鄂西渝東地區(qū)龍馬溪期巖相特征及其對富烴頁巖控制

1、鄂西渝東地區(qū)龍馬溪期巖相特征及其對富烴頁巖控制引言中國南方志留系勘探程度較低，制約了對中上揚(yáng)子地區(qū)志留世巖相古地理的研究和認(rèn)識。中上揚(yáng)子地區(qū)早志留世龍馬溪組發(fā)育分布范圍廣、厚度較大的黑色頁巖，為一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，多數(shù)已達(dá)成熟-過成熟階段，構(gòu)成區(qū)域范圍的烴源巖系和具備良好的頁巖氣形成條件。受巖相古地理控制的富烴沉積區(qū)是整個(gè)中上揚(yáng)子海相地層地質(zhì)調(diào)查和油氣勘探的重要地區(qū)。與FortWorth盆地Barnett頁巖相比1，志留系龍馬溪組頁巖具有良好的頁巖氣勘探潛力。一直以來，由于龍馬溪組在南方海相油氣組合中與下伏的五峰組共同構(gòu)成區(qū)域性的烴源巖層系，因此前人開展了大量研究工作2。一般認(rèn)為，龍馬溪組泥頁巖均

2、可以當(dāng)做烴源巖，而且其富烴沉積區(qū)的分布特征不是很明顯，但從近幾年的系統(tǒng)性的研究發(fā)現(xiàn)3，龍馬溪組泥頁巖雖然整體厚度很大，但并非全部為烴源巖層，平面上其烴源巖的質(zhì)量都有明顯的差異。筆者認(rèn)為，探討鄂西渝東地區(qū)龍馬溪期巖相古地理特征對研究富烴沉積區(qū)變化具有重要的意義。1 鄂西渝東地區(qū)龍馬溪期巖相古地理特征早志留世，本區(qū)整體上為一套淺海陸棚沉積環(huán)境。但是由于受晚奧陶世整體構(gòu)造格局及晚奧陶世都勻運(yùn)動的影響（在黔北地區(qū)稱為黔中隆起，在宜昌地區(qū)稱為宜昌上升），研究區(qū)志留系整體上存在東高、西低的構(gòu)造格局。早志留世龍馬溪早期，石柱冷水溪、武隆黃草、咸豐活龍坪等地沉積了一套深水陸棚沉積物，并且以深水泥質(zhì)陸棚為主，是

3、研究區(qū)志留系烴源巖最發(fā)育的層系。沉積物類型以黑色、深灰色碳質(zhì)泥、頁巖，含碳粉砂質(zhì)泥、頁巖為主，泥巖普遍被碳質(zhì)侵染。從深水陸棚向雪峰山隆起方向，由深水陸棚向淺水陸棚過渡。在南部的秀山溶溪等地，在下部的海侵體系域的下部巖性以黑色、深灰色碳質(zhì)泥、頁巖和深灰色含炭含粉砂泥、頁巖為主，富含大量的筆石化石，為深水泥質(zhì)陸棚沉積環(huán)境。早志留世龍馬溪晚期，本區(qū)整體上為一套淺海陸棚沉積環(huán)境，其微相類型基本上以淺水泥質(zhì)陸棚為主，巖性為灰色薄層狀泥、頁巖，含粉砂、粉砂質(zhì)泥、頁巖，僅在秀山石堤、石柱冷水溪、咸豐活龍坪以及建深1井等地發(fā)育濁積巖。平面上，沿秀山石堤-宣恩高羅-恩施慶陽壩-咸豐活龍坪-石柱冷水溪-建深1井區(qū)

4、域的濁積砂體厚度從南到北有減薄的趨勢，濁積砂體的范圍從北向南有慢慢收斂?？v向上，單個(gè)濁積砂體下部一般為厚層狀極細(xì)粒巖屑長石砂巖；中部為泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖互層，以泥質(zhì)粉砂巖為主；上部以粉砂質(zhì)泥巖為主夾少量的泥質(zhì)粉砂巖，濁積砂總體表現(xiàn)為BCD酸，一般缺少底部A段，B段也較為少見，表現(xiàn)為下粗上細(xì)的正旋回特征。筆者認(rèn)為龍馬溪晚期在秀山附近存在一個(gè)延伸到揚(yáng)子克拉通內(nèi)部的凹槽，來自雪峰山或者更靠南的華南古陸的遠(yuǎn)源陸源碎屑在一次濁流事件后沿，沿秀山等地向克拉通內(nèi)部鋪開形成濁積扇。2 鄂西渝東地區(qū)龍馬溪組富烴頁巖的分布規(guī)律2.1 有機(jī)碳含量的變化中上揚(yáng)子地區(qū)，龍馬溪組下部發(fā)育富含有機(jī)質(zhì)的泥頁巖，但是通過近

5、幾年系統(tǒng)性的研究發(fā)現(xiàn)，龍馬溪組雖然泥頁巖厚度大，但并非全部為烴源巖層，無論是垂向上還是橫向上，烴源巖中有機(jī)碳含量可能變化都很快。平面上，在鄂西渝東北部的石柱-咸豐地區(qū)，下志留統(tǒng)龍馬溪組下部烴源巖很發(fā)育，不僅烴源巖厚度大，而且其有機(jī)質(zhì)豐度也很高。該區(qū)102個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)表明，該段地層絕大多數(shù)有機(jī)碳含量在1.0%以上，其中有機(jī)碳在1%-2%勺中等燒源巖占37%2%3%勺好燒源巖占32%3%7%勺很好和極女?煌源巖占26%97個(gè)烴源巖樣品的平均有機(jī)碳含量為2.73%。而南部的酉陽-秀山地區(qū)龍馬溪組下部烴源巖的厚度明顯比北部薄，而且有機(jī)碳含量也有所降低，其中60%的樣品有機(jī)碳含量低于0.5%，為非烴源巖。

6、通過對比鄂西渝東地區(qū)和鄰近區(qū)域有機(jī)碳含量和烴源巖厚度，我們發(fā)現(xiàn)鄂西渝東地區(qū)的煌源巖有機(jī)質(zhì)豐度最高，平均在少4%以上；燒源巖厚度最厚，一般在40120m且橫向變化穩(wěn)定。2.2 巖相古地理變化對富烴頁巖的控制2.2.1 富烴頁巖的成因分析早志留世鄂西渝東地區(qū)存在一個(gè)北東向延伸深水陸棚，該陸棚區(qū)是上揚(yáng)子區(qū)川東深水陸棚向西的延伸部分，鄂西渝東深水陸棚東延至宜昌一帶。本區(qū)龍馬溪組烴源巖的沉積環(huán)境是一個(gè)面向秦嶺洋的陸棚緩斜坡，由于內(nèi)部地形的分異，其中的凹地顯示一種閉塞-半閉塞的環(huán)境。海洋中生物單調(diào)，底棲動物很少，局部高地上才發(fā)育底棲動物。黑色泥頁巖中以底棲藻類和浮游的筆石為主。底棲藻類只發(fā)育于淺水地帶，真

7、正的深水區(qū)底棲藻類也不發(fā)育，所以深水陸棚水也不是太深。我國南方的下志留統(tǒng)龍馬溪組正常海碎屑陸棚沉積都是海退序列，最大海侵期在其底部。由于是海退序列，所以有機(jī)碳豐度自下向上逐漸降低。2.2.2 巖相古地理變化對富烴頁巖的控制整個(gè)中上揚(yáng)子地區(qū)龍馬溪組潛在的富烴頁巖的分布明顯受到古地理變化的控制，鄂西渝東及川東地區(qū)在整個(gè)揚(yáng)子地臺的背景下繼承性發(fā)育北東-南西向坳陷帶，地勢相對低洼，而且局部地區(qū)（例如前文提出的秀山）由于通向大陸斜坡的凹槽以及通向臺地內(nèi)的凹地的存在。在晚奧陶世五峰期開始，全球海平面快速上升，加上局部地區(qū)古地形的配合，導(dǎo)致在臺地內(nèi)低洼處形成缺氧的、相對深水的陸棚沉積環(huán)境，沉積了龍馬溪組富含

8、有機(jī)質(zhì)的黑色泥頁巖。但是這一海平面上升過程相當(dāng)短暫，在魯?shù)るA結(jié)束時(shí)海平面開始下降，所以最好的烴源巖大致發(fā)育在龍馬溪組底部的。3結(jié)束語3.1 龍馬溪組雖然泥頁巖厚度較大，但并非全部為烴源巖層，無論是垂向上還是橫向上，烴源巖厚度和有機(jī)質(zhì)豐度都有很大的變化。在平面上，通過對比鄂西渝東地區(qū)和鄰近區(qū)域有機(jī)碳含量和烴源巖厚度，我們發(fā)現(xiàn)鄂西渝東地區(qū)的烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度最高，烴源巖厚度最厚，且橫向變化穩(wěn)定?？v向上，單剖面上高豐度烴源巖段主要分布在龍馬溪組的底部。3.2 鄂西渝東地區(qū)龍馬溪組潛在的富烴頁巖的分布明顯受到古地理變化的控制。首先，整個(gè)鄂西渝東地區(qū)在早志留世為深水陸棚微相，它為川東深水陸棚的延伸部分（即鄂西渝東海灣體系），這是本區(qū)富烴頁巖發(fā)育的主控因素；其次