張 燁，余 川，張志平，韋國棟，張華蓮

（1.頁巖氣勘探開發(fā)國家地方聯(lián)合工程研究中心（重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院），重慶401120；2.自然資源部頁巖氣資源勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院），重慶401120；3.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都610500）

四川盆地及周緣下寒武統(tǒng)是富有機(jī)質(zhì)暗色頁巖發(fā)育的重要層位，是該區(qū)域頁巖氣勘探的一個重要層系[1]。大巴山處于盆緣復(fù)雜構(gòu)造區(qū)，大巴山北緣下寒武統(tǒng)發(fā)育了一套優(yōu)質(zhì)的烴源巖，具有成熟度高（成熟度大于2.0 %）、有機(jī)質(zhì)豐度高（有機(jī)碳大于1.0%）、脆性礦物含量高（石英大于40%）等特征，具有較好的頁巖氣發(fā)育物質(zhì)基礎(chǔ)[2-4]。但由于后期受到多期構(gòu)造改造，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造條件極其復(fù)雜，地層壓力系數(shù)低，油氣保存條件較差，且下寒武統(tǒng)頁巖地層非均質(zhì)性較強(qiáng)，頁巖含氣性變化復(fù)雜，頁巖氣勘探開發(fā)難度大，遲遲未取得勘探突破[5-8]。目前，對大巴山北緣構(gòu)造、儲層等方面的研究已有較多，但對下寒武統(tǒng)沉積特征方面研究程度較低，尤其是下寒武海相頁巖沉積巖相及其對頁巖氣富集成藏的控制作用方面，資料相對匱乏[9-14]。紫陽毛壩剖面是該區(qū)域下寒武統(tǒng)暗色泥頁巖出露較連續(xù)完整的一個典型剖面，本文以毛壩下寒武統(tǒng)露頭剖面觀測描述及樣品分析化驗(yàn)資料為基礎(chǔ)，對該區(qū)下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁巖有利沉積相帶及其頁巖氣富集關(guān)鍵地質(zhì)條件進(jìn)行分析研究，對于盆緣復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁巖氣勘探研究工作具有重要的參考價(jià)值。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

1.1 構(gòu)造沉積背景

大巴山?jīng)_斷帶處于秦嶺造山帶與揚(yáng)子板塊俯沖碰撞造山帶構(gòu)成的連續(xù)過渡帶之中，經(jīng)過多期次構(gòu)造運(yùn)動，秦嶺地槽于印支運(yùn)動最終褶皺回返，構(gòu)成典型的地臺邊緣盆山耦合體系[15]。大巴山?jīng)_斷帶構(gòu)造變形特征具有顯著的分帶性，根據(jù)區(qū)域變形強(qiáng)度、褶皺樣式、斷裂發(fā)育程度等特征，從北東向南西方向可劃分為大巴山北緣逆沖推覆構(gòu)造帶和大巴山南緣前陸沖斷褶皺帶兩大構(gòu)造帶。大巴山北緣處于地槽區(qū)，南及城口斷裂，北達(dá)月河斷裂，缺失晚古生代以來的沉積建造，僅在局部地區(qū)見中生界及新生界陸相地層不整合于以下的下古生界地層之上[16]。該區(qū)在強(qiáng)烈的構(gòu)造動力及火山活動作用下，地層普遍發(fā)生了區(qū)域動力變質(zhì)作用，下寒武統(tǒng)泥頁巖后期大多淺變質(zhì)為板巖，但巖石顆粒結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯重結(jié)晶作用，也未產(chǎn)生變質(zhì)礦物，淺變質(zhì)作用對于頁巖氣儲層未產(chǎn)生明顯改變和影響。根據(jù)地層發(fā)育情況及變質(zhì)特征，以紅椿壩—曾家壩斷裂為界，大巴山北緣北部為紫陽—平利地層小區(qū)，南部則是紫陽毛壩剖面所在的嵐皋—鎮(zhèn)坪地層小區(qū)[17]（圖1）。

圖1 大巴山北緣構(gòu)造位置Fig.1 Structural location of the northern margin of Mount Daba

該區(qū)早寒武世以來海水由南部海盆自西南和東南方向侵入，于紫陽、嵐皋一帶繼梅樹村期沉積之后，開始了魯家坪期淺海相過渡類型沉積。受大地構(gòu)造的影響，該區(qū)在早寒武世形成了次深?！獪\海滯留缺氧的沉積環(huán)境，發(fā)育碳硅質(zhì)沉積組合，沉積了一套厚數(shù)百米的暗色泥頁巖[18-19]。

1.2 毛壩剖面實(shí)測地層特征

1.2.1 剖面概況

大巴山北緣下寒武統(tǒng)主要出露于各大斷裂帶附近，毛壩剖面處于城口斷裂上盤的紫陽縣毛壩鎮(zhèn)，該區(qū)為高陡構(gòu)造帶，構(gòu)造變形強(qiáng)烈，地表基巖出露較完整，沿線連續(xù)出露了南華系木座組—震旦系蜈蚣口組和水晶組—下寒武統(tǒng)巴山組、魯家坪組和箭竹壩組—中寒武統(tǒng)毛壩關(guān)組地層（圖2）。

紫陽毛壩剖面實(shí)測剖面長度總計(jì)715 m，共26小層，實(shí)測地層總厚度598.79 m，其中，下震旦統(tǒng)蜈蚣口組厚21.50 m；上震旦統(tǒng)水晶組厚30.67 m；下寒武統(tǒng)巴山組真厚49.64 m；魯家坪組厚378.34 m；箭竹壩組厚61.09 m；魯家坪組下部的富有機(jī)質(zhì)板巖段真厚為131.31 m（圖2）。針對主要目的層段進(jìn)行了連續(xù)取樣，其他層段根據(jù)地層巖性變化進(jìn)行了代表性采樣，巖樣采集19塊，地層伽馬能譜（放射性）測量數(shù)據(jù)點(diǎn)25個，野外照片74張。

圖2 紫陽毛壩下寒武統(tǒng)實(shí)測剖面地層綜合柱狀圖Fig.2 Measured stratigraphic section column chart of Lower Cambrian strata in Maoba,Ziyang

1.2.2 實(shí)測地層劃分及描述

通過對毛壩剖面的測量，對下寒武統(tǒng)地層進(jìn)行了劃分和詳細(xì)分層描述，剖面縱向發(fā)育特征及分層巖性描述如下：

中寒武統(tǒng)毛壩關(guān)組（∈2m）：厚53.36 m（未見頂）。

26 層灰色中—厚層狀灰質(zhì)白云巖夾白云質(zhì)板巖，巖石顆粒結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬，厚24.32 m。

25 層灰色厚層狀粉砂質(zhì)板巖，巖石相對較為軟弱，風(fēng)化后呈黃灰色，與下伏地層箭竹壩組整合接觸，厚29.04 m。

下寒武統(tǒng)箭竹壩組（∈1j）：厚61.09 m。

24 層淺灰色至灰色薄—中層狀灰?guī)r，巖石致密堅(jiān)硬，溶蝕作用明顯，厚21.96 m。

23 層深灰色中—厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r夾薄層狀粉砂質(zhì)板巖，層內(nèi)構(gòu)造節(jié)理極其發(fā)育，方解石充填，與下伏地層魯家坪組整合接觸，厚39.13 m。

下寒武統(tǒng)魯家坪組（∈1l）：厚378.34 m。

22層淺灰色薄層狀白云質(zhì)板巖夾極薄層粉砂質(zhì)板巖，上部見巖體順層侵入，巖性為灰黑色輝長巖，厚15.44 m。

21 層灰黑色薄—中層狀粉砂質(zhì)板巖，巖層板理構(gòu)造明顯，層內(nèi)節(jié)理發(fā)育，厚19.77 m。

20 層灰黑色輝長巖，巖體順層侵入，巖石顆粒結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬，厚25.35 m。

19 層淺灰色至灰色薄—中層狀粉砂質(zhì)板巖，板理構(gòu)造明顯，呈書頁狀，厚20.08 m。

18 層深灰色中—厚層狀粉砂質(zhì)板巖，板理構(gòu)造較發(fā)育，厚36.43 m。

17 層淺灰色中—厚層狀白云質(zhì)粉砂質(zhì)板巖，層理發(fā)育，夾一層厚約1 m灰質(zhì)白云巖，厚42.75 m。

16 層淺灰色薄層粉砂質(zhì)板巖與淺灰色薄層灰質(zhì)白云巖互層，板巖中發(fā)育水平粉砂質(zhì)紋層理，厚15.66 m。

15 層淺灰色中—厚層狀粉砂質(zhì)板巖，板理構(gòu)造清晰，呈書頁狀，巖層砂質(zhì)紋層較發(fā)育，發(fā)育兩組“X”型剪節(jié)理，節(jié)理發(fā)育密度較大，厚40.54 m。

14 層深灰色中—厚層狀粉砂質(zhì)板巖，巖層板理構(gòu)造發(fā)育，呈書頁狀，厚30.99 m。

13 層深灰色厚層狀含粉砂質(zhì)板巖，巖層板理構(gòu)造發(fā)育，呈書頁狀，層內(nèi)顆粒黃鐵礦發(fā)育，呈星點(diǎn)狀分布；層內(nèi)見一寬15 cm 充填石英脈順層呈條帶狀分布，厚8.80 m。

12 層黑色中—厚層狀碳質(zhì)板巖，層內(nèi)板理構(gòu)造明顯，風(fēng)化后呈極薄書頁狀，底部見黑色硅質(zhì)透鏡體，發(fā)育3 組剪節(jié)理，裂縫間距較小，多在10 cm 以內(nèi)，無礦物充填，厚37.92 m。

11 層灰黑色至深黑色中—厚層狀碳質(zhì)板巖，層內(nèi)層理發(fā)育，板理構(gòu)造明顯，厚4.95 m。

10 層灰黑色至黑色薄—中層狀含硅碳質(zhì)板巖，巖層層理發(fā)育，板理構(gòu)造明顯，厚30.07 m。

9 層深灰色至灰黑色薄層狀含硅碳質(zhì)板巖，該層下部碳質(zhì)含量較高，層間夾薄層狀硅質(zhì)巖及硅質(zhì)結(jié)核，厚15.26 m。

8 層灰黑色至黑色薄層狀含硅碳質(zhì)板巖，層內(nèi)夾一層約1 m厚塊狀硅質(zhì)巖，厚26.36 m。

7 層黑色薄—中層狀含硅碳質(zhì)板巖，以薄層為主，夾薄層粉砂巖，巖層板理構(gòu)造發(fā)育，有機(jī)碳含量較高，厚7.95 m。

下寒武統(tǒng)巴山組（∈1b）：厚49.64 m。

6 層灰黑色薄層狀含碳硅質(zhì)板巖夾薄層狀碳質(zhì)頁巖，層內(nèi)見灰質(zhì)白云巖透鏡體，厚38.16 m。

5 層灰黑色厚層—塊狀硅質(zhì)板巖夾灰黑色薄層狀碳質(zhì)頁巖，巖石硬度差異較大，差異風(fēng)化作用明顯，巖層板理構(gòu)造發(fā)育，厚11.48 m。

上震旦統(tǒng)水晶組（Z2s）：厚30.67 m。

4 層灰黑色中—厚層狀含碳硅質(zhì)板巖夾白云質(zhì)灰?guī)r，巖層節(jié)理構(gòu)造發(fā)育，節(jié)理縫方解石充填，厚20.61 m。

3 層灰黑色薄—中層狀含碳硅質(zhì)板巖夾灰色白云質(zhì)板巖，厚10.06 m。

下震旦統(tǒng)蜈蚣口組（Z1w）：厚21.50 m。

2 層灰黑色至黑色薄層狀硅質(zhì)巖夾灰質(zhì)白云巖，灰質(zhì)白云巖內(nèi)見刀砍紋，厚21.50 m。

南華系木座組（Nh2m）：厚4.16 m（未見底）。

1 層灰至灰綠色厚層狀粉砂質(zhì)板巖，層內(nèi)裂縫極其發(fā)育，石英充填裂縫，厚4.16 m。

2 沉積相識別與劃分

2.1 地層巖石學(xué)特征

通過對毛壩下寒武統(tǒng)地層剖面的觀測和描述，結(jié)合薄片鑒定、全巖分析等實(shí)驗(yàn)測試，揭示了研究區(qū)下寒武統(tǒng)地層發(fā)育組合及其巖石學(xué)特征。上部的箭竹壩組巖性主要為薄—中層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，底部為一層含鈣粉砂質(zhì)板巖與下覆的魯家坪組分界。地層巖石由上到下粒度減小，灰?guī)r溶蝕作用明顯，地層中充填有大量方解石脈。中部的魯家坪組巖性主要為薄—中厚層狀深灰色—黑色板巖，部分含碳質(zhì)，越往下，硅質(zhì)、碳質(zhì)含量越高，巖石顏色逐漸加深，有機(jī)質(zhì)含量明顯增加，巖性變?yōu)榛液谏小訝钐假|(zhì)板巖、硅質(zhì)碳質(zhì)板巖夾中層狀粉砂質(zhì)板巖，巖石致密且堅(jiān)硬，層間發(fā)育大量黃鐵礦及石英脈，地表板理構(gòu)造明顯。底部巴山組板巖中硅質(zhì)含量明顯增高，上部巖性為深灰色薄—中層狀硅質(zhì)板巖夾灰質(zhì)白云巖透鏡體，底部則沉積了一套深灰—黑色厚層—塊狀的碳硅質(zhì)板巖，具有一定的有機(jī)質(zhì)豐度（圖3）。

圖3 大巴山北緣毛壩剖面下寒武統(tǒng)巖石薄片特征Fig.3 Thin section characteristics of Lower Cambrian in Maoba Outcrop in northern margin of Mount Daba

2.2 沉積相類型及標(biāo)志

根據(jù)地層巖石礦物特征、沉積構(gòu)造、地球化學(xué)指標(biāo)、地球物理等標(biāo)志，對大巴山北緣地區(qū)下寒武統(tǒng)沉積相類型進(jìn)行了識別與劃分，其中，巴山組發(fā)育于次深海裂陷槽盆環(huán)境，魯家坪組主要發(fā)育于淺海陸棚沉積環(huán)境，又可進(jìn)一步劃分為淺水陸棚相和深水陸棚相，箭竹壩組為淺海碳酸鹽臺地邊緣相沉積（圖2）。

2.2.1 次深海裂陷槽盆相

次深海位于淺海與深海環(huán)境的過渡區(qū)中，裂陷槽盆相是被動大陸邊緣盆地沉積的典型特征，反映了盆地海槽經(jīng)歷了強(qiáng)烈的拉張作用。

研究區(qū)下寒武統(tǒng)巴山組表現(xiàn)為典型的海洋沉積環(huán)境，主要發(fā)育一套灰黑色致密堅(jiān)硬的含碳硅質(zhì)頁巖，石英含量普遍達(dá)到70%以上，局部夾灰?guī)r或灰質(zhì)白云巖（圖4a），在地表抗風(fēng)化能力強(qiáng)，往往以陡峭的孤峰存在。而硅質(zhì)巖具有一定的有機(jī)質(zhì)豐度，能反映一種相對較深的缺氧還原水體環(huán)境，富H2S的還原水體導(dǎo)致藻類生物的大量繁殖，同時(shí)也為厭氧細(xì)菌和嗜硫細(xì)菌的生長提供了有利條件。該區(qū)域巴山組局部形成了鋇成礦帶（圖4b），而鋇礦的形成與裂陷盆地廣泛發(fā)育的洋流、火山及熱水活動有關(guān)[20]，是裂陷槽盆沉積的標(biāo)志性礦物。巴山組的硅質(zhì)成分主要來源于沉積盆地內(nèi)同生斷裂的活動和盆地?cái)U(kuò)張所形成的熱水系統(tǒng)與生物成因的混合沉積。種種證據(jù)表明早寒武世巴山期北大巴山經(jīng)歷了從強(qiáng)烈拉張到逐漸閉合的裂陷海槽沉積構(gòu)造演化過程，逐漸向魯家坪期的淺海陸棚環(huán)境過渡。

2.2.2 深水陸棚相

深水陸棚相是指靠近海盆一側(cè)的陸棚邊緣盆地沉積相帶，處于風(fēng)暴浪基面以下，為一種水動力較弱的滯流缺氧的淺海靜水沉積環(huán)境。該區(qū)下寒武統(tǒng)魯家坪組下部就為一套深水陸棚相沉積，主要發(fā)育富有機(jī)質(zhì)的黑色碳質(zhì)、硅質(zhì)泥頁巖，顏色較深，頁巖內(nèi)部黃鐵礦結(jié)核或條帶，硅質(zhì)結(jié)核較發(fā)育（圖4c），這些結(jié)核體初步認(rèn)為是在沉積過程中搬運(yùn)過來的弱固結(jié)的結(jié)核體，為滑塌沉積體，指示一種深水沉積環(huán)境。頁巖石英、長石等脆性礦物含量較高，石英含量普遍達(dá)到了40%以上，巖石粒度一般在幾至幾十微米且分選磨圓度較好，碎屑沉積顆粒的搬運(yùn)方式主要以懸浮模式為主，巖石結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均較高，沉積構(gòu)造主要以水平層理為主，頁巖有機(jī)質(zhì)富集程度較高，地層伽馬能譜呈現(xiàn)為高值，總有機(jī)碳含量（TOC）普遍達(dá)到2.0%以上。

圖4 大巴山北緣地區(qū)下寒武統(tǒng)各沉積相標(biāo)志Fig.4 Sedimentary facies marks of Lower Cambrian in northern margin of Mount Daba

在該相帶還發(fā)育一套石煤夾層[21]，石煤是由菌藻類等生物遺體在淺海條件下經(jīng)腐泥化作用和煤化作用轉(zhuǎn)變而成，這也在一定程度上反映了當(dāng)時(shí)的深水沉積環(huán)境及后期的成巖演化。

2.2.3 淺水陸棚相

淺水陸棚相處于陸棚中帶風(fēng)暴浪基面之上的淺水區(qū)，受到環(huán)流控制，水體相對較淺，但水動力相對較強(qiáng)，為弱氧化環(huán)境。下寒武統(tǒng)魯家坪組上部則是一套淺水陸棚相沉積，巖性主要以深灰—灰色粉砂質(zhì)、灰質(zhì)泥頁巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，局部夾灰?guī)r條帶或透鏡體（圖4d）。巖石中石英、長石、碳酸鹽等脆性礦物含量較高，巖石顆粒相對深水陸棚相頁巖較粗，但仍以微米級為主。碎屑顆粒的搬運(yùn)方式以跳躍和懸浮模式為主，巖石的結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均較高。沉積構(gòu)造主要以水平層理、砂紋層理和波狀層理為主（圖4e—圖4g），反映了水動力較強(qiáng)的淺水陸棚環(huán)境。

淺水陸棚沉積的頁巖有機(jī)質(zhì)富集程度相對較低，有機(jī)質(zhì)類型仍以腐泥型干酪根（Ⅰ型）為主，干酪根δ13C 值普遍小于-28 ‰[22]。淺水陸棚相頁巖相對深水陸棚相頁巖，具有較低的伽馬能譜、電阻率和相對較高的巖石密度的響應(yīng)特征。

2.2.4 臺地邊緣斜坡相

碳酸鹽臺地邊緣斜坡相，位于浪基面以上至低潮線之間的高能帶，波浪及潮汐作用活躍，陽光充足、氧氣充分，各種底棲生物、造礁生物和藻類生物等大量發(fā)育，生物成因的碳酸鹽生產(chǎn)率高，波浪及水流作用頻繁，使巖石表面形成波狀層理和交錯層理。該區(qū)下寒武統(tǒng)箭竹壩組則為一套臺地邊緣斜坡相沉積，巖性以薄層灰、青灰色灰?guī)r，微晶灰?guī)r及泥質(zhì)條帶灰?guī)r為主，夾少量白云質(zhì)灰?guī)r和頁巖（圖4h）。該套灰?guī)r層上部為中厚層狀，下部厚薄較均一，單層厚10～25 cm，普遍具波狀層理，沉積物具有明顯的分異性，局部發(fā)育因滑塌作用而形成的同沉積變形構(gòu)造，為臺地邊緣斜坡帶碳酸鹽巖沉積的典型特征。臺地邊緣相沉積的碳酸鹽巖具有較低的地層伽馬、相對較高的電阻率和巖石密度的響應(yīng)特征。

2.3 剖面沉積相劃分對比

通過對沉積相標(biāo)志的分析與識別，對研究區(qū)下寒武統(tǒng)剖面沉積相進(jìn)行了劃分。在剖面上，底部巴山組為次深海裂陷槽盆相沉積，主要發(fā)育一套灰黑色含碳硅質(zhì)巖，局部夾灰?guī)r或灰質(zhì)白云巖。魯家坪組下部為深水陸棚相沉積，發(fā)育了富有機(jī)質(zhì)的深色碳質(zhì)、硅質(zhì)頁巖，內(nèi)部夾有黃鐵礦結(jié)核與硅質(zhì)結(jié)核。向上水體逐漸變淺，過渡為淺水陸棚，主要發(fā)育顏色較淺的粉砂質(zhì)、灰質(zhì)泥頁巖、泥質(zhì)粉砂巖，偶夾灰?guī)r條帶。到了上部箭竹壩組，則為碳酸鹽臺地邊緣相沉積，主要發(fā)育一套薄—中層狀灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r，夾有薄層狀粉砂質(zhì)頁巖。

通過對區(qū)域內(nèi)多個露頭剖面進(jìn)行對比分析，縱向上，每條剖面沉積相發(fā)育都經(jīng)歷了由次深海裂陷槽盆到碳酸鹽臺地邊緣過渡的沉積環(huán)境，總體上，由下到上表現(xiàn)為沉積水體逐漸變淺的沉積演化過程，其中以魯家坪組的淺海陸棚相沉積厚度最大（圖5）。從區(qū)域上對比來看，各相帶發(fā)育厚度差別較大，由南向北各相帶沉積厚度逐漸減小，以南部的鎮(zhèn)坪剖面魯家坪組深水陸棚相沉積厚度最大，發(fā)育的暗色泥頁巖具有典型的高伽馬、高有機(jī)質(zhì)豐度的特征。該區(qū)下寒武統(tǒng)深水陸棚相的發(fā)育控制了富有機(jī)質(zhì)泥頁巖的發(fā)育程度，是富有機(jī)質(zhì)頁巖沉積的主要相帶。

圖5 大巴山北緣下寒武統(tǒng)剖面沉積相劃分對比Fig.5 Sedimentary facies division and correlation of Lower Cambrian section in the northern margin of Mount Daba

3 沉積模式分析

在對大巴山北緣下寒武統(tǒng)剖面沉積相劃分對比的基礎(chǔ)上，并結(jié)合前人研究認(rèn)識，對研究區(qū)及周緣早寒武世時(shí)期沉積模式特征進(jìn)行了分析（圖6）。早寒武世早期，隨著秦嶺海槽強(qiáng)烈拉張作用，揚(yáng)子北緣海水?dāng)U張，區(qū)域上形成北低南高的古地形，此時(shí)的南秦嶺水體較深，反映出一種較深水的半封閉式海盆環(huán)境。研究區(qū)下寒武統(tǒng)巴山組發(fā)育了一套灰黑色含碳硅質(zhì)巖系，層內(nèi)鋇礦的形成與裂陷盆地?cái)U(kuò)張導(dǎo)致的熱水活動和生物作用有關(guān)，反映了一種裂陷槽盆沉積環(huán)境。研究區(qū)南部，則發(fā)育了一套有機(jī)質(zhì)豐度較高的碳硅質(zhì)頁巖沉積建造，反映了一種滯留缺氧還原的淺海水體環(huán)境。再往東南方向，受水下隆起的影響，水體開始變淺，沉積物粉砂質(zhì)、灰質(zhì)含量增加，碳質(zhì)含量逐漸減少，由深水陸棚向淺水陸棚過渡。水下隆起區(qū)域則由于水體變淺，水動力活動性增強(qiáng)，主要以粒度較粗的泥質(zhì)粉砂巖或粉砂巖沉積為主。向周緣前陸盆地邊緣方向，隨著地形的整體抬升，沉積物中碳酸鹽含量逐漸增多，向臺地邊緣相過渡。

圖6 大巴山北緣早寒武世沉積模式Fig.6 Sedimentary mode of Early Cambrian in the northern margin of Mountain Daba

4 有利沉積相帶分析

在對研究區(qū)下寒武統(tǒng)頁巖沉積特征分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合實(shí)測剖面頁巖樣品的分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)，對下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)頁巖發(fā)育的有利沉積相帶進(jìn)行了分析。紫陽毛壩剖面顯示，縱向上下寒武統(tǒng)頁巖有機(jī)碳含量從巴山組到魯家坪組中下部逐漸增加，最高值達(dá)到了9.0 %，再從中部到上部逐漸降低，到了上部基本都小于2.0%；頁巖熱演化程度均處于高—過成熟階段，縱向上變化不明顯，物性整體表現(xiàn)為低孔低滲的特征。在地表剖面實(shí)測的地層伽馬能譜數(shù)據(jù)與實(shí)測有機(jī)碳含量也具有很好的正相關(guān)性，基本在有機(jī)碳含量高的頁巖層段，其伽馬能譜值也較高。下寒武統(tǒng)全巖測試分析數(shù)據(jù)顯示，中下部層段石英、長石等脆性礦物含量普遍達(dá)到50%以上，黏土礦物含量普遍在30%以下，底部巴山組硅質(zhì)板巖石英含量達(dá)到70%以上，由下向上，硅質(zhì)含量逐漸降低，碳酸鹽和黏土礦物含量逐漸增高（圖2）。

通過對比分析下寒武統(tǒng)不同沉積相帶發(fā)育頁巖的基本地質(zhì)特征可以發(fā)現(xiàn)，魯家坪組下部深水陸棚相發(fā)育的碳質(zhì)頁巖有機(jī)質(zhì)豐度最高、且?guī)r石脆性較強(qiáng)，總有機(jī)碳含量普遍大于2.0 %，是富有機(jī)質(zhì)泥頁巖發(fā)育的有利相帶（表1）。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)已有鉆井顯示情況，該區(qū)下寒武統(tǒng)頁巖含氣層段主要位于魯家坪組中下部的富有機(jī)質(zhì)頁巖層段，其中有機(jī)質(zhì)豐度越高的位置其含氣性也越好[23-24]。這表明，在深水陸棚下的滯留缺氧還原環(huán)境下，更有利于藻類等有機(jī)物質(zhì)的富集和保存；同時(shí)由于水體環(huán)境相對較深和安靜，碎屑顆粒的成分和結(jié)構(gòu)成熟度均較高，礦物成分主要以石英等脆性礦物為主，礦物顆粒較細(xì)小且磨圓度較高。平面上，研究區(qū)嵐皋—鎮(zhèn)坪地層小區(qū)東部沉積水體環(huán)境整體相對較深，深水沉積中心位于東南部的鎮(zhèn)坪縣地區(qū)，魯家坪組富有機(jī)質(zhì)頁巖層段發(fā)育厚度較大，達(dá)到200 m 以上，是富有機(jī)質(zhì)頁巖發(fā)育的有利相區(qū)（圖7）。

圖7 研究區(qū)及周緣早寒武世中晚期沉積相平面展布Fig.7 Plane distribution of sedimentary facies of middle and late period of Early Cambrian in the study area and its surrounding areas

表1 下寒武統(tǒng)不同沉積相帶頁巖相關(guān)地質(zhì)參數(shù)對比Table 1 Comparison of shale related geological parameters in different sedimentary facies belts of Lower Cambrian

綜合以上分析可以得知，研究區(qū)下寒武統(tǒng)魯家坪組中下部的深水陸棚相是優(yōu)質(zhì)頁巖發(fā)育的有利沉積相帶，是頁巖氣富集的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有沉積厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、成熟度高、脆性礦物含量高等特點(diǎn)。

5 結(jié)論

1）將研究區(qū)下寒武統(tǒng)劃分為4 類沉積亞相，由下到上依次發(fā)育了次深海裂陷槽盆相、深水陸棚相、淺水陸棚相與碳酸鹽臺地邊緣相，反映了沉積水體逐漸變淺，縱向上，頁巖碳質(zhì)、硅質(zhì)含量逐漸降低，黏土、碳酸鹽含量逐漸增高。

2）在早寒武世早期秦嶺海槽的拉張作用下，研究區(qū)東北部形成了次深海盆地沉積環(huán)境，中部由于裂陷盆地?cái)U(kuò)張形成了裂陷槽盆沉積環(huán)境，南部則表現(xiàn)為一種滯留缺氧還原的淺海陸棚水體環(huán)境，向西南部方向，由深水陸棚向淺水陸棚沉積環(huán)境過渡。

3）研究區(qū)嵐皋—鎮(zhèn)坪地層小區(qū)東部下寒武統(tǒng)魯家坪組深水陸棚相發(fā)育的暗色泥頁巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，總有機(jī)碳含量普遍大于2.0%，且石英、長石等脆性礦物含量普遍達(dá)到50%以上，巖石脆性較強(qiáng)，是優(yōu)質(zhì)頁巖發(fā)育的有利沉積相帶。