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近年来,随着中国南方海相页岩气勘探取得巨大突破,上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组和下寒武统筇竹寺组两套页岩层系被列为海相页岩气基础地质研究和勘探实践的重点[1⁃5]。Zou et al.[6]指出,与我国鄂尔多斯盆地海陆过渡相及松辽盆地湖相页岩相比,这两套页岩的有机碳含量占我国页岩层的主导地位。海相页岩有机碳含量90%位于四川盆地的龙马溪组与筇竹寺组中。其中筇竹寺组在上扬子地区平均厚度约为100 m,分布范围介于300~500 km2,具有厚度大、分布广、TOC含量高的特点。虽然筇竹寺组页岩层系在品质、厚度、有利区分布、演化程度上与五峰组—龙马溪组海相页岩存在较大的差异,但仍然具备页岩气勘探开发的潜力[7⁃8],是较好的页岩气勘探层位。
滇黔北坳陷位于四川盆地周缘[9],其寒武系筇竹寺组岩相古地理特征以及优质海相页岩（TOC>2%、硅质含量大于40%的富有机质页岩）的展布是关乎该区页岩气勘探开发的关键问题之一[10]。前人已对上扬子板块寒武系筇竹寺组岩相古地理进行了精细的研究,在沉积相类型、沉积特征、层序以及优质页岩发育的有利相带等方面均取得了诸多成果[11⁃16],对筇竹寺组页岩气勘探起到重要的指导作用；但对于滇黔北地区筇竹寺组岩相古地理倾向于大空间或大时间尺度范围的整体研究,对坳陷内不同地区在不同时期内岩相古地理特征的精细研究相对较少,且前人对滇黔北坳陷筇竹寺组岩相古地理的研究中选择的绝大多数剖面、井位均位于坳陷周缘地区,而不在坳陷的主体之内,对坳陷内沉积相带展布的研究相对缺乏井位及剖面支撑,可能无法精准地反映坳陷内具体的岩相古地理展布,这也是诸多学者对该地区筇竹寺组岩相古地理特征及其展布的认识存在差异的原因。例如刘忠宝等[11]认为筇竹寺期滇黔北地区西部主要接受古陆砂质碎屑机械沉积,滇黔北坳陷以砂泥质浅水陆棚微相为主；东南部受海侵影响仍以泥质以及生物沉积为主,自西向东发育砂质滨岸—砂泥质浅水陆棚—泥炭质深水陆棚沉积。高波等[17]认为滇黔北北部地区受到绵阳—长宁拉张槽的影响,筇竹寺组发育泥质深水陆棚沉积；南部昭通至镇雄羊场一带为浅水陆棚沉积。赵建华等[18]所作图中认为昭通—镇雄主要发育深水陆棚亚相,镇雄—大方一带发育浅水陆棚亚相,但文中对滇北地区沉积相的介绍非常少。邹才能等[19]认为,不同岩相古地理演化特征影响优质页岩的展布[20],同时也影响页岩气勘探开发策略的制定,因此精细刻画该区岩相古地理显得尤为重要[21]。
为了预测筇竹寺组页岩在区域内的空间展布规律、研究富有机质沉积岩层位,为下一步该区页岩气勘探开发提供可靠依据。本文吸纳前人的研究成果,通过对浙江油田公司在区内钻穿、钻遇的井位资料分析与对研究区内及周缘地区野外剖面观测,进一步搜集周缘地区井位如L1井、DS1井的测井资料及区域地质调查资料,详细研究了滇黔北地区下寒武统筇竹寺组上、下段岩相古地理演化特征,确定优质页岩发育的有利相带,揭示优质页岩分布规律。
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滇黔北坳陷位于川、滇、黔三省交界处,为典型的山地地貌。大地构造主体处于上扬子板块西南部,北接四川盆地,南邻滇东—黔中隆起区域,西毗康滇古陆,东靠武陵坳陷。受寒武系后多期地质构造演化的影响,形成了如今多个三级构造单元[22⁃25]（图1）。震旦纪—早寒武世上扬子地区处于拉张构造环境,灯四期受桐湾运动影响,地层隆升并接受剥蚀,隆升幅度最大的地区剥蚀作用也越强,并开始在四川盆地沿绵阳—长宁一线残留地层最薄处发育一条近南北向的拉张槽,这条拉张槽由沈安江等[26]、刘树根等[27]首次发现提出,并将其命名为绵阳—长宁拉张槽。早寒武世,区域发生大规模海侵,拉张运动和沉降作用达到高潮,在拉张槽的中心沉积了巨厚的黑色页岩,向边缘地区延伸筇竹寺组地层逐渐减薄,拉张槽整体呈现东陡西缓的特征。闵华军[25]依据区域地层厚度及其在区域内的变化情况,认为该条拉张槽在滇黔北地区也有发育,并大致确定其边界南抵滇黔北镇雄—大方一带。筇竹寺组末期至沧浪铺组沉积期,区域拉张作用及沉降作用快速减弱,水体深度变浅；至龙王庙组时期,拉张作用几乎停止,拉张槽消亡,槽内外厚度基本一致,以碳酸盐岩沉积为主[28]。
早寒武世筇竹寺期由于滇黔北坳陷发生大规模海侵,区内筇竹寺组整体为海相沉积,根据垂向沉积特征,将筇竹寺组划分为上段与下段。下段地层与下伏震旦系灯影组呈平行不整合接触,为深水陆棚沉积,底部沉积50~120 m厚的黑色页岩,页岩分布受拉张槽控制,是潜在的页岩气勘探层系[29]。中期至晚期区内水体深度变浅,沉积亚相转变为浅水陆棚亚相,上段普遍以浅灰色砂、泥岩沉积为主。
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中—上扬子地区寒武系筇竹寺组分布广泛,厚度大,在不同的地区地层的命名具有穿时性[30⁃31]。例如滇东地区称为筇竹寺组；黔北及川南等地区称为牛蹄塘组；渝东、鄂西地区称为水井沱组等。本次研究对滇黔北坳陷5个剖面进行了采样,所运用到的Z101、Z103、CL1、JZ1等20余口钻井的测井资料来自于浙江油田,再结合前人对区域周缘L1井、DS1井的研究资料,从中选出部分井及剖面,建立地层对比剖面,研究滇黔北坳陷及周缘地区筇竹寺组地层特征。
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筇竹寺组层型剖面位于云南昆明关山北坡筇竹寺。滇黔北坳陷筇竹寺组总厚度为220~510 m。与下伏麦地坪组泥页岩或灯影组白云岩呈平行不整合接触[32],与上覆沧浪铺组/明心寺组整合接触。前人针对不同的研究内容,按照地化元素指标[24]、岩性特征及测井响应特征对筇竹寺组地层进行了不同的划分[11]。本次研究主要通过地层岩性,同时结合伽马测井（GR）曲线特征及TOC含量,将筇竹寺组划分为上、下两段。上下段岩性界面的划分主要依据岩石颜色,下段主要沉积泥页岩及泥质粉砂岩,具有颜色深、有机质含量高、GR值高、含黄铁矿结核、含放射虫、海绵骨针、红藻囊果等生物化石的特征；上段地层粉砂岩含量升高,且整体呈现出岩石颜色变浅,有机质含量降低、GR值降低、生物化石减少的特点,以此将上下段地层区分。
筇竹寺组下段总体厚度为30~230 m,上段厚度整体较为平稳,为150~430 m（图2、表1）。坳陷西部金沙厂—蓼叶坝沉积区筇竹寺组下段岩性为灰黑色粉砂岩及灰黑色泥质粉砂岩,向上逐渐转变为灰色粉砂岩,砂岩层厚度为34~95 m,泥页岩层厚度为35~45 m；筇竹寺组上段岩性由下部的灰色粉砂岩过渡为上部的灰色泥质粉砂岩及灰绿色泥岩、泥质粉砂岩,砂岩层厚度为120~165 m,泥页岩层厚度为10~80 m。中部Z101井—JZ1井地区下段岩性从底部黑色、灰黑色泥页岩向顶部灰色泥页岩转变,页岩层厚100~190 m；上段岩性为灰色泥岩,泥岩层厚约300 m,几乎不含砂岩层。FS1井下段则以140 m厚的炭质页岩沉积为主；上段岩性从下部的灰色细砂岩、粉砂岩向上过渡为碳酸盐质及砂质泥页岩,泥页岩层厚约200 m。东部金沙岩孔—遵义松林沉积区下段岩性以黑色页岩及炭质页岩为主,页岩层厚50~60 m,松林剖面底部发育硅质页岩沉积；上段岩性为灰绿色泥页岩,泥页岩层厚度为225~260 m。
图 2 滇黔北坳陷筇竹寺组地层对比剖面
Figure 2. Stratigraphic correlation map of Qiongzhusi Formation in Dianqianbei Depression
表 1 滇黔北坳陷剖面/钻井筇竹寺组地层特征
井位/剖面 上段 下段 地层厚度/m 砂岩层厚/m 泥页岩层厚/m TOC/% 地层厚度/m 页岩层厚/m 砂岩层厚/m 泥岩层厚/m TOC/% 马劲子 425 350 55 0.76 35 0 35 0 1.14 B1井 175 0 155 0.20 170 0 0 170 1.40 CL1井 155 0 135 160 130 0 40 1.90 Y1井 165 30 135 0.45 25 0 0 25 1.40 L1井 310 20 270 25 0 0 25 DS1井 350 127 208 20 0 0 20 金沙厂 175 165 10 35 0 34 1 Z103井 170 120 50 100 0 35 45 1.48 蓼叶坝 220 140 80 0.84 130 35 95 0 1.29 Z101井 310 10 300 0.27 200 5 0 195 2.53 JZ1井 285 5 280 0.33 150 100 0 50 2.45 FS1井 280 70 210 140 140 0 0 岩孔 270 10 260 80 65 0 15 松林 270 45 225 0.21 90 50 10 30 4.58 根据对部分钻井的TOC测井解释及马劲子、蓼叶坝及松林3个剖面的样品分析测试结果（表1）,地层TOC含量存在明显的差异。例如：西部马劲子剖面筇竹寺组下段TOC含量平均为1.14%；上段TOC含量平均为0.76%。中部Z101井下段TOC含量平均为2.53%；上段TOC含量平均为0.27%。JZ1井下段TOC含量平均为2.45%；上段平均为0.33%。东部松林下段TOC含量平均为4.58%；上段TOC含量平均为0.21%。由此可见,滇黔北坳陷筇竹寺组下段的TOC含量整体高于上段,在平面上由西向东逐渐增加。
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利用剖面露头、钻井资料、结合少量区域地震资料,编制滇黔北坳陷及邻区筇竹寺组下段及整体的厚度分布图（图3）,并利用下段地层厚度初步恢复了滇黔北坳陷的古地貌模式（图4）。筇竹寺组下段具有“在拉张槽内厚度大、在拉张槽边缘及西部地区薄”的特征（图3,4）,上段在研究区内的分布较为稳定。位于拉张槽范围内的Z101、JZ1井及FS1井地区[25],筇竹寺组整体厚度达400 m,向拉张槽边缘延伸地层厚度不断变薄。坳陷中部地区筇竹寺组下段受拉张槽影响地层沉积厚度较大,一般为150~250 m；在拉张槽边缘下段地层厚度变薄。西部雷波地区下段地层厚度为40 m,东部岩孔、松林等地层厚度为40~50 m（图3b）。筇竹寺组上段沉积期内由于裂陷槽被不断充填,区内厚度整体较为稳定,一般为150~420 m,雷波地区地层厚度最大。
图 3 滇黔北坳陷筇竹寺组地层厚度图
Figure 3. Stratigraphic thickness map of Qiongzhusi Formation in Dianqianbei Depression
图 4 滇黔北坳陷筇竹寺期早期古地貌模式图
Figure 4. Paleogeomorphic model of Qiongzhusi Formation in Dianqianbei Depression
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沉积环境对沉积相类型的划分具有指导作用,前人研究表明,不同元素在不同环境下表现出不同的地球化学行为和性质,通常选用对沉积环境反映比较敏感的微量元素作为判断指标,例如Mo、V、Ni、U等[33]；其含量或元素间的比值可以揭示特殊的地质地球化学意义[34]。本次研究对马劲子、蓼叶坝及松林3个剖面进行了采样,进行元素含量及TOC含量的分析测试。岩样的地化测试工作由重庆地质矿产研究院承担,元素分析运用ZJ256电感耦合等离子体质谱仪以及ZJ420X射线荧光光谱仪,按照GB/T 14506.28—2010与GB/T 14506.30—2010测试流程,在22 ℃及36%湿度的环境中进行X射线荧光光谱以及等离子体质谱分析测试；TOC含量运用ZJ294总碳分析仪,在22 ℃及38%湿度的环境下测试；另外引用王鹏万等[24]对JZ1井岩心样品的地球化学测试结果判别研究区沉积环境。元素含量测试结果显示,除了雷波马劲子微量元素比值上下段差异不大,其他地区下段均显示U、V、Ni富集程度高,含量比上段高的特征,说明下段水体深度普遍比上段深,为沉积相的划分提供了依据。
根据测井解释、岩心岩性,同时参考前人针对滇黔北坳陷寒武系筇竹寺组的沉积相类型的划分方案[11,17],确定滇黔北坳陷沉积相类型为浅海陆棚相,进一步根据水体深度、岩石类型、沉积构造、古生物等相标志,进一步划分为2种亚相及6种主要微相类型（表2）。
表 2 滇黔北坳陷筇竹寺组沉积相类型及特征
相 亚相 微相 颜色 岩石类型 沉积构造 古生物 陆棚 浅水陆棚 碳酸盐质陆棚 浅灰色 粉晶灰岩 块状层理 砂质陆棚 浅灰色、灰色 粉砂岩 以平行层理、块状层理为主,可见交错层理,发育钙质结核 泥质陆棚 灰绿色、灰色、浅灰色 黏土质泥岩、灰质泥岩 水平层理 砂泥质陆棚 灰黑色、灰黑色 泥质粉砂岩 水平层理 深水陆棚 泥质陆棚 深灰色、灰黑色 页岩、硅质页岩、泥岩 水平层理、块状层理为主,发育泥质结核, 局部见不规则黄铁矿集合体,见莓球状黄铁矿 泥质陆棚中发育放射虫、海绵骨针、红藻。 浊积砂 灰黑色 泥质粉砂岩、 细砂岩 波状层理、水平层理 深水陆棚水体较深,为低能静水沉积,区域上主要发育泥质陆棚、浊积砂两种微相。深水泥质陆棚微相形成于缺氧、静水沉积环境,主要发育在研究区中部、东部的筇竹寺组下段。岩石因有机碳含量普遍高于2%,故颜色较深,以深灰—灰黑色泥页岩、碳质页岩及硅质页岩为主（图5a）,镜下黏土矿物含量达90%以上（图5b）。主要发育水平层理（图5c,d）,东部地区有时发育泥质结核。常见黄铁矿发育于黑色泥岩、页岩中（图6e）,例如JZ1井2 372 m处,电镜下可见大量草莓状黄铁矿集合体,集合体粒径一般为2~5 μm（图6f）。硅质页岩在松林剖面底部出露,镜下以石英、方解石与黏土矿物为主（图5g）,TOC平均高于1%。薄片下可见页理构造发育以及放射虫、海绵骨针、红藻囊果等生物化石（图5h,i）。常规测井曲线显示为自然伽马高值（200~350 API）,沉积厚度较大,普遍在50 m以上。浊积砂微相形成于浊流沉积,具不完整的鲍马序列,主要发育在研究区下段底部的深水环境。本次研究松林中南村剖面可见,厚度较薄,为1~2 m。岩石类型以薄层或中层深灰—灰黑色泥质粉砂岩、细砂岩为主,主要发育波状层理和平行层理。
图 5 筇竹寺组深水陆棚亚相沉积特征
Figure 5. Sedimentary characteristics of deep⁃water shelf subfacies in Qiongzhusi Formation
图 6 筇竹寺组浅水陆棚亚相沉积特征
Figure 6. Sedimentary characteristics of shallow⁃water shelf subfacies in Qiongzhusi Formation
浅水陆棚水体较浅,频繁受到水动力的影响,主要发育泥质陆棚、砂质陆棚、砂泥质陆棚与碳酸盐质陆棚4种微相类型。浅水泥质陆棚微相形成于相对低能静水的环境,在研究区中部及东部地区上段地层中广泛发育,沉积厚度多在200 m以上。岩石类型多以灰—深灰色泥岩为主（图6a）,在上段顶部为灰绿色泥岩（图6b）,常夹有薄层碳酸盐岩；沉积构造单一,以水平层理为主（图6a）。由于岩石有机碳含量不高,约为1%,因此自然伽马值较筇竹寺组底部富有机质页岩低,但高于粉砂岩及灰岩（平均约100 API）（图2）。浅水砂质陆棚微相形成于具有一定水动力的水体中,多发育在西部及东北部地势较高地区的上段中,东部松林地区上段地层也发育粉砂岩沉积。岩石类型以灰—深灰色薄层粉砂岩、泥质粉砂岩为主,岩石中粉砂岩纹层常发育（图6c）,并发育平行层理,微型波状或微斜层理（图6d）。粉砂岩、泥质粉砂岩连续厚度可达几十米或超过百米,其中常夹有灰岩透镜体,例如金沙厂剖面,可见透镜体厚约30 cm（图6e）。自然伽马曲线呈低值,为60~80 API。浅水砂泥质陆棚多发育在西部地区下段地层的顶部,厚40~80 m,岩性主要为灰黑色—深灰色泥质粉砂岩,常发育水平层理（图6f）,由于砂泥含量不断变化,自然伽马曲线呈现锯齿状特征。浅水碳酸盐质陆棚微相为海平面较低时“清水”期发生碳酸盐沉积,以灰色灰岩为主,在区内发育的层位为马劲子剖面的上段中部,灰岩厚度较大,约为31 m（图6g）,多为块状层理；灰岩层面上可见大量扰动波痕（图6h）；镜下鉴定为微亮晶砂屑灰岩,砂屑呈球状、椭球状或不规则状,粒径介于0.06~0.15 mm,生物化石碎屑不发育（图6i）。此类碳酸盐岩沉积时水体极浅,可能代表海平面上升或陆源碎屑输入减少时的沉积。
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根据对坳陷南部及北部地区进行单井相分析和连井相对比后发现,研究区筇竹寺组在不同沉积期内沉积环境具有差异,且同一沉积期内不同地区沉积环境也具有持续分异的特征（图7,8）。本文将野外及室内、宏观与微观工作相结合,确定了筇竹寺组以上下两段为单位的2个时期编图单元。在对沉积相纵横向特征对比分析的基础上,结合区域地质背景,采用单剖面垂向变化—多剖面横向对比—区域地层变化研究思路,运用优势相分析作图法[35],对滇黔北坳陷寒武系筇竹寺组上段、下段岩相古地理进行了重建（图9）。
图 7 滇黔北坳陷金沙厂—松林筇竹寺组沉积相剖面对比图
Figure 7. Sedimentary facies correlation of Qiongzhusi Formation for the Jinshachang⁃Songlin section
图 8 滇黔北坳陷马劲子—DS1井筇竹寺组沉积相剖面对比图
Figure 8. Sedimentary facies correlation of Qiongzhusi Formation for the Majinzi section, well DS1
图 9 滇黔北坳陷筇竹寺组岩相古地理演化
Figure 9. Paleogeographic evolution of Qiongzhusi Formation, Dianqianbei Depression
筇竹寺组下段继承了灯四段沉积时期的构造格局,区内地势西高东低,中部地区受到拉张槽控制[20,26⁃27],加上东部地区丁山隆起以及南部黔中隆起隆升的影响,使得中部地区形成半封闭的海湾,加剧了海盆滞留。筇竹寺组早期发生大规模海侵,海平面上升导致水体深度较深,海底出现大面积缺氧环境[36],有利于放射虫、海绵动物这类生活在深水厌氧环境中的古生物的保存,这些古生物沉降至海底,在筇竹寺组下段底部形成较厚的富有机质炭质硅质页岩以及炭质粉砂质页岩。
筇竹寺组下段沉积期,坳陷南部与北部在东西向上均具有不同的沉积特征。坳陷南部西侧昭通、Z103井地区靠近西部康滇古隆起,地势较高,地层厚度相对较薄（图3,4）,水体深度较浅,发育砂泥质浅水陆棚沉积,岩石类型以灰黑—深灰色泥质粉砂岩、灰黑色粉砂岩为主（图7）,由于砂质含量较高,按优势相作图的原则,在岩相古地理研究中划分为砂质浅水陆棚沉积（图9a）。中部拉张槽内Z101井—JZ1井地区与东部地区受大规模海侵影响,水体深度大,均以泥质深水陆棚沉积为主,沉积较厚的黑色页岩、灰黑色粉砂质泥岩（图7）,但东部地区页岩沉积厚度比拉张槽地区稍薄（图3b）。此外在松林剖面底部可见呈层状或透镜状的硅质岩多层沉积,这也证实滇黔北坳陷东部在筇竹寺早期为深水陆棚沉积。
坳陷北部西侧雷波地区在早期发育深水泥质陆棚微相,沉积厚约30 m的灰黑色粉砂质泥岩,之后由于物源碎屑不断输入,水体深度变浅,开始以浅水砂质陆棚沉积为主（图9a）,沉积一套灰色粉砂岩。拉张槽内B1、CL1井及YS106井等地与南部拉张槽内地区一样,发育深水泥质陆棚沉积,岩性以黑色页岩、黑色粉砂质页岩为主（图8、图9a）,但北部拉张槽内地区发育大量的放射虫、海绵骨针及红藻囊果。东北部镇雄蓼叶坝、Y1井、DS1井等区域水体浅且平稳,发育浅水砂泥质、泥质陆棚微相,但地层泥质含量偏高,泥岩厚度较大（表1、图7,8）,广泛发育灰色泥岩沉积,故划为浅水泥质陆棚微相（图9a）。
筇竹寺组上段沉积期内,绵阳—长宁拉张槽经历充填与热沉降[24],但充填作用可能相对较强,导致滇黔北坳陷内相对海平面开始下降,区域内沉积物普遍以浅水砂质、泥质沉积为主,页岩层发育较少。此时区域整体上以浅水陆棚亚相为主,南部金沙厂—松林地区沉积微相类型由浅水砂质陆棚微相变为浅水泥质陆棚微相（图7）；北部雷波马劲子—DS1井地区沉积微相由浅水砂质陆棚微相变为浅水泥质陆棚微相,到DS1井再变为浅水砂泥质陆棚微相（图8）。平面上,西部雷波、彝良、昭通、威宁等地发育浅水砂质陆棚微相,以砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主；中部B1-JZ1井与东部大方—遵义地区发育浅水泥质陆棚微相,以灰色、灰绿色泥岩为主,由于靠近海平面,常夹薄层碳酸盐岩或风暴成因的粉砂岩。期间拉张槽区域因受小规模海侵影响沉积环境存在短时的变化,发育深水泥质陆棚微相,沉积一套灰黑色泥页岩；东北部DS1井地区则受古隆起影响发育浅水砂泥质陆棚微相,沉积灰色砂岩与泥岩互层,顶部出现红色泥岩薄层,沉积环境由贫氧逐渐转变为氧化环境（图7,8、图9b）。
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通过对地球化学指标分析,优质页岩主要分布在深水陆棚相带中,包括筇竹寺早期研究区中部拉张槽深水陆棚相带及东部与广海毗邻的深水陆棚相带,同时结合岩相古地理特征建立优质页岩发育模式。
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地球化学指标显示,研究区拉张槽两侧筇竹寺组下段为氧化环境,槽内与东部毗邻广海的深水区为还原环境,还原环境中页岩TOC含量更高,优质页岩也更为发育（表2）。前人对反映沉积环境的指标进行了大量研究,Hatch et al.[37]、Jones et al.[38]、张喜等[39]、腾格尔等[40]均提出利用U/TH、V/Cr、Ni/Co及V/（V+Ni）指标来判断沉积环境；Tribovillard et al.[41]与Shi et al.[33]对黑色页岩地化特征进行了大量研究,认为U、V、Mo三种微量金属元素对古代海洋氧化还原环境变化较为敏感,可以作为反映古代海洋沉积环境的指标；Li et al.[42]最新成果显示,铁元素中高活性铁含量（FeHR）与总含铁量（FeT）、黄铁矿中含铁量（Fepy）的比值关系也可用于判断氧化还原环境。本文结合区域沉积背景,运用U/TH、V/Cr、Ni/Co来判断沉积环境,U/TH<0.75、V/Cr<2、Ni/Co<5指示氧化环境；U/TH<0.75、V/Cr<2、Ni/Co<5指示氧化环境；0.75<U/TH<1.25、2<V/Cr<4.25、5<Ni/Co<7指示贫氧环境；U/TH>1.25、V/Cr>4.25、Ni/Co>7指示缺氧环境。
结合页岩TOC含量（表3）,对优质页岩的展布进行研究。分析认为,筇竹寺组优质页岩主要发育于筇竹寺组下段,且其沉积主要受灯四段—筇竹寺组初期古地貌以及筇竹寺组沉积早期海侵的控制。筇竹寺组下段沉积期,雷波马劲子剖面位于滇黔北坳陷的西部边缘地区,靠近康滇古隆起,水体深度相对较浅,U/TH平均为0.44,V/Cr平均为1.78,Ni/Co平均为3.83。按照标准,雷波地区筇竹寺组下段为氧化环境,水动力强且碎屑物质较多,以清水沉积为主。因此页岩沉积较薄,以厚层粉砂岩为主,TOC含量平均为1.14%。中部镇雄蓼叶坝剖面以及JZ1井分别位于拉张槽边缘及内部,镇雄蓼叶坝剖面与JZ1井U/TH、V/Cr、Ni/Co平均值分别为1.73、2.12、4.67和1.6、3.0、4.4,指示镇雄蓼叶坝剖面为贫氧—氧化环境,JZ1井为缺氧环境。镇雄蓼叶坝页岩沉积厚度较薄,TOC平均含量为1.29%,而JZ1井位于槽内,水体深度较深,页岩沉积厚度较大,有利于有机质发育,TOC平均含量为2.45%,TOC大于2%的黑色页岩厚度约为100 m（图9a）。东部地区主要受海侵影响,与西部地区相比水体深度更深,遵义松林剖面U/TH、V/Cr、Ni/Co平均值依次为3.55、4.11以及13.20,为缺氧环境,TOC平均含量约为4.5%,TOC>2%的页岩厚60 m（图9a）,具备优质页岩的特征。筇竹寺组上段沉积时期,区内水体深度整体变浅,富有机质页岩沉积规模变小,有机质丰度降低,黏土质含量升高。西部雷波马劲子U/TH平均为0.44,V/Cr平均为1.86；Ni/Co平均为3.75,指示氧化环境,TOC含量平均为0.76%（表3）,其含量略低于下段沉积期。中部JZ1井与东部松林剖面为氧化环境（表3）,JZ1井发育灰色泥岩,TOC平均含量为0.3%；松林剖面发育灰绿色泥岩,TOC含量平均为0.2%,与下段相比,TOC含量大幅降低。
表 3 滇黔北坳陷筇竹寺组地化特征（JZ1井数据引自文献[24]）
地化指标 雷波马劲子 镇雄蓼叶坝 遵义松林 JZ1井 上段 下段 上段 下段 上段 下段 上段 下段 TOC/% 0.01~2.62/0.76 0.03~3.55/1.14 0.01~1.83/0.84 0.56~1.7/1.29 0.02~1.66/0.21 0.26~13.7/4.58 0.22~0.52/0.33 0.6~4.91/2.45 U/TH 0.17~1.3/0.44 0.27~1.04/0.44 0.18~0.68/0.33 0.5~5.32/1.73 0.34~1.17/0.49 1.12~14.27/3.55 0.25~0.29/0.27 0.49~3.38/1.67 V/Cr 1.04~4.8/1.86 1.14~3.07/1.78 0.96~2.08/1.15 1.03~6.41/2.12 1.44~2.96/1.80 1.84~7.75/4.11 1.51~1.73/1.64 1.58~5.06/3.03 Ni/Co 2.63~6.24/3.75 2.9~6.74/3.83 2.14~4.62/3.08 2.32~15.56/4.67 2.43~5.72/3.65 4.93~26.19/13.20 2.25~2.82/2.49 2.63~6.79/4.44 注： 数据表示最小值~最大值/平均值。前人对本研究区及邻区黑色页岩的研究结果显示,该研究区Y8井、Y9井龙马溪组下段富有机质黑色页岩的U/TH、V/Cr及Ni/Co值分别为1.42~2.45、4.3~6.7、6.43~9.92以及1.34~2.41、2.3~7.1、6.64~10.38,两井平均值约为1.96、4.87、8.25；TOC含量为0.5%~8.4%,平均约为4.63%[43]。邻区川南的W201井龙马溪组下段黑色页岩Th/U值为0.3~2.3,V/Cr值为1.49~4.27,Ni/Co值为2.51~6.70,均指示缺氧环境,TOC含量约为1%~4%,平均为3%[44]。由此可见,与同区及邻区龙马溪组黑色页岩相比,研究区东部松林地区及其他地区筇竹寺组下段页岩TOC含量均较低,相比之下,东部遵义地区筇竹寺组下段页岩生烃潜力可能更好。
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综合分析认为,滇黔北坳陷筇竹寺组富有机质页岩主要为浅海深水陆棚沉积模式（图10）,深水陆棚沉积在区域中部CL1、B1、Z101、JZ1、FS1井一带发育,在东部地区沿金沙岩孔—遵义松林地区发育。其中,CL1、B1、Z101、JZ1、FS1井一带基本处于前人确定的拉张槽范围内[25]；槽内筇竹寺组沉积记录显示为地层总厚度及黑色页岩厚度明显加厚,这与本文对区域地层特征的研究结果一致（图2）。因此,推测中、西部地区深水陆棚的形成可能与绵阳—长宁拉张槽有关。东部金沙岩孔—遵义松林一带,张爱云等[45]及刘宝珺等[46]认为在筇竹寺组沉积期,扬子地区古地貌呈现西高东低的特征,形成一个区域性的向东倾斜的大斜坡,目前该观点也已得到证实。滇黔北坳陷东部金沙岩孔—遵义松林一带,远离拉张槽,故推测其深水陆棚的形成可能与区域古地貌的下降有关。因此,本次研究认为研究区内深水陆棚沉积的成因可分为两种：一种是中部地区深水陆棚的发育主要受拉张槽控制,另一种是东部深水陆棚的发育主要受到区域古地貌控制。纵向上,筇竹寺组优质页岩主要发育于筇竹寺组下段的泥质深水陆棚微相（图7,8）,上段主要发育浅水陆棚亚相,以泥岩沉积为主,页岩层沉积厚度薄且有机质含量低,并不具备成为优质页岩的条件。平面上优质页岩主要沿两个区域展布（图10）。一是沿受拉张槽控制的CL1井—盐源—JZ1井—FS1井一带展布,筇竹寺组早期滇黔北坳陷发生大规模海侵,使得拉张槽内水体深度变深,槽内页岩沉积厚度较大,有机质含量较高；槽边缘水体深度相对较浅,页岩沉积厚度较薄,有机质含量相对也较低（表1,3、图3,10）。二是沿着坳陷东部金沙—遵义地区展布,东部地势较低,受海侵影响水体深度变深,海平面相对较高,生物繁盛,初始生产力高,底水缺氧严重形成缺氧环境,有利于有机质发育（图10）,为优质页岩沉积提供了有利条件,是优质页岩主要沉积区之一。
图 10 滇黔北坳陷筇竹寺组页岩沉积模式
Figure 10. Shale sedimentary model of Qiongzhusi Formation, Dianqianbei Depression
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（1） 筇竹寺组在区内总体表现为西部古隆起区地层薄、中部拉张槽内及东部地区地层厚、拉张槽边缘地层薄的特点,其中,拉张槽内的地层厚度及页岩沉积厚度比东部地区更厚。地层分为上、下两段,受不同区域沉积环境影响,上下段地层中夹有不同岩性的薄层,同一沉积期内岩石类型也具有地区差异,筇竹寺组下段沉积时西部地区以砂岩为主,中部与东部地区以泥页岩为主。
（2） 滇黔北坳陷及周缘地区筇竹寺组发育浅海陆棚相,上、下段沉积环境不同,水体深度存在差异,导致筇竹寺组在不同时期具有不同的沉积相特征。可进一步划分为2种亚相与6种微相。筇竹寺组下段由西至东依次发育浅水砂质陆棚微相、深水泥质陆棚微相。上段由西向东依次发育浅水砂质陆棚微相、浅水泥质陆棚微相以及浅水砂泥质陆棚微相。通过对滇黔北坳陷岩相古地理细致研究,发现镇雄—大方一带在下段时期为深水陆棚沉积,与前人认识不同。
（3） 滇黔北坳陷筇竹寺组优质烃源岩为黑色页岩、炭质页岩,TOC含量大于2%,筇竹寺组页岩发育的最有利相带为深水泥质陆棚亚相。纵向上,主要发育在筇竹寺组下段底部；平面上,筇竹寺组优质页岩在区内具体的分布情况为：主要沿受拉张槽控制的CL1井—盐源—镇雄JZ1井（南北向）及B1井—JZ1井—大方FS1井一带（东西向）一带及东部地势低且水体深度较深的金沙—遵义地区展布,是有利的优质页岩勘探区域。
Lithofacies Paleogeography and Distribution of High-quality Shale of the Cambrian Qiongzhusi Formation in the Dianqianbei Depression
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摘要: 滇黔北地区筇竹寺组早期沉积的黑色页岩是重要的烃源岩层。为明确其岩相古地理演化特征,揭示优质页岩展布规律,通过区域地质调查、野外露头、岩心、薄片、扫描电镜及钻井资料的综合研究,对滇黔北坳陷筇竹寺组上、下段的岩相古地理演化特征进行了恢复。筇竹寺组总体表现为西部薄,拉张槽内及东部厚的特点,同一沉积期内岩石类型也具有区域性差异,下段沉积期内西部地区以砂岩为主,中部与东部地区以泥页岩为主。主要沉积相类型为浅海陆棚相,上、下段水体深度不同,具有不同的沉积相特征,可细分为6种微相。下段地层由西至东依次主要发育浅水砂质陆棚微相、深水泥质陆棚微相。上段地层由西向东依次主要发育浅水砂质陆棚微相、浅水泥质陆棚微相以及浅水砂泥质陆棚微相。筇竹寺组优质烃源岩为黑色页岩及炭质页岩,总有机碳（TOC）含量普遍高于2%,泥质深水陆棚亚相是优质页岩发育的最有利的相带。纵向上,优质页岩主要发育在筇竹寺组下段底部；平面上,优质页岩主要沿研究区中部受拉张槽控制的CL1井、B1井、Z101井、镇雄JZ1井以及FS1井一带及东部地貌低且水体深度较深的金沙—遵义地区展布,是有利的优质页岩勘探区域。Abstract: The black shale deposited during the early Qiongzhusi Formation in the Dianqianbei Depression is an important hydrocarbon source rock. The evolution of the lithofacies paleogeography in the upper and lower members of the Qiongzhusi Formation was restored in a thorough study of the regional geology, field outcrops, cores, thin sections, scanning electron microscopy and drilling data. The strata are thin in the west, and thicker in the tension trough and in the east. The rock types deposited during the same sedimentary periods also display regional differences. In the lower sedimentary period, the western region consists mainly of sandstone, whereas the central and eastern regions consist mainly of shale, with shallow sea-shelf facies as the main facies type. The upper and lower sections indicate varying water depths and sedimentary facies comprising six microfacies. From west to east, the lowest stratum consists mainly of shallow-water sandy shelf microfacies and deep-water argillaceous shelf microfacies, and the upper stratum mainly comprises shallow-water sandy shelf microfacies, shallow-water argillaceous shelf microfacies and shallow-water sandy argillaceous shelf microfacies. The high-quality source rocks of the Qiongzhusi Formation are black shale and carbonaceous shale, with TOC （Total of Organic）content generally above 2%. The argillaceous deep-water shelf subfacies is the most favorable for the development of high-quality shale. Vertically, the high-quality shale mainly occurs at the base of the lowest section of the Qiongzhusi Formation. In plane, it is mainly found in the section along wells CL1, B1, Z101, JZ1 and FS1, controlled by the tension trough in the middle of the study area. In the east, the low-landform and deep-water deposition Jinsha-Zunyi area favors exploration for high-quality shale.
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图 2 滇黔北坳陷筇竹寺组地层对比剖面
Figure 2. Stratigraphic correlation map of Qiongzhusi Formation in Dianqianbei Depression
Fig.2
图 3 滇黔北坳陷筇竹寺组地层厚度图
（a）筇竹寺组地层总厚度图；（b）筇竹寺组下段地层厚度图
Figure 3. Stratigraphic thickness map of Qiongzhusi Formation in Dianqianbei Depression
Fig.3
图 4 滇黔北坳陷筇竹寺期早期古地貌模式图
Figure 4. Paleogeomorphic model of Qiongzhusi Formation in Dianqianbei Depression
Fig.4
图 5 筇竹寺组深水陆棚亚相沉积特征
（a）筇竹寺组下段底部深水泥质陆棚微相中发育的页岩,遵义下半坎剖面；（b）深水泥质陆棚微相中发育的页岩,黏土矿物含量较高,单偏光,JZ1井,2 368 m；（c）页岩中发育的水平层理,蓼叶坝剖面底部；（d）灰黑色页岩,发育水平层理,岩心,JZ1井,2 372 m；（e）灰黑色页岩层面见黄铁矿集合体,岩心,JZ1井,2 370 m；（f）页岩中见大量草莓状黄铁矿发育,集合体粒径为2~5 μm,电镜,JZ1井,2 372 m；（g）黑色硅质页岩,主要矿物组分为石英、黏土及方解石,单偏光,遵义松林；（h）灰黑色页岩,镜下可见页理构造,单偏光,JZ1井,2 371 m；（i）深水环境中放射虫和海绵骨针共生,单偏光,遵义下半坎剖面
Figure 5. Sedimentary characteristics of deep⁃water shelf subfacies in Qiongzhusi Formation
Fig.5
图 6 筇竹寺组浅水陆棚亚相沉积特征
（a）上段中上部灰色泥岩,见水平层理,会泽梭落卡剖面；（b）上段顶部灰绿色泥岩,雷波马劲子剖面；（c）粉砂岩纹层,松林下半坎剖面；（d）灰色泥质粉砂岩,底部发育平行层理,向上交错层理发育,雷波马劲子剖面；（e）灰色粉砂岩中的灰岩透镜体,厚约30 cm,昭通金沙厂剖面；（f）灰色泥质粉砂岩,水平层理极为发育,镇雄蓼叶坝剖面；（g）灰色块状灰岩,厚约30 m,雷波马劲子剖面;（h）灰色块状灰岩,层面上发育扰动波痕,雷波马劲子剖面;（i）微亮晶砂屑灰岩,砂屑呈球状、椭球状或不规则状,粒径0.06~0.15 mm,生物化石碎屑不发育,单偏光,雷波马劲子剖面
Figure 6. Sedimentary characteristics of shallow⁃water shelf subfacies in Qiongzhusi Formation
Fig.6
图 7 滇黔北坳陷金沙厂—松林筇竹寺组沉积相剖面对比图
Figure 7. Sedimentary facies correlation of Qiongzhusi Formation for the Jinshachang⁃Songlin section
Fig.7
图 8 滇黔北坳陷马劲子—DS1井筇竹寺组沉积相剖面对比图
Figure 8. Sedimentary facies correlation of Qiongzhusi Formation for the Majinzi section, well DS1
Fig.8
图 9 滇黔北坳陷筇竹寺组岩相古地理演化
（a）筇竹寺组下段岩相古地理特征；（b）筇竹寺组上段岩相古地理特征
Figure 9. Paleogeographic evolution of Qiongzhusi Formation, Dianqianbei Depression
Fig.9
图 10 滇黔北坳陷筇竹寺组页岩沉积模式
Figure 10. Shale sedimentary model of Qiongzhusi Formation, Dianqianbei Depression
Fig.10 表 1 滇黔北坳陷剖面/钻井筇竹寺组地层特征
井位/剖面 上段 下段 地层厚度/m 砂岩层厚/m 泥页岩层厚/m TOC/% 地层厚度/m 页岩层厚/m 砂岩层厚/m 泥岩层厚/m TOC/% 马劲子 425 350 55 0.76 35 0 35 0 1.14 B1井 175 0 155 0.20 170 0 0 170 1.40 CL1井 155 0 135 160 130 0 40 1.90 Y1井 165 30 135 0.45 25 0 0 25 1.40 L1井 310 20 270 25 0 0 25 DS1井 350 127 208 20 0 0 20 金沙厂 175 165 10 35 0 34 1 Z103井 170 120 50 100 0 35 45 1.48 蓼叶坝 220 140 80 0.84 130 35 95 0 1.29 Z101井 310 10 300 0.27 200 5 0 195 2.53 JZ1井 285 5 280 0.33 150 100 0 50 2.45 FS1井 280 70 210 140 140 0 0 岩孔 270 10 260 80 65 0 15 松林 270 45 225 0.21 90 50 10 30 4.58 
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表 2 滇黔北坳陷筇竹寺组沉积相类型及特征
相 亚相 微相 颜色 岩石类型 沉积构造 古生物 陆棚 浅水陆棚 碳酸盐质陆棚 浅灰色 粉晶灰岩 块状层理 砂质陆棚 浅灰色、灰色 粉砂岩 以平行层理、块状层理为主,可见交错层理,发育钙质结核 泥质陆棚 灰绿色、灰色、浅灰色 黏土质泥岩、灰质泥岩 水平层理 砂泥质陆棚 灰黑色、灰黑色 泥质粉砂岩 水平层理 深水陆棚 泥质陆棚 深灰色、灰黑色 页岩、硅质页岩、泥岩 水平层理、块状层理为主,发育泥质结核, 局部见不规则黄铁矿集合体,见莓球状黄铁矿 泥质陆棚中发育放射虫、海绵骨针、红藻。 浊积砂 灰黑色 泥质粉砂岩、 细砂岩 波状层理、水平层理
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表 3 滇黔北坳陷筇竹寺组地化特征（JZ1井数据引自文献[24]）
地化指标 雷波马劲子 镇雄蓼叶坝 遵义松林 JZ1井 上段 下段 上段 下段 上段 下段 上段 下段 TOC/% 0.01~2.62/0.76 0.03~3.55/1.14 0.01~1.83/0.84 0.56~1.7/1.29 0.02~1.66/0.21 0.26~13.7/4.58 0.22~0.52/0.33 0.6~4.91/2.45 U/TH 0.17~1.3/0.44 0.27~1.04/0.44 0.18~0.68/0.33 0.5~5.32/1.73 0.34~1.17/0.49 1.12~14.27/3.55 0.25~0.29/0.27 0.49~3.38/1.67 V/Cr 1.04~4.8/1.86 1.14~3.07/1.78 0.96~2.08/1.15 1.03~6.41/2.12 1.44~2.96/1.80 1.84~7.75/4.11 1.51~1.73/1.64 1.58~5.06/3.03 Ni/Co 2.63~6.24/3.75 2.9~6.74/3.83 2.14~4.62/3.08 2.32~15.56/4.67 2.43~5.72/3.65 4.93~26.19/13.20 2.25~2.82/2.49 2.63~6.79/4.44 注： 数据表示最小值~最大值/平均值。
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