陸表海頁巖沉積微相類型及微相分布模式
——以川南地區五峰組—龍馬溪組為例

王紅巖，施振生，孫莎莎，趙群，周天琪，程峰，拜文華

（1.中國石油勘探開發研究院，北京 100083；2.國家能源頁巖氣研發（實驗）中心，河北廊坊 065007）

0 引言

陸表海是指位于大陸內部或陸棚內部的、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粒碎屑巖沉積為主的渾水沉積作用兩種模式[2]。奧陶紀至志留紀，上揚子陸表海廣泛發育。晚奧陶世之前，上揚子地區以清水碳酸鹽臺地沉積為主[3]；晚奧陶世—早志留世，由于構造活動和火山噴發等影響[4-5]，陸源碎屑供給增加[6]，上揚子地區轉變為渾水細粒碎屑巖沉積作用，形成厚達500 m的上奧陶統五峰組—下志留統龍馬溪組黑色頁巖。該套頁巖由于具有高總有機碳（TOC）含量、高含氣量、高生物成因硅含量、有機孔發育、層理[7]及微裂縫[8]發育等特征而成為頁巖氣勘探開發的重點層系。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，學術界普遍認為，該套頁巖可劃分出陸棚相和潮坪相等[10-12]，陸棚相可細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，頁巖因為粒度細、紋層和層理識別難度大、古生物遺跡不發育等原因[26]，造成五峰組—龍馬溪組沉積微相細分及編圖難以開展，嚴重制約了頁巖氣資源評價和有利區帶分布預測。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、干酪根鏡檢有機質類型分析和X-衍射全巖礦物組成分析等，細分沉積微相類型，建立各沉積微相典型圖版。以此為基礎，創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 地質背景

上奧陶統五峰組—下志留統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]。受廣西運動影響，揚子陸塊與華夏陸塊發生匯聚[31]，揚子地區東南和江南盆地在寒武紀末相繼隆升，揚子地區也由被動大陸邊緣盆地轉化為前陸盆地[19,28]。早—中奧陶世，揚子地區主要發育碳酸鹽臺地沉積[19,32]。晚奧陶世，揚子地區主要發育碎屑巖-碳酸鹽巖混積臺地沉積和碳酸鹽緩坡沉積[10]。奧陶紀—志留紀，全球海平面快速上升，古陸大規模隆升[4]。該時期，上揚子地區由南向北依次發育黔中隆起、武夷—云開隆起、雪峰隆起、樂山—龍女寺古隆起和漢南古陸，前隆之間為中上揚子隆后盆地（見圖1a），沉積環境主要為淺海深水盆地[33]。志留紀早期，南東方向擠壓作用增強，中上揚子地區不斷抬升，樂山—龍女寺古隆起逐漸擴大，海域縮小海水變淺，沉積分異作用加劇。該時期，中上揚子地區夾持在樂山—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]

川南地區位于中國南方上揚子地臺西南緣，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、黔北凹陷以北的區域[35]，面積約為4×104km2（見圖1a）。研究區內五峰組—龍馬溪組頁巖大面積發育，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寶塔組瘤狀灰巖呈平行不整合接觸（見圖1b），根據巖性、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；上部巖性段對應筆石帶WF4，主要由介殼灰巖組成，富含赫南特貝動物群化石[37]。龍馬溪組與五峰組整合接觸，可細分為龍一段（對應筆石帶 LM1—LM8）和龍二段（對應筆石帶LM9）[36,38]。其中，龍一段細分為龍一1亞段（對應筆石帶 LM1—LM5）和龍一2亞段（對應筆石帶LM6—LM8），龍一1亞段進一步細分為龍一11（對應筆石帶LM1）、龍一12（對應筆石帶LM2—LM3）、龍一13（對應筆石帶LM4）和龍一14小層（對應筆石帶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、紋層和微裂縫發育[8-9]，是目前頁巖氣勘探開發的優質頁巖段；龍二段由灰綠色、黃綠色頁巖組成，有時夾粉砂巖或泥質灰巖。龍二段由下至上砂質含量增加，構成向上變粗沉積序列。

五峰組—龍馬溪組沉積時期，川南地區北部發育樂山—龍女寺古隆起，南部發育黔中—雪峰古隆起，頁巖地層由沉積中心向南北兩側上超尖滅。樂山—龍女寺古隆起向南發育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，地貌上表現為一洼形區域[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（包括元素測井數據、常規測井數據、巖性錄井數據及分層數據）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）開展了系統的分析化驗（分析項目包括常規薄片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研究院實驗中心開展。

研究分 4個步驟：①系統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、微裂縫發育特征等，從而初步確定沉積微相；②通過常規薄片、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準特征圖版，進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、硅質含量等值線圖、鈣質含量等值線圖、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結合研究區構造背景、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、圖像采集與粒徑統計等步驟。圖像采集選用攜帶冷排放的 Hitachi場發射掃描電鏡，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Nano Measurer 1.2軟件分別測量不同類型礦物粒徑50～100顆，并統計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、有機質類型等特征，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 川南地區五峰組—龍一1亞段含氣頁巖沉積相類型及細分

3.1 三角洲相

三角洲相位于地形坡折1之上（見圖2），研究區發育三角洲前緣亞相，可細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 川南地區樂山—龍女寺古隆起南側五峰組—龍一1亞段頁巖沉積古地形及微相劃分（據文獻[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，發育透鏡狀層理和粒序層理。以粗粉砂和細粉砂為主，粗粉砂含量大于 30%，粗粉砂和細粉砂呈懸浮狀混雜堆積于細粒泥中（見圖3a）。粗粉砂和細粉砂主要為方解石、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構（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，發育薄層狀和塊狀層理，頁巖顆粒以細粉砂為主（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質均以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），研究區發育潮間坪亞相，可細分為鈣質坪和黏土坪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 川南地區五峰組—龍一1亞段含氣頁巖不同沉積微相特征

①鈣質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。頁巖以細粉砂為主（含量大于95%），顆粒支撐結構（見圖 3b），局部見準同生方解石基底式膠結（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，其他特征與鈣質坪相似。

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

3.3 陸棚相

陸棚相發育于正常浪基面之下（見圖2），根據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，頁巖鈣質含量高、粒度較粗（見表2）。根據頁巖礦物組分特征，該亞相可細分出鈣質陸棚和黏土質陸棚2個微相，鈣質陸棚頁巖方解石和白云石含量高，而黏土質陸棚頁巖黏土礦物含量高。

①鈣質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，細粉砂含量大于90%，整體呈顆粒支撐結構（見圖3c）。掃描電鏡下，方解石形態不規則（見圖4c），邊緣多發生溶蝕，粒徑為6.7～24.6 μm（平均17.5 μm）；白云石多呈淺灰色菱形，周邊常發生方解石化，內部發育溶蝕孔隙，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），少數可達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%）。發育砂泥互層型水平層理（見圖5c），局部可見小型正粒序層理（見圖5d）。

圖5 川南地區五峰組—龍一1亞段不同沉積微相頁巖層理特征

②黏土質陸棚以黏土礦物（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。黏土質陸棚發育砂泥互層型水平層理，局部可見小型正粒序層理。

淺水陸棚頁巖有機質為Ⅰ型干酪根，腐泥組含量可達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（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。以細粉砂和細粒泥為主，細粉砂含量大于70%，整體呈顆粒支撐結構（見圖3d）。細粉砂主要為石英、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，被方解石環邊交代，粒徑 4.43～32.37 μm（平均值8.92 μm）；方解石多為不規則狀，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。細粒泥主要為自生微晶石英，粒徑小于4 μm。深水斜坡頁巖發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。有機質主要為Ⅰ型干酪根，腐泥組含量達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。頁巖粒度以細粉砂和細粒泥為主，細粉砂含量大于50%，整體呈雜基支撐（見圖3e）。細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，周緣被方解石環邊交代，粒徑為 5.39～22.23 μm（平均 13.83 μm）。細粒泥粒徑小4 μm，主要為微晶石英。深水平原頁巖發育書頁型水平層理（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。有機質腐泥組含量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?；蚣象w狀（見圖4f）。細粉砂顆粒主要為方解石，含有少量白云石、石英和黏土礦物。深水洼地頁巖發育書頁型水平層理（見圖5h、圖5i）。有機質為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，多發育于深水斜坡位置（見圖2），由泥質沉積滑塌形成（見表2）。

重力流沉積以細粉砂和細粒泥為主，雜基支撐（見圖6a），細粒泥含量大于50%。偏光顯微鏡下，細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則狀，粒徑為4.97～14.35 μm（平均8.77 μm）。細粒泥主要為自生石英，粒度為1～3 μm、圓—次圓狀，呈單個顆?；蚣象w狀。重力流沉積頁巖較深水斜坡頁巖粒度細，表明沉積物可能來源于淺水陸棚亞相，具有遠源濁流沉積的特點。重力流沉積中常發育正粒序構造（見圖6a）、變形構造（見圖 6b）、沖刷-充填構造（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。有機質為Ⅰ型干酪根（見表2），腐泥組含量為95%～99%，含有少量鏡質組。

圖6 頁巖大薄片照片展示川南地區五峰組—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，發育低密度碎屑流，可細分為涌浪狀濁流和超循環濁流 2種類型。涌浪狀濁流分布于龍一1亞段頂部，以正粒序發育為特征，主要發育鮑馬序列Ta上段→Tb→Tc段。超循環濁流分布于龍一1亞段中部以及底部，逆正粒序發育，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，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，進行單井相分析（見圖7）。

4.1.1 威202井

威 202井位于威遠地區，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為生物碎屑灰巖外，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（平均小于3.9 μm）。該段發育書頁型水平層理，TOC平均值為2.6%，有機質以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育，TOC平均值為1.9%，有機質以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（小于 3.9 μm），發育書頁型水平層理，TOC平均值為9.4%，有機質以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）。該段發育砂泥遞變型水平層理，TOC平均值為4.3%，有機質以Ⅰ型干酪根為主。井深2 560.0～2 568.5 m為漫溢沉積，硅質含量為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%，有機質以Ⅰ型干酪根為主，發育砂泥互層型水平層理。井深2 537.4～2 549.5 m為黏土質淺水陸棚沉積，硅質含量為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%，有機質以Ⅰ型干酪根為主，砂泥互層型水平層理發育。

4.1.2 瀘206井

瀘 206井位于瀘州地區，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。該段發育正粒序層理，TOC值平均為1.3%，有機質以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、硅質含量（平均 59.5%）增加、粒度變細（平均小于6.4 μm）。該段砂泥遞變型和書頁型水平層理發育，TOC平均值為2.6%，有機質以Ⅰ型干酪根為主。五峰組頂部0.5 m頁巖中碳酸鹽含量高，代表了鈣質坪沉積環境。

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主要發育深水平原沉積，中間夾有 2層漫溢沉積。該段硅質平均含量為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，發育書頁型水平層理，TOC平均值為4.2%，有機質以Ⅰ型干酪根為主。井深4 020.8～4 031.5 m為重力流沉積，硅質（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育，TOC平均值為2.9%，有機質以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，發育書頁型水平層理。

4.2 連井相分析

以單井相分析為基礎，利用連井相對比法，綜合確定沉積微相規模，分析沉積微相的橫向變化規律。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中部，由北向南穿越川南地區，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，向南、北兩側水體逐漸變淺。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井區和黃205井區。該時期瀘208井為深水洼地沉積，黃205井發育重力流沉積，南部江頁探1井和北部足206井均發育深水斜坡沉積，王家1井發育淺水陸棚沉積。

4.3 沉積微相平面分布

研究系統編制五峰組—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，在粉砂級顆粒含量大于50%地區劃出水下分流河道微相；粉砂級顆粒含量為30%～50%地區劃分出分流間灣；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，川南地區處于前陸盆地構造背景[37]，西北部發育樂山—龍女寺古隆起（見圖 9），南部發育黔中—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，在古隆起斜坡區發育相對完整。

圖9 川南地區五峰組—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，發育3大地形坡折。

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

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

4.4 陸表海頁巖沉積微相分布模式

地質歷史時期，陸表海沉積環境廣泛分布，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 川南地區五峰組—龍一1亞段陸表海頁巖沉積相分布模式

陸表海細粒碎屑巖沉積環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。陸表海沉積環境中，由于地形起伏、物源性質差異、物質搬運路徑變化等，不同沉積相帶可細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，潮間坪可細分出鈣質坪和黏土坪微相，淺水陸棚亞相可劃分為鈣質陸棚和黏土質陸棚，深水陸棚亞相可細分出深水斜坡、深水平原和深水洼地3種微相。

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

陸表海細粒碎屑巖沉積環境的形成與相對活躍的構造環境、溫暖潮濕的古氣候及快速上升的海平面密切相關。寶塔組形成過期，周緣板塊構造活動穩定，陸源供給十分稀少，故揚子陸表海以清水沉積為主，碳酸鹽臺地大面積發育。從寶塔組進入五峰組形成時期，周緣板塊構造活動增強，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變為以渾水沉積作用，從而形成了大套的細粒碎屑巖。五峰組—龍馬溪組形成時期，川南地區整體處于熱帶—亞熱帶環境，氣候溫暖潮濕[6,20]，水體以平流為主[14]，水體含氧量低，故頁巖有機質含量高[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 結論

陸表海渾水環境發育三角洲相、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，潮間坪鈣質坪和黏土坪微相，淺水陸棚亞相鈣質陸棚和黏土質陸棚微相，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變為以細粒泥為主，硅質含量由 20%左右增加至大于 55%，鈣質和黏土礦物含量由大于 40%降至10%左右，有機質類型由Ⅱ2型轉變為Ⅱ1型和Ⅰ型。

物源和古地形控制著頁巖沉積微相類型與分布，物源供給充分區發育水下分流河道、分流間灣、黏土坪、黏土質陸棚、漫溢沉積等微相頁巖，物源供給不足區發育鈣質坪和鈣質陸棚微相頁巖，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造背景、溫暖潮濕的古氣候及快速上升的海平面密切相關，相對活躍的構造背景造成陸源碎屑供給增加，從而形成渾水細粒沉積，溫暖潮濕的古氣候有利于有機質的富集，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院南京地質古生物研究所陳旭院士完成，馬新華教授給予指導和幫助，中國石油勘探開發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。