王紅巖，施振生，孫莎莎，趙群，周天琪，程峰，拜文華

（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(shí)驗(yàn)）中心，河北廊坊 065007）

0 引言

陸表海是指位于大陸內(nèi)部或陸棚內(nèi)部的、低坡度的（底形坡度一般小于0.1°）、范圍廣闊的（延伸可達(dá)幾百至幾千千米）、水深很淺的（水深一般只有幾十米）淺海[1]。陸表海存在以碳酸鹽沉積為主的清水沉積作用和以細(xì)粒碎屑巖沉積為主的渾水沉積作用兩種模式[2]。奧陶紀(jì)至志留紀(jì)，上揚(yáng)子陸表海廣泛發(fā)育。晚奧陶世之前，上揚(yáng)子地區(qū)以清水碳酸鹽臺地沉積為主[3]；晚奧陶世—早志留世，由于構(gòu)造活動和火山噴發(fā)等影響[4-5]，陸源碎屑供給增加[6]，上揚(yáng)子地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)闇喫?xì)粒碎屑巖沉積作用，形成厚達(dá)500 m的上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組黑色頁巖。該套頁巖由于具有高總有機(jī)碳（TOC）含量、高含氣量、高生物成因硅含量、有機(jī)孔發(fā)育、層理[7]及微裂縫[8]發(fā)育等特征而成為頁巖氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)層系。該套頁巖儲集層的礦物組成、層理類型及TOC含量特征受沉積相控制[9]。針對五峰組—龍馬溪組的沉積相，前人開展了大量工作。目前，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，該套頁巖可劃分出陸棚相和潮坪相等[10-12]，陸棚相可細(xì)分出淺水陸棚和深水陸棚2個亞相[10,13-17]。頁巖沉積時期，全球氣候溫暖潮濕[18-19]，全球海平面快速上升[20-21]，盆地水體以平流為主[22-23]，整體處于缺氧硫化環(huán)境[24-25]，沉積物供給速率低[6-7]。然而，與粗碎屑巖和碳酸鹽巖相比，頁巖因?yàn)榱６燃?xì)、紋層和層理識別難度大、古生物遺跡不發(fā)育等原因[26]，造成五峰組—龍馬溪組沉積微相細(xì)分及編圖難以開展，嚴(yán)重制約了頁巖氣資源評價(jià)和有利區(qū)帶分布預(yù)測。針對該難題，本文通過大薄片偏光顯微鏡紋層和層理識別、氬離子拋光片掃描電鏡粒度分析、干酪根鏡檢有機(jī)質(zhì)類型分析和X-衍射全巖礦物組成分析等，細(xì)分沉積微相類型，建立各沉積微相典型圖版。以此為基礎(chǔ)，創(chuàng)新采用單因素分析多因素綜合編圖方法[27]，明確各沉積微相平面分布及沉積微相分布模式。

1 地質(zhì)背景

上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組沉積于華南盆地消亡和華南造山帶形成時期[28-30]。受廣西運(yùn)動影響，揚(yáng)子陸塊與華夏陸塊發(fā)生匯聚[31]，揚(yáng)子地區(qū)東南和江南盆地在寒武紀(jì)末相繼隆升，揚(yáng)子地區(qū)也由被動大陸邊緣盆地轉(zhuǎn)化為前陸盆地[19,28]。早—中奧陶世，揚(yáng)子地區(qū)主要發(fā)育碳酸鹽臺地沉積[19,32]。晚奧陶世，揚(yáng)子地區(qū)主要發(fā)育碎屑巖-碳酸鹽巖混積臺地沉積和碳酸鹽緩坡沉積[10]。奧陶紀(jì)—志留紀(jì)，全球海平面快速上升，古陸大規(guī)模隆升[4]。該時期，上揚(yáng)子地區(qū)由南向北依次發(fā)育黔中隆起、武夷—云開隆起、雪峰隆起、樂山—龍女寺古隆起和漢南古陸，前隆之間為中上揚(yáng)子隆后盆地（見圖1a），沉積環(huán)境主要為淺海深水盆地[33]。志留紀(jì)早期，南東方向擠壓作用增強(qiáng)，中上揚(yáng)子地區(qū)不斷抬升，樂山—龍女寺古隆起逐漸擴(kuò)大，海域縮小海水變淺，沉積分異作用加劇。該時期，中上揚(yáng)子地區(qū)夾持在樂山—龍女寺古隆起和黔中—雪峰古隆起之間，以半閉塞滯流海盆沉積為主[4,34]。

圖1 研究區(qū)位置、早古生代中晚期沉積背景（a）及地層綜合柱狀圖（b）[34-36]

川南地區(qū)位于中國南方上揚(yáng)子地臺西南緣，主要指大涼山以東、樂山—龍女寺古隆起龍馬溪組剝蝕線以南、華鎣山以西、黔北凹陷以北的區(qū)域[35]，面積約為4×104km2（見圖1a）。研究區(qū)內(nèi)五峰組—龍馬溪組頁巖大面積發(fā)育，厚度約0～500 m，時代歸屬為晚奧陶世—早志留世[36]。五峰組與下伏上奧陶統(tǒng)寶塔組瘤狀灰?guī)r呈平行不整合接觸（見圖1b），根據(jù)巖性、電性和筆石特征，可劃分為 2個不同的巖性段。下部巖性段對應(yīng)筆石帶 WF1—WF3，主要為大套黑色頁巖，間夾多套薄層火山灰沉積層；上部巖性段對應(yīng)筆石帶WF4，主要由介殼灰?guī)r組成，富含赫南特貝動物群化石[37]。龍馬溪組與五峰組整合接觸，可細(xì)分為龍一段（對應(yīng)筆石帶 LM1—LM8）和龍二段（對應(yīng)筆石帶LM9）[36,38]。其中，龍一段細(xì)分為龍一1亞段（對應(yīng)筆石帶 LM1—LM5）和龍一2亞段（對應(yīng)筆石帶LM6—LM8），龍一1亞段進(jìn)一步細(xì)分為龍一11（對應(yīng)筆石帶LM1）、龍一12（對應(yīng)筆石帶LM2—LM3）、龍一13（對應(yīng)筆石帶LM4）和龍一14小層（對應(yīng)筆石帶LM5）4個小層。龍一段主要由黑色、灰黑色薄層狀頁巖或塊狀頁巖組成，其中，龍一1亞段TOC值高、含氣性好、紋層和微裂縫發(fā)育[8-9]，是目前頁巖氣勘探開發(fā)的優(yōu)質(zhì)頁巖段；龍二段由灰綠色、黃綠色頁巖組成，有時夾粉砂巖或泥質(zhì)灰?guī)r。龍二段由下至上砂質(zhì)含量增加，構(gòu)成向上變粗沉積序列。

五峰組—龍馬溪組沉積時期，川南地區(qū)北部發(fā)育樂山—龍女寺古隆起，南部發(fā)育黔中—雪峰古隆起，頁巖地層由沉積中心向南北兩側(cè)上超尖滅。樂山—龍女寺古隆起向南發(fā)育3大地形坡折。地形坡折1之上，古地形較為平緩；地形坡折1和地形坡折2之間，地勢較陡，地層快速上超尖滅；地形坡折2和地形坡折3之間，地勢平緩；地形坡折 3之下，地貌上表現(xiàn)為一洼形區(qū)域[39]。

2 樣品資料與研究方法

2.1 樣品資料及分析步驟

研究層位是五峰組—龍一1亞段，研究資料涉及215口鉆井（包括元素測井?dāng)?shù)據(jù)、常規(guī)測井?dāng)?shù)據(jù)、巖性錄井?dāng)?shù)據(jù)及分層數(shù)據(jù)）和3條露頭剖面。其中，19口鉆井（自 201、自 203、足 206、足 208、威 201、威202、威 206、威 210、寧 211、寧 212、寧 218、黃 206、陽 101H3-8、YS201、YS207、洞 201、瀘 202、瀘 208、黃203）和3條露頭剖面（秀山大田壩、華鎣三百梯、長寧雙河）開展了系統(tǒng)的分析化驗(yàn)（分析項(xiàng)目包括常規(guī)薄片125塊、大薄片60塊、氬離子拋光片60塊、X-衍射全巖分析 200塊和干酪根鏡檢分析 60塊），所有分析都在中國石油勘探開發(fā)研究院實(shí)驗(yàn)中心開展。

研究分 4個步驟：①系統(tǒng)開展巖心描述和露頭觀察，明確黑色頁巖的巖性及夾層特征、顏色、紋層及層理、微裂縫發(fā)育特征等，從而初步確定沉積微相；②通過常規(guī)薄片、大薄片、氬離子拋光片、X-衍射全巖及干酪根鏡檢等分析，建立各沉積微相的標(biāo)準(zhǔn)特征圖版，進(jìn)一步明確沉積微相類型及特征；③采用單因素分析多因素綜合作圖法[24]，編制頁巖厚度圖、硅質(zhì)含量等值線圖、鈣質(zhì)含量等值線圖、黏土礦物含量等值線圖及U/Th值等值線圖，綜合分析確定沉積微相平面分布；④結(jié)合研究區(qū)構(gòu)造背景、古物源、古氣候等研究成果，建立黑色頁巖沉積微相模式。

2.2 紋層和層理識別

紋層和層理識別借助于大薄片全尺度成像，大薄片尺寸為5 cm×7 cm×30 μm。選用德國Leica4500P顯微高精度數(shù)字平臺開展全薄片照相，每張大薄片一共采集圖像 3 200張。圖像采集完成后，利用 Adobe Photoshop CS5及以上版本圖形處理軟件在高配制工作站上對采集的3 200張圖像開展無縫拼接，從而完成全薄片圖像采集。完成全薄片圖像采集后，通過判斷紋層、紋層組和層系之間的關(guān)系識別層理類型及特征。

2.3 頁巖粒度分析

粒度分析采用氬離子拋光片掃描電鏡分析，分析過程包括氬離子拋光片制作、圖像采集與粒徑統(tǒng)計(jì)等步驟。圖像采集選用攜帶冷排放的 Hitachi場發(fā)射掃描電鏡，并配備二次電子探針和X-射線能譜儀（EDS）。掃描電鏡放大倍數(shù)為2 500倍左右（單張照片顯示比例尺為50 μm）。選用典型的掃描電鏡照片2～3張，用北京大學(xué)Nano Measurer 1.2軟件分別測量不同類型礦物粒徑50～100顆，并統(tǒng)計(jì)其粒度分布及平均粒徑。

3 沉積相類型及特征

綜合頁巖礦物組成、粒度、紋層和層理、有機(jī)質(zhì)類型等特征，識別出三角洲相、潮坪相和陸棚相 3種沉積相類型（見表1）。

表1 川南地區(qū)五峰組—龍一1亞段含氣頁巖沉積相類型及細(xì)分

3.1 三角洲相

三角洲相位于地形坡折1之上（見圖2），研究區(qū)發(fā)育三角洲前緣亞相，可細(xì)分為三角洲前緣水下分流河道和分流間灣2個微相，寶1井、YS201井和YS207井均有鉆遇。三角洲前緣處于富氧環(huán)境中（U/Th值0.66），受陸源影響大，頁巖粒度粗、陸源碎屑含量高、TOC值低（見表2）。

圖2 川南地區(qū)樂山—龍女寺古隆起南側(cè)五峰組—龍一1亞段頁巖沉積古地形及微相劃分（據(jù)文獻(xiàn)[39]修改）

①水下分流河道微相以方解石和白云石（含量大于40%）、石英（含量大于30%）和黏土礦物（含量大于 20%）為主，含有少量斜長石和鉀長石。巖心呈灰色—灰黑色，發(fā)育透鏡狀層理和粒序?qū)永?。以粗粉砂和?xì)粉砂為主，粗粉砂含量大于 30%，粗粉砂和細(xì)粉砂呈懸浮狀混雜堆積于細(xì)粒泥中（見圖3a）。粗粉砂和細(xì)粉砂主要為方解石、白云石、碎屑石英、斜長石和黏土礦物。掃描電鏡下，頁巖整體呈顆粒支撐結(jié)構(gòu)（見圖4a），其中，方解石呈灰白色，白云石呈淺灰白色，二者均呈棱角狀—次棱角狀，粒徑 21～93 μm（平均57 μm），多呈分散狀分布，局部呈層狀分布；碎屑石英呈灰色，棱角狀—次棱角狀，粒徑24～78 μm（平均59 μm），分散狀分布；黏土礦物主要呈片狀、條帶狀，粒徑 35～95 μm（平均為 55 μm）。

②分流間灣微相頁巖以黏土礦物（含量大于40%）、石英（含量大于 30%）、方解石和白云石（含量大于 20%）為主，巖心呈灰黑色，發(fā)育薄層狀和塊狀層理，頁巖顆粒以細(xì)粉砂為主（含量大于50%）。掃描電鏡下，分流間灣頁巖黏土礦物顆粒、方解石和白云石、碎屑石英等呈混雜堆積。其中，黏土礦物呈片狀、條帶狀（平均粒徑43 μm），方解石和白云石呈棱角狀—次棱角狀（平均粒徑29 μm），碎屑石英也呈棱角狀—次棱角狀（平均粒徑27 μm）。

三角洲前緣水下分流河道和分流間灣頁巖有機(jī)質(zhì)均以Ⅱ1型和Ⅱ2型干酪根為主，腐泥組含量偏低。由三角洲前緣近端向遠(yuǎn)端方向，腐泥組含量增加。

3.2 潮坪相

潮坪相位于平均高潮線與正常浪基面之間（見圖2），研究區(qū)發(fā)育潮間坪亞相，可細(xì)分為鈣質(zhì)坪和黏土坪2個微相，秀山大田壩剖面和寶1井均有鉆遇。該相帶地形坡降?。ㄐ∮?0.25 m/km），水體含氧量高（U/Th值為 0.35），陸源影響較小，TOC含量低、碳酸鹽或黏土礦物含量高、粒度較粗（見表2）。

表2 川南地區(qū)五峰組—龍一1亞段含氣頁巖不同沉積微相特征

①鈣質(zhì)坪以方解石和白云石（含量大于40%）、石英（20%～30%）和黏土礦物（含量小于20%）為主，巖心多呈灰黑色塊狀。頁巖以細(xì)粉砂為主（含量大于95%），顆粒支撐結(jié)構(gòu)（見圖 3b），局部見準(zhǔn)同生方解石基底式膠結(jié)（見圖4b）。掃描電鏡下，石英呈棱角狀—次棱角狀，粒徑10.90～38.79 μm，平均為23.9 μm；方解石呈棱角狀—次棱角狀，平均為26.2 μm；白云石呈棱角—次棱角狀，平均為22.7 μm；黏土礦物呈長條狀，粒徑為11.6～58.1 μm，平均為27.2 μm。

圖3 川南地區(qū)五峰組—龍一1亞段不同沉積微相頁巖普通薄片特征

圖4 川南地區(qū)五峰組—龍一1亞段不同沉積微相頁巖掃描電鏡特征

②黏土坪以黏土礦物（含量大于 50%）、石英（20%～30%）、方解石和白云石（含量小于 20%）為主，其他特征與鈣質(zhì)坪相似。

鈣質(zhì)坪和黏土坪均發(fā)育小型交錯層理（見圖5a）、波狀層理（見圖 5b）和粒序?qū)永?。有機(jī)質(zhì)以殼質(zhì)組為主，含量可達(dá)95%，不含腐泥組，為Ⅱ1型干酪根。五峰組—龍馬溪組頁巖中，鈣質(zhì)坪發(fā)育于五峰組和龍一1亞段下部，而黏土坪發(fā)育于龍一1亞段上部。

3.3 陸棚相

陸棚相發(fā)育于正常浪基面之下（見圖2），根據(jù)地形坡折劃分為淺水陸棚和深水陸棚2個亞相。

3.3.1 淺水陸棚

淺水陸棚亞相位于正常浪基面與地形坡折 1之間（見圖2），威231井、YQ1井、YQ3井和YS128井均有鉆遇。該位置地形坡降小于0.25 m/km，水深較淺，水體富氧（U/Th值 0.44），陸源碎屑供給少，頁巖鈣質(zhì)含量高、粒度較粗（見表2）。根據(jù)頁巖礦物組分特征，該亞相可細(xì)分出鈣質(zhì)陸棚和黏土質(zhì)陸棚2個微相，鈣質(zhì)陸棚頁巖方解石和白云石含量高，而黏土質(zhì)陸棚頁巖黏土礦物含量高。

①鈣質(zhì)陸棚以方解石和白云石（含量30%～40%）、黏土礦物（含量20%～30%）和石英（含量20%～30%）為主，含有少量斜長石，細(xì)粉砂含量大于90%，整體呈顆粒支撐結(jié)構(gòu)（見圖3c）。掃描電鏡下，方解石形態(tài)不規(guī)則（見圖4c），邊緣多發(fā)生溶蝕，粒徑為6.7～24.6 μm（平均17.5 μm）；白云石多呈淺灰色菱形，周邊常發(fā)生方解石化，內(nèi)部發(fā)育溶蝕孔隙，粒徑為5.5～26.7 μm（平均 16.4 μm）；石英多呈粒狀，粒徑為 12.6～34.4 μm（平均12.6 μm），少數(shù)可達(dá)42 μm；黏土礦物以伊利石為主（平均含量68%），含少量高嶺石（含量19%）、綠泥石（含量 9%）和伊/蒙混層（含量 4%）。發(fā)育砂泥互層型水平層理（見圖5c），局部可見小型正粒序?qū)永恚ㄒ妶D5d）。

圖5 川南地區(qū)五峰組—龍一1亞段不同沉積微相頁巖層理特征

②黏土質(zhì)陸棚以黏土礦物（含量大于50%）為主，方解石和白云石含量較少。掃描電鏡下，黏土礦物以伊利石為主，平均粒徑25.6 μm。黏土質(zhì)陸棚發(fā)育砂泥互層型水平層理，局部可見小型正粒序?qū)永怼?/p>

淺水陸棚頁巖有機(jī)質(zhì)為Ⅰ型干酪根，腐泥組含量可達(dá)95%。

3.3.2 深水陸棚

深水陸棚亞相位于地形坡折1之下（見圖2），發(fā)育深水斜坡、深水平原和深水洼地3個微相。

①深水斜坡微相位于地形坡折1和地形坡折2之間（見表1、圖2），威232井、自207井、足 201井和丁山1井均有鉆遇。該位置水體還原性強(qiáng)（U/Th值0.77），地形坡降0.5～1.0 m/km，沉積物容易滑塌形成重力流沉積（見表2）。

深水斜坡頁巖以石英（30%～40%）、方解石和白云石（20%～30%）及黏土礦物（20%～30%）為主，含有少量斜長石。以細(xì)粉砂和細(xì)粒泥為主，細(xì)粉砂含量大于70%，整體呈顆粒支撐結(jié)構(gòu)（見圖3d）。細(xì)粉砂主要為石英、白云石、方解石和黏土礦物，含有少量斜長石和黃鐵礦。掃描電鏡下（見圖4d），石英粒徑為3.89～11.04 μm（平均值 6.75 μm）；白云石多呈菱形，被方解石環(huán)邊交代，粒徑 4.43～32.37 μm（平均值8.92 μm）；方解石多為不規(guī)則狀，粒徑 5.35～16.49 μm（平均值9.25 μm）；黏土礦物顆粒多呈碎片狀，平均粒徑 14 μm。細(xì)粒泥主要為自生微晶石英，粒徑小于4 μm。深水斜坡頁巖發(fā)育砂泥互層型水平層理（見圖5e）和砂泥遞變型水平層理（見圖5f）。相對于淺水陸棚頁巖，深水斜坡頁巖粉砂紋層含量減少，泥紋層含量增加。有機(jī)質(zhì)主要為Ⅰ型干酪根，腐泥組含量達(dá)95%。

②深水平原微相位于地形坡折2和地形坡折3之間（見圖2），榮202井、瀘211井、寧210井和黃202井均有鉆遇。該位置水體厭氧（U/Th值 1.32），地形坡降小于0.1 m/km，水動力條件穩(wěn)定（見表2）。

深水平原頁巖以石英（40%～55%）、黏土礦物（20%～30%）、方解石和白云石（10%～20%）為主，含有少量的斜長石和鉀長石。頁巖粒度以細(xì)粉砂和細(xì)粒泥為主，細(xì)粉砂含量大于50%，整體呈雜基支撐（見圖3e）。細(xì)粉砂顆粒主要為石英、方解石、白云石和黏土礦物，含有少量斜長石。掃描電鏡下，石英呈灰色顆粒狀，平均粒徑7.6 μm；方解石顆粒多為灰白色不規(guī)則狀顆粒（見圖4e），粒徑為5.17～20.62 μm（平均10.23 μm）；白云石顆粒多為菱形，周緣被方解石環(huán)邊交代，粒徑為 5.39～22.23 μm（平均 13.83 μm）。細(xì)粒泥粒徑小4 μm，主要為微晶石英。深水平原頁巖發(fā)育書頁型水平層理（見圖5g），局部見砂泥遞變型水平層理。隨著水體加深，頁巖中粉砂紋層含量減少。有機(jī)質(zhì)腐泥組含量94%～98%，為Ⅰ型干酪根（見表2）。

③深水洼地微相位于地形坡折 3之間以下（見圖2），瀘208井、寧211井、太和1井和長寧雙河剖面均有鉆遇。該位置水體厭氧（U/Th值為 1.44），地形坡降0.3～0.7 m/km，水深大，陸源碎屑影響小。

深水洼地頁巖以石英（含量大于55%）、方解石和白云石（含量 10%～20%）及黏土礦物（含量 10%～20%）為主。頁巖粒度以細(xì)粒泥為主（含量大于50%）（見圖 3f）。礦物組成主要為自生石英，粒度為 1～3 μm、圓—次圓狀，呈單個顆粒或集合體狀（見圖4f）。細(xì)粉砂顆粒主要為方解石，含有少量白云石、石英和黏土礦物。深水洼地頁巖發(fā)育書頁型水平層理（見圖5h、圖5i）。有機(jī)質(zhì)為Ⅰ型干酪根，腐泥組含量100%。

3.3.3 重力流

寧219井、寧240井、威205井和黃205井均鉆遇重力流沉積，多發(fā)育于深水斜坡位置（見圖2），由泥質(zhì)沉積滑塌形成（見表2）。

重力流沉積以細(xì)粉砂和細(xì)粒泥為主，雜基支撐（見圖6a），細(xì)粒泥含量大于50%。偏光顯微鏡下，細(xì)粉砂顆粒主要為石英、黏土礦物和方解石，含有少量白云石，黏土礦物累積含量大于 35%。掃描電鏡下（見圖4g—圖4i），石英呈灰色顆粒狀，粒徑為5.48～26.72 μm（平均10.34 μm）。黏土礦物呈淺灰色條帶狀或碎屑狀順層分布，粒徑5.49～32.47 μm（平均13.07 μm）。方解石顆粒多為灰白色不規(guī)則狀，粒徑為4.97～14.35 μm（平均8.77 μm）。細(xì)粒泥主要為自生石英，粒度為1～3 μm、圓—次圓狀，呈單個顆粒或集合體狀。重力流沉積頁巖較深水斜坡頁巖粒度細(xì)，表明沉積物可能來源于淺水陸棚亞相，具有遠(yuǎn)源濁流沉積的特點(diǎn)。重力流沉積中常發(fā)育正粒序構(gòu)造（見圖6a）、變形構(gòu)造（見圖 6b）、沖刷-充填構(gòu)造（見圖 6c）、遞變層理（見圖6d）、波狀層理（見圖6e）和水平層理（見圖6f）等。有機(jī)質(zhì)為Ⅰ型干酪根（見表2），腐泥組含量為95%～99%，含有少量鏡質(zhì)組。

圖6 頁巖大薄片照片展示川南地區(qū)五峰組—龍一1亞段重力流沉積特征

五峰組—龍馬溪組重力流以漫溢沉積為主，發(fā)育低密度碎屑流，可細(xì)分為涌浪狀濁流和超循環(huán)濁流 2種類型。涌浪狀濁流分布于龍一1亞段頂部，以正粒序發(fā)育為特征，主要發(fā)育鮑馬序列Ta上段→Tb→Tc段。超循環(huán)濁流分布于龍一1亞段中部以及底部，逆正粒序發(fā)育，其底部為水平紋層、中部為波狀擾動層理、上覆水平紋層，常常發(fā)育鮑馬序列Tb→Tc→Td序列。

4 沉積相分布

4.1 單井沉積相分析

單井相分析是沉積相劃分的基礎(chǔ)，也是開展連井相分析和平面相分析的前提。本文以威202井和瀘206井為例，進(jìn)行單井相分析（見圖7）。

4.1.1 威202井

威 202井位于威遠(yuǎn)地區(qū)，完鉆層位為寶塔組，鉆遇的五峰組—龍一段厚約49.5 m，深度范圍2 532.4～2 582.0 m。五峰組與底部寶塔組平行不整合接觸，與龍馬溪組平行整合接觸（見圖7a）。

圖7 川南地區(qū)威202井（a）和瀘206井（b）五峰組—龍一段沉積微相分析

五峰組深度范圍2 574～2 582 m，除頂部0.5 m為生物碎屑灰?guī)r外，均為黑色頁巖。底部 2 578.5～2 582.0 m為深水洼地沉積，硅質(zhì)含量高（平均74.2%）、黏土礦物（平均 14.2%）和碳酸鹽礦物（平均5.6%）含量低、粒度細(xì)（平均小于3.9 μm）。該段發(fā)育書頁型水平層理，TOC平均值為2.6%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型干酪根為主。中部2 574.0～2 578.5 m為深水平原—深水洼地沉積，碳酸鹽含量（平均28.1%）升高，黏土礦物含量（平均25.7%）增加，硅質(zhì)含量（平均41.5%）降低，粒度變粗（平均小于12.7 μm）。該段粉砂紋層含量增加，砂泥遞變型和書頁型水平層理發(fā)育，TOC平均值為1.9%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型干酪根為主。

龍一1亞段深度為2 560～2 574 m，均為黑色頁巖。井深2 571.5～2 574.0 m為深水洼地沉積，硅質(zhì)平均含量為75.1%，黏土礦物平均含量為14.7%，碳酸鹽平均含量為 8.5%，頁巖粒度細(xì)（小于 3.9 μm），發(fā)育書頁型水平層理，TOC平均值為9.4%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型干酪根為主。井深2 568.5～2 571.5 m為深水斜坡至深水平原沉積，硅質(zhì)含量降低（平均45.3%），黏土礦物（平均23.2%）和碳酸鹽（平均27.9%）含量增加，頁巖粒度變粗（平均小于13.2 μm）。該段發(fā)育砂泥遞變型水平層理，TOC平均值為4.3%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型干酪根為主。井深2 560.0～2 568.5 m為漫溢沉積，硅質(zhì)含量為53.8%，黏土礦物含量為36.7%，碳酸鹽含量為8.2%，平均粒度為9.6 μm，TOC平均值為3.4%。該段以Ⅰ型干酪根為主，發(fā)育遞變層理和變形層理，黏土礦物含量超過35%。

龍一2亞段深度為2 537.4～2 560.0 m，均為黑色頁巖。井深2 549.5～2 560.0 m為深水斜坡沉積，硅質(zhì)含量為 39%，黏土礦物含量為 31%，碳酸鹽含量為28.5%，粒度平均值為 9.3 μm。該段TOC平均值為3.2%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型干酪根為主，發(fā)育砂泥互層型水平層理。井深2 537.4～2 549.5 m為黏土質(zhì)淺水陸棚沉積，硅質(zhì)含量為43.7%，黏土礦物含量為50.9%，碳酸鹽含量為4.6%，平均粒度為17.5 μm。該層段TOC平均值為2.3%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型干酪根為主，砂泥互層型水平層理發(fā)育。

4.1.2 瀘206井

瀘 206井位于瀘州地區(qū)，完鉆層位寶塔組，鉆遇的五峰組—龍一1亞段厚約33.8 m，深度范圍4 017.0～4 051.8 m。五峰組與底部寶塔組平行不整合接觸，與龍馬溪組平行整合接觸（見圖7b）。

五峰組深度范圍4 040.8～4 051.8 m，除頂部0.5 m高灰質(zhì)含量外，均為黑色頁巖。底部4 046.2～4 051.8 m為漫溢沉積，黏土礦物平均含量為42.5%，顆粒平均粒度為 12.5 μm。該段發(fā)育正粒序?qū)永?，TOC值平均為1.3%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型干酪根為主。中部 4 041.3～4 046.2 m為深水平原—深水洼地沉積，碳酸鹽含量（平均13.4%）降低、黏土礦物含量（平均30.5%）降低、硅質(zhì)含量（平均 59.5%）增加、粒度變細(xì)（平均小于6.4 μm）。該段砂泥遞變型和書頁型水平層理發(fā)育，TOC平均值為2.6%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型干酪根為主。五峰組頂部0.5 m頁巖中碳酸鹽含量高，代表了鈣質(zhì)坪沉積環(huán)境。

龍一1亞段深度范圍4 017.0～4 040.8 m，均為黑色頁巖。井深4 031.5～4 040.8 m主要發(fā)育深水平原沉積，中間夾有 2層漫溢沉積。該段硅質(zhì)平均含量為58.5%，黏土礦物平均含量為29.2%，碳酸鹽平均含量為 12.7%，頁巖平均粒度為 6.5 μm，發(fā)育書頁型水平層理，TOC平均值為4.2%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型干酪根為主。井深4 020.8～4 031.5 m為重力流沉積，硅質(zhì)（平均52.3%）和碳酸鹽（平均5.1%）降低，黏土礦物（平均49.2%）含量增加，頁巖粒度變粗（平均小于13.5 μm）。該段遞變層理和變形層理發(fā)育，TOC平均值為2.9%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型干酪根為主。井深4 017.0～4 020.8 m主要深水平原沉積，夾有薄層重力流沉積，硅質(zhì)含量為52.8%，黏土礦物含量為43.2%，碳酸鹽含量為16.7%，平均粒度為8.9 μm，TOC平均值為2.3%。該段以Ⅰ型干酪根為主，發(fā)育書頁型水平層理。

4.2 連井相分析

以單井相分析為基礎(chǔ)，利用連井相對比法，綜合確定沉積微相規(guī)模，分析沉積微相的橫向變化規(guī)律。以過王家1—足206—榮203—瀘208—黃205—江頁探1等井為例，開展連井相分析（見圖8）。

圖8 川南地區(qū)王家1井—江頁探1井五峰組—龍一1亞段連井沉積微相對比（GR—自然伽馬；Δt—聲波時差）

連井剖面位于研究區(qū)中部，由北向南穿越川南地區(qū)，下伏地層為寶塔組，上覆地層為龍一2亞段。對比單元包括五峰組—龍一11—4小層。該剖面瀘 208井位置為沉積中心，向南、北南側(cè)上超尖滅，北部的足206井缺失龍一11—2小層，王家1井缺失龍一11—3小層。

五峰組沉積時期，水深南深北淺，王家 1井—足206井為潮坪沉積，榮 203井為淺水陸棚沉積，而瀘208井至江頁探1井均為深水平原沉積。龍一11—2小層沉積時期，研究區(qū)均為深水洼地沉積。龍一13小層沉積時期，沉積中心位于瀘208井和黃205井區(qū)，向南、北兩側(cè)水體逐漸變淺。其中，南部江頁探 1井和北部榮203井均為深水平原沉積，足206井為深水斜坡沉積。龍一14小層沉積時期，沉積中心仍位于瀘208井區(qū)和黃205井區(qū)。該時期瀘208井為深水洼地沉積，黃205井發(fā)育重力流沉積，南部江頁探1井和北部足206井均發(fā)育深水斜坡沉積，王家1井發(fā)育淺水陸棚沉積。

4.3 沉積微相平面分布

研究系統(tǒng)編制五峰組—龍一1亞段的地形坡折分布圖、碳酸鹽含量等值線圖、硅質(zhì)含量等值線圖、黏土礦物含量等值線圖、粉砂巖含量等值線圖和地層厚度平面分布圖。以此為基礎(chǔ)，在粉砂級顆粒含量大于50%地區(qū)劃出水下分流河道微相；粉砂級顆粒含量為30%～50%地區(qū)劃分出分流間灣；以黏土礦物含量大于50%為界，劃出黏土坪；以硅質(zhì)含量大于 55%為界，劃出深水洼地；以黏土礦物含量大于 35%為界，劃出重力流沉積。沉積微相編制過程中，充分考慮了 3大地形坡折的分布和頁巖厚度分布。

五峰組—龍一1亞段沉積時期，川南地區(qū)處于前陸盆地構(gòu)造背景[37]，西北部發(fā)育樂山—龍女寺古隆起（見圖 9），南部發(fā)育黔中—雪峰古隆起，古隆起可劃分為古隆起核部和古隆起斜坡區(qū)2個地貌單元[36]。五峰組—龍一1亞段在古隆起核部完全遭受剝蝕，在古隆起斜坡區(qū)發(fā)育相對完整。

圖9 川南地區(qū)五峰組—龍一1亞段沉積微相平面分布圖

樂山—龍女寺古隆起核部位于窩深 1井—威 201井—王家1井—華鎣三百梯一線西北，古隆起斜坡區(qū)向東南延伸至宜201—瀘202—瀘208—太和1井一線。黔中—雪峰古隆起核部位于昭通—昭103—昭101—遵義一線以南，古隆起斜坡部向北延伸至寧211—黃206—武隆黃草剖面一線。由古隆起核部至古隆起凹陷區(qū)，發(fā)育3大地形坡折。

川南地區(qū)發(fā)育三角洲相、潮坪相和陸棚相。三角洲相—潮坪相發(fā)育于黔中—雪峰古隆起邊緣。其中，三角洲相分布于YS201井區(qū)、YS207井區(qū)和研究區(qū)東南部，由南向北進(jìn)入盆地；潮坪相分布于三角洲相帶之間，頁巖中黏土礦物含量較高。陸棚相發(fā)育于古隆起斜坡區(qū)，分為淺水陸棚和深水陸棚 2個亞相。深水陸棚發(fā)育于淺水陸棚前方，可細(xì)分為深水斜坡、深水平原和深水洼地3個微相。深水洼地發(fā)育于瀘202井—宜201井—寧211井區(qū)、瀘208井區(qū)和太和1井區(qū)，四周被深水平原和深水斜坡環(huán)繞。深水斜坡至深水平原位置地形坡降大，三角洲前緣發(fā)生滑動、滑塌，常形成重力流沉積。

受物源影響，川南不同地區(qū)沉積微相類型差異。其中，北部由于物源供給少，故頁巖鈣質(zhì)含量較高，淺水陸棚亞相以鈣質(zhì)陸棚微相為主；南部由于物源供給充分，故潮坪相發(fā)育黏土坪微相，淺水陸棚亞相發(fā)育黏土質(zhì)陸棚沉積微相。

4.4 陸表海頁巖沉積微相分布模式

地質(zhì)歷史時期，陸表海沉積環(huán)境廣泛分布，具有地形坡降小、水深淺、分布面積廣等特征。在低陸源供給的條件下，陸表海以清水碳酸鹽沉積為主；而陸源供給相對充分時，陸表海以渾水細(xì)粒碎屑巖沉積為主。五峰組—龍一1亞段形成于陸表海沉積環(huán)境（見圖10），陸源供給較為充分，以黑色頁巖沉積為主。

圖10 川南地區(qū)五峰組—龍一1亞段陸表海頁巖沉積相分布模式

陸表海細(xì)粒碎屑巖沉積環(huán)境以潮坪相和陸棚相沉積為主，在濱岸帶有陸源輸入的地區(qū)可形成三角洲相沉積，三角洲前緣滑塌可在深水斜坡位置形成重力流沉積。陸表海沉積環(huán)境中，由于地形起伏、物源性質(zhì)差異、物質(zhì)搬運(yùn)路徑變化等，不同沉積相帶可細(xì)分出不同沉積亞相和微相。如，三角洲前緣位置分為水下分流河道和分流間灣 2種微相，潮間坪可細(xì)分出鈣質(zhì)坪和黏土坪微相，淺水陸棚亞相可劃分為鈣質(zhì)陸棚和黏土質(zhì)陸棚，深水陸棚亞相可細(xì)分出深水斜坡、深水平原和深水洼地3種微相。

陸表海細(xì)粒碎屑巖沉積環(huán)境中，由濱岸帶向沉積中心方向，由于物源供給減少及搬運(yùn)距離的增加，頁巖粒度由粗粉砂變?yōu)榧?xì)粒泥，細(xì)粒泥含量逐漸增加。同時，頁巖中的碳酸鹽黏土礦物含量減少、硅質(zhì)含量增加。

陸表海細(xì)粒碎屑巖沉積環(huán)境的形成與相對活躍的構(gòu)造環(huán)境、溫暖潮濕的古氣候及快速上升的海平面密切相關(guān)。寶塔組形成過期，周緣板塊構(gòu)造活動穩(wěn)定，陸源供給十分稀少，故揚(yáng)子陸表海以清水沉積為主，碳酸鹽臺地大面積發(fā)育。從寶塔組進(jìn)入五峰組形成時期，周緣板塊構(gòu)造活動增強(qiáng)，火山活動頻繁，陸源碎屑供給增加，沉積物以清水沉積為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詼喫练e作用，從而形成了大套的細(xì)粒碎屑巖。五峰組—龍馬溪組形成時期，川南地區(qū)整體處于熱帶—亞熱帶環(huán)境，氣候溫暖潮濕[6,20]，水體以平流為主[14]，水體含氧量低，故頁巖有機(jī)質(zhì)含量高[18]。該時期由于海平面快速上升，從而造成沉積物沉積速率較低（0.5～31.2 m/Ma[40]），黑色頁巖大面積分布。

5 結(jié)論

陸表海渾水環(huán)境發(fā)育三角洲相、潮坪相和陸棚相，其中，三角洲前緣水下分流河道和分流間灣微相，潮間坪鈣質(zhì)坪和黏土坪微相，淺水陸棚亞相鈣質(zhì)陸棚和黏土質(zhì)陸棚微相，深水陸棚亞相深水斜坡、深水平原和深水洼地微相，重力流沉積亞相漫溢沉積微相均發(fā)育黑色頁巖。

由近源端向盆地方向，頁巖中粉砂紋層減少、泥紋層增加，顆粒粒度由以粗粉砂為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐约?xì)粒泥為主，硅質(zhì)含量由 20%左右增加至大于 55%，鈣質(zhì)和黏土礦物含量由大于 40%降至10%左右，有機(jī)質(zhì)類型由Ⅱ2型轉(zhuǎn)變?yōu)棰?型和Ⅰ型。

物源和古地形控制著頁巖沉積微相類型與分布，物源供給充分區(qū)發(fā)育水下分流河道、分流間灣、黏土坪、黏土質(zhì)陸棚、漫溢沉積等微相頁巖，物源供給不足區(qū)發(fā)育鈣質(zhì)坪和鈣質(zhì)陸棚微相頁巖，3大地形坡折將深水陸棚頁巖劃分為深水斜坡、深水平原和深水洼地3種微相類型。

陸表海不同沉積微相頁巖的形成與相對活躍的構(gòu)造背景、溫暖潮濕的古氣候及快速上升的海平面密切相關(guān)，相對活躍的構(gòu)造背景造成陸源碎屑供給增加，從而形成渾水細(xì)粒沉積，溫暖潮濕的古氣候有利于有機(jī)質(zhì)的富集，快速上升的海平面有利于黑色頁巖大面積分布。

致謝：鉆井資料均來自中國石油西南油氣田公司，筆石鑒定和筆石帶劃分由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所陳旭院士完成，馬新華教授給予指導(dǎo)和幫助，中國石油勘探開發(fā)研究院王玉滿高級工程師提供了多塊露頭樣品、武瑾高級工程師一起開展了掃描電鏡分析，在此一并表示感謝。