湘中漣源地區(qū)下石炭統(tǒng)天鵝坪組-陡嶺坳組沉積環(huán)境與有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理

王平，陳孝紅，田巍，李培軍，劉安

1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心（中南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心），湖北 武漢 430205;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083

我國(guó)南方地區(qū)古生界富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育，熱演化程度高(張金川等,2008;聶海寬等,2009)，是頁(yè)巖氣資源勘探的重要目標(biāo)層系。湘中漣源地區(qū)下石炭統(tǒng)天鵝坪組-陡嶺坳組黑色頁(yè)巖層系是新近發(fā)現(xiàn)的頁(yè)巖氣資源勘查的新層系之一(田巍等,2021;陳孝紅等,2022)。全球早石炭世杜內(nèi)中期處于冰期，而杜內(nèi)晚期-維憲早期處于間冰期，由于有機(jī)碳埋藏率改變影響了大氣二氧化碳濃度，導(dǎo)致氣溫發(fā)生波動(dòng)，南半球?qū)呒{冰蓋消融(Buggisch et al.,2008)，引起華南板塊海平面急速上升。與海平面上升相伴，洋流作用帶來了大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(Yao L et al.,2015)，為湘中地區(qū)下石炭統(tǒng)黑色頁(yè)巖形成及有機(jī)質(zhì)富集提供了良好的條件。

陳孝紅等（2022)認(rèn)為漣源凹陷天鵝坪組頁(yè)巖氣富集是凹陷盆地相、巖漿熱作用以及滑脫構(gòu)造共同作用的結(jié)果。田巍等（2021）認(rèn)為湘中坳陷天鵝坪組頁(yè)巖氣成藏主要受控于泥頁(yè)巖熱演化程度及構(gòu)造保存條件。湘中漣源地區(qū)天鵝坪組-陡嶺坳組沉積環(huán)境變化及有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理在頁(yè)巖氣富集成藏中的作用和地位研究尚顯不足。雖然海相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集是一個(gè)復(fù)雜的生物地球化學(xué)過程，但它對(duì)頁(yè)巖氣資源的勘查具有重要意義。根據(jù)不同的主控因素，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將有機(jī)質(zhì)富集分為“生產(chǎn)力模式”(Sageman et al.,2003;Gallego-Torres et al.,2007)、“保存模式”(Mort et al.,2007)及“稀釋模式”（Kevin et al.,2005）。生產(chǎn)力模式下的有機(jī)質(zhì)富集主要受控于海平面較高的初級(jí)生產(chǎn)力。保存模式主要受控于有機(jī)質(zhì)還原、硫化的保存環(huán)境。較高的陸源碎屑輸入被認(rèn)為可以稀釋有機(jī)質(zhì)(Tan Z Z et al.,2019)。因此，探討天鵝坪組-陡嶺坳組沉積環(huán)境與有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理，對(duì)于湘中地區(qū)頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)具有重要意義。

本文以湘中漣源凹陷白馬地區(qū)下石炭統(tǒng)天鵝坪組-陡嶺坳組黑色頁(yè)巖為研究對(duì)象，開展系統(tǒng)的沉積環(huán)境分析，利用地球化學(xué)手段對(duì)不同的沉積環(huán)境條件進(jìn)行恢復(fù)，通過相關(guān)性分析，揭示該地區(qū)天鵝坪組-陡嶺坳組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集的控制因素，以期為湘中地區(qū)下石炭統(tǒng)天鵝坪組頁(yè)巖氣成藏機(jī)理研究提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

湘中坳陷區(qū)位于華南板塊中部。南鄰華南褶皺系，北、西接雪峰-江南隆起，東連衡山隆起。湘中坳陷區(qū)是在早古生代淺變質(zhì)基底的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的陸表海沉積坳陷區(qū)。湘中坳陷經(jīng)過多期構(gòu)造活動(dòng)改造，形成了如今的“三凹兩凸”格局(漣源凹陷、邵陽(yáng)凹陷、零陵凹陷、龍山凸起和關(guān)帝廟凸起)（圖1）。區(qū)內(nèi)元古界至第四系均有出露，古生代至中生代沉積了多套頁(yè)巖層系（敬樂等，2012)。漣源凹陷內(nèi)下石炭統(tǒng)由海相沉積向上變?yōu)楹ｊ戇^渡相沉積，按照巖石組合特征依次為天鵝坪組、陡嶺坳組、石磴子組及測(cè)水組，其中天鵝坪組頁(yè)巖主要由鈣質(zhì)頁(yè)巖、泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r組成，并見有腕足化石與海百合化石；陡嶺坳組為灰黑色中-厚層生物碎屑灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，夾泥灰?guī)r和頁(yè)巖，并伴有珊瑚與腕足化石。

2 樣品采集和測(cè)試分析方法

本次研究以湘中地區(qū)漣源凹陷白馬水庫(kù)剖面下石炭統(tǒng)天鵝坪組上部、陡嶺坳組為研究對(duì)象(剖面位置詳見圖1)，系統(tǒng)采集了15件樣品，其中天鵝坪組11件，陡嶺坳組4件。將所有樣品洗凈、干燥并研磨至200目的粉末進(jìn)行主量、微量、稀土元素及TOC測(cè)試，所有測(cè)試由自然資源部中南礦產(chǎn)監(jiān)督檢測(cè)中心完成。有機(jī)碳含量使用LECO-CS600碳硫分析儀完成測(cè)試；主量元素采用X射線熒光光譜分析法測(cè)試；微量、稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)完成測(cè)試，其精度均優(yōu)于5%。

圖1 湘中坳陷構(gòu)造劃分（a）及下石炭統(tǒng)主要地層（b）（據(jù)陳林等，2021；田巍等，2021修改）Fig.1 Tectonic division of Xiangzhong Depression(a)and main stratigraphic of Lower Carboniferous(b)(Modified from Chen L et al.,2021;Tian W et al.,2021)

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 TOC、主量元素

天鵝坪組、陡嶺坳組樣品主量元素及TOC分析測(cè)試結(jié)果見表1。樣品中TOC含量0.30%～1.90%之間，均值為0.79%。主量元素中CaO含量為2.63%～43.14%，均值為23.28%，SiO2含量為15.44%～60.39%，均值為38.62%；Al2O3含量在3.45%～18.50%之間，均值為9.52%；FeO含量在1.33%～4.42%之間，均值為2.64%；K2O含量在0.62%～3.40%之間，均值為1.48%；MgO均值為1.39%；Fe2O3均值為1.23%，其余主量元素含量平均值均不超過1.0%(表1)。

表1 漣源地區(qū)下石炭統(tǒng)黑色頁(yè)巖主量元素及TOC含量(%)Table 1 Content of TOC and major elements from black shale of Lower Carboniferous in Lianyuan area(%)

3.2 微量元素

天鵝坪組、陡嶺坳組樣品微量元素分析測(cè)試結(jié)果見表2，其中天鵝坪組釩、鉻、鋇元素含量高于陡嶺坳組，而鍶、銣的含量要低于陡嶺坳組，其他元素含量差別不大。微量元素的富集系數(shù)可以反映某種元素相對(duì)富集程度，通過計(jì)算得出部分元素的富集系數(shù)。

表2 漣源地區(qū)下石炭統(tǒng)黑色頁(yè)巖微量元素含量及比值Table 2 Trace elements content and ratio from black shale of Lower Canboniferous in Lianyuna area

3.3 稀土元素特征

樣品稀土元素測(cè)試結(jié)果見表3。湘中漣源地區(qū)天鵝坪組、陡嶺坳組稀土元素總量(ΣREE)為34.65×10-6～195.02×10-6，均值為101.15×10-6，明顯低于后太古代澳大利亞頁(yè)巖(Post-Archaean Australian Shale,PAAS)的稀土元素總量平均值173.21×10-6和上地殼(Upper Continental Crust,UCC)的稀土總量146.37×10-6(Mort et al.,2007)。

表3 湘中漣源地區(qū)下石炭統(tǒng)黑色頁(yè)巖稀土元素含量Lable 3 Rare elements content from balck shae of Lower Carboniferous in Lianyuan area

4 沉積環(huán)境分析

4.1 古氣候

古氣候影響著母巖的風(fēng)化搬運(yùn)，在特定的地質(zhì)時(shí)間內(nèi)也制約著水體分層、鹽度以及海相烴源巖的形成(陳踐發(fā)等,2006)。古氣候在一定程度上影響著沉積環(huán)境，同時(shí)也會(huì)影響有機(jī)質(zhì)累積。CIA(化學(xué)風(fēng)化系數(shù))可以表征母巖的化學(xué)風(fēng)化程度(鄭琪，2021；李緒龍等,2022)，是評(píng)價(jià)古氣候的重要參數(shù)之一。

CIA=Al2O3/(CaO*+Al2O3+Na2O+K2O)×100(1)

式中所計(jì)算均采用摩爾數(shù)，CaO*為硅酸鹽中摩爾含量。由于CaO的來源不僅有陸殼風(fēng)化，同時(shí)也有海水沉積，因此在計(jì)算式中要扣除化學(xué)沉積的CaO。Mclennan et al.(1993)提出了公式CaO*=CaO-(10/3×P2O5)，對(duì)其進(jìn)行扣除，當(dāng)CaO的摩爾數(shù)小于Na2O時(shí)，則采用校正過的CaO進(jìn)行計(jì)算，反之則采用Na2O的摩爾數(shù)計(jì)算。此外，由于硅酸鹽礦物風(fēng)化時(shí)對(duì)K進(jìn)行吸附，因此，要使用公式(2)(Panahi et al.,2000)對(duì)K進(jìn)行校正。

K2O校正=(m×Al2O3+m×(CaO*+Na2O))/(1-m)(2)

式中K2O校正代表校正后的鉀含量，m=K2O/(Al2O3+CaO*+Na2O+K2O)為母巖元素組分。研究表明，CIA在50～65之間為干冷氣候，65～85之間為暖濕氣候，85～100之間為熱濕氣候(Bai Y Y et al.,2015)。天鵝坪組-陡嶺坳組頁(yè)巖（CaO小于40%的樣品）整體CIA值處于70～80之間，為暖濕氣候。但天鵝坪組中部頁(yè)巖的CIA值約為61，顯示為干冷氣候，應(yīng)代表杜內(nèi)中期冰期在本區(qū)的反映(郄文昆等,2007；陳孝紅等2022)。

4.2 海平面變化

在氧化條件下，Ce4+很難溶解于海水，在氧化的水體中體現(xiàn)為Ce的負(fù)異常(δCe＞1)，相對(duì)應(yīng)在沉積物中表現(xiàn)為Ce元素的正異常；相反在還原的水體中，Ce3+溶解度增加，海水中的Ce元素相對(duì)較高，造成了沉積物中Ce元素的負(fù)異常。隨著海水深度不斷加深，氧氣濃度越來越低，沉積物中Ce元素逐漸減少，δCe表現(xiàn)出負(fù)異常，因此利用Ce元素異常可以間接判斷海平面變化。Wilde et al.(1996)根據(jù)這一原理研究了蘇格蘭奧陶紀(jì)—志留紀(jì)古海平面變化，發(fā)現(xiàn)δCe曲線變化與海平面升降相反。研究區(qū)內(nèi)δCe在天鵝坪組下部自下而上逐步下降，至中部以后轉(zhuǎn)為上升，在CIA較小處δCe較高（表3），反映了研究區(qū)的海平面變化受氣候影響，在氣候較冷時(shí)期，海平面較低(圖2)。

圖2 漣源地區(qū)下石炭統(tǒng)黑色頁(yè)巖氧化還原環(huán)境及沉積環(huán)境綜合分析柱狀圖Fig.2 Comprehensive analysis column showing redox indictors and sedimentary environment of black shale of Lower Carboniferous in the Lianyuan area

4.3 碎屑物質(zhì)輸送

陸源碎屑的輸送對(duì)有機(jī)質(zhì)的富集具有多重影響，可以稀釋有機(jī)質(zhì)的含量，也可以?shī)A帶有機(jī)質(zhì)沉積到海底增加有機(jī)質(zhì)的豐度(Canfield.,1994)。Al、Zr、Ti被廣泛應(yīng)用于表征陸源碎屑輸入的強(qiáng)弱（李浩等，2017；方朝剛等，2022）。天鵝坪組頁(yè)巖中Al、Zr、Ti含量總體表現(xiàn)為較高水平，指示陸源碎屑輸入較多；陡嶺坳組的值變化不明顯，但陸源碎屑物質(zhì)輸入明顯低于天鵝坪組。結(jié)合海平面變化曲線發(fā)現(xiàn)，在海平面較高時(shí)陸源碎屑物質(zhì)較多，在海平面低時(shí)陸源物質(zhì)較少。造成這種變化的原因可能為湘中坳陷區(qū)毗鄰雪峰隆起，自中泥盆世雪峰隆起已隆升為剝蝕區(qū)，氣候變暖導(dǎo)致風(fēng)化作用加劇進(jìn)而增加了陸源碎屑的供給。

4.4 古生產(chǎn)力

海洋古生產(chǎn)力是評(píng)價(jià)水體產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)能力的重要指標(biāo)，也是影響有機(jī)質(zhì)富集的重要因素(Mort et al.,2007)。Ba元素在海水中主要以穩(wěn)定的BaSO4形式存在，被廣泛用來評(píng)價(jià)海洋古生產(chǎn)力(沈俊等,2011;Chen C et al.,2016;祝慶敏等,2021)。沉積物中Ba元素的來源有很多，一般有生物來源鋇(生源鋇)、陸源鋁硅酸鹽中鋇、海底熱液成因鋇、底棲生物分泌鋇(Dymond et al.,1992)，其中只有生源鋇(Babio)能夠反映生產(chǎn)力，為此要使用公式(3)（Dymond，1992）扣除陸源鋇。

生源鋇含量1000×10-6～5000×10-6指示環(huán)境較高的生產(chǎn)力水平，200×10-6～1000×10-6指示中等生產(chǎn)

力水平。根據(jù)計(jì)算，天鵝坪組生源Ba在63.08×10-6～220.92×10-6之間，均值139.30×10-6；陡嶺坳組為40.95×10-6～154.95×10-6，均值為94.52×10-6，整體古生產(chǎn)力處于較低的水平。

早石炭世華南板塊位于赤道附近，當(dāng)時(shí)對(duì)華南板塊具有影響的洋流都是自東向西的暖流，結(jié)合杜內(nèi)期華南板塊古地理特征與自華南板塊西南方向發(fā)生海侵的證據(jù)(邵龍義,1997)表明，大量淡水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及攜帶有機(jī)質(zhì)的碎屑物質(zhì)隨洋流作用輸送至湘中漣源地區(qū)，在途中受到古陸阻擋，攜帶有機(jī)質(zhì)的碎屑物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等可能隨著洋流運(yùn)移途中動(dòng)能的不斷減小，逐步發(fā)生沉降，使大部分有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在途中消耗，從而導(dǎo)致漣源凹陷內(nèi)水體古生產(chǎn)力相對(duì)較低。區(qū)內(nèi)Babio自天鵝坪組從下到上先上升后下降，在δCe最小值（即海平面最高處）達(dá)到較大約為221×10-6，然后隨海平面下降，古生產(chǎn)力逐漸降低，證明該時(shí)期內(nèi)海平面的升降變化影響著水體的古生產(chǎn)力。

4.5 氧化還原環(huán)境

氧化還原條件對(duì)有機(jī)質(zhì)的累積具有重要的影響。泥頁(yè)巖中部分化學(xué)元素對(duì)沉積過程中氧化還原條件變化相對(duì)敏感，其表現(xiàn)出的特征具有一定的環(huán)境指示意義，是定性恢復(fù)氧化還原環(huán)境的重要指標(biāo)。因此，使用微量元素、稀土元素判別沉積水體的氧化還原條件是相對(duì)可靠的(Tribovillard et al.,2006;Chen L et al.,2021)。目前許多指標(biāo)可以表征頁(yè)巖的氧化還原條件，V/(V+Ni)、Cu/Zn（熊小輝和肖加飛，2011）等指標(biāo)（表4）是判斷沉積水體氧化還原環(huán)境良好的指示標(biāo)志。

表4 氧化還原環(huán)境元素的判別指標(biāo)（據(jù)熊小輝和肖加飛，2011）Table 4 Element discrimination parameters in redox condition（After Xiong X H and Xiao J F,2011）

天鵝坪組-陡嶺坳組頁(yè)巖中V/(V+Ni)在0.62～0.82之間（表2），指示頁(yè)巖沉積于貧氧環(huán)境；Cu/Zn的值在0.20～0.73之間（表2），整體上也反映了貧氧環(huán)境。

4.6 水體滯留程度

水體滯留程度與相對(duì)海平面變化相聯(lián)系，水體滯留程度高表明盆地內(nèi)相對(duì)閉塞，微量元素?zé)o法隨底部海水與外界交換(Rowe et al.,2008)。相對(duì)封閉水體中氧氣濃度較低，而在不同氧化還原環(huán)境中微量元素的行為不同，Mo、U元素在缺氧、還原的環(huán)境中富集，據(jù)此可以使用其判斷水體滯留程度(Algeo and Lyons,2006；Algeo and Tribovillard,2009)。但是，Mo、U元素的使用相對(duì)具有一定的局限性，含有Mn和Fe的顆粒物質(zhì)可以吸附海水中的Mo，使沉積物中的Mo元素相對(duì)富集，破壞了指示滯留水體環(huán)境的準(zhǔn)確性。為了排除碎屑物質(zhì)的影響與稀釋效應(yīng)，Sweere et al.(2016)根據(jù)Al-Co×Mn來判斷水體滯留環(huán)境。Co與Mn元素富集因子乘積大于2則代表了滯留的水體環(huán)境，小于0.5則代表了開放的上升流環(huán)境。

Mn與Co元素富集系數(shù)利用公式（4）（Nance et al.,1976）計(jì)算：

其中XEF為樣品中某一元素的富集系數(shù)，PASS為后太古代澳大利亞頁(yè)巖（Taylor and Mclennan,1985）數(shù)據(jù)。經(jīng)過計(jì)算，天鵝坪組CoEF×MnEF有大于2的，也有小于0.5的（圖3），表明天鵝坪組頁(yè)巖的沉積環(huán)境變化較大，有學(xué)者認(rèn)為這種分布模式可能是由于季節(jié)性洋流所導(dǎo)致的(肖斌等，2021)，結(jié)合CIA變化曲線（圖2），該時(shí)期內(nèi)氣候出現(xiàn)冷熱交替與季節(jié)性變化相似，證明了漣源凹陷水體滯留程度變化與氣候相關(guān)。結(jié)合海平面變化曲線發(fā)現(xiàn)，在海平面高值時(shí)水體滯留程度增加，而海平面較低時(shí)水體滯留程度也相對(duì)較低。海平面在大量淡水的注入下升高，而與此同時(shí)由于上層海水的鹽度、溫度與底水不均一而導(dǎo)致了在凹陷內(nèi)上層水體與底水發(fā)生了分層，底水無法與上部淡水交換使得底水相對(duì)較為封閉；氣候變冷，海洋中淡水形成冰川，造成全球海平面下降，使得漣源地區(qū)表層水體的溫度下降、鹽度升高逐漸與底水趨于相似，使得水體分層減弱，底水與表層水體交換，滯留程度減小。

圖3 漣源地區(qū)下石炭統(tǒng)黑色頁(yè)巖水體滯留程度分析Fig.3 Analysis of water mass restricted degree of black shale of Lower Carboniferous in the Lianyuan area

4.7 TOC與氧化還原環(huán)境和古生產(chǎn)力關(guān)系

利用天鵝坪組-陡嶺坳組的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與氧化還原參數(shù)、古生產(chǎn)力參數(shù)等沉積環(huán)境指標(biāo)的相關(guān)性關(guān)系，分析天鵝坪組-陡嶺坳組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理。圖4中展示了天鵝坪組-陡嶺坳組TOC與氧化還原環(huán)境（V/(V+Ni)、Cu/Zn）、古生產(chǎn)力（生源Ba）和陸源碎屑（Al、Zr、Ti）指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系。

圖4 天鵝坪組-陡嶺坳組頁(yè)巖TOC與V/(V+Ni)、Cu/Zn、生源Ba、Ti、Al、Zr相關(guān)性Fig.4 Cross plots of V/(V+Ni)，Cu/Zn，BaBio，Ti，Al and Zr versus TOC of Tianeping and Doulingao Formation

天鵝坪組-陡嶺坳組頁(yè)巖中TOC與指示氧化還原條件的Cu/Zn（相關(guān)系數(shù)為0.0168）呈現(xiàn)微弱的正相關(guān)關(guān)系，與V/(V+Ni)具有負(fù)相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)為0.6716）。TOC與古生產(chǎn)力指標(biāo)生源Babio無直接相關(guān)性，說明古生產(chǎn)力也不是直接控制有機(jī)質(zhì)富集的因素。TOC與可指示陸源碎屑物質(zhì)Al、Zr、Ti元素呈現(xiàn)一定的相關(guān)關(guān)系，在一定程度上表明，TOC隨著陸源碎屑輸入量的增大而減小，說明頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集是由陸源碎屑控制的。

5 有機(jī)質(zhì)富集模式

根據(jù)湘中漣源地區(qū)TOC值與元素分析對(duì)比，結(jié)合區(qū)域沉積構(gòu)造背景，總結(jié)歸納出了湘中地區(qū)下石炭統(tǒng)天鵝坪組、陡嶺坳組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的富集模式圖（圖5）。

圖5 漣源地區(qū)黑色頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集模式（a為高海平面時(shí)期;b為低海平面時(shí)期）Fig.5 Organic matter enrichment model of black shale in the Lianyuan area（a.High sea-level stage;b.Low sea-level stage）

早石炭世湘中坳陷區(qū)繼承了晚泥盆世的古地理格局，受氣候波動(dòng)影響全球海平面在此期間發(fā)生頻繁變化。但漣源凹陷內(nèi)水體一直處于較深的貧氧環(huán)境，這為頁(yè)巖形成及有機(jī)質(zhì)富集提供了場(chǎng)所，而淡化海水?dāng)y帶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)涌入漣源凹陷，為天鵝坪組-陡嶺坳組黑色頁(yè)巖形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。一般來說，水體較深、古生產(chǎn)力高，更有利于有機(jī)質(zhì)的富集，通過各項(xiàng)沉積環(huán)境指標(biāo)的對(duì)比分析（圖2），發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了杜內(nèi)中期成冰事件后，氣候整體上變冷、低海平面變低，頁(yè)巖的TOC變高。

杜內(nèi)早期有機(jī)碳埋藏率下降，大氣二氧化碳濃度上升，氣候變暖導(dǎo)致南岡瓦納冰川融化，漣源地區(qū)海平面相對(duì)較高(圖5a)，大量帶有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的淡水涌入漣源凹陷，增強(qiáng)了上層透光帶細(xì)菌、生物的生命活動(dòng)，使得海洋表層的生產(chǎn)力略高于低海平面時(shí)期，但與此同時(shí)，溫暖氣候可能導(dǎo)致雪峰隆起風(fēng)化程度加強(qiáng)，加大了陸源碎屑的輸入，極大地稀釋了頁(yè)巖中的有機(jī)質(zhì)形成低TOC頁(yè)巖。杜內(nèi)中期成冰事件導(dǎo)致海平面處于較低狀態(tài)(圖5b)，相較于高海平面時(shí)期水體表層營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少、表層海水溫度較低，透光帶生物活動(dòng)強(qiáng)度減小，生產(chǎn)力低下。周圍古陸由于氣候變冷，風(fēng)化作用降低，對(duì)漣源凹陷內(nèi)的碎屑供應(yīng)略有減少，對(duì)有機(jī)質(zhì)的稀釋作用減弱，頁(yè)巖中保存下來的TOC高于高海平面狀態(tài)形成高TOC頁(yè)巖。氣候的冷熱交替導(dǎo)致海水滯留程度呈現(xiàn)出與現(xiàn)代海洋季節(jié)性變化相同的趨勢(shì)，但凹陷內(nèi)水體一直為貧氧、弱分層環(huán)境。雖然水體透光帶的生物活動(dòng)以及底水的貧氧環(huán)境為有機(jī)質(zhì)的累積提供了良好的基礎(chǔ)，但陸源碎屑的輸入不斷稀釋沉積物中的有機(jī)質(zhì)，形成了貧氧、低生產(chǎn)力條件下以陸源碎屑供應(yīng)為主導(dǎo)的有機(jī)質(zhì)富集模式，即“稀釋模式”。

6 結(jié)論

（1）地球化學(xué)特征表明湘中漣源地區(qū)下石炭統(tǒng)天鵝坪組-陡嶺坳組形成于氣候波動(dòng)、海平面振蕩變化背景下，凹陷內(nèi)水體為貧氧環(huán)境，水體滯留程度隨氣候、海平面變化呈現(xiàn)出現(xiàn)代海洋季節(jié)性變化的特點(diǎn)。

（2）湘中漣源凹陷早石炭世水體生產(chǎn)力、陸源輸送與滯留程度等沉積環(huán)境與氣候波動(dòng)所驅(qū)使的海平面變化相關(guān)。

（3）天鵝坪組-陡嶺坳組頁(yè)巖沉積時(shí)期為貧氧、低生產(chǎn)力背景，且與氧化還原環(huán)境、古生產(chǎn)力指標(biāo)無明顯相關(guān)性，和陸源碎屑具有一定相關(guān)性，表明天鵝坪組-陡嶺坳組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集主要受控于陸源碎屑的輸入。