朱如凱，李夢(mèng)瑩，楊靜儒，張素榮，蔡 毅，曹 琰，康 緣

（1. 中國(guó)石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083； 2. 中國(guó)石油油氣儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3. 北京大學(xué)能源研究院，北京 100871）

“細(xì)粒沉積巖”主要是根據(jù)巖石粒度分析提出的［1］，目前已被普遍接受和廣泛應(yīng)用。細(xì)粒沉積巖是指粒級(jí)小于62.5 μm 的顆粒含量大于50%的碎屑沉積巖，主要由粘土和粉砂等細(xì)粒物質(zhì)組成，包含少量的盆地內(nèi)生碳酸鹽礦物、生物硅質(zhì)、磷酸鹽等顆粒［2-3］。細(xì)粒沉積巖巖石類型多樣，包括泥巖、頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥（頁(yè)）巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，在全球不同時(shí)代廣泛分布，細(xì)粒沉積巖約占全球各類沉積巖分布的2/3以上［2-4］。

近年來(lái)，以頁(yè)巖油氣為代表的非常規(guī)油氣已逐漸成為全球新增化石能源供給的重要領(lǐng)域。傳統(tǒng)意義上的烴源巖已成為近年全球勘探生產(chǎn)的重要目標(biāo)，勘探從“源外找油氣”向“進(jìn)源找油氣”轉(zhuǎn)變，“頁(yè)巖革命”促進(jìn)美國(guó)實(shí)現(xiàn)了由能源凈進(jìn)口國(guó)向能源凈出口國(guó)的重大轉(zhuǎn)變，大大改變了全球能源供給版圖和地緣政治格局。中國(guó)以南方海相五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖氣為重點(diǎn)，成功實(shí)現(xiàn)了規(guī)模效益開發(fā)，截至2020 年底，探明地質(zhì)儲(chǔ)量2×1012m3，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣產(chǎn)量200.4×108m3；同時(shí)，陸相頁(yè)巖氣、海-陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣的研究、勘探開發(fā)也在不斷探索之中。陸相頁(yè)巖油勘探開發(fā)也相繼在鄂爾多斯盆地中、上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組7 段（長(zhǎng)7 段）、準(zhǔn)噶爾盆地東部吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組和瑪湖凹陷風(fēng)城組、渤海灣盆地滄東凹陷古近系孔店組二段和濟(jì)陽(yáng)坳陷沙河街組、松遼盆地青山口組一段等頁(yè)巖層系，獲得一批重要突破，展示了陸相頁(yè)巖油的良好發(fā)展前景。頁(yè)巖層系既生油氣，也儲(chǔ)油氣，源-儲(chǔ)一體，以細(xì)粒沉積為主。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外細(xì)粒沉積學(xué)研究的系統(tǒng)調(diào)研基礎(chǔ)上，梳理了目前該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，分析了細(xì)粒沉積學(xué)研究的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，介紹了中國(guó)細(xì)粒沉積中的有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理、非均質(zhì)性分布特征、紋層類型及組合特征、沉積模式等方面取得的進(jìn)展，基于目前的認(rèn)識(shí)，提出了未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)及研究重點(diǎn)?？傮w上，細(xì)粒沉積學(xué)的發(fā)展，將推動(dòng)常規(guī)和非常規(guī)油氣勘探進(jìn)入新階段。

1 細(xì)粒沉積學(xué)內(nèi)涵

細(xì)粒沉積學(xué)（fine-grained sedimentology）最早由Gorsline在1984年提出［5］，他認(rèn)為細(xì)粒沉積學(xué)的研究?jī)?nèi)容應(yīng)從大尺度的地層格架、巖石學(xué)研究轉(zhuǎn)向精細(xì)地層、礦物屬性及成因研究。細(xì)粒沉積學(xué)是研究細(xì)粒沉積巖的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、分類和成因、沉積過(guò)程與分布模式的基礎(chǔ)學(xué)科。主要研究對(duì)象是黑色頁(yè)巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、頁(yè)巖、混積頁(yè)巖等；主要研究?jī)?nèi)容包括巖石組分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、命名與分類、物源、古氣候、水深、介質(zhì)環(huán)境、火山灰影響、有機(jī)質(zhì)富集分布模式等；主要研究方法包括薄片分析、X 衍射分析、X 射線熒光分析技術(shù)（XRF）、掃錨電子顯微鏡礦物分析技術(shù)（Quemscan）、元素地球化學(xué)分析、物理模擬技術(shù)、測(cè)井解釋技術(shù)、地球物理預(yù)測(cè)技術(shù)等；研究重點(diǎn)包括細(xì)粒沉積層序地層分析、紋層結(jié)構(gòu)類型、組合方式及沉積動(dòng)力學(xué)條件、有機(jī)質(zhì)富集因素、“混源沉積”模式、細(xì)粒沉積水槽實(shí)驗(yàn)等。Schieber［6-7］也認(rèn)為細(xì)粒沉積學(xué)不僅僅是一個(gè)“獨(dú)立”學(xué)科，更是一個(gè)“綜合”學(xué)科。

2 細(xì)粒沉積學(xué)研究現(xiàn)狀

關(guān)于細(xì)粒沉積研究最早從泥巖開始，Hoosen（1747）提出了泥巖的概念，F(xiàn)arey J 在1811 年最早定義了頁(yè)巖（shale）。但之后100 多年里研究進(jìn)展緩慢，直到1853 年，Sorby 才首次利用顯微鏡技術(shù)研究泥巖的微觀特征，他在1908 年指出，細(xì)粒泥巖看似簡(jiǎn)單，實(shí)則非常復(fù)雜［8］。1920年代以后，隨著X 衍射、掃描電子顯微鏡、鏡質(zhì)體反射率分析等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，解剖了泥頁(yè)巖、硅質(zhì)巖等的組構(gòu)特征，提出了細(xì)粒沉積巖的系統(tǒng)分類方法［2］。從此，開啟了細(xì)粒沉積學(xué)的系統(tǒng)基礎(chǔ)研究和工業(yè)化應(yīng)用發(fā)展（圖1）。

圖1 細(xì)粒沉積學(xué)研究發(fā)展歷程Fig.1 Evolution of fine-grained sedimentology

國(guó)外細(xì)粒沉積學(xué)的研究，比較集中在海相層系，在巖石學(xué)特征、層序地層、沉積環(huán)境與沉積動(dòng)力、有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理與成因模式、泥頁(yè)巖實(shí)驗(yàn)沉積學(xué)等方面取得了一系列新的認(rèn)識(shí)；相關(guān)研究成果集中反映在一系列泥頁(yè)巖與細(xì)粒沉積學(xué)專著中。早期的如Potter P E等［9］出版了《頁(yè)巖沉積學(xué)》，當(dāng)時(shí)被評(píng)估為內(nèi)容相當(dāng)不好理解，但卻提出了需要解決的一系列問(wèn)題以取得更大進(jìn)展。O’Brien和Slatt［10］出版了《阿特拉斯泥質(zhì)巖》，提供了各種頁(yè)巖地層圖版，并將它們?nèi)谌氲骄唧w沉積環(huán)境中。Schieber 等［6］出版了《頁(yè)巖與泥巖》上、下兩卷，對(duì)1980 年以來(lái)頁(yè)巖研究的取得的進(jìn)展進(jìn)行了評(píng)估，包括盆地研究、沉積學(xué)、層序地層學(xué)、古生物學(xué)、地球化學(xué)、經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)和地球物理學(xué)等各方面內(nèi)容。Potter等［11］出版了《泥與泥巖》，論述了頁(yè)巖研究的多個(gè)主題及未來(lái)研究的問(wèn)題。Lazar等［12］出版了《泥巖引物：紋層和層尺度的巖相變化、判別標(biāo)準(zhǔn)與沉積學(xué)-地層學(xué)影響》，重點(diǎn)闡述了富有機(jī)質(zhì)細(xì)粒沉積巖的成儲(chǔ)機(jī)制。Larsen 等［13］出版了《對(duì)泥巖的關(guān)注》，主要包括泥巖沉積學(xué)和成巖作用過(guò)程等內(nèi)容。關(guān)于陸相細(xì)粒沉積方面，Picard［2］提出陸相湖盆沉積水體有限，水體循環(huán)能力不及海洋，富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖以分層和湖侵兩種沉積模式為主，按湖泊類型分為淡水湖盆、干鹽湖盆和半咸水湖盆3類。Lemons［14］提出湖平面變化、構(gòu)造作用、物源和盆地底形影響湖盆細(xì)粒沉積相分布。

中國(guó)細(xì)粒沉積學(xué)研究主要集中在粘土礦物成分、結(jié)構(gòu)和形成環(huán)境與分布等方面。在20 世紀(jì)，基于中國(guó)陸相沉積盆地發(fā)育的特色，中國(guó)石油地質(zhì)工作者從烴源巖和蓋層研究需求出發(fā)，在湖泊成因、湖泊相類型與烴源巖分布特征關(guān)系等方面取得了重要進(jìn)展，指導(dǎo)了中國(guó)陸相盆地油氣勘探。按照水介質(zhì)鹽度，可分為淡水湖泊和咸化湖泊兩種類型；淡水湖泊一般形成于潮濕氣候環(huán)境，以泥頁(yè)巖和粉細(xì)砂巖等細(xì)粒沉積為主，干酪根多屬腐泥型，生油條件好-較好；咸水湖泊一般形成于大陸干旱氣候環(huán)境，發(fā)育碎屑巖、碳酸鹽巖、硫酸鹽巖等多種類型，白云石化作用較強(qiáng)。根據(jù)沉積巖的成分、顏色、結(jié)構(gòu)、展布和化石等多種標(biāo)志，對(duì)古代湖泊沉積相進(jìn)行劃分，并預(yù)測(cè)生油巖與儲(chǔ)集巖的分布。深湖-半深湖相巖性以細(xì)粒沉積物為主，發(fā)育黑色泥巖、頁(yè)巖，常見粉細(xì)砂巖、薄層泥灰?guī)r或白云巖夾層，生油潛力最大。

近年來(lái)，隨著非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的不斷推進(jìn)，細(xì)粒沉積學(xué)研究在中國(guó)也引起了越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注和重視，海相與陸相細(xì)粒沉積學(xué)研究取得了重要的進(jìn)展。研究認(rèn)為陸相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系主要發(fā)育在半深湖-深湖環(huán)境，常分布于最大湖泛面附近的高位體系域下部和湖侵體系域，頁(yè)巖沉積于半深湖-深湖環(huán)境，沉積速率低并伴有程度不等的化學(xué)沉積作用；泥巖多形成于濱湖-淺湖環(huán)境，沉積速率快且多具密度流特征［15］。頁(yè)巖與塊狀泥巖在有機(jī)質(zhì)豐度、生烴潛力等方面差異較大［16-17］。細(xì)粒沉積體系類型及其源儲(chǔ)配置、組合關(guān)系控制非常規(guī)油氣宏觀分布，應(yīng)建立細(xì)粒沉積體系與致密相帶沉積學(xué)［18］，創(chuàng)立細(xì)粒沉積學(xué)［19-20］。應(yīng)規(guī)范細(xì)粒沉積巖相關(guān)概念及術(shù)語(yǔ)，建立系統(tǒng)、科學(xué)的細(xì)粒沉積巖分類和統(tǒng)一的巖性/巖相/微相分類體系，研究細(xì)粒沉積的機(jī)械作用、地球化學(xué)與生物過(guò)程以及動(dòng)力學(xué)機(jī)理［11，21］。建立行之有效的細(xì)粒沉積巖研究方法體系；加強(qiáng)典型盆地巖石微觀組構(gòu)與宏觀分布規(guī)律等解剖研究，建立不同類型湖盆細(xì)粒沉積體系的成因模式；加強(qiáng)湖盆細(xì)粒沉積、粗粒沉積、混積體系整體研究，揭示其相互控制機(jī)理，建立不同類型細(xì)粒沉積體系的分布模式［4，21］。

總體看，細(xì)粒沉積學(xué)研究正方興未艾，在國(guó)際沉積學(xué)界也引起了廣泛關(guān)注，2014年在瑞士召開的第20屆國(guó)際沉積學(xué)大會(huì)，泥巖沉積動(dòng)力學(xué)及其控制因素（泥質(zhì)沉積物形成過(guò)程）成為了會(huì)議10 個(gè)熱點(diǎn)之一，2018 年在加拿大召開的第21 屆國(guó)際沉積學(xué)大會(huì)，在頁(yè)巖沉積專題中，針對(duì)性討論了頁(yè)巖水槽實(shí)驗(yàn)、有機(jī)絮凝作用、泥質(zhì)超重流體、混積作用過(guò)程、頁(yè)巖層序地層和氣候控制韻律等內(nèi)容。

3 近期主要研究進(jìn)展與關(guān)注點(diǎn)

3.1 細(xì)粒沉積巖石學(xué)與巖相

巖石學(xué)特征是細(xì)粒沉積巖研究的基礎(chǔ)，巖石的沉積成因、儲(chǔ)集物性、脆性等多方面特征均受其影響。對(duì)于細(xì)粒沉積巖的劃分方法和標(biāo)準(zhǔn)有很多，到目前為止還沒(méi)有一個(gè)詳細(xì)的被廣泛接受的細(xì)粒沉積巖的劃分標(biāo)準(zhǔn)，因此在“mudrock”、“mudstone”、“shale”等詞匯的運(yùn)用上并不明確。

細(xì)粒沉積巖已經(jīng)超過(guò)一個(gè)世紀(jì)沒(méi)有統(tǒng)一分類方案［22］。各位學(xué)者都不同意按照一個(gè)包容的術(shù)語(yǔ)命名全部類型的細(xì)粒沉積巖，頁(yè)巖（shale）、粘土巖（claystone）、泥巖（mudstone）、泥質(zhì)巖（mudrock）、細(xì)屑巖（lutite）、泥質(zhì)巖（pelite）和泥板巖（argillite）是一些最常見的被廣泛應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)，但超過(guò)50 %的顆粒小于62.5 μm 是這些巖石的定義特征［23-24］。相似的細(xì)粒沉積巖可能形成于不同的沉積環(huán)境，具有不同特征的細(xì)粒沉積巖也可能形成于相同的沉積環(huán)境，目前沒(méi)有一種成因分類方案得到普遍認(rèn)可。

Milliken［22］提出了一個(gè)三端元分類方案，首先考慮區(qū)分盆外和盆內(nèi)成因顆粒（圖2）。盆外顆粒由化學(xué)和機(jī)械風(fēng)化作用產(chǎn)生，并被河流搬運(yùn)至盆地內(nèi)沉積，風(fēng)成顆粒、火山成因的物質(zhì)也包括在內(nèi)。所有砂巖內(nèi)常見的組分（如石英、長(zhǎng)石和巖屑顆粒）都可以在細(xì)粒沉積巖內(nèi)以粉砂和粗粘土粒級(jí)存在。然而，盡管在很多樣品內(nèi)可見大量細(xì)砂和粉砂，但是幾乎所有的細(xì)粒盆外沉積物都以粘土級(jí)顆粒物質(zhì)為主。沉積物源和成巖作用的相互影響產(chǎn)生了細(xì)粒沉積物巨大的巖性非均質(zhì)性。

圖2 細(xì)粒沉積物和沉積巖三端元分類方案Fig.2 Ternary diagram showing classification of fine-grained sediments and sedimentary rocks

在產(chǎn)業(yè)部門，強(qiáng)調(diào)實(shí)用性，突出儲(chǔ)層品質(zhì)與可壓裂性。斯倫貝謝公司提出了根據(jù)粘土、石英+長(zhǎng)石+云母、碳酸鹽礦物的三端元?jiǎng)澐址桨浮ＵJ(rèn)為富粘土硅質(zhì)頁(yè)巖、混合硅質(zhì)頁(yè)巖、粘土/硅質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層品質(zhì)好。

近年來(lái)，根據(jù)細(xì)粒沉積巖礦物微觀結(jié)構(gòu)、總有機(jī)碳（TOC）含量、礦物成分按照三級(jí)劃分原則，以細(xì)粒沉積巖常見的長(zhǎng)英質(zhì)（長(zhǎng)石+石英）、粘土礦物和碳酸鹽礦物作為劃分的3 個(gè)端元，結(jié)合細(xì)粒沉積中有機(jī)質(zhì)含量，作為第四端元參與定名，開展了中國(guó)典型盆地細(xì)粒沉積巖巖石類型劃分［3，16-17］。具體命名原則：首先依據(jù)礦物微觀分布是否存在紋層結(jié)構(gòu)，分為無(wú)紋層（泥巖、粘土巖類）與紋層結(jié)構(gòu)（頁(yè)巖、粘土頁(yè)巖類），進(jìn)而依據(jù)TOC含量高低，分為低有機(jī)質(zhì)（＜2 %）、中有機(jī)質(zhì)（2 %～4 %）、高有機(jī)質(zhì)（＞4 %），最后依據(jù)礦物組成將細(xì)粒沉積巖分為鈣質(zhì)/云質(zhì)泥巖/頁(yè)巖、泥灰?guī)r、硅質(zhì)泥灰?guī)r、粘土質(zhì)泥巖/頁(yè)巖、硅質(zhì)泥巖/頁(yè)巖等16類。

巖相識(shí)別及分布預(yù)測(cè)，對(duì)于頁(yè)巖油氣勘探開發(fā)是至關(guān)重要的。國(guó)內(nèi)外研究者普遍以礦物組成與沉積構(gòu)造作為頁(yè)巖巖相劃分的兩個(gè)核心指標(biāo)，并且也將TOC含量作為重要指標(biāo)納入巖相劃分中。如米德蘭盆地Wolfcamp B 和下Spraberry 層段劃分為5 個(gè)巖相。粉砂質(zhì)泥巖相是最佳烴源巖，儲(chǔ)層品質(zhì)優(yōu)到一般；泥質(zhì)粉砂巖相是最佳烴源巖和最佳儲(chǔ)層；粉砂質(zhì)鈣質(zhì)泥巖相是良好的烴源巖和良好的儲(chǔ)層；生物碎屑粒泥灰?guī)r相烴源巖和儲(chǔ)層品質(zhì)均一般；泥?；?guī)r-粒狀灰?guī)r相烴源巖差，儲(chǔ)層品質(zhì)差-優(yōu)。通過(guò)對(duì)各巖相詳細(xì)的結(jié)構(gòu)、成分、沉積學(xué)和成巖作用分析，可以更好地了解整個(gè)米德蘭盆地的儲(chǔ)層品質(zhì)及其分布。中國(guó)斷陷湖盆、坳陷湖盆細(xì)粒沉積巖發(fā)育多種巖相類型，不同凹陷巖相類型差異大。如東營(yíng)凹陷典型巖相類型為紋層狀灰?guī)r相、頁(yè)狀粘土巖相；滄東凹陷典型巖相類型為紋層狀白云巖相、塊狀白云巖相。四川盆地下侏羅統(tǒng)共識(shí)別出6類20 種巖相類型，以中-高碳粘土質(zhì)頁(yè)巖巖相、紋層-薄層狀粘土質(zhì)頁(yè)巖巖相及低-中碳粉砂質(zhì)頁(yè)巖巖相為主，次為低-中碳粘土質(zhì)介殼灰質(zhì)頁(yè)巖巖相、含-低碳粉砂質(zhì)粘土質(zhì)頁(yè)巖巖相［25］。

3.2 細(xì)粒沉積巖旋回地層與層序地層分析

相對(duì)于粗粒碎屑巖和碳酸鹽巖層序來(lái)說(shuō)，對(duì)細(xì)粒沉積巖的層序地層結(jié)構(gòu)了解得相對(duì)較少，細(xì)粒沉積體系也成為最難用層序地層學(xué)術(shù)語(yǔ)解釋的沉積體系之一［26］。由于缺乏高頻率生物地層數(shù)據(jù)，建立層序地層結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)受到限制，因此，必須通過(guò)巖相疊置模式研發(fā)更多解釋巖相沉積環(huán)境和環(huán)境時(shí)空變化的方法；巖相、洪泛面以及海進(jìn)（湖進(jìn)）侵蝕面旋回性疊置樣式的識(shí)別是在這些細(xì)粒巖層中建立層序地層結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。利用測(cè)井曲線、巖心的巖性組合變化、地球化學(xué)參數(shù)、旋回地層分析等對(duì)細(xì)粒沉積巖進(jìn)行層序地層界面識(shí)別及層序劃分成為重要的手段。姜在興等提出以“成因控層”理論指導(dǎo)，將細(xì)粒沉積組分與層序主控因素相結(jié)合進(jìn)行層序地層劃分［3］。

Abouelresh 等［27］對(duì)得克薩斯州沃思堡盆地中東部巴奈特頁(yè)巖的巖相和層序地層結(jié)構(gòu)研究表明，巖相旋回疊置樣式、凝縮段（CS）以及海侵侵蝕面的確認(rèn)是建立該細(xì)粒巖層中層序地層結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，頻譜伽馬射線鈾、釷測(cè)井是重要的手段。Hemmesch 等［28］對(duì)美國(guó)得克薩斯西部二疊盆地伍德福德頁(yè)巖層序地層格架研究表明，以二級(jí)海平面升降旋回為層序的頂?shù)捉缑妫瑢有蚪缑嫣幠鄮r生物擾動(dòng)明顯，有機(jī)碳含量低。碳酸鹽巖和泥巖的互層以及其中夾有的薄層放射蟲類可用來(lái)劃分為三級(jí)層序，層序的厚度為5～10 m，三級(jí)層序的劃分主要依賴于其中薄層放射蟲類的地層分布特征；碳酸鹽巖主要位于伍德福德頁(yè)巖的下部，代表高位時(shí)期；燧石位于伍德福德頁(yè)巖的上部，代表低位時(shí)期。

中國(guó)對(duì)海相頁(yè)巖的層序地層學(xué)研究主要集中在上奧陶統(tǒng)-下志留統(tǒng)的五峰組-龍馬溪組黑色頁(yè)巖。王玉滿等［29］將龍馬溪組頁(yè)巖劃分為兩個(gè)三級(jí)層序；王冠平等［30］認(rèn)為五峰組-龍馬溪組一段先后經(jīng)歷了3 次較大規(guī)模的海侵-海退旋回，可以劃分出3個(gè)三級(jí)層序和7個(gè)體系域。

蒲秀剛等［31］開展了滄東凹陷孔二段高分辨率層序地層劃分及沉積學(xué)特征分析，孔二段為一套完整的三級(jí)層序，可進(jìn)一步劃分為4個(gè)四級(jí)層序，高位體系域細(xì)粒相區(qū)巖礦組成具有成分復(fù)雜、優(yōu)勢(shì)礦物不發(fā)育、泥級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)碎屑以及方沸石等脆性礦物普遍存在的特點(diǎn)，主要發(fā)育了泥頁(yè)巖、白云巖、砂巖及混合沉積巖4大巖石類型，其中混合沉積巖最為發(fā)育，致密砂巖與白云巖是主要的致密儲(chǔ)層。

細(xì)粒沉積層系旋回與烴源巖非均質(zhì)性逐漸成為關(guān)注的熱點(diǎn)［32］。Zhang［33］對(duì)鄂爾多斯盆地中生界開展了多尺度波動(dòng)過(guò)程研究，從陸相沉積記錄中識(shí)別到93，29，9和5 Myr等波動(dòng)周期。其中，93 Myr波動(dòng)過(guò)程決定著鄂爾多斯盆地印支期—燕山期構(gòu)造體制旋回與秦嶺造山帶巖漿活動(dòng)節(jié)律；29 Myr 波動(dòng)過(guò)程控制了盆地地殼垂向振蕩，進(jìn)而影響沉積-剝蝕過(guò)程及不整合發(fā)育；9 Myr及5 Myr高頻波動(dòng)過(guò)程可能是對(duì)全球氣候演變的沉積響應(yīng)，影響鄂爾多斯盆地湖平面變化，并在關(guān)鍵地質(zhì)時(shí)期形成了長(zhǎng)7 段優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育環(huán)境。渤海灣盆地東營(yíng)凹陷樊頁(yè)1 井古近系頁(yè)巖油層段識(shí)別到～1.2 Myr 和～0.84 Myr 波動(dòng)周期，是全球氣候變化和盆地構(gòu)造環(huán)境波動(dòng)的沉積響應(yīng)。天文旋回是湖泊細(xì)粒沉積序列與有機(jī)質(zhì)富集的原始驅(qū)動(dòng)。學(xué)界對(duì)細(xì)粒沉積層系旋回特征及烴源巖非均質(zhì)性的成因非常關(guān)注［32］。在控制盆地沉積的因素里面：太陽(yáng)系軌道周期制約了沉積盆地多旋回充填演化過(guò)程。在構(gòu)造背景穩(wěn)定的前提下，氣候變化是控制盆地沉積過(guò)程的根本因素。由于地球軌道周期主要反映氣候因素，太陽(yáng)系軌道周期與地球軌道周期疊加產(chǎn)生的沉積響應(yīng)是最需要關(guān)注的地方。

3.3 細(xì)粒沉積巖沉積地球化學(xué)與氧化還原環(huán)境、古鹽度、古水深、古氣候、古氧度判識(shí)

目前，在恢復(fù)古氣候和重建古環(huán)境的研究中，主要采用了常量元素、微量元素、古生物、同位素尤其是碳氧同位素、沉積物粒度特征以及特殊巖石礦物等方法。在缺乏古生物證據(jù)和古地磁證據(jù)的地區(qū)（如湖泊），學(xué)者們主要采用沉積物粒度特征、碳氧同位素、碳酸鹽含量和有機(jī)質(zhì)含量等特征指標(biāo)來(lái)恢復(fù)古氣候和重建古環(huán)境（表1）。這方面，國(guó)內(nèi)外開展了大量的研究工作，發(fā)表了眾多的文獻(xiàn)，特別是鎂、鐵、銅、鋅、鉬、鋰、鉻、硒、汞、鉈等非傳統(tǒng)同位素方法的應(yīng)用取得了巨大進(jìn)展，如鉬同位素變化示蹤地質(zhì)歷史時(shí)期古海洋的氧化還原環(huán)境，示蹤湖泊水體-沉積物界面的氧化還原狀態(tài)；鐵同位素示蹤地球歷史中海洋的氧逸度演化［34］。

表1 沉積環(huán)境判識(shí)主要參數(shù)與方法Table 1 Main parameters and methods for sedimentary environment identification

3.4 富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖沉積環(huán)境淺水與深水的爭(zhēng)議

傳統(tǒng)觀點(diǎn)通常將細(xì)粒沉積巖解釋為沉積于水深、安靜和永久缺氧的盆地環(huán)境中，垂向懸浮沉降于盆地深處。但是，也有一些研究實(shí)例指示其發(fā)育于淺水環(huán)境［6，35］，這些淺水黑色頁(yè)巖的沉積學(xué)研究記錄了沖刷面、改造的滯留沉積物、正反粒序、水流、波浪和波紋的組合交錯(cuò)層理（HCS）以及灰綠色的頁(yè)巖夾層等沉積特征。紐約州中上泥盆統(tǒng)黑色頁(yè)巖是淺水還是深水環(huán)境，爭(zhēng)論了50 多年［36］；近期，Langhorne 研究認(rèn)為美國(guó)阿巴拉契亞盆地南部泥盆系富含有機(jī)質(zhì)的查塔努加頁(yè)巖直接覆蓋于不整合面之上，富有機(jī)質(zhì)細(xì)粒沉積物沉積在相對(duì)較淺的、有時(shí)具有流動(dòng)的水流和支持底棲生物的含氧底水環(huán)境［36］（圖3）。塔里木盆地寒武系玉爾吐斯組黑色頁(yè)巖沉積環(huán)境，也一直存在有淺水、深水陸棚-深盆、中緩坡-外緩坡的爭(zhēng)議［37］，近期，金值民等研究認(rèn)為玉爾吐斯組富有機(jī)質(zhì)細(xì)粒沉積物主要由薄層放射蟲硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖和含筆石頁(yè)巖組成，總體處于浪基面附近及以下的淺水環(huán)境。

圖3 美國(guó)阿巴拉契亞盆地查塔努加黑色頁(yè)巖淺水上超模式［36］Fig.3 Shallow-water onlap model for Chattanooga black shale，Appalachian Basin，USA［36］

3.5 細(xì)粒沉積實(shí)驗(yàn)沉積學(xué)進(jìn)展

很多人認(rèn)為細(xì)粒物質(zhì)的沉積和固結(jié)是個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，然而，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)這是個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，其結(jié)果取決于許多變量。Schieber J 等［6，38］認(rèn)為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)巖石記錄的精確解釋至關(guān)重要，通過(guò)現(xiàn)代以及古代泥巖、頁(yè)巖豐富的沉積特征與有利于絮狀物形成的水槽實(shí)驗(yàn)，記錄沉積過(guò)程和參數(shù)，解釋頁(yè)巖、泥巖的起源和性質(zhì)和沉積過(guò)程。波狀粘土沉積層結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)赤鐵礦注入揭示層內(nèi)結(jié)構(gòu)、斜坡/前積、側(cè)向加積，實(shí)驗(yàn)結(jié)論是以往認(rèn)為層狀頁(yè)巖形成是由于垂直沉積通量發(fā)生波動(dòng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為平流運(yùn)輸形成層狀頁(yè)巖和泥晶灰?guī)r。靜水沉降實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)松散絮狀物易垮塌，底部荷載密集絮狀物不會(huì)垮塌，有機(jī)雪沉積快于粘土松散物沉積，泥質(zhì)堆積來(lái)自于遷移的絮狀波紋，粒狀有機(jī)碎屑在前積層底部，有機(jī)雪與粘土在絮狀物中混合，“包卷”絮狀物密度大，實(shí)驗(yàn)結(jié)論是湍流流體利于有機(jī)質(zhì)保存，當(dāng)有機(jī)質(zhì)加入到靜水沉降粘土?xí)r，有機(jī)質(zhì)在很大程度上與粘土分離，當(dāng)有機(jī)質(zhì)加入到湍流粘土流體中時(shí)，形成有機(jī)粘土聚集物，利于有機(jī)質(zhì)保存［38］。

3.6 細(xì)粒沉積紋層結(jié)構(gòu)及成因研究

紋層又稱細(xì)層，是層理的最初級(jí)單位，厚度通常為數(shù)毫米或小于1 mm。形態(tài)有直線狀、曲線狀等，同一紋層往往具有比較均一的成分和結(jié)構(gòu)，但有時(shí)也可有一些粒級(jí)的變化，是在相同水動(dòng)力條件下的同時(shí)形成物，紋層之間的界面是短暫的無(wú)沉積間斷面。

受氣候韻律性和水動(dòng)力條件、物源混積、有機(jī)質(zhì)絮凝等因素影響，細(xì)粒沉積巖中廣泛發(fā)育紋層構(gòu)造。目前的研究比較關(guān)注紋層礦物組成、粒度變化、厚度、形態(tài)、連續(xù)性、界面接觸關(guān)系與組合類型等；也提出了藻類季節(jié)性勃發(fā)、碳酸鹽紋層與化學(xué)作用、火山活動(dòng)、水動(dòng)力條件變化、生物化學(xué)作用以及陸源季節(jié)性輸入等控制紋層發(fā)育的認(rèn)識(shí)。近期，有人提出洪水成因異輕流+異重流長(zhǎng)距離搬運(yùn)，絮凝羽狀流形成紋層狀粉砂巖。

中國(guó)南方海相志留系龍馬溪組-奧陶系五峰組頁(yè)巖，發(fā)育硅質(zhì)（長(zhǎng)英質(zhì)）紋層、鈣質(zhì)紋層、粘土質(zhì)紋層、有機(jī)質(zhì)紋層4 類，形態(tài)上有平行、斷續(xù)、板狀等；并且不同紋層類型其TOC值、粘土礦物含量、脆性礦物含量均有明顯差異，這與沉積時(shí)期陸源碎屑供給、古水動(dòng)力條件變化、水體含氧量變化等有關(guān)。

中國(guó)陸相湖盆頁(yè)巖紋層結(jié)構(gòu)發(fā)育，發(fā)育有富凝灰質(zhì)紋層、長(zhǎng)英質(zhì)紋層（粉砂質(zhì)）、富有機(jī)質(zhì)紋層、碳酸鹽質(zhì)紋層、生物紋層、粘土紋層等。鄂爾多斯盆地長(zhǎng)73亞段主要發(fā)育有富凝灰質(zhì)紋層、富有機(jī)質(zhì)紋層、粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)紋層和粘土紋層4種紋層類型，并組合形成了“富有機(jī)質(zhì)+粉砂級(jí)長(zhǎng)英質(zhì)”和“富有機(jī)質(zhì)+富凝灰質(zhì)”兩類主要的二元紋層組合頁(yè)巖油發(fā)育層系，富有機(jī)質(zhì)及富凝灰質(zhì)紋層中的凝灰質(zhì)團(tuán)塊內(nèi)明顯可見前積層，與物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致（圖4）。準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組發(fā)育白云石+長(zhǎng)英質(zhì)紋層、有機(jī)質(zhì)+凝灰質(zhì)紋層、有機(jī)質(zhì)+粘土+白云石紋層、白云石+方解石紋層4類紋層。渤海灣盆地孔二段、沙三段主要發(fā)育長(zhǎng)英質(zhì)紋層、有機(jī)質(zhì)紋層、碳酸鹽紋層3 類紋層。松遼盆地青山口組主要發(fā)育粘土礦物紋層、長(zhǎng)英質(zhì)粉砂紋層、介形蟲紋層3 類紋層，主要形成3 類組合，間歇性湖平面變化是紋層組合差異的關(guān)鍵（圖5）。

圖4 鄂爾多斯盆地城96井長(zhǎng)7段紋層前積現(xiàn)象Fig.4 Images showing the laminae progradation in samples from Well Cheng-96 in the Chang 7 Member，Ordos Basin

圖5 松遼盆地古2HC井青山口組主要紋層類型及特征Fig.5 Images showing the types and characteristics of lamina in samples from Well Gu-2HC，Qingshankou Formation，Songliao Basin

細(xì)粒沉積巖中紋層發(fā)育與頁(yè)巖油氣甜點(diǎn)區(qū)的形成密切相關(guān)，提取紋層類型的信息對(duì)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)具有重要意義。取心照片、薄片資料往往有限且不連續(xù)；近期，眾多學(xué)者開始探索在巖心薄片和掃描電鏡觀察解析紋層結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，基于巖心、成像測(cè)井識(shí)別紋層結(jié)構(gòu)和特征，建立測(cè)井尺度細(xì)粒沉積巖的紋層結(jié)構(gòu)劃分方案；建立不同環(huán)境發(fā)育的細(xì)粒沉積巖的紋層結(jié)構(gòu)測(cè)井識(shí)別方法；揭示不同環(huán)境下紋層結(jié)構(gòu)與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育耦合關(guān)系，并進(jìn)行優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)（圖6）。

圖6 鄂爾多斯盆地城96井長(zhǎng)7段紋層尺度及其疊置關(guān)系測(cè)井識(shí)別Fig.6 Logging identification of the scale and superposition relationship of laminae in Well Cheng-96 in the Chang 7 Member，Ordos Basin

3.7 細(xì)粒沉積有機(jī)質(zhì)富集主控因素

3.7.1 海相細(xì)粒沉積有機(jī)質(zhì)富集主控因素

海相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖主要發(fā)育于滯流海盆、陸棚區(qū)局限盆地、邊緣海斜坡與邊緣海盆地等低能環(huán)境；富有機(jī)質(zhì)黑色頁(yè)巖形成主要受控于表層浮游生物、火山活動(dòng)、缺氧環(huán)境、保存條件，其中“海洋雪”和藻類爆發(fā)是富有機(jī)質(zhì)沉積物形成的關(guān)鍵因素［39］。目前已初步建立了水體分層、海侵、門檻、洋流上涌等4 種富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖沉積模式［40］。地質(zhì)歷史時(shí)期，海相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖沉積廣泛發(fā)育于大洋盆地、大陸邊緣盆地等［41-42］，是全球常規(guī)-非常規(guī)油氣中最重要的烴源巖。海相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖沉積的形成機(jī)理，一直是海洋地質(zhì)學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)界長(zhǎng)期爭(zhēng)論的話題［43-50］，爭(zhēng)論焦點(diǎn)是保存條件（水體氧化還原條件）和海洋表層生產(chǎn)力，即“保存”和“生產(chǎn)力”模式之爭(zhēng)。早期研究普遍認(rèn)為缺氧的保存條件是富有機(jī)質(zhì)沉積的主要控制因素［43-45-54］。通過(guò)對(duì)缺氧海盆（如黑海）或湖盆等水體沉積物中有機(jī)質(zhì)含量的研究，發(fā)現(xiàn)在氧化水體沉積物中有機(jī)質(zhì)含量偏低，在硫化缺氧水體中其含量明顯偏高。然而，一些學(xué)者對(duì)洋流上涌地區(qū)（如秘魯西部、非洲西北部、加利福尼亞以及南極洲北部等海域）的研究發(fā)現(xiàn)，由于富營(yíng)養(yǎng)水體的上涌，表層生物極為繁盛，說(shuō)明其生物生產(chǎn)力較高，而海底沉積物中有機(jī)質(zhì)含量很高但普遍見到生物擾動(dòng)，表明底部水體并不缺氧，并由此推斷高生產(chǎn)力才是富有機(jī)質(zhì)沉積形成的主要控制因素［47］。這一認(rèn)識(shí)也逐漸得到一些學(xué)者認(rèn)可，他們認(rèn)為有機(jī)質(zhì)富集沉積與海洋表層較高的生產(chǎn)力關(guān)系密切［55-57］。大量易分解的代謝有機(jī)質(zhì)沉降至水體底部時(shí)，會(huì)導(dǎo)致富氫有機(jī)質(zhì)的富集，有機(jī)質(zhì)分解會(huì)消耗水體底部的氧氣，造成底部水體缺氧［47，58］。他們認(rèn)為富有機(jī)質(zhì)沉積的缺氧條件可能是高生產(chǎn)力的結(jié)果。然而，沉積速率也較早地被認(rèn)為是影響海相有機(jī)質(zhì)富集的重要因素［59-62］，近年來(lái)才逐漸被重視起來(lái)［49，63-64］。一般認(rèn)為較高沉積速率會(huì)稀釋有機(jī)質(zhì)，不利于有機(jī)質(zhì)富集［49，59，63-64］，緩慢沉積速率有利于有機(jī)質(zhì)富集［49，60，63-64］，但均與沉積底部水體保存條件密切相關(guān)［65-66］。目前，這3 個(gè)因素常被作為主要且相對(duì)獨(dú)立因素來(lái)開展海相有機(jī)質(zhì)富集的因素分析［67-69］。實(shí)際上，影響有機(jī)質(zhì)富集的因素較多，還包括粘土礦物含量、海平面變化等［32，69-71］。綜合而言，海洋中高生產(chǎn)力是有機(jī)質(zhì)形成與富集的基礎(chǔ)，保存條件、沉積速率等均是影響有機(jī)質(zhì)富集非常重要的因素，它們之間存在著相應(yīng)聯(lián)系［6，35，38-39，49，68-74］，地質(zhì)背景不同決定了它們中誰(shuí)是關(guān)鍵控制因素。

3.7.2 湖相細(xì)粒沉積有機(jī)質(zhì)富集主控因素

中國(guó)陸相沉積盆地發(fā)育多套湖相泥頁(yè)巖層系，具有分布范圍廣、時(shí)代新、有機(jī)質(zhì)豐度高、厚度大的特點(diǎn)。古生產(chǎn)力的高低和沉積環(huán)境的氧化還原程度是影響有機(jī)質(zhì)富集和保存的主要因素。古生產(chǎn)力受氣候環(huán)境、地區(qū)光照率、湖盆地貌、營(yíng)養(yǎng)鹽供給、水介質(zhì)條件、藻類季節(jié)性勃發(fā)、自養(yǎng)型細(xì)菌等的影響；有機(jī)質(zhì)分解與保存條件受水體分層、細(xì)菌生物、無(wú)機(jī)礦物、水介質(zhì)條件、粘土礦物、沉積速率等的綜合影響。在有機(jī)質(zhì)的分解與保存過(guò)程中，硫酸鹽還原菌消耗有機(jī)質(zhì)的能力不亞于氧化條件下需氧微生物消耗有機(jī)質(zhì)的能力，在缺氧和硫酸鹽含量低的水體中生物的擾動(dòng)和沉積物再懸浮作用相對(duì)較弱，有機(jī)質(zhì)氧化分解作用小，快速埋藏的能力強(qiáng)。鄂爾多斯盆地晚三疊世經(jīng)歷了由淺海沉積向陸湖沉積的根本性轉(zhuǎn)變。長(zhǎng)7 段沉積期，鄂爾多斯盆地基底整體劇烈下沉，湖盆發(fā)育達(dá)到鼎盛期，湖盆水體也明顯加深，最大水深60 m，為低能安靜沉積環(huán)境，水循環(huán)停滯，沉積速率較低［75-80］。長(zhǎng)7 段頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于水生浮游植物，缺乏陸源有機(jī)成分，含有多層不等厚火山凝灰?guī)r，巖心以灰色、灰黃色、灰褐色、灰白色為主，偶見灰綠色、灰褐色。長(zhǎng)7 段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成時(shí)期沉積水體中一定強(qiáng)度的硫酸鹽細(xì)菌還原作用（BSR）利于形成強(qiáng)還原環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)保存。通過(guò)硫酸鹽還原指數(shù)（SRI指數(shù)）能夠反映BSR 強(qiáng)度，在SRI＜1.375時(shí)，BSR 消耗的有機(jī)物小于有機(jī)質(zhì)有效保存，TOC含量相對(duì)較高。準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷風(fēng)城組沉積期為西部前陸盆地系統(tǒng)劇烈發(fā)育期，主體為半深-深堿湖背景下的多源混合細(xì)粒沉積建造，存在來(lái)自干旱炎熱蒸發(fā)環(huán)境引起的內(nèi)源化學(xué)沉積、前陸盆地發(fā)育過(guò)程中周緣火山活動(dòng)提供的火山物質(zhì)等。大量研究證實(shí)，烴源巖形成時(shí)期堿化程度高，古氣候經(jīng)歷了半干旱—較潮濕—半干旱—干旱—半干旱的過(guò)渡，同時(shí)盆內(nèi)水體至少經(jīng)歷了兩期熱液作用的影響。當(dāng)前對(duì)湖盆水體環(huán)境的成因仍有爭(zhēng)議，部分學(xué)者認(rèn)為是熱液成因，部分學(xué)者認(rèn)為是為蒸發(fā)和熱液共同成因。

4 細(xì)粒沉積學(xué)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題與發(fā)展重點(diǎn)

100 多年前，Sorby 指出，“在自然環(huán)境條件下足以證明粘土的結(jié)構(gòu)有很大不同，其形成環(huán)境也不同；但未經(jīng)薄片觀察時(shí)，在沉積組構(gòu)方面總是還有些疑問(wèn)”。這一現(xiàn)象至今沒(méi)有任何改變［73］。

細(xì)粒沉積巖的形成與分布受構(gòu)造沉積背景、物源、氣候變化、水動(dòng)力條件、火山活動(dòng)、海底（湖底）熱液活動(dòng)等影響，時(shí)空變化大。不同類型細(xì)粒沉積巖在沉積環(huán)境、巖石學(xué)特征、礦物結(jié)構(gòu)、層理構(gòu)造、有機(jī)質(zhì)類型與分布及含量、生排烴效率等方面均有差異。從頁(yè)巖油氣勘探開工業(yè)實(shí)踐效果看，頁(yè)巖TOC含量高，儲(chǔ)集性相對(duì)較好，脆性礦物含量相對(duì)較高，是頁(yè)巖油氣勘探開發(fā)最有利的巖相類型。但在目前的國(guó)內(nèi)外研究及生產(chǎn)實(shí)踐中，特別是陸相環(huán)境巖性復(fù)雜、混積作用普遍存在的情況下，仍存在術(shù)語(yǔ)不規(guī)范、分類不系統(tǒng)、概念不清晰、相帶不明確、地層不等時(shí)、分布不清楚等問(wèn)題，成為制約頁(yè)巖油氣選區(qū)評(píng)價(jià)、“甜點(diǎn)區(qū)/段”優(yōu)選、壓裂改造與鉆井工藝設(shè)計(jì)、開發(fā)方案優(yōu)化的關(guān)鍵。

4.1 術(shù)語(yǔ)規(guī)范與分類

細(xì)粒沉積巖已經(jīng)超過(guò)一個(gè)世紀(jì)沒(méi)有統(tǒng)一分類方案，頁(yè)巖、粘土巖、泥巖、細(xì)粒巖、泥質(zhì)巖和泥板巖是最常見的被廣泛應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)?！澳囗?yè)巖”是目前國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中出現(xiàn)較多但又沒(méi)有明確含義的術(shù)語(yǔ)，大多數(shù)研究人員是在不能明確區(qū)分泥巖還是頁(yè)巖的情況下，籠統(tǒng)地稱為泥頁(yè)巖。實(shí)際上，泥頁(yè)巖指固結(jié)程度更高的泥巖［81］；或指泥巖和頁(yè)巖之間的過(guò)渡巖石類型，可見發(fā)育不完善的頁(yè)理，一般是淺湖到深湖沉積的產(chǎn)物［82-83］；國(guó)外也用到“mudshale”這一術(shù)語(yǔ)，指固結(jié)的細(xì)粒沉積巖，粘土礦物含量33 % ~ 65 %，層厚小于10 mm。建議在野外或巖心觀察描述時(shí)，將劈裂性作為一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，頁(yè)巖易劈裂，泥巖不具劈裂性，不建議使用泥頁(yè)巖術(shù)語(yǔ)。

另外容易混淆的術(shù)語(yǔ)是“紋層”、“層理”、“頁(yè)理”、“塊狀”。“紋層”（laminae，也稱細(xì)層）厚度通常為數(shù)毫米或小于1 mm，國(guó)外一般以1 cm 為界限［84］，同一紋層往往具有比較均一的成分和結(jié)構(gòu)，但有時(shí)也有一些粒級(jí)變化，是在相同水動(dòng)力條件下同時(shí)形成?！绊?yè)理”（papery）指巖石易平行層面裂開成薄板狀或薄片狀的習(xí)性，厚度在1 cm 以下，只在地表露頭出現(xiàn)，深埋在地下的粉砂巖和泥質(zhì)巖是沒(méi)有頁(yè)理的。“層理”（bedding）是巖石沿垂直方向變化所產(chǎn)生的層狀構(gòu)造，一般厚度大于1 cm?！皦K狀”（massive）層內(nèi)物質(zhì)均勻，組分和結(jié)構(gòu)無(wú)分異，代表一種快速無(wú)分異的堆積，一般厚度大于1 m。

4.2 頁(yè)巖層系旋回地層與層序地層格架

泥巖、頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)分布的非均質(zhì)性是一個(gè)非常普遍的現(xiàn)象。中國(guó)陸相湖盆細(xì)粒沉積巖中凝灰?guī)r薄層發(fā)育，應(yīng)該多開展泥巖、頁(yè)巖中凝灰?guī)r薄夾層的IDTIMS 測(cè)年分析，為高精度年代地層格架建立和劃分對(duì)比提供依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，建立層序地層界面的識(shí)別標(biāo)志和層序地層格架，分析層序格架內(nèi)泥巖、頁(yè)巖的時(shí)空分布規(guī)律，為資源潛力分析和選區(qū)評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)。

4.3 古氣候與沉積模式

大多數(shù)研究者認(rèn)為，頁(yè)巖油氣富集沉積環(huán)境主要是在遠(yuǎn)離物源區(qū)的深水區(qū)；但也有不同觀點(diǎn)。優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層和頁(yè)巖油氣富集的主要部位并非位于盆地沉積中心，而是受盆地構(gòu)造形態(tài)、物源供給等多種因素綜合控制，遠(yuǎn)離物源區(qū)的淺水區(qū)通常為較好的頁(yè)巖儲(chǔ)層和頁(yè)巖油氣富集區(qū)［85-91］。應(yīng)加強(qiáng)頁(yè)巖、泥巖沉積古環(huán)境、古水深、古氣候、動(dòng)力學(xué)條件的研究，鈣、鐵、鉬、鋰、釩、鉻等非傳統(tǒng)同位素地球化學(xué)正成為一種重要研究手段；另外，XRF（X-ray fluorescence）正成為國(guó)內(nèi)外研究泥巖、頁(yè)巖巖石學(xué)特征、古環(huán)境、古氣候、脆性指數(shù)、“甜點(diǎn)段”優(yōu)選的一種重要方法。

4.4 有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理

細(xì)粒沉積巖中有機(jī)質(zhì)豐度非均質(zhì)性強(qiáng)，沉積時(shí)期不同性質(zhì)水體對(duì)有機(jī)質(zhì)形成和保存作用機(jī)理不同。有機(jī)質(zhì)富集與火山灰和深部流體、海侵作用影響、沉積速率大小、古氧度、藻類爆發(fā)機(jī)制等因素的影響均沒(méi)有明確的認(rèn)識(shí)。富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系多見不同厚度凝灰?guī)r夾層或熱水沉積礦物，指示了頁(yè)巖形成過(guò)程中伴隨有火山活動(dòng)或深部流體等關(guān)鍵地質(zhì)事件，其必然對(duì)沉積盆地的古環(huán)境、古氣候、古生產(chǎn)力、古鹽度、古水深、沉積速率產(chǎn)生重要作用，顯著影響沉積層系富有機(jī)質(zhì)的形成和發(fā)育。當(dāng)前學(xué)者對(duì)以火山活動(dòng)為代表的地質(zhì)事件引起高產(chǎn)區(qū)原始TOC含量高的原因尚有爭(zhēng)議，有學(xué)者認(rèn)為，火山活動(dòng)攜帶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如K，Na，N，P和S等促進(jìn)生物繁盛，生物大量消耗水體中氧氣造成生物死亡，提高了古生產(chǎn)力［92-93］；也有學(xué)者認(rèn)為，火山噴發(fā)（深部流體侵入）輸入大量硫酸鹽，促進(jìn)BSR 的發(fā)生，使得水體變?yōu)閺?qiáng)還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)保存。Zhang 等［33］認(rèn)為高強(qiáng)度的熱液/火山物質(zhì)輸入引起高沉積速率可稀釋初級(jí)生產(chǎn)力，或致使有機(jī)質(zhì)豐度降低；也有人認(rèn)為過(guò)量火山活動(dòng)或者熱液流體輸入會(huì)引起強(qiáng)烈的BSR 作用，大量有機(jī)質(zhì)消耗，不利于有機(jī)質(zhì)富集。厘定有機(jī)質(zhì)富集段沉積動(dòng)力條件、有機(jī)物堆積速率與保存條件，分析有機(jī)質(zhì)來(lái)源、顯微組成及與各類礦物的共生關(guān)系，建立有機(jī)質(zhì)富集段成因模式（圖7），確定富有機(jī)質(zhì)的分布規(guī)律與主控因素是關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

圖7 細(xì)粒沉積巖有機(jī)質(zhì)富集因素示意圖Fig.7 Sketch diagram showing factors controlling the organic enrichment in fine-grained sedimentary rocks

4.5 紋層類型及組合的微觀觀察與宏觀分布的測(cè)井評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)

不同紋層類型的有機(jī)質(zhì)含量、粘土礦物組成等都有明顯差異，是天文周期驅(qū)動(dòng)的紋層結(jié)構(gòu)還是季節(jié)性紋層、是生物作用影響還是混源沉積的影響、紋層與頁(yè)理的關(guān)系、頁(yè)理與構(gòu)造應(yīng)力關(guān)系等等均不明確，從多沉積條件（水體環(huán)境、水動(dòng)力條件）解釋紋層的形成，并歸納總結(jié)其成因模式是亟待解決的科學(xué)問(wèn)題。在分布預(yù)測(cè)上，通過(guò)巖心觀察和顯微分析研究紋層結(jié)構(gòu)及組合，可以正確區(qū)分頁(yè)巖、泥巖，但盆地內(nèi)鉆井資料及取心有限，如何通過(guò)巖心顯微觀察得到的認(rèn)識(shí)去標(biāo)定測(cè)井評(píng)價(jià)模型，通過(guò)測(cè)井解釋區(qū)分泥巖、頁(yè)巖分布是一大難題。在研究鄂爾多斯盆地?zé)N源巖分布時(shí)，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)7 段烴源巖中頁(yè)巖、泥巖在自然伽馬、密度和電阻率等參數(shù)方面差異顯著，頁(yè)巖自然伽馬值大于180 API，密度值小于2.4 g/cm3，陣列深感應(yīng)電阻率值大于80 Ω·m，泥巖自然伽馬值為120~180 API，密度值為2.4~2.5 g/cm3，陣列深感應(yīng)電阻率值為40~80 Ω·m，取得了較好的效果。應(yīng)加強(qiáng)常規(guī)測(cè)井最優(yōu)化解釋、ECS 或Lithoscaner 測(cè)井、高級(jí)電成像測(cè)井、陣列聲波測(cè)井重提波處理與儲(chǔ)層各向異性參數(shù)定量表征等方法探索，預(yù)測(cè)頁(yè)巖、泥巖的分布規(guī)律。研究形成黑色頁(yè)巖紋層成因數(shù)值模擬軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)物源/面物源兩種場(chǎng)景下細(xì)粒沉積過(guò)程模擬，對(duì)流體流速、深度、顆粒種類、大小及實(shí)驗(yàn)組數(shù)等參數(shù)的自定義設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了成巖壓實(shí)演化過(guò)程模擬，包括細(xì)粒沉積受力分析計(jì)算及壓實(shí)處理邏輯，也是重點(diǎn)發(fā)展方向。

5 結(jié)論

細(xì)粒沉積學(xué)研究在國(guó)內(nèi)外引起了越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注和重視，在巖石學(xué)特征分類、旋回地層與層序地層學(xué)分析、沉積環(huán)境與沉積動(dòng)力、沉積地球化學(xué)與氧化還原環(huán)境、古鹽度、古水深、古氣候、古氧度判識(shí)、沉積紋層結(jié)構(gòu)及成因、有機(jī)質(zhì)富集主控因素、泥頁(yè)巖實(shí)驗(yàn)沉積學(xué)等方面取得了一系列重要進(jìn)展。但在目前的國(guó)內(nèi)外研究及生產(chǎn)實(shí)踐中，特別是陸相環(huán)境巖性復(fù)雜、混積作用普遍存在的情況下，仍存在術(shù)語(yǔ)不規(guī)范、分類不系統(tǒng)、概念不清晰、相帶不明確、地層不等時(shí)、分布不清楚等問(wèn)題，其沉積過(guò)程及成儲(chǔ)機(jī)理也不明確。未來(lái)細(xì)粒沉積學(xué)應(yīng)加強(qiáng)術(shù)語(yǔ)規(guī)范與分類、旋回地層與層序地層格架、有機(jī)質(zhì)非均質(zhì)性成因、有機(jī)質(zhì)形成和保存作用機(jī)理、紋層結(jié)構(gòu)成因及組合類型、頁(yè)巖和泥巖沉積水體環(huán)境及動(dòng)力學(xué)條件、古水深與沉積模式等方面研究，更好地服務(wù)于工業(yè)實(shí)踐。