川南地區(qū)龍馬溪組沉積亞相精細(xì)劃分及地質(zhì)意義

蒲泊伶, 董大忠, 王鳳琴, 劉桂珍, 王玉滿, 黃金亮

(1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西西安 710065;2.西安石油大學(xué)陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西西安 710065;3.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院,北京 100083;4.國(guó)家能源頁(yè)巖氣研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心,河北廊坊 065007;5.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司非常規(guī)油氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北廊坊 065007)

川南龍馬溪組頁(yè)巖氣勘探生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),并非所有頁(yè)巖氣井都能獲得高產(chǎn),且同一口頁(yè)巖氣井中不同層段含氣性也有較大差異,而導(dǎo)致頁(yè)巖氣井產(chǎn)量差異大的原因尚不明確。頁(yè)巖含氣量通常受到頁(yè)巖厚度、礦物組成、有機(jī)質(zhì)豐度及類(lèi)型、熱演化程度和巖相類(lèi)型等多種因素影響,而這些地質(zhì)因素均與頁(yè)巖沉積條件的變化密切相關(guān),因此對(duì)沉積演化特征的研究有利于對(duì)這一問(wèn)題的探索,可以為頁(yè)巖氣富集規(guī)律提供一定的理論指導(dǎo)。中國(guó)已有部分學(xué)者對(duì)研究區(qū)龍馬溪組的沉積特征[1-3]開(kāi)展一些研究,建立頁(yè)巖層序地層格架[4-6],發(fā)現(xiàn)威遠(yuǎn)和長(zhǎng)寧地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的沉積時(shí)間存在較大的差異[7-8]。因此對(duì)川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖沉積亞相的精細(xì)劃分,結(jié)合生物地層年代分析,可以更全面地了解研究區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖在時(shí)空上的演變,探尋沉積條件對(duì)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖的控制作用,以期為頁(yè)巖氣的勘探提供指導(dǎo)。

1 地層與巖性特征

1.1 地 層

自震旦紀(jì)以來(lái),四川盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[9],志留紀(jì)末的晚加里東運(yùn)動(dòng)使下古生界地層褶皺變形,盆地整體抬升成陸,大部分地區(qū)露出水面,導(dǎo)致志留系地層遭受不同程度剝蝕[10-11]。志留系在多數(shù)地區(qū)僅保留了下志留統(tǒng)龍馬溪組、石牛欄組/小河壩組及中志留統(tǒng)韓家店組。下志留統(tǒng)龍馬溪組沉積的時(shí)期是中國(guó)南方擠壓最強(qiáng)烈的時(shí)期,強(qiáng)烈的構(gòu)造擠壓作用影響龍馬溪組頁(yè)巖的沉積及厚度分布[12]。在威遠(yuǎn)地區(qū)龍馬溪組頂部灰綠色頁(yè)巖直接與下二疊統(tǒng)梁山組黑灰色泥質(zhì)灰?guī)r呈不整合接觸,缺少下志留統(tǒng)石牛欄組及志留系中上統(tǒng)沉積,龍馬溪組底部發(fā)育厚度為20～40 m黑色頁(yè)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖,與下伏上奧陶統(tǒng)五峰組觀音橋段介殼灰?guī)r呈整合接觸;長(zhǎng)寧地區(qū)地層發(fā)育較全,龍馬溪組頂部深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖與上覆石牛欄組呈整合接觸,之下與上奧陶統(tǒng)五峰組觀音橋段介殼灰?guī)r呈整合接觸,底部發(fā)育厚度為30～50 m黑色頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖。

1.2 巖石學(xué)特征

1.2.1 巖性組合

沉積環(huán)境的變化導(dǎo)致地層和巖性組合差異較大。根據(jù)巖心觀察、薄片鑒定、測(cè)井解釋及X射線衍射分析,威遠(yuǎn)地區(qū)龍馬溪組底部主要發(fā)育黑色筆石頁(yè)巖、黑色碳質(zhì)頁(yè)巖、黑色含鈣質(zhì)頁(yè)巖以及灰黑色硅質(zhì)頁(yè)巖等巖石類(lèi)型,以雙列筆石大量發(fā)育為特征,含黃鐵礦晶粒及結(jié)核,頁(yè)理十分發(fā)育,巖石性脆,極易發(fā)生破碎;龍馬溪組中部為灰黑色頁(yè)巖夾薄層深灰色灰?guī)r,筆石含量急劇減少,以單列筆石為主,偶見(jiàn)黃鐵礦;龍馬溪組上部主要發(fā)育灰綠色—綠灰色黏土巖,未見(jiàn)筆石化石,偶見(jiàn)介殼,泥質(zhì)含量極高導(dǎo)致巖性致密不易破碎。龍馬溪組整體自下而上頁(yè)巖顏色逐漸變淺,巖石類(lèi)型為黑色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖→灰黑色頁(yè)巖→灰綠色黏土巖,顏色由深變淺直到灰綠色;黏土礦物含量逐漸增高,由13.4%增加到70.6%;鈣質(zhì)體積分?jǐn)?shù)含量逐漸降低,由70%減小為0;TOC含量為6.44%～0.14%;伽馬值為126～250 API;電阻率為8～50 Ω·m;化石含量從富集到無(wú)(圖1),有機(jī)質(zhì)含量及生物化石的減少表明沉積水深逐漸變淺[13]。

長(zhǎng)寧地區(qū)龍馬溪組底部以發(fā)育黑色筆石頁(yè)巖和黑色碳質(zhì)頁(yè)巖為特征(圖2),筆石富集,頁(yè)理十分發(fā)育。由于靠近物源,向上水體變淺,砂質(zhì)含量增高,以灰黑色—深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖夾薄層灰色粉砂巖條帶沉積為主。龍馬溪組整體由下向上顏色變淺、砂質(zhì)含量增多。巖石類(lèi)型為黑色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖→灰黑色粉砂質(zhì)頁(yè)巖→深灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖薄互層,頁(yè)巖顏色為黑色→灰色;黏土礦物體積分?jǐn)?shù)含量為18.9%～56.8%;鈣質(zhì)體積分?jǐn)?shù)含量為22%～3.1%;烴源巖殘余有機(jī)碳含量TOC為6.39%～0.11%;伽馬值為106～270 API;電阻率為53～165 Ω·m;化石含量由富集至較少,有機(jī)質(zhì)含量不斷減少,沉積水深由深水至半深水-淺水。

圖1 威X1井龍馬溪組下段綜合柱狀圖Fig.1 Synthesis column map of lower segment of Longmaxi Formation, well Wei X1

1.2.2 巖相類(lèi)型

通過(guò)巖心觀察及詳細(xì)描述,依據(jù)顏色、巖性、顆粒大小以及化石發(fā)育情況,將龍馬溪組頁(yè)巖巖相類(lèi)型劃分為筆石頁(yè)巖相、碳質(zhì)頁(yè)巖相、硅質(zhì)頁(yè)巖相、鈣質(zhì)頁(yè)巖相、泥質(zhì)灰?guī)r相、粉砂質(zhì)頁(yè)巖相以及黏土巖相。

筆石頁(yè)巖相:主要發(fā)育在龍馬溪組下段,頁(yè)理發(fā)育,以筆石大量發(fā)育為特征,筆石通常順層密集分布,筆石體積分?jǐn)?shù)含量大于50%。威遠(yuǎn)地區(qū)主要筆石類(lèi)型為Climacograptus、Glyptograptus、Rastrites和Hedrograptus,長(zhǎng)寧地區(qū)主要是以Climacograptus為主,其他類(lèi)型少見(jiàn)。頁(yè)巖中黃鐵礦紋層及黃鐵礦晶粒富集,局部見(jiàn)黃鐵礦結(jié)核。色均,為黑色,質(zhì)純,性硬而脆,水平層理。

碳質(zhì)頁(yè)巖相:發(fā)育在長(zhǎng)寧地區(qū)龍馬溪組底部,頁(yè)理十分發(fā)育,水平層理。顏色為黑色,碳質(zhì)含量極高,十分染手,碳質(zhì)可能是高有機(jī)質(zhì)在高—過(guò)成熟度下發(fā)生碳化后的產(chǎn)物。礦物顆粒極細(xì),致密,性脆,貝殼狀斷口。巖心上普見(jiàn)筆石化石,可見(jiàn)Petalolithus,筆石體積分?jǐn)?shù)含量小于50%。見(jiàn)黃鐵礦晶粒條帶或紋層,或以斑點(diǎn)狀分布,見(jiàn)鈣質(zhì)紋層。

硅質(zhì)頁(yè)巖相:含硅質(zhì)較均,致密,性硬且脆,斷面光滑,貝殼狀斷口,夾黃鐵礦條紋。水平層理、均質(zhì)層理。

鈣質(zhì)頁(yè)巖相:主要發(fā)育在威遠(yuǎn)地區(qū)龍馬溪組底部。鈣質(zhì)含量極高,點(diǎn)酸強(qiáng)烈起泡,含筆石,形態(tài)模糊無(wú)法定名,可能為雙列筆石。夾黃鐵礦紋層,層面上可見(jiàn)黃鐵礦晶體。

泥質(zhì)灰?guī)r相:含泥質(zhì),粉—泥晶結(jié)構(gòu),致密,性硬。

粉砂質(zhì)頁(yè)巖相:主要發(fā)育在長(zhǎng)寧地區(qū)龍馬溪組中上部,粉砂質(zhì)體積分?jǐn)?shù)含量為25%～50%,礦物顆粒較其他頁(yè)巖略粗,含少量鈣質(zhì),點(diǎn)酸起泡。

黏土巖相:主要發(fā)育在威遠(yuǎn)地區(qū)龍馬溪組上部,顏色為灰綠色—綠灰色,泥質(zhì)含量非常高,最高可達(dá)90%以上。色均、質(zhì)純,十分致密,性硬。平坦?fàn)顢嗝?斷面光滑,具滑膩感。

2 生物地層年代

中國(guó)志留系下統(tǒng)“龍馬溪組”相當(dāng)于世界標(biāo)準(zhǔn)分層中的“蘭多維列統(tǒng)”,包含魯?shù)るA、埃隆階和特列奇階3個(gè)時(shí)期的沉積。龍馬溪組頁(yè)巖以富含筆石為特征,其中筆石出現(xiàn)演化快的單筆石,成為志留系最主要的分層化石[14]。筆石是一種海洋群體生物,生活在不同水深的水層之中[15],但在不同的深度有不同種類(lèi)的筆石。因此對(duì)于筆石在縱向上沉積序列的研究,可以識(shí)別沉積時(shí)的沉積環(huán)境[16]和地層年代(圖3)。

通過(guò)川南地區(qū)9口頁(yè)巖氣井頁(yè)巖巖心中生物化石的識(shí)別,不同地區(qū)筆石分帶具有一定的差異。在威遠(yuǎn)地區(qū)識(shí)別出Spirograptusguerrichi,Demirastritestriangularis,Petalolithusclavatus,P.conicus,P.ovalis,Oktavitesspiralis,Pristiograptus,Climacograptus,Monograptus,Orthograptus,Glyptograptus等10多種筆石類(lèi)型;長(zhǎng)寧地區(qū)識(shí)別出Petalolithusminor,P.ankyratus,Demirastrites,Monograptus,Pristiograptus,Climacograptus,Glyptograptus,Hedrograptus,Rastritesperegrinus,Normalograptus等10多種筆石類(lèi)型(圖4)。參考國(guó)內(nèi)外對(duì)筆石帶的劃分方案[17-18],結(jié)合川南龍馬溪組筆石發(fā)育特征,魯?shù)るA以雙列筆石富集為特征,代表水深100～200 m的深水沉積(對(duì)于筆石沉積時(shí)古水深的判定依據(jù)參考陳旭[16]志留紀(jì)筆石深度分帶模式,但實(shí)際巖心觀察到的筆石類(lèi)型縱向上分布特征有差異),反映深水陸棚沉積環(huán)境;將Demirastritestriangularis的首現(xiàn)定為埃隆階的底界,代表水深60～200 m的沉積,反映半深水—深水陸棚沉積環(huán)境;Spirograptusguerrichi的首現(xiàn)作為特列奇階的底界,代表沉積水深在20～60 m的淺海沉積,反映淺水陸棚沉積環(huán)境。筆石分帶特征表明,威遠(yuǎn)地區(qū)龍馬溪組沉積時(shí)經(jīng)歷了魯?shù)るA、埃隆階和特列奇階3個(gè)時(shí)期的沉積,長(zhǎng)寧地區(qū)缺少特列奇階特征化石,只在魯?shù)るA和埃隆階兩個(gè)時(shí)期接受沉積。

3 沉積特征及演化

3.1 沉積構(gòu)造

川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖沉積構(gòu)造多樣,說(shuō)明龍馬溪組頁(yè)巖在沉積過(guò)程中,沉積環(huán)境曾發(fā)生過(guò)多次變化,造成頁(yè)巖具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性。通過(guò)巖心觀察,在目的層識(shí)別出塊狀層理、印模構(gòu)造、滑塌構(gòu)造、水平層理、波紋層理、變形構(gòu)造、結(jié)核等多種構(gòu)造樣式(圖5)。其中龍馬溪組下段主要發(fā)育代表靜水環(huán)境的水平層理及塊狀層理,黃鐵礦結(jié)核較為常見(jiàn),體現(xiàn)出典型的海相還原環(huán)境特征;龍馬溪組中上段可見(jiàn)波紋層理、生物潛穴及變形構(gòu)造,代表了水動(dòng)力較弱的沉積環(huán)境。

圖4 川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖筆石化石圖版Fig.4 Pictures of graptolite in Longmaxi group, southern Sichuan area

圖5 川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖沉積結(jié)構(gòu)Fig.5 Sedimentary structure of Longmaxi shale in southern Sichuan ara

3.2 沉積亞相劃分

早志留世龍馬溪期繼承了晚奧陶世海侵規(guī)模,地殼穩(wěn)定持續(xù)下沉[19],以沉積水循環(huán)受限的滯留陸棚—深水陸棚亞相為主[20]。通過(guò)巖性、巖相、沉積構(gòu)造、有機(jī)質(zhì)含量、礦物組成、生物化石和測(cè)井響應(yīng)等特征,進(jìn)一步劃分為深水陸棚亞相、半深水陸棚亞相和淺水陸棚亞相3種沉積亞相類(lèi)型。

深水陸棚亞相富含雙列筆石,代表水深100～200 m的深水沉積,發(fā)育水平層理及塊狀層理。深水陸棚亞相有機(jī)質(zhì)體積分?jǐn)?shù)含量極高,一般大于2.0%。富含黃鐵礦,代表較弱的水動(dòng)力條件及低能的還原環(huán)境。深水陸棚亞相可分為碳質(zhì)和鈣質(zhì)兩種:深水鈣質(zhì)陸棚亞相主要發(fā)育在威遠(yuǎn)地區(qū),主要巖相類(lèi)型為鈣質(zhì)頁(yè)巖相、硅質(zhì)頁(yè)巖相和筆石頁(yè)巖相(圖1)。此段頁(yè)巖的鈣質(zhì)總體體積分?jǐn)?shù)含量較高,為5%～25%。深水鈣質(zhì)陸棚亞相地層的測(cè)井伽馬值較高,約為139 ～437 API,平均為189 API;鈾值較高約為(2.7～41)×10-6,平均為12.6×10-6;中子孔隙度約為7%～23%,平均為18%;密度略低約為2.34～2.71 g/cm3,平均為2.57 g/cm3;聲波時(shí)差為236.22～311.68 μs/m,平均為282.15 us/m;電阻率略高為4～650 Ω·m,平均為43 Ω·m。深水碳質(zhì)陸棚亞相主要分布在長(zhǎng)寧地區(qū),主要巖相類(lèi)型為碳質(zhì)頁(yè)巖相以及筆石頁(yè)巖相(圖2)。此段頁(yè)巖的鈣質(zhì)體積分?jǐn)?shù)含量相對(duì)較少,總體體積分?jǐn)?shù)含量小于5%,具有較高伽馬(150～300 API)、高電阻率(0.2～10 Ω·m)的測(cè)井響應(yīng)特征。該亞相頁(yè)巖具有生氣潛力大、有機(jī)質(zhì)含量高、巖石脆性好、頁(yè)理發(fā)育的特點(diǎn),是頁(yè)巖氣富集的最有利沉積相帶。

半深水陸棚亞相富含單列筆石,見(jiàn)頭足類(lèi)化石,代表水深60～100 m的沉積,發(fā)育水平層理、塊狀層理及波狀層理,含黃鐵礦,代表水動(dòng)力較弱的沉積環(huán)境及較低能的還原環(huán)境。半深水陸棚亞相可分為泥質(zhì)和砂質(zhì)兩種:半深水泥質(zhì)陸棚亞相主要發(fā)育在威遠(yuǎn)地區(qū),主要巖相類(lèi)型為黏土巖相以及少量泥質(zhì)灰?guī)r相(圖1)。具有高伽馬(120 ～160 API)、低電阻率(3～10 Ω·m)的測(cè)井響應(yīng)特征。此段頁(yè)巖的鈣質(zhì)不發(fā)育,總體含量小于5%,TOC含量相對(duì)較高,0.5%～2.0%,具有較好的生氣潛力;半深水砂質(zhì)陸棚亞相主要發(fā)育在長(zhǎng)寧地區(qū),主要巖相類(lèi)型為粉砂質(zhì)頁(yè)巖相、泥質(zhì)灰?guī)r相(圖2)。具有較高伽馬(50～150 API)、高電阻率(20～200 Ω·m)的測(cè)井響應(yīng)特征。此段頁(yè)巖的鈣質(zhì)體積分?jǐn)?shù)含量高為5%～25%,TOC含量相對(duì)較高為0.5%～2.0%,具有一定的生氣潛力,粉砂質(zhì)頁(yè)巖相物性相對(duì)較好、巖石脆性高,可作為頁(yè)巖氣有利的勘探目標(biāo)。

威遠(yuǎn)地區(qū)淺水陸棚亞相的主要巖相類(lèi)型為黏土巖相(圖1),可見(jiàn)沙紋層理、波狀層理等沉積構(gòu)造,筆石少見(jiàn),以Spirograptusguerrichi為主,見(jiàn)腕足類(lèi)、雙殼類(lèi)、腹足類(lèi)、頭足類(lèi)等化石(圖6),代表沉積水深在20～60 m的淺海沉積。具有較高伽馬(50～150 API)、低電阻率(小于10 Ω·m)的測(cè)井響應(yīng)特征,巖石密度為2.6～2.8 g/cm3。此段頁(yè)巖的鈣質(zhì)含量極少,總體體積分?jǐn)?shù)含量小于5%,TOC較低,小于0.5%,生氣潛力極差,且?guī)r性十分致密,不能作為頁(yè)巖氣的有效富集層段,但可作為下伏產(chǎn)氣層段的良好蓋層。長(zhǎng)寧地區(qū)淺水陸棚亞相的主要巖相類(lèi)型為粉砂質(zhì)頁(yè)巖相(圖2),TOC較低，小于0.5%。

圖6 川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖化石圖版Fig.6 Shale fossil map of Longmaxi group in southern Sichuan

根據(jù)沉積亞相劃分結(jié)果,威遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)育淺水泥質(zhì)陸棚亞相、半深水泥質(zhì)陸棚亞相和深水鈣質(zhì)陸棚亞相3種沉積亞相類(lèi)型(圖7),沉積主體為淺水泥質(zhì)陸棚亞相,厚度為140～250 m,半深水陸棚亞相沉積厚度為25～28 m,深水陸棚亞相沉積厚度相對(duì)較薄,僅為8～28 m;長(zhǎng)寧地區(qū)發(fā)育淺水砂質(zhì)陸棚亞相、半深水砂質(zhì)陸棚亞相和深水碳質(zhì)陸棚亞相(圖7),淺水砂質(zhì)陸棚亞相沉積厚度為39～146 m,半深水砂質(zhì)陸棚亞相沉積厚度為54～124 m,深水陸棚亞相沉積厚度為33～46 m。

圖7 川南地區(qū)龍馬溪組沉積亞相連井對(duì)比圖Fig.7 Well connected correaltion figure of Longmaxi shale sedimentary subfacies in southern Sichuan ara

3.3 沉積相模式及演化特征

川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖厚度、巖性巖相、有機(jī)質(zhì)含量、礦物組成等特征在區(qū)域上的變化十分明顯,表現(xiàn)出極強(qiáng)的非均質(zhì)性。沉積物源、原始沉積環(huán)境、海平面的升降以及構(gòu)造演化特征的不同,是造成這一差異的主要原因。

受幕式構(gòu)造變動(dòng)、沉積物供給、海平面升降和古氣候影響,研究區(qū)早志留世沉積過(guò)程中存在多期海平面升降事件[21-23],海水進(jìn)退變化頻繁。從早志留世沉積演化來(lái)看,海侵方向主要來(lái)自東部,即當(dāng)時(shí)存在的湘中、南地區(qū)的海槽[23]。隨著區(qū)域構(gòu)造抬升作用的增強(qiáng),海水從北西方向退出[1]。志留紀(jì)初期,研究區(qū)的相對(duì)海平面處于較低的位置,在周緣古陸的阻隔下,形成了龍馬溪早期閉塞、半閉塞的滯留海盆環(huán)境。因而在龍馬溪組沉積早期——魯?shù)るA,整個(gè)川南處于受限的深水陸棚亞相沉積環(huán)境中[1],川南地區(qū)受來(lái)自于南東方向擠壓作用,川中隆起及黔中隆起當(dāng)時(shí)為水下的兩個(gè)隆起,造成沉積基底具有兩邊高中間低的特點(diǎn),海域自東南向北逐漸變深。黑色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖沉積中心分布在赤水一帶,厚度可達(dá)200 m,沉積厚度由中心向外圍逐漸變小,直到隆起區(qū)尖滅。根據(jù)前人研究推斷,陸源碎屑物質(zhì)主要來(lái)自包括黔中古隆起在內(nèi)的前陸隆起帶以及雪峰古隆起,川中古隆起可能僅提供溶解物質(zhì)。故早志留世沉積充填具多物源的混合型陸棚沉積性質(zhì)[1]。由于威遠(yuǎn)地區(qū)緊鄰川中古隆起,其物源主要來(lái)自于川中古隆起,以泥質(zhì)、鈣質(zhì)細(xì)粒沉積為主;長(zhǎng)寧地區(qū)物源則來(lái)自于黔中古隆起,以泥質(zhì)、粉砂質(zhì)細(xì)粒沉積為主。

進(jìn)入埃隆階,隨著全球海平面下降,伴隨推擠作用的增強(qiáng),盆地沉積基底不斷抬升,樂(lè)山—龍女寺古隆起逐漸擴(kuò)大,海域逐漸縮小,海平面相對(duì)下降,沉積分異作用加劇[1]。構(gòu)造上隨著研究區(qū)來(lái)自北西方向和南東方向的構(gòu)造擠壓作用的增強(qiáng),加速了水深的變淺。兩個(gè)隆起不斷抬升,海水相對(duì)下降,海域逐漸縮小,水體深度也不斷變淺,沉積速率逐漸變大[24],沉積中心不斷由南部逐漸向北部遷移。在垂向序列及測(cè)井響應(yīng)上,構(gòu)成向上變粗的充填變淺序列[1]。由于黔中隆起的抬升作用更加強(qiáng)烈,使得長(zhǎng)寧地區(qū)海平面下降更為強(qiáng)烈,沉積環(huán)境此時(shí)已由深水陸棚轉(zhuǎn)變?yōu)闇\水—半深水陸棚。由于距離物源黔中隆起較近,沉積速度較快,沉積了厚度為200～400 m的粉砂質(zhì)頁(yè)巖夾粉砂質(zhì)條帶。這個(gè)時(shí)期研究區(qū)的沉積中心逐漸向北遷移,在永川地區(qū)沉積厚度超過(guò)400 m。川中隆起的抬升作用沒(méi)有黔中隆起那么強(qiáng)烈,威遠(yuǎn)地區(qū)仍處于深水環(huán)境,富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖沉積速率緩慢,沉積了相對(duì)較薄的黑色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖,沉積物厚度較薄,并向盆地內(nèi)逐漸尖滅。

到了龍馬溪晚期的特列奇階,構(gòu)造擠壓作用更加劇烈,地層不斷抬升,海平面劇烈下降。此時(shí)長(zhǎng)寧地區(qū)已不再接受沉積,威遠(yuǎn)地區(qū)相繼沉積了半深水—淺水陸棚亞相,由于物源方向來(lái)自于川中隆起,沉積物泥質(zhì)含量較高,沉積了大套的灰綠色—灰黑色黏土質(zhì)頁(yè)巖。因此研究區(qū)南部長(zhǎng)寧地區(qū)缺乏特列奇階時(shí)期的沉積,宜賓-永川以南均未接受沉積,特列奇階沉積只發(fā)生在研究區(qū)北部,以威遠(yuǎn)地區(qū)為沉積中心,厚度達(dá)100余米,向北逐漸向隆起區(qū)漸薄至尖滅。

綜合上述研究成果,繪制川南地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖沉積模式圖(圖8),表明川南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖的沉積演化受到古沉積環(huán)境及構(gòu)造演化的影響,沉積特征區(qū)域變化較大。龍馬溪沉積時(shí)期,伴隨著川中樂(lè)山-龍女寺古隆起與雪峰山古隆起的形成并不斷擴(kuò)大,總體上由早期的魯?shù)るA以深水陸棚沉積為主,沉積中心不斷由南部逐漸向北部遷移,沉積范圍逐漸縮小。

圖8 川南地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖沉積模式Fig.8 Facies model of Lower Silurian Longmaxi shale in southern Sichuan ara

4 結(jié) 論

(1)根據(jù)筆石分帶特征,威遠(yuǎn)地區(qū)龍馬溪組經(jīng)歷了魯?shù)るA、埃隆階和特列奇階3個(gè)時(shí)期的沉積,長(zhǎng)寧地區(qū)缺少特列奇階特征化石,只發(fā)育魯?shù)るA和埃隆階兩個(gè)時(shí)期的沉積。

(2)將龍馬溪組頁(yè)巖按顏色、巖性、粒度及含化石情況劃分為筆石頁(yè)巖相、碳質(zhì)頁(yè)巖相、硅質(zhì)頁(yè)巖相、鈣質(zhì)頁(yè)巖相、泥質(zhì)灰?guī)r相、粉砂質(zhì)頁(yè)巖相以及黏土巖相7種巖相類(lèi)型。

(3)沉積相分布在區(qū)域上具有較大差異。在威遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)歷了3期沉積,發(fā)育深水鈣質(zhì)陸棚亞相、半深水泥質(zhì)陸棚亞相和淺水泥質(zhì)陸棚亞相;長(zhǎng)寧地區(qū)經(jīng)歷了2期沉積,發(fā)育淺水砂質(zhì)陸棚亞相、半深水砂質(zhì)陸棚亞相和深水碳質(zhì)陸棚亞相;龍馬溪組頁(yè)巖的沉積演化受到古沉積環(huán)境及構(gòu)造演化的影響,沉積特征區(qū)域變化較大,沉積中心向北逐漸遷移。

(4)川南地區(qū)受古沉積環(huán)境和古構(gòu)造演化的影響,龍馬溪組頁(yè)巖在巖相、沉積亞相分布上具有較大差異,表現(xiàn)出極強(qiáng)的非均質(zhì)性,深水陸棚亞相沉積為頁(yè)巖氣富集的最有利沉積相帶。

致謝感謝中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院張師本老師在筆石種類(lèi)鑒定中給予的指導(dǎo)和幫助。