中揚子西部下古生界頁巖沉積古環(huán)境

摘 要 【目的】下古生界筇竹寺組和龍馬溪組是中上揚子地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)的重點層系，而對兩套頁巖有機(jī)質(zhì)富集的控制因素一直缺乏系統(tǒng)對比研究?！痉椒ā恳灾袚P子西部兩套海相頁巖為例，對其在被動大陸邊緣和克拉通坳陷內(nèi)沉積學(xué)及地球化學(xué)特征進(jìn)行對比分析，探討有機(jī)質(zhì)差異富集主控因素及形成模式?！窘Y(jié)果】兩套頁巖高總有機(jī)碳（Total Organic Carbon，TOC）段均位于底部，形成于陸源輸入量低、古生產(chǎn)力水平高和保存條件好的環(huán)境，且筇竹寺組底部古生產(chǎn)力水平和底水還原程度更高，導(dǎo)致其TOC含量更高。此后，筇竹寺期盆地拉張裂陷作用持續(xù)減弱，龍馬溪期前陸撓曲—遷移作用逐漸增強(qiáng)，兩套頁巖均表現(xiàn)出陸源輸入量增大和保存條件變差的特點，但古生產(chǎn)力水平變化卻截然不同：筇竹寺期，洋流活動隨著海平面下降而減弱，古生產(chǎn)力水平隨之降低，而龍馬溪期，撓曲—遷移作用導(dǎo)致?lián)P子海盆北部障壁開口逐漸打開，洋流涌入規(guī)模逐漸擴(kuò)大，受海平面下降影響較弱，古生產(chǎn)力水平隨之升高。因此，縱向上，筇竹寺組TOC含量降低主要受古生產(chǎn)力水平降低、保存條件變差和陸源輸入量增大共同控制，而龍馬溪組則主要受后兩個因素控制。橫向上，兩套頁巖由被動大陸邊緣過渡至克拉通坳陷內(nèi)，海平面高度和洋流活躍程度均呈降低趨勢，保存條件和古生產(chǎn)力水平同時變差，TOC含量隨之降低。受此控制，筇竹寺組頁巖氣勘探開發(fā)重點應(yīng)向西南落實，而龍馬溪組則應(yīng)轉(zhuǎn)向西北方向，二者難以同時兼顧。【結(jié)論】該研究對于深入理解下古生界海相頁巖沉積古環(huán)境演化特征、有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理及指導(dǎo)頁巖氣勘探實踐均具有積極意義。

關(guān)鍵詞 笻竹寺組；龍馬溪組；黑色頁巖；有機(jī)質(zhì)；沉積古環(huán)境；富集主控因素

第一作者簡介 沈均均，男，1983年出生，博士，副教授，沉積儲層，E-mail： shenhema@163.com

中圖分類號 P531 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

中國南方揚子地區(qū)廣泛發(fā)育古生界海相富有機(jī)質(zhì)頁巖，其中下寒武統(tǒng)筇竹寺組和下志留統(tǒng)龍馬溪組是頁巖氣最具遠(yuǎn)景的兩套層系，被列為海相頁巖氣勘探開發(fā)的重點[1?4]。頁巖中有機(jī)質(zhì)含量是決定其含氣性和儲集性能好壞的一個關(guān)鍵指標(biāo)[4?5]，其形成和富集又受控于沉積古環(huán)境[6]。因此，對有機(jī)質(zhì)沉積古環(huán)境的研究可為優(yōu)質(zhì)頁巖儲層分布預(yù)測和“甜點”段優(yōu)選提供理論依據(jù)[7]。

筇竹寺組沉積的早寒武世經(jīng)歷了從新元古代冰期事件過渡到古生代暖球事件[8]，全球古氣候、古海洋環(huán)境和古生物群落均發(fā)生了劇烈的變化[9?10]，受全球大規(guī)模海侵事件和區(qū)域性拉張裂陷作用的影響[11]，揚子地區(qū)廣泛發(fā)育黑色頁巖；龍馬溪組沉積的奧陶紀(jì)—志留紀(jì)之交同樣發(fā)生了一系列重大地質(zhì)事件，包括岡瓦納冰川消融、生物復(fù)蘇與輻射、火山噴發(fā)和上升洋流侵入等[12?14]，在這些地質(zhì)事件和前陸擠壓—撓曲作用的共同影響下，揚子地區(qū)又沉積了另一套黑色頁巖層系[7]，其總有機(jī)碳（Total Organic Carbon，TOC）含量整體低于筇竹寺組?？紤]到兩套頁巖層系復(fù)雜的地質(zhì)背景，目前對筇竹寺組和龍馬溪組頁巖的對比研究主要集中在儲層發(fā)育和含氣性特征兩個方面[15?18]，而對沉積古環(huán)境的對比研究相對較少。前人認(rèn)為筇竹寺組受上升洋流作用和熱液活動影響較龍馬溪組大，來自大洋深部或其他區(qū)域的非有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)的補(bǔ)給更多，古生產(chǎn)力水平更高，由此導(dǎo)致其TOC含量要高于龍馬溪組[5，10?11]。但這種認(rèn)識較為片面，一方面，大量的研究證實有機(jī)質(zhì)富集過程中生產(chǎn)力和保存的影響作用是同時進(jìn)行的，且這一過程還會受到陸源碎屑輸入、構(gòu)造活動、氣候變化等其他因素的影響，從而導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)差異富集[5?7，11]；另一方面，龍馬溪組沉積期，位于揚子海盆北緣、南秦嶺洋入口的城口—巫溪地區(qū)上升洋流極為活躍[19?21]，但前期的對比研究在數(shù)據(jù)點的選擇上常忽視這一區(qū)域，將龍馬溪組滯留盆地（洋流活動較弱）與筇竹寺組被動大陸邊緣區(qū)（洋流活躍）的數(shù)據(jù)點進(jìn)行對比[5]，取得的認(rèn)識往往受數(shù)據(jù)限制不具代表性。

鑒于此，本文以中揚子西部下寒武統(tǒng)筇竹寺組和下志留統(tǒng)龍馬溪組為研究對象，在筇竹寺組主要采集了被動大陸邊緣甕安垛丁關(guān)、古丈默戎和鄂西海槽內(nèi)的長陽白竹嶺剖面樣品，在龍馬溪組主要采集了被動大陸邊緣巫溪白鹿剖面和前陸撓曲滯留盆地秭歸新灘、宜探3井的樣品，利用巖心/露頭、全巖X射線衍射、巖石薄片、有機(jī)質(zhì)含量和元素分析數(shù)據(jù)對兩套頁巖層系沉積學(xué)和地球化學(xué)的變化特征進(jìn)行對比分析，系統(tǒng)探討兩套頁巖層系在相似地質(zhì)背景下的沉積古環(huán)境差異性，并對從被動大陸邊緣→克拉通坳陷內(nèi)沉積古環(huán)境變化進(jìn)行對比分析，明確兩套頁巖層系有機(jī)質(zhì)富集的主控因素及差異性，建立相應(yīng)的富集模式，以期為中揚子西部地區(qū)下一步頁巖氣的勘探開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)主要包括貴州省北部、湖南省西部、湖北省西部和重慶市東北部地區(qū)（圖1a）。早寒武世筇竹寺期，因新元古代羅迪尼亞超大陸裂解，全球范圍內(nèi)的海侵導(dǎo)致海平面大規(guī)模上升，揚子地塊處于拉張背景下，在埃迪卡拉紀(jì)—寒武紀(jì)轉(zhuǎn)折期由裂谷型盆地逐漸演化為一個克拉通型盆地[22?29]（圖1b）。古地理恢復(fù)顯示揚子地塊形成于古赤道附近[24]，其西側(cè)為大洋，東側(cè)為向東開口的被動大陸邊緣斜坡，海相頁巖廣泛分布于揚子地區(qū)，受拉張裂陷作用控制，在川西德陽—安岳裂陷槽和鄂西海槽內(nèi)富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度更大[4]。依據(jù)筇竹寺組巖性、電性和地化特性，由底至頂可分為三段，由筇一段至筇三段，有機(jī)質(zhì)、生物硅質(zhì)含量和自然伽馬（GR）測井?dāng)?shù)值逐漸降低，而灰質(zhì)、粉砂質(zhì)含量逐漸升高，巖性由黑色碳質(zhì)—硅質(zhì)頁巖逐漸過渡到灰白色粉砂質(zhì)頁巖、灰質(zhì)頁巖（圖1b）。筇竹寺期，研究區(qū)從北東向南西方向沉積序列發(fā)育完整，依次為淺水陸棚相、深水陸棚相和斜坡相[25?26]（圖1a）。

早志留世龍馬溪期，揚子地塊仍處于古赤道附近[27]，此時廣西運動進(jìn)入強(qiáng)烈期，華夏板塊向揚子板塊擠壓碰撞作用增強(qiáng)，在揚子地區(qū)形成隆坳相間的構(gòu)造格局；受周緣川中隆起、黔中隆起和江南—雪峰隆起及局部水下高地圍限，揚子地塊逐漸演化為僅向北開放并與秦嶺洋相連的半封閉—低能缺氧的海盆[28]；受前陸擠壓—撓曲作用影響，富有機(jī)質(zhì)頁巖主要分布于四川盆地南部—東部、黔北—湘西及鄂西北等隆后坳陷區(qū)內(nèi)[4]（圖1c）。依據(jù)龍馬溪期前陸負(fù)載撓曲效應(yīng)變化規(guī)律，可將其劃分為撓曲—沉降期（赫南特—魯?shù)て冢?、撓曲—遷移初期（埃隆早期）和撓曲—遷移擴(kuò)張期（埃隆中—晚期）三個階段[14，21]。隨著構(gòu)造活動的逐漸增強(qiáng)，巖性特征發(fā)生明顯變化，由早期的生物硅質(zhì)頁巖沉積逐漸演化為碳質(zhì)頁巖和黏土質(zhì)頁巖不等厚互層沉積，有機(jī)質(zhì)和生物硅含量、黃鐵礦和筆石發(fā)育規(guī)模均呈逐漸降低趨勢（圖1d）。龍馬溪期，研究區(qū)沉積體系展布方向與筇竹寺期截然不同，從北西向南東方向依次為深水陸棚相和淺水陸棚相[14]（圖1a，c）。

2 樣品采集及實驗方法

2.1 樣品采集

針對筇竹寺組黑色頁巖段共采集樣品134件，其中采自被動大陸邊緣的黑色頁巖樣品共計82件，包括古丈默戎剖面的28件和甕安垛丁關(guān)剖面的54件，采自鄂西海槽長陽白竹嶺剖面樣品共計52件；針對龍馬溪組黑色頁巖段共采集樣品102件，其中采自被動大陸邊緣巫溪白鹿剖面樣品共計22件，采自前陸撓曲滯留盆地樣品共計80件，包括秭歸新灘剖面的35件和遠(yuǎn)安宜探3井的45件，對這些樣品進(jìn)行了有機(jī)碳含量、礦物巖石學(xué)特征分析和微體古生物鑒定，依據(jù)上述實驗結(jié)果，又在默戎、垛丁關(guān)、白竹嶺、白鹿、新灘和宜探3井樣品中進(jìn)一步挑選出7塊、13塊、17塊、22塊、18塊和17塊樣品進(jìn)行元素分析。

2.2 實驗方法

文中黑色頁巖樣品的分析測試工作均由中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院地質(zhì)實驗室完成。有機(jī)質(zhì)豐度測試由德國Eltra CS580A型碳硫測定儀完成，分析的精度優(yōu)于±0.5%；射線X衍射分析所用儀器為Philips PW1830 型X 射線衍射儀，將粉末樣品置于衍射儀中，利用Cu-Ka射線進(jìn)行掃描，獲得衍射圖譜，在通過Panalytical X’PertHighscore Plus軟件確定礦物種類和相對含量；主量元素分析采用堿熔玻璃片法，在Rigaku 100e型波長色散型X熒光光譜儀（XRF）上進(jìn)行測試；微量和稀土元素使用德國Thermo Fisher Scientific公司制造的型號為ICP-MS X SERIES電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。

2.3 數(shù)據(jù)處理

某一元素在沉積物中的富集程度一般用富集系數(shù)（EFS）來排除陸源輸入和其他因素的影響[29]，其計算公式如下：

XEF=（X/Al）sample（/ X/Al）PAAS （1）

式中：X和Al代表了樣品中某一元素X和Al的含量，樣品用PAAS（后太古宙澳大利亞頁巖）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

C-S-Fe-P系統(tǒng)中的Corg/P值常被用來指示水體氧化還原條件[30]，其計算公式如下：

Corg/P=（有機(jī)碳含量/C元素摩爾質(zhì)量）（/ P元素含量/P元素摩爾質(zhì)量） （2）

式中：厭氧環(huán)境中Corg/P值大于100，貧氧環(huán)境中Corg/P值介于50～100，富氧環(huán)境Corg/P值小于50[30]。

僅來源于生物作用的Ba被稱為過剩鋇（BaXS），常被用來指示古生產(chǎn)力水平。一般利用Ba的總含量減去陸源碎屑Ba的估算含量[31]，其計算公式如下：

BaXS=Basample-Alsample×（Ba/Al）PAAS （3）

式中：Basample和Alsample分別為所測樣品中的Ba和Al的總含量，（Ba/Al）PAAS為后太古宙澳大利亞頁巖中這兩元素的比值。

3 頁巖基本地質(zhì)特征

3.1 有機(jī)碳含量

研究區(qū)被動大陸邊緣筇一段TOC 含量介于2.7%～9.5%，平均為5.7%；筇二段TOC 含量介于1.4%～5.0%，平均為3.6%；筇三段TOC 含量介于0.2%～2.0%，平均為1.0%。拉張裂陷槽筇一段TOC含量介于1.9%～8.5%，平均我4.1%；筇二段TOC含量介于0.4%～3.3%，平均為1.8%；筇三段TOC含量介于0.8%～1.1%，平均為0.9%（表1、圖2）。

進(jìn)入龍馬溪期后，被動大陸邊緣LM1～LM5 TOC含量介于2.9%～7.3%，平均為4.7%；LM6 TOC含量介于0.3%～3.3%，平均為2.6%，剔除細(xì)砂巖數(shù)據(jù)點后平均值為2.9%；LM7 TOC 含量介于2.0%～2.9%，平均為2.6%。前陸撓曲滯留盆地在LM1～LM5 TOC含量介于2.5%～5.7%，平均為3.5%；LM6 TOC 含量介于1.5%～2.9%，平均為2.3%；LM7 TOC含量介于0.1%～1.6%，平均為0.7%（表2、圖3）。

整體來看，下古生界兩套海相頁巖高TOC部分均位于底部，且筇竹寺組頁巖TOC含量要高于龍馬溪組（相似沉積背景下）?？v向上由底至頂，兩套海相頁巖TOC含量均表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，橫向上由被動大陸邊緣至克拉通坳陷，TOC含量同樣呈現(xiàn)出降低趨勢。

3.2 沉積學(xué)及礦物巖石學(xué)特征

3.2.1 筇竹寺組

筇一段被動大陸邊緣以黑色硅質(zhì)巖沉積為主，內(nèi)部紋層不發(fā)育，骨架顆粒以放射蟲為主（圖4a、圖5a，b），石英含量較高（平均65.6%），多為生物成因的圓形—次圓形微晶—粉晶顆粒，碳酸鹽巖（平均2.3%）和黏土礦物含量（平均15.7%）均較低；進(jìn)入鄂西海槽后，巖性以灰黑色硅質(zhì)頁巖沉積為主，骨架顆粒仍以放射蟲為主（圖4a、圖5c，d），石英（平均44.7%）含量較被動大陸邊緣區(qū)明顯降低，碳酸鹽巖（平均7.9%）和黏土礦物（平均27.4%）含量則明顯升高。

筇二段被動大陸邊緣以灰黑色硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁巖互層沉積為主，石英（平均62.7%）含量較早期有所降低，鏡下可見大量的硅質(zhì)生物碎屑和放射蟲骨架顆粒（圖4a、圖5e，f），黏土礦物（平均24.2%）含量有所升高，碳酸鹽巖含量（平均0.2%）仍處于較低水平；進(jìn)入鄂西海槽后，巖性以黏土質(zhì)硅質(zhì)混合頁巖和鈣質(zhì)硅質(zhì)混合頁巖互層為主，石英（平均28.4%）含量在縱、橫向上均發(fā)生明顯降低，以生物成因放射蟲為主，但大部分被方解石所交代，碳酸鹽巖（平均30.9%）含量則明顯升高[32]，剖面上可見鈣質(zhì)以紋層狀夾于黑色頁巖中，鏡下成層性較弱，主要以斑點狀順層分布于富有機(jī)質(zhì)的黏土質(zhì)基質(zhì)中，黏土礦物（平均28.6%）含量變化較?。▓D4a、圖5g，h）。

筇三段被動大陸邊緣以深灰色粉砂質(zhì)頁巖為主，石英（平均53.1%）以陸源成因為主，常呈顆粒狀分散于富含黏土的基質(zhì)中（圖5i，f），黏土礦物（平均35.9%）含量較筇二段明顯升高，碳酸鹽巖（平均1.6%）含量變化不大；進(jìn)入鄂西海槽后，巖性以鈣質(zhì)頁巖為主，石英（平均18.4%）和黏土礦物含量（平均19.0%）在縱、橫向上均發(fā)生明顯降低，碳酸鹽巖含量（平均51.2%）則升高明顯[32]，露頭可見大量鈣質(zhì)條帶，厚度約5 cm，顯微鏡下也可看到鈣質(zhì)紋層發(fā)育（圖5k，l）。

3.2.2 龍馬溪組

LM1～LM5沉積期（赫南特末期—魯?shù)て冢┍粍哟箨戇吘墔^(qū)以黑色硅質(zhì)巖沉積為主，石英（平均70.0%）含量較高，微觀鏡下顯示其主要為生物成因硅質(zhì)放射蟲（圖4b、圖6a，b），黏土礦物（平均22.2%）含量較低，不含碳酸鹽巖；進(jìn)入前陸撓曲滯留盆地后，以黑色硅質(zhì)巖與硅質(zhì)頁巖不等厚互層沉積為主，石英含量（平均65.3%）較被動大陸邊緣有所下降，仍以生物成因為主（圖4b、圖6c，d），黏土礦物（平均19.5%）和碳酸鹽巖（平均1.2%）礦物含量較低，與被動大陸邊緣差異較小。

LM6沉積期（埃隆早期）被動大陸邊緣區(qū)以灰黑色硅質(zhì)頁巖沉積為主，夾一套厚度約20 cm的灰白色細(xì)砂巖。石英（平均49.2%）含量較早期下降明顯，以硅質(zhì)放射蟲為主（圖4b、圖6e，f），黏土礦物（平均39.3%）含量較早期升高明顯，不含碳酸鹽巖。硅質(zhì)頁巖中可見大量順層分布的橢球狀重晶石結(jié)核體（上升洋流所帶來的富鋇物質(zhì)通過生物作用富集而形成[33]）（圖6e）。同時，所夾的薄層灰白色細(xì)砂巖具有較高的GR 值，一般介于180～203 CPS（圖1d、圖3），鏡下顯示其為富含深海相有孔蟲的生屑砂巖（圖6e），礦物組成以硅質(zhì)為主（58.1%），其次為碳酸鹽礦物（26.1%），黏土礦物含量較低（9.9%），該套砂巖在城口—神農(nóng)架一線均可見，是判斷上升洋流活躍的重要標(biāo)志[19，21]；前陸撓曲滯留盆地以灰黑色硅質(zhì)頁巖沉積為主，重晶石結(jié)核體和高GR砂巖不再發(fā)育。石英（平均50.7%）含量較高，生物成因（次圓狀）和陸源輸入（次棱角狀）石英均有發(fā)育，常與云母和黏土礦物呈條帶狀聚集，顯弱的水平紋層結(jié)構(gòu)（圖4b、圖6g，h）。黏土礦物（平均35.8%）含量與被動大陸邊緣差異較小。下文將此種成因的硅質(zhì)頁巖統(tǒng)稱為碳質(zhì)頁巖，以便和生物成因硅質(zhì)頁巖進(jìn)行區(qū)分。

LM7沉積期（埃隆中—晚期）被動大陸邊緣區(qū)以灰黑色生物成因硅質(zhì)頁巖沉積為主，骨架顆粒主要為放射蟲、海綿骨針和硅質(zhì)生物碎屑（圖4b、圖6i，j），石英（平均48.9%）和黏土礦物（平均39.7%）含量較LM6沉積期未發(fā)生明顯變化；在前陸撓曲滯留盆地內(nèi)，以深灰色黏土質(zhì)頁巖和粉砂質(zhì)頁巖沉積為主，砂質(zhì)水平紋層發(fā)育。石英含量相對較低（平均41.1%），主要來自于陸源補(bǔ)給，以次棱角形細(xì)晶顆粒為主，分散于富含黏土的基質(zhì)中（圖6k，l），黏土礦物含量較高，平均為48.0%。

總體來看，筇竹寺組和龍馬溪組沉積早期在被動大陸邊緣區(qū)均以生物成因的硅質(zhì)巖為主，至克拉通坳陷，兩套頁巖層系均表現(xiàn)出硅質(zhì)含量降低、黏土礦物含量升高的特點。進(jìn)入兩套海相頁巖沉積的中—后期，伴隨著海平面的持續(xù)下降，生物硅質(zhì)含量均表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，其中在筇二段—筇三段沉積期，被動大陸邊緣區(qū)受川中古隆起（碎屑巖）影響，黏土礦物和陸源石英碎屑含量逐漸升高。鄂西海槽內(nèi)受鄂中古陸（碳酸鹽巖）影響，碳酸鹽巖礦物含量逐漸升高；在LM6～LM7沉積期，全區(qū)均呈現(xiàn)出黏土礦物含量逐漸升高的特點。

4 沉積古環(huán)境對比分析

4.1 陸源輸入

沉積物中Al和Ti元素的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，很少受風(fēng)化作用和成巖作用的影響，Al通常只存在于黏土礦物等鋁硅酸鹽礦物中，Ti主要賦存于金紅石和鈦鐵礦等含鈦重礦物中，因此Al2O3含量和Ti/Al值常被用來評估沉積物中陸源輸入[31]。筇一段至筇三段沉積期，被動大陸邊緣區(qū)Al2O3含量（平均值9.8%→15.05%→15.1%）呈升高的趨勢，而Ti/Al（×102）值（平均值5.6→5.2→4.8）則呈降低趨勢。在拉張裂陷槽內(nèi)，由于陸源碎屑補(bǔ)給（鈣質(zhì)碎屑為主）主要來自鄂中碳酸鹽巖古陸[32?33]，Al2O3 含量（10.3%→10.4%→8.8%）和Ti/Al（×102）值（平均值4.8→5.6→5.8）已不能準(zhǔn)確指示其變化規(guī)律，而考慮了碳酸鹽巖礦物影響的Al2O3+MgO+CaO（均值19.1%→33.6%→40.0%）含量呈升高趨勢（表1、圖2），與巖礦特征變化規(guī)律吻合（圖5），指示效果好；由LM1～LM5至LM7沉積期，被動大陸邊緣區(qū)和前陸撓曲滯留盆地內(nèi)Al2O3含量（平均值13.8%→21.9%→25.3%，8.5%→14.6%→17.3%）均呈升高趨勢，而Ti/Al（×102）值在被動大陸邊緣區(qū)（平均值5.2→5.3→5.7）變化與巖礦特征不符（圖6），這可能與洋流活動的持續(xù)增強(qiáng)[19]，攜帶自大洋深部Ti元素含量升高有關(guān)[34?37]；前陸撓曲滯留盆地內(nèi)受洋流影響作用較弱，呈降低趨勢（平均值6.4→4.8→4.8）（表2、圖3）。

綜合分析陸源輸入代理指標(biāo)和巖礦特征變化規(guī)律，認(rèn)為研究區(qū)筇竹寺組和龍馬溪組陸源輸入量由底至頂均呈逐漸升高的趨勢，海平面持續(xù)下降和構(gòu)造活動強(qiáng)弱變化（筇竹寺期拉張裂陷作用持續(xù)減弱[30]，龍馬溪期前陸擠壓—撓曲作用持續(xù)增強(qiáng)[14]）是形成這種現(xiàn)象的主要原因。

4.2 古氧化還原條件

為了能夠準(zhǔn)確地反映研究區(qū)兩套海相頁巖水體氧化還原條件變化規(guī)律，綜合運用雙金屬元素比值（Ni/Co，U/Th）、C-S-Fe-P系統(tǒng)（Corg/P）和微量元素富集系數(shù)（MoEF、UEF）等指標(biāo)對其進(jìn)行研究[34?36]。其中，厭氧環(huán)境中Ni/Co值大于7，U/Th值大于1.25，富氧環(huán)境中Ni/Co值小于5，U/Th值小于0.75，處于中間數(shù)值范圍內(nèi)為貧氧環(huán)境[25]。筇一段至筇三段沉積期，被動大陸邊緣區(qū)U/Th、Ni/Co、U-EF、Mo-EF和Corg/P值均呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢（平均值變化分別為6.0→7.8→0.7，22.2→9.7→4.4，29.3→23.3→3.3，116.6→58.5→18.1，220.4→212.0→110.2），指示底水還原程度逐漸減弱，其中在筇一段和筇二段均以厭氧環(huán)境為主，筇三段以貧氧—富氧環(huán)境為主。拉張裂陷槽內(nèi)變化趨勢與之一致（平均值變化分別為3.2→0.9→0.9，7.5→4.2→4.3，12.7→3.9→3.4，80.1→18.1→11.7，327.7→80.8→52.4），底水環(huán)境表現(xiàn)出厭氧→貧氧—富氧→富氧的變化規(guī)律（表1、圖2）；由LM1～LM5至LM7沉積期，被動大陸邊緣區(qū)整體以厭氧環(huán)境為主，U/Th、Ni/Co、U-EF、Mo-EF和Corg/P值指示底水還原程度逐漸降低（平均值變化分別為1.1→0.8→0.7，13.1→10.3→11.0，4.8→3.7→2.1，55.0→17.5→12.3，131.8→125.9→112.5），前陸撓曲滯留盆地內(nèi)底水環(huán)境則表現(xiàn)出厭氧→厭氧—貧氧→富氧的變化規(guī)律（平均值變化分別為1.2→0.6→0.2，16.5→6.4→3.2，11.3→5.5→1.6，69.7→17.8→4.4，237.0→145.2→34.1）（表2、圖3）。

以上分析表明，下古生界兩套海相頁巖底水還原程度均表現(xiàn)出由底至頂逐漸減弱的趨勢，且被動大陸邊緣區(qū)還原程度整體高于克拉通坳陷內(nèi)。此外，在相似沉積背景下，筇竹寺組底部（筇一段）高TOC 頁巖段各項指標(biāo)總體高于龍馬溪組底部（LM1～LM5），指示其具有更強(qiáng)的底水還原程度，這與前人通過對硫元素化學(xué)種[38]和草莓狀黃鐵礦形貌特征[39]對比研究所取得的認(rèn)識一致。

4.3 古生產(chǎn)力水平

海相沉積物中的Ba和P等元素是目前應(yīng)用最為廣泛的古生產(chǎn)力評價指標(biāo)，其值越大，反映初級古生產(chǎn)力水平越高。需要注意的是，缺氧條件下的硫酸鹽還原過程中會導(dǎo)致BaSO4 的分解，從而導(dǎo)致Ba 的指示失真[31]。由于大部分沉積巖中的元素既有生物來源又有陸源輸入，因此常用元素中生物來源部分的含量（BaXS）或鋁歸一化（P/Al）去除陸源影響后的結(jié)果對古生產(chǎn)力水平進(jìn)行評價[31，34]。筇一段至筇三段沉積期，被動大陸邊緣區(qū)BaXS 含量（垛丁關(guān)：2 407.8→879.0→240.9 μg/g，墨戎缺失筇二段：筇一段22 094.6→筇三段2 807.6）呈逐漸降低的趨勢，P/Al值（149.7→51.3→40.1）也呈逐漸降低趨勢，與BaXS 含量變化保持一致。拉張裂陷槽內(nèi)，BaXS 值（1 599.8→738.9→495.3 μg/g，逐漸降低）和P/Al 值（76.9→89.6→93.0，逐漸升高）的變化趨勢截然相反，P/Al 值的升高與來自鄂中古陸（形成于梅樹村期—滄浪鋪早期，以燈影組為基巖[40]）的富含藻類（形成于富含N、P的水體環(huán)境[41]）的微生物碳酸鹽巖礦物碎屑輸入量升高密切關(guān)[32?33，42]（表1、圖2，5），并不能指示原始水體古生產(chǎn)力水平升高[42]；LM1～LM5至LM7沉積期，被動大陸邊緣區(qū)BaXS值（3 136.4→6816.3→15 790.0 μg/g）呈現(xiàn)出明顯升高的趨勢，這與撓曲—遷移作用增強(qiáng)導(dǎo)致南秦嶺洋進(jìn)入揚子海盆入口處的開口逐步打開，洋流作用逐漸增強(qiáng)密切相關(guān)[19，21]，而P/Al 值（123.1→69.0→52.0）則逐漸降低，與洋流活躍程度呈負(fù)相關(guān)性，間接反映這一時期的洋流中并不富含P 元素。前陸撓曲滯留盆地內(nèi)，BaXS 值（949.2→1 040.7→666.0 μg/g）表現(xiàn)出先升高后降低趨勢，LM7沉積期BaXS含量的降低與周緣古陸抬升和海平面下降導(dǎo)致的洋流影響作用減弱相關(guān)，P/Al值（93.9→57.6→54.1）則表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢（表2、圖3）。

以上結(jié)果顯示，筇竹寺組沉積期，研究區(qū)古生產(chǎn)力水平縱向上均呈逐漸降低的趨勢，而龍馬溪組古生產(chǎn)力水平變化與之明顯不同，在被動大陸邊緣區(qū)呈逐漸升高的趨勢，前陸撓曲滯留盆地內(nèi)則表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。同時，兩套海相頁巖在不同沉積期均表現(xiàn)出被動大陸邊緣古生產(chǎn)力水平高于克拉通坳陷，且在底部高TOC頁巖段，筇竹寺組古生產(chǎn)力水平更高。

4.4 古水文學(xué)特征

大陸邊緣上升流環(huán)境（如現(xiàn)代海洋中的秘魯邊緣）的特點是初級生產(chǎn)力高，主要是由于上升洋流大規(guī)模驅(qū)動深部海水上涌，帶來大量的營養(yǎng)物質(zhì)所致，但這些深海水體中常缺乏Co和Mn，因此在上升洋流帶沉積物中，Co和Mn的富集受其再供應(yīng)不足限制，而滯留盆地中，Co和Mn的供應(yīng)以河流注入為主，因此不太可能發(fā)展到自身富集受到供應(yīng)限制的階段，用于區(qū)分CoEF×MnEF中的上升流和滯留設(shè)置的邊界為0.5[43]（圖7）；氧化還原敏感元素Mo和TOC的比值常被用來判斷海水滯留程度，低的Mo/TOC值指示強(qiáng)烈的水體滯留程度，反之，則水體滯留程度越弱（圖8），但該方法只適用于具有一定水體限制的缺氧環(huán)境[31]。本文綜合Al-CoEF×MnEF和Mo/TOC圖版對兩套頁巖層系上升洋流和水體滯留特征進(jìn)行對比分析，探討其古水文變化規(guī)律。

筇竹寺組沉積期，CoEF×MnEF圖版指示被動大陸邊緣以開放/上升流環(huán)境為主，由筇一段至筇三段，CoEF×MnEF 值（0.110→0.018→0.17）整體呈現(xiàn)出升高的趨勢，反映出洋流活動減弱，而Mo/TOC值（9.7→19.7→12.0）所指示水文性質(zhì)（滯留程度呈減弱的趨勢）與之矛盾，且與海平面下降的背景不符（表1、圖7a、圖8a），這是因為被動大陸邊緣的開放海洋環(huán)境中同時具有利于TOC和微量元素Mo富集的條件，當(dāng)兩者同時富集時，會導(dǎo)致Mo/TOC值偏低，不能有效地判斷水體滯留程度[20]；在拉張裂陷槽內(nèi)，CoEF×MnEF圖版指示筇一段以開放—季節(jié)性洋流過渡環(huán)境為主，此后以季節(jié)性洋流為主，不同時期洋流活躍程度均低于被動大陸邊緣，CoEF×MnEF值（0.752→0.921→0.908）與Mo/TOC 值（8.5→7.1，筇三段富氧，不再適用）所指示古水文變化規(guī)律保持一致（表1、圖7a、圖8a），顯示洋流活動減弱，滯留程度增強(qiáng)。

龍馬溪組沉積期，CoEF×MnEF圖版指示被動大陸邊緣以開放/上升流環(huán)境為主，LM1～LM5至LM7沉積期，CoEF×MnEF值（0.049→0.024→0.011）整體呈降低的趨勢（表2、圖7b），反映洋流活動逐漸增強(qiáng)，這與巖礦發(fā)育特征（LM6硅質(zhì)頁巖中出現(xiàn)高GR、富鋇砂巖夾層和重晶石結(jié)核體）和BaXS值縱向變化規(guī)律（逐漸升高）吻合（表2、圖3、圖6e），由此推測研究區(qū)洋流活躍程度受海平面升降影響較弱，構(gòu)造作用對其控制明顯，進(jìn)入LM6沉積期后，隨著構(gòu)造活動的持續(xù)增強(qiáng)，揚子海盆由前陸撓曲—沉降階段進(jìn)入撓曲—遷移階段，且遷移作用逐漸增強(qiáng)[14]，由此導(dǎo)致南秦嶺洋進(jìn)入揚子海盆入口處（巫溪地區(qū)）的障壁（由前陸撓曲作用形成）產(chǎn)生開口并逐漸打開，上升洋流涌入揚子海盆規(guī)模隨之逐漸增大[19，21]。Mo/TOC 值（9.6→7.2→6.5）指示這一時期水體滯留程度增強(qiáng)（表2、圖8b），與CoEF×MnEF圖版所指示的洋流作用增強(qiáng)的規(guī)律相反，主要是由于其反映的是揚子海盆在海平面下降、周緣古陸隆起幅度增大的背景下，表層海水漫過障壁能力的減弱[44]，而對來自大洋深部的上升洋流活動對水體循環(huán)性能的改善卻不能有效指示。此外，由于龍馬溪組TOC富集程度低于筇竹寺組，并未出現(xiàn)Mo/TOC值與海平面下降不一致的結(jié)果；前陸撓曲滯留盆地內(nèi)，CoEF×MnEF圖版指示水體處于開放—季節(jié)性洋流的過渡環(huán)境，CoEF×MnEF值（0.383→0.300→0.400）總體表現(xiàn)出先降低后升高的趨勢，指示洋流作用先增強(qiáng)后減弱，和BaXS在縱向上變化規(guī)律一致，LM7沉積期洋流活動減弱主要是強(qiáng)烈的撓曲—遷移作用導(dǎo)致區(qū)內(nèi)抬升劇烈，轉(zhuǎn)變?yōu)闇\水富氧環(huán)境所致。Mo/TOC 值（8.2→6.1，LM7富氧，不再適用）所指示的水文變化規(guī)律及成因與被動大陸邊緣一致（表2、圖7b、圖8b）。

綜上，研究區(qū)筇竹寺組縱向上表現(xiàn)出洋流活動減弱、水體滯留程度增強(qiáng)的趨勢，兩者受海平面升降控制明顯；進(jìn)入龍馬溪組后，洋流發(fā)育特征明顯不同于筇竹寺組，其受構(gòu)造作用控制明顯，縱向上隨著撓曲—遷移作用加強(qiáng)，揚子海盆入口障壁逐漸打開，被動大陸邊緣區(qū)洋流活動逐漸增強(qiáng)，而在前陸撓曲滯留盆地內(nèi)，洋流作用表現(xiàn)出先增強(qiáng)（LM1～LM5 至LM6）后減弱（LM7）的趨勢，Mo/TOC值雖指示水體滯留程度逐漸增強(qiáng)，但主要反映的是表層海水漫過障壁能力的減弱[44]，與來自深海的洋流活動變化規(guī)律并不矛盾。此外，兩套海相頁巖在不同沉積期均表現(xiàn)出被動大陸邊緣洋流活躍程度強(qiáng)于克拉通坳陷。

5 頁巖有機(jī)質(zhì)富集因素及勘探意義

5.1 有機(jī)質(zhì)富集主控因素

在下古生界兩套海相頁巖沉積學(xué)、礦物巖石學(xué)和沉積古環(huán)境對比分析的基礎(chǔ)上，重點探討底部高TOC頁巖段成因及差異性，并對縱向上控制兩套海相頁巖TOC含量降低的主要因素進(jìn)行對比分析。

筇竹寺組底部高TOC生物硅質(zhì)頁巖段（筇一段）沉積期，區(qū)內(nèi)拉張裂陷處于最強(qiáng)期[30]，可容納空間迅速增大，海平面隨著氣候變暖而快速上升，揚子地臺形成了大面積低能、欠補(bǔ)償?shù)娜毖醐h(huán)境[6，11，26]。龍馬溪組底部高TOC生物硅質(zhì)頁巖段（LM1～LM5）的缺氧環(huán)境亦是由海平面上升（氣候變暖[26，28]）和可容納空間增大（前陸撓曲—沉降作用形成）疊加所致。其中被動大陸邊緣和克拉通坳陷內(nèi)筇一段底水還原程度均高于LM1～LM5，這可能與其海平面上升幅度和可容納空間規(guī)模更大有關(guān)；筇一段和LM1～LM5沉積期，上升洋流活躍，可從深海攜帶大量營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入揚子海盆[19?21]，同時，在海平面上升的背景下，揚子海盆與大洋的連通性較好（半滯留海盆），外海表層水體營養(yǎng)物質(zhì)也可通過交換作用大量進(jìn)入，為藻類、放射蟲和海綿等硅質(zhì)生物提供勃發(fā)的基礎(chǔ)，古生產(chǎn)力水平均處于較高水平，BaXS和P/Al值指示筇一段古生產(chǎn)力水平更高；陸源輸入量在兩套頁巖中均處于較低水平，對有機(jī)質(zhì)富集的影響有限。由此可知，筇一段底水還原程度和古生產(chǎn)力水平均高于LM1～LM5，導(dǎo)致其TOC含量更高。此外，兩套頁巖由被動大陸邊緣過渡至克拉通坳陷內(nèi)，海平面高度（古地貌控制）和洋流活躍程度（遠(yuǎn)離大洋，靠近古陸）均呈降低趨勢，保存條件和古生產(chǎn)力水平同時變差，TOC含量隨之降低（表3、圖9a1，b1）。

筇二段—筇三段沉積期，盆地拉張裂陷作用持續(xù)減弱，由裂陷擴(kuò)張期轉(zhuǎn)入充填期[30]，海平面持續(xù)下降，底水含氧量逐漸升高，保存條件變差，同時陸源輸入量增大（生物硅含量減少，陸源石英、黏土礦物和碳酸鹽巖礦物含量增加），沉積充填作用增強(qiáng)，上升洋流活動減弱，滯留程度增強(qiáng)，古生產(chǎn)力水平降低，頁巖中TOC 含量逐漸降低（表3、圖9a2，a3）；LM6～LM7沉積期，華夏板塊與揚子地塊碰撞拼合作用增強(qiáng)，揚子地臺進(jìn)入撓曲—遷移階段，盆地沉積—沉降中心及周緣古隆起開始向西北方向發(fā)生大規(guī)模遷移[21]，海平面持續(xù)下降，周緣古隆起隆升幅度增大，保存條件變差，陸源輸入量增大（生物硅含量減少，黏土礦物和陸源石英含量增加），該時期洋流活躍程度變化明顯不同于筇竹寺組，呈增強(qiáng)趨勢，撓曲—遷移作用增強(qiáng)，揚子海盆北緣障壁開口逐漸打開所致[19]，雖然Mo/TOC值指示表層海水漫過障壁所帶入的營養(yǎng)物質(zhì)規(guī)模減弱[44]，但古生產(chǎn)力水平受其影響較弱，仍然表現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)趨勢（BaXS確定）。由此可知，筇竹寺組縱向上TOC含量降低主要受陸源輸入量增大、古生產(chǎn)力水平降低和保存條件變差共同控制，而龍馬溪組則主要受保存條件變差和陸源輸入量增大控制；橫向上，控制兩套頁巖由被動大陸邊緣過渡至克拉通坳陷內(nèi)TOC含量降低的因素與底部高TOC段一致（表3、圖9b2，b3）。

5.2 頁巖氣勘探意義

有機(jī)碳含量控制了頁巖儲層的生烴和儲集能力，是決定頁巖氣富集高產(chǎn)的關(guān)鍵因素[2，4]。筇竹寺組和龍馬溪組是華南地區(qū)兩套重要的烴源巖層系，研究其有機(jī)質(zhì)形成環(huán)境及控制因素對頁巖氣甜點層預(yù)測和有利區(qū)優(yōu)選具有重要的指導(dǎo)意義。

筇竹寺組和龍馬溪組底部均具有古生產(chǎn)力水平高、保存條件好和陸源輸入低的特點，利于有機(jī)質(zhì)的大規(guī)模富集，所沉積的頁巖有機(jī)質(zhì)豐度高、脆性礦物含量高（生物硅為主）和黏土礦物含量低，具有較好的生氣潛力和可壓裂性；至頂部，利于有機(jī)質(zhì)富集條件逐漸被破壞，TOC含量逐漸降低，黏土礦物或碳酸鹽巖礦物含量逐漸升高，因此兩套頁巖甜點層均位于底部。

筇竹寺期，由東北至西南方向，洋流活動逐漸增強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)富集環(huán)境逐漸變好，靠近拉張裂陷中心（鄂西海槽），富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度呈增大趨勢，頁巖氣勘探開發(fā)重點應(yīng)向西南方向落實；龍馬溪期，由東南至西北方向，洋流活動逐漸增強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)富集環(huán)境變好，同時，隨著前陸撓曲—遷移作用增強(qiáng)，沉積中心逐漸向西北方向遷移，富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度也隨之增厚，頁巖氣勘探開發(fā)重點應(yīng)向西北方向落實。需要注意的是，被動大陸邊緣區(qū)龍馬溪組洋流活動在縱向上表現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢，在埃隆階中—晚期（LM7～LM8）的遷移中心（缺氧環(huán)境）亦可沉積一定厚度的富有機(jī)質(zhì)頁巖，對于這套潛在的有利層段，后期的勘探開發(fā)中需要重點關(guān)注。研究區(qū)筇竹寺組和龍馬溪組沉積古地理背景的不同決定了其勘探開發(fā)方向存在巨大差異，在頁巖氣井位部署過程中很難做到對兩套層系的同時兼顧。

6 結(jié)論

（1） 縱向上，筇竹寺組底部（筇一段）和龍馬溪組底部（LM1～LM5）均以富有機(jī)質(zhì)生物硅質(zhì)巖—硅質(zhì)頁巖為主，且前者TOC含量要高于后者。至頂部，伴隨著海平面的持續(xù)下降，TOC和生物硅含量均表現(xiàn)出降低趨勢，而黏土或碳酸鹽巖礦物含量呈升高趨勢。橫向上，受古地貌控制，在不同沉積期內(nèi)，TOC和生物硅含量由被動大陸邊緣區(qū)至克拉通坳陷均呈降低趨勢。

（2） 兩套頁巖底部高TOC頁巖段均形成于陸源輸入量低、古生產(chǎn)力水平高和保存條件好的環(huán)境，且筇一段古生產(chǎn)力水平和底水還原程度均高于LM1～LM5，導(dǎo)致其TOC含量更高。此后，伴隨著海平面的持續(xù)下降，兩套頁巖均表現(xiàn)出陸源輸入量增大和保存條件變差的特點，但古生產(chǎn)力水平變化卻截然不同（筇竹寺組逐漸降低，龍馬溪組逐漸升高）。由此推測，縱向上，筇竹寺組TOC含量降低主要受古生產(chǎn)力水平降低、保存條件變差和陸源輸入量增大的共同控制，而龍馬溪組則主要受后兩個因素控制；橫向上，兩套頁巖由被動大陸邊緣過渡至克拉通坳陷內(nèi)，海平面高度和洋流活躍程度均呈降低趨勢，保存條件和古生產(chǎn)力水平同時變差，TOC含量隨之降低。

（3） 受沉積古地理背景控制，筇竹寺組頁巖氣勘探開發(fā)重點應(yīng)向西南落實，而龍馬溪組則應(yīng)轉(zhuǎn)向西北方向。筇竹寺期向西南方向有機(jī)質(zhì)富集環(huán)境逐漸變好，且靠近拉張裂陷中心，富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度呈增大趨勢，而龍馬溪期向西北方向有機(jī)質(zhì)富集環(huán)境變好，同時在前陸撓曲—遷移作用控制下沉積中心逐漸向西北方向遷移，富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度隨之增厚。頁巖氣井位部署過程中很難做到同時兼顧兩套層系。

參考文獻(xiàn)（References）

［1］ Curtis J B. Fractured shale-gas systems[J]. AAPG Bulletin，2002， 86（11）： 1921-1938.

［2］ 鄒才能，董大忠，王社教，等. 中國頁巖氣形成機(jī)理、地質(zhì)特征及資源潛力[J]. 石油勘探與開發(fā)，2010，37（6）：641-653.［Zou Caineng， Dong Dazhong， Wang Shejiao， et al. Geologicalcharacteristics， formation mechanism and resource potential ofshale gas in China[J]. Petroleum Exploration and Development，2010， 37（6）： 641-653.］

［3］ 黃金亮，鄒才能，李建忠，等. 川南下寒武統(tǒng)筇竹寺組頁巖氣形成條件及資源潛力[J]. 石油勘探與開發(fā)，2012，39（1）：69-75.［Huang Jinliang， Zou Caineng， Li Jianzhong， et al. Shale gas generationand potential of the lower Cambrian Qiongzhusi Formationin southern Sichuan Basin， China[J]. Petroleum Exploration andDevelopment， 2012， 39（1）： 69-75.］

［4］ 趙文智，李建忠，楊濤，等. 中國南方海相頁巖氣成藏差異性比較與意義[J]. 石油勘探與開發(fā)，2016，43（4）：499-510.［ZhaoWenzhi， Li Jianzhong， Yang Tao， et al. Geological difference andits significance of marine shale gases in South China[J]. PetroleumExploration and Development， 2016， 43（4）： 499-510.］

［5］ 夏威，于炳松，王運海，等. 黔北牛蹄塘組和龍馬溪組沉積環(huán)境及有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理：以RY1 井和XY1 井為例[J]. 礦物巖石，2017，37（3）：77-89.［Xia Wei， Yu Bingsong， Wang Yunhai， et al.Study on the depositional environment and organic accumulationmechanism in the Niutitang and Longmaxi Formation， north Guizhouprovince： A case study of well Renye 1 and well Xiye 1[J].Journal of Mineralogy and Petrology， 2017， 37（3）： 77-89.］

［6］ 趙建華，金之鈞，林暢松，等. 上揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組頁巖沉積環(huán)境[J]. 石油與天然氣地質(zhì)，2019，40（4）：701-715.［Zhao Jianhua， Jin Zhijun， Lin Changsong， et al. Sedimentary environmentof the lower Cambrian Qiongzhusi Formation shale inthe Upper Yangtze region[J]. Oil amp; Gas Geology， 2019， 40（4）：701-715.］

［7］ Qiu Z， Zou C N. Controlling factors on the formation and distributionof “sweet-spot areas” of marine gas shales in South Chinaand a preliminary discussion on unconventional petroleum sedimentology[J]. Journal of Asian Earth Sciences， 2020， 194：103989.

［8］ Hoffman P F， Kaufman A J， Halverson G P， et al. A Neoproterozoicsnowball earth[J]. Science， 1998， 281（5381）： 1342-1346.

［9］ Marshall C R. Explaining the Cambrian “explosion” of animals[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences， 2006， 34：355-384.

［10］ 朱光有，趙坤，李婷婷，等. 中國華南地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖沉積環(huán)境、發(fā)育模式與分布預(yù)測[J]. 石油學(xué)報，2020，41（12）：1567-1586.［Zhu Guangyou， Zhao Kun， Li Tingting， et al. Sedimentaryenvironment， development model and distribution predictionof lower Cambrian source rocks in South China[J]. ActaPetrolei Sinica， 2020， 41（12）： 1567-1586.］

［11］ 吳詩情，郭建華，王璽凱，等. 湘中地區(qū)早寒武世牛蹄塘組黑色巖系地球化學(xué)特征與有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理[J]. 中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，51（8）：2049-2060.［Wu Shiqing， Guo Jianhua，Wang Xikai， et al. Geochemical characteristics and organicmatter enrichment mechanism of the lower Cambrian NiutitangFormation black rock series in central Hunan[J]. Journal of CentralSouth University （Science and Technology）， 2020， 51（8）：2049-2060.］

［12］ Xu C， Melchin M J， Sheets H D， et al. Patterns and processes ofLatest Ordovician graptolite extinction and recovery based on datafrom South China[J]. Journal of Paleontology， 2005， 79（5）：842-861.

［13］ 戎嘉余，黃冰. 生物大滅絕研究三十年[J]. 中國科學(xué)：地球科學(xué)，2014，44（3）：377-404.［Rong Jiayu， Huang Bing. Study ofmass extinction over the past thirty years： A synopsis[J]. ScienceChina： Earth Sciences， 2014， 44（3）： 377-404.］

［14］ 王玉滿，李新景，王皓，等. 四川盆地東部上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組斑脫巖發(fā)育特征及地質(zhì)意義[J]. 石油勘探與開發(fā)，2019，46（4）：653-665. ［Wang Yuman， Li Xinjing，Wang Hao， et al. Developmental characteristics and geologicalsignificance of the bentonite in the Upper Ordovician Wufeng-Lower Silurian Longmaxi Formation in eastern Sichuan Basin，SW China[J]. Petroleum Exploration and Development， 2019，46（4）： 653-665.］

［15］ Wang P F， Jiang Z X， Chen L， et al. Pore structure characterizationfor the Longmaxi and Niutitang shales in the Upper YangtzePlatform， South China： Evidence from focused ion beam-He ionmicroscopy， nano-computerized tomography and gas adsorptionanalysis[J]. Marine and Petroleum Geology， 2016， 77： 1323-1337.

［16］ 徐壯，石萬忠，翟剛毅，等. 揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)與下志留統(tǒng)黑色頁巖孔隙度與有機(jī)碳關(guān)系差異性及原因[J]. 地球科學(xué)，2017，42（7）：1223-1234.［Xu Zhuang， Shi Wanzhong， Zhai Gangyi，et al. Relationship differences and causes between porosity andorganic carbon in black shales of the lower Cambrian and theLower Silurian in Yangtze area[J]. Earth Science， 2017， 42（7）：1223-1234.］

［17］ 王濡岳，胡宗全，聶海寬，等. 川東南五峰組—龍馬溪組與黔東南牛蹄塘組頁巖儲層特征對比分析與差異性探討[J]. 石油實驗地質(zhì)，2018，40（5）：639-649.［Wang Ruyue， Hu Zongquan，Nie Haikuan， et al. Comparative analysis and discussion ofshale reservoir characteristics in the Wufeng－Longmaxi andNiutitang Formations： A case study of the well JY1 in SE SichuanBasin and well TX1 in SE Guizhou area[J]. PetroleumGeology amp; Experiment， 2018， 40（5）： 639-649.］

［18］ Xi Z D， Tang S H， Zhang S H， et al. Controls of marine shalegas accumulation in the eastern periphery of the Sichuan Basin，South China[J]. International Journal of Coal Geology， 2022，251： 103939.

［19］ 王玉滿，陳波，李新景，等. 川東北地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組上升洋流相頁巖沉積特征[J]. 石油學(xué)報，2018，39（10）：1092-1102.［Wang Yuman， Chen Bo， Li Xinjing， et al. Sedimentarycharacteristics of upwelling facies shale in Lower Silurian LongmaxiFormation， northeast Sichuan area[J]. Acta Petrolei Sinica，2018， 39（10）： 1092-1102.］

［20］ 肖斌，劉樹根，冉波，等. 基于元素Mn、Co、Cd、Mo的海相沉積巖有機(jī)質(zhì)富集因素判別指標(biāo)在四川盆地北緣的應(yīng)用[J]. 地質(zhì)論評，2019，65（6）：1316-1330.［Xiao Bin， Liu Shugen， Ran Bo，et al. Identification of organic matter enrichment factors in marinesedimentary rocks based on elements Mn， Co， Cd and Mo：Application in the northern margin of Sichuan Basin， South China[J]. Geological Review， 2019， 65（6）： 1316-1330.］

［21］ 王玉滿，王紅巖，沈均均，等. 川北—鄂西地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組上段厚層斑脫巖的新發(fā)現(xiàn)及地質(zhì)意義[J]. 石油學(xué)報，2020，41（11）：1309-1323.［Wang Yuman， Wang Hongyan， ShenJunjun， et al. A new discovery and geological significance ofthick-layered bentonites in the Upper member of Lower SilurianLongmaxi Formation in the northern Sichuan-western Hubei area[J]. Acta Petrolei Sinica， 2020， 41（11）： 1309-1323.］

［22］ 馬永生，陳洪德，王國力，等. 中國南方構(gòu)造—層序巖相古地理圖集（震旦紀(jì)—新近紀(jì)）[M]. 北京：科學(xué)出版社，2009：1-301.［Ma Yongsheng， Chen Hongde， Wang Guoli， et al. Tectonicsequence stratigraphy and lithofacies paleogeography of Sinian-Neogene in southern China[M]. Beijing： Science Press， 2009：1-301.］

［23］ Ma Y Q， Lu Y C， Liu X F， et al. Depositional environment andorganic matter enrichment of the lower Cambrian Niutitangshale in western Hubei province， South China[J]. Marine and PetroleumGeology， 2019， 109： 381-393.

［24］ 張水昌，張寶民，邊立曾，等. 中國海相烴源巖發(fā)育控制因素[J]. 地學(xué)前緣，2005，12（3）：39-48.［Zhang Shuichang， ZhangBaoming， Bian Lizeng， et al. Development constraints of marinesource rocks in China[J]. Earth Science Frontiers， 2005， 12（3）：39-48.］

［25］ Wang S F， Zou C N， Dong D Z， et al. Multiple controls on thepaleoenvironment of the early Cambrian marine black shales inthe Sichuan Basin， SW China： Geochemical and organic carbonisotopic evidence[J]. Marine and Petroleum Geology， 2015， 66：660-672.

［26］ 劉忠寶，高波，張鈺瑩，等. 上揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)頁巖沉積相類型及分布特征[J]. 石油勘探與開發(fā)，2017，44（1）：21-31.［Liu Zhongbao， Gao Bo， Zhang Yuying， et al. Types and distributionof the shale sedimentary facies of the lower Cambrian inUpper Yangtze area， South China[J]. Petroleum Exploration andDevelopment， 2017， 44（1）： 21-31.］

［27］ Huang B C， Yan Y G， Piper J D A， et al. Paleomagnetic constraintson the paleogeography of the East Asian blocks duringLate Paleozoic and Early Mesozoic times[J]. Earth-Science Reviews，2018， 186： 8-36.

［28］ 邱振，鄒才能，王紅巖，等. 中國南方五峰組—龍馬溪組頁巖氣差異富集特征與控制因素[J]. 天然氣地球科學(xué)，2020，31（2）：163-175.［Qiu Zhen， Zou Caineng， Wang Hongyan， et al.Discussion on characteristics and controlling factors of differentialenrichment of Wufeng-Longmaxi Formations shale gas inSouth China[J]. Natural Gas Geoscience， 2020， 31（2）：163-175.］

［29］ 石紅才，施小斌. 中、上揚子白堊紀(jì)以來的剝蝕過程及構(gòu)造意義：低溫年代學(xué)數(shù)據(jù)約束[J]. 地球物理學(xué)報，2014，57（8）：2608-2619.［Shi Hongcai， Shi Xiaobin. Exhumation process ofMiddle-Upper Yangtze since Cretaceous and its tectonic significance：Low-temperature thermochronology constraints[J]. ChineseJournal of Geophysics， 2014， 57（8）： 2608-2619.］

［30］ 劉樹根，王一剛，孫瑋，等. 拉張槽對四川盆地海相油氣分布的控制作用[J]. 成都理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，43（1）：1-23.［Liu Shugen， Wang Yigang， Sun Wei， et al. Controlof intracratonic sags on the hydrocarbon accumulations in themarine strata across the Sichuan Basin， China[J]. Journal ofChengdu University of Technology （Science amp; Technology Edition），2016， 43（1）： 1-23.］

［31］ Tribovillard N， Algeo T J， Lyons T， et al. Trace metals as paleoredoxand paleoproductivity proxies： An update[J]. ChemicalGeology， 2006， 232（1/2）： 12-32.

［32］ 王玉滿，沈均均，邱振，等. 中上揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組結(jié)核體發(fā)育特征及沉積環(huán)境意義[J]. 天然氣地球科學(xué)，2021，32（9）：1308-1323.［Wang Yuman， Shen Junjun， Qiu Zhen， et al.Characteristics and environmental significance of concretion inthe lower Cambrian Qiongzhusi Formation in the Middle-UpperYangtze area[J]. Natural Gas Geoscience， 2021， 32（9）： 1308-1323.］

［33］ 劉忠寶，王鵬威，聶海寬，等. 中上揚子地區(qū)寒武系頁巖氣富集條件及有利區(qū)優(yōu)選[J]. 中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2022，53（9）：3694-3707.［Liu Zhongbao， Wang Pengwei， Nie Haikuan，et al. Enrichment conditions and favorable prospecting targetsof Cambrian shale gas in Middle-Upper Yangtze[J]. Journalof Central South University （Science and Technology）， 2022， 53（9）： 3694-3707.］

［34］ Algeo T J， Liu J S. A re-assessment of elemental proxies for pa‐leoredox analysis[J]. Chemical Geology， 2020， 540： 119549.

［35］ 昝博文，劉樹根，冉波，等. 揚子板塊北緣下志留統(tǒng)龍馬溪組重晶石結(jié)核特征及其成因機(jī)制分析[J]. 巖石礦物學(xué)雜志，2017，36（2）：213-226.［Zan Bowen， Liu Shugen， Ran Bo， et al.An analysis of barite concretions from Lower Silurian LongmaxiFormation on the northern margin of the Yangtze Block and theirgenetic mechanism[J]. Acta Petrologica et Mineralogica， 2017，36（2）： 213-226.］

［36］ Murray R W， Leinen M. Scavenged excess aluminum and its relationshipto bulk titanium in biogenic sediment from the centralequatorial Pacific Ocean[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta，1996， 60（20）： 3869-3878.

［37］ 仲義，陳忠，莫愛彬，等. 南海北部鐵錳結(jié)核成因及元素的賦存狀態(tài)[J]. 熱帶海洋學(xué)報，2017，36（2）：48-59.［Zhong Yi，Chen Zhong， Mo Aibin， et al. Genetic types and elemental occurrencephases of ferromanganese nodules in the northernSouth China Sea[J]. Journal of Tropical Oceanography， 2017， 36（2）： 48-59.］

［38］ 張力，馬向賢，馬勇，等. 基于硫元素化學(xué)種等指標(biāo)的頁巖氧化還原條件判識：以N208 井筇竹寺組和龍馬溪組為例[J]. 沉積學(xué)報，2022，40（5）：1427-1438.［Zhang Li， Ma Xiangxian， MaYong， et al. Multiple proxies for redox condition indentificationbased on sulfur species： A case study of the cored Qiongzhusiand Longmaxi Formations of well N208[J]. Acta SedimentologicaSinica， 2022， 40（5）： 1427-1438.］

［39］ 左荃文. 基于NanoSIMS 的早古生代海相頁巖中黃鐵礦的硫同位素研究及其對沉積環(huán)境的指示意義[D]. 北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2020：27-100.［Zuo Quanwen. NanoSIMS sulfurisotope studies of pyrite from an Early Paleozoic marine shale：Implications for the sedimentary environment[D]. Beijing： ChinaUniversity of Geosciences （Beijing）， 2020： 27-100.］

［40］ 郭戰(zhàn)峰，劉新民，盛賢才，等. 東秦嶺—大別造山帶南側(cè)加里東期古隆起特征及油氣地質(zhì)意義[J]. 石油實驗地質(zhì)，2009，31（2）：181-185.［Guo Zhanfeng， Liu Xinmin， Sheng Xiancai， etal. Petroleum geological significance and characteristics of Caledonianpaleouplift in the southern margin of East Qinling andDabie orogenic belt[J]. Petroleum Geology amp; Experiment，2009， 31（2）： 181-185.］

［41］ 張偉，楊瑞東，毛鐵，等. 甕安埃迪卡拉系燈影組疊層石磷塊巖形成環(huán)境及成礦機(jī)制[J]. 高校地質(zhì)學(xué)報，2015，21（2）：186-195.［Zhang Wei， Yang Ruidong， Mao Tie， et al. Sedimentaryenvironment and mineralization mechanism of the stromatoliticphosphorite in the Ediacaran Dengying Formation， Weng′ancounty of Guizhou province， China[J]. Geological Journal ofChina Universities， 2015， 21（2）： 186-195.］

［42］ 何龍，王云鵬，陳多福，等. 重慶南川地區(qū)五峰組—龍馬溪組黑色頁巖沉積環(huán)境與有機(jī)質(zhì)富集關(guān)系[J]. 天然氣地球科學(xué)，2019，30（2）：203-218.［He Long， Wang Yunpeng， Chen Duofu，et al. Relationship between sedimentary environment and organicmatter accumulation in the black shale of Wufeng-LongmaxiFormations in Nanchuan area， Chongqing[J]. Natural Gas Geoscience，2019， 30（2）： 203-218.］

［43］ Sweere T， van den Boorn S， Dickson A J， et al. Definition ofnew trace-metal proxies for the controls on organic matter enrichmentin marine sediments based on Mn， Co， Mo and Cd concentrations[J]. Chemical Geology， 2016， 441： 235-245.

［44］ 李艷芳，呂海剛，張瑜，等. 四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖U-Mo協(xié)變模式與古海盆水體滯留程度的判識[J]. 地球化學(xué)，2015，44（2）：109-116.［Li Yanfang， Lü Haigang， Zhang Yu， etal. U-Mo covariation in marine shales of Wufeng-Longmaxi Formationsin Sichuan Basin， China and its implication for identificationof watermass restriction[J]. Geochimica， 2015， 44（2）：109-116.］

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（42372168）；非常規(guī)油氣省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心開放基金項目（UOG2022-36）；國家科技重大專項（2017ZX05035001-002）