鄂西渝東地區(qū)龍馬溪期巖相特征及其對(duì)富烴頁巖控制

韓京 劉群

摘 要：鄂西渝東地區(qū)志留系龍馬溪組在淺海陸棚環(huán)境下發(fā)育一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，且分布范圍較廣、厚度較大，具備良好的頁巖氣形成條件，為中國南方海相地層油氣勘探重要區(qū)塊。由于早志留世是中國南方擠壓最強(qiáng)烈的時(shí)期，其巖相古地理特征變化較快，而鄂西渝東地區(qū)龍馬溪期古地理特征相對(duì)較穩(wěn)定。巖相古地理特征控制了富烴頁巖沉積區(qū)的分布范圍和富烴頁巖的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鄂西渝東地區(qū)；龍馬溪組；富烴頁巖；巖相古地理

引言

中國南方志留系勘探程度較低，制約了對(duì)中上揚(yáng)子地區(qū)志留世巖相古地理的研究和認(rèn)識(shí)。中上揚(yáng)子地區(qū)早志留世龍馬溪組發(fā)育分布范圍廣、厚度較大的黑色頁巖，為一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，多數(shù)已達(dá)成熟-過成熟階段，構(gòu)成區(qū)域范圍的烴源巖系和具備良好的頁巖氣形成條件。受巖相古地理控制的富烴沉積區(qū)是整個(gè)中上揚(yáng)子海相地層地質(zhì)調(diào)查和油氣勘探的重要地區(qū)。與FortWorth盆地Barnett頁巖相比[1]，志留系龍馬溪組頁巖具有良好的頁巖氣勘探潛力。

一直以來，由于龍馬溪組在南方海相油氣組合中與下伏的五峰組共同構(gòu)成區(qū)域性的烴源巖層系，因此前人開展了大量研究工作[2]。一般認(rèn)為，龍馬溪組泥頁巖均可以當(dāng)做烴源巖，而且其富烴沉積區(qū)的分布特征不是很明顯，但從近幾年的系統(tǒng)性的研究發(fā)現(xiàn)[3]，龍馬溪組泥頁巖雖然整體厚度很大，但并非全部為烴源巖層，平面上其烴源巖的質(zhì)量都有明顯的差異。筆者認(rèn)為，探討鄂西渝東地區(qū)龍馬溪期巖相古地理特征對(duì)研究富烴沉積區(qū)變化具有重要的意義。

1 鄂西渝東地區(qū)龍馬溪期巖相古地理特征

早志留世，本區(qū)整體上為一套淺海陸棚沉積環(huán)境。但是由于受晚奧陶世整體構(gòu)造格局及晚奧陶世都勻運(yùn)動(dòng)的影響（在黔北地區(qū)稱為黔中隆起，在宜昌地區(qū)稱為宜昌上升），研究區(qū)志留系整體上存在東高、西低的構(gòu)造格局。

早志留世龍馬溪早期，石柱冷水溪、武隆黃草、咸豐活龍坪等地沉積了一套深水陸棚沉積物，并且以深水泥質(zhì)陸棚為主，是研究區(qū)志留系烴源巖最發(fā)育的層系。沉積物類型以黑色、深灰色碳質(zhì)泥、頁巖，含碳粉砂質(zhì)泥、頁巖為主，泥巖普遍被碳質(zhì)侵染。從深水陸棚向雪峰山隆起方向，由深水陸棚向淺水陸棚過渡。在南部的秀山溶溪等地，在下部的海侵體系域的下部巖性以黑色、深灰色碳質(zhì)泥、頁巖和深灰色含炭含粉砂泥、頁巖為主，富含大量的筆石化石，為深水泥質(zhì)陸棚沉積環(huán)境。

早志留世龍馬溪晚期，本區(qū)整體上為一套淺海陸棚沉積環(huán)境，其微相類型基本上以淺水泥質(zhì)陸棚為主，巖性為灰色薄層狀泥、頁巖，含粉砂、粉砂質(zhì)泥、頁巖，僅在秀山石堤、石柱冷水溪、咸豐活龍坪以及建深1井等地發(fā)育濁積巖。平面上，沿秀山石堤-宣恩高羅-恩施慶陽壩-咸豐活龍坪-石柱冷水溪-建深1井區(qū)域的濁積砂體厚度從南到北有減薄的趨勢(shì)，濁積砂體的范圍從北向南有慢慢收斂?？v向上，單個(gè)濁積砂體下部一般為厚層狀極細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖；中部為泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖互層，以泥質(zhì)粉砂巖為主；上部以粉砂質(zhì)泥巖為主夾少量的泥質(zhì)粉砂巖，濁積砂總體表現(xiàn)為BCDE段，一般缺少底部A段，B段也較為少見，表現(xiàn)為下粗上細(xì)的正旋回特征。筆者認(rèn)為龍馬溪晚期在秀山附近存在一個(gè)延伸到揚(yáng)子克拉通內(nèi)部的凹槽，來自雪峰山或者更靠南的華南古陸的遠(yuǎn)源陸源碎屑在一次濁流事件后沿，沿秀山等地向克拉通內(nèi)部鋪開形成濁積扇。

2 鄂西渝東地區(qū)龍馬溪組富烴頁巖的分布規(guī)律

2.1 有機(jī)碳含量的變化

中上揚(yáng)子地區(qū)，龍馬溪組下部發(fā)育富含有機(jī)質(zhì)的泥頁巖，但是通過近幾年系統(tǒng)性的研究發(fā)現(xiàn)，龍馬溪組雖然泥頁巖厚度大，但并非全部為烴源巖層，無論是垂向上還是橫向上，烴源巖中有機(jī)碳含量可能變化都很快。

平面上，在鄂西渝東北部的石柱-咸豐地區(qū)，下志留統(tǒng)龍馬溪組下部烴源巖很發(fā)育，不僅烴源巖厚度大，而且其有機(jī)質(zhì)豐度也很高。該區(qū)102個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)表明，該段地層絕大多數(shù)有機(jī)碳含量在1.0%以上，其中有機(jī)碳在1%～2%的中等烴源巖占37%，2%～3%的好烴源巖占32%，3%～7%的很好和極好烴源巖占26%。97個(gè)烴源巖樣品的平均有機(jī)碳含量為2.73%。而南部的酉陽-秀山地區(qū)龍馬溪組下部烴源巖的厚度明顯比北部薄，而且有機(jī)碳含量也有所降低，其中60%的樣品有機(jī)碳含量低于0.5%，為非烴源巖。通過對(duì)比鄂西渝東地區(qū)和鄰近區(qū)域有機(jī)碳含量和烴源巖厚度，我們發(fā)現(xiàn)鄂西渝東地區(qū)的烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度最高，平均在2%～4%以上；烴源巖厚度最厚，一般在40～120m，且橫向變化穩(wěn)定。

2.2 巖相古地理變化對(duì)富烴頁巖的控制

2.2.1 富烴頁巖的成因分析

早志留世鄂西渝東地區(qū)存在一個(gè)北東向延伸深水陸棚，該陸棚區(qū)是上揚(yáng)子區(qū)川東深水陸棚向西的延伸部分，鄂西渝東深水陸棚東延至宜昌一帶。本區(qū)龍馬溪組烴源巖的沉積環(huán)境是一個(gè)面向秦嶺洋的陸棚緩斜坡，由于內(nèi)部地形的分異，其中的凹地顯示一種閉塞-半閉塞的環(huán)境。海洋中生物單調(diào)，底棲動(dòng)物很少，局部高地上才發(fā)育底棲動(dòng)物。黑色泥頁巖中以底棲藻類和浮游的筆石為主。底棲藻類只發(fā)育于淺水地帶，真正的深水區(qū)底棲藻類也不發(fā)育，所以深水陸棚水也不是太深。我國南方的下志留統(tǒng)龍馬溪組正常海碎屑陸棚沉積都是海退序列，最大海侵期在其底部。由于是海退序列，所以有機(jī)碳豐度自下向上逐漸降低。

2.2.2 巖相古地理變化對(duì)富烴頁巖的控制

整個(gè)中上揚(yáng)子地區(qū)龍馬溪組潛在的富烴頁巖的分布明顯受到古地理變化的控制，鄂西渝東及川東地區(qū)在整個(gè)揚(yáng)子地臺(tái)的背景下繼承性發(fā)育北東-南西向坳陷帶，地勢(shì)相對(duì)低洼，而且局部地區(qū)（例如前文提出的秀山）由于通向大陸斜坡的凹槽以及通向臺(tái)地內(nèi)的凹地的存在。在晚奧陶世五峰期開始，全球海平面快速上升，加上局部地區(qū)古地形的配合，導(dǎo)致在臺(tái)地內(nèi)低洼處形成缺氧的、相對(duì)深水的陸棚沉積環(huán)境，沉積了龍馬溪組富含有機(jī)質(zhì)的黑色泥頁巖。但是這一海平面上升過程相當(dāng)短暫，在魯?shù)るA結(jié)束時(shí)海平面開始下降，所以最好的烴源巖大致發(fā)育在龍馬溪組底部的。

3 結(jié)束語

3.1 龍馬溪組雖然泥頁巖厚度較大，但并非全部為烴源巖層，無論是垂向上還是橫向上，烴源巖厚度和有機(jī)質(zhì)豐度都有很大的變化。在平面上，通過對(duì)比鄂西渝東地區(qū)和鄰近區(qū)域有機(jī)碳含量和烴源巖厚度，我們發(fā)現(xiàn)鄂西渝東地區(qū)的烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度最高，烴源巖厚度最厚，且橫向變化穩(wěn)定?？v向上，單剖面上高豐度烴源巖段主要分布在龍馬溪組的底部。

3.2 鄂西渝東地區(qū)龍馬溪組潛在的富烴頁巖的分布明顯受到古地理變化的控制。首先，整個(gè)鄂西渝東地區(qū)在早志留世為深水陸棚微相，它為川東深水陸棚的延伸部分（即鄂西渝東海灣體系），這是本區(qū)富烴頁巖發(fā)育的主控因素；其次，本區(qū)龍馬溪組烴源巖的沉積環(huán)境是一個(gè)面向秦嶺洋的陸棚緩斜坡，由于內(nèi)部地形的分異以及局部地區(qū)（主要是秀山石堤等地）由于通向大陸斜坡的凹槽以及與通向臺(tái)地內(nèi)凹地的存在，導(dǎo)致在臺(tái)地內(nèi)低洼處形成缺氧的、相對(duì)深水的陸棚沉積環(huán)境，沉積了龍馬溪組富含有機(jī)質(zhì)的黑色泥頁巖。

參考文獻(xiàn)

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[4]梁狄剛，郭彤樓，等.中國南方海相生烴成藏研究的若干新進(jìn)展（三）南方四套區(qū)域性海相烴源巖的沉積相及發(fā)育的控制因素[J].海相油氣地質(zhì)，2009（2）.

作者簡(jiǎn)介：韓京（1988-），男，湖北黃岡人，碩士研究生，主要從事沉積儲(chǔ)層方面的研究。