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摘要：以贵州大方地区下寒武统牛蹄塘组富有机质泥页岩为研究对象，通过对其沉积相类型及特征、单井沉积相的详细研究，结合剖面及钻井资料，采用优势相法绘制古地理图，分析富有机质泥页岩沉积环境。分析认为，牛蹄塘组富有机质泥页岩主要沉积于陆棚环境，古蔺-习水一线以西为内陆棚沉积，发育一个明显的黑色岩系厚度低值带（水下隆起）；古蔺-习水一线以东地区为外陆棚沉积，在大方-黔西-修文-息烽一带发育一个明显的黑色岩系厚度高值带（凹陷区）。沉积水体总体上较为安静，沉积了磷块岩、硅质岩和黑色炭质页岩系，指示出了最大海泛面。黑色炭质页岩系厚度由数十米至百余米，代表了一个沉积相带空间分异不明显的相的持续性现象。
关键词：富有机质泥页岩；沉积环境；下寒武统牛蹄塘组；贵州大方
牛蹄塘组起源于刘之远（1941）在遵义市牛蹄塘附近创名的“牛蹄塘黑色页岩”，在1959年全国地层会议后改称牛蹄塘组。《贵州省岩石地层》（1997）及《贵州省区域地质志》（1987）定义牛蹄塘组为底部为黑色硅质岩及磷块岩夹黑色高炭质页岩，下部为黑色高炭质页岩，中上部为黑色炭质页岩夹灰绿色砂质页岩，为一套深色碎屑岩沉积。其与四川地区出露的筇竹寺组为同期异相地层。
1．区域地质概况
研究区位于贵州省西北部。依据贵州地区构造单元划分方案，构造单元分为四级，属扬子准地台、黔北台地隆起、遵义断凸、毕节北东向构造变形区。按照贵州省岩石地层的划分方案，隶属华南地层大区、扬子地层区、上扬子地层分区、黔北地层小区。
黔北地层小区基地系由中元古代四堡群和新元古代板溪群组成。沉积盖层由震旦纪晚期至晚三叠世中期海相碳酸盐岩和晚三叠世晚期以后陆相碎屑岩组成，普遍缺失志留系、泥盆系及下白垩统、古近系及新近系。因角度不整合及平行不整合关系，板溪群、南华系、石炭系、二叠系及上三叠统发育不全。寒武系牛蹄塘组主要出露于百纳穹状背斜核部。
2．沉积相类型及特征
研究区牛蹄塘组发育的是一套泥页岩层系，主要以暗色碎屑岩沉积为主，包括炭质页岩、硅质页岩、粉砂质泥岩、泥岩及泥质粉砂岩等，它们构成了页岩气储层重要的储集岩类型。
根据岩石学、沉积构造、钻井剖面垂向序列和生物化石组合等特征，判定其主要沉积于陆棚环境，并划分出了内陆棚和外陆棚两个沉积亚相。
2.1内陆棚
内陆棚是指向陆一侧与滨岸接壤的浅水区域，处于浪基面之上。牛蹄塘组上部、中上部发育此类沉积，其岩性主要为（含）粉砂质的泥岩、（含）泥质的粉砂岩，含炭量较低。
依据岩石学特征，把内陆棚进一步划分为四个沉积亚单元（表1），包括泥质粉砂质内陆棚、粉砂质泥质内陆棚、泥质内陆棚和含炭粉质内陆棚。
（1）泥质粉砂质内陆棚
位于靠近滨岸一侧的较浅水氧化-还原区，具有一定的水体能量，可受海流和风暴影响。岩性主要为灰色、浅灰色泥质粉砂岩（图1），局部夹泥岩薄层。泥质含量较低，粉砂质纹层发育，见水平层理和冲刷侵蚀面。见少量腹足化石碎片。
（2）粉砂质泥质内陆棚和含炭粉砂质泥质内陆棚
位于泥质粉砂质内陆棚靠近深海一侧，水体能量较低，较少受风暴的影响，沉积物具有较高的粉砂质含量，岩性为薄-中层粉砂质泥岩（图2），沉积构造主要见水平层理及少量韵律层理。根据岩性是否含炭划分出粉砂质泥质内陆棚和含炭粉砂质泥质内陆棚。
（3）泥质内陆棚
位于水体能量较低的海域，基本不受风暴的影响。沉积产物以灰色、灰绿色中层状泥岩为主，局部发育钙质泥岩。水平层理发育。为页岩气储层的有利沉积微相。
（1）炭泥质外陆棚和含炭质外陆棚
位于水体能量较低的海域，水动力条件最弱，基本不受海流和风暴的影响。根据页岩沉积与否和含炭量的高低，划分出炭泥质外陆棚和含炭质外陆棚。炭泥质外陆棚岩性为黑色、褐黑色泥岩、页岩（图3），有机炭含量高，见水平层理，反映了低能、贫氧以及低速欠补偿的较深水的沉积特征。这种持续低能的还原环境有助于有机质的保存，在特定条件下可向油气转化。而含炭质外陆棚岩性以泥岩为主，且含炭量相对较低。该微相为页岩气储层最有利的沉积相类型。
（2）含炭含粉砂泥质外陆棚
水体能量较低，水动力条件较弱。沉积物中具有少量的粉砂质成分，岩性主要为薄-中层含粉砂质泥岩（图4），局部见少量的泥岩。岩石含炭量较低，见水平层理。
（3）含粉砂炭泥质外陆棚
含粉砂炭泥质外陆棚相比炭泥质外陆棚水动力条件较强，沉积物中具有一定的粉砂质含量，见水平层理和少量冲刷侵蚀面。
（4）炭硅质泥质外陆棚和含磷炭泥质外陆棚
位于水体能量很低的海域，其中硅质可反应较深水的沉积环境。根据沉积物的成分，划分出炭硅质泥质外陆棚和含磷炭泥质外陆棚。炭硅质泥质外陆棚岩性以黑色薄层状硅质岩为主（图5、图6），炭质含量高。含磷炭泥质外陆棚岩性主要为黑色薄层状磷块岩夹灰黑色含炭质页岩，磷块岩呈薄层状产出，炭质页岩夹层厚度较小，炭质含量高，页理发育。
3.单井沉积相分析
研究区主要工程为方地1井（图7），钻井完整揭示了目的层位-牛蹄塘组，钻厚107.86m。岩性主要由黑色炭质页岩、黑色粉砂质泥岩、黑色泥岩、黑色硅质泥岩组成，底部为震旦系灯影组灰色蚀变海绿石质中-粗晶白云岩，顶部为明心寺组深灰色粉砂质泥岩与灰色石英细砂岩互层。
牛蹄塘组第一段，岩性主要有黑色炭质页岩、粉砂质页岩及炭质泥岩，底部见炭屑粉砂岩，顶部为灰黑色炭质泥岩。岩性的垂向粒度特征反映出随着水体深度的加大，可容空间的增大速度略大于沉积物的供给速率，形成了一套退积的准层序组叠加型式，记录了海平面上升过程。结合钍铀比值和区域古地理背景，认为该层段沉积于浅海外陆棚环境。
牛蹄塘组第二段，该层段的中下部为黑色薄层状炭质泥岩、深灰色粉砂质泥岩，向上逐渐变为深灰色钙质泥岩与泥质粉砂岩的互层。粉砂质的出现反映了沉积环境逐渐进入相对浅水沉积的环境，是一套以加积为主的沉积序列，沉积相为浅海内陆棚。通常海侵后期，伴随着相对海平面的下降，形成了一套向上变粗的沉积体，记录了海平面逐渐下降的过程。结合钍铀比值，认为该时期沉积于弱还原环境或氧化还原环境的过渡带。
4.富有机质泥页岩岩相古地理特征研究
在单井及单剖面沉积相划分完成的基础上，对研究区进行层序地层格架内的沉积相对比。选取方深1井、方地1井及邻区的金页1井、松林剖面，完成了沉积相展布特征研究，并采用优势相法，编制了牛蹄塘组富有机质页岩段岩相古地理图（图8）。
从图中可见，沉积亚环境划分大致以古蔺-习水一线为分界，连线以西为内陆棚沉积，在古蔺-习水发育一个明显的黑色岩系厚度低值带（水下隆起）；连线以东地区为外陆棚沉积，在大方-黔西-修文-息烽一带发育一个明显的黑色岩系厚度高值带（凹陷区）。该期的古地理特征可能与灯影晚期出现区域性构造伸展与隆升剥蚀而造成的古地理格局有关，显示新元古代与古生代之交的构造运动（桐湾运动）对后期古地理格局的制约性。
构造运动是控制古地理演变的重要因素。震旦纪最著名的事件是其全球范围内的“震旦纪大冰期”，随着冰期的结束，全球温度的上升，大规模快速海侵导致了中上扬子地区牛蹄塘组底部的深水相岩石直接覆盖在灯影组白云岩之上，形成了一个以快速加深为特征的淹没不整合面。牛蹄塘组物源来自西部的康滇古陆和泸定古陆，正是由于快速海侵上超，海水较深，致使在中上扬子地区的沉积分异不明显，以陆棚相细碎屑岩为主。沉积水体总体上较为安静，沉积了磷块岩、硅质岩和黑色炭质页岩系，指示出了最大海泛面。黑色炭质页岩系厚度由数十米至百余米，代表了一个沉积相带空间分异不明显的相的持续性现象。
5.结论
（1）牛蹄塘组富有机质泥页岩主要沉积于陆棚环境，包括泥质粉砂质内陆棚、粉砂质泥质内陆棚、泥质内陆棚和含炭粉质内陆棚和含炭粉砂质泥质外陆棚、含粉砂质炭质泥质外陆棚、炭泥质外陆棚、含炭质外陆棚、炭硅质泥质外陆棚和含磷炭泥质外陆棚等沉积微相类型。
（2）沉积亚环境划分大致以古蔺-习水一线为分界，连线以西为内陆棚沉积，在古蔺-习水发育一个明显的黑色岩系厚度低值带（水下隆起）；连线以东地区为外陆棚沉积，在大方-黔西-修文-息烽一带发育一个明显的黑色岩系厚度高值带（凹陷区）。沉积水体总体上较为安静，沉积了磷块岩、硅质岩和黑色炭质页岩系，指示出了最大海泛面。黑色炭质页岩系厚度由数十米至百余米，代表了一个沉积相带空间分异不明显的相的持续性现象。
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作者简介：
谢华（1987-），男，硕士，矿物学、岩石学、矿床学专业。
论文作者:谢华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/2
标签：陆棚论文; 页岩论文; 泥岩论文; 黑色论文; 习水论文; 有机质论文; 水体论文; 《基层建设》2017年第21期论文;