川东构造带受多期构造运动复合影响,形成宏观构造平面分异、垂向分层特征,导致页岩层内产生不同类型及强度变形,改造页岩储层物性,进而控制页岩气赋存与差异富集。论文以川东构造带五峰-龙马溪组富有机质页岩为研究对象,基于资料收集、野外地质调查、样品采集与室内实验分析,厘定了川东构造带构造特征与演化过程;阐明了五峰-龙马溪组页岩层内多尺度变形特征,探究了构造变形下页岩有机质大分子结构响应,揭示了构造变形页岩孔-裂缝结构特征及演化规律,阐明了多尺度构造变形控制下页岩气富集机制。主要取得了以下认识: (1)川东隔档式褶皱带中高台组(?₂g)和嘉陵江组(T₁j)作为主滑脱层,构造样式以滑脱褶皱和断展褶皱为主;川东盆缘受齐岳山断裂和不同深度滑脱层控制,形成背斜带和斜坡带两种构造模式;湘鄂西隔槽式褶皱带中,前寒武系为主滑脱层,基底逆冲断裂发育。川东构造带经历快速抬升—缓慢抬升—快速抬升阶段,从东向西,抬升时间逐渐变晚,燕山晚期和喜马拉雅晚期抬升幅度和速率逐渐增大。与盆内相比,盆缘地区寒武系和志留系滑脱作用明显,典型剖面缩短率介于24%~29%,燕山中期为主变形期;盆外残余向斜前寒武系滑脱作用占主导,剖面缩短率介于10.16%~26.42%。 (2)页岩层内变形主要发生于槽-档过渡带,主要包括滑脱变形、微褶皱、微断裂三种类型;其中滑脱变形最为常见,可划分弱顺层滑脱破碎带、强顺层滑脱破碎带、滑脱调节褶皱和滑脱破碎带+滑脱调节褶皱组合4种构造变形样式。手标本尺度上,摩擦镜面作为典型变形标志,可分为顺层摩擦镜面、高角度穿层摩擦镜面、高角度层内摩擦镜面、弯曲揉皱状摩擦镜面和糜棱状摩擦镜面5种类型。光学显微镜下,笔石碎片和劈理可以作为典型变形标志物。扫描电镜下,脆性变形表现为刚性矿物破裂,韧性变形表现为混杂、糜棱结构的有机-粘土复合体。摩擦镜面中平整光滑表面主要由有机质组成,其形成机制为刚性矿物破碎、有机质塑性流变和粘土矿物颗粒定向排列。 (3)构造变形能够小幅提高页岩有机质成熟度,约0.10%~0.20%。脆-韧性变形阶段,CH₂/CH₃值增大,支链化程度降低,脂肪碳f_al值降低,芳香度I逐渐增加,以芳构化作用为主;d₀₀₂逐渐增大,而L_c及N_ave逐渐降低,构造应力破坏了芳香层片的垂直堆垛。韧性变形阶段,脂肪结构支链长度减小,脂肪碳f_al继续降低,亚甲基、次甲基f_al^H大量脱落,芳香度I和DOC逐渐增加,以芳环缩合作用为主;d₀₀₂逐渐降低,有机质芳香簇尺寸增大,方向性增强,层间距减小,结构有序性增强,导致有机质孔减少。 (4)脆-韧性变形页岩有机质孔受到压实,平均孔径明显减小。随着韧性变形增强,有机质孔压实强烈,孔径大幅减小,而石英和粘土矿物形成大量粒间孔、粒内孔。与原生结构页岩相比,脆-韧性变形页岩主要表现为介孔体积和比表面积降低;韧性变形页岩中宏孔体积显著增加,介孔体积和比表面积大幅降低,平均孔径增大,微孔体积和比表面积骤降,但随韧性变形增加,有小幅增加趋势。SAXS结果表明,脆-韧性变形页岩中孔隙连通性降低。随着页岩构造变形增强,宏孔分形维数呈先减小后增加的趋势,介孔分形维数呈先微弱减小后明显减小的趋势,微孔分形维数呈逐渐增加的趋势。 (5)加里东期古地理格局控制优质页岩展布,从东向西,优质页岩(TOC>2%)厚度从5~12 m增加至25~40 m。埋藏-抬升过程控制页岩三史演化,平面上,从东向西,页岩进入干气阶段逐渐变晚。揭示了层内滑脱变形控制下页岩气解吸运移机制,构造变形控制下页岩储集空间改造影响页岩气赋存,韧性变形页岩微孔体积和比表面积大幅降低,甲烷吸附能力下降,而宏孔、劈理及裂缝等游离气赋存空间增大,造成页岩气从弱变形区解吸运移至强变形区。识别出石柱漆辽剖面中5期古流体活动,在125 Ma接近最大古埋深时,压力系数约为2.37,抬升时间越晚,抬升幅度越小,越有利于超压维持。宏观-层内构造样式控制页岩气保存,总结了9种页岩气保存及富集模式。 该论文有图165幅,表26个,参考文献361篇。