有限公司的相关科研项目或课题成果为基础，全面清理、收集、查阅了大量区调资料、科研报告及科学研究文献成果，重点关注有关鄂西南地区二叠系大隆组地层、沉积相及页岩气的相关认识与进展。以活动论构造学、沉积学、岩相古地理学、油气地质学及层序古地理编图技术、有机地球化学和岩石学等的综合运用、相互验证与约束，对鄂西南地区二叠系大隆组页岩气资源潜力进行分析，并划分页岩气有利区。 本书可供基础地质、矿产地质、石油天然气地质等工作者参考，同时对沉积、岩相古地理、地层和油气等领域的科研和教学人员、学生具有一定的参考价值。

第一章　区域地质概况
　　1.1　区域地质背景
　　涵盖研究区的湘鄂西地区，隶属于中扬子与上扬子过渡区，西与四川盆地毗邻，北靠秦岭-大别造山带，东接江南-雪峰滑脱推覆隆起带(图1-1)，基底结构和性质具有分区性和差异性，中部鄂中-川中古陆核为刚性结晶基底，南、北两侧为塑性褶皱基底，湘鄂西地区基底为刚性结晶基底。
　　根据区域构造特征、现今构造形迹以及前人研究成果(“湖北鹤峰、来凤咸丰页岩气区块资源潜力分析及勘探目标优选”项目成果报告，2014；“湖北鹤峰页岩气勘查区块地质调查”报告，2015)，南以慈利-保靖断裂(江南断裂)为界、北东以天阳坪断裂为界、北西以齐岳山断裂为界，湘鄂西地区自南东向北西进一步分为桑植-石门复向斜带、宜都-鹤峰复背斜带、花果坪复向斜带、中央复背斜带、利川复向斜带等构造单元(图1-2)。其中桑植-石门复向斜带展布方向为北东向，主要由2个向斜和1个背斜组成，地表表现为以宽向斜为主的褶皱，地腹出现下寒武统、志留系、下三叠统三个滑脱层；宜都-鹤峰复背斜带地表总体由震旦系-志留系组成，表现为南陡北缓的不对称断弯-断展褶皱，具窄背斜、宽向斜特点，地腹存在3个滑脱面，志留系与下寒武统滑脱面之间变形不强；花果坪复向斜带展布方向为北东向，两翼平缓、开阔，断层倾向南东，地腹发育下寒武统、志留系2个滑脱层，滑脱层之间变形较弱；中央复背斜带展布方向为北东向，地表背斜高大、宽缓，向斜狭窄，已逐渐向隔挡式褶皱过渡；利川复向斜带总体上呈向北西凸出、向南收敛的弧形，以震旦系底面为主滑脱面，志留系为次滑脱面，从南东向北西褶皱逐渐紧密，从隔槽式有序过渡到隔挡式，总体上具有北部变形较强，南部变形较弱的特点。总体上，褶皱带出露地层为南华系至三叠系，背斜核部以寒武系-奥陶系为主，向斜核部以出露三叠系为主。
　　1.2　鄂西南地区褶皱断裂特征
　　鄂西南地区的构造位置处于江南构造带西侧的湘鄂西隔槽式变形带，变形强度较强，由一系列宽缓的背斜、狭窄的向斜组成，褶皱形态以箱状为主，由南向北，褶皱由NNE向NEE走向转变，整体呈现向NWW凸出的弧形，褶皱轴面陡立，但多向SE倾斜。湘鄂西南地区构造位置上南以慈利-保靖断裂(江南断裂)为界与雪峰-江南陆内造山带相接，北东以天阳坪断裂为界与荆州-大冶对冲干涉带相邻，北西以齐岳山断裂为界与川东褶皱带过渡。其构造变形变位特征与雪峰造山带向北西方向的挤压推覆密切相关。研究推测湘鄂西-川东陆内构造递进扩展变形的“发动机”在怀化-桃源一线，而该线亦是陆内造山作用开始发轫的位置。
　　雪峰造山带为典型的陆内基底拆离造山，雪峰陆内造山作用向西北方向扩展变形达400km，即从湘鄂西到川东地区。从雪峰造山带至四川盆地分带性明显，递进变形具有时空上的一致性，与之相对应的是，区内的多套滑脱层也表现为跃层式向北西拓展的特征，主滑脱面由寒武统→志留统→二叠统、下三叠统逐级抬升。雪峰西侧慈利-保靖断裂以西、华蓥山断裂以东的区域，由东南向北西，表现出根带-中带-锋带的特征。其中逆掩推覆带位于慈利-保靖断裂和鹤峰-来凤断裂之间，区域上下古生界地层表现出明显不同的构造形态，挤压首先沿着下寒武统滑脱面进行，随后攀升到下志留统，随着挤压的进行，滑脱面上盘发育断弯褶皱，构成背驮式背斜。上古生界地层内部产生倒转褶皱和叠瓦式构造。基底滑脱带位于鹤峰-来凤断裂和建始-彭水断裂之间，断褶构造呈S形展布，为压扭构造体系，表现出隔槽式褶皱的特点，总体呈指向北西的弧形薄皮冲断构造体系。盖层滑脱带位于华蓥山断裂和建始-彭水断裂之间，为前展式薄皮逆冲推滑构造，隔挡式高陡背斜，多层次的滑脱，深部存在中下志留统滑脱层，在背斜的两翼发育背冲断层。
　　印支运动以来的多期构造运动叠加改造，导致区内总体断裂褶皱发育，构造变形强烈，且分异明显，自SE向NW可分为四个变形带，即挤出式变形带、隔槽式变形带、槽挡转换带和隔挡式变形带，变形强度也渐次变弱。
　　在江南断裂(江南隆起北缘)至宜都-龙潭坪断裂的75km范围内，是基底卷入式的基底挤出式变形带，元古界变质基底与上覆海相地层一起卷入叠瓦状推覆和滑覆作用中；在宜都-龙潭坪断裂至齐岳山背斜的150km范围内，为渝东-湘鄂西半基底卷入式的隔槽式(背斜宽缓向斜窄陡)变形带和槽挡转换带；而在齐岳山背斜至华蓥山背斜的135km范围内，即川东-渝东盖层卷入式隔挡式变形带(向斜宽缓，背斜窄陡)，震旦系及其以上的海相地层均卷入分层滑脱和逆冲推覆作用中。
　　根据区域构造特征，盆内由北西向南东方向依次为：齐岳山断裂、利川复向斜、建始-彭水断裂、中央复背斜、恩施-黔江断裂、花果坪复向斜、宜都-鹤峰复背斜、桑植-石门复向斜以及慈利-保靖断裂(湖北省地质矿产局，1990；何治亮等，2011；陈玉明等，2013；李海等，2014)。湘鄂西处于递变变形的隔槽式变形带，变形强度较强，自南东向北西进一步分为桑植-石门复向斜带、宜都-鹤峰复背斜带、花果坪复向斜带、中央复背斜带、利川复向斜带等构造单元(图1-2)。研究区主要包括中央复背斜、恩施-黔江断裂、花果坪复向斜、宜都-鹤峰复背斜，鹤峰区块则主要位于宜都-鹤峰复背斜内。发育以震旦系、寒武系为勘探目的层的下组合和以二叠系、三叠系为主的上组合两个含油气组合，具备发现常规天然气和页岩气的良好石油地质条件，资源潜力大，是寻找规模天然气的重点勘探潜力区。
　　1.2.1　主要褶皱特征
　　1. 桑植-石门复向斜
　　桑植-石门复向斜位于慈利-保靖断裂带以北，宜都-鹤峰复背斜以南。桑植-石门复向斜相对简单，中部为一低幅度挤压隆起带，北西部为向东南倾的斜坡，东南部为向北西倾的斜坡，且被一系列断层复杂化，断层走向为北东向。志留系、下寒武统两套区域盖层在中北部连片分布，南部大多出露地表；晚燕山-喜马拉雅伸展运动对本区先期构造具有较强的破坏作用，多数断裂切割志留系-中三叠统地层，少数切割寒武系-奥陶系地层，对本区下组合油气藏影响较大。但在四望山-燕子岩一带，自加里东-印支期一直处于继承性斜坡-隆起地带，同时该区地层产状平缓，断裂相对较少，由断层牵引的短轴背斜较为多见，桥头、中坪、四望山、车坊等圈闭即位于本区，震旦系、寒武系的下组合和二叠系、三叠系的上组合是油气聚集的有利区带。
　　2. 宜都-鹤峰复背斜
　　宜都-鹤峰复背斜位于花果坪复向斜、桑植-石门复向斜及秭归拗陷之间，东北边界为天阳坪断裂。地表主要分布寒武系及其以上地层，其中东山峰、长阳构造核部震旦系至冷家溪群和板溪群已暴露地表。构造展布方向从SW-NE逐渐变为NEE-近EW向，总体特征表现为局部构造多、面积大、隆起幅度高。东部断裂十分发育，长度大于10km的断裂有90余条，主要有两组：NE向断裂，规模大、切割深；近NW向断裂多为走滑断裂。长阳、宜都等局部构造同时受这两组断裂切割。地震资料及地面详查资料反映宜都-鹤峰复背斜中北部庙岭构造群上分布太平庄、周家台、庙岭、安厂、龙龟坝等构造，平面上呈左行斜列展布。该区带为背斜构造带，震旦系、寒武系的下组合是油气聚集的有利区带。
　　3. 花果坪复向斜
　　花果坪复向斜位于中央复背斜和宜都-鹤峰复背斜之间。花果坪复向斜构造细分为三个次级构造单元：北西部和东南部为北东向展布的挤压隆起带，中部为相对宽缓低幅度隆起带。走向为北东向，均被小型断层复杂化，断层走向为北东向。地表主要分布志留系-三叠系地层。依据构造展布及特征可划为西北部构造带和东南部挤压构造带，平面形态反映了区内局部构造形成时曾受到统一的逆时针方向扭动构造力作用。中部构造相对宽缓，以南受SE向构造力作用较大，构造轴向呈NE向延伸，地面少见断裂切割。局部构造类型以褶皱型背斜、压扭性背斜为主，该区断裂不甚发育，以压扭、逆断层及正反转断层为主，断距在150～500m，断裂切割层位一般为二、三叠系地层。志留系地层已发现少量气流井，震旦系、寒武系的下组合和二叠系、三叠系的上组合是油气聚集的有利区带。
　　4. 中央复背斜
　　中央复背斜位于利川复向斜和花果坪复向斜之间，东、西以恩施-黔江和建始-彭水断裂为界，出露地层寒武系-志留系。复背斜进一步可划分为楠木园-茶山、白果坝-彭水两个局部构造带。由于受边界大断裂影响，构造高陡，断裂发育，且地表多见正断层。局部构造以褶皱背斜和断褶型背斜为主，兼有后期反转构造发育。
　　5. 利川复向斜
　　利川复向斜介于湘鄂西隔槽式冲断褶皱带和川东隔挡式滑脱褶皱带之间，总体上呈向北西凸出、向南收敛的弧形。利川复向斜的北部是一个中央挤压隆起，西北和东南部是一背冲向斜，被一系列断层复杂化，断层走向为北东向，南部构造简单为一向斜，往北西向变窄。该构造带以震旦系底面为主滑脱面，志留系为次滑脱面，从南东向北西褶皱逐渐紧密，从隔槽式有序过渡到隔挡式，说明褶皱变形受力方向与方式有成因上的联系，褶皱过渡有序，变形十分协调。该构造带南北构造变形也存在较大差异，主要表现在：地层分布上，北部以二、三叠系为主，局部出露志留系；南部以大片侏罗系-中三叠统分布为主，仅在复向斜东翼靠近中央复背斜的黄泥塘构造上见志留系分布。构造样式上，北部褶皱紧密，构造高陡，且断层发育，局部构造数量多，规模大，呈斜列式分布，以背冲式断垒背斜为主；南部构造宽缓，总体表现为一向斜，断层和局部构造均不发育。
　　1.2.2　主要断裂特征
　　1. 齐岳山断裂带
　　齐岳山断裂带位于川东南金佛山、齐岳山一带，向北可达巫山附近。该带南东侧古生代地层广泛出露，并出现少量板溪群；北西侧为中生代地层分布区。断裂带对古生代地层及岩相控制均较为明显。在航磁资料上是高正磁异常区与平静的低正或低负磁场区的分界带，布格重力异常图上是四川重力高区与武陵山重力梯度带的边界，地壳地震测深速度等值线图上速度层错位明显。综合解释是由三条东倾的逆冲断裂组成。断裂两侧基底迥然不同，说明晋宁期已经存在，燕山晚期至喜马拉雅期在南东-北西方向挤压应力作用下重新活动，成为逆冲断裂。断裂两侧沉积盖层的构造变形样式和强度差别较大，东侧为隔槽式褶皱，变形程度较低，西侧为隔挡式褶皱，变形程度较高，并伴随有大量断层的出现，一般作为划分四川盆地的东界。
　　2. 建始-恩施断裂带
　　建始-恩施断裂带呈北北东向，包括建始-彭水断裂和恩施-黔江断裂。建始-彭水断裂在湖北省内位于中央复背斜西翼的建始、屯溪和文斗一带，省内长190km。恩施-黔江断裂在湖北省内位于中央复背斜东翼的恩施、陶子溪以及老场上延展，省内长120km。断裂主体倾向南东。两断裂性质相近，是在加里东运动晚期南北向主应力场纵张作用基础上发展起来的压扭性断裂，断裂破碎带较宽，控制了建始-恩施白垩纪红色盆地的形成、发展和消亡；后期对盆地切割和破坏，恩施盆地西缘的张扭性滑落现象明显。
　　3. 慈利-保靖断裂带
　　慈利-保靖断裂带属于扬子板块内二级构造单元，为江南隆起带北缘的边界断裂，慈利-保靖断裂带总体呈北东或北东东向展布，从花垣呈北东向经保靖、青天坪、张家界、慈利向东潜没于江汉盆地之下。慈利-保靖断裂带总体为逆冲断层，由多条近平行、不同级别或规模的断褶系与褶皱系所组成。断面沿倾向呈舒缓波状，总体向南东陡倾，但随断裂出露高度的不同可出现不同的倾向。燕山早期断裂带由南东向北西逆冲，与区域性南北向挤压应力场相对应，并伴随有大规模的左行走滑。保靖一带192.8Ma(ESR年龄)、近300℃(均一温度)应属于这一时期断裂作用的信息。在131.3～120.0Ma(ESR年龄)区域应力场由挤压向伸展转换并伴随右行走滑，形成了一系列陆相红盆，以及北西侧右旋排列的褶皱带，对应于100～150℃均一温度环境。喜马拉雅期断裂带再次活动，陆相红盆内记录了早期逆冲、其后转向伸展的演化历史。47Ma的ESR年龄与大约200℃的均一温度应属于红盆成盆后构造正反转的信息(齐小兵等，2009)。
　　除了上述大断裂带之外，从湘鄂西地区断裂构造平面分布特征(图

目录
第一章　区域地质概况　1
1.1　区域地质背景　1
1.2　鄂西南地区褶皱断裂特征　2
1.2.1　主要褶皱特征　3
1.2.2　主要断裂特征　5
1.2.3　地质结构特征　6
1.3　湘鄂西地区构造沉积演化　9
1.4　鹤峰区块地质概况　13
1.4.1　构造发育特征　13
1.4.2　综合变形序列　18
1.4.3　构造层划分及其特征　20
第二章　区域地层特征　22
2.1　地层沉积特征　22
2.1.1　震旦系　22
2.1.2　寒武系　22
2.1.3　奥陶系　24
2.1.4　志留系　25
2.1.5　泥盆系　26
2.1.6　石炭系　26
2.1.7　二叠系　27
2.1.8　三叠系　28
2.2　鹤峰区块地层发育特征　28
2.2.1　鹤峰区块二叠系部分剖面描述　28
2.2.2　鹤地1井钻井及地层发育特征　34
2.2.3　鹤峰区块二叠系岩石地层单位特征　38
2.2.4　鹤峰区块二叠系沉积特征　39
2.3　上二叠统大隆组发育特征　39
2.3.1　年代地层学　39
2.3.2　岩石地层　41
2.3.3　生物地层学　41
第三章　研究方法　43
3.1　指导思想　43
3.2　具体技术路线　43
3.3　研究内容与方法　44
3.4　鹤地1井钻井概况　46
3.4.1　录井油气水显示特征　47
3.4.2　测井综合解释评价　48
3.4.3　钻探效果综合评价　56
第四章　层序与岩相古地理　57
4.1　大隆组地层展布特征　57
4.2　鹤峰区块地层平面展布特征　58
4.3　沉积相与岩相古地理　59
4.3.1　沉积相划分　60
4.3.2　岩石微相类型与特征　64
4.3.3　层序划分与对比　70
4.3.4　大隆组层序岩相古地理　75
4.4　层序岩相古地理研究与页岩气　82
4.4.1　全区有利相带分布区叠合　83
4.4.2　鹤峰区块有利相带分布区叠合　83
第五章　有机地球化学特征　85
5.1　有机质类型　85
5.2　富有机质泥页岩有机质丰度　89
5.3　富有机质泥页岩有机质成熟度　96
第六章　鄂西南地区二叠系大隆组矿物组分及岩石学特征研究　99
6.1　矿物组分特征　99
6.2　矿物岩石类型划分　107
6.3　矿物的分布特征　107
6.4　鹤峰区块大隆组矿物与岩石类型、 沉积特征及黑色岩系的成因分析　109
6.4.1　矿物组分特征　109
6.4.2　岩石类型及特征　114
6.4.3　黑色岩系的空间发育特征　116
6.4.4　大隆组黑色岩系地球化学分析研究　118
6.4.5　黑色岩系及矿物组分成因初探　134
第七章　鄂西南地区二叠系大隆组成岩作用研究　142
7.1　成岩作用与成岩矿物　142
7.1.1　压实作用　142
7.1.2　胶结作用　143
7.1.3　溶蚀作用和交代作用　146
7.1.4　有机与无机成岩作用的关系及特征　148
7.2　成岩序列　150
7.2.1　成岩阶段划分依据　150
7.2.2　成岩演化与成岩序列　151
第八章　鄂西南地区二叠系大隆组储集性特征　153
8.1　储集物性特征　153
8.2　孔隙结构特征　159
8.3　储集空间特征　161
8.3.1　页岩孔隙定性表征　161
8.3.2　页岩孔隙定量表征　170
8.3.3　页岩孔隙结构特征　173
8.3.4　微纳米CT扫描及处理结果　174
8.4　储层发育控制因素　178
8.4.1　有机质　178
8.4.2　矿物　181
8.4.3　构造作用与裂缝　183
8.5　成岩作用对储集物性的影响　183
8.5.1　无机成岩对页岩气储层的影响　183
8.5.2　有机成岩对页岩气储层的影响　184
8.5.3　页岩气储层孔隙演化过程　184
第九章　页岩气保存条件　186
9.1　保存条件参数　188
9.2　宏观保存条件评价　189
9.2.1　盖层评价　189
9.2.2　埋藏深度　192
9.2.3　顶底板条件　194
9.2.4　构造完整性及断裂发育特征　195
9.3　微观保存条件评价　211
9.3.1　侵蚀基准面确定　212
9.3.2　水文地质垂直分带　212
9.3.3　地层水特征及封闭性分析　213
9.3.4　大气淡水下渗深度　215
9.4　邻区重点钻井保存条件分析及勘探启示　217
9.4.1　重点钻井分析　217
9.4.2　勘探启示　218
第十章　资源潜力分析　220
10.1　资源评价方法选取　220
10.2　资源评价单元划分　220
10.3　评价参数选取　221
10.4　资源量计算　222
10.5　资源分布特征可信度评价　223
第十一章　成藏条件及主控因素　224
11.1　含气量特征　224
11.1.1　气体赋存方式　224
11.1.2　页岩总解析气量　225
11.2　含气性控制因素　226
11.2.1　等温吸附　227
11.2.2　基本地质条件　229
11.3　成藏富集条件　235
11.3.1　沉积相带是控制页岩气层发育*主要的因素，深水台盆相是页岩气富集高产的基础　235
11.3.2　晚期良好的保存条件是页岩气富集成藏的关键　237
11.4　鹤峰区块页岩气成藏条件　240
第十二章　鄂西南地区二叠系大隆组页岩气有利区块优选与评价　242
12.1　有利区块的评价原则　242
12.2　页岩气有利区块的优选　246
参考文献　251