王瑤琳 徐勝林 侯明才 陳安清 石坻石 張 聰 覃英倫

（1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川 成都 610059；2.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100083；4.廣西廣投能源集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖（w（TOC）大于2.0%的細(xì)粒沉積巖［1］）既是常規(guī)油氣烴源巖，也可直接開(kāi)采頁(yè)巖氣，是重要的油氣勘探對(duì)象。志留紀(jì)是富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育期，該時(shí)期的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖構(gòu)成了全球重要的油氣烴源巖［2］。頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集程度和控制因素亦是頁(yè)巖氣勘探、有利區(qū)優(yōu)選及資源潛力評(píng)價(jià)的關(guān)鍵因素之一［3］。有機(jī)質(zhì)的形成、富集及保存受到生產(chǎn)力水平、古海洋氧化還原條件、沉積速率、相對(duì)海平面變化和古氣候等多方面因素的影響［4］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者［5-6］運(yùn)用地球化學(xué)、古生態(tài)學(xué)、礦物學(xué)等多種方法對(duì)有機(jī)質(zhì)富集的影響因素開(kāi)展研究，認(rèn)為海相及淡水陸相頁(yè)巖的富集模式可以分為：（1）高生產(chǎn)力模式；（2）保存模式；（3）高生產(chǎn)力與保存疊加模式。

云南保山地區(qū)處于揚(yáng)子地區(qū)西南緣，下志留統(tǒng)下仁和橋組發(fā)育1套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖。程涌等［7］通過(guò)研究沉積環(huán)境認(rèn)為下志留統(tǒng)下仁和橋組具有較好的勘探潛力；陳志柱等［8］通過(guò)分析下仁和橋組部分剖面的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型、豐度和成熟度，也認(rèn)為下仁和橋組頁(yè)巖有較好的生烴潛力。但是對(duì)于下仁和橋組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)富集因素及富集模式的研究報(bào)道很少。

本文在野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)分析測(cè)試的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了保山地區(qū)下仁和橋組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖特征研究，結(jié)合主量元素、微量元素和稀土元素地球化學(xué)分析，從古氣候、古生產(chǎn)力、古氧化還原條件、陸源輸入條件等方面探討保山地區(qū)下志留統(tǒng)下仁和橋組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集的主控因素，并建立有機(jī)質(zhì)富集模型。研究成果為保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

保山地區(qū)位于云南省西部，構(gòu)造上位于上揚(yáng)子克拉通西部，瀾滄江斷裂以西，怒江附近高麗貢斷裂以東的保山擠出塊體上（圖1（a））。志留紀(jì)時(shí)期，保山地區(qū)所處的華南陸塊構(gòu)造—古地理格局發(fā)生了重大變化，華南陸塊整體上處于淺海相沉積［9］，沉積1套暗色富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，位于施甸縣城，累計(jì)厚度達(dá)148 m（圖1（b））。

本次研究選取保山地區(qū)下仁和橋組出露完整且保存和發(fā)育較好的5個(gè)剖面進(jìn)行研究，分別是施甸縣姚關(guān)鎮(zhèn)大色樹(shù)村剖面、施甸縣花山剖面、施甸思索邑剖面、保山楊柳鄉(xiāng)新寨村剖面和保山大海壩水庫(kù)剖面（圖1（a））。其中保山大海壩水庫(kù)剖面和保山楊柳鄉(xiāng)新寨村剖面位于研究區(qū)的西北方向，施甸縣姚關(guān)鎮(zhèn)大色樹(shù)村剖面、施甸縣花山剖面、施甸思索邑剖面位于研究區(qū)的正南方向，整體上各個(gè)剖面的巖性組合特征基本一致，為1套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖沉積。

2 巖石學(xué)特征

頁(yè)巖樣品來(lái)自保山地區(qū)周邊的5個(gè)露頭剖面（圖1（a）），共采集樣品30件。分別對(duì)30件樣品進(jìn)行了顯微鏡薄片鑒定、全巖X射線衍射分析、黏土礦物X射線衍射分析、總有機(jī)碳測(cè)試、干酪根顯微組分鑒定、鏡質(zhì)體反射率測(cè)試、主量元素、微量元素、稀土元素地球化學(xué)分析等。所有測(cè)試均在四川省科源工程技術(shù)測(cè)試中心完成，具體實(shí)驗(yàn)方法見(jiàn)文獻(xiàn)［10］。

圖1 保山地區(qū)構(gòu)造位置及地層柱狀圖Fig.1 Structural location and stratigraphic column of Baoshan area

2.1 巖性特征

通過(guò)對(duì)保山地區(qū)多條野外剖面的觀察結(jié)合顯微薄片鏡下分析，保山地區(qū)下仁和橋組主要發(fā)育頁(yè)巖（圖2），在5條取樣剖面均發(fā)育，巖石主要由泥質(zhì)組成，主要是微晶/隱晶的黏土礦物集合體；少量碎屑組分，碎屑顆粒粒徑主要為0.02 mm。頁(yè)巖頁(yè)理發(fā)育，野外露頭可見(jiàn)有筆石化石，暗色為主。鏡下可見(jiàn)有機(jī)質(zhì)，多呈細(xì)小條帶狀分布。黃鐵礦少量，多呈細(xì)小的黑色粒狀或粒狀集合體分布在泥質(zhì)中。巖石中裂隙發(fā)育，呈網(wǎng)狀，縫寬為0.01～0.60 mm，充填自生石英。

圖2 保山地區(qū)下志留統(tǒng)下仁和橋組頁(yè)巖照片F(xiàn)ig.2 Shale photos of Lower Silurian Xiarenheqiao Formation in Baoshan area

施甸縣姚關(guān)鎮(zhèn)大色樹(shù)村剖面，剖面結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為底部發(fā)育粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖，向上以黑色頁(yè)巖發(fā)育為主。

施甸縣花山剖面，下志留統(tǒng)下仁和橋組整體上表現(xiàn)為以黑到黑灰色薄層狀炭質(zhì)頁(yè)巖及粉砂質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育為特征，且富含筆石化石，與上覆地層間表現(xiàn)為含泥質(zhì)條帶灰?guī)r接觸，與下伏地層奧陶系整合接觸。

施甸縣思索邑剖面，下仁和橋組完整，與上、下地層間整合接觸，主要為黑色頁(yè)巖沉積，筆石常見(jiàn)。

保山楊柳鄉(xiāng)新寨村剖面，下仁和橋組完整，與下伏奧陶系整合接觸，主要為黑色富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖，可見(jiàn)筆石化石。

保山大海壩水庫(kù)剖面，下仁和橋組完整，與下伏奧陶系黃灰色泥灰?guī)r整合接觸，黑色富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中富含筆石，之上為風(fēng)化后的黃灰色頁(yè)巖。

2.2 礦物組分特征

全巖X射線衍射分析結(jié)果表明，保山地區(qū)下志留統(tǒng)下仁和橋組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖中，脆性礦物主要由石英和長(zhǎng)石構(gòu)成，脆性礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.0%～85.0%，平均為61.7%。

石英為最主要的脆性礦物，30件樣品中石英的比例為50.0%以上，石英占總礦物的57.0%。長(zhǎng)石含量次之，主要表現(xiàn)為斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～19.0%，平均為5.0%，其中保山大海壩水庫(kù)剖面、施甸縣姚關(guān)鎮(zhèn)大色樹(shù)村剖面富斜長(zhǎng)石，施甸縣思索邑剖面、施甸縣花山剖面富鉀長(zhǎng)石。碳酸鹽礦物與黃鐵礦含量極低。黏土礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.0%～58.0%，平均為37.4%。

由黏土礦物X射線衍射分析結(jié)果可知，下仁和橋組頁(yè)巖樣品中最主要的黏土礦物是伊利石，其次為高嶺石，綠泥石和伊/蒙混層含量基本一致。伊利石占總黏土礦物的58%～93%，平均為78%。30件樣品中有25件樣品檢出高嶺石礦物，占黏土礦物總量的2%～33%，平均為11%。綠泥石在30件樣品的24件樣品中檢出，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～16%，平均為5%，施甸縣姚關(guān)鎮(zhèn)大色樹(shù)村剖面和保山大海壩水庫(kù)剖面綠泥石含量相對(duì)較高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%～16%，平均為10%；伊/蒙混層含量不高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%～10%，平均為6%。

3 地球化學(xué)特征

3.1 有機(jī)地球化學(xué)特征

3.1.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度是頁(yè)巖的生烴潛力、儲(chǔ)集能力和含氣性的重要表征指標(biāo)，對(duì)判斷頁(yè)巖氣富集起著決定性作用。

17件樣品的總有機(jī)碳含量（w（TOC））檢測(cè)結(jié)果表明，保山—施甸地區(qū)的5條野外剖面中，保山大海壩水庫(kù)剖面的DHB-s1r-1樣品的有機(jī)質(zhì)豐度最低，w（TOC）僅為0.06%；保山楊柳鄉(xiāng)新寨村剖面的3件樣品的w（TOC）為0.68%～0.94%，平均為0.78%；施甸縣姚關(guān)鎮(zhèn)大色樹(shù)村剖面4件樣品的w（TOC）為0.62%～0.78%，平均為0.71%；保山大海壩水庫(kù)剖面的2件樣品的w（TOC）平均為0.65%；施甸縣花山剖面3件樣品w（TOC）為0.52%～1.36%，平均為0.86%；施甸縣思索邑剖面4件樣品的w（TOC）為0.57%～2.59%，平均為1.42%?？傆袡C(jī)碳含量分析結(jié)果表明保山地區(qū)下志留統(tǒng)下仁和橋組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖具有較好的勘探潛力。

3.1.2 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型

有機(jī)質(zhì)類(lèi)型是開(kāi)展烴源巖評(píng)價(jià)的另一項(xiàng)重要指標(biāo)，也是開(kāi)展頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

保山地區(qū)下志留統(tǒng)下仁和橋組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要以Ⅰ—Ⅱ1型為主，其中施甸縣姚關(guān)鎮(zhèn)大色樹(shù)村剖面、保山大海壩水庫(kù)剖面主要表現(xiàn)為Ⅰ型干酪根（腐泥型），保山楊柳鄉(xiāng)新寨村剖面、施甸縣花山剖面、施甸縣思索邑剖面表現(xiàn)為Ⅱ1型干酪根（腐植—腐泥型），整體表現(xiàn)出具有生油、生氣的特征。

3.1.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度是開(kāi)展富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖生烴潛力研究的指標(biāo)，能夠直觀地反映有機(jī)質(zhì)熱演化程度，對(duì)于預(yù)測(cè)烴源巖的生烴潛力有重要作用。熱解峰頂溫度（Tmax）可以指示研究區(qū)泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)成熟度狀況。17件樣品的熱解峰頂溫度（Tmax）為345～576℃，平均為504℃，表明保山地區(qū)下志留統(tǒng)仁和橋組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)成熟度已演化到過(guò)成熟階段，以生成甲烷氣為典型特征。

研究區(qū)9件樣品的鏡質(zhì)體反射率Ro為1.31%～2.69%，平均為2.19%，說(shuō)明該地區(qū)烴源巖成熟度高，以生成天然氣為主。

3.2 無(wú)機(jī)地球化學(xué)特征

3.2.1 主量元素

主量元素不僅可以判斷巖性，其相關(guān)參數(shù)和指標(biāo)（如CIA指數(shù)）對(duì)古氣候重建具有重要意義［11］。

從圖3可知，經(jīng)后太古代澳大利亞頁(yè)巖（PAAS）標(biāo)準(zhǔn)化后的下仁和橋組樣品的主量元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大都小于1［12］。

圖3 經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化后的保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖樣品的主量元素含量Fig.3 PAAS-normalized major element content of shale samples from Xiarenheqiao Formation in Baoshan area

后太古代澳大利亞頁(yè)巖（PAAS）標(biāo)準(zhǔn)化的公式為［12］

式中：w（X）——頁(yè)巖樣品中某元素經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化后的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

w（X）sample——樣品中實(shí)測(cè)某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

w（X）averageshale——后太古代澳大利亞平均頁(yè)巖樣品中某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

由圖3可知，經(jīng)后太古代澳大利亞頁(yè)巖（PAAS）標(biāo)準(zhǔn)化后（公式（1））的保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖中的主量元素w（CaO）和w（Na2O）相對(duì)較低，分別為0.008～0.370（平均為0.060）和0.03～2.23（平均為0.27）；w（SiO2）、w（K2O）和w（Al2O3）相對(duì)較高，分別為0.81～1.26（平均為1.16）、0.14～1.11（平均為0.88）和0.47～0.84（平均為0.69）。

3.2.2 微量元素

微量元素具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，對(duì)環(huán)境變化敏感，常作為地球化學(xué)的指示劑，對(duì)研究頁(yè)巖形成的古環(huán)境和保存條件具有一定意義［13］。

由圖4可以看出，經(jīng)后太古代澳大利亞頁(yè)巖（PAAS）標(biāo)準(zhǔn)化后（公式（1））的保山地區(qū)下仁和橋組樣品的微量元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)圍繞1波動(dòng)［12］。w（Ni）、w（Sr）和w（Co）相對(duì)較低，分別為0.05～1.54（平均為0.49），0.06～0.83（平均為0.28）和0.02～2.87（平均為0.35）；w（U）、w（Ba）和w（Mo）相對(duì)較高，分別為0.25～10.68（平均為2.35），0.45～10.60（平均為1.89），0.44～68.20（平均為12.26）。

圖4 經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化后的保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖樣品的微量元素含量Fig.4 PAAS-normalized trace element content of shale samples from Xierenheqiao Formation in Baoshan area

3.2.3 稀土元素

經(jīng)后太古代澳大利亞頁(yè)巖（PAAS）標(biāo)準(zhǔn)化后的下仁和橋組頁(yè)巖樣品中稀土元素（REE）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.21～27.93，平均為15.98。重稀土（HREE）的富集程度較高，輕稀土（LREE）的富集程度相對(duì)較低。輕稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w（LREE））為4.44～9.51，平均為6.98。重稀土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w（HREE））為5.77～19.90，平 均 為8.99。∑w（LREE）/∑w（HREE）為0.40～0.99，平均為0.79。

由圖5可以看出經(jīng)后太古代澳大利亞頁(yè)巖（PAAS）標(biāo)準(zhǔn)化后的保山地區(qū)下仁和橋組樣品的稀土元素曲線均表現(xiàn)為平緩趨勢(shì)［12］，Eu和Ce整體上均沒(méi)有表現(xiàn)出異常，只有個(gè)別樣品呈現(xiàn)Eu正異常，說(shuō)明下仁和橋組整體處于還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的儲(chǔ)存和富集［14］。

圖5 經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化后的保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖樣品的稀土元素含量Fig.5 PAAS-normalized REE content of shale samples from Xierenheqiao Formation in Baoshan area

4 有機(jī)質(zhì)富集因素

4.1 古氣候

古氣候是影響有機(jī)質(zhì)保存的重要因素。梁萬(wàn)樂(lè)等［15］研究認(rèn)為，w（Sr）/w（Cu）能夠指示古氣候環(huán)境的差異性。保山地區(qū)下仁和橋組w（Sr）/w（Cu）為0.52～3.03，平均為1.47，這與梁萬(wàn)樂(lè)等［15］研究認(rèn)為的w（Sr）/w（Cu）為1.30～5.00時(shí)指示溫暖潮濕的氣候環(huán)境的結(jié)論一致。濕潤(rùn)的氣候條件增加了大氣降水，增加了陸源營(yíng)養(yǎng)礦物質(zhì)的注入，為海水中藻類(lèi)的繁盛提供了充足的養(yǎng)分，從而促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)大量富集。

通過(guò)分析w（TOC）與w（Sr）/w（Cu）的相關(guān)性（圖6（a））可知，隨著w（Sr）/w（Cu）比值的增大，w（TOC）增大趨勢(shì)不明顯。通過(guò)分析w（TOC）和化學(xué)風(fēng)化指數(shù)（CIA）的相關(guān)性可知（圖6（b）），隨著化學(xué)風(fēng)化程度的增強(qiáng)，w（TOC）呈現(xiàn)微弱降低的趨勢(shì)，這可能由于一定的氣候條件帶來(lái)的化學(xué)風(fēng)化，降低了有機(jī)質(zhì)含量。由此可見(jiàn)，古氣候不是研究區(qū)有機(jī)質(zhì)富集的主控因素，可能受其他因素影響更大。

圖6 保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖w(TOC)與w（Sr）/w（Cu）、CIA的關(guān)系Fig.6 Relationship of w(TOC)vs.w（Sr）/w（Cu）and CIA of Xiarenheqiao Formation shale in Baoshan area

4.2 古生產(chǎn)力

古生產(chǎn)力是影響有機(jī)質(zhì)保存的另一項(xiàng)重要因素。常用微量元素生源鋇（w（Ba）bio）和w（P）作為評(píng)價(jià)初級(jí)生產(chǎn)力的指標(biāo)，計(jì)算生源鋇常用的公式為［16-17］

式中：w（Ba）bio——生源Ba的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

w（Ba）——Ba的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

w（Al）——Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

A（Ba/Al）alusilicate——陸殼中Ba的豐度，取值0.007 5［16］。

由于下仁和橋組頁(yè)巖發(fā)育于缺氧的陸棚沉積環(huán)境，極度缺氧的深海環(huán)境下不利于生物生存。因此，由圖7可看出下仁和橋組w（TOC）與w（Ba）bio及w（P）呈負(fù)相關(guān)或相關(guān)性較弱，由此表明初級(jí)生產(chǎn)力不是下仁和橋組有機(jī)質(zhì)富集的主要影響因素。

圖7 保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖w（TOC）與w（Ba）bio、w（P）的關(guān)系Fig.7 Relationship of w(TOC)vs.w（Ba）bio and w（P）of Xiarenheqiao Formation shale in Baoshan area

4.3 氧化還原條件

研究頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的富集因素，認(rèn)清頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度與沉積環(huán)境的關(guān)系對(duì)頁(yè)巖氣勘探十分重要［18］。

選取15件樣品進(jìn)行w（TOC）與氧化還原參數(shù)（w（V）/w（Cr）、w（U）/w（Th）、w（V）/w（V+Ni）、w（V）/w（Sc））的 相 關(guān) 性 分 析（圖8）。B.Jones等［19］認(rèn)為，當(dāng)w（V）/w（Cr）小于2.00、2.00～4.25、大于4.25時(shí)分別代表氧化、貧 氧 和缺 氧 狀 態(tài)，w（U）/w（Th）小于0.75、0.75～1.25、大于1.25時(shí)分別代表氧化、貧氧和缺氧的水體環(huán)境。J.R.Hatch等［20］提出w（V）/w（V+Ni）大于0.84時(shí)指示無(wú)氧條件，0.54～0.82時(shí)指示缺氧條件，0.46～0.60時(shí)為貧氧條件。w（V）/w（Sc）小于9.10、大于等于9.10分別代表含氧條件和缺氧—貧氧條件［21］。

保山地區(qū)下志留統(tǒng)下仁和橋組頁(yè)巖樣品w（V）/w（Cr）為1.06～2.22，從w（V）/w（Cr）與w（TOC）相關(guān)性（圖8（a））可以看出，隨著w（V）/w（Cr）的增大，w（TOC）不斷增大，二者相關(guān)性較強(qiáng)，指示貧氧沉積環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)保存。當(dāng)w（U）/w（Th）為0.17～0.79時(shí)，從w（U）/w（Th）與w（TOC）相關(guān)性（圖8（b））可看出，隨著w（U）/w（Th）的增大，w（TOC）呈不斷上升的趨勢(shì)，且二者相關(guān)性較強(qiáng)，同樣指示貧氧沉積環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)保存；w（V）/w（V+Ni）為0.68～0.97，平均為0.83，指示下仁和橋組頁(yè)巖沉積環(huán)境屬于缺氧環(huán)境（圖8（c））；w（V）/w（Sc）為6.21～25.83，平均為10.63，指示下仁和橋組頁(yè)巖沉積環(huán)境屬于缺氧—貧氧環(huán)境（圖8（d）），與前面2個(gè)氧化還原指標(biāo)的結(jié)論一致。綜上所述，研究區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖沉積環(huán)境整體上屬于缺氧—貧氧環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)存和富集。

圖8 保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖w（TOC）與氧化還原參數(shù)的關(guān)系Fig.8 Relationship between w(TOC)and redox parameters of Xiarenheqiao Formation shale in Baoshan area

目前，針對(duì)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，可以利用氧化還原敏感元素（RSE）的富集程度來(lái)分析其沉積環(huán)境特征［22-23］。氧化還原敏感元素富集系數(shù)的計(jì)算公式為

式中：XEF——實(shí)測(cè)某元素X的富集系數(shù)；

w（Al）sample——樣品中實(shí)測(cè)Al元素的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

w（Al）averageshale——平均頁(yè)巖樣品中Al元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

從圖9可知w（TOC）與MoEF、UEF呈良好的正相關(guān)。通常XEF大于1表示富集，XEF大于3表示明顯富集［23-24］。MoEF為0.47～18.77，平均為4.26，表示Mo元素明顯富集；UEF為0.95～3.03，平均為1.57，表示U元素富集；Mo和U的富集程度較高且共生出現(xiàn)說(shuō)明其形成于缺氧—硫化沉積［25］，因此認(rèn)為下仁和橋組頁(yè)巖沉積于缺氧環(huán)境條件，并且有利于有機(jī)質(zhì)的富集和保存。

圖9 保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖w（TOC）與MoEF、UEF的關(guān)系Fig.9 Relationship of w(TOC)vs.MoEF and UEF of Xiarenheqiao Formation shale in Baoshan area

從以上氧化還原各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)與w（TOC）的相關(guān)性及二者變化趨勢(shì)分析可知，氧化還原環(huán)境是保山地區(qū)下志留統(tǒng)下仁和橋組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集的主控因素。

4.4 陸源輸入

頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的富集會(huì)受陸源碎屑輸入的雙重影響，其作為稀釋劑在一定程度上會(huì)降低有機(jī)質(zhì)的含量。但是，隨著陸源有機(jī)質(zhì)的混入，有機(jī)質(zhì)與氧氣接觸時(shí)間短，沉積速度快，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)保存［26］。古氣候控制化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)弱程度，并直接控制陸源物質(zhì)輸入，由前文分析可知下仁和橋組處于溫暖潮濕的沉積環(huán)境，溫暖潮濕的氣候環(huán)境下化學(xué)風(fēng)化程度強(qiáng)烈，會(huì)導(dǎo)致陸源輸入增加。

稀土元素w（La）/w（Yb）通常用來(lái)表征沉積速率，保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖的w（La）/w（Yb）值為1.41～1.74，平均為1.39。w（La）/w（Yb）值接近1，說(shuō)明湖盆的沉積速率較快［27］。由圖10可看出，隨著w（La）/w（Yb）值增大，w（TOC）也隨之增大，二者呈正相關(guān)，表明沉積速率對(duì)下仁和橋組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集有一定的控制作用。

圖10 保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖w（TOC）與w（La）/w（Yb）的關(guān)系Fig.10 Relationship between w(TOC)and w（La）/w（Yb）of Xiarenheqiao Formation shale in Baoshan area

從圖11可以看出，w（TOC）與陸源輸入指標(biāo)（w（Al2O3）和w（SiO2））呈正相關(guān)且具有一定相關(guān)性，反映了代表陸源碎屑輸入的Al2O3、SiO2有利于有機(jī)質(zhì)的保存。

圖11 保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖w（TOC）與w（SiO2）、w（Al2O3）+w（SiO2）的關(guān)系Fig.11 Relationship of w(TOC)vs.w(SiO2)and w(Al2O3)+w(SiO2)of Xiarenheqiao Formation shale in Baoshan area

從圖12可以看出，化學(xué)風(fēng)化指數(shù)CIA與w（Ba）bio的相關(guān)性可以看出，化學(xué)風(fēng)化越強(qiáng)，w（Ba）bio越高，古生產(chǎn)力越高，為前觀點(diǎn)提供驗(yàn)證。

圖12 保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖CIA與w(Ba)bio的關(guān)系Fig.12 Relationship between CIA and w(Ba)bio of Xiarenheqiao Formation shale in Baoshan area

由此得出結(jié)論，由于下仁和橋組溫暖潮濕的氣候環(huán)境導(dǎo)致化學(xué)風(fēng)化增強(qiáng)，帶來(lái)大量的陸源輸入，在高沉積速率下，陸源輸入帶來(lái)的陸源碎屑與氧氣接觸時(shí)間短，使有機(jī)質(zhì)大量保存下來(lái)。綜合以上分析，驗(yàn)證了陸源輸入是研究區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集的影響因素之一。

5 有機(jī)質(zhì)富集模型

通過(guò)分析主量元素、微量元素、稀土元素等參數(shù)，研究了保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖的古氣候、古生產(chǎn)力、氧化還原條件和陸源輸入條件，并進(jìn)一步探討了與頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度的相關(guān)性，認(rèn)為保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集主要受控于溫暖濕潤(rùn)的缺氧環(huán)境，陸源物質(zhì)輸入和較快的沉積速率有利于有機(jī)質(zhì)的富集和保存，基于此建立了保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集模式（圖13）。

圖13 保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集模型Fig.13 Organic matter enrichment model of Xiarenheqiao Formation shale in Baoshan area

下仁和橋組沉積期，位于騰沖古陸東部的保山地區(qū)整體為溫暖濕潤(rùn)的氣候環(huán)境，騰沖古陸母巖的化學(xué)風(fēng)化程度加強(qiáng)，大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入毗鄰的海洋中，造成水體中微生物的大量繁育。與此同時(shí)，早志留世發(fā)生的全球性地質(zhì)事件，導(dǎo)致氣候變暖、冰川消融，引起了全球海平面的上升，保山地區(qū)所在的上揚(yáng)子克拉通也發(fā)生了大規(guī)模海侵，造成水體快速分層，底層水體進(jìn)入缺氧還原環(huán)境；大量繁育的水體微生物在分層的缺氧水體環(huán)境中以較高的沉積速率被保存下來(lái)，形成了現(xiàn)在的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖。

6 結(jié)論

（1）保山地區(qū)下志留統(tǒng)下仁和橋組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.00%～58.00%，平均37.40%。脆性礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.00%～85.00%，平均61.70%。絕大部分樣品殘余有機(jī)碳含量超過(guò)0.50%，最高可達(dá)2.59%。鏡質(zhì)體反射率為1.31%～2.69%。有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要是Ⅰ—Ⅱ1型。

（2）w（Sr）/w（Cu）比值和化學(xué)風(fēng)化指數(shù)CIA表明下志留統(tǒng)下仁和橋組沉積期保山地區(qū)為溫暖濕潤(rùn)氣候，化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)烈，陸源營(yíng)養(yǎng)元素大量輸入海洋，導(dǎo)致了大量微生物的繁育，為有機(jī)質(zhì)富集創(chuàng)造了物質(zhì)基礎(chǔ)。

（3）w（V）/w（Cr）與w（U）/w（Th）均與w（TOC）有較強(qiáng)的正相關(guān)，指示缺氧沉積環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)保存；w（V）/w（V+Ni）為0.68～0.97，平均為0.83，指示下仁和橋組頁(yè)巖沉積環(huán)境屬于缺氧環(huán)境；w（V）/w（Sc）為6.21～25.83，平均為10.63，指示下仁和橋組頁(yè)巖沉積環(huán)境屬于缺氧—貧氧環(huán)境；MoEF和UEF的富集程度均指示下仁和橋組頁(yè)巖形成于缺氧環(huán)境沉積。綜合表明缺氧沉積環(huán)境有利于下仁和橋組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的富集。

（4）保山地區(qū)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成于溫暖濕潤(rùn)的氣候，較強(qiáng)的化學(xué)風(fēng)化速率為毗鄰海域提供了大量的營(yíng)養(yǎng)元素，生物大量發(fā)育，分層海水的還原環(huán)境和較高的沉積速率確保了有機(jī)質(zhì)的富集，由此，建立了保山地區(qū)下仁和橋組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集模型。