【论文】李勇(本刊青年编委),等:鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩岩相特征及储层差异

0　引言

石炭纪—二叠纪是我国主要克拉通由海相向陆相沉积过渡重要时期，形成了分布范围广泛的海陆过渡相页岩。华北克拉通海陆过渡相页岩主要发育在石炭系本溪组、二叠系太原组和山西组，分布在鄂尔多斯盆地、南华北盆地、沁水盆地、渤海湾盆地等；华南主要在二叠系龙潭组，分布在四川盆地、湘中盆地、滇东地区、鄂西地区以及中下扬子地区等 ^[1-5] 。近年来，鄂尔多斯盆地东缘在煤层气和致密气商业开发基础上，开展了海陆过渡相页岩气勘探工作，在鄂页 1 井、云页平 1 井和大吉 51 井等均获得工业页岩气流，展现了良好资源潜力 ^[4-8] 。我国海陆过渡相页岩单层厚度偏小，但是累积厚度大；沉积环境变化快，岩性组合复杂，页岩与煤、砂岩频繁互层；有机质丰度高，以Ⅲ型干酪根为主，普遍达到生气窗口，生烃潜力较好；页岩储层致密，孔隙度和渗透率较低，黏土矿物含量超过 50% ，需要压裂改造；页岩有机质孔隙发育较差，三维连通性差，含气量整体偏低 ^{[5, 9-15]} 。海陆过渡相页岩沉积环境包括三角洲相、潮坪相和障壁岛—潟湖相等 ^[4,16] ，岩相类型与海相有较大差异，且富有机质页岩展布规律不清晰。目前主要从矿物和有机质含量进行岩相划分，但是针对不同层系不同环境中的岩相差异缺少系统认识 ^[16-19] ，不同岩相影响下的优势储层发育特征有待揭示。

基于此，根据鄂尔多斯盆地东缘测录井数据明确了石炭系本溪组、二叠系太原组和山西组页岩的沉积特征及其纵、横向展布规律；通过野外露头、岩心和显微薄片刻画海陆过渡相页岩特征，结合全岩矿物含量和有机质含量划分页岩岩相类型；在此基础上总结对比不同页岩岩相储层发育特征，包括孔隙度、渗透率、孔隙类型、含气量和力学性质等，并以此为评价参数选取优势岩相。通过“优势环境—优势层段—优势岩相”层次递进研究，明确鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩分布规律和优势甜点，可为海陆过渡相页岩气和煤系气综合立体开发提供借鉴。

1　石炭系—二叠系海陆过渡相沉积体系

受加里东构造运动影响，华北克拉通在寒武纪—奥陶纪广泛发育的陆表海沉积由于构造抬升而终结，之后经历长达 1.3 亿～ 1.5 亿年沉积间断 ^[20] 。晚石炭世末，在海西运动影响下，秦岭—祁连和中亚—蒙古海槽再度拉开，华北再次发生沉降并接受海相沉积 ^[21] 。本溪期华北沉降幅度小，沉积地层厚度不足 100 m ，但沉积地层稳定，呈现出向中央古隆起超覆变薄特征。华北海海水自北东、南东方向侵入形成广阔浅海陆棚，地层以暗色泥岩和石灰岩为主 ^[22] 。本溪组早期沉积，填平补齐了奥陶系基底，到本溪期末，区域海平面下降，潮坪相沉积向东迁移，局部地区沼泽化 ^[23] （图 1 ）。鄂尔多斯盆地东缘临兴地区、柳林地区和大宁—吉县地区本溪组均以滨岸相和浅海陆棚相沉积环境为主。

太原组沉积早期继承了本溪期沉积特征，地壳继续下降导致海侵范围进一步扩大，北低南高的地势逐渐反转，逐渐呈北高南低、北陡南缓地貌特征，沉积中心南移，沉积环境从北向南由浅水三角洲向潮坪—潟湖及陆表海等沉积环境演化 ^[24] 。太原组历经数次海侵，规模较大的 4 次海侵分别沉积了扒楼沟、成家庄、甘草山石灰岩及魏家滩海相层，四次海侵以快速海进和缓慢海退为主要特征，岩性纵向上表现为多个反旋回叠加组合样式 ^[25] 。临兴地区水体较浅，转化较快，太原组主要发育滨岸相沉积，向南接受海相沉积的时期更长，柳林地区和大宁—吉县地区太原组主要发育滨岸相和浅海陆棚相沉积，石灰岩较为发育。

山西组沉积时期华北地块抬升导致海水从盆地逐渐退出，其底界为强制性海退形成的河流侵蚀面 / 暴露面及对应的整合面，以北部广泛发育的北岔沟砂岩底为界，盆地性质由陆表海盆演变为近海湖盆，沉积环境由海相转变为陆相 ^[26] 。在山西组沉积时期，海水迅速向东南部退却，发生大规模基准面下降。同时，研究区沉积界面暴露并开始发生区域性河流侵蚀作用，标志着陆相河流三角洲相—湖泊相为主要沉积体系演化的开始，在临兴和柳林地区主要发育河流三角洲相等环境，而大宁—吉县地区是南北物源交汇地带，属于湖泊相—三角洲相和滨海相沉积（图 1-d ）。

2　海陆过渡相页岩展布特征

一定厚度页岩是页岩气藏形成的基本条件 ^[27-28] 。根据 160 口钻井资料对研究区本溪组—山西组进行了岩性划分，统计了各组页岩单层厚度和单井累计厚度，其中山西组单层页岩厚度介于 0 ～ 30 m ，平均约 5 m ；太原组页岩单层厚度介于 0 ～ 30 m ，平均约 3 m ；本溪组页岩单层厚度介于 0 ～ 20 m ，平均约 4 m 。研究区单层页岩相对较薄，但是页岩层数多，累计厚度大，其中山西组单井页岩厚度累计可达 110 m ，平均约 45 m ；太原组单井页岩最大厚度可达 80 m ，平均约 32 m ；本溪组页岩厚度相对较薄，最大约 60 m （图 2 ）。从单井页岩累计厚度考虑，研究区满足页岩气勘探开发对页岩厚度的要求 ^[29] 。研究区南北两端页岩厚度小，与砂岩及煤层等互层现象明显，中部地区页岩厚度大且稳定，临兴地区和柳林地区页岩厚度大于大吉—宁县地区。从各层系页岩纵向分布来看，山西组南北向页岩厚度均最大，在研究区内连续性较好，太原组和本溪组页岩厚度相对较薄，连续性不如山西组。而鄂尔多斯盆地东缘保德地区以北页岩镜质体反射率较小，在 0.8% 以下，临兴地区页岩镜质体反射率普遍介于 1.2% ～ 2.4% ，达到了成熟—过成熟阶段；中部柳林地区，镜质体反射率降低，介于 1.2% ～ 1.4% ，处于成熟阶段；南部大宁—吉县地区镜质体反射率升高，普遍在 1.6% ～ 1.8% ，研究区页岩成熟度整体较高，达到生气窗口。

3　海陆过渡相页岩岩相特征

岩相类型对页岩储层发育特征具有明显控制作用，寻找优势岩相成为页岩气甜点区优选重要工作 ^[30-32] 。页岩组成成分复杂，包括黏土矿物、碎屑矿物和有机质等，沉积环境差异造成微观组成不同，进而决定宏观储层发育特征。分别从野外露头、岩心和岩石薄片系统解剖研究区海陆过渡相页岩特征。

3.1　野外露头特征

澄城县尧头镇、乡宁县台头镇、柳林县成家庄镇及韩家垣村和保德县扒楼沟剖面露头显示，山西组主要发育灰黑色页岩，粉砂质页岩和碳质页岩，底部以北岔沟砂岩作为标志层与太原组分隔，柳林县成家庄镇和韩家垣村剖面灰黑色页岩与砂岩互层分布，形成多个旋回，而乡宁县台头镇剖面主要发育碳质页岩，见煤线和煤层，主要形成于三角洲平原亚相环境（图 3-a 、 d ）；太原组主要发育厚层灰黑色页岩，可见煤线和菱铁质结核，柳林县成家庄镇剖面部分页岩风化严重，表层呈现黄褐色，主要形成于潟湖相沉积环境（图 3-e ～ g ）；本溪组薄层灰黑色页岩多与砂岩、石灰岩互层，可见石灰岩透镜体，主要发育于潮坪相—碳酸盐岩台地环境（图 3-h ～ j ）。

3.2　岩心特征

钻井岩心观察表明，研究区页岩主要包括灰色、深灰色碳质页岩等，发育块状和水平层理，总体反映低能沉积环境，包括三角洲平原亚相、潟湖相以及潮间—潮上带亚相等（图 4 ）。山西组碳质页岩与煤伴生，主要发育块状层理，同时含有少量粉砂质页岩，可见植物根茎化石，是典型三角洲平原沼泽沉积，受到河流作用影响较大；太原组灰色—灰黑色页岩中夹薄层粉砂岩，形成多个互层，主要发育水平层理，砂岩中还发育扰动层理，可见介壳类化石，属潟湖相沉积，受波浪作用影响较大；本溪组页岩发育块状层理，可见较多黄铁矿以及钙质胶结物，介壳类化石等增多，沉积在潮坪沼泽环境中受到潮汐作用影响大（图 4 ）。

3.3　岩相特征

海陆过渡相沉积环境复杂，垂向上岩性变化频繁，岩相划分尚且没有统一标准。 Gamero-Diaz 等 ^[33-38] 采用矿物三端元和有机质含量组成的“三端元—四组分”岩相分类方案。本文以页岩沉积环境作为分类第一原则，划分三角洲相、潟湖相和潮坪相页岩，其次以“长英质矿物（石英、长石和白云母等）—黏土矿物—碳酸盐矿物（方解石、白云石、铁白云石等）”作为三端元进行一级分区，并基于传统岩石学命名方法，以矿物含量大于 50% 作为岩石主名，若矿物含量均小于 50% ，定义为混合类；其次以矿物含量 10% 、 20% 、 80% 进行二级分区，如图 5 进一步划分为 16 个亚类。考虑有机质含量在页岩气勘探中的重要性，以 TOC 2% 和 4% 为界，划分为低、中、高有机质页岩 ^[39] ，作为岩石命名前缀。与传统岩相分类方案相比，此分类方案：①可快速确认不同岩相的矿物组成，从而判断储层的脆性，确定储层可压裂性；②根据前缀 TOC 含量，对于判定岩相类型生烃潜力有重要意义。此方案未考虑纹层等沉积构造因素，主要是基于海陆过渡相页岩纹层发育相对较差，同时沉积环境变化频繁，纹层可统计性差。矿物组分和有机质含量的差异基本决定了页岩储层宏观特征和储层性质，故综合矿物和有机质含量进行分类。

该类页岩以黏土矿物为主，含量介于 9% ～ 87% ，平均 53% ，长英质矿物含量介于 11% ～ 84% ，平均 42% ，碳酸盐矿物含量较少，介于 0 ～ 34% ，平均 4% ， TOC 介于 0 ～ 2% 占比 76% ，平均 1.85% ，以低有机质页岩为主（表 1 和图 6-a ）。岩相类型以黏土类和硅质类页岩为主，其中以富硅质黏土质页岩为主，占 60% 以上，是三角洲相环境中的典型岩相，以下主要介绍此类岩相特征。

富硅质黏土质页岩黏土矿物含量平均 62% ，长英质矿物含量平均 36% ， TOC 平均为 1.22% ，以低有机质为主，部分样品有机质高。镜下观察显示页岩以粉砂质泥状—泥状结构为主，主要成分为泥质、石英和少量长石等粉砂碎屑颗粒，泥质和粉砂颗粒均匀分布，有机质呈条带状发育（图 7-a 、 b ），见少量云母碎片和黄铁矿。该类页岩微裂缝发育良好，宽度介于 0.01 ～ 0.20 mm ，部分被方解石充填（图 7-c ）。

该类页岩长英质矿物含量介于 10% ～ 76% ，平均 42% ，黏土矿物含量介于 2% ～ 80% ，平均 44% ，碳酸盐矿物含量增加，介于 0 ～ 85% ，平均 13% ， 40% 的样品 TOC 在 2% ～ 4% ，以中有机质页岩为主（表 1 和图 6-b ）。岩相类型除了发育黏土类和硅质类页岩之外，混合类页岩比例增加，其中富硅质黏土质页岩和富黏土硅质页岩累计占比 60% 以上，其次为混合页岩和混合黏土质页岩。

该类岩相长英质矿物含量平均为 31% ，黏土矿物含量为 65% ， TOC 为 3.27% ，以低、中有机质为主。样品粉砂质泥状结构，泥质和粉砂质颗粒呈纹层状分布，粉砂质含量高的纹层单片光下颜色偏亮，泥质含量高的纹层颜色偏暗，部分含有偏褐色的钙质纹层（图 7-d 、 e ），可见未充填裂缝。

该类岩相长英质矿物含量平均为 61% ，黏土矿物含量为 34% ， TOC 为 4.5% ，以高有机质为主。以粉砂质泥状结构为主，可见泥质，见粉砂和极细砂颗粒，碎屑颗粒成分主要为长英质，较均匀分布在泥质中，富含有机质，呈现黑色或者红褐色（图 7-f ）。

该类岩相长英质矿物含量平均 37% ，黏土矿物含量为 31% ，碳酸盐矿物含量为 28% ， TOC 为 1.44% ，以中有机质为主。泥状结构，样品主要成分为泥质、生物碎屑矿、黄铁矿和少量粉砂质碎屑颗粒组成。泥质较均匀分布，黄铁矿呈条带状分布，碎屑颗粒主要成分为细小长石、石英颗粒及云母碎片。生物碎屑主要由方解石组成，中间体腔多被铁白云石充填，生物碎屑以有孔虫、介壳类和䗴类化石为主（图 7-g ）。

该类岩相长英质矿物含量平均为 30% ，黏土矿物为 54% ，碳酸盐矿物为 15% ， TOC 为 2.13% ，以中有机质为主。粉砂质泥状结构，部分样品富含黄铁矿粉砂质成分，也可见富含有机质的纹层。碎屑颗粒主要为细小的长石和石英颗粒，以及云母碎片，粉砂颗粒较均匀分布，有机质含量高的颜色偏暗，粉砂质含量高的颜色偏亮（图 7-h ）。

该类页岩长英质矿物含量介于 14% ～ 66% ，平均 40% ，黏土矿物含量介于 16% ～ 86% ，平均 46% ，碳酸盐矿物含量介于 0 ～ 46% ，平均 12.2% ， TOC 为 1% ～ 4% 样品占比为 60% ，平均为 2.36% ，以低、中有机质为主（表 1 和图 6-c ）。岩相类型与三角洲相和潟湖相不同，混合类页岩发育超过黏土类和硅质类，其中混合页岩、富黏土硅质页岩和黏土质 / 硅质类页岩累计占比 60% 以上，为潟湖相页岩主要发育类型。

该类岩相长英质矿物含量平均为 35% ，黏土矿物为 30% ，碳酸盐矿物为 34% ， TOC 为 0.76% ，以低有机质为主。以粉砂质泥状结构为主，主要成分为泥质、长石和石英颗粒，以及云母碎片，粉砂颗粒较均匀分布，见一定量介壳类生物化石，部分被硅质充填，大部分发生菱铁矿化，同时部分样品可见黄铁矿呈团块状局部集中分布（图 7-i 、 j ）。

该类岩相长英质矿物含量平均为 55% ，黏土矿物含量为 37% ，碳酸盐矿物含量为 6% ， TOC 为 1.8% ，以低有机质为主。以粉砂质泥状结构为主，主要为泥质和粉砂质颗粒，见菱铁矿和少量有机质，偶见黄铁矿。泥质和粉砂质颗粒呈纹层状分布，富含泥质和菱铁矿纹层单偏光下颜色偏暗，富含粉砂质颗粒的纹层颜色偏亮，菱铁矿呈条带状分布，形成钙质纹层（图 7-k ）。

该类岩相长英质矿物含量平均为 44% ，碳酸盐矿物含量为 11% ，黏土矿物含量为 43% ， TOC 为 1.82% ，以低有机质为主。以粉砂质结构为主，主要成分为泥质、白云石、铁白云石、黄铁矿和粉砂质碎屑颗粒，见少量有机质条带。样品呈纹层状略定向分布，可见泥质、硅质和砂质纹层（图 7-l ）。

4　不同岩相储层特征差异

4.1　孔隙度和渗透率特征

孔隙度和渗透率是影响油气运移重要因素，研究区页岩孔隙度介于 0.15% ～ 3.62% ，平均为 1.41% ，渗透率介于 0.033 ～ 0.684 mD ，平均为 0.118 mD ，大部分为特低孔隙度—特低渗透率特征，少量为低孔隙度—特低渗透率特征 ^[40] 。页岩储层孔隙度和渗透率之间无明显相关性，部分较高孔隙度样品反而具有极低渗透率值，说明孔隙连通性较差；而部分较低孔隙度样品具有较高渗透率值，表明样品中微裂缝发育，且渗透率受样品中微裂缝影响明显（图 8-a ）。

三角洲相页岩孔隙度平均 1.5% ，渗透率平均 0.179 mD ，表现低孔隙度—特低渗透率的特征，以低有机质—富硅质黏土质页岩孔隙度最高，平均 2.85% ，但渗透率较低，平均为 0.199 mD 。高有机质—富硅质黏土质页岩渗透率最高，为 0.684 mD ，孔隙度为 1.9% ，高有机质—黏土质 / 硅质页岩孔隙度和渗透率分别为 1.6% 和 0.395 mD ，其余岩相孔隙度和渗透率发育相对较差。潟湖相页岩孔隙度平均 1.2% ，渗透率平均为 0.042 mD ，表现出低孔隙度—特低渗透率特征，中有机质—富黏土硅质页岩孔隙度和渗透率平均 1.9% 和 0.039 mD ，中有机质—富硅质黏土质页岩孔隙度和渗透率平均为 2.0% 和 0.006 mD ，其余岩相孔隙度和渗透率发育较差；潮坪相页岩孔隙度平均 1.44% ，渗透率 0.070 mD ，表现出低孔隙度—特低渗透率特征，其中有机质—富硅质黏土质页岩孔隙度和渗透率分别为 3.2% 和 0.099 mD ，低有机质—富硅质黏土质页岩孔隙度和渗透率分别为 0.6% 和 0.009 mD ，高有机质—黏土质页岩孔隙度和渗透率分别为 0.6% 和 0.102 mD 。矿物种类和含量导致了储层孔隙度和渗透率特征差异，同一种岩相孔隙度和渗透率特征在不同沉积环境中也有一定差异。

4.2　孔隙类型

海陆过渡相页岩主要发育无机质孔，与海相页岩相比，有机质孔隙发育较差，没有观察到典型的孔隙。三角洲相页岩黏土矿物含量较高，黏土矿物晶间孔十分发育，在低有机质—富硅质黏土质页岩可见大量的高岭石晶间孔，部分被铁质矿物充填，同时在低有机质—黏土质页岩中颗粒状黄铁矿与黏土矿物伴生，说明发育在开放的沉积环境中，但有机质孔不发育，边缘出现收缩缝（图 9-a 、 c ）；潟湖相页岩碳酸盐矿物增多，在中有机质—富黏土硅质页岩中除了发育黏土矿物晶间孔，还可见少量溶蚀孔，在中有机质—混合页岩中可见草莓状黄铁矿晶间孔发育，但与三角洲相页岩相比，低有机质—富黏土硅质页岩有机质孔较为发育，发育纳米—微米级（ 171 ～ 1 700 nm ）孔缝（图 9-d 、 f ）；潮坪相页岩中，低有机质—富硅质的黏土质页岩同样发育黏土矿物晶间孔，而在中有机质—黏土质 / 硅质页岩中草莓状黄铁矿发育较多，被有机质条带包裹，发育孔隙类型复杂，在低有机质—混合硅质页岩中，有机质发育一些较大的椭圆形孔隙，孔径约 150 ～ 1 414 nm ，沉积环境较为闭塞（图 9-g 、 i ）。

4.3　力学性质

页岩泊松比和杨氏模量等力学性质能够反映储层压裂改造的难易程度，高产气页岩通常具有低泊松比（＜ 0.25 ）、高杨氏模量（＞ 2 × 10 ⁴ MPa ）的特征 ^[40] 。研究区页岩储层泊松比介于 0.07 ～ 0.40 ，平均为 0.20 ；杨氏模量介于 0.9 × 10 ⁴ ～ 3.8 × 10 ⁴ MPa ，平均为 2.2 × 10 ⁴ MPa ，整体符合高产页岩的要求，具有良好的天然裂缝网络的发育条件，且利于后期人工压裂造缝。不同岩相之间的力学性质有较大的差异，三角洲相页岩中低有机质—富硅质黏土质页岩杨氏模量和泊松比平均分别为 3.2 × 10 ⁴ MPa 和 0.20 ，高有机质—富硅质黏土质页岩杨氏模量和泊松比分别为 2.2 × 10 ⁴ MPa 和 0.25 ，而低有机质—富黏土硅质页岩杨氏模量和泊松比较小，分别为 1.8 × 10 ⁴ MPa 和 0.17 ；潟湖相页岩中以低有机质—富硅质黏土质页岩可压性最好，杨氏模量和泊松比分别为 3.5 × 10 ⁴ MPa 和 0.14 ，高有机质—富硅质黏土质页岩和低有机质—黏土质 / 硅质页岩泊松比较低，但是杨氏模量也较低；潮坪相页岩中高有机质—富硅质黏土质页岩、高有机质—黏土质页岩、中有机质—黏土质 / 硅质页岩均具有较低的杨氏模量，平均为 1.3 × 10 ⁴ MPa ，泊松比平均为 0.20 。整体以三角洲相富硅质黏土质页岩更为优势，但部分样品会由于黏土矿物导致有较高泊松比（图 8-b ）。

4.4　含气性

页岩含气性是评价页岩气资源重要指标，研究区海陆过渡相页岩非均质性强，损失气占比较高，导致实测总含气量偏低，其中大吉—宁县地区山 ₂ ³ 亚段页岩含气量介于 0.79 ～ 4.74 m ³ /t ^[8] ，本文统计临兴地区页岩现场解吸总含气量介于 0.58 ～ 2.49 m ³ /t ，平均为 1.23 m ³ /t ，甲烷最大吸附量（兰氏体积）介于 0.5 ～ 6.11 m ³ /t ，平均为 1.76 m ³ /t ，与沁水盆地以及南方部分开发地区海陆过渡相页岩含气量相似，基本具备经济价值开发条件。其中三角洲相页岩总含气量和兰氏体积平均分别为 1.2 m ³ /t 和 1.79 m ³ /t ，富硅质黏土质页岩含气量最高达到 2.49 m ³ /t ，兰氏体积最高达到 6.11 m ³ /t ，其他岩相含气量相对较低；潟湖相页岩总含气量和兰氏体积平均分别为 1.28 m ³ /t 和 1.46 m ³ /t ，其中富黏土硅质页岩含气量最高达到 2.28 m ³ /t ，兰氏体积最高达到 2.21 m ³ /t ，混合页岩含气量最高达到 2.26 m ³ /t ，其他岩相含气量也相对较高，平均大于 1 m ³ /t ；潮坪相页岩总含气量和兰氏体积平均分别为 1.25 m ³ /t 和 1.36 m ³ /t ，以富硅质黏土质岩页含气量（ 1.69 m ³ /t ）和富黏土硅质页岩（ 1.67 m ³ /t ）最高。不同环境中同一岩相含气性也具有一定的差异，反映出海陆过渡相环境的复杂性（图 10 ）。

5　优势岩相组合特征

沉积环境的变化导致了不同岩相储层发育特征的差异，包括矿物组成、有机质含量、力学性质以及含气性等，以上述特征作为评价优势岩相的重要评价参数，其中评价参数以有机碳含量和含气量为第一影响因素，矿物含量为第二影响因素，力学性质为第三影响因素，结合前人研究以及其他地区页岩甜点区划分标准，将研究区海陆过渡相页岩优势等级划分为 3 类，具体划分细则如表 2 。

三角洲相中主要发育黏土类、硅质类页岩，亚类岩相主要包括低有机质—黏土质页岩、低有机质—富硅质黏土质页岩、中有机质—富硅质黏土质页岩等（图 11-a ），其中以高有机质—富硅质黏土质页岩储层发育特征较好， TOC 最高达到 15.9% ，含气量和最大甲烷吸附量达到 2.49 m ³ /t 和 6.11 m ³ /t ，孔隙度和渗透率分别为 1.9% 和 0.684 mD ，虽然黏土矿物含量超过 60% ，但是泊松比（平均 0.25 ）和杨氏模量（平均 2.1 × 10 ⁴ MPa ）也达到开发标准，为三角洲相的第一类优势岩相，但是此类页岩在三角洲中发育较少；中有机质—富硅质黏土质页岩、高有机质—富黏土硅质页岩、高有机质—黏土质 / 硅质页岩也具有较高的有机质含量，但含气性、孔隙度和渗透率发育中等，储层压裂效果较差，为三角洲相的第二类优势岩相；而如低有机质—富硅质黏土质页岩、低有机质—混合硅质页岩岩相有机质含量较低，但孔隙度和渗透率发育较好、具有低泊松比和高杨氏模量，满足较好的压裂条件，为三角洲相的第三类优势岩相。三角洲相页岩以第二、三类优势岩相发育为主，纵向上具有很好的组合特征。综合来看，潟湖相页岩是页岩气勘探开发中的首要考虑目标，而三角洲相页岩需要充分考虑储层脆性低带来的压裂改造难题。

潟湖相中岩相以黏土类、混合类和硅质类频繁变化（图 11-b ），第一类优势岩相以中有机质—富硅质黏土质页岩、高有机质—富硅质黏土质页岩、中有机质—富黏土硅质页岩、高有机质—富黏土硅质页岩为主，有机质含量最高达 25.15% ，含气量最高，平均 2.28 m ³ /t ，生烃潜力较好，平均孔隙度 3% ，但渗透率较低，且储层压裂效果不如低有机质—富硅质黏土质页岩。相比于此，中有机质—混合硅质页岩、中有机质—混合页岩有机质含量大于 2% ，含气量分别为 1.68 m ³ /t 和 2.12 m ³ /t ，脆性矿物含量较高，易于压裂改造，定为第二类优势岩相。

本溪组潮坪相沉积环境中岩相类型多样（图 11-c ），高有机质—富硅质黏土质页岩有机碳含量最高为 17.1% ，含气量最高为 1.69 m ³ /t ，生气潜力较好，但孔隙度和渗透率特征较差，泊松比和杨氏模量符合高产页岩标准，为第一类优势岩相。而高有机质—黏土质页岩有机碳含量为 6.05% ，孔隙度和渗透率发育较好，但黏土矿物含量较高，不易于压裂，以及部分中有机质—黏土质 / 硅质页岩、低有机质—富黏土硅质页岩具有较好的含气量，定义为第二类优势岩相。

本溪期和太原期初，海水从鄂尔多斯东部入侵，页岩主要沉积在潟湖相、潮坪相沉积环境，临兴地区本溪组主要为潮坪相沉积环境，受到潮汐作用较强，环境变化复杂，导致页岩岩相类型多样，富有机质页岩主要发育在水动力平缓的泥坪中，岩相以高有机质—富硅质黏土质页岩、中有机质—混合硅质页岩等为主。太原组沉积晚期，区内中南部的广大地区迅速演化为浅海陆棚沉积体系，临兴地区发育潟湖相沉积环境，易形成还原环境，黄铁矿发育，可见介壳类化石等，高等植物和低等植物共同发育，古生产力较高，有利于有机质沉积形成与保存，形成厚度较大的富有机质页岩和煤层，黏土类、硅质类页岩较为发育，此外可见少量的钙质类页岩。到山西期，海水开始退却，临兴地区主要沉积在三角洲平原亚相沉积环境，山西组页岩主要发育于三角洲相沉积环境，在海退过程中，气候较为稳定，温暖湿润的气候有利于植物的生长，由于北部阴山隆起，河流作用变强，带来大量的陆源碎屑和有机质，黏土矿物含量高，沉积速率较低，水动力较弱，但沉积环境氧化程度增强，有机质保存较差。山西组页岩有机质含量低于太原组和本溪组页岩，受到北部物源影响加强，主要发育黏土类页岩。

6　结论

1 ）鄂尔多斯盆地东缘发育多套海陆过渡相富有机质页岩，具有中部厚、南北薄的分布特征，其中山西组页岩以三角洲相沉积为主，太原组和本溪组以潟湖—潮坪相沉积为主；太原组潟湖相页岩有机碳含量约 2.78% ，在生烃条件上更为优势，平均含气量 1 m ³ /t ，甲烷最大吸附量达 6 m ³ /t ，尽管孔隙度和渗透率较低，整体可作为勘探开发首要对象。

2 ）研究区海陆过渡相页岩主要发育黏土类、硅质类和混合类页岩，其中三角洲相主要发育泥质均匀分布的低、中有机质—富硅质黏土质页岩；潟湖相以高有机质—富黏土硅质页岩和中有机质—富硅质黏土质页岩为主，纹层发育明显；潮坪相以低有机质—混合页岩、黏土质 / 硅质页岩和富黏土硅质页岩为主，可见介壳类生物化石。

3 ）不同海陆过渡相沉积环境发育优势页岩岩相具有一定差异，山西组有机质—富硅质黏土质页岩、高有机质—富黏土硅质页岩和高有机质—黏土质 / 硅质页岩分布广为主要优势岩相；太原组以中有机质—富硅质黏土质页岩、高有机质—富硅质黏土质页岩、中有机质—富黏土硅质页岩、高有机质—富黏土硅质页岩为优势岩相；本溪组优势岩相类型主要包括高有机质—富硅质黏土质页岩、高有机质—黏土质页岩和低有机质—富黏土硅质页岩。

4 ）海陆过渡相页岩气勘探应当立足“优势环境—优势层段—优势岩相”，层次递进系统认识海陆过渡相页岩特征，明确不同岩相约束的地质和工程甜点区段，针对性开展海陆过渡相页岩气开发设计，并考虑煤系多层系、多类型天然气综合勘探开发。