鄧 濤，李 勇，董順利，胡文超

(成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059)

引 言

特提斯域晚三疊世古氣候主體以半干旱溫暖的干熱氣候?yàn)橹?，并伴有短期的極熱事件，也是地史上唯一一個(gè)兩極無(wú)冰的時(shí)期[1-3]。然而，晚三疊世卡尼期Julian亞階早期至Tuvalian亞階，由于降雨量激增導(dǎo)致了一個(gè)短期的濕潤(rùn)期[4]，氣候巨變，全球不同盆地的沉積序列均發(fā)生突變，具體體現(xiàn)在：熱帶碳酸鹽巖臺(tái)地突然消失，陸面河流體系廣泛發(fā)育，濱岸地區(qū)砂巖遍及分布[5]，硅質(zhì)碎屑巖首次出現(xiàn)[4]；高起伏度鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地向低角度緩傾碳酸鹽巖緩坡轉(zhuǎn)變[6]；陸生植物向水生植物轉(zhuǎn)變[7]；牙形石中磷灰石氧同位素降低，反映溫度升高和水體鹽度下降[8]；菊石、苔蘚蟲、海百合類、牙形石等動(dòng)物大量絕滅，造礁生物變?yōu)橐允汉鳛橹鳎铸埖氖状纬霈F(xiàn)[9]；大洋CCD面的升高[10]等。這一濕潤(rùn)期最先被Simms和Ruffell[11-12]識(shí)別，并將其命名為卡尼期洪水事件[13](Carnian Pluvial Episode，CPE)或卡尼期潤(rùn)濕事件[14](Carnian Humid Episode)，也被稱為碳酸鹽巖生產(chǎn)力危機(jī)[15](carbonate productivity crisis)、卡尼期危機(jī)[8](Carnian Crisis)、中卡尼期潤(rùn)濕幕[16](Middle Carnian Wet Intermezzo，MCWI)、卡尼期黑色頁(yè)巖事件[17](Carnian black shale events)。這一事件造成生物大范圍滅絕和新物種多樣性輻射分化。然而，卡尼期洪水事件的全球性響應(yīng)這一假說首次提出后并不被認(rèn)可[18]，反對(duì)者認(rèn)為這只是區(qū)域性的變化，不具有全球同步普式變化。如今，CPE則被認(rèn)為是一次全球性的短暫(<2 Ma)氣候波動(dòng)期，在全球范圍內(nèi)不同性質(zhì)盆地(陸相和海相，淺水碳酸鹽區(qū)、陸棚以及深水盆地)均被等時(shí)地識(shí)別出[19]。針對(duì)氣候改變引發(fā)CPE事件的原因，已提出3種機(jī)制：①特提斯域陸地大面積隆升所引發(fā)的大氣環(huán)流的改變，導(dǎo)致區(qū)域尺度降雨量的增加[17]；②由Wrangellia大火成巖省[20]或/和地中海東部堿性火山的噴發(fā)[8]導(dǎo)致的全球氣候擾動(dòng)；③由于大陸增生碰撞導(dǎo)致盤古(Pangaean)大陸的形成，引發(fā)了巨型季風(fēng)氣候(mega-monsoon)[21]。

晚三疊世早期，華南板塊處于古特提斯洋東緣，四川盆地西部坳陷沉積了一套具有“下部顆?；?guī)r+中部硅質(zhì)海綿礁灰?guī)r+上部書頁(yè)狀黑色頁(yè)巖”的沉積序列[22]，鄧康齡等[23]以川西北的發(fā)現(xiàn)地將其命名為馬鞍塘組，川西南垮洪洞組與其為同時(shí)異相沉積。垮洪洞組沉積序列和巖性上表現(xiàn)為下部灰?guī)r、上部黑色頁(yè)巖的突變組合，缺少中部海綿礁建造，且地層厚度相比龍門山前中北段銳減。前人主要關(guān)注馬鞍塘組下部的碳酸鹽巖礁灘沉積，但關(guān)于上部黑色頁(yè)巖的沉積環(huán)境、成因機(jī)制(構(gòu)造、氣候)等研究不足。本次研究主要以晚三疊世卡尼期馬鞍塘組上亞段黑色泥頁(yè)巖為研究對(duì)象，利用頁(yè)巖有機(jī)碳同位素、鍶同位素、黏土礦物種類和含量以及全巖主、微量元素?cái)?shù)據(jù)，探討該頁(yè)巖沉積時(shí)古環(huán)境、古氣候、古氧相狀態(tài)，判定是否具有卡尼期CPE事件的全球等時(shí)響應(yīng)，區(qū)分局域構(gòu)造事件對(duì)其形成的影響程度，綜合研究其成因機(jī)制。

1 地質(zhì)背景

四川盆地經(jīng)歷了前寒武紀(jì)多幕陸內(nèi)拉張、埃迪卡拉紀(jì)(震旦紀(jì))—中三疊世克拉通盆地、晚三疊世以來的前陸盆地以及晚白堊世以來的隆升剝露改造等多期演化階段[24-25]。晚三疊世時(shí)期，由于揚(yáng)子板塊和華北板塊之間由東向西的不等時(shí)性/穿時(shí)碰撞閉合效應(yīng)形成了南北向壓性應(yīng)力場(chǎng)，揚(yáng)子陸塊西緣邊界斷裂北段發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，由早期的張性正斷層變?yōu)橐皂g性左旋走滑為主兼少量逆沖分量的壓扭型斷層；同時(shí)，由于揚(yáng)子板塊的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)[26]，龍門山構(gòu)造帶發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，揚(yáng)子板塊向西發(fā)生陸內(nèi)俯沖，龍門山以水下隆起的形式開始隆升，前陸盆地的雛形開始形成(圖1)。在該時(shí)期，龍門山前陸盆地以西松潘甘孜地區(qū)仍為深海沉積，為一殘留海盆，盆地內(nèi)部則發(fā)育有障壁沙壩瀉湖相或海灣相沉積。龍門山前陸盆地上三疊統(tǒng)地層從老到新依次為馬鞍塘組(與川西南跨洪洞組為等時(shí)異相沉積)、小塘子組、須家河組，并與下伏中三疊統(tǒng)雷口坡組頂部地層平行不整合或微角度不整合接觸。

2 研究材料與測(cè)試方法

在龍門山北段和南段共實(shí)測(cè)2個(gè)地層剖面(圖1)，南段為滎經(jīng)花灘剖面，北段為綿竹漢旺剖面。從底到頂逐層采樣，下部碳酸鹽巖地層采樣間距較大，主要作背景值參考，上部頁(yè)巖段加密采樣，北段剖面共采集15塊樣品，南段剖面共采集12塊新鮮巖樣。利用成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的ZJ266+ZJ263 JEOL JSM-6610LV場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡和OXFORD X-max能譜儀， 根據(jù)GB/T 18295-2001和GB/T 17359-2012 2個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行黃鐵礦粒徑分析。對(duì)于全巖主微量元素測(cè)試分析，先將野外采集的新鮮巖樣進(jìn)行低溫烘干,隨后鄂破至 1～2 mm以下，縮分約 200～300 g做正樣，無(wú)污染缽研磨至約 200 目；余樣裝回原樣袋做“粗副樣”；采用清潔石洗機(jī)破碎，采用石英砂洗缽研磨。樣品前處理完成后，1 000 ℃灼燒后稱重，隨后用硼酸鋰-硝酸鋰熔融，利用X 熒光光譜(XRF)分析主量元素；堿熔+四酸消解，等離子質(zhì)譜/等離子光譜綜合定量測(cè)試微量和稀土元素。巖樣有機(jī)碳同位素測(cè)試采用 Costech ECS 4010 閃燃/層析法分離析出CO2,聯(lián)動(dòng)Finnigan MAT Delta Plus XP 同位素質(zhì)譜儀測(cè)δ13C(SD<0.03%,V-PDB標(biāo)準(zhǔn)化)。全巖主微量分析和有機(jī)碳同位素測(cè)試送至廣州ALS實(shí)驗(yàn)室完成。巖樣鍶同位素測(cè)試在成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，利用堿熔-多接受器等離子質(zhì)譜(MC-ICP-MS)測(cè)定w(87Sr)/w(86Sr)同位素比值，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD<0.01%。

圖1 龍門山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of Longmenshan area

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 黃鐵礦粒徑分析

Wilkin[27]通過對(duì)現(xiàn)今具有不同氧化還原狀態(tài)(硫化、貧氧、氧化)的盆地現(xiàn)代沉積物中草莓狀黃鐵礦的研究認(rèn)為，與來自貧氧和氧化水體的沉積物相比，硫化/滯留(euxinic)海水中形成的草莓狀黃鐵礦具有更小的平均粒徑和粒級(jí)變化范圍。Bond[28]進(jìn)一步指出，缺氧-硫化水體中霉球狀黃鐵礦的平均粒徑一般為3～6 μm，貧氧(dysoxic)條件下草莓狀黃鐵礦平均粒徑增大，一般為6～10 μm，且具有更大的標(biāo)準(zhǔn)差。現(xiàn)今，草莓狀黃鐵礦的粒徑分析已被廣泛用于巖相學(xué)古氧相研究中，是沉積水體氧化還原程度的良好指標(biāo)。馬鞍塘組中段和下段碳酸鹽巖中未檢測(cè)到黃鐵礦的存在，上部黑色頁(yè)巖中霉球狀黃鐵礦廣泛發(fā)育(圖2)，草莓狀黃鐵礦平均直徑4 μm，標(biāo)準(zhǔn)差0.4 μm，表明其粒級(jí)范圍集中，馬鞍塘組上段頁(yè)巖沉積期水體滯流缺氧，S2-供應(yīng)充足，水體呈現(xiàn)硫化缺氧狀態(tài)。

3.2 有機(jī)碳同位素特征

由圖3測(cè)試結(jié)果可知，在下卡尼階碳酸鹽巖和上卡尼階陸源碎屑巖的突變轉(zhuǎn)換面有機(jī)碳同位素值突然減小，北段和南段2個(gè)剖面在轉(zhuǎn)換起始處的值大約一致，為-28‰，之后向剖面上部，漸小至-29‰后又慢慢增大。與下卡尼階對(duì)比，2個(gè)剖面的有機(jī)碳同位素負(fù)偏量具有同樣的大小，最大為-2‰。王艷艷等[29]利用激光微區(qū)碳、氧同位素測(cè)試方法分析川西北地區(qū)卡尼階中有孔蟲、雙殼類及腕足類化石殼體和植物葉片化石的碳、氧同位素，結(jié)果顯示:上卡尼階化石中氧同位素值較下卡尼階略變小，上卡尼階泥質(zhì)粉砂巖中化石的碳同位素較下卡尼階灰?guī)r明顯變小，可能是淡水輸入的影響。這與本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有相似性。普遍認(rèn)為CPE事件的開始與有機(jī)碳或/和無(wú)機(jī)碳同位素的突然負(fù)漂移變化具有同時(shí)性和同步性[30-31]，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為上卡尼階碳同位素的負(fù)偏事件與Wrangelia大火成巖省的噴發(fā)帶來的大量輕碳有關(guān)[32]，從而引起碳庫(kù)和碳循環(huán)的異常擾動(dòng)，火山灰鋯石U-Pb高精尖測(cè)年約束年齡230.91±0.33 Ma，與卡尼期洪水事件具有時(shí)間上的耦合性[33]。本次測(cè)試結(jié)果與西特提斯域卡尼期剖面測(cè)定結(jié)果具有相似性，表明CPE在特提斯域具有一致的響應(yīng)。

圖2 掃描電鏡下黃鐵礦形貌和粒級(jí)大小Fig.2 Morphology and grain size of pyrite under SEM

圖3 滎經(jīng)花灘(南段)和綿竹漢旺(北段)馬鞍塘組巖性柱狀剖面及地球化學(xué)指標(biāo)(CIA、U/Th、有機(jī)碳同位素)縱向變化特征Fig.3 Vertical variation characteristics of lithology and geochemical indicators (CIA,U/Th,organic carbon isotope) of the Ma'antang Formation in Yingjinghuatan (southern section) and Mianzhuhanwang (northern section)

3.3 源區(qū)化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度

現(xiàn)今，已提出各種化學(xué)風(fēng)化指數(shù)用于評(píng)價(jià)沉積物或沉積巖的(古)風(fēng)化強(qiáng)度。例如：硅酸鹽風(fēng)化指數(shù)WIP[34](Weathering Index of Parker)、 化學(xué)蝕變指數(shù)CIA[35](Chemical Index of Alteration)、化學(xué)風(fēng)化指數(shù)CIW[36](Chemical Index of Weathering)、斜長(zhǎng)石蝕變指數(shù)PIA[37](Plagioclase Index of Alteration)、改進(jìn)的化學(xué)蝕變指數(shù)CIX(Modified Chemical Index of Alteration)[38-39]。這些指標(biāo)的計(jì)算方法類似，不同的是側(cè)重強(qiáng)調(diào)了某些單一因素(如源區(qū)巖性效應(yīng)、不同元素溶解及遷移能力差異、水動(dòng)力分選、再旋回作用、成巖蝕變等)對(duì)風(fēng)化指數(shù)計(jì)算的影響，因此，此處只考慮應(yīng)用較廣的化學(xué)蝕變指數(shù)CIA的計(jì)算，其他指標(biāo)計(jì)算結(jié)果類似，不在此贅述。計(jì)算公式如下：

CIA=[Al2O3/ Al2O3+CaO+Na2O+K2O]×100。

公式中的礦物分子式均代表其摩爾分?jǐn)?shù)。大部分黏土礦物的CIA指數(shù)在70～75[35]，CIA值越大化學(xué)風(fēng)化作用越強(qiáng)。計(jì)算結(jié)果顯示馬鞍塘組黑色頁(yè)巖CIA集中在80～90(圖3)，反映源區(qū)較強(qiáng)的化學(xué)風(fēng)化條件，表明CPE事件導(dǎo)致降雨量增多，大陸水解作用加強(qiáng)。

3.4 古氧化還原條件

V、U、Mo、Th、Co、Ni、Sc、Cr等元素或元素比值對(duì)古水介質(zhì)氧化還原狀態(tài)的變化較為敏感，能用于半定量-定量評(píng)價(jià)沉積時(shí)水體的氧化還原狀態(tài)[40]。例如：w(U)/w(Th)>1.25反應(yīng)水體缺氧，0.75≤w(U)/w(Th)≤1.25指示貧氧環(huán)境，w(U)/w(Th)<0.75表示氧化環(huán)境[41-42]。本次研究以w(U)/w(Th)之值為例，闡述黑色頁(yè)巖沉積時(shí)古水介質(zhì)的氧化還原狀態(tài)。結(jié)果顯示，從下卡尼階碳酸鹽巖的氧化態(tài)過渡至上卡尼階的缺氧水體，之后緩慢漸變至貧氧或缺氧狀態(tài)(圖3)。說明馬鞍塘組上部黑色頁(yè)巖段沉積時(shí)水體缺氧，有利于有機(jī)質(zhì)的保存。

3.5 黏土礦物的變化特征

沉積巖中黏土礦物的種類和含量變化能反映物源區(qū)的改變、大陸水解作用的強(qiáng)度以及沉積環(huán)境或沉積條件[43]。黏土礦物通常經(jīng)由水巖化學(xué)風(fēng)化過程所產(chǎn)生。盡管黏土礦物組合的組分(黏土級(jí)的礦物組分，粒徑常<2 μm)會(huì)被水解作用時(shí)長(zhǎng)、水巖比率、水體化學(xué)性質(zhì)等的變化所影響，但仍主要由氣候所控制[44]。因此，黏土礦物的種類和含量比率能半定量反映氣候或風(fēng)化強(qiáng)度的改變。

通常，伊利石和綠泥石分別是云母和鐵鎂質(zhì)礦物化學(xué)風(fēng)化作用的初始轉(zhuǎn)換產(chǎn)物，這2種礦物反映源區(qū)的物理侵蝕作用和快速剝露事件，代表干冷的氣候條件[45]。正是由于伊利石和綠泥石對(duì)大陸水解作用的幾乎無(wú)敏感性，在各種黏土礦物比值計(jì)算中常用它們作“內(nèi)標(biāo)(internal standards)”，充當(dāng)分母?；瘜W(xué)作用的增強(qiáng)導(dǎo)致蒙脫石和高齡石的形成。蒙脫石的生成與交替的濕潤(rùn)、干旱氣候條件和較低的水巖比率或/和較低的地形起伏度有關(guān)[46]，暗示不足的水系環(huán)境和強(qiáng)烈的季風(fēng)氣候相關(guān)的季節(jié)性降雨。而高嶺石常在高水巖比、水系溝通良好的斜坡部位富集，高嶺石的豐度是濕熱氣候(熱帶至亞熱帶) 的良好指示物[47]。由圖4可知，下卡尼階碳酸鹽巖地層中陸源黏土礦物幾乎沒有， 而黑色頁(yè)巖段高嶺石/伊利石突然增大，表明頁(yè)巖沉積時(shí)氣候溫暖濕潤(rùn)，巖石水解作用強(qiáng)烈，降雨量顯著增加。

圖4 滎經(jīng)花灘(南段)和綿竹漢旺(北段)馬鞍塘組巖性柱狀剖面及礦物學(xué)、地球化學(xué)指標(biāo)(w(高嶺石)/w(伊利石)、w(87Sr)/w(86Sr))縱向變化特征Fig.4 Vertical variation characteristics of lithology,mineralogical indicators and geochemical indicators (w(kaolinite)/w(illite)、w(87Sr)/w(86Sr)) of the Ma'antang Formation in Yingjinghuatan (southern section) and Mianzhuhanwang (northern section)

3.6 鍶同位素特征

w(87Sr)/w(86Sr)值的變化主要取決于“陸/殼源”Sr和“幔源”Sr兩者混合輸入值之間的相對(duì)盈虧關(guān)系(the waxing and waning)，因而能被用作地球系統(tǒng)構(gòu)造旋回演化的替代性指標(biāo)。殼源鍶主要由大陸古老硅鋁質(zhì)巖石風(fēng)化提供(相對(duì)富87Sr)，幔源鍶主要由洋中脊熱液系統(tǒng)或海底火山作用提供(相對(duì)富86Sr)，此外，陸地淡水的注入也會(huì)影響鍶同位素的組成[48]。南、北段馬鞍塘組w(87Sr)/w(86Sr)之值從灰?guī)r段的0.707 750陡降至黑色頁(yè)巖段中部的極小值0.707 550(圖4)。w(87Sr)/w(86Sr)在頁(yè)巖段的突然降低與幔源鍶的注入引起86Sr富集有關(guān)，這一事件響應(yīng)于晚三疊世早期以來的古特提斯洋俯沖消減和新特提斯洋的打開這一期構(gòu)造事件。Zheng等[49]通過2008年汶川地震地表同震斷裂帶中假玄武玻璃的w(40Ar)/w(39Ar)階步加溫實(shí)驗(yàn)、黏土礦物K-Ar定年和鋯石裂變徑跡(ZFT)綜合測(cè)年研究認(rèn)為，假玄武玻璃是龍門山斷裂帶區(qū)域逆沖活動(dòng)的產(chǎn)物，231～238 Ma龍門山古地震活動(dòng)頻發(fā)，震源深度10～14 km，這些共同表明龍門山在印支期已經(jīng)發(fā)生了顯著的逆沖造山，龍門山在晚安尼期已經(jīng)開始活動(dòng)。龍門山的早期古地震、火山活動(dòng)[50-51]以及新生洋殼的打開是w(87Sr)/w(86Sr)突降的根本原因。隨后的w(87Sr)/w(86Sr)緩慢回升與CPE事件導(dǎo)致的降雨量增強(qiáng)、大陸化學(xué)風(fēng)化速度加快有關(guān)，帶來更多的殼源鍶。值得注意的是，CPE事件導(dǎo)致的巖石風(fēng)化增強(qiáng)與CPE的開始時(shí)間具有一定的滯后性。

4 馬鞍塘組上部黑色頁(yè)巖的形成機(jī)制

美國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)主要集中在五大頁(yè)巖氣盆地[52]，分布于北美板塊的東部前陸盆地和西部前陸盆地群。主要為阿巴拉契亞-沃希托(Appalachian-Quachita)前陸盆地及隆后盆地群、落基山(Rocky)前陸盆地及隆后盆地群，其中富有機(jī)質(zhì)產(chǎn)氣頁(yè)巖層主要分布于前陸盆地系統(tǒng)前淵地區(qū)的深水軸向區(qū)內(nèi)。如圖5(a)所示，F(xiàn)ort Worth前陸盆地充填序列中每一旋回的底部為不整合面之上的淺水灰?guī)r，中部為礁丘建隆，上部為黑色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，偶夾鈣質(zhì)泥巖，向上又是下一個(gè)旋回的淺水碳酸鹽巖[53]。如圖5(b)，馬鞍塘組在沉積序列上與美國(guó)典型的產(chǎn)頁(yè)巖氣前陸盆地完全一致，具有典型的“下部顆粒灘+中部硅質(zhì)海綿礁+上部大套黑色頁(yè)巖”的縱向沉積序列。馬鞍塘組從下部的碳酸鹽巖到上部大量黑色頁(yè)巖段的出現(xiàn)，顯示了一個(gè)向上粒度變細(xì)、水深逐漸增加的過程和沉積序列，代表著前陸盆地發(fā)育早期(即欠補(bǔ)償期)的地層充填模式，另外，馬鞍塘組底部不整合面(即雷口坡組頂部不整合面)是一個(gè)典型的高度穿時(shí)發(fā)育的撓曲型前緣隆起性不整合面，代表四川盆地從被動(dòng)大陸邊緣向前陸盆地的轉(zhuǎn)換界面[24,54-57]。因此，馬鞍塘組上部的黑色頁(yè)巖是典型的晚三疊世龍門山前陸盆地最早一期的前陸盆地型黑色頁(yè)巖。

現(xiàn)今，越來越多的人認(rèn)為發(fā)生于晚三疊世卡尼期的CPE事件是一次全球性的氣候擾動(dòng)事件[14]，但是，對(duì)于這種全球性的氣候異常擾動(dòng)事件和區(qū)域性質(zhì)局部分布的龍門山前陸盆地形成事件，究竟誰(shuí)對(duì)馬鞍塘組上部黑色頁(yè)巖的形成起主導(dǎo)機(jī)制呢？筆者認(rèn)為，馬鞍塘組上段黑色頁(yè)巖的形成應(yīng)是龍門山前陸盆地形成的沉積響應(yīng)和早期沉積記錄，恰逢疊加了全球性的卡尼期洪水事件。原因如下：①前陸盆地早期沉積序列的一致性。始新世—漸新世北阿爾卑斯周緣前陸盆地[58]、晚中新世或早上新世西臺(tái)灣周緣前陸盆地[59]、中奧陶世阿巴拉鍥亞周緣前陸盆地[60]等不同地史時(shí)期形成的(周緣)前陸盆地均具有從下到上依次為底部不整合界面、底礫巖、礁灘相碳酸鹽巖、黑色頁(yè)巖、粗碎屑砂巖的縱向沉積序列或沉積建造。因此，卡尼期盆地性質(zhì)的轉(zhuǎn)變應(yīng)是馬鞍塘組上段黑色頁(yè)巖形成的主要內(nèi)動(dòng)力機(jī)制；②Minzoni等[61]通過對(duì)南盤江盆地區(qū)域性三疊紀(jì)碳酸鹽巖臺(tái)地的淹沒至消亡研究后認(rèn)為，整個(gè)揚(yáng)子地臺(tái)三疊紀(jì)碳酸鹽巖的消亡早于西特提斯域臺(tái)地，在中三疊世安尼期和拉丁期已被硅質(zhì)碎屑巖快速充填、覆蓋，卡尼期賴石科組黑色頁(yè)巖的形成主要與前陸盆地發(fā)育導(dǎo)致的構(gòu)造沉降引起深水分層缺氧盆地的形成這一構(gòu)造-沉積響應(yīng)事件有關(guān)，而不是CPE這一全球氣候事件的主導(dǎo)。晚三疊世整個(gè)上揚(yáng)子地臺(tái)碳酸鹽巖臺(tái)地的消亡具有等時(shí)性特征。由此，構(gòu)造與氣候的主導(dǎo)因素應(yīng)是內(nèi)動(dòng)力構(gòu)造作用的一級(jí)控制作用。前已述及，馬鞍塘組黑色頁(yè)巖沉積時(shí)水體缺氧，西鄰古特提斯洋(松潘甘孜殘留海)，龍門山邊緣上升洋流發(fā)育，因此，馬鞍塘組黑色頁(yè)巖的形成是在卡尼早期前陸盆地的遞進(jìn)發(fā)育中形成的，而馬鞍塘組中部硅質(zhì)海綿礁在水深超過140 m處形成[62]，如圖6(a)，正是由于前陸盆地的形成導(dǎo)致上揚(yáng)子地臺(tái)的構(gòu)造撓曲沉降，才為馬鞍塘組上段黑色頁(yè)巖的形成創(chuàng)造了可容空間。綜上，認(rèn)為馬鞍塘組上部區(qū)域性分布的黑色頁(yè)巖是龍門山前陸盆地早期發(fā)育的沉積記錄，其形成機(jī)制主要受控于前陸盆地導(dǎo)致的構(gòu)造沉降，在此基礎(chǔ)上疊加了全球性的CPE氣候波動(dòng)事件：超級(jí)季風(fēng)氣候驅(qū)動(dòng)下的上升洋流帶來的海底大量營(yíng)養(yǎng)鹽導(dǎo)致了水體表面初級(jí)生產(chǎn)力的提高，降雨量的增加帶來了更多陸源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或有機(jī)質(zhì)，為富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的形成創(chuàng)造了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。后期均衡抬升同造山剝露的大量粗碎屑有利于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖快速埋藏，具有良好的后期保存條件，如圖6(b)。

圖5 典型周緣前陸盆地縱向沉積建造序列對(duì)比Fig.5 Correlation of vertical sedimentary formation sequences in typical peripheral foreland basin

圖6 馬鞍塘組上部黑色頁(yè)巖形成模式Fig.6 Model diagram of black shale formation in the upper part of the Ma'antang formation

5 頁(yè)巖生烴潛力分析

本次研究對(duì)2個(gè)剖面的代表性頁(yè)巖樣品進(jìn)行了有機(jī)地化分析，以便更好地評(píng)價(jià)其生烴潛量。結(jié)果表明：實(shí)測(cè)總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值為1.832%，近于2%；油浸鏡質(zhì)體反射率均值大于 1.817%，達(dá)到高熟階段后期，少部分樣品已達(dá)到過成熟干氣階段(表1)；巖樣熱解實(shí)驗(yàn)表明熱解總烴產(chǎn)率S1+S2均值達(dá)到10.141 6，遠(yuǎn)大于6，達(dá)到極好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。

表1 馬鞍塘組上部黑色頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)特征 Tab.1 Organic geochemical characteristics of black shale in upper part of Ma'antang Formation

對(duì)于富有機(jī)質(zhì)黑色頁(yè)巖而言，其頂?shù)装宓闹旅苄蕴妓猁}巖或碎屑巖封閉性良好，頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)熱成熟過程中產(chǎn)生的烴類運(yùn)移條件不佳，而有利于源內(nèi)滯留成藏形成原地型頁(yè)巖氣聚集?？傊瓣懪璧叵虏康貙油ǔ楹穸容^大的富有機(jī)質(zhì)細(xì)粒沉積物，為頁(yè)巖氣的形成提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)；前陸盆地上部地層通常受后期沖斷褶皺的擠壓，構(gòu)造熱事件為下部烴源巖的成熟和頁(yè)巖層天然裂縫的產(chǎn)生提供了熱力學(xué)條件。馬鞍塘組頁(yè)巖可能是今后四川盆地海相頁(yè)巖氣開發(fā)的又一有利層段。

6 結(jié) 論

(1)馬鞍塘組頁(yè)巖段草莓狀黃鐵礦直徑約4 μm，下頁(yè)巖段w(U)/w(Th)>1.25，至剖面上段0.75≤w(U)/w(Th)≤1.25，共同指示了馬鞍塘組上部黑色頁(yè)巖沉積于缺氧水體中，上頁(yè)巖段為貧氧相。

(2)頁(yè)巖段CIA集中在80～90，頁(yè)巖段中部w(87Sr)/w(86Sr)具有最小值0.707 550，w(高嶺石)/w(伊利石)突然增大，均表明源區(qū)化學(xué)風(fēng)化作用強(qiáng)烈，板塊構(gòu)造活躍，氣候濕熱，降雨量激增。

(3)頁(yè)巖有機(jī)碳同位素的突然負(fù)漂移(最大2‰)，表征大氣圈有量輕碳的注入，是火山活動(dòng)的響應(yīng)。

(4)馬鞍塘組上部區(qū)域性分布的黑色頁(yè)巖的形成機(jī)制主要受控于前陸盆地導(dǎo)致的撓曲構(gòu)造沉降，在此基礎(chǔ)上疊加了全球性的CPE氣候擾動(dòng)事件，東特提斯域(松潘甘孜海盆)上升洋流、超級(jí)季風(fēng)氣候促進(jìn)了盆內(nèi)水體表面初級(jí)生產(chǎn)力的提高，降雨量的增加帶來了大量的陸源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，沉積水體的缺氧條件有利于有機(jī)質(zhì)的保存，馬鞍塘組上部黑色頁(yè)巖是四川盆地海相頁(yè)巖氣的潛力勘探層位。