渝東北五峰組—龍馬溪組黑色頁巖有機質富集主控因素

肖斌，郭東旭，馮明飛，熊姝臻，富向，趙忠海，李勝，孫玉華

（1.遼寧工程技術大學礦業學院，遼寧 阜新 123000；2.成都理工大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；3.遼寧工程技術大學環境科學與工程學院，遼寧 阜新 123000；4.遼寧地質工程職業學院，遼寧 丹東 118000；5.中石化經緯有限公司中原測控公司，河南 濮陽 457001）

0 引言

近年來，隨著國民生產對天然氣需求的日益增加，非常規天然氣勘探開發的力度也在逐年增大。自2012—2020 年，在四川盆地及其周緣地區的五峰組—龍馬溪組中發現了涪陵、威榮、威遠、長寧和昭通等頁巖氣田，總探明地質儲量為10 455×108m3［1］。隨著渝東、川南地區頁巖氣鉆探工作的大量開展，積累了很多地質資料，因此對這些地區的五峰組—龍馬溪組的黑色頁巖有機質富集主控因素討論較多，但使用的地球化學指標不盡相同［2-3］。此外，陳旭等［4］總結了頁巖氣示范區鉆井巖心中的筆石帶發育情況，并結合露頭資料提出了6 個頁巖氣有利區塊，認為重慶—川滇區塊中的北部城口—巫溪地區是五峰組和龍馬溪組黑色頁巖發育最穩定的地區，對同期頁巖氣開發有利。

本文以渝東北城口地區五峰組—龍馬溪組黑色頁巖為研究對象，對影響有機質富集的主要因素進行了總結，并分析不同地球化學指標的變化機理，建立了一套總有機碳質量分數（TOC）與地球化學指標評價標準，更規范地對有機質富集的主控因素進行客觀分析。本文主要利用古氣候指標CIA，古初級生產力指標P，P/Ti，Ba，Ba/Al，SiXS，陸源碎屑通量指標Al，Zr，Zr/Al，氧化還原評價指標V，U，Mo 等地球化學指標對五峰組—龍馬溪組黑色頁巖的沉積環境和有機質富集因素進行分析。通過采集渝東北地區城口月亮坪剖面五峰組—龍馬溪組黑色頁巖樣品，立足元素地球化學的基本理論，確定了有機質富集的主控因素。研究成果為奧陶紀—志留紀的古環境重建提供基礎數據，同時也為海相頁巖氣勘探靶區的確定提供基礎理論支撐。

1 區域地質概況

在奧陶紀末—志留紀初期，華南板塊（由揚子地塊和華夏地塊組成）與南極岡瓦納大陸分離，但仍然依附于岡瓦納大陸西北緣的古赤道附近［5］。四川盆地位于上揚子地塊，整個上揚子地塊在奧陶紀末被廣泛的陸表海覆蓋［6］。晚奧陶世—早志留世是加里東運動最強烈的時期，上揚子地塊處于擠壓狀態，地塊周緣開始形成眾多隆起，如西北部的川中隆起，南部的滇黔古陸（黔中隆起）和東南部的江南—雪峰隆起［7］。由于上揚子地塊被這些古陸和隆起所包圍，使得中奧陶世由具有廣泛特征的海域演變為晚奧陶世北部與廣海相接的半局限海域，形成了大面積低能、欠補償、缺氧的沉積環境［8］。

渝東北城口地區位于上揚子地塊北部的南大巴山褶皺沖斷帶，研究區發育下古生界和二疊系—三疊系中等強度褶皺，構造復雜。上奧陶統五峰組—下志留統龍馬溪組頁巖在城口一帶，由于受大巴山弧形構造變形影響，埋深差異較大，褶皺變形導致埋深在0～2 500 m。研究表明，晚奧陶世—早志留世本區一直保持陸架—次深海環境，形成深水陸棚陸源碎屑夾生物碎屑的富有機質頁巖、硅質頁巖的混合沉積［9］。研究區構造格架及剖面位置見圖1。

圖1 晚奧陶世—早志留世渝東北地區構造格架及剖面位置Fig.1 Tectonic framework and profile location of northeast Chongqing during Late Ordovician-Early Silurian

2 樣品采集與測試

月亮坪剖面位于重慶市城口縣明中鄉（見圖1）。月亮坪剖面從底部向上依次發育上奧陶統臨湘組（O3l）、五峰組（O3w）以及下志留統龍馬溪組（S1l）、小河壩組。五峰組—龍馬溪組頁巖筆石帶鑒定及劃分是根據陳旭等［4］的研究。臨湘組巖性為灰黃綠色粉砂質頁巖，與上覆五峰組整合接觸（見圖2a）。五峰組巖性主要為黑色、灰黑色薄層狀硅質頁巖、黏土質頁巖，筆石發育，在五峰組中部可見灰白色凝灰巖條帶數層，單層厚0.5～1.0 cm（見圖2b）。五峰組頂部發育厚約20 cm的含硅質白云巖，表面風化，未見典型赫南特階化石，與上覆龍馬溪組整合接觸（見圖2c）。龍馬溪組整體出露好，其下部巖性為灰黑色、黑色紋層狀硅質頁巖，筆石發育（見圖2d）；中下部為灰黑色紋層狀粉砂質頁巖，粉砂質含量為自下而上呈增多的趨勢，筆石發育（見圖2e，f）； 中上部為灰黑色不規則紋層狀黏土質頁巖、粉砂質泥巖，筆石發育，可見凝灰巖條帶，凝灰巖條帶向上數量增多、厚度減薄，在凝灰巖出現頻率最大的層段可見厚約5～10 cm 的含重晶石泥巖數層和含重晶石結核的粉砂質泥巖數層（見圖2g）；上部為灰黑色、灰黃色紋層狀粉砂質泥巖，筆石發育（見圖2h），局部夾粉砂巖條帶。

圖2 月亮坪剖面野外地質特征Fig.2 Field geological characteristics of Yueliangping profile

為研究該地區五峰組—龍馬溪組黑色頁巖段沉積構造背景和有機質富集主控因素，對月亮坪剖面按照2～3 m 的間隔進行采樣，地層界線附近局部采樣間隔加密至10～20 cm，共采集27 件樣品。主量元素樣品處理和測試在南京大學現代分析中心完成，樣品測試儀器為ARL-9800 型X 熒光光譜儀（XRF）。微量元素樣品處理和測試在中國科學院青藏高原研究所完成，樣品測試儀器為ICP-MS X SERIES 電感耦合等離子體質譜儀?？傆袡C碳質量分數測試分析在核工業北京地質研究院完成，樣品使用Eltra CS580A 碳硫分析儀進行測試。

3 元素地球化學特征

3.1 主量元素特征

渝東北城口月亮坪剖面五峰組—龍馬溪組黑色頁巖的大多數樣品中，質量分數（w）最高的主量元素是SiO2，介于43.42%～94.61%，均值為78.30%。其中：五峰組底部硅質頁巖w（SiO2）最高，均值為90.38%；五峰組頂部觀音橋段w（SiO2）最低，均值為15.52%。質量分數次高的主量元素是Al2O3，質量分數介于1.68%～15.39%，均值為6.64%。這與黑色頁巖主要組成礦物鋁硅酸鹽黏土礦物有關。

3.2 微量元素特征

月亮坪剖面五峰組—龍馬溪組黑色頁巖微量元素的特征分析主要是基于它們的地球化學行為，故將其按照碎屑指標和高場強元素進行分析。為了便于解釋，通常使用富集因子（EF）進行表征［10］。如果EFX＞1，那么元素X 相對于平均頁巖（標準化之后的）富集；如果EFX＜1，則相對虧損；如果富集因子EFX＞5，元素為顯著富集［10］。平均頁巖的TOC、主量元素、微量元素豐度來自Wedepohl 的研究成果［11］。微量元素富集因子分布特征見圖3。

圖3 微量元素富集因子分布特征Fig.3 Distribution characteristics of trace element enrichment factors

3.2.1 碎屑指標（包括大離子親石元素）

大離子親石元素的離子半徑大、離子電荷低，化學性質活潑，易溶于水，地球化學活動性強［12］。大離子親石元素Rb，Cs 的富集因子在1～2，顯示為較平均頁巖輕微富集，表明研究區五峰組—龍馬溪組沉積的元素富集程度相對一致。此外，Rb 和Cs 屬于海洋沉積物中的碎屑相，通常隨碎屑稀釋物和生物稀釋物的變化而變化［12］。Sr 和Ba（除觀音橋段之外）的富集因子具有如下特征：月亮坪剖面EFSr在0.5～1.1，表現出輕微虧損至接近平均頁巖的特征；而EFBa在20～51，且五峰組相較于龍馬溪組表現出更強烈富集。與平均頁巖相比較，月亮坪剖面黑色頁巖同時富含La 和Ce，表明元素賦存與Ti（代表粗粒碎屑組分）和Al2O3（代表黏土組分）有關。

3.2.2 高場強元素

高場強元素與大離子親石元素都屬于不相容元素。高場強元素離子電價較高、半徑較小，具有較高離子場強，難溶于水，元素地球化學性質比較穩定，不易受蝕變、變質、風化作用的影響，常用來恢復蝕變巖石的原巖性質。高場強元素Sc，Zr，Nb，Hf，Ta，Th 的分布主要受鋁硅酸鹽組分的控制。月亮坪剖面黑色頁巖的Sc，Ga，Zr，Nb，Hf，Th 相較于平均頁巖均表現出輕微富集或接近平均頁巖的特征，Ta 則表現出輕微虧損或近似平均頁巖的特征，表明這些頁巖的物源區原巖性質非常接近。

3.3 有機碳特征

由月亮坪剖面五峰組—龍馬溪組黑色頁巖TOC分析結果可知：月亮坪剖面五峰組下部頁巖的TOC 較低，介于0.86%～1.83%，平均為1.43%；五峰組中—上部頁巖的TOC 波動較大，介于0.66%～4.18%，平均為2.78%；五峰組頂部觀音橋段TOC 較高，為3.25%。龍馬溪組黑色頁巖段下部的TOC 具有一定波動，介于2.64%～4.87%，平均為3.7%；龍馬溪組黑色頁巖段中—上部的TOC 存在一定波動，整體較高，介于2.12%～5.41%，平均為3.85%。

4 有機質富集因素分析

4.1 古氣候

化學風化指數CIA 可以對沉積物的古氣候進行重建，反映的是物源區的化學風化強度和氣候特征［13］。在A-CN-K（Al2O3-CaO*+Na2O-K2O）三元圖（見圖4。圖中Ka，Chl，Gi，Sm，Mu，Pl，Kfs，Illite 分別為高嶺石、綠泥石、三水鋁石、蒙皂石、白云母、斜長石、鉀長石、伊利石）中，由于K 交代作用，樣品實際風化趨勢線（橙色線）可能偏離母巖的理想風化趨勢線，向K 端元偏移。實際風化趨勢線與長石連接線（Pl-Kfs）的交點（綠色五星）表明未風化烴源巖的長石比例，理想風化趨勢線的反向延長線與CN-K 邊線的交點（紅色圓點）得到m值。利用m 值對樣品的w（K2O）進行校正，得到校正后的K2Ocorr，再用K2Ocorr計算得到校正后的化學風化指數（CIAcorr）。

圖4 月亮坪剖面A-CN-K 三元圖Fig.4 A-CN-K ternary diagram of Yueliangping profile

月亮坪剖面的五峰組和龍馬溪組頁巖在A-CN-K三元圖中，可以劃分為3 個群組（見圖4）：群組1 為五峰組最底部的3 件樣品，位于中—高等程度化學風化區域；群組2 為部分五峰組和大部分龍馬溪組樣品，位于低等與中—高等程度化學風化區域分界線附近；群組3 為部分五峰組和龍馬溪組樣品，還包括觀音橋段的樣品，位于低等程度化學風化區域。

CIA 值可作為氣候變化的指標［13］。在熱帶濕熱氣候沉積的沉積物（尤其是細粒泥質巖石），CIA 值通常在85～100； 在溫暖潮濕氣候沉積的沉積物，CIA 值通常在70～85；而在寒冷干旱氣候沉積的沉積物，CIA 值通常在50～70［13］。本次研究中發現，月亮坪剖面的樣品大多經歷了成巖后期的K 交代作用（見圖4），因此對樣品的w（K2O）進行了校正，并計算CIAcorr值，以此值來評價其沉積期的古氣候。

月亮坪剖面五峰組頁巖的CIAcorr值整體呈逐漸減小的趨勢（見圖5。圖中藍色虛線為觀音橋段，陰影部分表示氧化還原程度，顏色越深表示還原性越強）。其底部3 件樣品的CIAcorr值介于75.00～85.00，向上減小至60.00～75.00，在靠近觀音橋段出現小范圍波動，物源區氣候條件在溫暖潮濕氣候與寒冷干旱氣候之間波動。觀音橋段的CIAcorr值為68.37，仍然略高于平均頁巖（64.55），物源區屬于寒冷干旱氣候。龍馬溪組頁巖的CIAcorr值較觀音橋段有所增高，介于70.00～75.00，物源區屬于溫暖潮濕氣候，但在龍馬溪組上部出現1次小波動和1 次明顯波動，CIAcorr值分別降低至67.99（樣品YLP22 粉砂質頁巖）和60.85（樣品YLP24 含白云質頁巖）。第1 次波動可以解釋為物源區氣候出現小幅度變冷；第2 次波動較大，由于w（Ba）大幅度增加，推測其沉積物源可能有所變化，比如有冷泉物質來源等。

4.2 陸源碎屑通量

元素Al 和Zr 很少受到風化或成巖過程的影響，因此被認為是陸源碎屑通量的有用指標［10］。元素Al 主要來源于鋁硅酸鹽黏土礦物［14］。元素Zr 通常賦存在黏土礦物或較粗粒的礦物中，如石英、鋯石、輝石等［15］。因此，Zr/Al 可作為沉積物中較粗粒級（如粉砂級顆粒礦物）的指標［15］。陸源碎屑通量較大會對沉積物中有機質造成稀釋作用，導致沉積物中有機質含量降低，而陸源碎屑輸入的黏土礦物在海水中會吸附有機質，降低有機質被氧化的速率，保護有機質進入沉積物中。

研究區剖面五峰組頁巖w（Al）和w（Zr）表現出基本一致的變化趨勢，整體上均是向上增大，隨后在觀音橋段附近出現波動；龍馬溪組頁巖w（Al）和w（Zr）整體波動較大，尤其在底部靠近觀音橋段波動頻繁（見圖5）。

研究區剖面五峰組頁巖w（Al）整體上表現出向上增大的趨勢。在靠近觀音橋段樣品YLP10 處顯著增加，隨后減小，而w（Al）和Zr/Al 在五峰組中下部呈增加—減小—增加的趨勢； 在靠近觀音橋段附近1 m 范圍內Zr/Al 出現小范圍波動，而w（Zr）在樣品YLP10 處顯著增加，隨后減?。ㄒ妶D5）。這表明五峰組頁巖在沉積早—中期，鋁硅酸鹽黏土礦物碎屑通量緩慢增大，而粉砂級顆粒礦物碎屑通量呈增加—減小—增加的趨勢，推測自五峰組底部向海平面逐漸升高，同時物源區也在隆升，粉砂級顆粒礦物碎屑通量增大，在樣品YLP10 處鋁硅酸鹽黏土礦物碎屑通量顯著增加，隨后在觀音橋段減小。觀音橋段的陸源碎屑通量整體較小，但以粉砂級顆粒礦物為主，此時海平面或許下降到最低。整體上，龍馬溪組頁巖w（Al）和w（Zr）呈相同的變化趨勢，在靠近觀音橋段之上1 m 范圍內均出現頻繁波動，隨后向上增大；而Zr/Al 在底部出現1 次顯著增大，隨后減小，并趨于平緩，僅在頂部出現與w（Zr）相同的減小趨勢（見圖5）。這表明龍馬溪組頁巖沉積期間陸源碎屑通量較五峰組整體有所增大。其中，粉砂級顆粒礦物的碎屑通量變化平緩，而鋁硅酸鹽黏土礦物的碎屑通量在觀音橋段附近頻繁波動，隨后增加。由圖5可看出：五峰組的TOC 與w（Al）呈顯著正相關，與w（Zr）不相關，表明鋁硅酸鹽黏土礦物的碎屑通量對有機質富集有一定促進作用；而龍馬溪組TOC 與w（Al），w（Zr）沒有明顯的相關性，有機質富集或許受到其他因素的控制。

4.3 古氧化還原條件

元素V，U，Mo 可以作為氧化還原條件評價指標，為了消除陸源碎屑通量對其的稀釋作用，利用V/Al，U/Al，Mo/Al 對研究剖面的古氧化還原條件進行評價。氧化還原條件的分類是依據底水中的O2，H2S 含量進行劃分，一般將其劃分為氧化、貧氧、缺氧、靜海相（水體中存在游離的H2S）［10］。利用V/Al，U/Al，Mo/Al 對研究區剖面的古氧化還原條件進行評價時發現，在1 條剖面上能夠識別出其在垂向上氧化還原條件的相對變化，但是無法定性地對其氧化還原條件的程度進行識別。因此，引入比較常用的U/Th，V/Cr，V/Sc 判別指標，以此來綜合評價研究剖面的古氧化還原條件，具體標準見表1［10］。

表1 古氧化還原條件判別標準Table 1 Discriminant criteria for paleoredox conditions

研究區剖面五峰組和龍馬溪組頁巖的V/Al，U/Al，Mo/Al 整體表現出相對一致的變化趨勢，五峰組和龍馬溪組中—下部V/Al，U/Al，Mo/Al 相對于平均頁巖表現出強烈富集，龍馬溪組中—上部表現為顯著—輕微富集（見圖5）。

研究區剖面五峰組頁巖EFV，EFU，EFMo與U/Th，V/Cr，V/Sc 整體表現出相同的變化趨勢。由U/Th，V/Cr，V/Sc可以識別出五峰組底部0～6 m 為貧氧（見圖5），在靠近觀音橋段EFU，EFMo出現頻繁波動，表現出貧氧—缺氧，其余為缺氧；在樣品YLP05 處出現EFV和EFMo降低，推測或許在該段時期其水體達到靜海相，出現一段短暫的局限滯留環境，水體中Mo 元素來源受到限制，導致沉積物中Mo 元素富集程度降低。龍馬溪組底部靠近觀音橋段頁巖EFU，EFMo出現頻繁波動，向上EFV，EFU，EFMo，U/Th，V/Cr，V/Sc 整體表現出減小趨勢，表明龍馬溪組下部頁巖為貧氧—缺氧的條件，向上在19～26 m 為缺氧條件，而上部頁巖則表現為貧氧—氧化條件。五峰組和龍馬溪組頁巖的TOC 與氧化還原條件判別指標表現出相似的變化趨勢（見圖5），僅在龍馬溪組上部貧氧—氧化條件出現不一致，這反映了月亮坪剖面的TOC 整體受控于氧化還原條件，而龍馬溪組上部在貧氧—氧化條件下，TOC 的富集程度受到了其他因素的影響，比如古初級生產力等，具體在下文中進行討論。

4.4 古初級生產力

磷/鈦（P/Ti）和鋇/鋁（Ba/Al）被認為是有機物生產力的代表［16］。P 是浮游生物最重要的營養元素［17］。此外，磷作為骨骼材料的主要成分，在許多代謝過程中起著基礎作用［10］。因此，磷被廣泛用作古初級生產力的指標［10］。為了消除有機質和自生礦物對陸源碎屑物質中絕對磷的稀釋效應，采用P/Ti 或P/Al 來評價古初級生產力，而不是絕對磷含量［18］。Ba 在許多生物代謝過程中起著重要作用，因此Ba 也可作為海洋古初級生產力的地球化學指標。前人對現代海洋沉積物的研究發現，沉積物中Ba 的積累率與古初級生產力呈正相關［18］。Dean 等［18］利用Ti 或Al 消除其他成分對Ba 的稀釋效應，并建議利用Ba/Ti 或Ba/Al 定性評價古初級生產力。

還原條件可能有利于更有效地從有機物中回收有機磷，從而降低磷的埋藏效率。而氧化條件有利于通過吸附鐵-氫氧化物，將再礦化磷保留在沉積物中［18］。判斷氧化還原依賴性磷被海水回收和（或）被沉積物封存的一個有用指標是Corg/Ptot，可以了解海洋環境下氧化還原依賴性磷埋藏和再循環過程，高Corg/Ptot反映低磷埋藏效率和（或）增強的磷循環［18］。據此，結合海水氧化還原條件和Corg/Ptot，可以更準確地判斷沉積物中磷所反映的古初級生產力水平。

過剩硅（SiXS）主要歸因于生物硅，可以作為古初級生產力的指標［10］。平均頁巖中的Si/Al 為3.11［11］。

月亮坪剖面五峰組和龍馬溪組頁巖的P 與P/Ti，Ba 與Ba/Al 的變化趨勢基本一致。這說明與Ti 和Al相關的組分對元素P 和Ba 沒有明顯的稀釋效應，五峰組的P/Ti 和Ba/Al 要高于龍馬溪組。w（SiXS）表現為在五峰組自下而上逐漸增大的趨勢，在觀音橋段附近出現較大波動，觀音橋段達到最小值（2.65%），自龍馬溪組底部開始增大，在樣品YLP18 達到最大值（33.28%），隨后呈現逐漸減小的趨勢（見圖5）。

月亮坪剖面五峰組頁巖的P/Ti 在底部放射蟲硅質巖樣品（YLP02）中出現顯著增大，其對應的Corg/Ptot值也顯著增大，反映缺氧條件下磷的再循環，五峰組其余樣品的P/Ti 相對集中，平均為0.15；五峰組的w（SiXS）值大部分大于30.00%，這與在薄片中觀察到的豐富的硅質放射蟲相一致，靠近觀音橋段附近有所減小，表明五峰組整體具有高的古初級生產力。觀音橋段的P/Ti為0.39，w（SiXS）值為2.65%，其較低的w（SiXS）值是因為自身巖性為白云巖，觀音橋段同樣具有高的古初級生產力。龍馬溪組下段約16 m 范圍內，大部分P/Ti 介于0.10～0.25，局部出現低于0.10 的值，其對應的Corg/Ptot值均在450～1 000，反映了缺氧條件下磷的再循環；w（SiXS）值大部分在10.00%～35.00%（平均為24.92%），表明龍馬溪組下段具有中—高的古初級生產力。龍馬溪組上段P/Ti 大部分在1.00 以下，其對應的Corg/Ptot值均介于400～1 200，盡管此時水體含氧水平在增強，處于從缺氧向貧氧過渡，但是也表明磷出現了一定程度的再循環；w（SiXS）值介于5.00%～20.00%，波動較大，反映古初級生產力也發生了變化，整體具有中—高的古初級生產力。

4.5 有機質富集主控因素

在郭旭升［19］對焦石壩地區五峰組和龍馬溪組頁巖有機質含量評價、前人［3，20］對長寧、石柱地區五峰組和龍馬溪組頁巖TOC 和沉積環境特征評價的基礎上，本文對TOC 及其他環境指標的評價標準進行了劃分（見表2）。

表2 TOC 及其他環境指標評價標準Table 2 Evaluation criteria for TOC content and other environmental indicators

評價標準劃分的目的是在本文中更規范地對有機質富集的主控因素進行客觀分析，以利于今后在區域上進行不同剖面間的對比。

月亮坪剖面五峰組下部沉積時期，氣候溫暖潮濕，有利于海洋生物的生長和繁殖，海洋古初級生產力高，硅質放射蟲發育，陸源碎屑通量低，大量的有機質隨著以粉砂級礦物為主的碎屑向海底沉降，水體為貧氧條件，對有機質造成氧化破壞。盡管沉積物中有機質顯著富集，但該時期沉積物中過高的硅質形成了硅質巖相，對巖石中TOC 有一定的稀釋效應，導致TOC 較低。在這一時期，高的古初級生產力為有機質富集提供了豐富的物質基礎，但貧氧條件不利于有機質保存。

五峰組中—上部沉積時期，氣候開始變冷，形成了溫暖潮濕—寒冷干旱過渡氣候，仍然為高的古初級生產力，這種持續高的古初級生產力產生的大量有機質，持續消耗著海洋水體的氧氣，導致該時期水體以缺氧為主。局部為靜海相條件，大量的自生黃鐵礦發育，中部沉積期的碎屑通量低，以黏土礦物為主，由于黏土礦物吸附有機質，因此有利于有機質的保存。而上部沉積期的碎屑通量由低變高，以粉砂級礦物為主，這不利于有機質的保存。在這種環境條件下，沉積了碳質硅質頁巖相，沉積物中有機質顯著富集，但TOC 波動較大，整體為中—高。在這一時期，高的古初級生產力和缺氧—靜海相水體條件共同保障了沉積物中有機質顯著富集及中—高的TOC。

五峰組頂部沉積時期，屬于觀音橋段沉積期，沉積了碳質白云巖相，該時期已經變為寒冷干旱氣候，推測其物源區受到赫南特階岡瓦納大陸冰川的影響較為明顯，也可能與拉張背景下的冷泉滲流作用相關。但無論是哪種原因，該地區仍保持了高的古初級生產力，以粉砂級礦物為主的低碎屑通量不會對有機質造成太大破壞，水體為缺氧條件，有利于有機質的保存，沉積物中有機質表現為顯著富集和高的TOC。在這一時期，高的古初級生產力和缺氧的水體條件共同控制了有機質的顯著富集和高的TOC。

龍馬溪組黑色頁巖段沉積時期，氣候回暖，為溫暖潮濕氣候。在黑色頁巖段下部沉積時期，海洋古初級生產力高，大量的有機質隨著低—中等的碎屑通量向海底沉降，這種以粉砂級礦物為主的碎屑輸入并不利于有機質的保存，但水體整體為貧氧—缺氧條件，對有機質的保存有利。在這種條件下形成了含碳質黏土質頁巖、含碳質粉砂質頁巖相，最終沉積物中有機質表現為顯著富集，TOC 有一定波動，為中—高的TOC。在這一時期，高的古初級生產力是控制有機質顯著富集的主要因素，貧氧—缺氧的水體條件對沉積物中最終積累中—高的TOC 起到重要作用。

龍馬溪組黑色頁巖段中—上部沉積時期，隨著營養物質不斷消耗，古初級生產力有降低趨勢，為中—高，碎屑通量也為中—高，但以黏土礦物為主的碎屑輸入有利于有機質保存，貧氧—缺氧的水體條件對有機質造成破壞。在這種條件下沉積了碳質黏土質頁巖、含碳質粉砂質頁巖相，沉積物中有機質顯著富集，為中—高的TOC。在這一時期，中—高的古初級生產力是控制有機質顯著富集的主要因素，以黏土礦物為主的碎屑通量對有機質保存起到不可忽視的作用。

5 結論

1）渝東北城口地區五峰組早期氣候溫暖潮濕，中—晚期開始變冷，到末期轉變為寒冷干旱氣候，隨后的龍馬溪組沉積時期整體回暖。伴隨著氣候的變化，五峰組—龍馬溪組整體表現出高的初級生產力，僅在龍馬溪組沉積晚期有所降低。

2）五峰組上部和龍馬溪組黑色頁巖段下部沉積時期，以粉砂級礦物為主的碎屑輸入不利于有機質的保存； 而在五峰組中部和龍馬溪組黑色頁巖段中—上部沉積時期，以黏土礦物為主的碎屑輸入可以吸附有機質，并快速進入海底沉積物中，有利于有機質的保存。

3）五峰組沉積早期高的古初級生產力為有機質富集提供豐富的物質基礎，但貧氧條件不利于有機質的保存。龍馬溪組黑色頁巖段沉積時期，有機質富集的主要因素是高的古初級生產力；在下部沉積時期，水體中貧氧—缺氧條件對沉積物中最終積累中—高的TOC起到重要作用；而在中—上部沉積時期，以黏土礦物為主的碎屑通量對有機質的保存起到不可忽視的作用。