劉忠寶，杜 偉，高 波，胡宗全，張鈺瑩，吳 靖，馮動(dòng)軍

1. 頁巖油氣富集機(jī)理與有效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083 2. 中國石化頁巖油氣勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083 3. 中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083 4. 中國石油大學(xué)(華東)非常規(guī)油氣與新能源研究院，山東 青島 266580

0 引言

近年來，隨著非常規(guī)頁巖油氣勘探開發(fā)的快速發(fā)展，關(guān)于頁巖的相關(guān)研究已成為國內(nèi)外石油地質(zhì)領(lǐng)域的熱點(diǎn)[1-4]。查明目的層系中富有機(jī)質(zhì)頁巖段的時(shí)空分布特征，是頁巖油氣選區(qū)評(píng)價(jià)及勘探部署過程中的首要任務(wù)。因此，與常規(guī)油氣勘探類似，地層劃分與對(duì)比研究同樣是非常規(guī)頁巖油氣勘探中不可或缺、非常重要的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。目前，采用層序地層學(xué)理論方法開展頁巖層系的地層劃分與對(duì)比研究已得到國內(nèi)外學(xué)者的普遍認(rèn)可，人們已認(rèn)識(shí)到巖相、凝縮段、非頁巖相的旋回性(以濁流沉積形式存在的外來碳酸鹽巖和富含生物的紋層)、沉積旋回疊加樣式的確定是建立頁巖層序地層格架的關(guān)鍵，自然伽馬能譜測井可作為地層劃分的重要依據(jù)[5-9]。但由于海相盆地中頁巖沉積對(duì)海平面變化的響應(yīng)標(biāo)志很弱，一般為大套的連續(xù)沉積，內(nèi)部無明顯侵蝕作用面，層序界面識(shí)別困難，且海平面下降同樣的深度，對(duì)于盆地不同部位而言，相對(duì)水深變化幅度差異明顯，導(dǎo)致頁巖層系橫向等時(shí)對(duì)比難度大。目前頁巖層序地層學(xué)與沉積學(xué)的精細(xì)研究已成為非常規(guī)油氣地質(zhì)領(lǐng)域中的難點(diǎn)問題。

上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)沉積發(fā)育了一套海相富有機(jī)質(zhì)的暗色頁巖，其厚度大，分布廣，是我國南方頁巖氣勘探的重要層系之一[10-13]。目前已在川西南威遠(yuǎn)和井研--犍為下寒武統(tǒng)筇竹寺組、黔南黃平下寒武統(tǒng)九門沖組、黔東南岑鞏下寒武統(tǒng)牛蹄塘組等多個(gè)地區(qū)獲得頁巖氣流，充分揭示上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)良好的頁巖氣勘探潛力。但下寒武統(tǒng)地層序列的時(shí)空變化極為復(fù)雜，巖石地層名稱復(fù)雜多變[14]；雖已開展了大量野外露頭剖面的生物地層學(xué)和巖石地層學(xué)方面的研究[15-16]，但不同地層分區(qū)各組之間橫向?qū)Ρ汝P(guān)系仍未形成統(tǒng)一的共識(shí)，查明不同地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖段的等時(shí)對(duì)比關(guān)系及其成因分布已成為制約研究區(qū)頁巖氣勘探選區(qū)的關(guān)鍵地質(zhì)問題。為此，本文通過典型地表露頭觀測、新鉆井巖心觀察描述及巖礦測試分析，以高分辨率層序地學(xué)理論為指導(dǎo)，再建立等時(shí)層序地層格架，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造-古地貌特征，建立層序格架中富有機(jī)質(zhì)頁巖發(fā)育模式，并以此為指導(dǎo)，綜合頁巖總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(ω(TOC))及頁巖厚度等關(guān)鍵參數(shù)，明確不同地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖(ω(TOC)>0.5%)的分布規(guī)律。本次研究對(duì)發(fā)展頁巖層序地層研究方法及指導(dǎo)研究區(qū)頁巖氣勘探選區(qū)評(píng)價(jià)具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

1 層序地層格架

我國南方上揚(yáng)子地區(qū)[17](圖1)下寒武統(tǒng)巖石地層分區(qū)多、名稱復(fù)雜多樣(表1)，以地表露頭為基礎(chǔ)，已開展了大量生物地層學(xué)與巖石地層學(xué)研究[14-16]；縱向上劃分為4個(gè)階及頂部龍王廟階(碳酸鹽巖段)的對(duì)比已基本達(dá)成共識(shí)，但不同地層分區(qū)梅樹村階至滄浪鋪階各個(gè)組之間的橫向?qū)Ρ汝P(guān)系尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。目前不同地區(qū)頁巖氣井實(shí)際鉆探結(jié)果也顯示，富有機(jī)質(zhì)頁巖段的發(fā)育差異較大，急需建立高精度的等時(shí)地層對(duì)比格架，明確不同地區(qū)地層的橫向?qū)Ρ汝P(guān)系，準(zhǔn)確預(yù)測富有機(jī)質(zhì)頁巖段的時(shí)空分布規(guī)律。前人雖開展過一些層序地層劃分與對(duì)比研究[18-23]，但主要以地表露頭資料為主，鉆井資料較少，且一般僅局限在某一個(gè)或兩個(gè)地層分區(qū)開展對(duì)比，范圍相對(duì)有限。為此，本文選取上揚(yáng)子不同地層分區(qū)的典型露頭及鉆井，通過露頭剖面與巖心觀察、常規(guī)鉆(測)井、自然伽馬能譜測井及巖礦測試資料的綜合分析，在層序劃分依據(jù)與標(biāo)志識(shí)別的基礎(chǔ)上，以不同級(jí)次沉積旋回劃分及疊加組合樣式識(shí)別為核心，將露頭與鉆井研究相結(jié)合，明確層序劃分方案，建立等時(shí)地層對(duì)比格架。

圖1 研究區(qū)平面位置圖Fig.1 Sketch map of the study area

表1上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)地層分區(qū)及劃分對(duì)比表

Table1StratigraphicaldivisionandcorrelationinLowerCambrian,UpperYangtze

1.1 層序劃分依據(jù)與標(biāo)志

研究區(qū)下寒武統(tǒng)頁巖層系為一套內(nèi)部無明顯侵蝕面和區(qū)域性標(biāo)志層的連續(xù)沉積，且底界與下伏震旦系燈影組接觸關(guān)系極為復(fù)雜，不同地區(qū)地層厚度差異可達(dá)600 m以上，地層等時(shí)對(duì)比難度大。本次研究通過典型地表露頭剖面及鉆井巖性特征、測井響應(yīng)特征、巖礦及地球化學(xué)測試、地層厚度變化及區(qū)域構(gòu)造與沉積背景等多種地質(zhì)因素的綜合分析，主要識(shí)別出6個(gè)層序劃分依據(jù)與標(biāo)志：

1)下寒武統(tǒng)頂部碳酸鹽巖段區(qū)域性對(duì)比標(biāo)志層。研究區(qū)早寒武世龍王廟階普遍發(fā)育一套穩(wěn)定的淺水碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積(圖2)，即龍王廟組、清虛洞組、石龍洞組等，地層厚度較穩(wěn)定，以100～200 m為主，可作為下寒武統(tǒng)頂界區(qū)域性標(biāo)志層進(jìn)行橫向?qū)Ρ取?/p>

圖2 底板巖溶古地貌、頂部區(qū)域性標(biāo)志層與內(nèi)部局部標(biāo)志層發(fā)育特征Fig.2 Characteristics of karst on the bottom, regional marker bed at the top and internal marker bed

2)底板震旦系頂面下寒武統(tǒng)沉積前古地貌對(duì)頁巖沉積的控制作用。受桐灣運(yùn)動(dòng)差異的影響[24]，不同地區(qū)震旦系燈影組碳酸鹽巖頂面發(fā)育多種類型的巖溶古地貌(巖溶高地、殘丘、斜坡、谷地、洼地等)，對(duì)后期早寒武世頁巖的沉積具有重要的控制作用(圖2)。一般情況下，谷地與洼地區(qū)先接受沉積，沉積水體深，可容納空間大，頁巖沉積厚度大；高地與殘丘區(qū)沉積晚，沉積水體相對(duì)淺，可容納空間小，頁巖沉積厚度小。

3)內(nèi)部發(fā)育局部淺水碳酸鹽巖標(biāo)志層。川東南L1井2 390～2 408 m巖孔剖面明心寺組上部(實(shí)測厚度40 m)、黔北大方FS1井1 225 ～1 283 m均發(fā)育一套灰色、深灰色低能泥晶灰?guī)r與泥灰?guī)r沉積，橫向上可追蹤對(duì)比(圖2)。

4)巖-電組合特征的旋回性變化。充分利用鉆(測)井資料，分析巖性-電性組合特征，有助于更好地分析大套頁巖層系沉積韻律的細(xì)微差異，從而精確劃分其縱向旋回性的變化，以進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治?。川西南J1井、黔南H1井下寒武統(tǒng)下部均發(fā)育一套高自然伽馬的黑色富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積，且其頂、底部的巖性與電性突變接觸特征明顯(圖3)。

5)古生物化石標(biāo)志。從生物地層角度來看，寒武紀(jì)主要以小殼化石和三葉蟲化石組合帶為特征，其中：早寒武世梅樹村階(相當(dāng)于梅樹村組—筇竹寺組下部)以Anabarites-Protohertzina-Arthrochites、Siphogonuchites-Paragloborilus和Lapworthella-Tannuolina-Sinoscachites小殼化石為特征；筇竹寺階(筇竹寺組中上部)以Parabadiella-Mianxiandiscus、Eoredlichia-Wutinggaspis三葉蟲組合帶為標(biāo)志；滄浪鋪階(滄浪鋪組)以Yunnanaspis-Yiliangella三葉蟲組合帶為標(biāo)志[25]。巖石薄片鏡下古生物鑒定顯示，川西南J1井筇竹寺組下部和黔南H1井九門沖組下部均發(fā)育小殼化石(圖3)，可作為地層等時(shí)對(duì)比標(biāo)志。

6)地球化學(xué)標(biāo)志。相對(duì)海平面的升降能夠控制沉積環(huán)境的變化，使沉積水體介質(zhì)發(fā)生變化，造成不同層序地球化學(xué)(包括有機(jī)與無機(jī))特征的差異，因此，地球化學(xué)特征(化學(xué)元素組成、含量及分布變化)可以揭示頁巖沉積原始氧化與還原環(huán)境的相對(duì)變化[26]。如V/Cr、Ni/Co、Th/U、ω(TOC)等均可反映氧化-還原環(huán)境的變化。J1井與H1井下寒武統(tǒng)下部層序均表現(xiàn)為極低的Th/U值(圖3)，反映其均形成于強(qiáng)還原、缺氧的沉積環(huán)境。

1.2 旋回疊加組合樣式

層序地層是研究旋回式、成因上有聯(lián)系的，以不整合面或者與其可以對(duì)比的整合面為界的等時(shí)地層格架。大套頁巖層系多為連續(xù)沉積，基本不發(fā)育不整合面，因此頁巖層系中層序界面的厘定是較為困難的。但地層沉積過程中記錄的不同級(jí)次的旋回性變化，可以通過鉆井巖性剖面、測井曲線及地球化學(xué)等資料進(jìn)行識(shí)別(實(shí)際可操作性強(qiáng))。因此，本文在上述層序劃分依據(jù)與標(biāo)志識(shí)別的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)通過典型鉆井巖心觀察描述、全巖礦物、巖相組合類型、總有機(jī)碳含量及測井響應(yīng)特征等資料的綜合分析，開展了下寒武統(tǒng)頁巖層系沉積旋回及疊加組合樣式的識(shí)別研究，主要識(shí)別出5種類型的沉積旋回疊加組合樣式，其特征分析如下。

GR.自然伽馬；Rs. 淺側(cè)向電阻率。圖3 巖性-電性組合特征及古生物化石識(shí)別對(duì)比標(biāo)志Fig.3 Rock-electrical combination characteristics and identification mark of palaeobios comparison

1)對(duì)稱退積-進(jìn)積型

以上升半旋回和下降半旋回近對(duì)稱發(fā)育為特征，代表基準(zhǔn)面快速下降之后又快速上升的沉積形式，反映水體淺--深--淺的沉積過程。沉積巖相組合主要為含磷云巖、泥質(zhì)云巖-碳質(zhì)頁巖-含磷泥質(zhì)云巖夾碳質(zhì)頁巖(圖4a)或粉砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)粉砂巖-(含粉砂)碳質(zhì)頁巖-粉砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)粉砂巖。主要發(fā)育于四川盆地西南部筇竹寺組。

2)非對(duì)稱退積-進(jìn)積型

以下降半旋回遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上升半旋回的不對(duì)稱性發(fā)育為特征，反映沉積水體快速上升、緩慢(或持續(xù))下降的沉積過程。沉積巖相組合主要為碳質(zhì)頁巖-黏土質(zhì)頁巖與粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖互層(圖4b)。該旋回疊加樣式組合在研究區(qū)筇竹寺組、牛蹄塘組及水井沱組普遍發(fā)育。

3)退積-退積型

以兩個(gè)或兩個(gè)以上的上升半旋回縱向疊置發(fā)育為特征，一般反映沉積水體不斷上升，持續(xù)處于較深水沉積環(huán)境。沉積巖相組合主要為硅質(zhì)巖-硅質(zhì)頁巖-碳質(zhì)頁巖，或僅為硅質(zhì)頁巖與碳質(zhì)頁巖其中一種巖相(圖4c)，旋回水進(jìn)界面以高GR值、高ω(TOC)值及低Th/U值為標(biāo)志。該旋回疊加樣式組合主要發(fā)育在鄂西--渝東水井沱組下部及川東南、黔北--黔中牛蹄塘組下部。

4)進(jìn)積-進(jìn)積型

以兩個(gè)或兩個(gè)以上的下降半旋回縱向疊置發(fā)育為特征，通常反映沉積水體不斷下降、水體持續(xù)變淺的沉積環(huán)境。沉積巖相組合主要為泥巖與泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖互層(圖4d)，自下而上泥巖層厚度變小，泥質(zhì)粉砂巖與粉砂巖層厚度變大、且砂質(zhì)粒度變粗。該旋回疊加樣式組合在研究區(qū)滄浪鋪組、金頂山組、天河板組及其相當(dāng)?shù)貙又衅毡榘l(fā)育。

圖4 沉積旋回疊加組合樣式Fig.4 Superimposed style of depositional cycle

5)持續(xù)加積型

持續(xù)加積型沉積是在沉積速率等于可容空間變化速率的情況下形成的，自下而上水體深度、巖性特征基本保持不變，沉積巖相組合主要為泥巖夾薄層粉砂質(zhì)泥巖(圖4e)，自然伽馬曲線平直特征清晰。通常代表了淺海陸架邊緣的沉積響應(yīng)。該旋回疊加樣式組合主要發(fā)育在鄂西--渝東及黔南地區(qū)，如H1井杷榔--變馬沖組、C1井石牌組沉積多為該類型沉積。

1.3 層序劃分與對(duì)比

在層序劃分依據(jù)與標(biāo)志識(shí)別的基礎(chǔ)上，以不同級(jí)次沉積旋回劃分及疊加組合樣式識(shí)別為核心，結(jié)合研究區(qū)下寒武統(tǒng)發(fā)育的實(shí)際特點(diǎn)，開展了不同地區(qū)典型露頭與單井高分辨率層序地層分析，明確了下寒武統(tǒng)層序劃分方案。研究結(jié)果表明，下寒武統(tǒng)整體為1個(gè)二級(jí)層序(沉積時(shí)間約32 Ma)，以快速海侵-緩慢海退為沉積特征，巖性序列自下而上以灰黑色、黑色頁巖-深灰色含粉砂質(zhì)頁巖-灰色粉細(xì)砂巖(局部碳酸鹽巖與砂泥巖互層)-淺灰色、灰色碳酸鹽巖(灰?guī)r或白云巖及含膏云巖)為主，最多可劃分為8個(gè)三級(jí)層序，自下而上依次命名為SQ1至SQ8(圖5)。

1)層序SQ1--SQ2：主要發(fā)育于梅樹村期--筇竹寺早期，以快速海侵的退積型沉積為主，常規(guī)測井曲線以高自然伽馬、高電阻率為特征。在川西南資陽--長寧一線地區(qū)，巖性以富磷質(zhì)的云巖、泥質(zhì)云巖、云質(zhì)泥巖與碳質(zhì)頁巖互層沉積為特征；在鄂西--渝東、黔南及其以東地區(qū)，巖性以硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖、碳質(zhì)頁巖沉積為主，局部含磷塊巖。

2)層序SQ3--SQ5：發(fā)育于筇竹寺中晚期，除層序SQ3下部發(fā)育退積型薄層碳質(zhì)頁巖、含碳黏土質(zhì)頁巖沉積外，主體以進(jìn)積或加積型沉積為主，常規(guī)測井曲線以平直狀低自然伽馬、中--低電阻率為特征。在川北南江、川西南地區(qū)，巖性以泥質(zhì)粉砂巖沉積為主，局部夾薄層碳質(zhì)頁巖；在川東南、黔北、鄂西--渝東及黔南地區(qū)，巖性以深灰色黏土質(zhì)頁巖夾泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖沉積為主。

3)層序SQ6--SQ7：發(fā)育于滄浪鋪期，以持續(xù)海退期的進(jìn)積型沉積為主，常規(guī)測井曲線以微齒狀中低自然伽馬為特征。在川西南地區(qū)，巖性以石英砂巖、粉--細(xì)砂巖與泥頁巖互層為主，與下部層序相比顏色明顯變淺；在鄂西--渝東、黔北等地區(qū)，巖性以淺灰色、灰色黏土質(zhì)頁巖夾薄層粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)灰?guī)r為主。

4)層序SQ8：發(fā)育于龍王廟期，常規(guī)測井曲線以低自然伽馬為特征，為一套區(qū)域上穩(wěn)定的淺水碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積，巖性以白云巖、石灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r沉積為主，局部為石膏巖與碳酸鹽巖互層沉積。

圖5 上揚(yáng)子地區(qū)下寒武統(tǒng)層序地層劃分方案Fig.5 Sequence stratigraphic classification method of the Lower Cambrian in the Upper Yangtze region

依據(jù)上述層序地層劃分方案，以先進(jìn)行四川盆地內(nèi)部對(duì)比、外部對(duì)比，再進(jìn)行四川盆地內(nèi)部與外部對(duì)比的原則，最終建立研究區(qū)下寒武統(tǒng)等時(shí)層序地層格架(3個(gè)長期旋回分別對(duì)應(yīng)于梅樹村階、筇竹寺階、滄浪鋪階--龍王廟階)。研究表明：研究區(qū)下寒武統(tǒng)下部層序SQ1與SQ2沉積存在穿時(shí)性，不同地區(qū)缺失程度及沉積特征差異明顯。在四川盆地內(nèi)部，層序SQ1與SQ2僅發(fā)育于資陽--長寧一線地區(qū)，巖性以含磷云巖、泥質(zhì)云巖夾碳質(zhì)頁巖沉積為主，位于沉積中心的S1井、S2井厚度最大可達(dá)200 m，向東、西兩側(cè)逐漸減薄或尖滅(圖6)；在四川盆地外部，黔中--黔南的部分地區(qū)缺失層序SQ1，其他大部分地區(qū)層序SQ1與SQ2基本發(fā)育齊全，巖性以硅質(zhì)頁巖與碳質(zhì)頁巖沉積為主(圖7)。結(jié)合早寒武世區(qū)域構(gòu)造-沉積背景及層序?qū)Ρ染C合研究，認(rèn)為早寒武世最大海泛面發(fā)育于層序SQ3內(nèi)部，其高自然伽馬尖峰特征明顯，以薄層碳質(zhì)頁巖及含碳質(zhì)頁巖沉積為特征，區(qū)域上可對(duì)比性好。層序SQ4--SQ5整體上沉積水體進(jìn)一步變淺，縱向上自下而上砂質(zhì)含量增高，平面上由川西南--川東南--黔中--黔南地區(qū)砂質(zhì)含量逐漸降低，由泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖互層過渡為黏土質(zhì)頁巖夾含粉砂質(zhì)頁巖或灰質(zhì)頁巖(圖6)。層序SQ6--SQ7沉積水體繼續(xù)變淺，砂質(zhì)粒度變粗，局部發(fā)育碳酸鹽巖夾層，砂質(zhì)、泥質(zhì)與灰質(zhì)混合沉積特征明顯，沉積厚度趨于穩(wěn)定，橫向可對(duì)比性較好。進(jìn)入層序SQ8，除局部地區(qū)仍為頁巖沉積外，整體過渡為厚度穩(wěn)定的淺水碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積。

2 富有機(jī)質(zhì)頁巖發(fā)育模式及差異分布

2.1 層序格架中富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積發(fā)育模式

在建立層序地層格架的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合巖石類型、頁巖總有機(jī)碳含量、沉積序列及構(gòu)造古地貌特征[28-29]的綜合分析，建立了研究區(qū)下寒武統(tǒng)層序格架中富有機(jī)質(zhì)頁巖的沉積發(fā)育模式(圖8)。研究表明，受震旦系燈影組碳酸鹽巖頂面巖溶古地貌及海侵作用的控制，早寒武世整體為快速海侵-緩慢海退沉積序列，富有機(jī)質(zhì)頁巖主要發(fā)育于不同級(jí)次的海侵(退積)-海退(進(jìn)積)作用早期，沉積厚度與古地貌高低、海侵規(guī)模及持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)。早寒武世筇竹寺早期不同地區(qū)古地貌高差大，快速海侵后形成了深水、閉塞的缺氧沉積環(huán)境，在四川盆地西南部裂陷區(qū)及盆地之外的東南部低洼區(qū)發(fā)育厚度較大的退積型富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積體，而古地貌高部位則發(fā)育厚度相對(duì)小的退積型黏土質(zhì)頁巖沉積體。經(jīng)早期沉積充填后，進(jìn)入筇竹寺中晚期，不同地區(qū)古地貌高差變小，再次快速海侵，雖海侵范圍變大，但時(shí)間較短，富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積厚度較小，以退積或加積型粉砂質(zhì)頁巖及黏土質(zhì)頁巖沉積為主。值得注意的是，在四川盆地西南部資陽--長寧一線地區(qū)，早寒武世發(fā)育4套富有機(jī)質(zhì)頁巖段，均具有由中心向東、西兩側(cè)減薄至殲滅的特點(diǎn)，結(jié)合該區(qū)震旦紀(jì)--早寒武世存在拉張裂陷槽的地質(zhì)認(rèn)識(shí)[28-30]，筆者認(rèn)為這4套富有機(jī)質(zhì)頁巖的發(fā)育主要受基底斷裂早寒武世的多幕塹壘式活動(dòng)控制。J1井筇竹寺組上部富有機(jī)質(zhì)頁巖段巖心觀察中發(fā)現(xiàn)了垮塌濁流砂巖沉積(圖8中巖心照片)，進(jìn)一步證實(shí)了拉張裂陷活動(dòng)的存在。局部地層差異沉降形成裂陷區(qū)后，發(fā)生強(qiáng)迫性海侵，水體變深，形成閉塞缺氧環(huán)境，沉積富有機(jī)質(zhì)頁巖。滄浪鋪期--龍王廟期，持續(xù)海退，不同地區(qū)水深差異較小，最終進(jìn)入穩(wěn)定的淺水碳酸鹽巖沉積環(huán)境。

2.2 富有機(jī)質(zhì)頁巖差異分布

在非常規(guī)頁巖氣勘探研究中，建立等時(shí)層序地層格架的目的，除了查明不同地區(qū)的地層對(duì)比關(guān)系外，更為重要的是明確富有機(jī)質(zhì)頁巖的時(shí)空分布規(guī)律。為此，本文通過典型地表露頭剖面、常規(guī)鉆井、頁巖氣鉆井及室內(nèi)頁巖總有機(jī)碳含量測試資料的綜合分析，以富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積發(fā)育模式為指導(dǎo)，以層序?yàn)閱卧_展富有機(jī)質(zhì)頁巖(ω(TOC)>0.5%，厚度>20 m)分布的精細(xì)編圖。研究結(jié)果表明，研究區(qū)下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁巖主要發(fā)育于層序SQ1至SQ5，且不同地區(qū)各層序富有機(jī)質(zhì)頁巖的分布存在差異(圖9)。四川盆地內(nèi)部富有機(jī)質(zhì)頁巖段主要分布在資陽--長寧一線近南北向展布的區(qū)域，受基底斷裂早寒武世的多幕塹壘式活動(dòng)控制，縱向上共發(fā)育4套富有機(jī)質(zhì)頁巖段，其依次發(fā)育于層序SQ1--SQ2、SQ3、SQ4、SQ5內(nèi)。其中層序SQ1--SQ2內(nèi)頁巖段，巖石類型混雜，以磷質(zhì)云巖、泥質(zhì)云巖夾碳質(zhì)頁巖為主，有機(jī)質(zhì)分布不均。層序SQ3--SQ5內(nèi)3套富有機(jī)質(zhì)頁巖品質(zhì)較好，ω(TOC)以0.5～2.5%為主，普遍具有多層、薄層的特點(diǎn)，累計(jì)厚度以60～150 m為主。四川盆地之外的鄂西--渝東、黔北及黔東南等地區(qū)層序SQ1--SQ2發(fā)育連續(xù)沉積的大套富有機(jī)質(zhì)頁巖段，厚度多大于100 m，頁巖品質(zhì)好，以硅質(zhì)頁巖和碳質(zhì)頁巖為主，ω(TOC)以1.5～8.5%為主；而川北南江、川東北城口--建始--宜昌--房縣之間的大部分地區(qū)以層序SQ3發(fā)育富有機(jī)質(zhì)頁巖為主，但與前者相比，厚度略小，20～60 m不等；此外，東南部三都渣拉溝--洞口月溪一線及以東地區(qū)、東北部任河、廟婭等地區(qū)早寒武世長期處于深水饑餓欠補(bǔ)償盆地相沉積環(huán)境，雖各層序富有機(jī)質(zhì)頁巖厚度不大，但累計(jì)(層序SQ1--SQ8)厚度可達(dá)150～200 m，自下而上頁巖ω(TOC)逐漸降低，且局部層段已發(fā)生輕微變質(zhì)作用形成黑色、灰黑色板巖。綜上所述，上揚(yáng)子不同地區(qū)下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁巖的分布在縱向上和平面上均存在差異，今后的頁巖氣勘探與開發(fā)應(yīng)予以考慮，進(jìn)行有針對(duì)性的勘探部署及開發(fā)方案制定。

巖性圖例同圖4。圖8 上揚(yáng)子地區(qū)早寒武世層序格架中富有機(jī)質(zhì)頁巖的沉積發(fā)育模式Fig.8 Sedimentary model of organic-rich shale in the sequence stratigraphic framework of the Lower Cambrian in the Upper Yangtze region

3 結(jié)論

1)提出震旦系燈影組頂界面巖溶古地貌、頂部龍王廟期區(qū)域性碳酸鹽巖層、內(nèi)部局部碳酸鹽巖層、巖-電性組合特征、古生物化石及地球化學(xué)特征6個(gè)層序劃分依據(jù)與標(biāo)志，識(shí)別出對(duì)稱退積-進(jìn)積型、非對(duì)稱退積-進(jìn)積型、退積-退積型、進(jìn)積-進(jìn)積型、持續(xù)加積型5種沉積旋回疊加組合樣式，將下寒武統(tǒng)最多劃分為8個(gè)三級(jí)層序，建立了等時(shí)層序地層格架及富有機(jī)質(zhì)頁巖的沉積發(fā)育模式。

2)提出富有機(jī)質(zhì)頁巖主要發(fā)育于不同級(jí)次的海侵-海退作用早期，不同地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖時(shí)空分布特征存在差異：四川盆地內(nèi)部富有機(jī)質(zhì)頁巖主要分布在資陽--長寧一線近南北向帶狀展布的區(qū)域，受基底斷裂早寒武世的多幕塹壘式活動(dòng)的控制，共發(fā)育4套富有機(jī)質(zhì)頁巖段；四川盆地之外的鄂西--渝東、黔北、黔南及宜昌等地區(qū)受早寒武世早期上升洋流作用控制，以下部層序發(fā)育大套富有機(jī)質(zhì)頁巖段為特征。今后進(jìn)行頁巖氣勘探與開發(fā)部署應(yīng)考慮不同地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁巖的時(shí)空分布特點(diǎn)。

致謝：中國石化西南分公司、中國石化華東分公司、中國石化江漢油田等相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及同事在資料上給予了大力支持，在此表示感謝！

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