韋恒葉　胡諜　邱振　張璇　劉雯　孔維亮　Mansour Ahmed

摘 要 【目的】隨著非常規(guī)油氣理論的發(fā)展，沉積有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理再次成為熱點(diǎn)研究，其中有機(jī)質(zhì)富集主控因素成為爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。以往的研究對(duì)沉積過程的分析較少，這可能是存在爭(zhēng)論的原因之一?！痉椒ā拷Y(jié)合沉積學(xué)與地球化學(xué)研究方法，在分析層序地層學(xué)和沉積環(huán)境的基礎(chǔ)上，詳細(xì)開展元素地球化學(xué)研究，討論富有機(jī)巖沉積有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理?！窘Y(jié)果】四川盆地北部和鄂西盆地上二疊統(tǒng)吳家坪組自下而上分為吳一段、吳二段和吳三段，大隆組自下而上分為大一段和大二段。吳家坪組至大隆組自下而上總共分為五個(gè)三級(jí)層序SQ1～SQ5。由層序地層學(xué)分析將廣利海槽和鄂西海槽的發(fā)展分為四個(gè)階段，分別為初始、快速發(fā)展、高潮穩(wěn)定和萎縮階段。初始階段主要發(fā)育SQ2時(shí)期斜坡相暗色硅質(zhì)灰?guī)r，快速發(fā)展階段主要發(fā)育SQ3時(shí)期陸棚相鈣質(zhì)頁(yè)巖，高潮穩(wěn)定階段主要發(fā)育SQ4時(shí)期盆地相黑色硅質(zhì)巖，萎縮階段主要發(fā)育SQ5時(shí)期斜坡相石灰?guī)r。含異常高有機(jī)質(zhì)的甜點(diǎn)段主要形成于SQ3高位域至SQ5海侵域沉積期，在該時(shí)期Fe、Cu、Ni和Zn營(yíng)養(yǎng)元素周期性富集，Mo、V、Fe/Al和S等氧化還原敏感元素均表現(xiàn)為較高的水平，熱液強(qiáng)度參數(shù)Al（/ Al+Fe+Mn）和Al-Fe-Mn三角圖均指示頻繁的熱液活動(dòng)特征?！窘Y(jié)論】在甜點(diǎn)段，高營(yíng)養(yǎng)元素含量和初級(jí)生產(chǎn)力水平的出現(xiàn)早于強(qiáng)還原條件，說(shuō)明沉積水體的氧化還原條件主要受控于沉積有機(jī)質(zhì)沉降埋藏過程中對(duì)氧的消耗，有機(jī)質(zhì)的富集主要受較高初級(jí)生產(chǎn)力的控制。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)P、Si、Fe、Zn的供應(yīng)主要與裂陷槽形成過程中深部熱液活動(dòng)和周圍火山活動(dòng)有關(guān)，這些構(gòu)造活動(dòng)周期性帶來(lái)大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提高了初級(jí)生產(chǎn)力水平。因此海洋表層高的初級(jí)生產(chǎn)力水平是甜點(diǎn)段異常高有機(jī)質(zhì)富集的啟動(dòng)和基礎(chǔ)條件，而海洋底部水體較強(qiáng)的還原環(huán)境是有機(jī)質(zhì)埋藏和保存的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞 富有機(jī)巖；甜點(diǎn)段；吳家坪組；大隆組；層序地層；元素地球化學(xué)；四川盆地；鄂西盆地

第一作者簡(jiǎn)介 韋恒葉，男，1980年出生，博士，教授，沉積學(xué)與地球化學(xué)，E-mail： hy.wei@swpu.edu.cn; weihegnye@163.com

中圖分類號(hào) P512.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

中國(guó)南方揚(yáng)子臺(tái)地在晚二疊世的裂陷槽[1]發(fā)育了一套富含有機(jī)質(zhì)的碳酸鹽巖、頁(yè)巖和硅質(zhì)巖（圖1），統(tǒng)稱為富有機(jī)巖。這套富有機(jī)巖主要分布在吳家坪組和大隆組，后者是我國(guó)南方頁(yè)巖氣勘探開發(fā)后備目標(biāo)層系和接替領(lǐng)域[2]。目前，已經(jīng)在川東紅星地區(qū)（HY-1井[3]）、梁平地區(qū)（大頁(yè)1井）取得大隆組和吳家坪組頁(yè)巖氣勘探的重大突破，獲得高產(chǎn)的工業(yè)氣流，在恩施地區(qū)（恩地1井、恩地2井）也獲得顯著的頁(yè)巖氣發(fā)現(xiàn)[4]，展示了上二疊統(tǒng)新層系良好的勘探前景。

中國(guó)南方頁(yè)巖氣的富集存在明顯的差異性，頁(yè)巖氣富集的地質(zhì)要素不明確[5]。其中，富有機(jī)巖有機(jī)質(zhì)含量是頁(yè)巖氣富集的最主要因素。相應(yīng)地，頁(yè)巖氣勘探目的層也是富含有機(jī)質(zhì)的層段，稱為異常高有機(jī)質(zhì)富集，其總有機(jī)碳（Total Organic Carbon，TOC）含量一般大于3%[6]，即所謂的“甜點(diǎn)段”。因此，頁(yè)巖氣勘探的基礎(chǔ)地質(zhì)理論研究關(guān)鍵在于富有機(jī)巖有機(jī)質(zhì)富集過程以及異常高有機(jī)質(zhì)（如“甜點(diǎn)段”）形成規(guī)律。

除了頁(yè)巖油氣勘探的意義以外，有機(jī)質(zhì)堆積過程中光合作用生產(chǎn)的有機(jī)質(zhì)以及新陳代謝分解的有機(jī)質(zhì)之間的平衡控制了大氣氣體組成以及氣候的演化[7]，也是地球歷史與氣候?qū)W研究的熱點(diǎn)。沉積有機(jī)質(zhì)富集過程涉及水體有機(jī)體的形成及其死后有機(jī)質(zhì)的分解埋藏過程，后者是水體沉積物生物地球化學(xué)過程的核心驅(qū)動(dòng)力，是更好地理解地球系統(tǒng)演化過程中碳循環(huán)和氣候波動(dòng)所需要厘清的關(guān)鍵地質(zhì)過程[7?8]。因而有機(jī)質(zhì)富集過程研究很早就受到海洋學(xué)、氣候?qū)W和沉積學(xué)家們的廣泛關(guān)注，形成了一系列的理論和相應(yīng)的研究成果[9]。

就有效埋藏而言，沉積速率是有機(jī)質(zhì)堆積的第一控制要素[10?12]，快速沉積（>30 cm/ky）能提高有機(jī)碳埋藏通量，減少有機(jī)質(zhì)接受氧化、厭氧分解機(jī)率。但快速沉積對(duì)有機(jī)質(zhì)存在稀釋作用，例如黑色頁(yè)巖、硅質(zhì)巖和鈣質(zhì)沉積巖的沉積速率分別大于4.1 cm/ky、2.1 cm/ky 和1.4 cm/ky 時(shí)會(huì)對(duì)有機(jī)質(zhì)形成稀釋作用[13]。另一方面，緩慢沉積致使沉積有機(jī)質(zhì)停留在沉積物表面時(shí)間較長(zhǎng)，接受較為充分的氧化或厭氧分解，減少有機(jī)質(zhì)的有效埋藏[12]，在局部環(huán)境中難以形成富有機(jī)質(zhì)巖。因此過高或極低的沉積速率均不利于富有機(jī)質(zhì)巖的形成。如果從全球碳循環(huán)角度來(lái)看，高沉積速率能提高全球有機(jī)質(zhì)的埋藏通量。

沉積有機(jī)質(zhì)的堆積需要綜合考慮表層水體初級(jí)生產(chǎn)力的生物生產(chǎn)量水平[14]和沉積水體的氧化還原等保存條件[15]。由于有機(jī)體從表層水體沉降進(jìn)入海底沉積物埋藏過程中遭受強(qiáng)烈的分解和重新礦化作用，僅有不到1%的有機(jī)體能最終保存埋藏下來(lái)[9]。減少有機(jī)質(zhì)分解、提高有機(jī)質(zhì)保存埋藏比例能有效提高有機(jī)質(zhì)的堆積。有機(jī)質(zhì)的分解包括氧化分解和厭氧分解，雖然兩者分解速率差別不大，但氧氣較硫酸鹽等其他氧化物能夠分解更為復(fù)雜和惰性的有機(jī)質(zhì)[11]。而且，缺氧環(huán)境比氧化環(huán)境孳生更多的細(xì)菌，后者通過攝食溶解有機(jī)碳將分解的有機(jī)質(zhì)以細(xì)菌微生物自身有機(jī)體的形式保存下來(lái)；而氧化環(huán)境中存在更多食細(xì)菌的原生動(dòng)物，后者通過食用細(xì)菌把鎖在細(xì)菌中的有機(jī)質(zhì)重新礦化釋放到上覆水體中[16]。因此，氧化分解是比厭氧分解更為高效的過程，也是最為重要的分解作用，其次才是硫酸鹽還原分解有機(jī)質(zhì)作用[17]。貧氧—缺氧—硫化等環(huán)境較氧化環(huán)境能夠顯著提高有機(jī)質(zhì)的保存埋藏能力[18]。所以，富有機(jī)質(zhì)巖發(fā)育紋層、無(wú)生物擾動(dòng)，一般與缺氧水體伴生[19]，早期研究也發(fā)現(xiàn)富有機(jī)質(zhì)的烴源巖形成于缺氧環(huán)境[15]。此外，厭氧環(huán)境并不意味著有機(jī)質(zhì)分解程度的下降，某些極端條件下降低厭氧分解也能夠提高有機(jī)質(zhì)的堆積，例如高鹽度（35‰～40‰）和鹵水環(huán)境下能分別消除40%和大部分的微生物群落，減少有機(jī)質(zhì)厭氧分解，提高有機(jī)質(zhì)保存比例[20]。據(jù)此，從本質(zhì)上來(lái)講，有機(jī)質(zhì)的保存與有機(jī)質(zhì)暴露于氧分子的時(shí)間長(zhǎng)短密切相關(guān)[21?22]，氧化環(huán)境下海底有機(jī)質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間遭受氧化分解而貧有機(jī)質(zhì)[23]，鐵化環(huán)境下高濃度鐵阻止硫化氫逸出而增加有機(jī)質(zhì)的氧化分解幾率，降低有機(jī)質(zhì)埋藏效率[24]。因而提出缺氧控制有機(jī)質(zhì)富集的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，其本質(zhì)在于早成巖作用的性質(zhì)。

然而，大洋鉆探計(jì)劃研究表明，中生代大洋缺氧及其有機(jī)質(zhì)富集并不是由全球洋流循環(huán)減弱形成，而是由強(qiáng)風(fēng)化和熱液輸入高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)誘發(fā)高生產(chǎn)力造成[25]。英國(guó)北海白堊系富有機(jī)巖的缺氧環(huán)境也被認(rèn)為是富有機(jī)質(zhì)堆積的結(jié)果：TOC小于6%時(shí)沉積水體隨著有機(jī)質(zhì)堆積的增加而逐漸虧氧，TOC大于6%古水體氧化還原條件不變，增強(qiáng)的有機(jī)質(zhì)富集受控于逐漸升高的初級(jí)生產(chǎn)力[26]。周期性變化的有機(jī)質(zhì)豐度出現(xiàn)在持續(xù)缺氧環(huán)境中，同樣否定了間歇性氧化還原條件變化的成因模式[27]。對(duì)于沉積有機(jī)質(zhì)的富集，表層水體的初級(jí)生產(chǎn)力水平起著同樣，甚至更為重要的控制作用，被認(rèn)為是基礎(chǔ)的首要先決條件[28]。

不過，維持高初級(jí)生產(chǎn)力水平需要源源不斷的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，否則浮游植物快速生長(zhǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗會(huì)形成貧營(yíng)養(yǎng)的海洋環(huán)境。例如在鹽度分層水體中，上層水體源源不斷的淡水及其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入能形成異常高有機(jī)質(zhì)富集[19]。相比水平方向的陸源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入，垂向上（如洋流上涌、水體翻轉(zhuǎn)混合）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入是同樣，甚至更為重要的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源[14，29?30]。千年尺度的短期水體翻轉(zhuǎn)混合，將海底豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入表層水體重新參與循環(huán)而造成有機(jī)質(zhì)的富集[31]。同樣是垂向上營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)源，白堊紀(jì)活躍的海底熱液活動(dòng)提供鐵等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能夠維持長(zhǎng)期的高初級(jí)生產(chǎn)力水平[32]。此外，空降成因的火山灰能夠帶來(lái)豐富的常量（P、Si）和微量營(yíng)養(yǎng)元素（Fe、Zn），提高初級(jí)生產(chǎn)力，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)富集[33?35]。但火山灰“施肥”只是千年尺度的短暫事件，難以形成持續(xù)的有機(jī)質(zhì)富集[36]，不過大火成巖省長(zhǎng)期而頻繁的火山噴發(fā)則另當(dāng)別論[37]。

綜上所述，在不考慮沉積速率的情況下，埋藏有機(jī)質(zhì)的豐度顯然與海洋表層水體初級(jí)生產(chǎn)力和水體的氧化還原條件有關(guān)。基于開放邊緣海研究而得出的海洋初級(jí)生產(chǎn)力作為有機(jī)質(zhì)堆積的基本控制要素[14]以及基于封閉黑海滯留盆地研究而得出的缺氧控制有機(jī)質(zhì)富集的主要控制因素的觀點(diǎn)[15]，均存在隱含條件：開放的邊緣海環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入變化很大，大量營(yíng)養(yǎng)的輸入必然造成有機(jī)質(zhì)的富集；而內(nèi)陸湖/海以及滯留的近岸濱海盆地周圍均為營(yíng)養(yǎng)物源，營(yíng)養(yǎng)輸入較為充足，營(yíng)養(yǎng)水平變化較小，較淺的沉積水體中氧化還原條件變化大，缺氧條件顯然更利于有機(jī)質(zhì)的大量堆積。因此，初級(jí)生產(chǎn)力水平一定是有機(jī)質(zhì)堆積的基礎(chǔ)條件，缺氧等良好的保存條件一定可以促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的富集，沉積有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理的研究要根據(jù)具體的構(gòu)造背景和沉積環(huán)境來(lái)判斷其主控因素。據(jù)此，本文將沉積與地球化學(xué)結(jié)合，在利用層序地層學(xué)充分分析其構(gòu)造和沉積背景基礎(chǔ)上，開展沉積有機(jī)質(zhì)堆積過程中的地球化學(xué)記錄。

1 研究方法

1.1 地球化學(xué)研究方法

TOC含量以及元素測(cè)試分析在西南石油大學(xué)羌塘盆地研究院實(shí)驗(yàn)室完成。利用透水坩堝將一定量（一般為100 mg）粉末樣品在稀鹽酸中完全消解無(wú)機(jī)碳組分，沖洗至中性后烘干，用高頻紅外碳—硫分析儀（型號(hào)：TL851-6K）測(cè)量TOC含量，其儀器精度為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差優(yōu)于0.5%。元素測(cè)試分析過程中，將200目以下粉末樣品裝在Chemplex杯，壓實(shí)并用聚丙烯模封閉，采用德國(guó)布魯克公司XRF 分析儀（型號(hào)：Bruker S1 TITAN 800）測(cè)試粉末樣品的主量和部分微量（Ba、Ni、Cu、Zn、Mo、V、Co等）元素含量。主量元素的標(biāo)準(zhǔn)偏差優(yōu)于±0.05%，微量元素的標(biāo)準(zhǔn)偏差優(yōu)于±20 μg/g。

過量硅的計(jì)算采用總硅扣除硅酸鹽硅的方法。通過Al與Si的交會(huì)圖，在伊利石（假設(shè)硅酸鹽黏土礦物主要是伊利石）Si/Al為2.8的斜率線周圍數(shù)據(jù)Si與Al呈正相關(guān)關(guān)系（圖2），其范圍約為Si/Al比斜率為2.2～10.0。該區(qū)域以外的Si很可能是自生過量Si的分布范圍。

1.2 碳酸鹽巖層序地層研究方法

層序地層學(xué)的研究方法主要利用露頭剖面開展沉積層序III的米級(jí)旋回準(zhǔn)層序組疊置樣式來(lái)分析。一般而言，根據(jù)不同層序地層界面定義的層序邊界，形成了不同的地層層序類型，包括沉積層序、成因?qū)有蚝秃Ｇ帧Ｍ藢有騕38]。其中，沉積層序又分為沉積層序I、II和III和IV。本文采用沉積層序III的層序模式，也即層序邊界處于相對(duì)海平面下降的結(jié)束、高位體系域晚期的頂界面。其體系域分為高位體系域早期、晚期、低位體系域和海侵體系域（圖3），其中高位體系域早期為正常海退，以海平面下降的開始作為其結(jié)束，高位體系域晚期為被動(dòng)海退，以海平面下降的結(jié)束為其結(jié)束。其后的低位體系域與海侵體系域的分界面為最大海退面，也即所謂的初始海侵面。

在碳酸鹽巖沉積體系中，沉積序列往往表現(xiàn)為多個(gè)向上變淺的米級(jí)旋回的重復(fù)出現(xiàn)，該米級(jí)旋回在層序地層概念中也稱為準(zhǔn)層序。因此，米級(jí)旋回的疊置樣式能定義體系域及其層序模式[39]。米級(jí)旋回的系統(tǒng)變化主要反映可容納空間的大小，因此，米級(jí)旋回準(zhǔn)層序厚度的變化受控于可容納空間變化以及沉積物的堆積（例如碳酸鹽巖生產(chǎn)率）。碳酸鹽巖沉積體系中，淺海和深海環(huán)境的沉積物供應(yīng)不同而形成不同的米級(jí)旋回疊置樣式。換而言之，沉積環(huán)境決定了米級(jí)旋回的組成和巖相特征[39]。淺海環(huán)境碳酸鹽巖等沉積物供應(yīng)充足，而沉積過程受控于可容納空間變化；較深水環(huán)境中可容納空間充足，沉積過程受控于碳酸鹽巖產(chǎn)率等沉積物的供應(yīng)。在潮坪或潮下淺海環(huán)境中，海侵體系域以米級(jí)旋回厚度逐漸增加為特征，低位體系域和高位晚期體系域以米級(jí)旋回逐漸減薄為特征[39]（圖3）。而在斜坡、盆地等較深水環(huán)境中，海侵體系域以較薄的米級(jí)旋回厚度為特征，粗粒沉積向上逐漸變少，而高位和低位體系域以較厚的米級(jí)旋回厚度為特征，粗粒沉積向上逐漸增多[38]（圖3）。

2 野外露頭的地層與沉積特征

2.1 旺蒼燕兒洞剖面

旺蒼燕兒洞剖面位于從三江鎮(zhèn)前往大兩鎮(zhèn)的公路邊，緊鄰燕兒洞隧道，經(jīng)緯度坐標(biāo)為106°32′52.98″ E，32°18′5.59″ N。剖面自下而上出露中二疊統(tǒng)孤峰組、上二疊統(tǒng)吳家坪組、大隆組和三疊系飛仙關(guān)組（圖4a、圖5）。吳家坪組自下而上可分為三段，下部的吳一段是風(fēng)化殼黏土巖和黑色頁(yè)巖沉積，即所謂的王坡頁(yè)巖段（圖4b）。黏土巖和黑色頁(yè)巖中含豐富的黃鐵礦結(jié)核，其中黏土巖還發(fā)育蜂窩狀煤（圖4c），代表沼澤相沉積特征。吳二段是中—厚層含硅質(zhì)結(jié)核石灰?guī)r和中—薄層硅質(zhì)灰?guī)r沉積，據(jù)此巖性的不同又可進(jìn)一步分為一亞段和二亞段，兩個(gè)亞段的分界線處含多層火山灰（圖4c）。吳二段一亞段石灰?guī)r為淺水臺(tái)地相沉積，吳二段二亞段上部發(fā)育風(fēng)暴成因的丘狀層理（圖4e，f），反映海平面逐漸上升，水體逐漸由淺變深。吳三段由石灰?guī)r夾頁(yè)巖逐漸過渡為黑色頁(yè)巖夾石灰?guī)r（圖4g），代表斜坡至陸棚相的沉積特征。吳家坪組之上的大隆組為黑色薄層硅質(zhì)巖和灰色薄層石灰?guī)r，據(jù)此可分為兩段（圖4h）。大隆組一段是富含有機(jī)質(zhì)的黑色薄層硅質(zhì)巖夾頁(yè)巖，偶爾夾薄層硅質(zhì)石灰?guī)r，代表深水盆地沉積環(huán)境（圖4i）。大隆組一段上部和大隆組二段下部富含假提羅菊石（圖4j，k），同時(shí)大隆組二段的薄層瘤狀灰?guī)r中見較多黃鐵礦（圖4l），瘤狀灰?guī)r核心包含菊石（圖4m），反映了較深水的斜坡環(huán)境特征。

2.2 旺蒼大平剖面

旺蒼縣大平村剖面位于從旺蒼縣前往國(guó)華鎮(zhèn)的X018 縣道的公路邊、大平村附近，其經(jīng)緯坐標(biāo)為106°17′7.32″ E，32°22′26.16″ N。剖面自下而上出露上二疊統(tǒng)吳家坪組、大隆組和下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（圖6a、圖7），吳家坪組第一段的王坡頁(yè)巖覆蓋未出露。吳家坪組第二段根據(jù)巖性自下而上分為第一亞段和第二亞段（圖6b），前者是中至厚層灰白色生屑石灰?guī)r，含豐富的大型生物化石（如苔蘚蟲，圖6c），代表開闊臺(tái)地沉積環(huán)境；后者是深灰色含泥石灰?guī)r夾泥巖、深灰色硅質(zhì)石灰?guī)r夾頁(yè)巖（圖6d），含豐富的水平或低角度生物潛穴（圖6e，f），生物遺跡直徑較寬，代表含氧量較高的較深水斜坡環(huán)境。吳家坪組第三段為深灰色鈣質(zhì)頁(yè)巖夾中層狀石灰?guī)r（圖6g），其頂部發(fā)育一層厚層狀風(fēng)暴沉積石灰?guī)r，沉積了大型的丘狀交錯(cuò)層理（圖6h，i），底部還發(fā)育明顯的沖刷面和粒序?qū)永?。吳三段這些特征反映較深水的陸棚沉積相特征。大隆組根據(jù)巖性可以進(jìn)一步劃分為兩段（圖6j），大隆組第一段為黑色薄層泥質(zhì)硅質(zhì)巖（圖6k），代表深水盆地相特征，大隆組第二段為深灰色薄層泥晶灰?guī)r，指示較深水的斜坡相特征。

2.3 廣元西北鄉(xiāng)剖面

廣元市西北鄉(xiāng)剖面位于廣元市西北部約12 km處、利州區(qū)至西北鄉(xiāng)的公路邊（坐標(biāo)為105°44′44.37″E，32°31′23.63″ N）。該剖面自下而上出露中二疊統(tǒng)孤峰組、上二疊統(tǒng)吳家坪組、大隆組和下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組（圖8a、圖9）。吳家坪組根據(jù)巖性自下而上分為一段、二段和三段。吳家坪組一段為泥巖、鈣質(zhì)頁(yè)巖夾石灰?guī)r（圖8b）。該段也稱為王坡頁(yè)巖，為土黃色泥巖，局部夾蜂窩狀煤，或?yàn)樯罨疑}質(zhì)頁(yè)巖，局部夾淺灰黃色疊層石灰?guī)r（圖8c），代表沼澤至潮緣海灣環(huán)境。吳家坪組二段為灰色石灰?guī)r，根據(jù)巖性的不同自下而上細(xì)分為吳家坪組二段一亞段和二亞段（圖8a）。吳家坪組二段一亞段為灰白色厚層至巨厚層含硅質(zhì)結(jié)核石灰?guī)r（圖8d），代表開闊臺(tái)地亞相環(huán)境。其頂部為塊狀生物礁灰?guī)r（圖8e），發(fā)育含橫板群體珊瑚、豐富的海綿、腹足和雙殼等（圖8f，g），是一種海綿黏結(jié)礁灰?guī)r，代表臺(tái)地邊緣亞相。吳家坪二段二亞段為深灰色中層硅質(zhì)灰?guī)r（圖8h），其上部為含泥石灰?guī)r，發(fā)育重荷模沉積構(gòu)造（圖8i），風(fēng)暴引起的異重流形成逆粒序到正粒序?qū)永淼某练e序列（圖8j～l），其中部發(fā)育明顯的沖刷構(gòu)造和礫屑（圖8j）。這些沉積特征反映吳家坪組二段二亞段為晴天浪基面至風(fēng)暴浪基面之間的斜坡亞相環(huán)境。吳家坪組三段為深灰色至灰黑色鈣質(zhì)頁(yè)巖和泥灰?guī)r（圖8m），其上部泥灰?guī)r中夾一層底凸頂平粗粒石灰?guī)r透鏡體，發(fā)育交錯(cuò)層理（圖8n），是風(fēng)暴引起的重力流水道沉積形成的下切谷（例如文獻(xiàn)[40]）。大隆組由黑色硅質(zhì)巖和薄層石灰?guī)r組成，根據(jù)巖性不同自下而上分為大隆組一段和大隆組二段（圖8o）。大隆組一段為黑色薄層硅質(zhì)巖夾頁(yè)巖，偶含大型方解石結(jié)核或透鏡體（圖8m），代表深水陸棚或盆地亞相環(huán)境。大隆組二段為中層狀深灰色含泥石灰?guī)r、薄層灰色泥晶灰?guī)r，局部層位含豐富的菊石和大管徑的漫游跡生物遺跡化石（圖8p，q），同時(shí)含豐富的黃鐵礦（圖8r），代表較深水、弱水動(dòng)力和貧氧的臺(tái)地邊緣斜坡環(huán)境。

2.4 建始楊家田剖面

楊家田剖面位于湖北建始縣東郊2 km、楊家田村附近的省道S339公路邊（坐標(biāo)為109°45′7.28″ E，30°35′55.33″ N）。該剖面自下而上出露中二疊統(tǒng)孤峰組、上二疊統(tǒng)吳家坪組和大隆組（圖10，11），吳家坪組分為三段，大隆組分為兩段（圖10a，b），其中大隆組二段未見頂。吳家坪組一段即所謂的王坡頁(yè)巖段，巖性為黑色頁(yè)巖、黏土巖夾煤線，發(fā)育一層厚層狀砂巖（圖10c），代表海岸沼澤沉積環(huán)境。吳家坪組二段主要為石灰?guī)r沉積，根據(jù)巖性的不同又分為三個(gè)亞段。下部的吳二段一亞段與吳一段王坡頁(yè)巖整合接觸，為灰—深灰色中層狀富含大型腕足的灰色泥晶灰?guī)r、顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r，可能是局限臺(tái)地亞相沉積特征（圖10c）。吳二段二亞段與一亞段為突變接觸，其巖性為深灰色薄層硅質(zhì)灰?guī)r偶夾中層狀石灰?guī)r，含多層火山灰（圖10d），發(fā)育豐富的小型條帶狀、橢圓狀黃鐵礦結(jié)核（圖10e），代表局限臺(tái)地較深水的潟湖環(huán)境。吳二段三亞段與二亞段為突變接觸，巖性為灰白色厚層狀生物碎屑顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r、灰泥質(zhì)顆粒石灰?guī)r（圖10d，f），代表開闊臺(tái)地亞相沉積環(huán)境。吳三段與吳二段為逐漸過渡沉積，巖性為灰—深灰色中層狀泥晶灰?guī)r夾頁(yè)巖，向上由鈣質(zhì)頁(yè)巖與泥質(zhì)灰?guī)r互層過渡到黑色頁(yè)巖（圖10a，g），代表較深水的斜坡亞相特征。大隆組由硅質(zhì)巖夾泥質(zhì)灰?guī)r組成，根據(jù)巖性和層厚將大隆組分為兩段（圖10b）。位于下部的大隆組一段巖性為黑色薄層硅質(zhì)巖夾頁(yè)巖（圖10h），局部發(fā)育底凸頂平的風(fēng)暴水道成因的碳酸鹽巖沉積（圖10i），反映深水陸棚至盆地相沉積環(huán)境。位于大隆組上部的二段巖性為深灰色中層狀泥質(zhì)硅質(zhì)巖偶夾厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r（10b），其中厚層泥質(zhì)灰?guī)r層容易風(fēng)化形成植被發(fā)育的泥質(zhì)沉積物（圖10j），代表深水陸棚相沉積環(huán)境。

3 層序地層特征

3.1 層序地層各類界面識(shí)別特征

地層層序是沉積物供應(yīng)以及基準(zhǔn)面變化相互作用的產(chǎn)物?；鶞?zhǔn)面周期性變化過程中產(chǎn)生了各類地層層序界面，包括層序邊界面（Sequence Boundary，SB）、最大海退面（Maximum Regression Surface，MRS；也即初始海侵面）以及最大海泛面（MaximumFlooding Surface，MFS）。這些界面構(gòu)成了層序地層的基本框架及其體系域，是基準(zhǔn)面變化周期過程中被動(dòng)海退的結(jié)束、海退的結(jié)束和海侵的結(jié)束事件的響應(yīng)，對(duì)其識(shí)別和分析能重構(gòu)基準(zhǔn)面變化過程。因此，識(shí)別層序各類界面是層序地層學(xué)分析的首要工作[38]。

研究區(qū)層序邊界面包括I型（圖12a，c，d）和II型（圖12b，e～h）層序界面。I型層序界面是一個(gè)暴露不整合界面（SU），在研究區(qū)該界面位于孤峰組與吳家坪組接觸界面（圖12a）。它是一個(gè)東吳運(yùn)動(dòng)形成的區(qū)域性不整合界面，界面之上沉積了幾米厚的風(fēng)化殼黏土巖，代表長(zhǎng)期的沉積間斷，是晚二疊世第一個(gè)三級(jí)層序（SQ1）的底界面。另外一個(gè)I型層序邊界面出現(xiàn)在吳家坪組內(nèi)部塊狀生物礁灰?guī)r向硅質(zhì)灰?guī)r突變界面處（圖12c），該界面發(fā)育低幅度的暴露侵蝕界面，局部發(fā)生白云石化，是晚二疊世第三個(gè)三級(jí)層序（SQ3）的底部界面。II型層序邊界面在研究區(qū)主要出現(xiàn)在吳家坪組石灰?guī)r內(nèi)部以及大隆組硅質(zhì)巖內(nèi)部巖性突變處。吳家坪組內(nèi)部開闊臺(tái)地相厚層石灰?guī)r向中層硅質(zhì)灰?guī)r突變處含多層火山灰，是大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)過程中形成的臺(tái)地淹沒事件，作為晚二疊世第二個(gè)三級(jí)層序（SQ2）的底部邊界面（圖12b）。吳家坪組石灰?guī)r沉積晚期，由于裂陷槽的形成和快速斷陷，碳酸鹽巖沉積轉(zhuǎn)變?yōu)殁}質(zhì)頁(yè)巖沉積。其巖性突變界面之下為一套風(fēng)暴碳酸鹽巖碎屑沉積（圖12e），指示海平面下降過程中，由于淺水區(qū)可容納空間減少后風(fēng)暴帶來(lái)的粗粒碎屑在深水的沉積，反映被動(dòng)海退的過程[38]，可作為第四個(gè)三級(jí)層序（SQ4）的II型層序邊界面。大隆組大套薄層硅質(zhì)巖之上發(fā)育中層至厚層的石灰?guī)r（圖12f，g），可能是區(qū)域性海平面快速下降的產(chǎn)物，可作為第五個(gè)三級(jí)層序（SQ5）的底部II型層序邊界面。大隆組與飛仙關(guān)組的分界面是一個(gè)整合界面，但也是一個(gè)大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)的事件層，其巖性由泥晶灰?guī)r突變?yōu)槟嗷規(guī)r，是一個(gè)II型層序邊界面（圖12h）。

研究區(qū)最大海退面僅在吳家坪組底部一段王坡頁(yè)巖的頂部出現(xiàn)（圖13），風(fēng)化殼黏土巖反映相對(duì)海平面下降達(dá)到最低，黑色頁(yè)巖可能是相對(duì)海平面緩慢上升過程中形成的半封閉海灣或沼澤相沉積（圖13a）。黑色頁(yè)巖與上覆石灰?guī)r之間發(fā)育含磷質(zhì)礫石的泥灰?guī)r沉積（圖13b），指示初始海侵或最大海退面的沉積特征，該界面之上是吳家坪組二段大套的中厚層石灰?guī)r（圖13c），是半封閉海灣相在海侵過程中逐漸形成局限至開闊臺(tái)地相碳酸鹽巖沉積。研究區(qū)最大海泛面主要是富有機(jī)質(zhì)的凝縮段，需要借助地層疊置樣式以及有機(jī)碳含量綜合識(shí)別。

3.2 體系域的識(shí)別特征

體系域是由地層疊置樣式及其界面所限定的地層單元，在碳酸鹽巖沉積體系中，低位域、海侵域和高位域均可以由米級(jí)旋回（準(zhǔn)層序）的疊置樣式來(lái)定義（圖2）。研究區(qū)上二疊統(tǒng)層序SQ1的低位域王坡頁(yè)巖段發(fā)育進(jìn)積型（圖14a）或加積型（圖14b）準(zhǔn)層序組疊置樣式，其底部為區(qū)域性暴露不整合界面。該體系域是被動(dòng)海退過程中形成的一套低水位碎屑巖沉積。層序SQ1的海侵和高位體系域分別由退積到加積型準(zhǔn)層序組疊置樣式組成（圖14c），準(zhǔn)層序組在海侵域表現(xiàn)為逐漸變厚是潮緣淺水環(huán)境可容納空間隨著海侵過程逐漸增加的響應(yīng)特征。海侵域至高位域沉積時(shí)期是局限臺(tái)地相轉(zhuǎn)變?yōu)殚_闊臺(tái)地相的階段。由于水體較淺，其最大海泛面不發(fā)育富有機(jī)質(zhì)層，其界面出現(xiàn)在準(zhǔn)層序組疊置樣式的轉(zhuǎn)變界面。

層序SQ2是深灰色硅質(zhì)石灰?guī)r的相對(duì)深水的斜坡相沉積，其海侵體系域和高位體系域的準(zhǔn)層序組疊置樣式分別為退積型和進(jìn)積型（圖14d，e）。其中高位體系域還可以識(shí)別出正常海退（高位域早期）和被動(dòng)海退（高位域晚期），其正常海退準(zhǔn)層序較薄，水體較深，而被動(dòng)海退準(zhǔn)層序較厚，顏色更淺，其沉積水體較淺（圖14d）。SQ2的最大海泛面為一個(gè)富有機(jī)質(zhì)凝縮段，其TOC含量高達(dá)3.6%（圖11）。

層序SQ3是斜坡至陸棚相的鈣質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)灰?guī)r組成，其海侵和高位體系域同樣分別以退積型和進(jìn)積型準(zhǔn)層序組疊置樣式為特征（圖14f），其最大海泛面為深灰—灰黑色鈣質(zhì)頁(yè)巖。高位體系域頂部出現(xiàn)多個(gè)風(fēng)暴沉積，是海平面下降過程中由于淺水臺(tái)地可容納空間減少，沉積物溢出至較深水的斜坡和陸棚環(huán)境沉積的結(jié)果。

層序SQ4的海侵體系域以吳三段頁(yè)巖和大一段下部的黑色薄層硅質(zhì)巖組成的退積型準(zhǔn)層序組疊置樣式為特征，而高位體系域則是以大一段中上部的黑色薄層硅質(zhì)巖夾硅質(zhì)灰?guī)r組成的進(jìn)積型準(zhǔn)層序組為特征，準(zhǔn)層序組總體顯示先逐漸變薄再逐漸變厚（圖14g，h）。最大海泛面是該層序、也是上二疊統(tǒng)最富有機(jī)質(zhì)的層段，為黑色薄層泥質(zhì)硅質(zhì)巖，局部夾石煤層，有機(jī)碳TOC含量高，介于17%～20%（圖5，11），是一個(gè)很明顯的凝縮段。大一段上部至大二段頂部，準(zhǔn)層序組表現(xiàn)為單個(gè)準(zhǔn)層序厚度較薄的退積型和單個(gè)準(zhǔn)層序厚度較厚的進(jìn)積型疊置樣式，分別是海侵域和高位域的沉積特征（圖14i）。其中，高位域由深灰色薄層硅質(zhì)灰?guī)r變?yōu)榛疑幽嗑Я鰻罨規(guī)r，巖性和顏色的突變非常明顯，是高位域正常海退向被動(dòng)海退的轉(zhuǎn)變特征（圖14i），被動(dòng)海退的晚期沉積了較多的淺水環(huán)境常見的疊層石和核形石構(gòu)造。該層序最大海泛面是一個(gè)較短的凝縮段，為黑色薄層硅質(zhì)巖夾頁(yè)巖，有機(jī)碳TOC含量高，介于4%～4.5%（圖5，11）。

3.3 層序地層劃分與對(duì)比特征

六個(gè)層序邊界面劃分出五個(gè)三級(jí)層序SQ1～SQ5，除了SQ1由低位域、海侵域和高位域組成以外，其他的三級(jí)層序均是由海侵域和高位域組成（圖15）。六個(gè)層序邊界面除了SQ1底部為區(qū)域性不整合暴露面以外，其他大部分是可對(duì)比的整合界面。該界面是由高位域的進(jìn)積型向退積型準(zhǔn)層序組疊置樣式轉(zhuǎn)變而確定。根據(jù)底部的區(qū)域性不整合界面拉平之后，四個(gè)剖面的三級(jí)層序地層對(duì)比基本上反映了廣利海槽和鄂西海槽的隆凹格局。由三級(jí)層序SQ1～SQ5組成一個(gè)更長(zhǎng)時(shí)期的二級(jí)層序，SQ1～SQ3 位海侵域，SQ4～SQ5 為高位域，分別大致對(duì)應(yīng)吳家坪組和大隆組。

三級(jí)層序SQ1的底部層序邊界面是吳家坪組與孤峰組之間的區(qū)域不整合面（圖15）。界面之上沉積了一套海陸過渡相碎屑巖沉積，即所謂的王坡頁(yè)巖，其沉積環(huán)境為沼澤至局限海灣相，屬于低位體系域沉積。它是東吳運(yùn)動(dòng)引起地殼抬升，海平面迅速下降，前期孤峰組較深水環(huán)境隆升為陸地低位沼澤相的沉積結(jié)果。四川盆地北部的廣利海槽形成的低位域沉積3～6 m，而鄂西海槽則較厚一些，介于5～10 m?？傮w上SQ1繼承了東吳運(yùn)動(dòng)之后準(zhǔn)平原化的原始地形特征，海槽的中心沉積厚度較薄，而海槽兩側(cè)邊緣則沉積了較厚的局限至開闊臺(tái)地相碳酸鹽巖，而康滇古陸的邊緣地區(qū)當(dāng)時(shí)仍然是濱岸碎屑巖沉積。

SQ2底部層序邊界面為可對(duì)比的整合界面（圖15），由淺海開闊臺(tái)地相碳酸鹽巖突變?yōu)檩^深水的斜坡相硅質(zhì)灰?guī)r或泥晶灰?guī)r，界面處發(fā)育多層火山灰，指示較為頻繁的構(gòu)造活動(dòng)。該界面可能反映廣利海槽和鄂西海槽的初始裂陷階段，構(gòu)造的快速下沉形成了碳酸鹽巖臺(tái)地的淹沒界面以及廣泛的較富有機(jī)質(zhì)的斜坡相海侵體系域沉積序列。但在海槽側(cè)翼廣元西北鄉(xiāng)的淺海臺(tái)地相中發(fā)育了豐富的硅質(zhì)條帶，其硅的來(lái)源很可能是鄰區(qū)裂陷斜坡帶來(lái)的熱液硅。隨著相對(duì)海平面的下降，海槽中心地區(qū)SQ2的高位體系域的斜坡環(huán)境中沉積了一套由風(fēng)暴從淺海帶來(lái)的風(fēng)暴碳酸鹽巖碎屑沉積，發(fā)育多層風(fēng)暴巖沉積；而在海槽側(cè)翼廣元西北鄉(xiāng)的淺水臺(tái)地環(huán)境中則形成臺(tái)地邊緣生物灘沉積。

SQ3底部層序邊界面在廣元西北鄉(xiāng)為暴露不整合界面，其他地區(qū)為可對(duì)比的整合界面（圖15）。SQ3主要是一套暗色石灰?guī)r與鈣質(zhì)頁(yè)巖的斜坡至陸棚相沉積，在海槽中心廣泛發(fā)育異常富有機(jī)質(zhì)的鈣質(zhì)頁(yè)巖和黑色頁(yè)巖陸棚相沉積。是裂陷槽的快速形成階段，中厚層黑色頁(yè)巖的出現(xiàn)說(shuō)明水體深度大約位于透光帶下部（約100 m），是一個(gè)深水海槽。在海槽中心局部發(fā)育較為完整的厚層風(fēng)暴巖沉積巖，是大型風(fēng)暴浪從淺水帶來(lái)碳酸鹽巖碎屑和生屑沉積。該時(shí)期廣利海槽沉積水體可能比鄂西海槽相對(duì)較深，是一個(gè)向西逐漸變深的古地理格局。

SQ4底部層序邊界面為II型層序界面，主要發(fā)育黑色頁(yè)巖和黑色薄層硅質(zhì)巖，厚度僅約為10 m，是裂陷槽發(fā)育的鼎盛時(shí)期。海侵體系域形成黑色頁(yè)巖沉積，而高位體系域則沉積了一套異常富有機(jī)質(zhì)的黑色薄層硅質(zhì)巖。最大海泛面大致位于黑色頁(yè)巖向黑色薄層硅質(zhì)巖的沉積轉(zhuǎn)換界面。

SQ5底部和頂部層序邊界面均為II型層序界面，頂部邊界是大隆組與飛仙關(guān)組的分界面，也是一個(gè)火山事件層。該層序的海侵體系域是盆地相的黑色薄層硅質(zhì)巖，高位體系域是斜坡相的中—薄層石灰?guī)r。SQ5層序平均厚度約為10 m，屬于裂陷槽萎縮填平時(shí)期，是東深西淺的裂陷槽格局。

3.4 層序地層年代框架

根據(jù)廣元地區(qū)上二疊統(tǒng)火山灰鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)[41?42]以及準(zhǔn)層序米級(jí)旋回的時(shí)間屬性，計(jì)算出5個(gè)三級(jí)層序SQ1～SQ5 的時(shí)間間隔分別約為1.8 Ma，1.3 Ma，1.0 Ma，1.7 Ma和1.0 Ma（圖16）。吳二段、吳三段、大一段和大二段底部年齡分別約為257.6 Ma、255.7 Ma、254.6 Ma、252.8 Ma。吳家坪階與長(zhǎng)興階界線位于大隆組一段的下部，層序SQ4中部，即位于最大海泛面之上的位置。

依據(jù)層序地層低位體系域、海侵和高位體系域的分布特征以及米級(jí)旋回的疊置樣式，結(jié)合沉積相的變化，勾繪出川北地區(qū)晚二疊世相對(duì)海平面的變化曲線（圖16）。相對(duì)海平面最低時(shí)期出現(xiàn)在吳家坪期的早期階段，大約持續(xù)了一百萬(wàn)年的時(shí)間，揚(yáng)子臺(tái)地接受廣泛的準(zhǔn)平原化。之后相對(duì)海平面逐漸上升，沉積了一套較富有機(jī)質(zhì)的海陸過渡相頁(yè)巖。隨之發(fā)生了兩期快速的海平面上升和海侵，在揚(yáng)子臺(tái)地沉積了一套較厚的吳家坪組碳酸鹽巖沉積。吳家坪晚期，由于峨眉山地幔柱大火成巖省噴發(fā)末期的裂陷沉降作用[43]，在廣元—旺蒼—開江—梁平以及鄂西地區(qū)發(fā)生了北西—南東向裂陷作用，形成了臺(tái)內(nèi)盆地廣利海槽。隨著構(gòu)造逐漸趨于穩(wěn)定，相對(duì)海平面逐漸下降，較深水的海槽被填平，重新形成長(zhǎng)興期晚期的碳酸鹽巖臺(tái)地沉積格局。

4 富有機(jī)質(zhì)巖形成

4.1 富有機(jī)質(zhì)層段分布及其與沉積速率的關(guān)系

富有機(jī)質(zhì)層段中TOC含量大于3%地層段稱為甜點(diǎn)段[5]，甜點(diǎn)段在上二疊統(tǒng)地層中主要分布在兩個(gè)層段：第一個(gè)出現(xiàn)在三級(jí)層序SQ2海侵體系域（圖15），也即吳二段中部，第二個(gè)出現(xiàn)在SQ3高位體系域至SQ5海侵體系域（圖16），也即吳三段上部至大一段。其中以第二個(gè)甜點(diǎn)段分布最為廣泛，跨越時(shí)間間隔最長(zhǎng)（2.7 Ma），該甜點(diǎn)段也是四川盆地上二疊統(tǒng)頁(yè)巖氣勘探的主要目的層位。兩個(gè)甜點(diǎn)段的形成與廣利海槽的形成密切相關(guān)，在缺乏陸源碎屑物質(zhì)沉積的背景下，大套頁(yè)巖的沉積指示海洋環(huán)境古海水不適合碳酸鹽巖的沉積，反映異常的古海洋化學(xué)條件特征。由于頁(yè)巖的分布僅局限于臺(tái)內(nèi)盆地海槽區(qū)域，異常的古海水化學(xué)條件的形成與該區(qū)特殊的構(gòu)造裂陷活動(dòng)有關(guān)。

根據(jù)層序地層框架以及時(shí)間間隔計(jì)算沉積速率（圖5和圖16，地層厚度非去壓實(shí)原始厚度），有機(jī)質(zhì)富集的層序SQ2～SQ5的沉積速率分別為0.96 cm/ky、1.06 cm/ky、0.61 cm/ky和0.96 cm/ky。頁(yè)巖和硅質(zhì)巖為主的層序SQ4沉積速率最低，僅為0.61 cm/ky，低于沉積速率稀釋作用的臨界值4.1 cm/ky和2.1 cm/ky[13]，說(shuō)明層序SQ4沉積過程中沒有稀釋有機(jī)質(zhì)的堆積，其有機(jī)質(zhì)較為富集。層序SQ2、SQ3和SQ5主要巖性為碳酸鹽巖，其沉積速率約為1.0 cm/ky，沉積過程同樣不稀釋有機(jī)質(zhì)堆積，然而該層段有機(jī)質(zhì)沒有達(dá)到異常高富集程度。這說(shuō)明沉積有機(jī)質(zhì)堆積富集并不是簡(jiǎn)單地受沉積速率的控制，其他因素如初級(jí)生產(chǎn)力以及氧化還原條件也可能起著控制作用。

4.2 富有機(jī)質(zhì)巖元素地球化學(xué)約束的古海洋條件

如前文所述，異常高有機(jī)質(zhì)富集時(shí)期可能存在異常的古海水化學(xué)條件，故本文利用元素地球化學(xué)對(duì)其進(jìn)行約束。對(duì)TOC進(jìn)行去碳酸鹽巖和硅質(zhì)巖化后重新計(jì)算表明，甜點(diǎn)段有機(jī)質(zhì)富集與沉積物稀釋作用無(wú)關(guān)，盡管甜點(diǎn)段分布對(duì)應(yīng)于低碳酸鹽和高二氧化硅含量（圖17）。兩個(gè)甜點(diǎn)段I和II的低P高Fe、Ni、Cu和Zn（圖17）說(shuō)明海槽環(huán)境中有機(jī)質(zhì)富集于大陸輸入常量營(yíng)養(yǎng)元素P無(wú)關(guān)，而與另外一個(gè)常量營(yíng)養(yǎng)元素Fe以及微營(yíng)養(yǎng)金屬元素大量輸入有關(guān)。Fe和微營(yíng)養(yǎng)元素的輸入能夠刺激浮游植物的大規(guī)模繁盛[44]，火山或熱液構(gòu)造作用能帶來(lái)大量的鐵和微量金屬元素，表明該時(shí)期揚(yáng)子海的古陸來(lái)源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入較低，可能海槽深部來(lái)源的金屬微營(yíng)養(yǎng)元素輸入較為豐富。同時(shí)，因?yàn)檫€原環(huán)境下古沉積水體或孔隙水產(chǎn)生較多硫化氫并與Mo、V、Fe等礦物結(jié)合形成沉淀[45]，兩個(gè)異常高有機(jī)質(zhì)富集段對(duì)應(yīng)的Mo、V、Fe/Al以及S含量峰值（圖17）說(shuō)明富有機(jī)質(zhì)沉積時(shí)期古水體總體含氧量較低，總體屬于較強(qiáng)的還原環(huán)境。

古生產(chǎn)力指標(biāo)Ba在異常高有機(jī)質(zhì)富集段與貧有機(jī)質(zhì)段無(wú)差異（圖17），說(shuō)明硫酸鋇的埋藏量通量在富碳層段埋藏通量不高，在營(yíng)養(yǎng)水平較高的情況下，可能指示強(qiáng)還原環(huán)境下硫酸鋇溶解重新參與水體的循環(huán)[46]。指示熱液強(qiáng)度的參數(shù)Al/（Al+Fe+Mn）比值在上二疊統(tǒng)甜點(diǎn)段均小于0.6，呈周期性變化（圖17），說(shuō)明甜點(diǎn)段沉積期周期性海底熱液活動(dòng)帶來(lái)大量的富鐵和錳的物質(zhì)[47]。同時(shí)，Al-Fe-Mn三角圖也證實(shí)了在兩個(gè)甜點(diǎn)段出現(xiàn)富鐵低錳的熱液活動(dòng)信號(hào)[48]（圖18）。甜點(diǎn)段Si的富集（Si/Al比值，圖17）也從側(cè)面上反映了熱液帶來(lái)大量的二氧化硅沉積。這些證據(jù)表明熱液活動(dòng)能夠帶來(lái)大量的常量營(yíng)養(yǎng)元素Fe、微營(yíng)養(yǎng)元素以及還原物質(zhì)[49]，進(jìn)而影響海洋初級(jí)生產(chǎn)力以及水體的氧化還原條件，是有機(jī)質(zhì)富集的控制因素之一。

4.3 富有機(jī)質(zhì)巖形成條件

在甜點(diǎn)段層位，營(yíng)養(yǎng)元素的富集早于氧化還原敏感指標(biāo)的富集，說(shuō)明高營(yíng)養(yǎng)水平引起較高初級(jí)生產(chǎn)力是形成底部水體還原條件的起因，即底部水體低含氧量水平是高初級(jí)生產(chǎn)力引起有機(jī)質(zhì)堆積對(duì)氧需求量升高的結(jié)果。前文所述，有機(jī)質(zhì)富集與沉積物稀釋和沉積速率相關(guān)性較小，因而川北地區(qū)廣利海槽上二疊統(tǒng)有機(jī)質(zhì)的富集可能主要與較高的初級(jí)生產(chǎn)力有關(guān)。研究區(qū)上二疊統(tǒng)層序劃分與對(duì)比結(jié)果表明，異常高有機(jī)質(zhì)富集段跨越吳家坪組和大隆組，而不是僅富集于大隆組[50]，或吳家坪組。以此為勘探目標(biāo)的資源稱為“吳家坪組頁(yè)巖氣”或“大隆組頁(yè)巖氣”均存在一定的局限性，但作者傾向于采用后者的名稱。

上二疊統(tǒng)層序地層為該時(shí)期富有機(jī)質(zhì)巖的形成提供了盆地發(fā)展的階段和年代框架，以便更好地理解和分析有機(jī)質(zhì)富集過程中的地質(zhì)條件。研究區(qū)層序地層分析結(jié)果，可更好地討論上二疊統(tǒng)異常高有機(jī)質(zhì)富集與該區(qū)構(gòu)造活動(dòng)形成的裂陷盆地、全球性最小氧化帶缺氧以及洋流上涌的關(guān)系。在海侵體系域和高位體系域均存在異常高有機(jī)質(zhì)富集段，說(shuō)明研究區(qū)相對(duì)海平面的升降并不是有機(jī)質(zhì)富集的直接控制因素。在層序SQ3～SQ4時(shí)期是廣利海槽和鄂西海槽（裂陷槽）快速發(fā)展和穩(wěn)定時(shí)期，由于裂陷槽是一個(gè)臺(tái)內(nèi)盆地，周圍被貧有機(jī)質(zhì)的淺水碳酸鹽巖臺(tái)地所包圍，該時(shí)期持續(xù)的海平面上升導(dǎo)致陸地來(lái)源的P輸入較低，異常高有機(jī)質(zhì)層段較高的金屬營(yíng)養(yǎng)元素（Fe、Cu、Ni、Zn）可能來(lái)自裂陷槽形成過程中深部物質(zhì)的熱液流體。因而熱液活動(dòng)可能是造成裂陷槽沉積有機(jī)質(zhì)富集的主要因素之一[25]。同時(shí)，在裂陷槽形成的初始和穩(wěn)定階段沉積的地層中發(fā)育多層火山灰，火山灰降落過程中對(duì)海水的施肥可能是造成該地區(qū)較高營(yíng)養(yǎng)水平的原因之一[26]。

在層序SQ3晚期至SQ4沉積時(shí)期，較高的初級(jí)生產(chǎn)力水平開始出現(xiàn)于高位體系域時(shí)期，在北部淺水臺(tái)地的阻隔下，上述較高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)源與海侵和洋流上涌的關(guān)系不大（圖19）。因此，研究區(qū)上二疊統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)巖形成模式是構(gòu)造裂陷形成的全盆地缺氧模式，而不是邊緣海的最小氧化帶模式，可能與全球性環(huán)境變化關(guān)系不大。且該時(shí)期較高的初級(jí)生產(chǎn)力水平稍早于強(qiáng)還原環(huán)境以及有機(jī)質(zhì)富集，在甜點(diǎn)段II之前已經(jīng)存在高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水平，但異常高有機(jī)質(zhì)富集直到甜點(diǎn)段II 才與強(qiáng)還原條件同時(shí)出現(xiàn)（圖17），說(shuō)明水體氧化還原條件可能受控于初級(jí)生產(chǎn)力水平，而氧化還原條件直接影響有機(jī)質(zhì)的堆積。換而言之，海水表層高初級(jí)生產(chǎn)力水平可能是甜點(diǎn)段異常高有機(jī)質(zhì)富集的啟動(dòng)和基礎(chǔ)條件，而水體的強(qiáng)還原條件可能是異常高有機(jī)質(zhì)富集的關(guān)鍵因素。

5 結(jié)論

（1） 晚二疊世四川盆地北部廣元經(jīng)旺蒼至開江與梁平地區(qū)的裂陷海槽與鄂西裂陷海槽連通，形成廣元—利川狹長(zhǎng)的、具水下隆起的海槽（廣利海槽）。廣利海槽與鄂西海槽地上二疊統(tǒng)吳家坪組自下而上可劃分為吳一段、吳二段和吳三段，其對(duì)應(yīng)巖性分別為陸源碎屑頁(yè)巖段、大套石灰?guī)r段和鈣質(zhì)頁(yè)巖段；大隆組自下而上分劃分為大一段和大二段，其對(duì)應(yīng)巖性分別為黑色薄層硅質(zhì)巖段和中—薄層石灰?guī)r段。

（2） 該區(qū)上二疊統(tǒng)地層可劃分為五個(gè)三級(jí)層序SQ1～SQ5，SQ1包括吳一段王坡頁(yè)巖和吳二段下部地層，屬于東吳運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)平原化之后碳酸鹽巖臺(tái)地全面發(fā)展時(shí)期；SQ2主要包括吳二段上部含多層火山灰的硅質(zhì)灰?guī)r或富硅質(zhì)條帶的石灰?guī)r地層，屬于裂陷槽發(fā)展的初始階段；SQ3主要包括吳三段鈣質(zhì)頁(yè)巖和泥質(zhì)灰?guī)r地層，屬于裂陷槽快速發(fā)展階段；SQ4主要包括大一段黑色薄層硅質(zhì)巖地層，屬于裂陷槽發(fā)展的高潮和穩(wěn)定階段；SQ5主要包括大二段中—薄層石灰?guī)r地層，屬于裂陷槽發(fā)展的萎縮填平階段。。

（3） 廣利海槽與鄂西海槽地區(qū)上二疊統(tǒng)發(fā)育兩套異常高有機(jī)質(zhì)的甜點(diǎn)段I和II，分別出現(xiàn)在SQ2的中部和SQ3上部至SQ5下部，分別對(duì)應(yīng)吳二段深灰色硅質(zhì)灰?guī)r層段以及吳三段至大一段的黑色頁(yè)巖至薄層硅質(zhì)巖層段。甜點(diǎn)段異常高有機(jī)質(zhì)富集主要受較高的初級(jí)生產(chǎn)力水平控制，裂陷槽發(fā)展過程中深部熱液和周圍火山噴發(fā)帶來(lái)的周期性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是沉積有機(jī)質(zhì)富集的啟動(dòng)和基礎(chǔ)條件，裂陷槽快速發(fā)展和高潮時(shí)期形成的局限水循環(huán)條件以及底部水體強(qiáng)還原環(huán)境是促進(jìn)沉積有機(jī)質(zhì)富集和保存的關(guān)鍵因素。

致謝 感謝兩位評(píng)審專家提出的建設(shè)性審稿意見。論文研究工作過程中，野外露頭剖面樣品的采集得到了中國(guó)礦業(yè)大學(xué)張治波以及西南石油大學(xué)杜秋定的幫助，在此一并致謝。

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