康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁(yè)巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

張 茜，王 劍，余 謙，王小飛，趙安坤，張海全，王正和（1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.國(guó)土資源部沉積盆地與油氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610081；.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081）

康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色頁(yè)巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

張 茜1，3，王 劍2，3，余 謙2，3，王小飛3，趙安坤1，3，張海全3，王正和3
（1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.國(guó)土資源部沉積盆地與油氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610081；3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081）

為查明康滇古陸西側(cè)龍馬溪組黑色巖系的地質(zhì)成因及沉積環(huán)境，指導(dǎo)區(qū)域頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)，對(duì)寧蒗盆地東南緣李子河地區(qū)龍馬溪組巖層開(kāi)展了詳細(xì)的元素地球化學(xué)研究。結(jié)果表明，研究區(qū)硅質(zhì)含量較高（SiO2值為6478%～9689%），Al2O3與TiO2呈正相關(guān)，SiO2／A12O3與A12O3呈負(fù)相關(guān)，這種相關(guān)關(guān)系表明該區(qū)硅質(zhì)巖系為非純硅質(zhì)巖，含有較高比例的陸源泥質(zhì)沉積物。Al／（Al＋Fe＋Mn）值（053～075）、Fe／Ti值（638～1496）、（Fe＋Mn）／Ti值（640～1820）、Si／（Si＋Al＋Fe）值（082～099）及AlFeMn三角圖解綜合顯示出生物沉積硅質(zhì)巖的特點(diǎn)。MnO2／TiO2值（0005～120）、δCe值（046～092）、相關(guān)構(gòu)造判別圖解以及稀土元素分布形式特點(diǎn)均說(shuō)明源區(qū)形成于接近大陸邊緣的深水半深水沉積環(huán)境。沉積期水體鹽度指標(biāo)m值（496～3688）、CaO／（Fe＋CaO）值（0017～083）以及氧化還原指標(biāo)δCe負(fù)異常、δEu正異常、Ce／La值（104～209）等元素特征指示其沉積于還原條件下低中等鹽度海水環(huán)境，這種環(huán)境下適合有機(jī)質(zhì)的富集和保存。高有機(jī)碳（TOC）與高硅質(zhì)含量顯示弱的負(fù)相關(guān)，說(shuō)明生物成因硅質(zhì)巖是造成高TOC的主要原因，而陸源物質(zhì)硅對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行稀釋和破壞反而降低了TOC含量。受上述成因構(gòu)造及沉積環(huán)境的影響，在寧蒗盆地李子河地區(qū)龍馬溪組形成一套品質(zhì)較好的富有機(jī)質(zhì)烴源巖儲(chǔ)層，具有一定的頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)意義。

龍馬溪組；黑色頁(yè)巖；地球化學(xué)特征；地質(zhì)意義

引言

隨著四川盆地頁(yè)巖氣勘探工作的進(jìn)一步深入，下志留統(tǒng)龍馬溪組泥頁(yè)巖成為中國(guó)頁(yè)巖氣突破的重點(diǎn)層系［1－4］，諸多學(xué)者針對(duì)龍馬溪組泥頁(yè)巖開(kāi)展了大量研究工作，詳細(xì)研究了該組巖系的地球化學(xué)特征、地球物理特征、沉積環(huán)境、古生物、埋藏歷史、地層壓力、頁(yè)巖含氣性等與勘探開(kāi)發(fā)息息相關(guān)的資料［3－10］。隨著評(píng)價(jià)工作的不斷深入，該層系頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)主控因素的研究也成為業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)［79］。近年來(lái)，在康滇古陸東側(cè)的龍馬溪組已獲得大規(guī)模的頁(yè)巖氣突破，多口井獲氣顯示［8－10］。但是古陸西側(cè)的龍馬溪組研究較少，罕有報(bào)道。古陸西側(cè)發(fā)育有西昌、鹽源、寧蒗、麗江等小型沉積盆地，構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，具有一定的油氣保存條件，也是未來(lái)油氣勘探的潛在地區(qū)。結(jié)合1：20萬(wàn)區(qū)調(diào)報(bào)告，通過(guò)前期地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，古陸西側(cè)的寧蒗鹽源盆地下志留統(tǒng)同樣發(fā)育一套與古陸東側(cè)相似的潮坪、淺水至深水陸棚沉積。巖性穩(wěn)定，以灰黑色炭硅質(zhì)泥巖為主，夾黑色薄層硅質(zhì)巖，筆石較為豐富，優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度30～50m，地表油氣顯示較為發(fā)育，揭示了曾經(jīng)發(fā)生過(guò)油氣運(yùn)聚過(guò)程［11］。但是，相對(duì)于古陸東側(cè)的四川盆地，古陸西側(cè)盆地性質(zhì)、構(gòu)造及沉積演化特征，富有機(jī)質(zhì)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖相帶展布及沉積環(huán)境等一系列基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題研究薄弱，持續(xù)性及繼承性研究成果較少，頁(yè)巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查工作接近空白。筆者通過(guò)詳細(xì)的野外觀察，選擇古陸西側(cè)寧蒗盆地東南緣李子河剖面進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)測(cè)及連續(xù)采樣，通過(guò)主量及稀土元素的地球化學(xué)特征來(lái)探討該地區(qū)龍馬溪組黑色巖層的成因、構(gòu)造背景及沉積環(huán)境等特征，旨在提高對(duì)研究區(qū)黑色巖層地質(zhì)成因的認(rèn)識(shí)，有助于分析和評(píng)價(jià)研究區(qū)頁(yè)巖氣有利區(qū)的展布特征，為以后在該地區(qū)頁(yè)巖氣勘探工作提供基礎(chǔ)。

圖1 李子河剖面位置示意圖（底圖據(jù)文獻(xiàn)［11］）Fig.1 Sketch to show the location of the Lizihe section（afterWang Zhenhua，2000）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

寧蒗盆地地處康滇古陸西側(cè)，南連楚雄盆地，北鄰四川盆地，大地構(gòu)造位置屬揚(yáng)子臺(tái)地西南邊緣，地處松潘甘孜印支褶皺系與揚(yáng)子地臺(tái)西緣的銜接部位，屬滇中推覆沖斷帶組成部分。盆地是由一組北北西向斷裂與一組北東向斷裂夾持而成的菱形構(gòu)造斷陷盆地。研究區(qū)位于寧蒗盆地東南緣，隸屬于云南省麗江市華坪縣（圖1）。該區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育。區(qū)域上地層出露較為齊全，缺失侏羅系和白堊系沉積，區(qū)內(nèi)志留系龍馬溪組發(fā)育大套的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖。

李子河剖面龍馬溪組厚45m左右，與下伏巧家組灰?guī)r呈平行不整合接觸，與上覆石門坎組灰?guī)r整合接觸，筆石和黃鐵礦大量發(fā)育。根據(jù)巖性及古生物特征，將龍馬溪組劃分為4層，從下往上巖性為灰黑色中層狀粉砂質(zhì)泥巖、灰黑色薄板狀硅質(zhì)巖夾灰黑色薄層狀炭質(zhì)硅質(zhì)泥巖、灰黑色薄層狀炭質(zhì)硅質(zhì)泥巖夾灰黑色薄板狀硅質(zhì)巖、灰深灰色薄層狀炭質(zhì)硅質(zhì)泥巖（圖2）。龍馬溪組由底至頂，硅質(zhì)含量逐漸減少，鈣質(zhì)含量逐漸增加，3層可見(jiàn)大量筆石及順層發(fā)育的黃鐵礦，有些巖石新鮮面有強(qiáng)烈的油氣味。

圖2 李子河剖面巖性柱狀圖及采樣點(diǎn)Fig.2 Lithologic column and sampling sites in the Lizihe section

2 樣品采集與實(shí)驗(yàn)方法

采樣點(diǎn)位于云南省麗江市華坪縣永興傈僳族鄉(xiāng)李子河村，GPS坐標(biāo)為（N：26°53′29″；E：101°6′23″；H：1940m）。該區(qū)剖面露頭較好、出露連續(xù)，從底到頂間隔05～1m采樣，共采集30件樣品，采樣點(diǎn)如圖2所示。為了最大限度地減少外來(lái)物質(zhì)污染，保證分析精度，所有分析巖樣的采集盡量做到新鮮、無(wú)蝕變。分析測(cè)試之前，選擇新鮮樣品磨碎至粒徑小于02mm，用于TOC分析；在無(wú)污染條件下，將新鮮樣品磨制到200目，用于主量元素及稀土元素分析。

各項(xiàng)測(cè)試均在重慶地質(zhì)調(diào)查研究院頁(yè)巖氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。有機(jī)碳測(cè)定引用GB／T 191452003《沉積巖中總有機(jī)碳的測(cè)定》，使用德國(guó)耶拿multi N／C 3100總碳分析儀進(jìn)行檢測(cè)。采用非散射紅外線檢測(cè)法，將除去無(wú)機(jī)碳的樣品在高溫氧氣流中燃燒，使總有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CO2，并進(jìn)入非散射紅外檢測(cè)器（NDIR），測(cè)CO2的含量。主量元素引用DD2005－01《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范》（1∶25萬(wàn)），使用荷蘭帕納科AxiosmAx PW4400／40 X射線熒光光譜儀進(jìn)行檢測(cè)，分析誤差小于1%。稀土元素測(cè)定引用DD2005－01《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范》，使用XseriesⅡ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)ThermoFisher）測(cè)定，分析精度優(yōu)于5%。

3 測(cè)試結(jié)果

31 主量元素及相關(guān)參數(shù)特征

龍馬溪組泥頁(yè)巖主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可以看出，SiO2含量為6478%～9689%，平均為8315%。其中有9件樣品屬于純硅質(zhì)巖的范疇，SiO2含量為91%～998%［12］，Al2O3含量為082%～1086%，TiO2的含量為003%～050%，SiO2／Al2O3比值為672～11816。除了3件樣品與純硅質(zhì)巖相當(dāng)（SiO2／Al2O3為80～1400［12］），其它樣品均小于純硅質(zhì)巖值，說(shuō)明研究區(qū)硅質(zhì)巖系為非純硅質(zhì)巖。由于A12O3和TiO2的含量主要與陸源物質(zhì)輸入相關(guān)，因此，Al2O3和TiO2的含量可作為大陸邊緣沉積環(huán)境的判斷標(biāo)準(zhǔn)［13］。根據(jù)元素間的相關(guān)關(guān)系，Al2O3與TiO2呈明顯正相關(guān)（圖3a），均與SiO2呈明顯負(fù)相關(guān)（圖3b、c），SiO2／A12O3與A12O3具有明顯負(fù)相關(guān)（圖3d），這些相關(guān)關(guān)系說(shuō)明研究區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖在沉積過(guò)程中有較高比例的陸源物質(zhì)持續(xù)輸入［14－15］。

32 稀土元素特征

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研究區(qū)稀土元素分析結(jié)果及相關(guān)地球化學(xué)參數(shù)如表2所示。稀土元素總量值偏低，為（2644～14089）×106，平均值為8175×106，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于澳大利亞頁(yè)巖（PAAS）平均值（18303×106）［18］，同樣也小于北美頁(yè)巖（NASC）平均值（16741× 106）［17］，低于范德廉等［19］總結(jié)的87個(gè)黑色巖層中的泥質(zhì)巖的稀土元素總量（132～334）×106。LREE／HREE值反映了輕、重稀土元素的分餾程度，比值越大表明LREE越富集。研究區(qū)黑色巖層的LREE／HREE值為418～949，平均值為668，表示輕、重稀土元素分餾程度較高。輕稀土元素在研究區(qū)域內(nèi)處于富集狀態(tài)，為殼幔源物質(zhì)沉積特征，符合頁(yè)巖中稀土元素的分布規(guī)律［20］。研究區(qū)∑REE分布形式（北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化）較平坦（圖4），各巖石的稀土元素曲線近于平行，表明其物源區(qū)具有相對(duì)的一致性且構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定［19］。δCe值為046～092，均值為078；δEu值為094～235，均值為133，顯示輕度的Ce負(fù)異常及輕度的Eu正異常（表2）。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土模式（圖5）表現(xiàn)為輕稀土富集、負(fù)Eu異常的右傾型，與大陸邊緣硅質(zhì)巖稀土元素模式具有相似的特點(diǎn)［21］。

圖3 李子河剖面主量元素相關(guān)性圖解Fig.3 Major element correlation diagram for the black shales from the Longmaxi Formation in the Lizihe section

4 討論

41 成因分析

硅質(zhì)巖的成因十分復(fù)雜，其實(shí)質(zhì)是主要確定其硅的來(lái)源［22］?，F(xiàn)代硅質(zhì)熱水沉積物與古代類似物的研究表明Fe、Mn元素的富集主要與熱液的參與有關(guān)，而Al、Ti富集則與陸源物質(zhì)的介入有關(guān)［23］。純熱水沉積的AI／（AI＋Fe＋Mn）值多在001～02之間，而純生物成因的硅質(zhì)巖的A1／（AI＋Fe＋Mn）比值為060，受熱水作用影響的硅質(zhì)巖該值小于035。研究區(qū)Al／（Al＋Fe＋Mn）值在053～075之間，平均值068（表1），均接近06，表明其屬于純生物成因硅質(zhì)巖。在AlFeMn三角圖解（圖6）［23］上，30個(gè)樣品均落入生物成因區(qū)，指示本區(qū)硅質(zhì)巖基本不受熱水沉積的影響。此外，海相沉積物中Fe／Ti、（Fe＋Mn）／Ti值也是衡量熱水沉積的標(biāo)志，當(dāng)上述比值依次大于20或25，一般認(rèn)為是熱水沉積［24］。生物成因的Si／（Si＋Al＋Fe）比值一般大于09［23］。研究區(qū)硅質(zhì)巖Fe／Ti值為638～1496，均值為1049；（Fe＋Mn）／Ti值為640～1820，平均值為1077，各項(xiàng)指標(biāo)均不在熱水沉積范圍內(nèi)。Si／（Si＋Al＋Fe）值為082～099之間，平均值為091，綜合以上參數(shù)可以判定研究區(qū)硅質(zhì)巖屬于典型的海水生物沉積成因硅質(zhì)巖。生物硅質(zhì)成因的頁(yè)巖常富含有機(jī)質(zhì)。研究表明，TOC大于2%的頁(yè)巖具有經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)效益［25］，因此，生物成因硅質(zhì)巖對(duì)頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)具有重要意義。

圖4 李子河剖面北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖Fig.4 NASCnormalized REE distribution patterns for the black shales from the Longmaxi Formation in the Lizihe section

圖5 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式圖Fig.5 Chondritenormalized REE distribution patterns for the black shales from the Longmaxi Formation in the Lizihe section

圖6 李子河剖面龍馬溪組A1FeMn三角圖解Fig.6 AlFeMn diagram for the siliceous rocks from the Longmaxi Formation in the Lizihe section

42 構(gòu)造背景分析

硅質(zhì)巖化學(xué)成分受構(gòu)造背景控制，通過(guò)分析硅質(zhì)巖中元素地球化學(xué)特征可以判別當(dāng)時(shí)的構(gòu)造環(huán)境［26］。MnO2／TiO2及Ce異常（δCe）等參數(shù)可作為判斷沉積盆地古地理位置的重要標(biāo)志。一般來(lái)說(shuō)，MnO2／TiO2＜05表示大陸邊緣的大陸坡或邊緣海沉積，MnO2／TiO2介于05～35指示大洋底部沉積［13］。δCe值為029指示洋中脊沉積，洋盆區(qū)的δCe以中等值（055）為特征，而大陸邊緣區(qū)的δCe負(fù)異常不明顯，甚至為正異常，δCe值變化范圍為079～154［26］。研究區(qū)李子河剖面龍馬溪組硅質(zhì)頁(yè)巖MnO2／TiO2比值在0005～120之間，平均值為011（表1）；δCe值為046～092，均值為078，顯示負(fù)異常，均指示大陸邊緣沉積環(huán)境。根據(jù)Murray等提出的構(gòu)造背景判別圖（圖7）［14，26］，研究區(qū)硅質(zhì)巖系樣品大多投點(diǎn)于大陸邊緣區(qū)域，少部分落在深海沉積物區(qū)，與大陸邊緣的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式圖一致，表明該區(qū)硅質(zhì)巖形成于接近大陸邊緣的深水半深水沉積環(huán)境，為大陸邊緣向洋盆區(qū)過(guò)渡型硅質(zhì)巖，而不是大洋盆地和大洋中脊，因此受陸源碎屑輸入的影響較嚴(yán)重。

圖7 李子河剖面硅質(zhì)巖構(gòu)造判別圖解（底圖據(jù)文獻(xiàn)［14］）Fig.7 Discrimination diagram for tectonic interpretation of the siliceous rocks from the Lizihe section（after Kang Jianliet al.，2010）

43 沉積期水體環(huán)境

在海相沉積中，主量、微量元素一般源于陸源碎屑及自生部分，后者受海洋生物化學(xué)作用控制，是沉積環(huán)境變化的響應(yīng)［27－28］。有一些元素與烴源巖發(fā)育有關(guān)的環(huán)境演化關(guān)系密切，被廣泛應(yīng)用于古環(huán)境恢復(fù)。主量元素中MgO和Al2O3的比值m（公式為m＝（MgO／Al2O3）×100［16］），及CaO與Fe的相關(guān)關(guān)系都可以作為水體沉積物形成環(huán)境中水體鹽度的指標(biāo)［16］。m值小于1指示淡水沉積環(huán)境，海陸過(guò)渡沉積環(huán)境為1≤m＜10，海水沉積環(huán)境為10＜m＜100；CaO／（Fe＋CaO）＜02為低鹽度，介于02～05為中等鹽度，大于05為高鹽度［30］。龍馬溪組硅質(zhì)巖系的m值在496～3688之間，平均值為1175；CaO／（Fe＋CaO）值為0017～083之間，平均值為029，均說(shuō)明研究區(qū)沉積期海水鹽度較低，為低中等鹽度海水環(huán)境。

泥頁(yè)巖沉積時(shí)期水體氧化還原環(huán)境是富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖發(fā)育的主控因素之一，對(duì)有機(jī)質(zhì)的保存、富集以及形成頁(yè)巖氣藏具有重要意義［31］。大量研究表明，富氧水體是植物、微生物、動(dòng)物繁盛發(fā)展的必要條件，可形成高有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)率，但是有機(jī)質(zhì)保存下來(lái)形成富有機(jī)質(zhì)的沉積巖則需要靜水缺氧環(huán)境［32］。稀土元素中，δCe和δEu分別反映了Ce和Eu的富集和虧損情況，可判斷成巖期物質(zhì)來(lái)源并反映古海洋的氧化還原環(huán)境［33］。在還原條件下，δCe為負(fù)異常而δEu顯示正異常［28，33］。研究區(qū)δCe值為046～092之間，均值為078，所有值均小于1，呈現(xiàn)明顯的負(fù)異常；δEu值為094～235之間，平均值為111，呈現(xiàn)明顯的正異常，指示沉積水體為還原環(huán)境。Ce／La比值也可以表征沉積時(shí)的氧化還原環(huán)境［34］，Ce／La＞2.0時(shí)為厭氧環(huán)境，Ce／La值為1.5～1.8之間時(shí)為貧氧環(huán)境，Ce／La＜1.5時(shí)為富氧環(huán)境［35］。研究區(qū)Ce／La比值為104～209，均值為162，指示研究區(qū)龍馬溪組沉積期為低能滯留的缺氧環(huán)境，而缺氧環(huán)境有利于優(yōu)質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)的富集和保存，對(duì)頁(yè)巖氣有利層位選擇具有重要的意義。

44 有機(jī)碳含量及其地質(zhì)意義

頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)與頁(yè)巖本身的物性、有機(jī)質(zhì)含量、沉積環(huán)境、構(gòu)造保存條件密切相關(guān)。在這些因素中，沉積過(guò)程中的有機(jī)碳含量與沉積環(huán)境關(guān)系最為密切。研究區(qū)李子河剖面龍馬溪組有機(jī)碳含量較高，為040%～396%，均值為184%（表1）。其中TOC＞2%段集中在中上部30m左右，TOC＞1%的厚度超過(guò)40m，與美國(guó)Fort Worth盆地的Barnett頁(yè)巖［3］及川東南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖相似［10］。研究區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖也呈現(xiàn)一定的“二高”特征，硅質(zhì)含量高、TOC較高。根據(jù)硅質(zhì)含量與TOC的相關(guān)性（圖8）可以看出，高硅質(zhì)含量與TOC呈弱的負(fù)相關(guān)，說(shuō)明研究區(qū)生物成因硅質(zhì)巖是造成高TOC的主要原因。但是過(guò)多的陸源石英碎屑物質(zhì)的注入會(huì)對(duì)該區(qū)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行稀釋和破壞，從而降低有機(jī)碳的含量［5］。

通過(guò)對(duì)龍馬溪組硅質(zhì)巖系的硅質(zhì)成因、構(gòu)造環(huán)境及沉積水體環(huán)境的分析，結(jié)合主量元素及稀土元素特征可以看出，寧蒗盆地李子河地區(qū)龍馬溪組黑色巖層硅質(zhì)含量較高，為非純硅質(zhì)巖，主要形成于接近大陸邊緣的深水半深水中低鹽度海水沉積環(huán)境。源區(qū)有大量的泥質(zhì)級(jí)的陸源石英質(zhì)，其硅質(zhì)巖主要為生物成因。因?yàn)楣栀|(zhì)生物生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)需要大量硅，說(shuō)明該區(qū)沉積環(huán)境為富硅深水陸棚水體環(huán)境［6］。這種富硅水體環(huán)境不但使硅質(zhì)生物大量繁殖，提高了有機(jī)質(zhì)的生產(chǎn)率，而且對(duì)生物死亡后的埋藏和保存也起積極作用。同時(shí)，缺氧的還原環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存，形成富有機(jī)質(zhì)層段，對(duì)頁(yè)巖氣優(yōu)質(zhì)層位的選擇具有重要意義。另外，頁(yè)巖硅質(zhì)含量高，硅質(zhì)礦物越多，脆性越強(qiáng)，有利于形成自然裂縫和后期壓裂，是頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)的主控因素之一［6，9］。綜上研究可以看出，研究區(qū)龍馬溪組黑色巖系TOC含量及硅質(zhì)含量高，厚度較大，地表油氣顯示較為發(fā)育，為適合頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的富有機(jī)質(zhì)優(yōu)質(zhì)烴源巖儲(chǔ)層，具有一定的頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)意義［4，6，10］。

圖8 李子河剖面TOCSiO2相關(guān)性圖解Fig.8 Total organic carbon vs.SiO2diagram for the Lizihe section

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)康滇古陸西側(cè)寧蒗盆地李子河地區(qū)龍馬溪組黑色巖層的元素地球化學(xué)研究，得出如下結(jié)論。

（1）龍馬溪組黑色巖層硅質(zhì)含量較高，SiO2含量為6478%～9689%，平均為8315%，Al2O3與TiO2呈明顯正相關(guān)，與SiO2含量呈明顯負(fù)相關(guān)，SiO2／A12O3與A12O3具有明顯負(fù)相關(guān)，說(shuō)明該區(qū)硅質(zhì)巖為非純硅質(zhì)巖，含有較高比例的陸源泥質(zhì)沉積物。Al／（Al＋Fe＋Mn）值為053～075，均值為068；Fe／Ti值為638～1496，均值為1049；（Fe＋Mn）／Ti值為640～1820，均值為1077；Si／（Si＋Al＋Fe）值為082～099，均值為091。結(jié)合AlFeMn三角圖解，研究區(qū)硅質(zhì)巖主要為生物成因，是硅質(zhì)巖有機(jī)碳含量（TOC）高的主要原因。

（2）研究區(qū)∑REE北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式較平坦，近于平行，表明其物源區(qū)具有相對(duì)的一致性，構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式表現(xiàn)為輕稀土富集、負(fù)Eu異常的右傾型，與大陸邊緣硅質(zhì)巖稀土元素模式相似。MnO2／TiO2值0005～120之間，平均值為011；δCe值為046～092，均值為078。相關(guān)主量元素與稀土元素構(gòu)造圖解均指示研究區(qū)形成于大陸邊緣海沉積環(huán)境。沉積時(shí)水體較深，為大陸邊緣向洋盆區(qū)過(guò)渡型硅質(zhì)巖。

（3）龍馬溪組硅質(zhì)巖系的m值在496～3688之間，平均值為1175；CaO／（Fe＋CaO）值為0017～083之間，平均值為029，均說(shuō)明研究區(qū)沉積期海水鹽度較低，為低中等鹽度海水環(huán)境。稀土元素δCe負(fù)異常、δEu正異常及Ce／La值為104～209，均值為162，指示其沉積環(huán)境為低能還原靜水環(huán)境。還原環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存，是形成富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的關(guān)鍵因素。

（4）寧蒗盆地李子河地區(qū)龍馬溪組黑色巖系有機(jī)碳含量較高（TOC值為040%～396%）、硅質(zhì)含量高（SiO2值為6478%～9689%）、富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段厚度大（30m以上）、地表油氣顯示較為發(fā)育，為適合頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的富有機(jī)質(zhì)優(yōu)質(zhì)烴源巖儲(chǔ)層，具有一定的頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)意義。

致謝：感謝余謙及楊平兩位老師在文章修改過(guò)程中給予的幫助，同時(shí)對(duì)評(píng)審人員的嚴(yán)格審稿和建設(shè)性建議致以衷心的感謝。

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Black shales from the Longmaxi Formation in western XikangYunnan ancient land：Geochem istry and geological imp lications

ZHANG Qian1，3，WANG Jian2，3，YU Qian2，3，WANG Xiaofei3，ZHAO Ankun1，3，ZHANG Haiquan3，WANG Zhenghe3
（1.Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，Sichuan，China；2.Key Laboratory of Sedimentary Basins and Oil and Gas Resources，Ministry of Land and Resources，Chengdu 610081，Sichuan，China；3.Chengdu Center，China Geological Survey，Chengdu 610081，Sichuan，China）

The detailed element geochemical studies are conducted to ascertain the geological genesis and sedimentary environments of the black shales from the Longmaxi Formation in the southeastern Ninglang Basin on western XikangYunnan ancient land，and to provide helpful information for the shale gas exploration in this area.The black shales have higher SiO2contents ranging between 64.78%and 96.89%，positive correlation of Al2O3and TiO2contents and negative correlation of SiO2／Al2O3ratios and Al2O3contents，suggesting that the siliceous rocks in this area are not pure siliceous rocks buthigher proportion of terrigenous argillaceous deposits.The Al／（Al＋Fe＋Mn）（0.53－0.75），F(xiàn)e／Ti（6.38－14.96），（Fe＋Mn）／Ti（6.40－18.20），Si／（Si＋Al＋Fe）（0.82－0.99）ratios and AlFeMn triangular diagram indicate that the siliceous rocksmentioned above are biogenetic.The MnO2／TiO2ratios（0.005－1.20），δCe values（0.46－0.92），tectonic discrimination diagram and REE distribution patterns also indicate the continentalmargin abyssalbathyal sedimentary environments of the provenances.The salinity index of the sea water（m＝4.96－36.88），CaO／（Fe＋CaO）ratios（0.017－0.83），negativeδCe anomalies and positiveδEu anomalies，and Ce／La ratios（1.04－2.09）indicate the anoxic and lowtomoderatesalinitymarine sedimentary environments.There are slightly negative correlation between high organic carbon and high SiO2contents，indicating that the biogenetic siliceous roks should be responsible for the high organic carbon contents.The organicrich source rocks from the Longmaxi Formation in the Lizihe region are interpreted to be favourable for shale gas exploration due to high organic carbon contents，greater shale thickness and abundant surface oil and gas showings.

Longmaxi Formation；black shale；geochemical signature；geological implication

P534.43

A

10093850（2017）01009711

20160912；改回日期：20161018

張茜（1983－），女，碩士研究生，主要從事沉積地球化學(xué)，頁(yè)巖氣勘探方面的研究工作。zhangqian609＠qqcom

受國(guó)家重大科技專項(xiàng)課題《頁(yè)巖氣勘查評(píng)價(jià)技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用推廣》支持，課題編號(hào)2016ZX05034004