張金川，陶 佳，李中明，楊圓圓，王東升，張 棟，李謙超，武向真，牛嘉亮，趙星旭，郎 岳

（1.中國地質(zhì)大學(xué)，北京100083；2.自然資源部頁巖氣資源戰(zhàn)略評價重點實驗室，北京100083；3.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南鄭州450001）

自中晚元古代以來，中國先后在不同地區(qū)形成了多種類型的頁巖。盡管沉積背景、地層厚度、巖性組合、有機地球化學(xué)參數(shù)及頁巖氣評價地質(zhì)指標(biāo)各有不同，但各大地質(zhì)區(qū)、地理區(qū)及主要時代均有頁巖的形成和分布[1-2]，構(gòu)成了我國頁巖氣勘探開發(fā)的物質(zhì)基礎(chǔ)。華北、華南、塔里木等板塊地質(zhì)演化歷史長、穩(wěn)定性差，在進(jìn)入中生代以后相互作用強烈，多次構(gòu)造運動產(chǎn)生了一系列頁巖沉積，為頁巖氣研究提供了豐富素材。

盡管我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，僅用了很短的時間就實現(xiàn)了工業(yè)化規(guī)模開發(fā)，使年產(chǎn)頁巖氣量突破了200 億立方米并走在了國際前列，但我國的頁巖氣勘探開發(fā)仍然處于早期的探索發(fā)展階段，需要不斷發(fā)現(xiàn)新的方向領(lǐng)域、資源類型、有利區(qū)域及目標(biāo)層系。從野外剖面入手，系統(tǒng)梳理、認(rèn)識我國不同時代和類型特點的頁巖，具有重要的頁巖氣選區(qū)和評價意義。

1 頁巖地層發(fā)育背景

中國陸域主要由華北、華南、塔里木板塊（或地臺）及不同時期的拼貼地塊和褶皺帶所組成，它們控制了主要頁巖的發(fā)育。

1）華北板塊

從始太古代開始，華北陸核逐漸出現(xiàn)，從火山巖堆積不斷轉(zhuǎn)向沉積巖發(fā)育，誕生了我國最早的陸塊。至呂梁運動結(jié)束，區(qū)域變質(zhì)作用基本停止，褶皺地層上升為陸并向穩(wěn)定的克拉通方向發(fā)展，華北地臺（板塊）基底形成。從元古代開始，華北板塊進(jìn)入了構(gòu)造變形與巖漿活動微弱的陸緣沉積階段，在板塊北緣的燕遼海槽區(qū)開啟了富有機質(zhì)頁巖沉積的新時期。晉寧運動期間，中—新元古代沉積相對穩(wěn)定，形成了以潮間—淺海陸棚為主的黑色頁巖沉積。

興凱—加里東運動早期，華北地臺保持穩(wěn)定的陸表海狀態(tài)，形成了一套淺海相為主的灰?guī)r、白云巖、砂巖及雜色頁巖地層組合。從中晚奧陶世開始至早中石炭世，地層普遍缺失。海西運動期，海水再次入侵，在中國北方地區(qū)形成了分布廣泛的海陸過渡相和陸相含煤頁巖地層。進(jìn)入中—新生代，華北板塊內(nèi)部構(gòu)造運動逐漸變強，分隔差異演化明顯，主要為陸內(nèi)發(fā)展階段所控制的陸相沉積。這些陸相盆地疊置在先期地層之上，分隔性明顯的河—湖—沼澤相頁巖沉積盛行。

2）華南板塊

進(jìn)入元古代，華南板塊（含揚子板塊、滇黔桂和江南地塊）逐漸完成了從活動型向穩(wěn)定型方向的轉(zhuǎn)變，區(qū)域變形褶皺及變質(zhì)作用停止，逐漸開始進(jìn)入巖漿活動微弱、構(gòu)造變動平緩的陸緣沉積階段，沉積了海相和陸相冰磧頁巖。

興凱—加里東構(gòu)造運動期，早寒武世開始的大規(guī)模海侵和局限性較強的晚奧陶世—早志留世海進(jìn)，形成了分布規(guī)模最大的海相頁巖。志留紀(jì)結(jié)束，秦嶺洋趨于關(guān)閉，華南板塊由南高北低轉(zhuǎn)變?yōu)楸备吣系透窬?，在桂東、黔南出現(xiàn)新的海侵，開始臺盆相頁巖沉積。海西構(gòu)造運動期，地殼發(fā)生區(qū)域抬升并接受剝蝕，隨后接受由南向北逐漸推進(jìn)的海侵作用，在早、晚二疊世先后形成臺盆相和海陸過渡相頁巖。中、晚三疊世，海水逐漸退去，華南板塊進(jìn)入“活化”階段，開啟陸相頁巖沉積時代，主要在滇、黔、桂、川、渝等地區(qū)發(fā)育三疊系、侏羅系頁巖。

3）塔里木板塊

塔里木板塊的形成時間與華南板塊大致相同。中元古代以淺?！獮I海相和冰磧頁巖發(fā)育為主。南華紀(jì)—早奧陶世，塔里木板塊處于伸展?fàn)顟B(tài)，陸棚和瀉湖相控制了頁巖的形成和分布。

早、中寒武世和早、中奧陶世，主要在現(xiàn)今塔里木盆地的東部分別形成了蒸發(fā)瀉湖相和陸棚相含磷頁巖。中、晚奧陶世，塔里木板塊轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓狀態(tài)并出現(xiàn)島弧火山，主要在盆地西部的半封閉—封閉海灣中發(fā)育了厚層頁巖。石炭紀(jì)主要形成濱海湖沼相、河流沼澤相炭質(zhì)頁巖。二疊紀(jì)，塔里木板塊上升為陸，在塔西南地區(qū)可見前三角洲相頁巖沉積。中生代以形成山間盆地或山前坳陷為特點，下侏羅統(tǒng)的河漫—沼澤—湖泊相煤系頁巖和中侏羅統(tǒng)的湖相頁巖發(fā)育。

2 頁巖發(fā)育及巖性變化

2.1 中元古界

1）長城系

串嶺溝組：為一套形成于濱淺海相，以潮間、潮下、瀉湖相為特點的頁巖沉積，鋯石U-Pb(鋯石定年方法)年齡1 621±12 Ma[3]，被認(rèn)為是我國最早的未變質(zhì)頁巖。頁巖剖面主要由粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖等組成，富含微古植物化石，可見褐鐵礦結(jié)核、同沉積現(xiàn)象及巖漿侵入。其底部?？尚纬尚埵匠噼F礦，為黃綠色、黃褐色、黑灰、黑色細(xì)砂質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、黑色片狀頁巖夾淺色薄層狀粉砂巖、白云巖和炭質(zhì)白云巖，頂部為炭質(zhì)頁巖夾含砂、含疊層石白云巖。主要見于沿太行山中北段至燕山一線延伸的燕遼裂陷槽，頁巖分布限于冀北、京、津、遼西、晉東北。

2）薊縣系

洪水莊組：頁巖沉積于濱淺海（潮下帶）、海灣或淺海陸棚相，為灰綠色或黑色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、含碳粉砂質(zhì)頁巖夾泥質(zhì)白云巖、白云巖，已在多處發(fā)現(xiàn)古油藏遺跡。頁巖層理發(fā)育，錳、鐵、鈣、硼等元素含量偏高，含砂量較低，發(fā)育了碳酸鹽、黃鐵礦、菱鐵礦、硅質(zhì)（或燧石）及錳質(zhì)等多種結(jié)核。分布范圍略小于串嶺溝組，沉積中心在遼寧凌源、河北寬城—興隆、北京密云一線，厚度逾200 m。

2.2 上元古界

1）青白口系

下馬嶺組：為形成于濱岸（潮間至潮下）、瀉湖、淺海陸棚等環(huán)境中的雜色與黑色頁巖，分布范圍與串嶺溝組和洪水莊組大致相同，但厚度中心出現(xiàn)在懷來和興隆一帶，逾500 m。沿山腳出露的河北懷來趙家山剖面較為典型，其中的炭質(zhì)頁巖和粉砂質(zhì)頁巖連續(xù)厚度150 m。剖面中含黃鐵礦，可見輝綠巖體不規(guī)則狀刺入其中，可見李澤岡風(fēng)化環(huán)。

2）南華系

大塘坡組：為一套間冰期灰、灰黑、黑色含錳頁巖、炭質(zhì)頁、黑色粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖及硬錳礦薄層沉積。厚度中心和典型剖面位于貴州省松桃縣大塘坡錳礦區(qū)，剖面厚度為200 m。該處頁巖錳含量最高，目前是亞洲最大錳礦所在地。主要見于上揚子板塊的東南部邊緣，大致以益陽和桂林連線為界，西北側(cè)黔、渝、湘、鄂分布區(qū)的頁巖主要形成于陸相冰川的間冰期，可見于黔東的臺江縣、三穗縣、銅仁市、松桃縣至渝東南的秀山縣一線；東南側(cè)的桂、湘、鄂頁巖主要形成于海相冰川的間冰期，頁巖錳質(zhì)含量減少，地層厚度減薄。

照壁山組和特瑞愛肯組：下統(tǒng)的照壁山組和上統(tǒng)的特瑞愛肯組剖面均可見于塔里木板塊北緣的庫魯克塔格地區(qū)，兩套地層均為海相間冰期沉積，前者主要為深灰、灰綠、灰褐色細(xì)砂巖、粉砂巖及頁巖組合，含黃鐵礦，剖面厚度超過500 m，頁巖、粉砂質(zhì)頁巖占比60%；后者主要為暗綠、深灰、灰黑色冰磧泥礫巖、泥灰?guī)r、鈣質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、薄層灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r，含黃鐵礦，地層含礫特點明顯，剖面厚度為1 845 m，上段頁巖厚度為617 m[4]。

3）震旦系

陡山沱組：為一套以廣海陸棚環(huán)境為主，兼有半封閉臺地相、淺?！逼骸a湖相的炭質(zhì)頁巖（或石煤）、粉砂質(zhì)頁巖、泥灰?guī)r、含磷碳酸鹽巖、泥質(zhì)和硅質(zhì)巖，含黃鐵礦、磷結(jié)核等。主要見于滇東、黔東、桂北、川西、渝東南、陜南、豫南、鄂西、湘北、皖南、蘇南、浙西北、贛北等地區(qū)，在鄂西、黔東等地含磷塊巖，同期名稱有萬家灣組、納章組、松林組、洋水組、余家洞組、藍(lán)田組、黃墟組等。湖北是厚度中心，含磷碳酸鹽巖、炭錳質(zhì)碳酸鹽巖及炭質(zhì)頁巖厚度近500 m，是我國磷礦的重要產(chǎn)地。地層向四周減薄或出現(xiàn)沉積相變，磷含量降低、頁巖占比增加。揚子板塊邊緣頁巖以含硅、含磷、含錳、含炭及含銀為主，可夾磷礦層或錳礦層。

育肯溝組和水泉組：發(fā)育和分布同照壁山組和特瑞愛肯組，但成因上屬于間冰期的濱海、淺海沉積。下統(tǒng)的育肯溝組為灰綠色頁巖、粉砂巖及細(xì)砂巖組合，剖面厚度為587 m，頁巖厚度占比46%。在塔里木盆地南緣的昆侖山區(qū)，（庫爾卡克組）見頁巖、泥巖、粉砂巖及砂巖，夾磷塊巖、菱鐵礦及黃鐵礦，厚度近500 m；上統(tǒng)的水泉組以灰?guī)r、云巖為主，在122.6 m 的剖面中出現(xiàn)了50 m 厚的灰褐薄層粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、砂質(zhì)灰?guī)r及硅質(zhì)條帶[4]，厚度占比41%。

2.3 下古生界

2.3.1 下寒武統(tǒng)

牛蹄塘組：包含了梅樹村階和筇竹寺階2個頁巖沉積期，為廣海陸棚相含磷硅質(zhì)巖、磷塊巖、硅質(zhì)頁巖、砂質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、炭質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、粉砂巖等，含黃鐵礦、磷結(jié)核及鎳、鉬、銅、鈷、釩、鈾、銀等多金屬元素。見于滇、黔、桂、川、渝、湘、鄂、蘇、皖、浙等地（圖1），有筇竹寺組、水井沱組、涼水井組、九老洞組、邱家河組、郭家壩組、魯家坪組、東坑組、王音鋪組、荷塘組、幕府山組等同期別名。川、渝、黔一帶是牛蹄塘組頁巖發(fā)育中心，厚逾500 m，其底部可見薄層褐鐵礦，硅質(zhì)含量高；滇、桂、鄂、湘下段多金屬元素逐漸增多，含黃鐵礦和磷結(jié)核，可見石煤或油頁巖。

圖1 華南板塊下寒武統(tǒng)（牛蹄塘組）野外剖面對比柱狀圖Fig.1 Stratigraphic comparison columns of shale sections for Lower Cambrian（Niutitang Formation）in South China Plate

玉爾吐斯組：為一套灰黑色炭質(zhì)頁巖、薄層狀硅質(zhì)巖、粉砂巖、細(xì)砂巖及灰?guī)r。底部見磷結(jié)核、硅質(zhì)磷塊巖、含磷底礫巖，向上為含膠磷礦灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、瘤狀白云巖，含磷、鈾、釩，為淺海陸棚相沉積。剖面可見于柯坪、天山、庫魯克塔格地區(qū)，也稱為磷礦溝組、西山布拉克組，厚度為130 m。

馬店組（猴家山組）：華北板塊在早寒武世向東南方向傾斜，華北陸表海在現(xiàn)今的豫、魯、皖、蘇一帶形成沉降中心，在南華北地區(qū)淮南地層小區(qū)沉積了一套黑色炭質(zhì)頁巖和鈣質(zhì)粉砂巖系，厚度介于20～100 m。在安徽省霍邱縣馬店鎮(zhèn)王八蓋山剖面可見含磷結(jié)核的黑色炭質(zhì)頁巖（石煤層），普遍見油浸，含豐富瀝青質(zhì)及磷結(jié)核[6-8]。

2.3.2 奧陶系

1）下奧陶統(tǒng)

寧國組：受東南海槽影響，在桂、湘、贛、皖、蘇一線及其東南地區(qū)形成了以半深海相為主、富含筆石的頁巖，以灰綠色至黑色頁巖、炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖為主，含硅質(zhì)巖、粉砂巖或細(xì)砂巖。桂、粵、閩、湘為厚度中心，桂東南地區(qū)（六陳組、升坪組）厚度接近1 000 m，皖、浙、贛、粵（下黃坑組）地區(qū)厚度介于200～500 m。

黑土凹組：為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖及灰?guī)r，形成于濱淺海相，剖面厚度超過150 m，見于塔里木板塊區(qū)。

2）中奧陶統(tǒng)

胡樂組：沉積和分布與寧國組相似，巖性以硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、砂質(zhì)頁巖及泥質(zhì)頁巖為主，其中炭質(zhì)頁巖厚度介于30～50 m。

薩爾干組：為富含鈣質(zhì)的黑色筆石頁巖夾灰黑色薄層或凸鏡狀泥屑灰?guī)r，夾硅質(zhì)條帶，見油苗，厚度不足50 m，為海灣相沉積，主要見于塔里木北緣的柯坪區(qū)。

3）上奧陶統(tǒng)

五峰組：上揚子地區(qū)淺海—半深海環(huán)境的封閉性較強，川、渝地區(qū)為硅質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖，局部含鈷和錳，厚度不足15 m（圖2）。中、下?lián)P子地區(qū)的海水開放性明顯增強，外來碎屑供給能力增強，頁巖地層中的硅質(zhì)含量明顯降低。湖北地區(qū)含斑脫巖夾層。

圖2 華南板塊區(qū)上奧陶統(tǒng)（五峰組）和下志留統(tǒng)（龍馬溪組）野外剖面對比柱狀圖Fig.2 Stratigraphic comparison columns of shale sections for Upper Ordovician（Wufeng Formation）and Lower Silurian（Longmaxi Formation）in South China Plate

平?jīng)鼋M：為一套淺灰、灰黑色的淺海相鈣質(zhì)頁巖及砂質(zhì)頁巖組合，地層以薄層頁巖和粉砂巖為主，夾細(xì)砂巖、凝灰質(zhì)砂巖及灰?guī)r，見于陜、甘、寧地區(qū)。

印干組：為灰黑色炭質(zhì)泥灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)粉砂巖，夾瀝青質(zhì)粉晶灰?guī)r，厚度不足100 m，沉積和分布大致同薩爾干組。

2.3.3 下志留統(tǒng)

龍馬溪組：為灰黑色炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖夾粉砂巖和硅質(zhì)巖，川南、渝東、鄂西的炭質(zhì)頁巖占比最高。向上粉砂質(zhì)含量逐漸增多，或以泥質(zhì)灰?guī)r為主，沉積于淺?！肷詈：诚?。川南、川中（華鎣山）及龍門山地區(qū)龍馬溪組分段明顯[10]，厚度逾300 m。渝東地區(qū)厚度超過150 m，炭質(zhì)頁巖厚度介于15～24 m。黔北、滇東北、湖北及下?lián)P子（高家邊組）等地的粉砂質(zhì)含量增加，炭質(zhì)和鈣質(zhì)減少，地層顏色變淺。

松坎組：為一套灰—深灰色薄層狀鈣質(zhì)頁巖與薄層狀微粒泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r互層沉積，頁巖占比向上逐漸減少。該組與同期的香樹園組局限于黔東北地區(qū)，主要見于遵義、湄潭、石阡、印江、沿河、務(wù)川、正安、桐梓、仁懷連線所限定的范圍內(nèi)。

柯坪塔格組和尼勒克河組：前者為黃綠、灰黑色硅質(zhì)巖、粉砂質(zhì)頁巖、頁巖、硅質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖，可見磷塊巖，形成于淺?！肷詈Ｏ?。天山—塔里木北緣區(qū)剖面厚度接近450 m；后者沉積于淺海相，為灰黑色粉砂巖、炭質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r。

2.4 上古生界

2.4.1 泥盆系

1）下泥盆統(tǒng)

塘丁組：以灰黑色頁巖為主，夾炭質(zhì)頁巖、粉砂巖、淺灰色細(xì)砂巖和碳酸鹽巖，含竹節(jié)石、菊石、三葉蟲等化石，主要發(fā)育在桂北和桂中地區(qū)，屬于淺海陸棚—局限海臺地相沉積。

2）中泥盆統(tǒng)

納標(biāo)組：巖性以灰黑色、黑色頁巖為主，夾炭質(zhì)頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r及細(xì)砂巖等，為開闊海臺地邊緣發(fā)育的臺盆相沉積，主要分布在桂北、黔南地區(qū)，炭質(zhì)頁巖厚度為70 m。

羅富組（火烘組）：為深灰—灰黑色含鈣質(zhì)頁巖、頁巖與泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r互層，夾砂巖、炭質(zhì)頁巖、含磷炭質(zhì)頁巖及硅質(zhì)巖，剖面中可見灰黑色、黑色頁巖近300 m，其沉積和分布同納標(biāo)組。

克孜勒陶組：淺海相黑色頁巖、粉細(xì)砂巖、泥質(zhì)硅質(zhì)灰?guī)r、生物灰?guī)r，剖面厚度千余米，見于昆侖山區(qū)。

3）上泥盆統(tǒng)

榴江組（響水洞組）：為臺盆相淺灰—灰黑色薄層狀硅質(zhì)巖夾頁巖、硅質(zhì)頁巖、灰?guī)r、砂質(zhì)頁巖，局部夾錳礦層或含錳、含磷硅質(zhì)巖，剖面厚度超過150 m，主要見于廣西。

洪古勒楞組：凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)硅質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)硅質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)粉砂巖、硅質(zhì)頁巖，主要為海陸過渡相，見于天山西段。

2.4.2 石炭系

1）下石炭統(tǒng)

巖關(guān)組：為濱淺海相、沼澤相炭質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、粉砂巖、硅質(zhì)巖、泥灰?guī)r及灰?guī)r組合，夾錳土、磷礦層（堯云嶺段或湯粑溝組）、煤層或菱鐵礦（英塘段或祥擺組），厚度超過100 m，見于黔、桂、湘等地區(qū)。

大塘組：為黑色頁巖、炭質(zhì)頁巖、粉砂巖、鈣質(zhì)頁巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r、硅質(zhì)巖及硅質(zhì)頁巖組合。頁巖以濱海相、沼澤相含煤層、黃鐵礦結(jié)核及油頁巖（寺門段或舊司組）和臺地邊緣斜坡相含鐵質(zhì)結(jié)核（黃金段或打屋壩組）為特點，以炭質(zhì)頁巖為主的地層厚度超過400 m，區(qū)域分布同巖關(guān)組。

臭牛溝組：為淺海相砂巖、頁巖及灰?guī)r組合，剖面中可見50 m 以上的炭質(zhì)頁巖，見于華北板塊西側(cè)的祁連海槽，限于青東北、甘中南、寧中南一帶。

草涼驛群：沿秦嶺一線可見厚近百米的粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、煤層等煤系頁巖，見于陜南、豫南。

滴水泉組與巴塔瑪依內(nèi)山組：前者為黃褐色砂巖、粉砂巖、凝灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖及煤層，后者為砂礫巖、粉砂巖、炭質(zhì)頁巖互層夾煤線，兩者均為出現(xiàn)在南準(zhǔn)噶爾地區(qū)的陸相沉積，剖面厚度均超1 000 m。北準(zhǔn)噶爾地區(qū)對應(yīng)的地層分別為灰綠、灰黑色粉砂質(zhì)頁巖、凝灰粉砂質(zhì)頁巖、粉細(xì)砂巖的濱淺海相姜巴斯套組和炭質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、粉細(xì)砂巖、灰?guī)r、硅質(zhì)頁巖等海陸過渡相那仁喀拉組。南天山和塔里木盆地對應(yīng)地層分別為野云溝組與和什拉甫組淺海相灰?guī)r、粉砂巖、頁巖。

2）中石炭統(tǒng)

靖遠(yuǎn)組和羊虎溝組：巖性主要為海陸過渡相深灰色、黑色頁巖、炭質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、砂質(zhì)頁巖，夾薄層狀細(xì)砂巖、透鏡狀灰?guī)r和煤線。兩套地層巖性相似、整合接觸、連續(xù)分布，厚度超過400 m，見于陜、甘、寧地區(qū)。

弧形梁組：為黃綠色、灰黑色砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、粉砂巖、鈣質(zhì)頁巖及煤線，剖面地層厚介于200～480 m，為南準(zhǔn)噶爾地區(qū)發(fā)育的陸相頁巖地層。塔里木盆地區(qū)對應(yīng)為海相地層卡拉烏依組和阿孜干組。前者為灰綠色和灰黑色灰?guī)r、粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)頁巖，后者為灰黑色灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖、泥巖、粉砂巖。

3）上石炭統(tǒng)

本溪組：為黃綠、黃、紫等雜色頁巖、砂巖、灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖及煤層，其中的頁巖厚度介于15～20 m（圖3）。其底部為鐵質(zhì)、泥質(zhì)、鋁土質(zhì)及灰?guī)r礫石等風(fēng)化殼物質(zhì)，可見雞窩狀鐵礦層、鋁土頁巖和鋁土礦層，形成于淺海至濱岸沼澤環(huán)境。分布于遼、冀、魯、豫、晉、陜等華北板塊區(qū)。

圖3 華北板塊區(qū)上石炭統(tǒng)（本溪組）至下（太原組）、中二疊統(tǒng)（山西組）野外剖面對比柱狀圖Fig.3 Stratigraphic comparison columns of shale sections for Upper Carboniferous（Benxi Formation）to Lower Permian（Taiyuan Formation）and Middle Permian（Shanxi Formation）in North China Plate

克魯克組：為半深湖相、沼澤相灰綠、灰黑、黑色砂巖、粉砂巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r、粉砂質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖及煤層，局部見菱鐵礦結(jié)核層，厚度超150 m[11]，剖面見于準(zhǔn)噶爾—吐哈—柴達(dá)木盆地及周緣沿線。

2.4.3 二疊系

1）下二疊統(tǒng)

太原組：主要為灰、灰黑色砂巖、頁巖、炭質(zhì)頁巖夾煤層、灰?guī)r和局部泥灰?guī)r，含煤3～15 層，產(chǎn)大量植物化石，頂部含鐵質(zhì)結(jié)核。地層分布穩(wěn)定，厚約100 m，黑色頁巖、鈣質(zhì)頁巖或炭質(zhì)頁巖夾煤層累積厚度一般為50 m，沉積于三角洲、瀉湖、沼澤相的廣覆式海陸過渡相環(huán)境，分布范圍略大于本溪組。

梁山組：為一套灰色、黑色頁巖、炭質(zhì)頁巖、砂巖、硅質(zhì)巖、煤層組合，含鋁土礦、菱鐵礦、赤鐵礦。典型地層見于貴州，通常作為棲霞組下部地層而廣泛見于南方地區(qū)。

風(fēng)城組：主要為黑灰色白云質(zhì)頁巖、凝灰質(zhì)頁巖、凝灰質(zhì)碳酸鹽巖與凝灰?guī)r等，剖面厚度可達(dá)1 400 m，為咸化湖盆條件下的半深湖相、扇三角洲相沉積，見于準(zhǔn)噶爾盆地南緣、東緣至吐哈盆地一線。

2）中二疊統(tǒng)

山西組：主要為粉砂巖、中細(xì)砂巖、頁巖及4～9套煤層，或可表現(xiàn)為灰色石英砂巖與頁巖的互層，含鈣質(zhì)結(jié)核，剖面中炭質(zhì)頁巖厚度超過60 m，為湖沼相沉積，其分布同太原組。

孤峰組/茅口組：為深灰、褐黃、紫灰、黑色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖、含鐵錳質(zhì)硅質(zhì)巖及粉砂巖，夾含錳頁巖、含錳灰?guī)r，見富磷結(jié)核、錳土礦及含錳灰?guī)r。也被稱為文孤峰組、筆山組、茅口組、當(dāng)沖組、鳴山組等，可分為深海陸棚硅質(zhì)巖型（孤峰組）和淺海陸棚碳酸鹽巖型（茅口組）。前者見于蘇、皖、贛、湘、粵等地區(qū)，后者見于鄂、渝、川、桂、滇等地區(qū)。

下烏爾禾組群：主要為陸相灰綠、灰色礫巖與砂巖、粉砂巖、黑色頁巖互層，包括了蘆草溝（組）及其上覆的紅雁池（組）。前者為灰綠色、黑色砂巖、砂質(zhì)頁巖、頁巖、油頁巖和炭質(zhì)頁巖組合，夾灰黑色薄層瀝青質(zhì)頁巖和白云質(zhì)灰?guī)r；后者為灰綠色細(xì)砂巖、鈣質(zhì)砂巖、頁巖，夾灰黑、黑色頁巖、泥灰?guī)r及薄層灰?guī)r。兩者厚度均超600 m，見于準(zhǔn)噶爾、吐哈盆地沿線及其周緣。

3）上二疊統(tǒng)

龍?zhí)督M/吳家坪組：為一套海陸過渡相煤系頁巖，為灰白、褐黃、灰黃、灰黑、黑色砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、煤層，含菱鐵礦薄層及結(jié)核。頁巖以桂、粵、皖、蘇等地為佳，厚度為100 m，同期異相地層為灰黑、灰色含燧石結(jié)核或條帶的生物碎屑灰?guī)r，見于滇、黔、川、陜、鄂、湘、皖、蘇、浙、閩、贛、桂、黔、粵等地區(qū)（圖4），也稱吳家坪組、禮賢組、翠屏山組、樂平組、合山組等。

圖4 華南板塊區(qū)上二疊統(tǒng)（龍?zhí)督M和大隆組）野外剖面對比柱狀圖Fig.4 Stratigraphic comparison columns of shale sections for Upper Permian（Longtan and Dalong Formations）in South China plate

大隆組/長興組：為一套海陸過渡相硅質(zhì)碎屑巖組合，由灰、灰黑色為主的薄層硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖、硅質(zhì)灰?guī)r、粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、黑色頁巖、炭質(zhì)頁巖組成，夾薄層煤層，偶見碳酸錳礦，地層分布與龍?zhí)督M基本一致，厚度為100 m。同期異相沉積為長興組，為泥灰?guī)r、硅質(zhì)泥巖夾粉砂巖、頁巖、硅質(zhì)巖及灰?guī)r夾硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖。

石盒子組：主要為黃綠、灰黃及雜色砂巖、粉砂巖、泥巖、泥灰?guī)r、鋁土質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖及煤層，為河流相、深—淺湖相沉積，向上顏色變淺，可至紫紅色，分布同山西組。

2.5 中生界和新生界

進(jìn)入中生代以后，中國板塊格局發(fā)生重大調(diào)整和變化，區(qū)域性沉積和連續(xù)性頁巖分布的沉積格局被徹底打破，從而開始以盆地為約束的局限性分隔沉積。在各盆地中，沉積體系約束了頁巖的類型和分布，形成了互不連通、各自發(fā)育、差異顯著的頁巖特點。從三疊紀(jì)到新近紀(jì)，沉降—沉積中心由南向北、由西向東迂回遷移，在大型盆地區(qū)內(nèi)形成了以湖盆、三角洲相為主、單層厚度較大的粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、云質(zhì)頁巖與砂巖、碳酸鹽巖等互層沉積。在中小型盆地內(nèi)形成了以淺湖相、扇三角洲相、沼澤相為主、連續(xù)厚度較大的砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖及煤層等。

早三疊世，海水再次沿廣西、湖南一線北侵，在廣大的南方地區(qū)形成了蒸發(fā)臺地相沉積。中三疊世，華北、華南、塔里木板塊均不斷向西傾斜并在板塊區(qū)的西側(cè)形成頁巖沉積，沿近南北向延伸的楚雄、四川、鄂爾多斯一線分別形成海相和陸相的普家村組、須家河組、延長組等頁巖。

侏羅紀(jì)，海水全部退出。沿滇、川、陜、蒙等南北向和新、青、甘、蒙、寧、陜、晉、冀、遼等近東西向區(qū)域沉積了山間盆地條件下以濱淺湖—（扇）三角洲相為主、以煤層發(fā)育為特點的頁巖。柴達(dá)木盆地北緣下侏羅統(tǒng)的小煤溝組、中侏羅統(tǒng)的大煤溝組湖沼相頁巖平均厚度為400 m。準(zhǔn)噶爾、吐哈、焉耆盆地侏羅系發(fā)育了厚層頁巖，下侏羅統(tǒng)的八道灣組和中侏羅統(tǒng)的西山窯組深湖、半深湖、扇三角洲及沼澤相頁巖厚度各自超過千米。

白堊紀(jì)火山活動開始廣泛化，頁巖沉降—沉積中心逐漸向東轉(zhuǎn)移，并在斷陷湖盆中形成頁巖。額濟(jì)納旗銀根盆地下白堊統(tǒng)的蘇紅圖組和八音戈壁組為一套半深湖—淺湖相黑色頁巖和白云質(zhì)頁巖，最大厚度均過千米。松遼盆地白堊系的青山口組、嫩江組等頁巖，是目前頁巖油勘探的重點目標(biāo)。

古近紀(jì)則以斷陷深湖盆沉積為基本特點，在斷陷盆地中形成面積雖小但厚度巨大的頁巖。渤海灣盆地古新統(tǒng)的沙河街組、準(zhǔn)噶爾盆地始新世的安吉海河組、柴達(dá)木盆地漸新統(tǒng)下干柴溝組、中新統(tǒng)上干柴溝組、上新統(tǒng)獅子溝組、第四系七個泉組地層厚度均在600 m以上，湖相頁巖或炭質(zhì)頁巖占地層總厚的70 %。其中，沙河街組是目前渤海灣盆地內(nèi)頁巖油勘探的重點領(lǐng)域。

由于形成時代較新，構(gòu)造保存條件好，中、新生代盆地內(nèi)部頁巖層系的野外露頭相對較少，所形成的頁巖剖面多見于現(xiàn)今盆地的周緣或大型盆地內(nèi)部的斷、隆、褶皺帶上。由于有機質(zhì)熱演化程度較低，頁巖多處于生液態(tài)烴狀態(tài)，大型、較大型盆地的頁巖剖面中多可見油頁巖，中小型盆地的頁巖剖面?？梢娒簩踊蛎壕€。盆地內(nèi)部及周緣抬褶區(qū)的頁巖露頭受盆地內(nèi)頁巖發(fā)育層系控制，三疊系頁巖露頭主要沿楚雄、四川、鄂爾多斯盆地及其周緣一線分布，侏羅和白堊系頁巖露頭主要沿伊寧、焉耆、吐哈、額濟(jì)納旗銀根、二連、阜新盆地及其周緣一線分布，新生界頁巖剖面則較少。

3 頁巖剖面分布

1）不同時代中的頁巖分布

我國不同地區(qū)均有頁巖發(fā)育（圖5），其分布與古板塊構(gòu)造運動密切相關(guān)。中、上元古界頁巖在華北、華南、塔里木板塊均有分布，多首先出現(xiàn)于板塊的邊緣部位。華北板塊未變質(zhì)的黑色頁巖最早見于長城紀(jì)的常州溝組，成套的中元古界頁巖出現(xiàn)在串嶺溝組和洪水莊組，見于華北板塊東北緣之京、津、冀、遼、晉地區(qū)。華南板塊未變質(zhì)的最早成套頁巖（大塘組）見于中、上揚子板塊東南緣的黔東、桂北、渝東南、湘西、鄂南一帶。塔里木板塊未變質(zhì)的最早成套頁巖（照壁山組）見于板塊北緣的庫魯克塔格地區(qū)。這些早期的頁巖組或沉積于濱淺海的潮間、潮下帶，或形成于陸相或海相間冰期，隨后逐漸向淺海陸棚相頁巖轉(zhuǎn)變。

圖5 中國主要頁巖地層分布Fig.5 Distribution of major shale formations in China

下古生界頁巖主要分布在華南板塊、塔里木板塊及其周緣，在華北板塊東南緣也有小面積的早期頁巖分布。該時期沉積的頁巖呈廣覆式分布，主要受控于古地形和古海槽，沉積厚層狀頁巖。陸棚相海水經(jīng)歷了從深到淺的變化，下部地層硅質(zhì)含量高，炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖、錳質(zhì)頁巖等硬度大，顏色黑，發(fā)育黃鐵礦、菱鐵礦、硅質(zhì)（或燧石）及碳酸鹽等類型結(jié)核，常含錳、釩、鎳、鈷等多金屬硫化物。上部地層頁巖中的外源碎屑含量增加，灰?guī)r及粉砂巖夾層含量增多，粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖及炭質(zhì)頁巖等顏色偏淺易風(fēng)化，是頁巖的主要類型。

上古生界頁巖以海水流動不暢的海槽、半封閉海灣相或三角洲、瀉湖、潮坪相等海陸過渡相環(huán)境為主，在我國分布最廣。頁巖分布相對集中但空間、厚度及巖性等變化較大，主要受控于古海槽的分布和形態(tài)，見于南方地區(qū)，其次是塔里木板塊及其周緣，在華北板塊也有短時間的沉積，但從晚二疊世起轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴?。所形成的頁巖以炭質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖為主，多含煤層和灰?guī)r，構(gòu)成特殊的砂巖、頁巖、泥巖、煤層、灰?guī)r等巖性變化序列。

中、新生界頁巖以陸相為主，各板塊中均有分布。頁巖的分布受盆地約束，頁巖主要形成于湖盆、（扇）三角洲、沼澤等環(huán)境。中生代頁巖主要分布在大中型盆地內(nèi)或板塊邊緣的中小型盆地中，新生界頁巖主要發(fā)育在華北板塊的東、西兩側(cè)。在中小型盆地中，粉砂質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖等多與砂巖、泥巖、煤層等形成韻律組合。在大中型盆地中，粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖等可與灰?guī)r、云巖互層。

2）不同板塊中的頁巖分布

華北板塊的頁巖形成與分布表現(xiàn)為明顯的3 個階段。第一階段主要為發(fā)育在華北板塊東北緣的中上元古界濱淺海（潮下帶）、瀉湖、海灣或淺海陸棚相頁巖，主要巖性為厚層—薄層狀黑色炭質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖與深灰色、灰綠色、灰白色粉砂巖、細(xì)砂巖、白云巖等，發(fā)育碳酸鹽、黃鐵礦、菱鐵礦、硅質(zhì)（或燧石）及錳質(zhì)等多種結(jié)核，常有輝綠巖侵入其中。在華北板塊東南緣，發(fā)育有含磷結(jié)核的下寒武統(tǒng)炭質(zhì)頁巖；第二階段為經(jīng)過長期剝蝕后的晚石炭世—早二疊世海陸過渡相和陸相頁巖沉積，淺海、三角洲相、瀉湖、濱岸沼澤相炭質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖與砂巖、泥巖、灰?guī)r及煤層互層，廣覆于華北地臺之上，底部常見鋁土礦，頂部常含鐵質(zhì)結(jié)核。中二疊世頁巖形成于湖沼相，除沉積相區(qū)別外，其區(qū)域分布和巖性變化特點同晚石炭世—早二疊世；第三階段開始于晚三疊世，沉積于深湖、半深湖、（扇）三角洲及沼澤相的頁巖累積厚度大但陸相湖盆分割性強，以粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖為主，可與泥巖、砂巖、碳酸鹽巖、煤層互層，?？杀憩F(xiàn)為油頁巖。

華南板塊頁巖形成與分布表現(xiàn)為基本連續(xù)發(fā)生但不斷遷移的4 個階段。第一階段為南華紀(jì)陸相和海相間冰期，沉積頁巖主要為炭質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖及錳質(zhì)頁巖，地層含錳特征明顯，主要見于黔、桂、渝、湘、鄂一帶；第二階段開始于晚震旦世止于晚志留世，以深海陸棚、淺海陸棚及海灣相等開闊—半封閉環(huán)境為主，為砂巖、泥灰?guī)r、碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖與炭質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、泥質(zhì)、硅質(zhì)巖等互層，以含硅、磷、炭、黃鐵礦結(jié)核及錳、鎳、釩、鈷、銀等多金屬硫化物為特點，可夾磷礦層或錳礦層；第三階段始于早泥盆世止于早侏羅世，主要為淺海陸棚、局限海臺地、局限海灣相、臺盆相、濱淺海相、沼澤相環(huán)境，地層主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r、生屑灰?guī)r、砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖，局部深海陸棚處可見硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁巖，煤層層數(shù)和累計厚度向上增加；第四階段從海水退出、陸相頁巖沉積開始算起，海水退出的時間在各地略有差異，但最晚不遲于中侏羅世。該階段以陸相湖盆、三角洲、沼澤頁巖為主，巖性為灰綠、灰黑色泥頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、砂巖、灰?guī)r、煤層等。

塔里木板塊的頁巖形成與分布可分為3個階段。第一階段為中元古界的海相和陸相間冰期頁巖，可見頁巖、粉砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r、硅質(zhì)巖及冰磧礫巖等；第二階段從早寒武世開始至早石炭世，地層為淺海相的灰?guī)r、砂巖、粉砂巖、硅質(zhì)巖及頁巖。其早期沉積特點同華南板塊，晚期可出現(xiàn)凝灰?guī)r和煤層；第三階段大約從中石炭世開始，頁巖以陸相粉砂巖、炭質(zhì)頁巖及煤層發(fā)育為基本特點。

3）不同類型頁巖分布及剖面特點

主要根據(jù)其成分特點，頁巖剖面可分為錳質(zhì)型、硅質(zhì)型、灰云質(zhì)型、粉砂質(zhì)型、炭質(zhì)型、煤質(zhì)型及混合型7種。

硅質(zhì)型：以灰黑、黑色硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖等為主，常含磷、硅、鐵及云質(zhì)結(jié)核，多為廣海陸棚相沉積。頁巖樣品密度大、硬度大，頁巖剖面抗物理風(fēng)化能力強，廣泛見于南方地區(qū)。

錳質(zhì)型：以磷質(zhì)和錳、鎳、鉬、釩等多金屬硫化物共存為特點，可見錳結(jié)核或錳礦層、磷礦層、錳質(zhì)硅質(zhì)巖等，多見于南方地區(qū)中二疊統(tǒng)及更老地層中。頁巖剖面抗物理風(fēng)化能力較強，可自燃，多見于黔、渝、鄂、湘一帶。

灰云質(zhì)型：主要表現(xiàn)為鈣質(zhì)頁巖、云質(zhì)頁巖，頁巖中常有灰、灰黑色、灰白色頁巖、灰?guī)r、云巖、泥灰?guī)r薄發(fā)育，硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖及磷、錳質(zhì)可伴生其中，主要形成于半封閉臺地、淺海/淺海陸棚及瀉湖相，也可見于深湖、半深湖相，頁巖剖面抗物理風(fēng)化能力較強，分布廣泛。

粉砂質(zhì)型：主要為黑色粉砂質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、炭質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖、粉砂巖及細(xì)砂巖等，?？珊F質(zhì)結(jié)核或菱錳礦，可見于冰磧、淺海陸棚及深湖相等環(huán)境中。剖面頁巖中的碳酸鹽巖含量偏低，頁巖抗物理風(fēng)化能力較弱，易風(fēng)化為灰黑色、灰綠色、土黃色、紫灰色黃土，形成低丘至溝壑地形。

炭質(zhì)型：以高含碳為主要特點，可見于各種沉積環(huán)境中，單層厚度一般較小，抗風(fēng)化能力弱，易遭受剝蝕。

煤質(zhì)型：主要為煤層或煤線、炭質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖等，多形成于海陸過渡相（三角洲、潮坪、瀉湖等）或中小型盆地中（扇三角洲、沼澤、濱淺湖等）中，該類型頁巖剖面易受風(fēng)化剝蝕，殘缺不全。

混合型：2 種或2 種以上類型頁巖在同一條剖面中的同時出現(xiàn)。

從長城紀(jì)開始，華北、華南、塔里木三大板塊的海相頁巖沉積一直可以延續(xù)到早侏羅世。其中，主要沉積于中晚元古代和早古生代早期的部分頁巖以廣海相環(huán)境為主，主要形成硅質(zhì)、錳質(zhì)、鈣質(zhì)、炭質(zhì)及混合型頁巖，剖面較為完整。牛蹄塘組是該時期頁巖的典型代表，新鮮或較新鮮剖面易污手，見櫛階構(gòu)造，常表現(xiàn)為黑色頁巖表面被鐵銹色、棕黃色、白色等沉淀物覆蓋，呈斑駁陸離色，落屑物較少且多為塊狀或板狀。短期風(fēng)化剖面較為陡峭突兀，剖面內(nèi)?？梢娦⌒椭链笮突虺笮蛨A球狀、飛碟狀、橢球狀磷質(zhì)、硅質(zhì)或鈣質(zhì)結(jié)核，頁巖裸露時可見石煤、瀝青、油頁巖或氣苗，或被草本植物覆蓋。長期風(fēng)化剖面呈丘狀，表面可見薄層黃土（風(fēng)化產(chǎn)物）覆蓋，上覆草本或灌木植被。

早古生代晚期頁巖多形成于淺海陸棚相、封閉—半封閉海灣相或半深海相，外源物屑及粉砂質(zhì)含量較高，常與碳酸鹽巖互層或過渡，形成炭質(zhì)、粉砂質(zhì)、硅質(zhì)及混合型頁巖。五峰組—龍馬溪組頁巖是該時期的代表，其新鮮風(fēng)化剖面常見灰色調(diào)的尖棱條狀、魚棱狀、尖梭狀落屑。短期風(fēng)化剖面見球形風(fēng)化，頁巖剖面多為土黃色、黃綠色、淺紫色、棕黃色、棕灰色及灰白色。長期風(fēng)化后產(chǎn)生黃土層，風(fēng)化地形以平緩丘陵或溝谷為主，發(fā)育灌木、喬木植被，多被開墾為良田。

晚古生代早期，頁巖主要發(fā)育在華南和塔里木板塊及其周緣，主要沉積于淺海相、局限淺海陸棚—局限海臺地相、海槽相、濱淺海相，外源粉砂質(zhì)物屑含量進(jìn)一步增加，形成與碳酸鹽巖互層或同期異相的多種類型頁巖，包括炭質(zhì)、硅質(zhì)、鈣質(zhì)、粉砂質(zhì)及混合型頁巖，局部出現(xiàn)錳質(zhì)型頁巖。頁巖剖面抗風(fēng)化能力差異較大，風(fēng)化后以黑灰、灰綠、灰黃、土黃、灰白等色調(diào)為主，剖面地形多樣，從低丘至溝壑均可發(fā)現(xiàn)，植被覆蓋較好。

晚古生代晚期，頁巖主要形成于濱淺海、濱岸沼澤、瀉湖、潮坪、三角洲相等海陸過渡相環(huán)境中，末期也形成于湖相、（扇）三角洲相、沼澤相，主要形成炭質(zhì)、煤質(zhì)、粉砂質(zhì)、鈣質(zhì)、硅質(zhì)及混合型頁巖，可見油頁巖或瀝青。頁巖剖面極易風(fēng)化，連續(xù)性差。新鮮時呈黑灰色，風(fēng)化物落屑多且呈雜亂堆積的松散狀，常見典型書頁狀，易粉化。短期風(fēng)化后，頁巖表面呈特殊的棕紅、土黃、灰白、灰黑等斑駁色。剖面常被夷平直至形成溝谷，其上各種植被發(fā)育。

中、新生代主要為陸相頁巖剖面，頁巖主要形成于中小型盆地的濱淺湖、扇三角洲、沼澤等環(huán)境和大中型盆地的深湖、半深湖、三角洲等環(huán)境，可形成灰云質(zhì)、粉砂質(zhì)、煤質(zhì)及混合型頁巖。頁巖剖面易受風(fēng)化剝蝕，殘缺不全，風(fēng)化后多呈棕黃色，地形以低丘至溝谷為主，其上多種植被發(fā)育，可見煤層、油砂、頁巖油及油氣苗等。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

1）海槽與海相頁巖分布

頁巖的形成和分布受多種因素影響，全球周期性氣候變化、古板塊構(gòu)造運動以及母源物質(zhì)供應(yīng)等均對不同時期和類型的頁巖產(chǎn)生了控制作用。其中，海槽對頁巖的形成產(chǎn)生了明顯的約束作用。華北板塊的燕遼海槽控制了中、上元古界頁巖分布限于京、津、冀、遼，祁連海槽限制了下石炭統(tǒng)臭牛溝組頁巖主要分布在青、甘、寧、蒙一帶；華南板塊的揚子海槽控制了下寒武統(tǒng)和上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)頁巖主要沿?fù)P子板塊分布，華南海槽限制了泥盆系頁巖主要分布在滇、黔、桂、湘、鄂、贛一帶。

2）頁巖剖面與頁巖變質(zhì)作用

頁巖剖面多分布在區(qū)域抬隆區(qū)、構(gòu)造褶皺區(qū)、復(fù)雜活動區(qū)及盆地內(nèi)斷隆區(qū)，與不均一的塊斷抬升或斷層活動有關(guān)。頁巖剖面的抗風(fēng)化能力整體較差，其隆升背景、構(gòu)造活動、巖性組合、礦物成分及氣候條件等原因均可對頁巖剖面保存的完整性產(chǎn)生影響。

板塊邊緣、褶皺帶及過渡區(qū)同時也是變質(zhì)作用的高發(fā)區(qū)，區(qū)域構(gòu)造運動和應(yīng)力集中加速了頁巖的區(qū)域變質(zhì)作用。前志留紀(jì)頁巖在不同地區(qū)發(fā)生了程度不等的變質(zhì)作用，包括板巖化微變質(zhì)作用、千枚巖化和絹云母化輕變質(zhì)作用。這些變質(zhì)作用常發(fā)生在板塊邊緣、褶皺帶或過渡帶。在華南板塊區(qū)，贛中南、粵西南、湘中南、滇西南、皖南、川西、川西北、川東北、渝東北、鄂北及鄂西等地易于發(fā)生變質(zhì)作用。變質(zhì)作用強度與頁巖沉積時代并沒有直接關(guān)系，洪水莊組和下馬嶺組頁巖雖然時代久遠(yuǎn)，但目前大家所認(rèn)同的有機質(zhì)熱演化程度只有0.5%～1.2%（表1）。

表1 部分頁巖層系主要評價參數(shù)對比Table 1 Comparison of main evaluation parameters of partial shale strata

3）頁巖氣地質(zhì)意義

中、上元古界頁巖在華北、華南、塔里木板塊均有分布，主要形成于濱海至淺海陸棚相，部分為海相或陸相間冰期產(chǎn)物。地層發(fā)育時代早、分布在板塊邊緣、冰磧成因、地層含錳、華南板塊局部變質(zhì)、華北板塊熱演化成熟度相對偏低是其主要特點。頁巖干酪根為生氣能力強的Ⅰ-Ⅱ1型，有機質(zhì)豐度、脆性礦物含量及基質(zhì)孔隙度等參數(shù)變化較大，但整體數(shù)值相對偏高，具有明確的頁巖氣地質(zhì)意義。目前多處見古油藏遺跡，華北板塊的洪水莊組和下馬嶺組，華南板塊的大塘坡組和陡山沱組，塔里木板塊的照壁山組、特瑞艾肯組、育肯溝組、水泉組等，均值得作為潛在的頁巖氣目標(biāo)層系進(jìn)行系統(tǒng)地探索研究。

下古生界海相頁巖具有廣海與淺海陸棚沉積、厚層狀連續(xù)發(fā)育、區(qū)域性連片分布、高硅含磷見石煤、多種結(jié)核和金屬硫化物、顏色黑、硬度大或球形風(fēng)化厚度大、邊緣區(qū)域局部變質(zhì)等特點，板塊區(qū)頁巖氣成藏條件好。頁巖有機質(zhì)為Ⅰ-Ⅱ1型，生氣能力強，豐度變化較大，有機質(zhì)熱演化成熟度和孔隙度明顯較高，脆性礦物含量顯著減少。是我國目前頁巖氣勘探發(fā)現(xiàn)及開發(fā)的主要目的層系。華北板塊的馬店組，華南板塊的牛蹄塘組、寧國組、胡樂組，塔里木板塊的玉爾吐斯組至柯坪塔格組等頁巖，均具有良好的頁巖氣地質(zhì)條件。

上古生界頁巖在我國具有最廣泛的分布，以過渡相為特色的多種沉積環(huán)境、以煤質(zhì)型為特點的多種頁巖類型、頁巖分布空間連續(xù)性差、砂巖—泥巖—頁巖—煤層—灰?guī)r韻律遞變、易于風(fēng)化剝蝕等，是這一時期頁巖的主要特點。頁巖干酪根以Ⅲ型為主，有機質(zhì)豐度和基質(zhì)孔隙度變化較大，有機質(zhì)熱演化成熟度中等偏高，脆性礦物含量低，頁巖氣地質(zhì)條件變化快。目前已在多處發(fā)現(xiàn)頁巖氣顯示。華北板塊的臭牛溝組、靖遠(yuǎn)組、羊虎溝組、本溪組、太原組、山西組等，華南板塊的塘丁組、納標(biāo)組、羅富組、巖關(guān)組、大塘組、梁山組、孤峰組、龍?zhí)督M、大隆組等，塔里木板塊的滴水泉組、巴塔瑪依內(nèi)山組、弧形梁組、克魯克組、風(fēng)城組、下烏爾禾組等頁巖，均值得引起重視。

中、新生代以陸相為主的頁巖主要見于近似南北向的滇、川、陜一線和大約東西向的新—陜—黑地區(qū)，具有盆地控制頁巖沉積、頁巖厚度大、分隔性強、有機質(zhì)類型多樣、豐度變化大，熱演化成熟度普遍偏低等特點。頁巖脆性礦物含量中等偏低，孔隙度普遍偏好，可同時形成頁巖油氣，目前是我國頁巖油勘探開發(fā)的主要目標(biāo)。各板塊及地區(qū)的中生界、華北板塊的新生界值得重點關(guān)注。

4.2 結(jié)論

1）我國頁巖發(fā)育在時間上延綿不斷，各板塊頁巖發(fā)育具有明顯的階段性，各時代頁巖地質(zhì)特點明顯。中、上元古界以海相為主兼有陸相，發(fā)育濱淺海至淺海陸棚相、海相和陸相冰磧頁巖。下古生界頁巖以海相為主，發(fā)育廣海陸棚相至淺海陸棚相頁巖。上古生界頁巖以海陸過渡相為主，兼有不同程度的海相和陸相頁巖發(fā)育。中、新生界頁巖類型多樣但以陸相為主。

2）不同時代頁巖分布受板塊控制明顯，不同板塊和地區(qū)頁巖分布各有特色。中、上元古界頁巖以見于不同古板塊的邊緣為特點，下古生界頁巖主要分布在華南和塔里木板塊內(nèi)部，上古生界頁巖分布范圍最廣，中生界頁巖主要沿近南北向的滇、川、陜和近東西向的新—陜—黑一線分布，新生界頁巖主要發(fā)育在華北板塊的東、西兩側(cè)。

3）頁巖剖面可分為錳質(zhì)、硅質(zhì)、灰云質(zhì)、粉砂質(zhì)、炭質(zhì)、煤質(zhì)及混合型7種，每種頁巖剖面中均可有炭質(zhì)型出現(xiàn)。不同頁巖類型各具有不同的時代性和地域性分布特點，各具有不同的沉積、時代、剖面、分布及頁巖氣地質(zhì)意義。其中，錳質(zhì)型頁巖主要見于南方地區(qū)中二疊統(tǒng)及更老地層中，硅質(zhì)型頁巖主要見于廣海陸棚相，煤質(zhì)型頁巖發(fā)育時代較晚且主要見于海陸過渡相和陸相，粉砂質(zhì)和灰云質(zhì)型分布廣泛。

4）頁巖的整體抗風(fēng)化能力較弱，不同時代和地區(qū)的頁巖剖面發(fā)育受多種因素影響，海槽對頁巖沉積產(chǎn)生了重要的控制作用，板塊邊緣、褶皺帶及復(fù)雜構(gòu)造活動區(qū)既是頁巖沉積的有利區(qū)，也是變質(zhì)作用發(fā)生和頁巖剖面出露的多發(fā)區(qū)。各地區(qū)不同時代的頁巖剖面各具特色，對頁巖氣具有特殊的指示意義。

致謝：撰文及編圖過程中參考了不同省份的區(qū)域地質(zhì)志資料，得到了許多專家的大力支持，謹(jǐn)以致謝。