汪澤成，劉靜江，姜華，黃士鵬，王坤，徐政語，江青春，石書緣，任夢怡，王天宇

（1. 中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2. 中國石油杭州地質研究院，杭州 310013）

0 引言

中國南方震旦系分布廣泛，蘊藏著豐富的常規(guī)天然氣和頁巖氣資源。2012年以來，在四川盆地高石梯—磨溪地區(qū)，發(fā)現了安岳特大型氣田，震旦系燈影組為其主力含氣層系之一[1-2]；在湖北宜昌地區(qū)，震旦系陡山沱組頁巖氣勘探獲重要發(fā)現[3]。陡山沱組是中—上揚子地區(qū)進入穩(wěn)定克拉通拗陷階段的第 1套沉積，以巖相古地理為重點的油氣地質條件研究缺乏系統(tǒng)性，制約了該層系天然氣資源潛力的客觀評價及有利勘探區(qū)優(yōu)選。

中—上揚子地區(qū)震旦系陡山沱組的研究可追溯到20世紀20年代。1924年李四光、趙亞曾在此建立了震旦紀地層剖面，包括南沱組、陡山沱巖系和燈影組3個巖石地層單位[4]。其后的數十年，震旦系研究取得重要成果。前人的研究主要側重于地層學[5-12]、生物學[13]以及新元古代埃迪卡拉（震旦）紀重大生命事件對地球早期生命演化的科學意義，少有對其巖相古地理方面的研究。2012年以來，隨著震旦系常規(guī)天然氣的發(fā)現及海相頁巖氣勘探的快速發(fā)展，陡山沱組逐漸成為研究熱點[14-16]。為了深入研究陡山沱組巖相古地理特征，研究團隊考察了川、渝、滇、黔、陜南及湘鄂西數十條震旦系露頭剖面，收集整理鉆井、測井、地震和其他綜合研究資料，開展中—上揚子地區(qū)陡山沱組對比、沉積相分析等基礎工作，編制了陡山沱組一段、二段和三段（后文簡稱陡一段、陡二段和陡三段）的巖相古地理圖，同時開展露頭區(qū)烴源巖實驗分析，結合沉積相分析，確定烴源巖分布有利區(qū)，為評價陡山沱組天然氣勘探潛力提供理論依據。

1 陡山沱組地層特征與分布

中—上揚子地區(qū)震旦系陡山沱組分布廣泛，不同地層分區(qū)有不同組名[5-12]。上揚子東部及中揚子地區(qū)稱之為陡山沱組，滇東地區(qū)為王家灣組，滇北—川西地區(qū)為觀音崖組，川南—川北—陜南地區(qū)為喇叭崗組。

1.1 地層特征

陡山沱組層型剖面位于湖北宜昌蓮沱鎮(zhèn)西面之陡山沱[9]，巖性主要為灰、灰黑色泥質白云巖、白云質灰?guī)r及黑色泥頁巖，常夾硅磷質結核和團塊，含微古植物、宏觀藻類，與下伏南華系南沱組灰綠色冰磧巖不整合接觸，自下而上可分4段（見圖1）：陡一段僅分布于鄂西及黔北小部分地區(qū)，巖性為灰色白云巖，稱蓋帽白云巖。陡二段除古陸頂部缺失外，大部分地區(qū)均有沉積；巖性變化大，在鄂西、川北及黔北等地區(qū)主要為黑色頁巖、泥巖夾灰色泥質白云巖、白云巖，在川西地區(qū)為灰白色、紫紅色頁巖夾少量灰色泥巖及白云巖。陡三段分布范圍與陡二段相當，但比陡二段分布范圍略大；巖性為灰色白云巖、白云質灰?guī)r及條帶狀灰?guī)r。陡四段分布范圍同陡三段，由于遭受剝蝕，多數地區(qū)存在地層缺失；鄂西地區(qū)陡四段巖性為黑色頁巖夾少量泥灰?guī)r和灰?guī)r。

與陡山沱組時代相當的地層，在川中、川南地區(qū)，稱之為喇叭崗組，巖性為砂巖、含礫砂巖、頁巖夾白云巖或白云質灰?guī)r，局部地區(qū)發(fā)育膏鹽巖夾層；川西北稱為胡家寨組，為一套巨厚的板巖、千枚巖化泥頁巖、炭質頁巖夾砂巖沉積；川西、滇中稱觀音崖組，下部為紫紅色砂泥巖，上部夾碳酸鹽巖，云南華坪、鹽邊地區(qū)夾膏鹽巖，含疊層石；滇東昆明—建水一帶稱王家灣組，為海灣潟湖相紫紅色砂頁巖夾白云巖、泥質灰?guī)r；黔中開陽、福泉、麻江一帶稱洋水組，一般厚度為10～50 m，主要為灰綠色砂巖、粉砂巖及細礫巖，頂部為砂質白云巖及磷塊巖，含硅質疊層石；在遵義松林，陡山沱組巖性為一套灰黑色含磷頁巖夾硅質巖、薄層白云巖沉積。

1.2 地層分布

圖2 中—上揚子地區(qū)陡山沱組殘留地層厚度等值線圖（a）及對比剖面圖（b）

利用露頭、鉆井資料，結合少量地震資料，編制四川盆地及鄰區(qū)陡山沱組厚度分布圖（見圖2），揭示陡山沱組分布具有“在四川盆地內部厚度薄、盆地周緣厚度大”的特征。四川盆地大部分地區(qū)缺失陡一段、陡二段及陡三段的部分地層，殘留地層厚度一般為 20～60 m。四川盆地外圍陡山沱組厚度較大，一般為120～480 m。鄂西地區(qū)陡山沱組發(fā)育較全，可以劃分為4個巖性段。往東向淮陽古陸地層厚度具有超覆變薄的特征，在孝昌地區(qū)燈影組直接覆蓋在紅安群灰綠色混合片巖之上。此外，漢南古陸、開江古陸和天全古陸陡山沱組缺失（見圖3），燈影組直接超覆在前震旦系上。

陡山沱組各層段分布及與下伏地層接觸關系見圖3。陡一段僅分布于湘鄂西及大巴山—秦嶺地區(qū)；四川盆地大部分缺失陡二段，僅有陡三段沉積。在接觸關系方面，湘鄂西、大巴山—秦嶺地區(qū)陡一段與下伏南沱組冰磧巖不整合接觸；在四川盆地外圍陡一段缺失區(qū)陡二段直接與南沱組不整合接觸；在四川盆地主體部分，陡三段直接與中元古界不整合接觸。

圖3 中—上揚子地區(qū)陡山沱組與下伏地層接觸關系分區(qū)圖

2 陡山沱組沉積期古構造格局

陡山沱組沉積期沉積古構造格局由古隆起和邊緣凹陷組成。

2.1 古隆起形成與分布

陡山沱組沉積前中—上揚子地區(qū)發(fā)育3大古隆起：四川古隆起、淮陽古隆起和滇黔古隆起[17-18]。其中，四川古隆起范圍包括了現今的四川盆地及其周緣，其陡山沱組薄、下部地層缺失，由邊緣凹陷向隆起區(qū)超覆沉積。

四川古隆起面積約 40×104km2（見圖2、圖3）。米倉山地區(qū)和峨眉山以西地區(qū)有前震旦系出露，分別為火地埡群和峨邊群[19]。米倉山地區(qū)的火地埡群下部巖性為一套淺變質碎屑巖夾大理巖，含疊層石，稱麻窩子組，厚度約為3 500 m；上部巖性主要為一套變質碎屑巖，夾大理巖和火山巖，稱上兩組，厚度超過1 700 m。侵位于該群的鈉長黑云千片巖（原巖為中酸性火山巖）鋯石鉛同位素年齡為1 619.3 Ma[19]，橄欖角閃輝石巖同位素年齡為 1 065 Ma（K-Ar），石英閃長巖為956 Ma（U-Pb）[20]，時代屬于中元古代。南江楊壩剖面可見陡山沱組四段直接與火地埡群上兩組不整合接觸，缺失陡一段—陡三段（見圖4）。四川盆地西部的峨邊群巖性主要為一套灰白色大理巖夾淺變質海相碎屑巖，夾基性—酸性巖火成巖，厚度為6 800 m，時代屬于中元古代[19]。

四川古隆起可能形成于青白口紀中—晚期至南華紀早期，發(fā)生于該時期的大規(guī)模構造熱事件導致了四川古隆起的形成?；鸬貓喝骸⒍脒吶汉谢浴嵝郧秩霂r體，其中的輝綠巖鋯石年齡為813.4+8.2 Ma[21]，花崗巖年齡在750～840 Ma[22]。凌文黎等[23]認為在新元古代早期（距今約 860±12 Ma）火地埡群受到了構造熱事件的改造，與區(qū)域上廣泛分布的基性—超基性和堿性、中—酸性巖漿活動時間一致，川西地區(qū)發(fā)生大規(guī)模裂谷巖漿活動是新元古代中期與超大陸裂解有關的超級地幔柱作用導致的。四川盆地腹部的威 117井、高石1井和女基井鉆遇黃灰色花崗巖（距今794±11 Ma）和紫紅色英安巖。Li等人[24]認為超級地幔柱的形成有兩個階段，分別為距今 795～830 Ma和距今745～780 Ma，廣泛分布于中—上揚子地區(qū)中新元古界的火山巖侵入巖體可能是Rodinia超大陸在距今795～830 Ma期間裂解產生的巖漿侵位而成。青白口紀中—晚期超級地幔柱活動導致了上揚子地區(qū)大規(guī)模構造隆升，中—新元古界暴露剝蝕，以至于古陸之上大面積缺失青白口紀—南華紀地層沉積。

四川古隆起對陡山沱組沉積的控制作用很明顯，古隆起整體缺失陡山沱組陡一段，大部分地區(qū)僅存在陡山沱組中—上部，厚度僅20～60 m，遠小于周緣凹陷地層厚度。

圖4 南江楊壩剖面陡山沱組沉積相剖面

位于中揚子北部的淮陽古隆起，主體位于大別山地區(qū)，又稱之為大別古陸[25]。該古隆起主要由前震旦系變質巖系組成，在湖北北部包括了隨縣群（距今668.00～1 228.03 Ma）和大別群。在圻州地區(qū)隨縣群與上覆陡山沱組陡二段不整合接觸；在孝昌縣以東地區(qū)為大別群灰綠色片巖與上覆陡二段不整合接觸（稱孝昌古陸）。

2.2 邊緣凹陷形成與分布

陡山沱組沉積期上揚子克拉通西部邊緣發(fā)育典型的大陸裂谷—攀西裂谷[24,26]。攀西裂谷活動的記錄最早可以追溯到中元古代，并在新元古代有過多次活動期和間歇期[26]。受攀西裂谷活動影響，自北向南分別發(fā)育有寧強、清平、康定、西昌、攀枝花等多個邊緣凹陷[17-18]，沉積厚度為千米左右，局部厚度超過1 800 m。

四川古隆起北緣發(fā)育城口凹陷，陡山沱組黑色巖系沉積厚度可達1 840 m。城口凹陷可能是華北板塊與揚子板塊拼合過程中殘存的小型殘留洋盆。1992年，趙東旭在城口陡山沱組沉積中發(fā)現錳質疊層石[27]，或為錳結核，可能與現今大洋錳結核成因相似。

四川古隆起東緣發(fā)育鶴峰凹陷，屬于四川古隆起和淮陽古隆起之間的低洼地帶，是陡山沱組沉積期鄂西海槽的沉積中心，沉積了巨厚的黑色頁巖夾硅質巖和碳酸鹽巖。鄂西海槽是上揚子與中揚子之間相對低洼的窄長地帶，近南北向展布，向北溝通揚子克拉通北面的秦嶺海槽，向南連通湘桂海盆。

四川古隆起南緣發(fā)育長寧凹陷，夾持在四川古隆起與黔中古隆起之間，西側有天全古陸的遮擋，形成一個半封閉—封閉的海灣，陡山沱組沉積中—晚期發(fā)育膏鹽巖。

3 沉積特征與巖相古地理

3.1 典型剖面沉積特征

本文重點介紹川北楊壩剖面、川中威 117井剖面和鄂西宜地4井陡山沱組沉積特征。

3.1.1 南江縣楊壩剖面

剖面位于四川盆地北部南江縣楊壩鎮(zhèn)，構造上位于漢南古陸西斜坡上部（見圖2）。地層出露下震旦統(tǒng)喇叭崗組和上震旦統(tǒng)燈影組，燈影組厚度為836 m，喇叭崗組厚度為53 m，喇叭崗組與陡山沱組為同期異相沉積（見圖4）。剖面可見陡山沱組缺失陡一段—陡三段（部分），僅有陡四段，與下伏火地埡群上兩組黃灰砂質板巖不整合接觸，頂部黃灰色中—厚層細砂巖與上覆燈影組灰白色白云巖不整合接觸（見圖4）。

陡山沱組主要為碎屑濱岸—潟湖相砂泥巖沉積。底部為中層狀白云質含礫砂，為前濱灘壩沉積；中—下部為淺灰色、灰色薄層泥巖，局部含少量粉砂巖，為近岸潟湖沉積；上部為灰色、灰綠色中—厚層夾薄層粉—細砂巖、石英砂巖夾泥質粉砂巖，具楔狀層理、交錯層理、平行層理和斜層理，為前濱—臨濱灘壩沉積。

3.1.2 威117井

威117井位于四川盆地威遠構造帶，井深3 746 m，鉆穿震旦系至基底花崗巖。震旦系燈影組鉆厚598 m，陡山沱組鉆厚41 m。震旦系全井段取心，陡山沱組沉積現象明顯（見圖5），上部為灰白色粉晶云巖、淺褐色泥晶云巖夾含泥云巖，局部見藻紋層；中部為含石膏泥質云巖夾石膏層，白色石膏層為主夾薄層膏云巖；下部為灰綠色砂質云巖、灰綠色云質泥巖夾灰綠色粉砂巖、泥質粉砂巖、含礫砂巖，可見波痕層理?？傮w為半局限—局限臺地相沉積，以發(fā)育藻云坪-蒸發(fā)潟湖為主要特征。區(qū)域對比為陡二段和陡三段，缺失陡一段和陡四段。

3.1.3 宜地4井

宜地 4井位于宜昌秭歸附近，是一口以陡山沱組頁巖氣為勘探對象的探井，井底層位為南沱組。該井震旦系全取心，陡山沱組可分4段（見圖6），陡一段為淺灰色條帶狀含泥白云巖，淺色條帶云質較重，深色條帶泥質較重，為淺水陸棚沉積。陡二段底部為深灰色泥巖、灰質泥巖夾灰色泥灰?guī)r，中—上部為褐灰色夾灰色、深灰色頁巖，局部含磷質結核，為深水陸棚沉積。陡三段下部為灰色條帶狀泥質白云巖夾薄層白云巖，為淺水陸棚沉積；中部夾灰色砂屑白云巖，上部為淺灰色條帶狀泥晶白云巖，為淺水陸棚及碎屑流沉積。陡四段下部為黑色泥巖夾薄層泥質灰?guī)r或云巖，為深水陸棚沉積；中—上部為淺灰色條帶狀含泥白云巖夾泥晶白云巖，頂部為灰色、淺灰色云質泥巖或泥云巖，為淺水陸棚沉積。陡山沱組與下伏南沱組冰磧巖不整合接觸，與上覆燈影組整合接觸。

3.2 巖相古地理及其演化

中—上揚子地區(qū)陡山沱組主要有碎屑濱岸沉積、碳酸鹽臺地沉積、陸棚和局限海盆沉積，可劃分為 3大沉積體系、6大沉積相、18個亞相、若干微相（見表1）。碎屑巖沉積主要發(fā)育在陡二段和陡四段，碳酸鹽巖沉積主要發(fā)育在陡一段和陡三段。陡一段—陡二段為海侵階段沉積，陡三段海侵達到高位，陡四段為海退沉積，整個陡山沱組沉積構成一個較完整的海侵-高位-海退沉積旋回。

3.2.1 陡一段碳酸鹽緩坡相沉積特征

陡山沱組是南沱冰期之后的第一套海侵沉積，因此古陸對陡山沱組沉積影響很大，在古陸范圍內普遍缺失陡山沱一段沉積。

陡一段沉積時，四川古陸已經存在（見圖7）。該古陸分布面積大，除現今的四川盆地主體之外，西南方向延伸至西昌、昭通，西北方向延伸至寧強。古陸以東的鄂西地區(qū)為寬緩的淺水陸棚環(huán)境，其水體深度應在20 m左右，因此沉積了一套厚度不大（2～10 m）、分布較廣的碳酸鹽巖（蓋帽白云巖）。受沉積環(huán)境控制，不同地區(qū)巖性差異較大，在水體較淺的地區(qū)如荊門至岳陽一帶主要是白云巖、含膏白云巖；在宜昌至常德、遵義至甕安一帶主要為條帶狀含泥白云巖、硅質條帶白云巖與灰質白云巖，發(fā)育水平層理和層紋狀構造；在懷化、麻陽、鳳凰、貢溪、芷江等地，主要為含錳白云巖、灰質云巖、泥云巖，水平層理發(fā)育，為淺水陸棚沉積。在?？抵脸强谝粠У那貛X海槽地區(qū)主要為泥質灰?guī)r、含泥灰?guī)r或云質灰?guī)r夾少量薄層白云巖，表現為較深水陸棚或海盆沉積環(huán)境。在川西寧強陽平關至綿竹王家坪及四川古陸主體部位和鄂西東部孝昌地區(qū)（孝昌古陸）缺失陡一段碳酸鹽巖沉積。在川西北平武地區(qū)陡山沱組為一套變質灰?guī)r夾黑色泥質板巖，無法與其他地區(qū)分段對比，尚不清楚是否有相當于陡一段的相變地層。在古陸的周緣可能有陡一段同時異相的濱岸碎屑巖沉積，但至今沒有確切的剖面證實。

圖5 威117井震旦系沉積相剖面（GR—自然伽馬；Rlld—深側向電阻率；Rlls—淺側向電阻率）

根據沉積背景、沉積厚度及巖性特征，陡一段沉積表現為寬緩陸棚上的碳酸鹽緩坡沉積。由于沉積厚度較?。?～10 m），可以認為是碳酸鹽緩坡的初期階段，或稱非典型碳酸鹽緩坡。對于蓋帽白云巖，楊愛華等[10]也認為是碳酸鹽緩坡沉積。根據巖性分布和古構造背景，陡一段碳酸鹽緩坡可以劃分為內緩坡、中緩坡、外緩坡-盆地等幾個沉積環(huán)境。荊門至岳陽一帶主要是內緩坡潮間-潮上帶沉積；宜昌至常德、遵義至甕安一帶主要是中緩坡潮間-潮下帶；?？抵脸强谝粠У那貛X海槽地區(qū)主要為外緩坡-盆地相潮下帶沉積。

3.2.2 陡二段濱岸-潮坪-潟湖-混積陸棚、淺水陸棚、深水陸棚-海盆相特征

陡二段是中—上揚子地區(qū)廣泛海侵時期的沉積（見圖8）。受海侵影響，陸地面積迅速縮小，至陡二段沉積晚期，曾廣泛暴露的四川古陸、滇黔古陸大部分被海水淹沒，僅在較高部位還有部分殘余古陸，分別是漢南古陸、開江古陸、天全古陸、會澤古陸和孝昌古陸。在古陸上沉積了一套淺水碎屑巖夾碳酸鹽巖和膏鹽沉積，古陸周緣的邊緣凹陷則沉積了大套以黑色頁巖夾硅質巖為主的黑色巖系。該時期可能發(fā)生大規(guī)模的火山噴發(fā)，在湖北宜昌、湖南石門縣中嶺、沅陵縣巖屋潭、洗溪、貴州江口縣甕會、三穗縣興隆等地陡二段夾有多層火山灰。

圖6 宜地4井陡山沱組沉積相剖面

陡二段沉積環(huán)境可劃分為濱岸-潮坪-潟湖-混積陸棚、淺水陸棚及斜坡-海盆。

①濱岸-潮坪-潟湖-混積陸棚。殘余古陸成為陡山沱組沉積期重要的物源供應地，圍繞古陸發(fā)育廣泛的濱岸-潮坪-潟湖-混積陸棚相砂泥巖夾白云巖、膏鹽沉積。在川北地區(qū)旺蒼干河、川中地區(qū)威遠、高石梯、龍女寺鉆井都分別發(fā)現大套紫紅色砂巖、石英砂礫巖、灰綠色、紫紅色泥巖，表明陡山沱組沉積期川北—川中地區(qū)為干旱的濱岸-潮坪-潟湖-混積陸棚沉積環(huán)境；在川西地區(qū)陡二段底部為紫灰色長石石英砂巖向上為灰綠色粉細砂巖、泥質粉砂巖和紫紅色粉砂質泥巖（綿竹王家坪剖面），在川西南峨邊先鋒—越西小相嶺地區(qū)主要為灰白色長石-石英砂巖夾硅質白云巖，發(fā)育交錯層理和板狀斜層理，上部為紫紅色鈣質頁巖夾少量黑色泥灰?guī)r，屬于濱岸-潟湖沉積。川東地區(qū)鄂參1井陡二段為灰綠色泥巖、泥質粉砂巖、灰質石英粉砂巖，屬于混積陸棚沉積。鄂西東部京山廠河—薛家店地區(qū)陡二段主要為褐灰色炭質頁巖夾含錳頁巖、含磷頁巖，黃綠色、灰綠色粉砂質頁巖夾含磷黏土巖，紫紅色砂巖、灰褐色含礫砂巖，屬濱岸-潟湖或海灣沉積。此時長寧凹陷為一封閉—半封閉海灣，沉積了一套厚達400 m的含石膏沉積。

表1 中—上揚子地區(qū)陡山沱組沉積體系

②淺水陸棚。在神農架武山陡二段主要為灰黑色炭質頁巖、灰色泥巖夾粉砂質泥巖、含磷粉砂巖及薄層狀白云巖，東蒿坪則主要為深灰色炭質頁巖、黑色頁巖夾白云巖；秀山榕溪、瀘溪洗溪、溆浦董家河陡二段為灰黑色泥巖與條帶狀泥質白云巖互層夾黑色硅質頁巖；遵義松林為黑色頁巖、硅質頁巖夾少量薄層泥質白云巖或白云巖，屬于淺水陸棚沉積。石門楊家坪、常德太陽山陡二段主要為深灰色泥質灰?guī)r或泥質白云巖夾深灰色頁巖，灰質或白云質成分較多，為淺水陸棚沉積。

③深水陸棚-海盆。四川古陸的邊緣地帶快速變陡，形成坡度較陡的深水陸棚，并迅速過渡為深水盆地。在鶴峰白果坪、秭歸三斗坪、宜地4井、城口修齊高觀、寧強陽平關、綿竹王家坪等地都沉積了大套以灰黑色頁巖為主的地層，這些沉積在古陸周邊的深水盆地中形成了清平凹陷、寧強凹陷、城口凹陷、鶴峰凹陷等幾個沉積中心，位于沉積中心的王家坪、陽平關、修齊高觀和白果坪剖面黑色巖系厚度都在580～1 840 m。

圖7 中—上揚子地區(qū)陡山沱組一段巖相古地理圖

圖8 中—上揚子地區(qū)陡山沱組二段巖相古地理圖

湖南安化留茶坡、蓮花臺、松子坳，桃江天井山等地，陡二段主要為黑色炭質頁巖、硅質頁巖夾硅質巖，沉積環(huán)境為海盆相饑餓盆地。

3.2.3 陡三段濱岸-局限—半局限臺地、淺水陸棚、深水陸棚-海盆沉積相特征

陡三段主要為碳酸鹽巖沉積（見圖9），是陡山沱組沉積期海侵達到最高位時期的沉積，古陸進一步縮小，并出現了局部分化。圍繞古陸仍然是濱岸碎屑巖沉積；在遠離古陸的地區(qū)形成局限—半局限臺地，邊緣凹陷區(qū)形成深水盆地。

陡三段沉積以碳酸鹽巖為主，但厚度并不大，四川盆地主體部分厚度僅為10～20 m，并夾有泥質碳酸鹽巖，局部含膏鹽。由于分布較為廣泛，水體較淺，似又有陸表海沉積特征，簡單套用威爾遜臺地模式比較牽強，故本文處理為陸表海模式與威爾遜模式的融合，可以稱之為非典型碳酸鹽臺地模式。這種碳酸鹽沉積體可能為碳酸鹽臺地的初級階段，由于形成時間短，尚未達到典型碳酸鹽臺地（緩坡或鑲邊臺地）的規(guī)模。在專著《灰泥丘系統(tǒng)分類及石油地質特征》一書中曾把這種沉積類型稱為前臺地沉積[18]。

圖9 中—上揚子地區(qū)陡山沱組陡三段巖相古地理圖

①濱岸。陡三段沉積期古陸有漢南古陸、開江古陸、天全古陸、孝昌古陸及武當古陸和會澤古陸。古陸上缺失陡山沱組沉積。圍繞古陸的是濱岸碎屑巖沉積。南江楊壩剖面陡山沱組底部的黃灰、綠灰色砂巖含白云質，可能為陡三段的濱岸沉積，與遠離古陸的臺地相碳酸鹽巖可能為相變關系。

②局限—半局限臺地。該相帶主要分布在古隆起的主體部位，形成四川和鄂西兩個相互獨立的碳酸鹽臺地，二者之間有鄂西海峽分隔。川中地區(qū)威 117井陡三段上部為灰白色粉晶云巖淺褐灰色泥晶云巖夾含泥云巖，發(fā)育藻紋層，下部為含石膏泥質云巖夾白色石膏層，為局限臺地藻云坪-膏鹽湖沉積。在鄂西鐘祥王集、太極埡，黔北開陽、甕安地區(qū)陡三段主要為灰色、灰白色微晶凝塊白云巖、含磷白云巖，并有大量含磷疊層石白云巖形成的灰泥丘沉積[17]。疊層石的生長一般需要局限海環(huán)境，如現今澳大利亞的Shark Bay、巴哈馬臺地等均有疊層石生長。陡三段疊層石沉積環(huán)境也應為局限海臺地或局限海灣環(huán)境。

③淺水陸棚（或斜坡）。在臺地的外圍分布有淺水陸棚或斜坡。其主要沉積特征是灰色、深灰色泥晶白云巖、含泥白云巖或石灰?guī)r夾黑色頁巖?？傮w上以碳酸鹽巖為主，夾灰黑色頁巖或泥巖，白云巖含磷，并夾磷塊巖，在一些地方可形成大型磷礦，如湖北神農架地區(qū)、懷化董家河地區(qū)的磷礦就分布在陡三段白云巖地層中。

④深水陸棚-海盆。沉積以黑色頁巖、硅質頁巖為主，夾薄層白云巖、泥質白云巖、硅質白云巖、泥灰?guī)r或薄層泥晶灰?guī)r，主要分布在古隆起的邊緣坳陷地區(qū)。在秦嶺海槽地區(qū)陡三段主要為薄層狀灰?guī)r、泥灰?guī)r或瘤狀灰?guī)r；在鶴峰白果坪，陡三段主要為黑色頁巖夾薄層白云巖、泥質白云巖；張家界四都坪地區(qū)陡三段為含炭泥質云巖、灰質白云巖、硅質白云巖，并夾大套濁積巖和碎屑流沉積。在湖南安化松子坳，桃江天井山陡三段沉積為黑色炭質頁巖，表現為深水海盆沉積。

3.2.4 陡四段濱岸-陸棚-海盆沉積相特征

陡四段沉積由于后期剝蝕，在四川古隆起上大部分地區(qū)缺失或沒有沉積，僅在古隆起的邊緣和邊緣坳陷及鄂西陸棚地區(qū)有所保留。川北楊壩地區(qū)陡四段為一套濱岸碎屑巖沉積，巖性主要為石英砂巖、粉砂巖夾灰色、灰綠色泥巖，為濱岸-潟湖相。秦嶺海槽內城口-鎮(zhèn)坪一帶主要為深灰色泥巖、頁巖夾泥灰?guī)r或云質石灰?guī)r，為深水陸棚-海盆沉積；鄂西地區(qū)主要為黑色頁巖夾泥質灰?guī)r、薄層白云巖、泥質云巖、硅質白云巖為淺水陸棚沉積；在湖南安化、桃江、沅陵、溆浦陡四段主要為黑色硅質頁巖夾硅質巖，為深水海盆沉積。

4 勘探意義

震旦系是中國南方地區(qū)沉積礦產資源較豐富的層系之一，包括常規(guī)天然氣、頁巖氣、磷礦、錳礦等[27-29]，在四川盆地及鄰區(qū)已發(fā)現了安岳特大型氣田、宜昌頁巖氣富集區(qū)、黔—湘—鄂磷礦帶等，這些大型、特大型礦產都與陡山沱組沉積有關。位于川北地區(qū)城口凹陷的高燕錳礦是中國大型錳礦之一，主要產出于陡山沱組黑色頁巖中。

陡山沱組是中國南方地區(qū)重要的烴源巖層系之一，研究其分布規(guī)律將對拓展震旦系常規(guī)天然氣勘探有重要意義，同時也對頁巖氣、磷礦、錳礦等礦產的選區(qū)評價有重要指導意義。對四川盆地周緣遵義松林、重慶秀山、川東北地區(qū)城口等露頭剖面陡山沱組黑色頁巖、泥巖的系統(tǒng)分析（見表2）表明，陡山沱組烴源巖主要集中分布在陡二段，TOC值普遍大于1.0%，部分樣品TOC值高達13.8%，是一套優(yōu)質烴源巖；其干酪根δ13C平均值為-31‰，Ro值普遍超過2.0%，目前達到高—過成熟生氣階段。

表2 四川盆地周緣露頭陡山沱組烴源巖實驗分析數據統(tǒng)計表

陡山沱組烴源巖分布與沉積環(huán)境有較大關系（見圖10），烴源巖厚值區(qū)及有機碳高值區(qū)（TOC>2.0%）主要分布于城口凹陷、鄂西海槽等古隆起的邊緣凹陷。秦嶺海槽、鄂西海槽等地區(qū)，都廣泛發(fā)育巨厚的黑色頁巖，城口凹陷及鶴峰凹陷厚度可達500 m以上。

陡山沱組陡二段、陡四段黑色頁巖發(fā)育，是重要的頁巖氣勘探領域。目前，宜昌地區(qū)的鄂陽頁 1井在震旦系陡山沱組鉆遇灰黑色炭質泥巖230 m，TOC值為 1.5%～2.5%，現場測試含氣量為 4.8 m3/t，頁巖氣測試產量達5 460 m3/d，顯示了該區(qū)陡山沱組良好的勘探前景。秦嶺海槽、鄂西、黔北、黔東等地區(qū)陡山沱組頁巖分布廣泛，是頁巖氣選區(qū)評價的有利地區(qū)。

從儲集條件考慮，陡山沱組陡二段頂部碎屑巖和陡三段微生物碳酸鹽巖均發(fā)育溶蝕孔洞，目前已發(fā)現多個大型磷礦，如貴州開陽—甕安磷礦和宜昌磷礦、懷化董家河磷礦。從沉積相分析看，磷礦沉積分布在淺水陸棚和臺地邊緣，這與淺水陸棚和臺地邊緣是上升洋流活動區(qū)和卸載區(qū)有關。

綜上，陡山沱組陡二段發(fā)育優(yōu)質烴源巖，陡三段發(fā)育微生物碳酸鹽巖儲集層，兩者構成良好的源-儲成藏組合條件，是天然氣勘探應重視的新領域。初步評價認為秦嶺海槽、鄂西海槽陡山沱組油氣成藏條件較好，是天然氣（包括頁巖氣）及磷礦、錳礦等礦產資源勘查的有利區(qū)。

圖10 中—上揚子地區(qū)陡山沱組烴源巖厚度等值線圖（顏色表示不同的厚度區(qū)間）

5 結論

中—上揚子地區(qū)早震旦世發(fā)育四川古隆起、鄂西陸棚及邊緣凹陷等構造古地理單元，對陡山沱組沉積充填序列及地層分布有明顯的控制。古隆起區(qū)陡山沱組超覆沉積，厚度薄，發(fā)育濱岸相、混積陸棚相、非典型碳酸鹽臺地相；邊緣凹陷地層齊全、厚度大，發(fā)育深水陸棚相和局限海盆相。

陡山沱組沉積經歷了從海侵-高位-海退的一個完整的沉積旋回，發(fā)育濱岸-陸棚-深水盆地沉積及碳酸鹽臺地沉積。其中，陡一段和陡三段以發(fā)育碳酸鹽臺地或緩坡沉積為特征，陡二段和陡四段主要為濱岸-陸棚-深水海盆沉積。

陡山沱組具有良好的油氣成藏條件。陡二段發(fā)育優(yōu)質烴源巖，在四川古隆起周邊凹陷區(qū)厚度大、有機碳含量高，是重要的烴源巖發(fā)育層段和頁巖氣主力層段。陡三段碳酸鹽巖溶蝕孔洞發(fā)育，為天然氣、磷礦等礦產提供良好的儲集空間。秦嶺海槽、鄂西海槽是天然氣（包括頁巖氣）及磷礦、錳礦等礦產資源勘查的有利區(qū)。