何 利, 宋春彥, 劉建清

( 1. 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； 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 )

0 引言

頁巖氣賦存于富有機(jī)質(zhì)頁巖，作為一種清潔能源備受關(guān)注。頁巖氣是陸上常規(guī)天然氣資源量的2～3倍[1-2]，資源潛力巨大[3-7]，因此關(guān)于富有機(jī)質(zhì)頁巖的調(diào)查與研究成為重點(diǎn)和熱點(diǎn)。四川盆地南部(簡(jiǎn)稱川南)地區(qū)廣泛發(fā)育烴源巖，下古生界寒武系與志留系發(fā)育多套海相黑色富有機(jī)質(zhì)頁巖[8-9]，是中國(guó)頁巖氣勘探與開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。劉樹根等[10]認(rèn)為，川南五峰—龍馬溪組沉積相為陸棚相沉積。王淑芳等[11]認(rèn)為，川南地區(qū)龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖為缺氧環(huán)境。人們對(duì)川南龍馬溪組頁巖的儲(chǔ)集空間及成藏條件進(jìn)行研究，認(rèn)為有效儲(chǔ)層孔隙度適中，裂縫規(guī)模以微、中型裂縫為主，具低孔低滲的儲(chǔ)層特征[12-15]。萬洪程等[16]、林彤等[17]、王慶波等[18]研究川南龍馬溪組頁巖氣地質(zhì)條件，指出頁巖有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、成熟度高、埋深適中、脆性好和生氣能力強(qiáng)等特點(diǎn)，有利于頁巖氣的形成和富集。

雖然對(duì)川南五峰—龍馬溪組從地球化學(xué)特征、沉積環(huán)境、儲(chǔ)層及頁巖氣地質(zhì)條件等方面的研究較多，但是黑色頁巖有機(jī)質(zhì)富集規(guī)律研究較少。筆者以川南馬邊地區(qū)長(zhǎng)河碥剖面為例，對(duì)五峰—龍馬溪組的黑色頁巖進(jìn)行采樣，通過有機(jī)碳、X線衍射、稀土元素及主、微量元素等測(cè)試分析有機(jī)質(zhì)富集規(guī)律，探討影響有機(jī)質(zhì)富集的因素，為川南馬邊地區(qū)海相頁巖氣勘探開發(fā)提供基礎(chǔ)資料和理論支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

川南馬邊地區(qū)早古生代晚期所處大地構(gòu)造位置為上揚(yáng)子前陸盆地，東南緣為雪峰山隆起，南接黔中隆起，西臨康滇古陸，北臨川中隆起(見圖1)。早元古代時(shí)期，上揚(yáng)子地區(qū)進(jìn)入古海洋與古大陸的多階段演化史，以揚(yáng)子板塊為相對(duì)穩(wěn)定核心的板塊構(gòu)造格局，周緣地區(qū)經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，各時(shí)期沉積盆地的演化和構(gòu)造格局都具有較強(qiáng)的繼承性；晚奧陶世—志留紀(jì)演化形成上揚(yáng)子前陸盆地，其周邊的黔中隆起、雪峰山隆起和川中隆起是上揚(yáng)子前陸盆地重要的物源供給區(qū)。

圖1 川南地區(qū)構(gòu)造及采樣位置Fig.1 Structural sketch and sampling location of southern Sichuan

志留紀(jì)時(shí)期，四周發(fā)育古陸，古地理具有四周高、中部低的特征，沿古陸邊緣發(fā)育三角洲相、濱岸相等沉積，局部發(fā)育碳酸鹽臺(tái)地，向盆地水體逐漸加深為陸棚相沉積。馬邊地區(qū)長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組總厚度約為198.44 m，五峰組與下伏臨湘組為整合接觸，龍馬溪組與上覆二疊系梁山組為平行不整合接觸；五峰組為黑色薄層炭硅質(zhì)頁巖，龍馬溪組下部為黑色、灰黑色炭質(zhì)頁巖，發(fā)育水平層理，見泥灰?guī)r透鏡體、大量筆石化石及黃鐵礦結(jié)核，上部為淺灰色頁巖，發(fā)育水平層理；晚奧陶—早志留世，馬邊地區(qū)位于上揚(yáng)子板塊的近腹部地帶，為陸棚相深水—淺水陸棚亞相沉積，沉積微相主要為炭質(zhì)泥棚、含炭質(zhì)泥棚和泥棚等(見圖2)。

圖2 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組沉積特征Fig.2 The deposition column of Wufeng-Longmaxi formaton in Changhebian section of southern Sichuan

2 礦物學(xué)特征

對(duì)川南馬邊地區(qū)長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組20個(gè)樣品進(jìn)行X線衍射全巖分析，分析石英、長(zhǎng)石、石膏、黃鐵礦、方解石、白云石及黏土礦物等的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(見表1)。主要礦物為石英，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.00%～88.00%，平均為37.95%；長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%～13.00%，平均為4.10%；方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～27.00%，平均為7.05%；白云石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～43.00%，平均為9.25%；個(gè)別樣品含有少量石膏，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～3.00%，平均為0.90%；黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～2.00%，平均為0.55%；黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.00%～66.00%，平均為40.20%，黏土礦物主要為伊利石、綠泥石和少量蒙脫石(見圖3)。

表1 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組頁巖礦物成分

圖3 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組頁巖礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.3 Mineral contents of the shales of theWufeng-Longmaxi formaton in Changhebian section of southern Sichuan

在五峰—龍馬溪組下部富有機(jī)質(zhì)頁巖段中，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)與w(TOC)呈正相關(guān)關(guān)系(見圖4)，說明海相頁巖中生物來源的石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)與w(TOC)之間也存在較好的正相關(guān)關(guān)系[19]。因此，推測(cè)在富有機(jī)質(zhì)頁巖段，由于生物活動(dòng)強(qiáng)烈，生物硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加；碳酸鹽礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，表明稀釋作用較強(qiáng)、吸附作用較弱。

在貧有機(jī)質(zhì)頁巖段中，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有明顯降低，且變化不大；黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，碳酸鹽礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少。前兩者反映自下而上剖面陸源碎屑物質(zhì)輸入逐漸增加，推測(cè)少量石英可能來自于陸源碎屑物，與剖面底部到頂部頁巖顆粒粒度逐漸變粗吻合。

圖4 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組TOC及礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.4 TOC and mineral composition comparison diagram of the Wufeng-Longmaxi formaton in Changhebian section of southern Sichuan

3 地球化學(xué)特征

3.1 主量元素特征

五峰—龍馬溪組頁巖TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)和主量元素測(cè)試分析結(jié)果見表2 。五峰—龍馬溪組頁巖的主要成分為SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3，4種成分的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51.81%～86.76%。SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為13.36%～81.76，平均為52.90%；Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)次之，為2.71%～18.60%，平均為11.47%；CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.19%～28.36%，平均為8.39%；Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為1.58%～7.38%，平均為4.78%。除這4種主要成分外，五峰—龍馬溪組頁巖中還含有少量MgO，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.52%～6.28%，平均為3.40%；K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.74%～4.98%，平均為3.17%；Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%～0.86%，平均為0.23%；TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.14%～0.80%，平均為0.47%；P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%～0.13%，平均為0.09%；MnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%～0.31%，平均為0.09%。

表2 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組頁巖主量元素組成

主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在五峰—龍馬溪組下部富有機(jī)質(zhì)頁巖段和上部貧有機(jī)質(zhì)頁巖段存在較大差異(見圖5)。在富有機(jī)質(zhì)頁巖段中，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減少而減少， Al2O3、TiO2、Fe2O3和K2O

圖5 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組TOC和主量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.5 The TOC and major elements transformations of the Wufeng-Longmaxi formaton in Changhebian section of southern Sichuan

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少而逐漸增加，MnO、CaO、MgO和Na2O變化較大，沒有明顯的規(guī)律。在貧有機(jī)質(zhì)頁巖段中，SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、K2O和MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)較穩(wěn)定，MnO、CaO和Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少而增加。P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)在富有機(jī)質(zhì)和貧有機(jī)質(zhì)頁巖段中基本保持穩(wěn)定。

3.2 微量、稀土元素特征

在富有機(jī)質(zhì)頁巖段中，微量和稀土元素波動(dòng)較大(見圖6(a-b))，微量元素Ba、U、Nd和Sm呈顯著正異常，而Th、Nb、Sr、P和Ti相對(duì)虧損。∑REE在72.02～294.09 μg/g之間，平均為163.52 μg/g(見表3)；稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，分布形式相對(duì)較陡(見圖6(b))，可能與海底熱液有關(guān)。

在貧有機(jī)質(zhì)頁巖段中,微量和稀土元素變化趨勢(shì)基本與富有機(jī)質(zhì)頁巖段的相似，微量元素Ba、U、Nd和Sm呈顯著正異常，而Th、Nb、Sr、P和Ti相對(duì)虧損，但元素波動(dòng)小(見圖6(c-d))；∑REE在197.69～279.85 μg/g之間，平均為244.68 μg/g(見表3)；稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較小，分布形式比富有機(jī)質(zhì)頁巖段的相對(duì)平坦(見圖6(d))，說明陸源物質(zhì)影響較小，且處于構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的沉積環(huán)境。

圖6 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組微量和稀土元素分配Fig.6 Trace elements spider web and rare earth elements distribution map of the shales from the Wufeng-Longmaxi formaton in Changhebian section of southern Sichuan

川南長(zhǎng)河碥剖面中輕稀土較富集(見表3)，LREE/HREE為7.11～13.63，平均為10.62；δCe在富有機(jī)質(zhì)與貧有機(jī)質(zhì)頁巖段中變化不大(見圖6(a))，為0.79～1.05 ，平均為 0.90，δCe虧損，僅在五峰組一個(gè)樣品正異常，δCe為1.05；δEu為1.28～5.22 ，平均為2.42，在五峰—龍馬溪組為強(qiáng)烈的正異常，可能反映早志留世早期揚(yáng)子地區(qū)海底熱液呈極端還原環(huán)境的存在[20]；δEu從底部向上逐漸減小，反映還原環(huán)境向上逐漸減弱。

表3 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組頁巖稀土元素分析結(jié)果

4 沉積環(huán)境分析

4.1 古生產(chǎn)力

古生產(chǎn)力表征地質(zhì)歷史時(shí)期單位面積、單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的有機(jī)物的量?？刂瞥练e物中有機(jī)碳的重要因素之一是水體的生物生產(chǎn)力[21-24]， Ba和P營(yíng)養(yǎng)型元素及Ni和Cu等微營(yíng)養(yǎng)型元素能較好地表征生物生產(chǎn)力的變化[25-26]。

在海相沉積中， Ba在海水中具有類似營(yíng)養(yǎng)元素的地球化學(xué)行為， 其積累率與有機(jī)碳、生物生產(chǎn)力呈正相關(guān)關(guān)系，其富集指示高生物生產(chǎn)力[27-29]。Ba的來源有多種，僅有生物來源的Ba才能夠準(zhǔn)確反映生產(chǎn)力的高低；來源于生物作用的Ba稱為生物鋇，生物鋇質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.0～5.0 mg/g之間時(shí)，沉積環(huán)境具有高的生產(chǎn)力[30]。一般用Ba的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)減去陸源碎屑Ba的估算質(zhì)量分?jǐn)?shù)[31-32]表征生物鋇。五峰—龍馬溪組生物鋇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.06～10.20 mg/g，平均為3.90 mg/g；自下而上生物鋇總體上逐漸降低，w(TOC)與生物鋇質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)關(guān)系較好，僅個(gè)別數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常；五峰—龍馬溪組自下而上古生產(chǎn)力逐漸降低，底部缺氧環(huán)境逐漸遭到破壞，由還原環(huán)境逐漸過渡到氧化環(huán)境(見圖7)。

P元素參與生物的大部分新陳代謝活動(dòng)，是生物生息繁衍的必須營(yíng)養(yǎng)元素，也是指示古生產(chǎn)力的地球化學(xué)指標(biāo)之一。P質(zhì)量分?jǐn)?shù)在五峰—龍馬溪組下部為209.46～567.30 μg/g，平均為417.68 μg/g，變化較大。龍馬溪組上部P質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化相對(duì)較小，為319.00～436.00 μg/g，平均為380.00 μg/g；五峰—龍馬溪組w(TOC)與P質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈弱的正相關(guān)關(guān)系。P元素受到海水Fe化合物對(duì)P吸附能力和氧化還原條件的影響[33]。還原環(huán)境促使P從有機(jī)質(zhì)中釋放出來[34]，五峰—龍馬溪組底部貧氧—厭氧的環(huán)境使部分P元素從有機(jī)質(zhì)中釋放出來，但是P質(zhì)量分?jǐn)?shù)并沒有明顯高于平均頁巖中的，可能在富有機(jī)質(zhì)頁巖中P產(chǎn)生溶解(見圖7)。

4.2 氧化還原條件

缺氧是形成高有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)鍵因素之一。確定古海洋氧化還原條件的重要指標(biāo)是過渡元素——V、Ni、U、Th、Sc、Co及Cr等氧化還原敏感元素。常用的微量元素比值有V/Cr、Th/U、V/(V+Ni)、V/Sc、Ni/Co等[35-36]。同時(shí)，黃鐵礦粒徑的大小及分布也能夠很好地指示沉積時(shí)古底水的氧化還原條件[37]。

Th不受水體氧化還原條件的影響，Th/U在強(qiáng)還原條件下可造成沉積物中U的富集，因此Th/U可反映沉積氧化還原條件，一般Th/U 為0～2.00代表缺氧環(huán)境，氧化環(huán)境下可達(dá)到8.00[38]。馬邊地區(qū)長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖段Th/U為0.57～2.99，平均為1.39，代表還原環(huán)境；貧有機(jī)質(zhì)頁巖段Th/U為1.46～4.11，平均為2.98，代表氧化環(huán)境(見圖8)。

圖7 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)與生產(chǎn)力元素的關(guān)系Fig.7 Correlation of TOC and productive element in the shales from the Wufeng-Longmaxi formaton in Changhebian section of southern Sichuan

因?yàn)镾c和V具有不可溶性，V與Sc呈正相關(guān)變化，所以缺氧環(huán)境下V/Sc 較高，氧化環(huán)境下較低[38]。馬邊地區(qū)長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖段V/Sc為8.94～11.16，平均為9.92，代表貧氧環(huán)境(見圖8(a))。

V/Cr<2.00，為含氧環(huán)境；V/Cr 在2.00～4.25之間，為貧氧條件；V/Cr>4.25，為次氧至缺氧條件[39]。馬邊地區(qū)長(zhǎng)河碥剖面五峰龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖段V/Cr為1.69～3.55，多數(shù)在2.00以上，平均為2.34，代表貧氧環(huán)境(見圖8(b))。

V/(V+Ni)同樣被用作沉積環(huán)境的判別指標(biāo)，V/(V+Ni)在缺氧環(huán)境下為0.57～0.83，在富氧環(huán)境下小于0.46，在貧氧環(huán)境下為0.47～0.57[40]。 馬邊地區(qū)長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)與貧有機(jī)質(zhì)頁巖段V/(V+Ni)在0.77～0.87之間，平均為0.81，代表缺氧環(huán)境(見圖8(c))。

Ni/Co<5.00，為氧化環(huán)境；Ni /Co在5.00～7.00之間，為貧氧環(huán)境；Ni/Co>7.00，為次氧至缺氧環(huán)境[41]。馬邊地區(qū)長(zhǎng)河碥五峰—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)與貧有機(jī)質(zhì)頁巖段Ni/Co差別較小，為1.37～2.25，平均為1.83，代表氧化環(huán)境(見圖8(d))。

圖8 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組頁巖氧化還原環(huán)境的微量元素判別Fig.8 Determination of trace elements about the redox environment of the shales from the Wufeng-Longmaxi formaton in Changhebian section of southern Sichuan

5 有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理

關(guān)于黑色頁巖中有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理主要有3種模式：高生產(chǎn)力[42]、缺氧的保存[43]及生產(chǎn)力和缺氧共同作用模式[44-46]。根據(jù)樣品的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與生產(chǎn)力指標(biāo)、氧化還原指標(biāo)等關(guān)系，分析川南馬邊地區(qū)五峰—龍馬溪組頁巖中有機(jī)質(zhì)富集的機(jī)理。

U、V元素在氧化水體中，以各自的高價(jià)態(tài)(U+6、V+5)溶解；在還原的水體中，被還原為低價(jià)態(tài)沉積下來[47]。因此，可以根據(jù)沉積物中U、V元素的豐度判斷水體的還原程度，水體越還原，U、V元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高。川南馬邊地區(qū)五峰—龍馬溪組頁巖中U、V元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與w(TOC)呈正相關(guān)關(guān)系(見圖9(a-b))，相關(guān)因數(shù)R2分別為0.32和0.26，表明沉積水體越還原，頁巖的w(TOC)越高。

氧化還原指標(biāo)U/Th、V/Cr、V/Sc、V/(V+Ni)、Ni/Co等不同的取值區(qū)間，代表不同的氧化還原環(huán)境，且比值越大，反映的沉積環(huán)境越缺氧，越有利于有機(jī)質(zhì)保存。川南馬邊地區(qū)五峰—龍馬溪組頁巖中w(TOC)與Ni/Co、U/Th之間存在相對(duì)較好的正相關(guān)關(guān)系(見圖9(c-d))，相關(guān)因數(shù)R2分別為0.08和0.65。氧化還原指標(biāo)V/Sc、V/Cr與w(TOC)(見圖9(e-f))不具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，可能與Sc和Cr元素自身復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。

來源于生物作用的生物鋇數(shù)值越大，反映的生產(chǎn)力越高。川南馬邊地區(qū)五峰—龍馬溪組頁巖中生物鋇與w(TOC)具有一定的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)因數(shù)R2為0.06(見圖9(g))；P元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與w(TOC)的相關(guān)關(guān)系較差，相關(guān)因數(shù)R2為0.03(見圖9(h))。在富有機(jī)質(zhì)頁巖中，營(yíng)養(yǎng)元素的溶解可能是造成w(TOC)與古生產(chǎn)力指標(biāo)生物鋇和P質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間呈弱或無直接相關(guān)關(guān)系的原因[47]。因此，五峰—龍馬溪組底部貧氧—厭氧的環(huán)境使部分Ba、P元素從有機(jī)質(zhì)中釋放出來，造成與w(TOC)不具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，無法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)頁巖中生產(chǎn)力指標(biāo)對(duì)有機(jī)質(zhì)富集的貢獻(xiàn)作用。

圖9 川南長(zhǎng)河碥剖面五峰—龍馬溪組頁巖TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)與氧化還原指標(biāo)、生產(chǎn)力指標(biāo)關(guān)系Fig.9 Relationship between TOC and redox and productive indicators of the shales from the Wufeng-Longmaxi formaton in Changhebian section of southern Sichuan

川南馬邊地區(qū)五峰—龍馬溪組頁巖中氧化還原敏感元素的豐度和指標(biāo)大小，與w(TOC)的相關(guān)關(guān)系共同反映沉積水體的還原性強(qiáng)弱對(duì)有機(jī)質(zhì)的保存具有很強(qiáng)的控制性，即富有機(jī)質(zhì)頁巖形成于缺氧的環(huán)境，屬于典型的保存模式；生產(chǎn)力指標(biāo)受影響的因素更多，更復(fù)雜。因此，很難準(zhǔn)確評(píng)估生產(chǎn)力指標(biāo)對(duì)有機(jī)質(zhì)富集的貢獻(xiàn)，但生產(chǎn)力指標(biāo)也具有一定的控制作用。

龍馬溪組沉積早期，由于全球古氣候變暖，岡瓦納大陸冰蓋開始消融，造成海水體積大幅增加，發(fā)生大規(guī)模海侵，從而造成水體缺氧，有利于有機(jī)質(zhì)富集[48]。川南馬邊地區(qū)龍馬溪組下部頁巖形成于這種背景，其沉積環(huán)境屬于深水陸棚相，快速海侵造成底部水體嚴(yán)重缺氧，形成有利于有機(jī)質(zhì)富集的保存條件，最終形成一套典型的富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖。龍馬溪組沉積晚期，全球海平面逐漸下降，川南馬邊地區(qū)的沉積環(huán)境也由早期的深水陸棚相轉(zhuǎn)變?yōu)闇\水陸棚相，水體逐漸富氧，有機(jī)質(zhì)的保存條件逐漸變差，不利于有機(jī)質(zhì)富集。因此，川南馬邊地區(qū)頁巖的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低，形成龍馬溪組上部的貧有機(jī)質(zhì)頁巖段。

6 結(jié)論

(1)川南馬邊地區(qū)五峰—龍馬溪組主要礦物為石英，質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為37.95%；碳酸鹽礦物次之，質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為16.30%；長(zhǎng)石質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為4.10%；含有少量石膏及黃鐵礦；黏土礦物為伊利石、綠泥石和少量蒙脫石，質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為40.20%。

(2)五峰—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖段石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)與w(TOC)呈正相關(guān)關(guān)系。在貧有機(jī)質(zhì)頁巖段中，石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)未有明顯降低且變化不大，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，碳酸鹽礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少。

(3)五峰—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖段，主量元素SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減少而減少， Al2O3、TiO2、Fe2O3和K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減少而逐漸增加，其他變化較大；微量元素Ba、U、Nd和Sm呈顯著正異常，而Th、Nb、Sr、P和Ti相對(duì)虧損；在貧有機(jī)質(zhì)頁巖段中， MnO、CaO和NaO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減少而增加，其他質(zhì)量分?jǐn)?shù)較穩(wěn)定；微量元素與富有機(jī)質(zhì)頁巖段的相似，但元素波動(dòng)??；輕稀土較富集，δCe虧損；δEu富集，反映還原環(huán)境向上逐漸減弱。沉積時(shí)期，水體由深水陸棚緩慢過渡到淺水陸棚，由還原環(huán)境逐漸過渡到氧化環(huán)境，具有較高生產(chǎn)力背景，有機(jī)質(zhì)的富集同時(shí)受控于高生產(chǎn)力和還原環(huán)境。