王紅巖，施振生，孫莎莎

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.國家能源頁巖氣研發(fā)（實驗）中心，河北廊坊 065007）

0 引言

生物地層劃分、分布及儲集層品質(zhì)研究是確定優(yōu)質(zhì)頁巖儲集層段的關鍵。晚奧陶世至早志留世海洋中，筆石生物大量繁盛，因其種類多、分布廣、演化快等特征而成為四川盆地及周緣生物地層研究的標準化石[1]。過去幾十年內(nèi)，針對上揚子地區(qū)奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組的筆石帶劃分[2-3]、不同筆石帶的分布[3]、筆石帶形成的沉積環(huán)境及古地理背景[4]、筆石的頁巖氣意義[5]、五峰組—龍馬溪組的巖性地層劃分對比[6-7]、筆石帶形成的古水體氧化—還原條件[8]等方面開展了系統(tǒng)研究。前人認為，上揚子地區(qū)五峰組—龍馬溪組可劃分為龍一段和龍二段，其中龍一段可進一步劃分為2個亞段和4個生產(chǎn)小層[6]。五峰組—龍馬溪組主要發(fā)育13個筆石帶，其中五峰組發(fā)育4個筆石帶，龍馬溪組發(fā)育 9個筆石帶。筆石地層主要形成于貧氧—厭氧的水體環(huán)境，氣候相對溫暖潮濕[8]。筆石頁巖主要分布于重慶—川滇、馬邊—西昌、大巴山前緣等地區(qū)[3]。

然而，四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組生物地層研究仍存在以下 3個問題：①五峰組—龍馬溪組不同筆石帶的筆石詳細組成、頁巖巖性和電性特征、頁巖平面分布；②五峰組—龍馬溪組不同筆石帶的礦物成分、總有機碳含量（TOC）和紋層特征；③五峰組沉積期—龍馬溪組沉積期不同筆石帶頁巖儲集層品質(zhì)差異性機理。這 3個問題的解決，不僅是全區(qū)年代地層劃分對比的關鍵，更是確定頁巖氣勘探開發(fā)優(yōu)質(zhì)頁巖段基礎。本文重點分析四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組筆石帶組成、頁巖巖性和電性特征、頁巖平面分布，并初步探討不同筆石帶頁巖形成背景、成因及儲層特征差異性成因。

1 地質(zhì)背景

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組發(fā)育（見圖1）。五峰組下部為大套黑色頁巖，夾多層薄層火山灰沉積層；上部為灰?guī)r或泥灰?guī)r，赫南特貝動物群化石豐富[9]。龍馬溪組下部為黑色、灰黑色薄層狀頁巖或塊狀頁巖，紋層結構和裂縫發(fā)育[10-11]；上部為灰綠色、黃綠色頁巖及砂質(zhì)頁巖，有時夾粉砂巖或泥質(zhì)灰?guī)r，由下至上砂質(zhì)含量增加，自下而上構成向上變粗沉積序列。

圖1 四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組展布及資料點分布

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組形成于華夏地塊與揚子地塊相互碰撞階段[12]。中奧陶世之后，揚子板塊進入前陸盆地構造演化階段，四川盆地及周緣為揚子前陸盆地之隆后盆地的一部分。志留紀早期，南東方向擠壓作用增強，四川盆地及周緣不斷抬升，川中古隆升逐漸擴大，海域縮小海水變淺，沉積分異作用加劇。該時期上揚子地區(qū)夾持在川中古隆起和黔中—雪峰古隆起之間，形成了半閉塞滯流海盆。

2 資料及研究方法

本次研究共觀察巖心井17口、露頭7條、鉆井筆石地層劃分及對比72口，研究層位為五峰組—龍馬溪組。對17口典型井巖心和4條露頭剖面開展了系統(tǒng)的筆石化石鑒定和筆石帶劃分、巖性描述、TOC測定、X-衍射全巖分析及主量和微量元素分析。72口鉆井主要開展鉆井、測井及筆石地層劃分對比分析。鉆井資料集中分布于W202井區(qū)、Z205井區(qū)、L202井區(qū)、長寧、Y103井區(qū)、涪陵和巫溪地區(qū)，鉆井資料包括測井數(shù)據(jù)、巖心錄井數(shù)據(jù)和TOC分析數(shù)據(jù)。露頭剖面主要分布于長寧、巫溪和咸豐地區(qū)，資料類型主要有巖性描述資料、筆石化石資料、TOC、主量和微量元素分析數(shù)據(jù)。

研究分4步開展：①通過17口典型井巖心的筆石鑒定及筆石帶劃分，建立研究區(qū)的生物地層格架；②通過17口典型井筆石帶的測井及巖性標定，建立各筆石帶的測井及巖性識別圖版；③借助測井及巖性識別圖版，建立72口井的生物地層格架，并以筆石帶為單元編制地層等厚圖；④探討各筆石帶的巖石學特征、TOC、紋層及微裂縫特征，并明確筆石帶對頁巖儲集層特征的控制。

3 筆石地層特征及分布

3.1 筆石帶類型及特征

中上揚子地區(qū)五峰組—龍馬溪組共發(fā)育13個筆石帶，其中五峰組發(fā)育4個筆石帶，龍馬溪組發(fā)育9個筆石帶。由下至上，奧陶系凱迪階五峰組發(fā)育筆石帶Dicellograptuscomplanatus（WF1）、Dicellograptus complexus（WF2）和Paraorthograptuspacificus（WF3）[2-3]。筆石帶WF3可進一步細分為Lower Subzone，TangyagraptustypicusSubzone和DiceratograptusmirusSubzone。赫南特階五峰組發(fā)育筆石帶Metabolograptus extraordinariusZone（WF4），赫南特階龍馬溪組發(fā)育筆石帶Metabolograptuspersculptus（LM1）。龍馬溪組魯?shù)るA由下至上發(fā)育筆石帶Akidograptusascensus（ LM2），Parakidograptusacuminatus（ LM3），Cystograptusvesiculosus（LM4）和Coronograptus cyphus（LM5）。埃隆階發(fā)育筆石帶Demirastrites triangulatus（LM6）、Lituigraptusconvolutus（LM7）和Stimulograptussedgwickii（LM8）。特列奇階發(fā)育筆石帶Spirograptusguerichi（LM9）。

四川盆地及周緣奧陶系五峰組大部分地區(qū)發(fā)育筆石帶WF1—WF3，川南地區(qū)筆石帶缺失WF1，奧陶系龍馬溪組發(fā)育筆石帶 LM1，不同筆石帶特征分子組成存在明顯差異（見圖 2）。筆石帶Dicellograptus complexus（WF2）特征分子主要有Appendispinograptus longispinus（見圖 2a）、Dicellograptusornatus（見圖2b、圖 2c）、Dicellograptuscomplexus和Amplexograptus latus（見圖2e）等。筆石帶Paraorthograptuspacificus（WF3）特征分子有Paraorthograptuspacificus（見圖2f、圖 2h）、Rectograptusabbreviatus、Dicellograptus minor（見圖2g）和Tangyagraptustypicus（見圖2d、圖2i）等。筆石帶Metabolograptusextraordinarius（WF4）特征分子主要為Metabolograptusextraordinarius等。該時期由于全球氣候變涼，筆石大量死亡，富含腕足類、殼類的赫南特貝動物群大面積發(fā)育[13-16]（見圖 2j—圖2l）。筆石帶Metabolograptuspersculptus（LM1）特征分子主要有Avitograptusexgr.avitus（見圖 3a）、Avitograptusavitus（見圖3b）等。四川盆地及周緣17口典型井巖心和 4條露頭剖面都發(fā)育完整的筆石帶WF4和筆石帶LM1，且?guī)r心之間未見任何侵蝕或沉積間斷現(xiàn)象，與前人研究一致[13]，表明觀音橋?qū)雍妄堮R溪組應為連續(xù)沉積。

圖2 四川盆地及周緣五峰組筆石及腕足類化石特征

龍馬溪組筆石帶LM2—LM9發(fā)育，不同筆石帶特征筆石分子組成存在明顯差異（見圖 3、圖 4）。筆石帶Akidograptusascensus（LM2）特征分子包括A.ascensus、P.praematurus、N.anjiensis、N.bicaudatus、Neodiplograptus modestus、Atavograptusatavus等。筆石帶Parakidograptus acuminatus（LM3）特征分子包括Parakidograptus acuminatus、Cystograptusancestralis、Hirsutograptus sinitzini、Agetograptusprimus和Hirsutograptuscomanits等。筆石帶Cystograptusvesiculosus（LM4）特征分子包括Dimorphograptusnankingensis（見圖3c、圖3e）、Pseudorthograptussp.（見圖 3d）、Cystograptus vesiculosus（見圖3f、圖3g）等。筆石帶Coronograptus cyphus（LM5）特征分子包括Coronograptuscf.cyphus（見圖 3h）、Coronograptuscyphus（見圖 3i）等。筆石帶Demirastritestriangulatus（LM6）特征分子包括Rastritesguizhouensis（見圖 3j）、Pernerograptus difformis、Coronograptuscf.gregarius（見圖 3k、圖 3m）、Coronograptusgregarius、Glyptograptuscf.tamaricus（見圖 3l）、Campograptuscommunis、Falcatograptus falcatus和Demirastritetriangulatus等。筆石帶Lituigraptusconvolutus帶（LM7）特征分子包括Lituigraptusconvolutus（見圖 4b、圖 4d、圖 4e）、Cephalograptuscometa（見圖 4a）和Torquigraptus decipiens（見圖4f）等。筆石帶Stimulograptussedgwickii（LM8）特征分子包括Clinoclimacograptusretroversus、Pseudoretiolitesdaironi和Stimulograptuscf.sedgwickii（見圖4c）等。筆石帶Spirograptusguerichi（LM9）特征分子有Oktavitessp.（見圖 4g）、Stimulograptus sedgwickii（見圖 4h）、Spirograputsguerichi（見圖 4i、圖4j）和Torquigraptusplanus（見圖4k）等。

圖3 四川盆地及周緣龍馬溪組筆石帶組成及特征

圖4 四川盆地及周緣龍馬溪組筆石帶組成及特征

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組不同筆石帶巖性和電性組合特征，全區(qū)可以對比（見表 1）。其中，筆石帶WF1—WF3對應著五峰組下部的筆石頁巖段，WF4對應于觀音橋段。筆石帶LM1—LM5對應于龍馬溪組龍一1亞段，筆石帶LM1對應于龍一11小層，筆石帶 LM2—LM3對應于龍一12小層，筆石帶 LM4對應于龍一13小層，筆石帶LM5對應于龍一14小層，筆石帶LM6—LM8對應于龍一2亞段，筆石帶LM9對應于龍二段。

表1 四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組不同筆石帶巖相組合及測井相特征

3.2 筆石地層分布

五峰組—龍馬溪組沉積時期，四川盆地及周緣東南部為滇中—雪峰古隆起，西北部為川中古隆起，黑色頁巖分布于兩大古隆起之間。該時期存在西南和東北兩大沉積區(qū)，西南沉積區(qū)筆石帶厚度較薄，東北沉積區(qū)筆石帶厚度較大。兩大沉積區(qū)內(nèi)部，厚度均由東南向西北先增厚再減薄，五峰組厚度小，龍馬溪組厚度大，沉積中心主要分布于盆地內(nèi)部，縱向具有明顯繼承性（見圖5）。

圖5 四川盆地及周緣龍馬溪組各筆石帶地層展布

筆石帶WF1—WF4頁巖厚1.5～13.0 m，沉積中心位于N201井一線，沉積中心區(qū)頁巖厚6～12 m。筆石帶 LM1頁巖厚 1～4 m，西南區(qū)和東北區(qū)分界線位于WJ1井—R201井—江津—綦江一線（見圖5a）。西南沉積區(qū)沉積中心位于長寧地區(qū)，LM1筆石帶頁巖厚度大于3 m；東北區(qū)沉積中心位于忠縣—巫溪地區(qū)，LM1筆石帶頁巖厚度大于4 m，涪陵地區(qū)位于沉積中心區(qū)的斜坡位置。筆石帶LM2—LM3頁巖厚2～10 m，西南區(qū)和東北區(qū)分界線位于 H12井—重慶—NY1井一線（見圖5b）。西南區(qū)沉積中心位于長寧—R201井區(qū)，頁巖厚4～8 m；東北區(qū)沉積中心位于忠縣—巫溪地區(qū)，筆石帶LM2—LM3頁巖厚度大于8 m，涪陵地區(qū)位于沉積中心區(qū)的斜坡位置。筆石帶LM4頁巖厚4～12 m，西南區(qū)和東北區(qū)分界線位于 H12—重慶—NY1井一線（見圖 5c）。西南區(qū)沉積中心位于長寧地區(qū)，筆石帶LM4頁巖厚度大于6 m，瀘洲地區(qū)位于斜坡位置；東北區(qū)沉積中心位于忠縣—巫溪地區(qū)，筆石帶LM4頁巖厚度大于 8 m，涪陵地區(qū)仍位于沉積中心區(qū)的斜坡位置。筆石帶LM5頁巖厚4～24 m，西南區(qū)和東北區(qū)分界線位于H12井—重慶—NY1井一線（見圖5d）。西南區(qū)沉積中心位于長寧—赤水地區(qū)，筆石帶LM5頁巖厚度為10～16 m；第2個沉積中心位于忠縣—巫溪地區(qū)，厚度為12～24 m，涪陵地區(qū)位于沉積中心區(qū)的斜坡位置。

筆石帶LM6—LM8頁巖厚度為20～160 m，盆內(nèi)也發(fā)育西南和東北兩大沉積區(qū)，分界線位于WJ1井—綦江一線（見圖5e）。西南區(qū)沉積中心位于長寧地區(qū)，頁巖厚度為40～100 m；東北區(qū)沉積中心位于忠縣—巫溪地區(qū)，筆石帶LM6—LM8頁巖厚度為80～160 m。筆石帶LM9頁巖厚度為50～500 m，西南區(qū)和東北區(qū)分界線位于達縣—涪陵井一線（見圖5f）。西南區(qū)沉積中心位于Z202井區(qū)—YS1井區(qū)—江津地區(qū)，其可進一步細分為Z202井區(qū)、YS1井區(qū)和江津地區(qū)3個次一級沉積中心，厚度均大于400 m。東北區(qū)沉積中心位于建深1井區(qū)，厚度大于250 m。

4 不同筆石帶頁巖儲集層特征

4.1 礦物組成及TOC特征

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組樣品全巖 X-衍射測試結果表明，L203井黑色頁巖主要礦物成分有石英（平均含量48.8%）、碳酸鹽礦物（平均含量20.3%）和黏土礦物（平均含量22.8%），次要礦物有斜長石（平均含量2.5%）和黃鐵礦（平均含量2.7%）（見表2）。不同筆石帶內(nèi)部黑色頁巖各礦物組成存在明顯差異，總體上，筆石帶LM1—LM4頁巖石英含量均大于50%。同樣，L203井樣品TOC測試結果表明，黑色頁巖TOC值為0.6%～5.8%，平均值2.3%，總體上，筆石帶LM1—LM4頁巖TOC值均大于2%。

表2 四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組各筆石帶礦物組成及TOC

以石英、碳酸鹽和黏土礦物為 3端元對黑色頁巖進行劃分。當某種礦物成分的質(zhì)量分數(shù)大于 50%，即以該成分名作為巖性名；若 3種主要成分質(zhì)量分數(shù)均不足 50%，即稱為混合巖[17]。硅質(zhì)頁巖的石英質(zhì)量分數(shù)大于 50%，鈣質(zhì)頁巖的碳酸鹽礦物質(zhì)量分數(shù)大于50%，黏土質(zhì)頁巖的黏土礦物質(zhì)量分數(shù)大于 50%，混合頁巖中3類礦物質(zhì)量分數(shù)均不足50%。以TOC值4%和2%為界[18]，可進一步將黑色頁巖劃分為富有機質(zhì)頁巖、含有機質(zhì)頁巖和貧有機質(zhì)頁巖。富有機質(zhì)頁巖TOC值大于 4%，含有機質(zhì)頁巖TOC值為 2%～4%，貧有機質(zhì)頁巖TOC值小于 2%。結果顯示，四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組黑色頁巖主要為硅質(zhì)頁巖和混合頁巖。其中，筆石帶LM1—LM5主要發(fā)育富有機質(zhì)硅質(zhì)頁巖和含有機質(zhì)硅質(zhì)頁巖，而其他筆石帶主要發(fā)育含有機質(zhì)或貧有機質(zhì)混合頁巖。

4.2 紋層、微裂縫及孔隙特征

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組主要發(fā)育塊狀層理和水平層理兩大類層理[10,19]，以及順層縫和非順層縫兩類裂縫[11]。由下至上，不同筆石帶頁巖層理類型和裂縫密度均具有特殊性。五峰組由下至上依次發(fā)育生物擾動型塊狀層理、遞變型水平層理和均質(zhì)型塊狀層理（見圖6）。生物擾動型塊狀層理發(fā)育于筆石帶WF2下部，由下至上，生物擾動強度減弱。該筆石帶裂縫密度低，以少量順層縫為主。遞變型水平層理發(fā)育于筆石帶WF2上部及WF3，由下至上，單個遞變層厚度逐漸增大。與筆石帶WF2下部頁巖相比，筆石帶WF2上部和WF3頁巖裂縫密度明顯增加，順層縫和非順層縫均較發(fā)育。均質(zhì)型塊狀層理發(fā)育于筆石帶 WF4頁巖。均質(zhì)型塊狀層理頁巖內(nèi)部，雙殼類等生物碎屑富集，代表了典型的赫南特階生物類型組合。筆石帶WF4頁巖內(nèi)部，裂縫密度低，順層縫和非順層縫均不發(fā)育。龍馬溪組由下至上依次發(fā)育條帶狀粉砂型水平層理、砂泥遞變型水平層理和砂泥互層型水平層理。筆石帶LM1頁巖發(fā)育條帶狀粉砂型水平層理，頁巖中常發(fā)育大量順層縫和非順層縫，相互交織構成網(wǎng)狀。筆石帶LM2頁巖發(fā)育砂泥遞變型水平層理，頁巖中順層縫密度相對較大，非順層縫密度相對較低。筆石帶LM3及以上頁巖發(fā)育砂泥互層型水平層理，頁巖裂縫密度進一步減少，只發(fā)育少量順層縫。不同筆石帶砂泥互層型水平層理特征存在差異性。筆石帶LM3頁巖內(nèi)部，砂泥互層型水平層理主要表現(xiàn)為砂泥薄互層，粉砂紋層與泥紋層厚度之比為 1/3～1/2。筆石帶 LM4頁巖內(nèi)部，砂泥互層型水平層理主要表現(xiàn)為砂泥等厚互層，粉砂紋層與泥紋層厚度之比為 1/2～1。筆石帶LM5及以上頁巖，砂泥互層型水平層理主要表現(xiàn)為厚砂薄泥型，粉砂紋層與泥紋層厚度之比大于1。

圖6 四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組層理類型及縱向分布

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組黑色頁巖發(fā)育有機孔、無機孔和微裂縫[19]，無機孔主要為石英晶間孔，以及碳酸鹽礦物和少量長石溶蝕而成的溶蝕孔隙。五峰組筆石帶WF2—WF3頁巖面孔率為1.3%～2.1%，筆石帶WF4頁巖面孔率為0.7%。龍馬溪組不同筆石帶頁巖孔隙由下至上，面孔率逐漸降低。其中，筆石帶LM1頁巖面孔率為 1.7%～3.3%，筆石帶 LM2—LM3頁巖面孔率為 0.3%～1.2%，筆石帶 LM4頁巖面孔率為 0.2%～0.7%，筆石帶 LM5頁巖面孔率為 0.1%～0.5%，而筆石帶LM6—LM8和筆石帶LM9的頁巖面孔率不足0.1%。隨著總面孔率的降低，有機孔、無機孔和微裂縫的面孔率也相應降低。

5 討論

5.1 不同筆石帶頁巖形成背景及成因

不同筆石帶頁巖形成的古氣候、古水體鹽度、古水體氧化—還原條件和古沉積速率均存在差異。古氣候方面，四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組經(jīng)歷了溫暖濕潤—寒冷干燥—溫暖濕潤—寒冷干燥的演化過程[15,20-22]。筆石帶WF2—WF3沉積時期，古氣候溫暖濕潤，筆石帶 WF4（觀音橋段）沉積時期古氣候寒冷干燥。筆石帶LM1沉積時期，古氣候再次變?yōu)闇嘏瘽駶櫍P石帶LM2—LM3沉積時期古氣溫最高，然后有所相對降低。五峰組—龍馬溪組沉積時期古水體鹽度整體較低，但不同時期存在差異。筆石帶WF2—WF3沉積時期，古鹽度相對較高，然后逐漸降低再升高，筆石帶 WF2—WF3沉積時期達到最大值，筆石帶LM1沉積時期再次降到最低，然后又逐漸升高。古氧化-還原條件方面，筆石帶 WF2—WF3沉積時期水體為氧化—弱氧化環(huán)境，然后逐漸過渡為缺氧/硫化；筆石帶WF4沉積時期再次進入富氧—欠氧環(huán)境，筆石帶LM1沉積時期古水體為缺氧環(huán)境，然后逐漸進入貧氧及氧化環(huán)境[8,23-25]。古沉積速率方面，五峰組—龍馬溪組由下至上沉積速率逐漸增大。五峰組厚1.5～13.0 m，沉積持續(xù)時間3.19 Ma，沉積速率0.5～4.1 m/Ma。筆石帶LM1厚1.0～4.5 m，沉積持續(xù)時間0.6 Ma，沉積速率1.7～7.5 m/Ma。筆石帶LM2—LM3厚2～10 m，沉積持續(xù)時間1.36 Ma，沉積速率1.5～7.4 m/Ma。筆石帶LM4厚2.0～14.5 m，沉積持續(xù)時間0.9 Ma，沉積速率2.2～16.1 m/Ma。筆石帶LM5厚4～25 m，沉積持續(xù)時間0.8 Ma，沉積速率為5.0～31.2 m/Ma。筆石帶LM6—8厚20～160 m，沉積持續(xù)時間2.28 Ma，沉積速率為8.8～70.2 m/Ma。筆石帶LM9厚50～510 m，沉積持續(xù)時間0.36 Ma，沉積速率為138.9～1 416.7 m/Ma。

晚奧陶世至早志留世，四川盆地及周緣處于古赤道附近，為一半封閉的陸表海[4]。古氣候變化造成降雨量變化，從而導致古水體鹽度變化[16]。筆石帶WF2—WF3沉積時期，由于氣候溫暖潮濕，降雨量增多，從而水體逐漸淡化。筆石帶WF4沉積時期，由于氣候變得寒冷干燥，降雨量減少，從而導致水體鹽度升高。筆石帶LM1沉積時期，由于氣候再次變得溫暖潮濕，降雨量增加，從而導致古水體鹽度再一次降低。筆石帶LM2及其之后沉積時期，隨著古氣候逐漸變得寒冷干燥、降雨量減少，古水體鹽度又逐漸升高。古氣候變化還影響著古水體氧化-還原條件。溫暖潮濕的古氣候造成大量低密度的溫暖淡水注入，表層水體與底層水體上下對流困難，底層水體還原性增強；寒冷干燥的氣候條件造成表層水體密度增大，水體上下對流加強，底層水體含氧量增加[8]。

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組沉積速率的變化與該地區(qū)周緣板塊構造活動密切相關。中奧陶世末期，華夏陸塊和揚子陸塊發(fā)生匯聚作用，中上揚子地區(qū)形成前陸盆地。志留紀早期，中上揚子地區(qū)一直處于擠壓收縮的構造背景。早志留世，伴隨來自于南東方向擠壓作用的增強，四川盆地及周緣作為揚子前陸盆地隆后盆地的一部分，一直不斷抬升，川中古隆起逐漸擴大，海域縮小變淺，沉積分異作用加劇。晚奧陶世卡迪階至魯?shù)るA，周緣板塊構造活動相對較弱，故陸源碎屑供給較少，盆內(nèi)沉積以內(nèi)源為主，筆石帶WF2—WF3至LM5沉積速率低。早志留世埃隆階之后，由于周緣板塊構造活動增強，陸源碎屑供給增加，從而造成筆石帶 LM6—LM8和LM9黏土礦物含量顯著增加，沉積物沉積速率增大。

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組沉積速率的改變，不僅導致不同筆石帶頁巖厚度及礦物組分差異，而且形成特殊的地層分布模式。筆石帶WF2—WF3至筆石帶LM5沉積時期，頁巖相對較薄，礦物組分以硅質(zhì)、碳酸鹽礦物為主，黏土礦物含量低，沉積中心區(qū)位于半深水—深水陸棚環(huán)境，相對淺水區(qū)未見過路不留或短期暴露標志。筆石帶LM6—LM9沉積時期，頁巖相對較厚，礦物組分雖仍以硅質(zhì)、碳酸鹽礦物為主，但黏土礦物含量明顯增加。該時期沉積中心區(qū)雖仍位于半深水—深水陸棚沉積環(huán)境，但相對淺水區(qū)可見少量過路不留標志。這種分布模式與沉積物成因密切相關。五峰組—龍馬溪組頁巖硅質(zhì)主要為生物成因[26-27]，碳酸鹽礦物主要為生物化學或化學成因[28]，黏土礦物主要為陸源碎屑成因[29]。筆石帶WF2—WF3至筆石帶LM5沉積時期，細粒物質(zhì)主要為源內(nèi)成因，半深水—深水陸棚相由于水體清潔，故頁巖厚度大，相對淺水區(qū)頁巖由于陸源碎屑含量高，故頁巖厚度較薄。筆石帶LM6—LM9沉積時期，細粒沉積仍以源內(nèi)成因為主，但源外供給增加，半深水—深水陸棚相由于可容空間較大，故頁巖厚度大，相對淺水區(qū)由于可容空間較小，故頁巖厚度較薄，局部形成過路不留或短期暴露標志。

5.2 不同筆石帶儲集層特征差異性成因

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組礦物成分以石英、碳酸鹽和黏土等礦物為主，其中筆石帶LM1—LM4頁巖石英含量大于50%，而其他筆石帶頁巖石英含量均低于50%。筆石帶LM1—LM4頁巖的高硅質(zhì)含量與該時期極低的陸源碎屑供給速率及溫暖潮濕的氣候條件密切相關。筆石帶LM1—LM4頁巖的硅質(zhì)多為生物成因硅[26-27]，硅質(zhì)生物多為硅質(zhì)海綿和放射蟲等生物[30]。前人研究表明，硅質(zhì)海綿和放射蟲等生物多生活于清潔的水體環(huán)境，大量陸源碎屑供給容易造成其窒息死亡[31-32]。在氣候相對溫暖潮濕的季節(jié)，可能來源于陸源淡水或上升流中的大量營養(yǎng)成分容易導致硅質(zhì)生物的勃發(fā)性生長[33]，從而造成周期性的硅質(zhì)沉積[34]。筆石帶 LM1—LM4頁巖形成時期，其沉積速率僅為 1.7～16.1 m/Ma，沉積速率極低，陸源碎屑供給少，從而有利于硅質(zhì)生物的生長。而其它筆石帶頁巖形成時期，由于陸源碎屑供給過多，不利于硅質(zhì)生物的生存，從而硅質(zhì)含量降低。

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組筆石帶 LM1—LM4頁巖的TOC值高，普遍大于2%，而其他筆石帶頁巖的TOC值常小于2%。筆石帶LM1—LM4頁巖形成時期，氣候溫暖濕潤，從而有利于浮游藻類、疑源類等浮游生物的大量生長發(fā)育，從而初級生產(chǎn)力大幅度提高，且厭氧—缺氧的水體有利于有機質(zhì)大量保存[35]。同時，該時期極低的沉積速率不會造成有限有機質(zhì)的稀釋，故筆石帶 LM1—LM4頁巖TOC值高。其他筆石帶頁巖段由于水體多處于氧化狀態(tài)，氣候相對寒冷干燥，不利于有機質(zhì)的生成和保存，且高沉積速率會進一步降低頁巖有機質(zhì)豐度，從而TOC值相對較低。

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組不同筆石帶頁巖的紋層類型差異明顯，其形成與該時期的水體氧化-還原條件及沉積速率密切相關。筆石帶WF2下部頁巖形成時期，盆地水體處于低能富氧的狀態(tài)[8]，沉積物沉積速率極低，大量生物因此在此長時期殖居[36]，從而形成具有強烈生物擾動的生物擾動型塊狀層理。筆石帶WF4頁巖形成時期，全球氣候變涼，水體中含氧量增高，水動力增強，介殼等生物大量生長，強水動力及生物活動對底層沉積物強烈改造，從而形成均質(zhì)型塊狀層理。筆石帶WF2上部及WF3頁巖形成時期，由于水體閉塞[27]，陸源碎屑供給嚴重不足，氣候季節(jié)性變化形成正粒序?qū)踊蚍戳Ｐ驅(qū)樱瑥亩纬蛇f變型的水平層理。筆石帶LM1及以上頁巖形成時期，海洋環(huán)境相對開闊，水體以平流為主，故形成不同平行層理。同時，隨著物源供給增加，依次形成條帶狀粉砂型水平層理、砂泥遞變型水平層理和砂泥互層型水平層理，砂/泥值和砂質(zhì)層單層厚度增加[37]。四川盆地五峰組—龍馬溪組筆石帶 LM1—LM4頁巖由于高TOC值、高硅質(zhì)含量、高含氣性及高孔隙度，目前已成為頁巖氣勘探開發(fā)的“甜點”[38]，其形成是穩(wěn)定的構造背景、低陸源碎屑物質(zhì)供給、溫暖潮濕相互作用的產(chǎn)物。四川盆地及周緣下寒武統(tǒng)筇竹寺組及中下?lián)P子地區(qū)五峰組—龍馬溪組黑色頁巖也廣泛分布[3]，勢必將成為下步頁巖氣勘探的重要領域，優(yōu)質(zhì)頁巖段的形成及分布可能也受構造背景、古氣候及陸源碎屑供給的控制。

6 結論

四川盆地及周緣五峰組—龍馬溪組發(fā)育筆石帶WF1—WF3、WF4和LM1—LM9，不同筆石帶頁巖巖性和電性組合差異可用巖性和電性特征標定。不同筆石帶頁巖分布呈現(xiàn)西南和東北 2大沉積中心、頁巖集中于滇中—雪峰和川中古隆起之間的特征。

不同筆石帶頁巖礦物成分、TOC和紋層類型存在差異。筆石帶WF2下部和WF4發(fā)育含（貧）有機質(zhì)塊狀層理混合頁巖，筆石帶 WF2上部及WF3發(fā)育含有機質(zhì)水平層理混合頁巖，筆石帶LM1—LM4發(fā)育富（含）有機質(zhì)水平層理硅質(zhì)頁巖，LM5—LM 9發(fā)育貧有機質(zhì)水平層理混合頁巖。

頁巖礦物成分、TOC及層理類型受控于古氣候、古水體氧化-還原條件和古沉積速率。筆石帶 WF2下部，水體由于溫暖富氧，故塊狀層理發(fā)育、硅質(zhì)含量和TOC值低。筆石帶 WF4水體由于較涼、富氧，故塊狀層理發(fā)育、鈣質(zhì)含量高、TOC值低。筆石帶WF2上部、WF3、LM1—LM4水體由于貧氧、沉積速率低，故富有機質(zhì)硅質(zhì)頁巖水平層理發(fā)育，粉砂紋層含量高。筆石帶LM5—LM9水體由于富氧、沉積速率過高，故TOC和硅質(zhì)含量低、粉砂紋層含量高。

致謝：本文中所涉及到的筆石屬種名均由中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所陳旭院士鑒定，中國石油勘探開發(fā)研究院郭偉、趙群和梁峰提供了部分筆石照片，寫作過程中得到了陳旭院士和鄒才能院士的悉心指導，在此一并表示感謝。