敬 樂 潘繼平 徐國盛 馬若龍 袁海鋒 羅小平 吳昌榮

（1.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室（成都理工大學），成都610059；2.國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心，北京100034）

頁巖氣是在富含有機質的頁巖中形成的天然氣的富集，以游離相存在于天然裂縫與粒間孔隙中，或吸附在干酪根或黏土顆粒表面，或溶解于干酪根和瀝青里。以熱成熟作用或連續(xù)的生物作用為主，以及兩者相互作用生成的聚集在烴源巖中的天然氣，已逐漸成為重要的非常規(guī)天然氣資源[1，2]。頁巖氣資源的開發(fā)利用展示出了誘人的前景。頁巖氣一旦勘探突破形成產能，必將對緩解中國油氣資源接替的壓力產生至關重要的作用[4]。開展湘中拗陷海相頁巖層系巖相古地理研究，確定富有機質頁巖層系發(fā)育層段，預測頁巖氣富集區(qū)帶，可為湘中拗陷頁巖氣的資源評價及勘探區(qū)塊優(yōu)選提供科學依據(jù)。

頁巖氣往往分布在盆地內厚度較大、分布范圍廣的頁巖層系中，頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長的優(yōu)點；但頁巖氣儲集層滲透率低，開采難度較大。中國尤其是南方的頁巖分布廣泛，地質因素恰恰給頁巖氣的形成和富集創(chuàng)造了得天獨厚的條件。而且連續(xù)式富集頁巖氣藏往往分布在盆地內厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中，與常規(guī)油氣藏有著密切的成因關系，具有很大的開發(fā)潛力。湘中拗陷是一個以下古生界淺變質巖系為基底發(fā)展起來的晚古生代沉積拗陷區(qū)，發(fā)育有機質豐度高的南方海相頁巖層系，具有形成頁巖氣藏的基本地質條件，海相頁巖在各個地質歷史時期都十分發(fā)育，層系多且分布范圍廣，是頁巖氣的主要富集地區(qū)[3]，大量分布在向斜區(qū)、隆起區(qū)的低部位。

1 區(qū)域地質概況

1.1 工區(qū)概況

工區(qū)位于中揚子的湘中拗陷（參見本期第207頁“湘中拗陷構造分區(qū)及剖面位置圖”），行政區(qū)劃上位于湖南省中部的婁底、邵陽、永州市境內，地理坐標為東經110°15′～113°，北緯26°～28°20′，面積約25 000km2。地貌類型復雜多樣，山地、丘陵、崗地和平原兼?zhèn)?，尤以山地為主。湘中拗陷在大地構造位置上處于華南褶皺系的北部，雪峰隆起南緣，主要由漣源凹陷、龍山凸起、邵陽凹陷、關帝廟凸起和零陵凹陷5個二級構造單元組成。根據(jù)本區(qū)多期構造變形特點和變形結果，將3個凹陷進一步劃分為8個三級構造單元（表1）。本文的研究層位為湘中拗陷中上泥盆統(tǒng)—下石炭統(tǒng)和二疊系的海相泥頁巖層系。

表1 湘中拗陷構造單元劃分簡表Table1 Sketch table of division of tectonic units inthe Xiangzhong depression

1.2 地質背景

湘中拗陷東鄰衡山凸起，南接桂中拗陷，是以下古生界變質巖系為基底發(fā)展起來的一個晚古生代－中三疊世的碳酸鹽巖為主夾碎屑巖為特征的準地臺型沉積拗陷區(qū)[5]。它是在湘桂塊體的基礎上發(fā)育起來的，由震旦系板溪群基底固結成形。湘桂塊體位于華南洋與揚子地臺之間[6]，屬華南構造區(qū)，是疊加在江南－雪峰構造帶東南側的一個凹陷盆地[7]。

加里東期形成的構造格局是基礎，后期演化具有印支期擠壓、燕山早期左行扭動、燕山晚期逆沖的特點。經過多期次的構造變形，形成了現(xiàn)今復雜的構造格局[8]。

寒武系屬于廣海沉積，奧陶系以臺地斜坡相沉積為主。志留紀的加里東期湘中拗陷是揚子地臺向東南緣的延伸部分，也使得包括湘中拗陷在內的廣大華南地區(qū)下古生界回返褶皺，結束了華南地槽的發(fā)展演化歷史[9]。揚子板塊與華南板塊開始拼合，并由下古生界變質巖系組成了湘中拗陷上古生界的基底。

在早古生代以來漫長的地質發(fā)展史中，湘中拗陷主要經歷了兩大構造發(fā)展階段，即晚古生代－中三疊世準地臺發(fā)展階段和印支期后（包括印支運動在內）的板內構造變形階段，其中發(fā)生于中三疊世的印支運動，結束了本區(qū)海相沉積演化史。因此，本區(qū)發(fā)育下古、上古2個構造層，形成了湘中拗陷兩大油氣勘探層系[6，10，11]。湘中拗陷整體抬升，結束了早古生代沉積地槽演化階段，轉為準地臺型沉積，進入了晚古生代－中三疊世準地臺沉積演化發(fā)展階段，并在早古生代變質巖系基底上沉積了巨厚的海相地層，在剖面上形成了典型的槽、臺雙層地質結構。也使得前泥盆系發(fā)生區(qū)域淺變質作用，形成地臺型沉積蓋層的基底[12]。在這套地層之上，還發(fā)育一套上三疊統(tǒng)－中侏羅統(tǒng)含煤碎屑巖建造，由于受后期抬升剝蝕，零星分布在各個次級凹陷中。

中三疊世因太平洋板塊由南東向北西方向俯沖，激發(fā)了強烈的印支運動，海西—印支早期的陸表海沉積以升降運動為主要活動方式，形成了典型的臺地相沉積，使湘中拗陷隨華南陸表海一道上升為陸，主要經歷了印支、燕山及喜馬拉雅期3次構造變形[11]。加里東期形成了近東西向隆凹相間的隔檔式構造的基本格局，印支期的構造變形演化是以寬緩的褶皺、明顯的斷裂、規(guī)模較大的巖漿侵入為主要特征，是最重要的構造反轉期，結束了海相沉積史，形成寬緩的區(qū)域構造背景。湘中貫通南北，整體向西突出的一系列褶皺、斷裂組成的“祁陽弧”隔檔式構造，就是在此期基本上定型，后經燕山期改造完善的，且局部凹陷中形成了一系列軸向近東西方向的寬緩褶皺及斷層組合，奠定了湘中拗陷局部構造格架。燕山早期的北西－南東方向的擠壓應力場對早期形成的油氣重新運聚和再分配[13]，形成了軸向北東的成左行斜列構造樣式展布的系列構造帶，控制了湘中拗陷各凹陷和凸起上的次級構造單元。晚燕山運動以塊斷升降運動為主要活動方式，晚燕山－喜馬拉雅期地殼大幅度隆起，并迅速褶皺成山，造成本區(qū)普遍遭受強烈剝蝕。喜馬拉雅早期運動主要為近東西向的擠壓作用，而晚期主要為近南北向的擠壓，所以，喜馬拉雅運動總體表現(xiàn)為強烈擠壓和快速隆升，也使得地層剝蝕量較大、剝蝕速度快，剝蝕的差異性亦較大[14]。

2 頁巖層系發(fā)育特征

湘中拗陷是以下古生界淺變質巖系為基底發(fā)展起來的晚古生代－中生代準地臺型陸表海沉積拗陷區(qū)，發(fā)育有多套泥頁巖層系[15]。中上泥盆統(tǒng)的泥頁巖層系是在加里東褶皺基底上發(fā)育起來的，泥盆系有機質主要富集在海侵體系域上部（棋梓橋組）和高水位體系域下部（佘田橋組）。而下石炭統(tǒng)（大塘階測水段）隨著海水迅速退出，劇變?yōu)楹ｊ懡换ハ嗟某擅涵h(huán)境，其分布范圍覆蓋了漣源凹陷和邵陽凹陷的大部分，煤層主要分布在測水段下部。而二疊系的龍?zhí)督M煤系地層（海退）分布范圍較小，僅局限于向斜內，煤層發(fā)育在龍?zhí)督M上部。主力泥頁巖層系發(fā)育的層位如表2。

下石炭統(tǒng)大塘階測水段（C1d2）：其頁巖層系由深灰色中厚層狀灰?guī)r與泥質灰?guī)r、灰黑色泥灰?guī)r、泥頁巖及含碳質泥巖為主構成，以煤巖和暗色泥巖發(fā)育為主，屬濱岸潟湖或三角洲沼澤相沉積。夾生物碎屑灰?guī)r與含碳質灰?guī)r。以漣源凹陷最發(fā)育，泥頁巖累計厚度可達100多米。往南經邵陽凹陷至零陵凹陷，泥頁巖厚度逐漸減薄。

中泥盆統(tǒng)棋梓橋組與上泥盆統(tǒng)佘田橋組（D2q－D3s）：其頁巖層系在臺地相區(qū)以深灰色中厚層狀灰?guī)r、白云質云灰?guī)r為主。在近岸海盆區(qū)以深灰色泥頁巖和粉砂質泥巖為主，夾泥晶灰?guī)r或含生物灰?guī)r，泥頁巖發(fā)育最好的累計厚度可達幾百米。

上二疊統(tǒng)（P2）：泥頁巖層系由濱海沼澤相的灰黑色泥頁巖、碳質頁巖、薄煤層及深水環(huán)境的灰黑色硅質頁巖等組成。

從研究區(qū)來看，湘中拗陷的泥頁巖層系整體累計厚度是西北方向厚度比較大，而東南方向的則相對較小。全區(qū)泥頁巖層系發(fā)育以漣源凹陷為最好，同時累計厚度也最大。縱向上看地層的厚度變化情況，佘田橋組泥頁巖層系的厚度為最大。

3 頁巖層系沉積相特征

寒武紀，湘中拗陷處于贛湘桂次深海和贛粵次深海之間，屬于半深—淺海相沉積[16]。奧陶紀中國南方整體進入擠壓環(huán)境，揚子板塊與華夏板塊之間的大洋開始閉合。在這一時期，湘中拗陷西北部處于臺地斜坡相，而整體處于斜坡—半深海相。從巖相看，西北部處于角礫灰?guī)r相區(qū)，中部處于頁巖相區(qū)，東南部處于粉砂巖夾頁巖相區(qū)，說明寒武紀之后水體開始變淺。志留紀，揚子板塊與華夏板塊拼合，湘中拗陷整體開始隆起。

在漫長的歷史時期，湘中拗陷受到4次大規(guī)模海侵和海西、印支等構造控制，沉積環(huán)境主要以臺地相－陸地邊緣相的沉積為特征[17]，其中臺地相以發(fā)育開闊－局限臺地和凹槽臺地相帶為特征，陸地邊緣相則包括潮坪和濱岸沼澤2個相帶。本區(qū)在海相沉積時，有利于泥頁巖發(fā)育的主要沉積相帶是臺地海盆相和濱海（海灣）沼澤相[16，17]。

該區(qū)以3套泥頁巖和煤系地層為區(qū)域性泥頁巖層系，它們的沉積相特征如下：

臺地海盆相主要發(fā)育于中、晚泥盆世棋梓橋期、佘田橋期，是發(fā)育在碳酸鹽臺地內部的深水沉積[13]，海水深幾十米至幾百米不等，主要是斷陷作用所形成，多呈長條狀展布，根據(jù)巖性特征可分為濁積巖、泥灰?guī)r臺地海盆相。濁積巖臺盆相僅見于佘田橋期的臺盆內，泥灰?guī)r臺地海盆相發(fā)育于棋梓橋期晚時，受同期基底斷陷控制的深水相，其沉積物以泥頁巖、泥灰?guī)r為主。

表2 湘中拗陷頁巖層系地層簡表Table2 Sketch stratigraphic table of the shale series of beds in the Xiangzhong depression

濱海（海灣）沼澤相發(fā)育于本區(qū)的早石炭世大塘期測水時、晚二疊世龍?zhí)镀谶@2個成煤時期，巖性組合主要由河流相砂巖、牛軛湖相泥巖、海灣相灰?guī)r、濱海三角洲相砂巖和沼澤相碳質頁巖及煤層組成。其中的牛軛湖相泥巖和沼澤相碳質頁巖，是湘中的主要泥頁巖層系。

3.1 晚泥盆世

中晚泥盆世由低水位體系域（半山期）、海侵體系域（跳馬澗期－棋梓橋期）、高水位體系域（佘田橋期）和海退體系域（錫礦山期）構成一個完整的沉積層序旋回[17]。中晚泥盆世跳馬澗－棋梓橋期湘中拗陷可分為海侵早期和主海侵期。跳馬澗組（海侵早期）沉積相以潮坪相沉積為主，發(fā)育一套巖性為深色砂質泥巖的海相沉積 （圖1）。

圖1 湘中拗陷泥盆系跳馬澗組沉積相圖Fig.1 The sedimentary facies map of Devonian Tiaomajian Formation in the Xiangzhong depression

主海侵期的棋梓橋期處在強烈的拉張環(huán)境下，陸間洋盆沿北東向裂陷發(fā)生斷裂及海侵作用，碎屑巖沉積區(qū)明顯向北東和南西的古陸方向萎縮，湘中海域逐漸由陸相沉積轉變?yōu)楹Ｏ喑练e[18]。同時，由于基底斷裂開始活動，呈現(xiàn)出北東－南西分布的開闊臺地和凹槽臺地相間的沉積格局。

棋梓橋期的凹槽臺地一般為欠補償沉積，平面上由西到東依次分布著新化－洞口、婁底－漣源和邵東以西雙峰到永州市3個泥灰?guī)r臺凹，是泥頁巖大規(guī)模發(fā)育的主要區(qū)域。

晚泥盆世早期佘田橋期，湘中拗陷基本上還是開闊臺地和凹槽臺地相間的沉積格局。凹槽臺地由于沉積速率快而不斷抬升，開闊臺地的坡度變陡，沉積物向海盆內大量傾卸，使得凹槽臺地厚度明顯加大。晚泥盆世晚期錫礦山期（圖2），因受柳江運動的影響，開始海退。該海退體系以碎屑巖潮坪沉積為主，主要發(fā)育有泥質灰?guī)r及砂質泥巖，由北向南依次發(fā)育三角洲、碎屑巖潮坪、碳酸鹽潮坪、碳酸鹽臺地。由此形成了整個中、上泥盆統(tǒng)頁巖層系。

圖2 湘中拗陷泥盆系錫礦山組沉積相圖Fig.2 The sedimentary facies map of Devonian Xikuangshan Formation in the Xiangzhong depression

3.2 石炭紀

早石炭世是繼晚泥盆世末海退之后的又一個沉積層序旋回，沉積相的展布大致以3個凹陷為沉積中心，由凹槽臺地相逐漸過渡為局限臺地相及潮坪相[19]。

湘中拗陷下石炭統(tǒng)大塘階測水段具海退體系域沉積，其泥頁巖主要發(fā)育在沼澤相?？v向上分上、下2個巖性段，下段巖性為砂泥巖互層夾煤層，上段以泥頁巖為主夾砂巖。其下段的含煤段，在漣源凹陷最為發(fā)育，且夾有一層砂礫巖，是上、下亞段的分界線。主要發(fā)育有沼澤相的粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖夾煤層，砂泥薄互層層理，是中國南方早石炭世重要的含煤建造。

3.3 晚石炭世 二疊紀晚期

測水晚期，新的海侵開始，中晚石炭世達到高潮，至早二疊世茅口期升起，海退后部分遭受剝蝕。至龍?zhí)对缙诤Ｋ汛蟛糠滞顺?，結束了準地臺發(fā)展階段的最大一次海侵。發(fā)生在晚二疊世龍?zhí)锻砥诘囊淮魏Ｇ郑▓D3），形成了一套濱海含煤建造和硅質巖沉積以及淺海薄層灰?guī)r、泥灰?guī)r。中三疊世末的印支運動，使得湘中拗陷全部上升為陸地，并呈現(xiàn)西高東低的面貌，發(fā)育了一套龍?zhí)督M下段不含煤的頁巖夾砂巖沉積；之后整體抬升運動轉變?yōu)榫徛某两?，使南北兩區(qū)合二為一，形成統(tǒng)一的沼澤環(huán)境，發(fā)育龍?zhí)督M上段（P2l2）含煤碎屑巖沉積層序。至晚二疊世大隆期（P2d，圖4），本區(qū)整體沉降速度加快，驟然出現(xiàn)特大海侵，出現(xiàn)凹槽臺盆環(huán)境[20]。

圖3 湘中拗陷二疊系龍?zhí)督M沉積相圖Fig.3 The sedimentary facies map of Permian Longtan Formation in the Xiangzhong depression

圖4 湘中拗陷二疊系大隆組沉積相圖Fig.4 The sedimentary facies map of Permian Dalong Formation in the Xiangzhong depression

4 頁巖層系的巖相古地理特征

巖相古地理環(huán)境和沉積體系主要受構造及演化階段的控制，不同的構造演化階段形成了不同的沉積古地理環(huán)境，進而控制著沉積體系發(fā)育的差異性[21，22]。海平面變動下的海進與海退，水體深淺與沉積相展布，連續(xù)沉降條件下有機質的深埋，沉積間斷過程中的溶蝕作用，泥頁巖有機質豐度與類型、發(fā)育程度等微觀特征受更高層次的海域沉積的宏觀控制[23]。這些宏觀地質作用對頁巖層系的形成具有重要的影響。

加里東運動末期湘中拗陷的古輪廓為“一隆兩拗”，即湘中拗陷、零陵－株洲中央隆起、湘東南拗陷，這些拗陷和隆起均呈北東向相間排列。

湘中拗陷在海西—印支早期，處于相對寧靜階段。海域總體表現(xiàn)為海底地形起伏不大、水體較淺的陸表海特征[24]。受全球海平面變化的影響，有過海進與海退相互交替過程，以海水進退為主要依據(jù)。據(jù)其巖性在縱向上的變化，可劃分為4個沉積旋回[25]。

每一沉積旋回從初始的低水位體系域開始，經海侵發(fā)展為高水位體系域，是水體加深、水域擴大的漸進過程。由于陸表海的水體深度不大，陽光充足，海洋生物大量繁衍，生物和化學沉積作用空前發(fā)育。但在陸表海的不同沉積相區(qū)，其沉積環(huán)境、沉積作用、生物種屬是有區(qū)別的[26]。在水體相對較深、低能環(huán)境的臺地海盆相區(qū)，沉積物多為泥灰質，以浮游和底棲生物為主，生物死亡后迅速被掩埋，有利于有機質的保存。從有機質豐度指標看，這類巖石殘余有機碳含量比較高，是湘中拗陷主力泥頁巖發(fā)育的最有利相區(qū)和巖石類型。處于水體相對較淺、高能環(huán)境下的臺坪、潮坪相區(qū)，少含泥質，且有機質豐度不高，主要發(fā)育有含泥質的灰?guī)r和含砂泥巖。

每一沉積旋回的末期，隨著海平面的上升形成水退體系域。這一體系域的前積層細粒與粗粒碎屑十分發(fā)育，是海西－印支早期海相沉積史中碎屑巖發(fā)育的主要階段，主要沉積有粉砂巖夾砂質泥巖。

4.1 第一次沉積旋回（D2t—D3x）

中泥盆世，海水從湘桂夾道進入湘中[27]。整個跳馬澗組時期，在填平補齊階段的充填式沉積過程中，形成了一套濱海相的富含生物的粗碎屑巖。至棋梓橋期達到高潮，佘田橋期開始了局部海退，到錫礦山期末，全面海退，出現(xiàn)了建設性三角洲及潟湖，結束了海西期第一發(fā)展階段的歷史。隨著盆地持續(xù)穩(wěn)定沉降和古氣候的變化，沉積作用發(fā)生了根本性的變化，在廣大的湘中海域，海水由渾濁變得清澈，底棲生物大量繁衍，生物化學和化學沉積作用空前發(fā)育，具有陸表海沉積的特點[28]。這個時期的巖相古地理的變化特征可以劃分出3個階段。

跳馬澗期（D2t）是湘中陸表海的奠基階段。由于拉張斷陷差異性的升降運動再度加劇，導致沉積范圍明顯擴大，并形成了一系列呈指狀分布的斷陷帶，并在斷陷帶內發(fā)育磨拉石充填式沉積。在其南部，有海水侵入，發(fā)育的相帶有潮坪相和三角洲相。其基底出現(xiàn)同步沉降，使早期呈指狀分布的斷陷帶連為一體，海岸線北移，主要發(fā)育大規(guī)模的被蓋式的海陸交替的碎屑巖沉積。其中混積有少量的砂質泥頁巖沉積，為以后廣泛的海侵打下了基礎。

棋梓橋期（D2q）之初（圖5）是前后兩個階段的轉折時期。晚期古斷裂活化，出現(xiàn)受同期斷陷控制的臺盆相深水低能沉積環(huán)境，由臺盆向外過渡為臺坪相，再向外過渡到常受潮汐作用影響的極淺水潮坪相。這種沉積格局一直延續(xù)到佘田橋期。

佘田橋組期（圖6），濁流攜帶大量泥砂注入深水盆地，形成了濁流臺盆相。

錫礦山早期（D3x1），柳江運動開始萌動，使位于本區(qū)之西北的已經穩(wěn)定了的雪峰古陸活動，導致陸源物質大量注入海內，使碎屑巖分布范圍明顯擴大，并使海岸線略往東遷。主要發(fā)育灰?guī)r及灰質泥巖。

圖5 湘中拗陷泥盆系棋梓橋組巖相古地理圖Fig.5 The lithofacies－palaeogeography map of Devonian Qiziqiao Formation in the Xiangzhong depression

圖6 湘中拗陷泥盆系佘田橋組巖相古地理圖Fig.6 The lithofacies－palaeogeography map of Devonian Shetianqiao Formation in the Xiangzhong depression

錫礦山晚期（D3x2），雪峰弧形古陸隨著柳江運動的加劇，比其早期更加活躍，陸源碎屑急劇增加；加上海底沉降幅度小于沉積補償速度，形成了一套以碎屑巖為主的沉積，僅在本區(qū)的東南角有碳酸鹽巖混積于碎屑巖之中；并使其沉積范圍縮小，海岸線明顯東遷。隨著海退的加劇，使得發(fā)育于本區(qū)之北的若干三角洲向海方向推進，各碎屑巖相帶也向海一側明顯加寬，并在潮坪的低洼地帶和三角洲與三角洲之間形成了若干潟湖。

4.2 第二次沉積旋回（C1—C2）

在泥盆紀末—石炭紀之初，海水尚未完全退出，新的沉降運動的到來而產生新的海侵，開始了石炭紀發(fā)展演化的歷程。石炭紀沉積相在時間上和空間上的演變，始終受升降運動和古構造格局的控制，從而在縱向上具有明顯的階段性、旋回性和平面上相帶展布的單一性[25]。

早石炭世海水再次從西南侵入。巖關期，湘中處在濱海與淺海交替動蕩的環(huán)境中，形成砂頁巖、泥灰?guī)r和灰?guī)r的互層。測水段早時，再次全面海退，出現(xiàn)了一套濱海沼澤相含煤泥巖和砂巖混合沉積，并與測水晚時（上煤組）之間造成了短暫的沉積間斷。大塘組測水段（C1d2）時期（圖7），因受古港運動的影響，其基底又一次整體抬升，海水再次迅速退出，使湘中的陸表海環(huán)境劇變?yōu)楹ｊ懡换ハ嗟某擅涵h(huán)境[18]。其巖相古地理有以下特征：古港運動雖然使得整體抬升，但在平面上則具有東北表現(xiàn)強烈、西南相對較弱的特點。因而在構造運動強烈的北端和東側，發(fā)育植物繁茂的湖沼相、河湖沼澤相等成煤環(huán)境；而在西南，則發(fā)育海灣沼澤成煤環(huán)境。因地殼抬升，有若干島嶼零星分布在河湖沼澤相和湖沼相之中。古生物由海相生物轉化為以陸相植物化石為主，在海灣沼澤相中，亦有珊瑚化石產出。隨著地殼的持續(xù)沉降，海水首次浸漫雪峰古陸的斷陷帶，海底逐漸趨于平坦，相帶平面展布單一，主要是潮坪相至低能臺坪相的沉積。

圖7 湘中拗陷石炭系測水段巖相古地理圖Fig.7 The lithofacies－palaeogeography map of Carboniferous Ceshui Formation in the Xiangzhong depression

4.3 第三次沉積旋回（P1—P2）

早二疊世初開始海退，至龍?zhí)督M（P2l）早期，海水全面退出[29]，以一套含海陸混生生物化石的砂質頁巖含煤沉積出現(xiàn)，結束了海西期的最大一次海侵。

東吳運動在本區(qū)有2次構造活動期，第一次活動期（東吳運動第Ⅰ幕）：中晚石炭世“一隆兩拗”的基本輪廓如舊，但已開始了由北東向東西方向的轉變，表現(xiàn)在二疊紀與石炭紀之間的東吳運動Ⅰ幕的發(fā)生，徹底改變了以前“一隆兩拗”和北東向展布的構造格局，轉變?yōu)椤澳下”鞭帧焙蜄|西向展布的古構造面貌，隆起以北出現(xiàn)了一個大型的、東西向展布的漣源－湘鄉(xiāng)凹陷，早二疊世沉積厚達千余米。第二次活動期（東吳運動第Ⅱ幕）：二疊系龍?zhí)督M上下段之間發(fā)生沉積間斷，微弱的巖漿侵入和海底火山噴發(fā)，標志著東吳運動第Ⅱ幕的發(fā)生，同時出現(xiàn)了全面的海退，從此結束了海西期第三發(fā)展階段的歷史。晚二疊世早期，東吳運動進入高潮，由于地殼的急劇抬升，海水由北向南迅速退出，從而使龍?zhí)镀诩眲∞D化為陸相或海陸過渡相沉積。

由于東吳運動的影響，海水迅速退出，隆起的陸地遭受剝蝕，僅在南側發(fā)育大陸相區(qū)的河湖相沉積。龍?zhí)督M含煤段沉積時，剝蝕區(qū)開始積水直至發(fā)育湖沼相沉積，往南依次發(fā)育河湖沼澤相和湖沼相，說明此時湘中拗陷開始了緩慢沉降。至龍?zhí)督M海相沉積時，由于地殼沉降的加劇，使海水由南侵入本區(qū)，發(fā)育了一套產海相化石的泥頁巖沉積。

4.4 第四次沉積旋回

大隆組（P2d）沉積期，地殼繼續(xù)下沉，由龍?zhí)督M晚期的淺海相泥頁巖沉積劇變?yōu)槌逼合唷_盆相的沉積[24]。至中三疊世，印支運動波及全區(qū)，各地都相繼上升，海水撤退，出現(xiàn)不同程度的回返褶皺，徹底結束了晚古生代海相沉積發(fā)育史。

綜上所述，湘中拗陷的主力泥頁巖層系是下石炭統(tǒng)和中上泥盆統(tǒng)，泥頁巖層系的發(fā)育明顯受海侵—海退旋回的控制，主力泥頁巖層系主要分布在海侵體系域上部和高水位體系域下部，平面上多與凹槽臺地相的發(fā)育和分布有關。作為非常規(guī)天然氣的主要發(fā)育層位，測水段煤系和龍?zhí)督M煤系亦具有重要的勘探意義。

5 結論

a.加里東期形成了湘中拗陷近東西向隆凹相間的隔檔式構造的基本格局，印支－燕山期板內構造變形演化定型。

b.湘中拗陷最有利于泥頁巖發(fā)育的主要沉積相帶是臺地海盆相和濱海（海灣）沼澤相。臺地海盆相發(fā)育于中、晚泥盆世，濱海（海灣）沼澤相主要發(fā)育于早石炭世大塘期測水時、晚二疊世龍?zhí)镀谥擅簳r期。

c.湘中拗陷好的泥頁巖主要發(fā)育在下石炭統(tǒng)及中上泥盆統(tǒng)和二疊統(tǒng)，分布在海侵體系域上部和高水位體系域下部，平面上多與凹槽臺地相的發(fā)育和分布有關。最有利的泥頁巖主要發(fā)育在漣源凹陷和邵陽凹陷中部的凹槽臺地相區(qū)。

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