云南永善－大关地区五峰组－龙马溪组黑色页岩生物地层划分与沉积环境探讨:以新地2井为例

由于缺乏对四川盆地西南缘永善-大关地区五峰组-龙马溪组生物地层的详细划分与对比,黑色页岩分布时限及其沉积背景不明确.对新地2井五峰组-龙马溪组黑色页岩岩心开展生物地层研究,识别出了从上奥陶统凯迪阶上部WF1 Dicellograptus complanatus带至志留系兰多维列统埃隆阶顶部LM8 Stimulograptus sedgwickii带的9个生物带和组合.新地2井与宁211井、焦页1井、威202井、巫溪2井黑色页岩生物地层对比结果显示,新地2井的顶界与宁211井、焦页1井黑色页岩笔石带相近,但与威202井、巫溪2井相比低了1个笔石带.结合TOC值标定,新地2井富有机质页岩沉积期为WF2-LM6笔石带,其顶界高于宁211井的LM4笔石带.在笔石生物地层框架内对比了各井黑色页岩的沉积厚度、沉积速率及TOC值,探讨了它们的沉积演化差异及构造背景.靠近古隆起或古陆的沉积区,海侵-海泛稳定期时间呈缩短的趋势,富有机质页岩上界可低至LM5笔石带或以下;远离古隆起或古陆的沉积区,富有机质页岩上界可达LM8-LM9笔石带.受沉积水体深浅差异及古隆起陆源碎屑输入的影响,威远、焦石坝及巫溪地区出现了沉积分异现象.阶段性的海退事件及古隆起的状态变化（隆升与扩大）是广西运动的构造响应.      

中国南方五峰组-龙马溪组页岩中笔石与有机质富集关系探讨

中国南方奥陶纪-志留纪之交广泛沉积了以五峰组和龙马溪组为代表的笔石页岩。基于对重庆巫溪地区五峰组-龙马溪组底部页岩段中近400件页岩样品中笔石丰度的统计及100件页岩样品有机碳含量（TOC,%）的分析测试结果,选择其中23件不同笔石丰度与TOC的页岩样品开展页岩中笔石体与围岩（非笔石体部分）TOC的对比实验,并结合能谱分析测试结果,探讨笔石与有机质富集的关系。初步研究认为:①五峰组-龙马溪组页岩中笔石体的C、O等元素含量较高,其TOC明显高于围岩,是页岩有机质的贡献者之一;②五峰组-龙马溪组页岩全岩TOC与笔石丰度及笔石体TOC相关性均较差,而与围岩TOC相关性较好,这指示着页岩中笔石丰度对有机质富集影响较小。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩U-Mo协变模式与古海盆水体滞留程度的判识

古海盆海水的氧化还原条件和滞留状况可通过沉积物中微量元素的富集程度来指示。本文利用页岩中U、Mo微量元素含量,研究了五峰组和龙马溪组沉积时期四川盆地的水体滞留情况。龙马溪组页岩在厌氧环境中Mo/TOC平均值为15,接近于半滞留海盆。且随着还原程度的增强,U、Mo富集系数趋于增加,但海水中较低的Mo浓度限制了Mo/U比值的继续增加,稳定在1倍海水值左右,指示龙马溪期四川盆地属于半滞留海盆。五峰组页岩Mo/TOC平均值为4.7,接近于黑海(4.5)这样的强滞留环境。U、Mo富集系数明显小于龙马溪组,在缺氧的环境中未表现出随富集系数增大Mo/U比值增大的趋势,且Mo/U比值低于正常海水值,表明五峰组沉积时期海盆的滞留程度要比龙马溪组沉积时期强烈,属于强滞留环境。五峰组沉积时期强烈的海盆滞留导致水体交换速度缓慢,形成了有利于有机质保存的缺氧环境,而龙马溪组沉积时期海平面上升造成的缺氧环境控制了半滞留海盆有机质的富集。     

四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组有机质差异富集的主控因素探讨

近些年来,四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩气勘探开发实践表明页岩气具有差异富集特征。基于四川盆地及其周缘五峰组-龙马溪组页岩TOC、XRD及元素等分析数据,结合前人已发表的相关数据资料,对川南、川东及川东北地区开展了有机质差异富集特征初步分析,并从矿物组分（黏土矿物含量）、保存条件及古生产力3个方面探讨其控制因素。研究表明：1）有机质差异富集特征表现为：五峰组沉积时期,四川盆地及其周缘有机质富集程度差异相对较小,川东地区有机质富集程度略高于川南地区和川东北地区;而龙马溪组沉积早期,有机质富集程度差异相对较大,川东北地区有机质富集程度明显高于川东地区和川南地区;2）差异的保存（氧化还原）条件是造成四川盆地及其周缘不同地区五峰组-龙马溪组有机质差异富集的主控因素。     

四川盆地东部五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质富集规律探讨

奥陶-志留交替时期是地球历史时期中的关键时期,该时期华南地区沉积的五峰-龙马溪组黑色页岩是现阶段我国页岩气勘探重点层位,多套斑脱岩存在于黑色页岩内指示该时期经历过多期连续的火山活动。本文选取了四川盆地东部华地1井和武隆黄莺乡五峰-龙马溪组两条剖面点,以黑色页岩和斑脱岩为研究对象,通过野外考察、元素地球化学等分析方法,系统分析了有机质富集的主控因素(陆源输入、古生产力、古氧化还原条件),并在此基础上分析斑脱岩的发育与否与页岩有机质富集间的关系。两剖面点均表明五峰-龙马溪组黑色页岩TOC呈高-低-高模式,氧化还原指标(V/V+Ni、V/Cr、Ni/Co)指示水体经历了厌氧-富氧-厌氧的过程,生产力指标(Cu、Ba_bio、Si_bio)、陆源输入指标(Ti/Al、Zr/Al、Th/Al)表明五峰和龙马溪组具较高的生产力和陆源输入,观音桥组较两者均低,三者与有机碳的相关关系反映氧化还原条件对有机质富集作用最大,生产力次之,陆源输入最弱。从斑脱岩发育特征与有机碳、生产力和氧化还原条件的关系看,频繁的火山活动可能对五峰和龙马溪组有机质的保存产生双促作用,一、为海洋提供营养物质,提升其生物生产力;二、火山灰飘落至海水表面阻止了部分光照进入,海底缺氧环境加剧,造成生物大量死亡并落入海底作为有机质埋藏。     

基于元素Mn、Co、Cd、Mo的海相沉积岩有机质 富集因素判别指标在四川盆地北缘的应用

基于金属元素Mn、Co、Cd、Mo的海洋富有机质沉积岩沉积环境和有机质富集主控因素判别指标Al—Co·Mn和Co·Mn—Cd/Mo,能够有效地区分促进有机碳埋藏的两种海洋端元沉积环境:大陆边缘开放/上升洋流环境和滞留的边缘海盆环境。利用这种方法研究了四川盆地北缘城口县月亮坪剖面五峰组和龙马溪组页岩沉积时期的水体环境和有机质富集的主控因素。研究表明五峰组Mn、Co富集程度低,Mo富集程度自下而上明显增大;龙马溪组Mn整体亏损,Co富集程度低,Mo富集程度自下而上明显减小。Al—Co·Mn方法的使用发现滞留环境主要出现在五峰组早期和龙马溪组晚期,以及观音桥段附近,而五峰组中晚期和龙马溪组早—中期水体主要处于开放/上升洋流区。剖面[w(Co)/(μg/g)]·[w(Mn)/(%)]值均小于平均页岩值1.615;五峰组Cd/Mo值整体大于正常海水值0.006,全部小于平均页岩值0.308,龙马溪组整体小于正常海水值。Co·Mn—Cd/Mo联合图版的使用发现月亮坪剖面五峰组和龙马溪组有机质富集主要受到保存条件控制,与使用U/Th、V/Cr、P/Ti、Ba/Al与TOC相关性分析得出的结论一致。基于金属元素Mn、Co、Cd、Mo的判别指标对于判断古生代大陆边缘地区富有机质页岩沉积环境及有机质富集主控因素有较好的效果。     

神农架及其周缘地区五峰-龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及其含气性评价

近年来随着我国页岩气勘探领域从上扬子地区逐步扩展到中扬子地区,位于中扬子的宜昌、神农架地区由于广泛发育五峰-龙马溪组黑色页岩而受到了较多的关注。本次研究通过对比鄂西宜昌、神农架地区与川东焦石坝地区五峰-龙马溪组黑色页岩的地球化学特征、孔隙结构特征和构造保存条件等因素,综合评价宜昌、神农架地区五峰-龙马溪组富有机质页岩的含气性。结果表明,神农架背斜北翼八角庙剖面五峰-龙马溪组黑色页岩发育以微孔和介孔为主的有机质孔隙,与宜昌和焦石坝地区五峰-龙马溪组黑色页岩孔隙特征相似,具备良好的页岩气储集空间。宜昌、神农架地区与焦石坝地区的五峰-龙马溪组黑色页岩在厚度、热演化程度、矿物组成、页岩孔隙类型和分布特征上有很大的相似性,但在页岩的分布范围、有机质丰度及类型上均存在差异。另外,宜昌、神农架地区受宜昌上升运动等构造活动的影响,在古隆起中心部位的五峰-龙马溪组遭受严重剥蚀破坏,页岩气保存条件较差,仅在古隆起周缘地区还发育保存条件较好的富有机质页岩。综合认为位于黄陵隆起东缘的宜昌斜坡带是今后鄂西、渝东地区页岩气勘探开发的有利地区。     

四川盆地巫溪地区五峰组-龙马溪组硅质岩地球化学特征

四川盆地巫溪地区五峰组-龙马溪组是中国页岩气的勘探重点层系,其中发育大量硅质岩。基于对田坝剖面五峰组和龙马溪组51件硅质岩样品的主量元素和稀土元素分析,并结合岩石学、古生物等资料,对五峰组-龙马溪组硅质来源与沉积背景开展了对比分析。结果表明,巫溪地区五峰组-龙马溪组硅质岩形成于大陆边缘环境,远离热液活动中心,整体上受陆源碎屑影响,且龙马溪组硅质岩受陆源碎屑影响大于五峰组;此外,五峰组硅质来源主要为硅质生物,局部受到热液活动影响,而龙马溪组硅质来源则受硅质生物和陆源碎屑的双重影响。     

滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段页岩岩相与沉积环境

滇黔北坳陷为南方海相地层的有利研究区域,发育多套海相页岩。上奥陶统五峰组与下志留统龙马溪组地层,尤其是五峰组-龙马溪组下段页岩作为优质烃源岩而备受重视。通过岩芯观察、薄片鉴定、X衍射分析及微量元素地球化学指标判识,对其进行页岩岩相划分与沉积环境分析。结果显示:滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段地层共划分出六种页岩岩相:硅质页岩、黏土质页岩、钙质页岩、黏土质硅质混合页岩、黏土质钙质混合页岩、钙质硅质混合页岩,其中硅质页岩和黏土质页岩的TOC含量明显高于其余四种岩相。V/（V+Ni）、V/Cr、Ni/Co和U/Th指标指示五峰组-龙马溪组下段总体处于低能、滞留、局限条件,与深水陆棚环境匹配,Mo元素含量与四川盆地均值相当。五峰早期与龙马溪早期海侵的发生形成了以深水陆棚占主导的沉积格局,低能、滞留、局限的厌氧环境与快速海侵是有机质富集与保存的重要条件。     

正安地区五峰组—龙马溪组页岩储层特征及控制因素

四川盆地以东的复杂构造变形带拥有巨大的页岩气资源潜力,但目前勘探开发不足。为了支撑复杂构造变形带的页岩气勘探开发,针对复杂构造变形带内正安地区五峰组-龙马溪组页岩钻井岩心,开展了矿物学、有机地球化学、岩石学分析测试,探讨了页岩储层特征及主控因素。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层石英质量分数高达60%～80%,以硅质页岩为主,脆性程度高。石英主要是无机成因,包括原生碎屑石英沉积和黏土矿物转化而成的次生石英。原生碎屑石英、层状黏土颗粒的压实脆裂增大了孔隙空间,但次生石英的沉淀、充填减小了矿物颗粒间的骨架孔隙。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层总w(TOC)高达5.8%,有机质中无定形腐泥组大于80%,沥青反射率介于2.6%～3.1%,有机质热解而成的有机孔显著增大了孔隙度,但有机孔隙后期遭受构造挤压变形,多坍塌成狭长的多边形。     

川东南武隆地区五峰组—龙马溪组页岩气形成条件及富集区分析

通过野外地质调查资料及样品测试分析,结合前人研究的结果,对川东南武隆地区五峰组—龙马溪组页岩气形成的基础地质条件进行了研究,指出五峰组与龙马溪组底部富有机质页岩形成于深水陆棚环境,富有机质页岩厚度大,分布广,埋深适中(300~3 500 m),脆性矿物含量较高,TOC主要分布于2%~5%之间,热演化程度处于高成熟—过成熟早期阶段,发育溶蚀(微)孔、粒间微孔、粒内微孔、有机质孔及微裂缝等,并通过综合信息叠合分析,提出了5个页岩气富集区。     

上扬子地区五峰组-龙马溪组主要地质事件及岩相沉积响应

上扬子地区广泛发育上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组富有机质页岩,前人研究较少涉及其岩相类型和沉积过程对主要地质事件的响应.细粒沉积物高精度层序地层学研究表明,晚奥陶世至龙一段充填沉积期,经历了3次大的地质事件,形成了2个三级层序（五峰组层序Sq1和龙一段层序Sq2）、12个准层序组和13个笔石带.在生物地层约束的等时格架中,识别出火山喷发事件形成的富碳、富有机硅的硅质页岩相,底流侵入事件及陆源输入浊流事件沉积的贫碳、贫有机硅的混合质页岩相和泥质页岩相,建立了五峰组-龙马溪组富有机质页岩的成因模式,该套页岩主要为该时期的火山喷发（包括冰期和生物绝灭）、底流侵入和陆源输入等地质事件导致的古气候、古海洋等各要素协同作用的结果.      

海相页岩综合层序地层划分及垂向分布特征 ——以川东南地区五峰组—龙马溪组为例

为探讨海相页岩中层序边界的识别、层序划分以及垂向上的演变特征,并给页岩中标准化层序地层的研究以及页岩气的勘探开发提供参考,以川东南地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组黑色富有机质海相页岩为例,综合利用野外剖面、岩芯、岩石薄片、古生物化石、测井、地球化学资料,结合层序地层学理论对海相页岩进行层序界面的识别和层序的划分。研究建立了以岩性界面直观反映物理特征,以测井反映地层叠加样式,以古生物笔石限定时间概念,以地球化学参数TH/U反映氧化还原环境和TOC反映有机质旋回性的海相页岩多参数层序边界识别方法;进而分析了垂向的层序发育特征以及连井层序特征,明确了五峰组—龙马溪组龙一段先后经历了三次较大规模的海侵—海退旋回,划分出3个三级层序和7个体系域;探讨了海退—海侵事件以及冰期气候对相对海平面升降的控制作用,建立了在冰期气候、古陆抬升、上升洋流以及浊流等影响因素下以体系域为单元海侵—海退的海相页岩垂向层序演化模式;体系域SQ1-TST、SQ2-TST以及SQ2-EHST为有机质富集的重点层位,SQ3-TST为次一级的有机质富集层位。     

四川盆地五峰组—龙马溪组笔石与页岩气关系探讨

前人对笔石的研究主要用于地层划分和沉积环境分析,对笔石与页岩气之间的关系研究甚少。充分利用取心井岩心分析资料、钻井地质资料、实验分析资料和测录井资料,结合不同沉积环境的笔石类型,将JYDA-E井奥陶系五峰组分成4个笔石带(WF1-WF4)、志留系龙马溪组划成6个笔石带(LM1-LM7,LM2缺失),其中WF2-LM4的TOC含量高、有机孔隙发育,属于页岩气有利开发层段。研究发现:笔石的演化和有机质的富集具有相同的沉积环境;笔石的丰度和TOC、有机孔隙度以及气测全烃含量具有正相关关系,笔石的演化对页岩有机质丰度、有机孔的形成具有一定贡献,并在一定程度上影响其含气性,属于页岩气储层评价的一项重要指标。四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气形成和笔石的形成演化存在成因上的关联,这对页岩气储层研究具有借鉴意义。     

上扬子西南缘下志留统细粒沉积岩有机质富集机理研究——以盐津牛寨剖面为例

利用化学元素行为特征的差异性,以总有机碳（TOC）、主量元素和微量元素的含量或比值判别四川盆地西南缘盐津牛寨剖面下志留统龙马溪组细粒沉积岩形成时的初级生产力、氧化还原条件、陆源供应的输入和盆地水体滞留程度等环境特征,并对比川南沉降中心（长宁剖面）和南川非沉降中心（南川剖面）龙马溪组的古环境参数,综合探讨了早志留世上扬子海滞留海盆细粒沉积岩有机质富集的差异性。结果表明,盐津牛寨地区下志留统细粒沉积岩以黑色—灰黑色碳质页岩、页岩和泥岩为主,富有机质主要集中在龙马溪组下段,TOC平均含量为2.73%;Ba_bio显示盆地西南缘龙马溪组早期具有较高的生产力;Ni/Co、V/（V+Ni）,U/Th和V/Cr揭示龙马溪组从底部缺氧环境逐步过渡到顶部的氧化环境;TiO₂、Al₂O₃、Zr表明龙马溪组下段陆源碎屑供应量明显增加;Mo/TOC值和U-Mo协变模式图均说明四川盆地西南缘在早志留世水体呈中等滞留环境。与长宁剖面和南川剖面对比分析,发现盆地西南缘TOC与氧化还原条件呈现显著的正向相关关系;与盆地水体的滞留程度呈现微弱的正向相关关系;与陆源碎屑物质的注入和初级生产力无明显相关性,表明缺氧还原的沉积环境是影响该地区龙马溪组黑色页岩有机质富集的主要因素。     

Characteristics of black shale in the Upper Ordovician Wufeng and lower Silurian Longmaxi formations in the Sichuan Basin and its periphery,China

Geochemical and mineralogical analyses, in addition to isothermal adsorption experiments on field samples, are used to characterise the sedimentary environments, reservoirs and adsorbed gas of the Upper Ordovician Wufeng–lower Silurian Longmaxi formations in the Sichuan Basin and its peripheral areas. The sedimentary environment of the Wufeng and the lower part of Longmaxi formations is a deep-water shelf with five different lithologies identified: siliceous shale, black shale, siltstone, biolithite limestone and bentonite. The black shale in the Wufeng and the lower part of Longmaxi formations is 50 m thick, with an average organic carbon content (TOC) of 3.81 wt% and a maturity (Ro) of 1.62%. Quartz comprises 54.94 vol% of the shale and positively correlates with the TOC. Micropores in the black shale include intergranular pores, intragranular pores, organic matter pores and microfractures. Among these pores, spaces between clay sheets and organic molecules represent a favourable storage space for the accumulation and preservation of oil and gas. The Langmuir volume parameter ranges between 1.52 and 3.01 cm³/g, with an average value of 2.33 cm³/g. The presence of organic matter pores and pores between clay sheets in the black shale is the main and controlling factor for accumulated gas.     

大巴山地区早古生代黑色岩系岩相古地理及页岩气地质意义*

大巴山地区早古生代发育下寒武统水井沱组(巴山组—鲁家坪组)和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组2套黑色岩系。沉积学研究表明,2套黑色岩系均发育于扬子北缘被动大陆边缘盆地之上,早期快速海侵,沉积环境以深水陆棚为主,晚期随着海平面下降逐渐变为浅水陆棚沉积,局部发育滩礁沉积。早寒武世和晚奥陶世—早志留世,研究区均处于被动大陆边缘盆地,基底不平整,陆架边缘呈现多个小岛阻隔的古地理格局,但两者的形成机制却完全不同:早寒武世的构造格局沿袭了陡山沱期的地堑和地垒分布格局,地垒处表现为局部隆起或水下潜隆;晚奥陶世—早志留世的构造格局则与扬子板块向华北板块俯冲有关,是在扬子北缘被动大陆边缘基础上发育起来的前陆隆起。这种受限的滞留海域有利于形成厚度大、有机碳含量高(2%~6%)、脆性矿物含量高(40%~65%)的富有机质页岩,虽然其是页岩气勘探的有利目标层系,但仍需加强构造保存条件的研究。     

黔中隆起北缘五峰-龙马溪组页岩元素地球化学特征及其地质意义

为探讨黔中隆起北缘五峰—龙马溪组富有机质页岩的沉积环境和物源区背景,对区内两口井的样品进行了有机碳含量、微量元素和稀土元素地球化学测试和分析.结果表明,研究区五峰—龙马溪组页岩在沉积时以贫氧—厌氧环境为主,富氧环境也偶尔存在,且龙马溪组沉积水体还原程度比五峰组高.La_N/Yb_N值的变化反映沉积速率为:龙马溪组下部 < 五峰组 < 观音桥段,表明五峰—龙马溪组页岩沉积时存在沉积速率先变快后变缓的过程.Mo/TOC值显示五峰组页岩沉积时盆地滞留程度较强,进入志留纪相对减弱,盆地滞留程度对有机质富集的正向影响可能不大,海平面升降造成的氧化还原条件以及生产力条件的变化或许控制了有机质的富集.微量和稀土元素组合及比值特征,反映研究区五峰—龙马溪组沉积时的原始物质来自上地壳,五峰组沉积时存在混合物源,而龙马溪组沉积时物源相对单一,总体上源岩以长英质（花岗岩）为主.源区构造背景以主动大陆边缘为主,受到一定热液活动的影响,同时也表现出一定的大陆岛弧构造背景的特征.