鄂西渝東地區龍馬溪期巖相特征及其對富烴頁巖控制

韓京 劉群

摘 要：鄂西渝東地區志留系龍馬溪組在淺海陸棚環境下發育一套優質烴源巖，且分布范圍較廣、厚度較大，具備良好的頁巖氣形成條件，為中國南方海相地層油氣勘探重要區塊。由于早志留世是中國南方擠壓最強烈的時期，其巖相古地理特征變化較快，而鄂西渝東地區龍馬溪期古地理特征相對較穩定。巖相古地理特征控制了富烴頁巖沉積區的分布范圍和富烴頁巖的質量。

關鍵詞：鄂西渝東地區；龍馬溪組；富烴頁巖；巖相古地理

引言

中國南方志留系勘探程度較低，制約了對中上揚子地區志留世巖相古地理的研究和認識。中上揚子地區早志留世龍馬溪組發育分布范圍廣、厚度較大的黑色頁巖，為一套優質烴源巖，多數已達成熟-過成熟階段，構成區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是整個中上揚子海相地層地質調查和油氣勘探的重要地區。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成區域性的烴源巖層系，因此前人開展了大量研究工作[2]。一般認為，龍馬溪組泥頁巖均可以當做烴源巖，而且其富烴沉積區的分布特征不是很明顯，但從近幾年的系統性的研究發現[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量都有明顯的差異。筆者認為，探討鄂西渝東地區龍馬溪期巖相古地理特征對研究富烴沉積區變化具有重要的意義。

1 鄂西渝東地區龍馬溪期巖相古地理特征

早志留世，本區整體上為一套淺海陸棚沉積環境。但是由于受晚奧陶世整體構造格局及晚奧陶世都勻運動的影響（在黔北地區稱為黔中隆起，在宜昌地區稱為宜昌上升），研究區志留系整體上存在東高、西低的構造格局。

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，并且以深水泥質陸棚為主，是研究區志留系烴源巖最發育的層系。沉積物類型以黑色、深灰色碳質泥、頁巖，含碳粉砂質泥、頁巖為主，泥巖普遍被碳質侵染。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，為深水泥質陸棚沉積環境。

早志留世龍馬溪晚期，本區整體上為一套淺海陸棚沉積環境，其微相類型基本上以淺水泥質陸棚為主，巖性為灰色薄層狀泥、頁巖，含粉砂、粉砂質泥、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。縱向上，單個濁積砂體下部一般為厚層狀極細粒巖屑長石砂巖；中部為泥質粉砂巖和粉砂質泥巖互層，以泥質粉砂巖為主；上部以粉砂質泥巖為主夾少量的泥質粉砂巖，濁積砂總體表現為BCDE段，一般缺少底部A段，B段也較為少見，表現為下粗上細的正旋回特征。筆者認為龍馬溪晚期在秀山附近存在一個延伸到揚子克拉通內部的凹槽，來自雪峰山或者更靠南的華南古陸的遠源陸源碎屑在一次濁流事件后沿，沿秀山等地向克拉通內部鋪開形成濁積扇。

2 鄂西渝東地區龍馬溪組富烴頁巖的分布規律

2.1 有機碳含量的變化

中上揚子地區，龍馬溪組下部發育富含有機質的泥頁巖，但是通過近幾年系統性的研究發現，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，下志留統龍馬溪組下部烴源巖很發育，不僅烴源巖厚度大，而且其有機質豐度也很高。該區102個樣品統計表明，該段地層絕大多數有機碳含量在1.0%以上，其中有機碳在1%～2%的中等烴源巖占37%，2%～3%的好烴源巖占32%，3%～7%的很好和極好烴源巖占26%。97個烴源巖樣品的平均有機碳含量為2.73%。而南部的酉陽-秀山地區龍馬溪組下部烴源巖的厚度明顯比北部薄，而且有機碳含量也有所降低，其中60%的樣品有機碳含量低于0.5%，為非烴源巖。通過對比鄂西渝東地區和鄰近區域有機碳含量和烴源巖厚度，我們發現鄂西渝東地區的烴源巖有機質豐度最高，平均在2%～4%以上；烴源巖厚度最厚，一般在40～120m，且橫向變化穩定。

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存在一個北東向延伸深水陸棚，該陸棚區是上揚子區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。本區龍馬溪組烴源巖的沉積環境是一個面向秦嶺洋的陸棚緩斜坡，由于內部地形的分異，其中的凹地顯示一種閉塞-半閉塞的環境。海洋中生物單調，底棲動物很少，局部高地上才發育底棲動物。黑色泥頁巖中以底棲藻類和浮游的筆石為主。底棲藻類只發育于淺水地帶，真正的深水區底棲藻類也不發育，所以深水陸棚水也不是太深。我國南方的下志留統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

整個中上揚子地區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在整個揚子地臺的背景下繼承性發育北東-南西向坳陷帶，地勢相對低洼，而且局部地區（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，加上局部地區古地形的配合，導致在臺地內低洼處形成缺氧的、相對深水的陸棚沉積環境，沉積了龍馬溪組富含有機質的黑色泥頁巖。但是這一海平面上升過程相當短暫，在魯丹階結束時海平面開始下降，所以最好的烴源巖大致發育在龍馬溪組底部的。

3 結束語

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，烴源巖厚度和有機質豐度都有很大的變化。在平面上，通過對比鄂西渝東地區和鄰近區域有機碳含量和烴源巖厚度，我們發現鄂西渝東地區的烴源巖有機質豐度最高，烴源巖厚度最厚，且橫向變化穩定。縱向上，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，整個鄂西渝東地區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），這是本區富烴頁巖發育的主控因素；其次，本區龍馬溪組烴源巖的沉積環境是一個面向秦嶺洋的陸棚緩斜坡，由于內部地形的分異以及局部地區（主要是秀山石堤等地）由于通向大陸斜坡的凹槽以及與通向臺地內凹地的存在，導致在臺地內低洼處形成缺氧的、相對深水的陸棚沉積環境，沉積了龍馬溪組富含有機質的黑色泥頁巖。

參考文獻

[1]陳波，皮定成.中上揚子地區志留系龍馬溪組頁巖氣資源潛力評價[J].中國石油勘探，2009（3）.

[2]陳旭，戎嘉余，等.上揚子區奧陶-志留紀之交的黔中隆起和宜昌上升[J].科學通報，2001（12）.

[3]梁狄剛，郭彤樓，等.中國南方海相生烴成藏研究的若干新進展（二）南方四套區域性海相烴源巖的地球化學特征[J].海相油氣地質，2009（1）.

[4]梁狄剛，郭彤樓，等.中國南方海相生烴成藏研究的若干新進展（三）南方四套區域性海相烴源巖的沉積相及發育的控制因素[J].海相油氣地質，2009（2）.

作者簡介：韓京（1988-），男，湖北黃岡人，碩士研究生，主要從事沉積儲層方面的研究。