趙文璞，李一凡，趙 爽，樊太亮，袁鈺軒，張 坦

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），能源學(xué)院，北京 100083；2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇三地質(zhì)大隊，貴州 銅仁 554300）

0 引言

隨著全球范圍內(nèi)頁巖油氣資源開發(fā)理論和技術(shù)的不斷發(fā)展，對深層古老烴源巖的研究和開發(fā)已經(jīng)成為一種趨勢。如2022 年10 月四川盆地金石103HF 探井在寒武系筇竹寺組地層獲得的高產(chǎn)穩(wěn)定工業(yè)氣流，評價落實地質(zhì)資源量3 878 億立方；2020 年塔里木盆地輪探1 井在寒武系紐芬蘭統(tǒng)地層獲得高產(chǎn)輕質(zhì)油。這都預(yù)示著深層古老地層的油氣前景十分廣闊。

新元古代南華系Sturtian 冰期后的間冰期沉積了一套以大塘坡組為主的黑色富錳富有機質(zhì)頁巖。趙文智等認為中—新元古代至早古生代冰期結(jié)束后，低等生物繁盛，具備有機質(zhì)富集并形成優(yōu)質(zhì)烴源巖的條件（趙文智等,2018）。前人對南華系中統(tǒng)鐵絲坳組—大塘坡組烴源巖的研究目前主要集中在以下幾個方面：（1）大塘坡組一段錳礦床的成礦模式研究（周琦等,2016;郭昱宏,2015;劉振等,2021;鄭杰,2019;周琦等,2016;杜遠生等,2015;何明華,2021;王萍等,2019）。（2）主量與微量元素、鐵組分和鐵、鉬、碳、硫同位素等地球化學(xué)指標恢復(fù)古海洋氧化還原環(huán)境，探討元素地球化學(xué)循環(huán)及海洋儲庫的變化（陳小妍,2020;黃文魁,2016;羅亮等,2015;劉振等,2021;馬志鑫等,2016;饒莉,2017;瞿永澤等,2018;唐婷婷等,2019;余文超等,2020）；（3）有機地球化學(xué)特征TOC 含量、熱演化成熟度Ro、生物標志化合物等（Cheng et al.,2018;Cheng et al.,2021;Li et al.,2012;Li et al.,2022;Shen et al.,2022;Tan et al.,2021;Wei et al.,2020;李婷婷等,2021）。

目前，以黔東北地區(qū)大塘坡組非常規(guī)油氣勘探開發(fā)為目的，運用層序地層學(xué)手段，探討其沉積相展布和發(fā)展規(guī)律的研究，都是較大范圍內(nèi)粗略的層序?qū)Ρ群陀蜌獾刭|(zhì)討論（宋騰等,2022;張予杰等,2020），缺乏組內(nèi)沉積過程高精度層序地層的劃分和對比研究。因此，本文旨在通過對研究區(qū)ZK513 井的巖相、沉積相和層序的仔細研究，明確研究區(qū)的沉積模式和層序地層結(jié)構(gòu)，并結(jié)合前人的研究成果，探討其沉積充填演化模式，以期為南華系中統(tǒng)間冰期黑色富有機質(zhì)頁巖油氣資源的研究提供更深入的認識。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

新元古代中期和晚期，地構(gòu)造格局和古氣候環(huán)境發(fā)生了巨大的變革，其代表性事件包括Rodinia超大陸的裂解和Gondwana 超大陸的聚合所導(dǎo)致的全球構(gòu)造巨變，以及以“雪球地球”事件為代表的全球性冰川事件（余文超等,2020）。Rodinia 超大陸形成于1 300～900 Ma 全球范圍造山運動時期，約820 Ma 開始的全球性大陸裂谷活動導(dǎo)致了Rodinia 超大陸的裂解。在中國，與此相對應(yīng)的是約820 Ma 開始的華南晉寧-四堡造山運動，該運動導(dǎo)致約780 Ma 揚子板塊和華夏板塊碰撞形成華南板塊。在約770 Ma，由于全球性的裂解作用，兩板塊在拉伸作用下形成南華裂谷盆地及其內(nèi)部一系列次級裂谷系，裂谷盆地特征持續(xù)至南華系結(jié)束（周琦等,2016;曹默雷和陳建平,2022;陳建書等,2016;李婷婷等,2021;宋騰等,2022;余文超等,2020;張予杰等,2020）。

研究區(qū)位于南華裂谷盆地，武陵次級裂谷盆地內(nèi)部北緣，黔渝湘三省交界處，南華系出露良好（圖1A）（李婷婷等,2021）。研究井ZK513 位于松桃縣黑水溪鄉(xiāng)。由于該地區(qū)受到裂谷盆地裂陷作用的影響，在鐵絲坳期形成了一系列NE-SW 走向的斷層。在大塘坡組一段沉積期，裂陷作用達到了高潮，之后逐漸減弱。這種作用導(dǎo)致該地區(qū)形成了“壘塹相間”的獨特沉積格局，也是造成該地區(qū)鐵絲坳組—大塘坡組地層厚度沿斷層方向逐漸變化、垂直斷層方向突變的主要原因（圖1B）（周琦等,2016;宋騰等,2022）。該地區(qū)南華系地層從老到新依次沉積了兩界河組、鐵絲坳組、大塘坡組和南沱組。

圖1 中上揚子地區(qū)南華裂谷盆地及研究區(qū)構(gòu)造簡圖（A,據(jù)Li et al.,2022 修改；B,據(jù)Yu et al.,2017 修改）Fig.1 South China Rift Basin in Middle-Upper Yangtze Region and Study on Structural Map（A,modified according to Li et al.,2022;B,modified according to Yu et al.,2017)

鐵絲坳組：725～670 Ma 對應(yīng)Sturtian 冰后期，與國內(nèi)爛陽間冰段和古城冰段相當，與下伏兩界河組不整合接觸，頂部與大塘坡組整合接觸（圖2）。鐵絲坳組巖相類型以石英砂巖、含礫泥質(zhì)砂巖、含礫砂質(zhì)泥巖為主，偶見黑色泥頁巖夾層，總體呈冰磧礫巖特征，有機質(zhì)含量低。為冰期的冰海沉積，厚度在2～80 m 之間變化（周琦等,2016;張予杰等,2020）。

圖2 中上揚子地區(qū)南華系地層劃分對比圖（據(jù)張予杰等,2020 修改）Fig.2 The stratigraphic division and correlation map of Nanhua System in the middle and upper Yangtze region (modified according to Zhang et al.,2020)

大塘坡組：670～654 Ma 與大塘坡間冰期相當，大塘坡組最早命名于黔東北地區(qū)，以貴州松桃兩界河大塘坡剖面為標準，與下部鐵絲坳組整合接觸，頂部則與南沱組整合接觸（圖2），厚度在0～700 m之間變化（李明龍等,2019）。大塘坡組一段為黑色泥頁巖系，包含黑色富錳泥巖和黑色泥質(zhì)粉砂巖，大塘坡組二段為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖互層（周琦等,2016;張予杰等,2020）。

2 巖相和沉積相

前人通過對泥頁巖成因機制進行研究，認為泥頁巖可以在不同能量的水體中沉積，這一新認識打破了傳統(tǒng)的泥頁巖靜水懸浮沉積觀念，為泥頁巖的精細劃分奠定了基礎(chǔ)。（李一凡,2016）。Lazar 等（2015）提出了對泥頁巖進行系統(tǒng)分類的方法，綜合了顆粒粒度、層理特征、巖石成分三方面進行量化分析，獲得了廣泛的認可（李一凡,2016;李一凡等,2021）。黔東北研究區(qū)，由于觀察井位的不同，巖相表現(xiàn)各有差異，張予杰等（2020）將黔東北地區(qū)大塘坡組一段的巖相細分為14 種，宋騰等（2022）則將整個大塘坡組分為30 余種之多。

本文在借鑒前人巖相分類的基礎(chǔ)上，考慮到泥頁巖的顏色可以直觀反映其有機質(zhì)的含量，對優(yōu)質(zhì)烴源巖有直接的指示作用，因此，根據(jù)研究目的的需要，綜合“礦物成分、顆粒粒度、同沉積構(gòu)造、顏色”對巖相進行分類，采取“顏色+巖性”的命名方式（表1）。具體為：（1）粒度方面：以砂級（＞62.5 μm）、粗粉砂級（32～62.5 μm）和細泥級（＜8μm）作為三個端元，采用三端元分類法，劃分出砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、粗粒泥巖（粉砂巖）、中粒泥巖（泥巖）、細粒泥巖（黏土巖）。（2）層理方面：提出基于層理規(guī)模、連續(xù)性、形態(tài)、幾何關(guān)系的表征方法。（3）礦物成分上：以黏土礦物含量、石英含量和碳酸鹽礦物含量為端元，以50%為含量界限，將細粒沉積巖分為了黏土質(zhì)、硅質(zhì)和鈣質(zhì)，若三種成分的含量均未超過50%，則以最多的兩種成分排序命名。（4）巖心顏色：按有機質(zhì)含量由高到低分為黑色、黑灰色、灰黑色、灰色、灰白色5 個等級。在鐵絲坳組沉積期，識別出LF1—LF8、LF12 共9 種巖相；在大塘坡組沉積期，識別出LF9—LF14 共6 種巖相。

表1 黔東北南華系中統(tǒng)研究區(qū)沉積體系劃分表Table 1 Division table of sedimentary system in the study area of Nanhua system in northeastern Guizhou

巖相組合和構(gòu)造特征的變化可以反映出該地區(qū)物源供給的變化和水動力變化，進而結(jié)合沉積背景可以識別沉積相。據(jù)此共識別出濱岸和陸棚兩種沉積體系，在鐵絲坳組識別出濱岸、淺水陸棚兩種沉積相；在大塘坡組識別出陸棚內(nèi)盆地、深水陸棚、淺水陸棚三種沉積相。其中陸棚內(nèi)盆地作為黑色泥頁巖主要的沉積相區(qū)，又根據(jù)其礦物成分和沉積構(gòu)造細分為陸棚內(nèi)富錳盆地、陸棚內(nèi)深水盆地、陸棚內(nèi)盆地邊緣三種亞相。

2.1 鐵絲坳組一段——濱岸

濱岸沉積在鐵絲坳組上段表現(xiàn)為冰后期沉積，其中沉積顆粒主要包括砂級石英顆粒和泥級泥質(zhì)顆粒。此外，冰川作用導(dǎo)致的大顆粒陸源輸入較強，因此存在較大的礫石顆粒。該沉積環(huán)境中的有機質(zhì)含量較低，反映了淺水高能水體的特征。

鈣質(zhì)石英砂巖（圖3 LF1）：該巖相出現(xiàn)在鐵絲坳組的上段，厚度約0.5 m。整體呈灰色，中細晶結(jié)構(gòu)，顆粒支撐，膠結(jié)物為方解石（含量約占40%）。含大量的陸源砂級碎屑（含量約占60%），可見黑白兩種碎屑，其中白色為石英顆粒，灰黑色為硅質(zhì)巖碎屑，細粒和中粒均見，粒徑在200～500 μm 之間。巖相內(nèi)部無明顯構(gòu)造特征，以上特征表明其為近物源濱岸環(huán)境。

圖3 ZK513 井鐵絲坳組巖相特征Fig.3 Lithofacies characteristics of Well ZK513 in Tiesiao Formation

灰色含礫泥質(zhì)砂巖（圖3 LF2）：該巖相出現(xiàn)在鐵絲坳組頂部，厚度約1 m。整體呈灰色，與底部有明顯巖性過度截面，基質(zhì)支撐，分選磨圓差，粒徑在50～1 000 μm，其中礫石為陸源碎屑，直徑在1 000μm 以上，推測為冰川攜帶而來，為濱岸沉積環(huán)境。

2.2 鐵絲坳組二段——（冰海）淺水陸棚

（冰海）淺水陸棚沉積相在鐵絲坳組頂部表現(xiàn)為典型的冰后期到間冰期沉積。隨著冰川作用的減弱，殘存的冰筏作用影響了沉積物的形成。這些沉積物主要由粉砂級石英和泥級泥質(zhì)顆粒組成，整體粒度較其下部濱岸相有所減小。該沉積相反映了冰海淺水環(huán)境中高能水體的特點。在LF6—7層段，有機質(zhì)含量較高，而其他層段的有機質(zhì)含量則相對較低。

灰色泥巖（圖3 LF3）：該巖相出現(xiàn)在鐵絲坳組頂部，厚度約0.5 m。整體為深灰色，平行紋層特征明顯，雜基支撐，石英顆粒粒徑介于20～60 μm，個別砂粒粒徑在200～400 μm 之間。以上特征表明其處于較深的靜水沉積環(huán)境，為淺水棚內(nèi)凹陷微相。

灰色含礫砂質(zhì)泥巖（圖3 LF4）：該巖相出現(xiàn)在鐵絲坳組頂部，厚度約1.5 m。整體呈（深）灰色，明顯含礫，礫屑粒徑在500～5 000 μm 之間，磨圓度較差，呈現(xiàn)出近物源的特點。在底流的作用下，紋層平行排列。陸源石英顆粒的粒徑介于50～200 μm之間，其中泥級及以下的顆粒占70%，砂級及以上的顆粒占30%。水平紋層和變形紋層清晰可見，常?？梢钥吹讲灰?guī)則狀、條狀、團塊狀、棱角狀的陸源礫石將水平紋層壓彎變形或切穿紋層。根據(jù)這些特征，可以推測當時陸上的冰川在向海洋推進的過程中，剝蝕并俘獲了兩側(cè)的各種巖石，之后這些巖石被漂進海洋成為冰筏，最終沉降至海底軟泥之中，形成了冰海淺水陸棚亞相冰筏墜石微相。

灰色泥質(zhì)砂巖（圖4 LF5）：該巖相出現(xiàn)在鐵絲坳組頂部，厚度約為1.5 m。整體呈現(xiàn)深灰色，不含礫石，以雜基支撐，部分地方有顆粒支撐。礦物主要由石英、長石組成，砂級顆粒約占65%，粒徑在40～500 μm 之間，泥級顆粒約占35%。陸源碎屑的大小較為均勻，沒有發(fā)現(xiàn)礫石，也沒有冰川攜帶的痕跡。根據(jù)這些特征，可以推斷該巖相為淺水陸棚相。

圖4 ZK513 井鐵絲坳組巖相特征Fig.4 Lithofacies characteristics of Well ZK513 in Tiesiao Formation

黑色炭質(zhì)-硅質(zhì)砂質(zhì)泥巖（圖4 LF6）：該巖相出現(xiàn)在鐵絲坳組頂部，厚度約0.5 m。整體呈灰黑色，砂質(zhì)和泥質(zhì)分層明顯，顏色明顯加深，有機質(zhì)含量增加。通過觀察巖心和薄片，可以清晰地看到不同粒度的分層，為遠源風暴巖特征。細粒物質(zhì)由于風浪攪動，以濁流懸浮特征向風暴浪基面以下搬運，沉積正粒序?qū)禹嵚伞ｊ懺此樾即笮≥^均勻，無礫石，無冰川攜帶痕跡，有風暴攪動。

黑色含礫炭質(zhì)-硅質(zhì)泥質(zhì)砂巖（圖4 LF7）：該巖相出現(xiàn)在鐵絲坳組頂部，厚度約0.8 m。整體較薄，呈黑色，偶見礫石，主體為陸源石英顆粒（約占60%），粒徑約50 μm，泥級顆粒作為填隙物。與下部的灰色泥質(zhì)砂巖LF5 相比，該巖相的粒度明顯更小。根據(jù)這些特征，可以推斷該巖相為殘存冰筏墜石形成。此外，水深進一步加深，為海平面周期性變化所致。

灰色石英砂巖（圖4 LF8）：該巖相出現(xiàn)在鐵絲坳組頂部，厚度約0.5 m。整體呈灰色，主體為陸源碎屑顆粒，以砂級顆粒為主（約占80%），粒徑約200 μm，顆粒支撐，泥級顆粒作為填隙物，與下部砂巖LF7 相比，該巖相的粒度明顯更粗，反映出水深稍微變淺，陸源輸入加劇。

2.3 大塘坡組一段——陸棚內(nèi)盆地

陸棚內(nèi)盆地沉積相出現(xiàn)在大塘坡組底部，呈現(xiàn)典型的間冰期沉積環(huán)境，無冰川作用，為半深水/深水低能分層水體。此時表層水體氧化，底層水體還原，為黑色泥頁巖集中沉積期，是形成烴源巖的有利相帶。其中，LF9 黑色錳質(zhì)泥巖與LF10 黑色泥質(zhì)粉砂巖兩種巖相均富含有機質(zhì)，為烴源巖有利層段。

黑色硅錳質(zhì)泥巖（圖5 LF91）：該巖相出現(xiàn)在大塘坡組一段中下部，厚度約2.5 m。整體呈黑色，以紋層狀泥晶-粉晶碳酸錳夾層的形式賦存在黑色炭質(zhì)泥頁巖中，內(nèi)部含一定量石英脈。此段錳礦發(fā)育，但受陸源輸入影響，水體存在間歇性氧化底流，為還原環(huán)境下短暫氧化低能水體沉積，為陸棚內(nèi)（半深水）含錳盆地相。

黑色錳質(zhì)泥巖/碳酸錳（圖5 LF92）：該巖相出現(xiàn)在大塘坡組一段中下部，厚度約3.5 m。呈豆?；蚰I狀隱晶質(zhì)集合體，含石英脈很少。與底部黑色硅錳質(zhì)泥巖LF91相比，此段黑色錳質(zhì)泥巖的陸源輸入明顯較少，錳含量最高，應(yīng)為最深處沉積的菱錳礦，為還原環(huán)境下短暫氧化極低能水體沉積，為陸棚內(nèi)（半深水）富錳盆地相。

黑色泥質(zhì)粉砂巖（圖5 LF10）：該巖相出現(xiàn)在大塘坡組一段底部和中部，兩層中間夾LF9 黑色錳質(zhì)泥頁巖，厚度約5.5 m。該巖相整體呈黑色，含大量有機質(zhì)，伴有豐富的草莓狀黃鐵礦。所含陸源碎屑主要為石英顆粒，呈次棱角狀，粉砂級，層狀分布，粒度約40 μm，含量約占60%。與底部黑色錳質(zhì)泥巖LF92相比，該巖相的粒度變大，陸源輸入增多，具還原環(huán)境下較低能水體沉積特征，為陸棚內(nèi)深水盆地相。

黑灰色泥質(zhì)粉砂巖（圖5 LF11）：該巖相出現(xiàn)在大塘坡組一段中上部，厚度約4.5 m。整體呈黑灰色，薄-中層狀，具粉砂質(zhì)（呈透鏡狀）泥質(zhì)互層結(jié)構(gòu)。含一定量炭質(zhì)有機質(zhì)，顆粒為粒徑約50 μm 的粉砂級石英，含量約70%，泥質(zhì)為填隙基質(zhì)。與下部黑色泥質(zhì)粉砂巖LF10 相比，該巖相的粒度較大，表明水深可能較淺。此外，砂泥互層可能受到弱牽引流作用的影響，表明此巖相可能屬于陸棚內(nèi)盆地邊緣相。

灰黑色泥質(zhì)粉砂巖（圖6 LF12）：該巖相出現(xiàn)在大塘坡組一段頂部，厚度約4.2 m，為LF11—LF13 的過渡巖相。整體呈灰黑色，中厚層狀，具粉砂質(zhì)（呈透鏡狀）泥質(zhì)互層結(jié)構(gòu)。顆粒為粒徑約50μm 的粉砂級石英，含量約占50%，泥質(zhì)為填隙基質(zhì)，為陸棚內(nèi)盆地邊緣相。

圖6 ZK513 井大塘坡組巖相特征Fig.6 Lithofacies characteristics of Well ZK513 in Datangpo Formation

2.4 大塘坡組二段——陸棚

大塘坡組二段主要由LF12、LF13、LF14 三種巖相互層組成。二段底部為深水陸棚相，主要由三種互層的巖相組成，且每種巖相厚度較大；二段中上部為淺水陸棚相，三種巖相互層更加頻繁，每種巖相厚度都較小，且沖刷面頻繁發(fā)育，為高能動蕩水體。

灰黑色泥質(zhì)粉砂巖（圖6 LF12）：該巖相在大塘坡組二段普遍發(fā)育，整體呈灰黑色，具粉砂質(zhì)泥質(zhì)互層結(jié)構(gòu)，雜基支撐，顆粒為粒徑約50 μm 的粉砂級石英，含量約占50%。陸源碎屑較其下部大塘坡一段巖性較少，但粒度定向排列特征明顯，水深較大塘坡一段變淺，有機質(zhì)含量下降，砂泥互層為弱牽引流作用。

灰色粉砂質(zhì)泥巖（圖6 LF131）：該巖相在大塘坡組二段普遍發(fā)育。整體呈灰色，顆粒為粒徑約50 μm 的粉砂級石英，含量約30%，主要組成為泥質(zhì)，石英顆粒含量下降，幾乎不含有機質(zhì)，主要發(fā)育水平層理。

灰色粉砂質(zhì)泥巖（圖6 LF132）：在LF131的基礎(chǔ)上富含黑色泥質(zhì)撕裂屑，石英顆粒增加，定向排列程度增強，水動力增強。

灰白色泥巖（圖6 LF14）：該巖相在大塘坡組二段作為夾層出現(xiàn)。整體呈灰白色，泥質(zhì)為主，顆粒粒徑約20 μm，含量約70%，僅含少量小石英顆粒，為陸棚內(nèi)水動力較弱時沉積的夾層。

3 層序地層分析

長期以來，層序地層學(xué)在大陸架沉積體系內(nèi)烴源巖和儲層的展布研究中發(fā)揮了重要作用，能夠從宏觀角度建立粗粒沉積的層序地層格架。然而，對于細粒沉積巖，由于其難以通過普通地質(zhì)手段準確識別垂向?qū)有蛱卣?，因此對泥頁巖為代表的細粒沉積巖內(nèi)部層序地層的研究相對較少。如今，隨著非常規(guī)油氣地位的日益凸顯，預(yù)測細粒巖內(nèi)部優(yōu)質(zhì)儲層的分布規(guī)律和烴源巖的發(fā)育機制變得至關(guān)重要，而這需要在細粒層序地層學(xué)的基礎(chǔ)上開展深入研究。

在研究區(qū)ZK513 井的鐵絲坳組—大塘坡組，共識別出4 個層序界面SB1—SB4，進一步劃分為5 個三級層序單元SQ1—SQ5，其中包括10 個體域，19 個準層序組和48 個準層序。在鐵絲坳組部分，劃分出1 個三級層序，包含2 個準層序組和4 個準層序；在大塘坡組部分，則劃分出4 個三級層序，包含17 個準層序組和44 個準層序（圖7）。

圖7 ZK513 井鐵絲坳組—大塘坡組綜合柱狀圖Fig.7 Comprehensive histogram of Well ZK513 at Tiesiao Formation-Datangpo Formation

3.1 三級層序界面特征

在研究區(qū)ZK513 井巖相、同沉積構(gòu)造、沉積相研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)巖相變化面，巖相組合（海侵海退）轉(zhuǎn)換面，自下而上識別出4 個層序界面SB1—SB4（圖7）。

層序界面SB1 為鐵絲坳組和大塘坡組之間的巖相轉(zhuǎn)換面，在SB1 界面附近巖相由泥質(zhì)砂巖（LF7）急劇過渡為泥質(zhì)粉砂巖（LF13），為巖相轉(zhuǎn)換面。此外，SB1 界面以下鐵絲坳組的巖相表現(xiàn)出了自下而上、從泥級到礫級逐漸變粗的特征，這體現(xiàn)了冰末期海退的特征。而SB1 界面以上大塘坡組的巖相則表現(xiàn)為自下而上、從粉砂級到泥級逐漸變細的特征，這體現(xiàn)了海侵的特征，沉積相也由冰海淺水陸棚轉(zhuǎn)變?yōu)殛懪飪?nèi)盆地。

層序界面SB2 為大塘坡組一段和二段的分界線，SB2 界面為巖相轉(zhuǎn)換面和巖相組合（海侵海退）轉(zhuǎn)換面。由大塘坡組一段灰黑色泥質(zhì)粉砂巖（LF12）轉(zhuǎn)變?yōu)榛疑凵百|(zhì)泥巖（LF13），陸源顆粒粒度下降，同時巖層組合也由海退體系轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｇ煮w系，沉積相也由陸棚內(nèi)盆地轉(zhuǎn)變?yōu)樯钏懪铩?/p>

層序界面SB3 為大塘坡組二段底部和二段中部的分界線，為巖相組合轉(zhuǎn)換面。轉(zhuǎn)換面以下巖相組合由中-厚層狀的灰色粉砂質(zhì)泥巖（LF13）與灰黑色泥質(zhì)粉砂巖（LF12）互層，轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨蟽煞N巖相的薄層高頻互層；沉積相也由深水陸棚轉(zhuǎn)變?yōu)闇\水陸棚，在轉(zhuǎn)換面附近有明顯的泥質(zhì)撕裂屑，指示了動蕩的水體環(huán)境。

層序界面SB4 為大塘坡組二段中部和二段上部的分界線，為巖相組合（海侵海退）轉(zhuǎn)換面。界面以下為灰色粉砂質(zhì)泥巖（LF13）向黑灰色泥質(zhì)粉砂巖（LF12）演化的海退沉積，界面以上是淺水混積巖相組合向深水混積巖相組合轉(zhuǎn)化的海侵沉積，界面附近豐富的反粒序和沖刷面也指示該界面為海退到海侵的轉(zhuǎn)換面。

3.2 準層序類型

準層序是層序的基本構(gòu)件單位，是以較小范圍內(nèi)海泛面和與之對應(yīng)的其他可對比界面為界，這些準層序是由具有成因聯(lián)系且相對單一的巖層或巖層組合所組成，根據(jù)這些特征，共識別出4 種準層序類型（圖8）。

圖8 ZK513 井準層序巖相組合和沉積特征圖Fig.8 The quasi-sequence lithofacies assemblage and sedimentary characteristics of Well ZK513

1.冰海淺水準層序（圖8A）：該準層序主要集中在鐵絲坳組冰后期（SQ1），自下而上沉積“LF3灰色泥巖+LF4 灰色含礫砂質(zhì)泥巖+LF5 灰色泥質(zhì)砂巖+LF6 黑色砂質(zhì)泥巖+LF7 黑色含礫泥質(zhì)砂巖+LF8 灰色石英砂巖”的巖相組合。整體巖性較粗，以砂質(zhì)為主，局部含有泥質(zhì)。沉積構(gòu)造主要包括水平層理、波狀層理、泥質(zhì)條帶和砂質(zhì)紋層/礫石，局部含有黃鐵礦結(jié)核。在海泛面附近，沉積了細粒泥巖/砂質(zhì)泥巖，隨著海平面的下降，沉積物的粒度逐漸由泥質(zhì)向砂質(zhì)漸變。在局部地區(qū)，受到冰筏作用和底流作用的影響，沉積了含礫砂質(zhì)條帶。該準層序表現(xiàn)為冰后期冰川作用在海平面下降過程中殘存冰筏作用下的冰水淺海沉積相。

2.陸棚內(nèi)盆地準層序（圖8B）：該準層序主要集中在大塘坡組一段黑色巖系時期（SQ2），自下而上沉積“LF9 黑色錳質(zhì)泥巖+LF10 黑色泥質(zhì)粉砂巖+LF11 黑灰色泥質(zhì)粉砂巖+LF12 灰黑色泥質(zhì)粉砂巖+LF13 灰色粉砂質(zhì)泥巖”的巖相組合。整體巖性較細，以泥質(zhì)為主，向上略微變粗，有機質(zhì)含量較高。沉積構(gòu)造主要包括正粒序、波狀層理、水平層理、泥質(zhì)變形條帶和流水沙紋，黃鐵礦主要分布在兩種巖相變化面附近。該準層序表現(xiàn)為間冰期陸棚內(nèi)缺氧盆地沉積相。

3.深水陸棚準層序（圖8C）：該準層序主要集中在大塘坡組二段初期（SQ3），自下而上沉積“LF14 灰白色泥巖+LF13 灰色粉砂質(zhì)泥巖+LF12 灰黑色泥質(zhì)粉砂巖”的巖相組合。整體巖性以泥質(zhì)和粉砂質(zhì)為主，沉積構(gòu)造可見波狀/水平?jīng)_刷面、局部含有泥質(zhì)撕裂屑、灰白/黑色泥質(zhì)條帶和富含粒序?qū)?。黃鐵礦發(fā)育，該準層序表現(xiàn)為間冰期深水陸棚沉積相。

4.淺水陸棚準層序（圖8D）：該準層序主要集中在大塘坡組二段中后期（SQ4—SQ5），與深水陸棚準層序相似，沉積了類似的巖相組合。然而，該層的各個巖相除了粉砂巖較厚之外，其他巖相的沉積厚度較深水陸棚相更薄，且富含泥質(zhì)/黃鐵礦質(zhì)撕裂屑。在巖相變化面附近，多為反粒序。值得注意的是，該時期黃鐵礦結(jié)核較少，這指示了更加氧化的環(huán)境。整體巖性以泥質(zhì)和粉砂質(zhì)為主，有機質(zhì)含量較低。沉積構(gòu)造主要包括波狀層理、水平層理、粒序?qū)?、波?水平?jīng)_刷面，局部有揉皺變形。該準層序表現(xiàn)為間冰期淺水陸棚沉積相。

3.3 準層序組類型

準層序組是由一套成因上相互關(guān)聯(lián)的準層序所組成。這些準層序通常以較大的海泛面和與之可對比的面為界面，并形成特定的疊置方式。隨著相對海平面的變化，準層序有三種不同的疊置方式：（1）相對海平面下降，形成進積準層序組，組成低位體系域；（2）相對海平面上升，形成退積準層序組，組成海侵體系域；（3）相對海平面上升到最高位，在高位初期形成加積準層序組，后期形成進積準層序組，組成高位體系域。

SQ1 發(fā)育海侵體系域（TST1）、高位體系域（HST1）（圖9）。TST1 發(fā)育在鐵絲坳組底部，由“LF1 鈣質(zhì)石英砂巖、LF2 含礫泥質(zhì)砂巖、LF3 灰色泥巖”組成，準層序組內(nèi)部巖性向上逐漸變細；沖刷面和同沉積變形等構(gòu)造數(shù)量減少，反映海平面上升后陸源輸入減弱，水動力下降的過程。HST2發(fā)育在鐵絲坳組中上部，以“LF4 灰色含礫砂質(zhì)泥巖、LF5 灰色泥質(zhì)砂巖、LF8 灰色石英砂巖”為主，巖性向上整體變粗，同沉積構(gòu)造數(shù)量增加水動力增強。MFS1 附近為LF3 灰色泥巖，LF6 黑色炭質(zhì)-硅質(zhì)砂質(zhì)泥巖的出現(xiàn)則反映在海退期有一次海平面小規(guī)模的回升，這可能與冰川融化有關(guān)，表明在HST1 時期海平面脈沖式下降，陸源輸入增加，水動力變強。

SQ2 為陸棚內(nèi)盆地相，發(fā)育海侵（TST2）和高位體系域（HST2）（圖10）。該時期較SQ1 略深，巖性較細，構(gòu)造數(shù)量較少。TST2 發(fā)育在SQ2 底部，由“LF7 黑色泥質(zhì)砂巖、LF10 黑色泥質(zhì)粉砂巖、LF9 黑色錳質(zhì)泥巖”組成。準層序組內(nèi)部巖性逐漸變細，顏色逐漸加深，同沉積變形以波狀層理和泥質(zhì)撕裂屑為主，其數(shù)量逐漸減少，反映海平面上升后陸源輸入減弱，水動力下降，有機質(zhì)含量增加的過程。HST2 發(fā)育在SQ2 中上部，巖性由“LF92黑色錳質(zhì)泥巖（菱錳礦）、LF10 黑色泥質(zhì)粉砂巖、LF11 黑灰色泥質(zhì)粉砂巖、LF12 灰黑色泥質(zhì)粉砂巖”組成。MFS2 附近為LF92與LF10 巖性轉(zhuǎn)換面，準層序組內(nèi)部巖性逐漸變粗，顏色變淺；沖刷面和同沉積變形以水平層理和透鏡狀層理為主，含有泥質(zhì)條帶，并且透鏡狀層理數(shù)量逐漸增加。這反映了在HST2 時期，陸源輸入增加，水動力變強，有機質(zhì)含量下降。

SQ3 為深水陸棚相，發(fā)育海侵（TST3）和高位體系域（HST3）（圖11）。該時期較SQ2 水體深度下降，巖相變粗，構(gòu)造數(shù)量增加。TST3 發(fā)育在SQ3 底部，由“LF12 灰黑色泥質(zhì)粉砂巖、LF131灰色粉砂質(zhì)泥巖、LF14 灰白色泥巖”組成，準層序組內(nèi)部巖性逐漸變細，顏色逐漸變淺；沖刷面和平行層理發(fā)育，數(shù)量逐漸減少，這表明海平面上升導(dǎo)致沉積區(qū)水動力下降。HST3 發(fā)育在SQ3 中上部，巖性與TST3 以MFS3 對稱分布，在MFS3 附近發(fā)育較厚的LF14 灰白色泥巖，HST3 上部為LF132、LF12 互層，準層序組內(nèi)部巖性逐漸變粗，顏色逐漸變深；富含泥質(zhì)撕裂屑和沖刷面，這表明在HST3時期海平面下降，陸源輸入增加，水動力變強。

圖11 ZK513 井大塘坡組SQ3 時期準層序組結(jié)構(gòu)特征Fig.11 The structural characteristics of quasi-sequence set in the SQ3 period of Well ZK513 at Datangpo Formation

SQ4 為淺水陸棚相，發(fā)育海侵（TST4）和高位體系域（HST4）（圖12）。該時期較SQ3 水體深度繼續(xù)下降，巖相基本保持不變，構(gòu)造數(shù)量大大增加。TST4 發(fā)育在SQ4 底部，由“LF12 灰黑色泥質(zhì)粉砂巖、LF132灰色粉砂質(zhì)泥巖、LF14 灰白色泥巖”組成，巖相較SQ3 類似但厚度較小。TST4 內(nèi)部巖性逐漸變細，富含泥質(zhì)撕裂屑發(fā)育，與HST3 上部同源，向上數(shù)量減少，反映水體變深的過程。HST4 發(fā)育在SQ4 中上部，巖性與TST4 以MFS4 對稱分布，在MFS4 附近發(fā)育較厚的LF14 灰白色泥巖，其他位置為“LF131、LF132、LF12”高頻互層，準層序組內(nèi)部巖性變粗，發(fā)育波狀層理，泥質(zhì)撕裂屑和火焰構(gòu)造，且數(shù)量逐漸增加，這表明在HST4 時期水體變淺，水動力增強。

圖12 ZK513 井大塘坡組SQ4 時期準層序組結(jié)構(gòu)特征Fig.12 The structural characteristics of quasi-sequence set in the SQ4 period of Well ZK513 at Datangpo Formation

SQ5 為淺水陸棚相，發(fā)育海侵（TST5）和高位體系域（HST5）（圖13）。TST5 發(fā)育在SQ5 底部，由LF12 灰黑色泥質(zhì)粉砂巖與LF131灰色粉砂質(zhì)泥巖組成。準層序組內(nèi)部巖性變細，沉積構(gòu)造以少量揉皺變形為主，同時伴有平行層理，數(shù)量逐漸減少，巖層厚度較大，但向上逐漸變薄，這表明海平面上升沉積區(qū)陸源輸入減弱，水動力下降。HST5 發(fā)育在SQ5 中上部，巖性與TST5 以MFS5 對稱分布，由LF14 灰白色泥巖、LF132灰色粉砂質(zhì)泥巖（含泥質(zhì)撕裂屑）以及LF12 灰黑色泥質(zhì)粉砂巖組成。MFS5 附近發(fā)育薄層F14 灰白色泥巖，準層序組內(nèi)部巖性變粗，發(fā)育波狀層理，泥質(zhì)撕裂屑和火焰構(gòu)造，且數(shù)量逐漸增加，這表明在HST5 期水體變淺，水動力增強。

4 中上揚子地區(qū)南華系中統(tǒng)鐵絲坳組—大塘坡組一段沉積充填演化模式

鐵絲坳期（SQ1）—大塘坡組一段沉積期（SQ2），是黑色富有機質(zhì)巖系的集中發(fā)育時期，也是未來有效烴源巖的重要蘊藏時期，因此，對這一時期的層序?qū)Ρ燃俺练e充填演化模式的研究顯得尤為重要。本文在研究區(qū)ZK513 井巖相、構(gòu)造、沉積相、層序分析基礎(chǔ)之上，結(jié)合構(gòu)造背景（周琦等,2016），建立了斷陷盆地邊緣背景下鐵絲坳—大塘坡期水動力模式（圖14）。又結(jié)合前人（Yu et al.,2017）研究資料，選取黑水溪、將軍山、寨郎溝、大塘坡4 個剖面，ZK-01、ZK-4 201、BP-1 和BP-2 共4 口鉆井（圖1B），對鐵絲坳組—大塘坡組一段地層進行連井對比。連井整體處在陸棚區(qū)域，呈NW—SE 走向，與控制研究區(qū)構(gòu)造格局的NE—SW 斷層幾乎正交。橫跨2 個次級地壘區(qū)和2 個次級地塹區(qū)，其中將軍山、ZK-01、BP-1、BP-2 位于次級地壘區(qū)，處于構(gòu)造高部位，而ZK513 井和黑水溪、ZK-4 201 等其他剖面和鉆井則處在次級地塹盆地內(nèi)部，處于構(gòu)造低部位（圖15）。通過連井對比及沉積區(qū)古氣候、古環(huán)境的調(diào)查分析，建立了黔東北地區(qū)鐵絲坳組—大塘坡組一段的沉積充填演化模式，明確了研究區(qū)鐵絲坳組—大塘坡組一段巖系的發(fā)育模式及有利相帶和富有機質(zhì)層段的展布規(guī)律（圖16）。

圖14 黔東北鐵絲坳組—大塘坡組斷陷盆地邊緣水動力模式圖與巖相構(gòu)造特征Fig.14 Hydrodynamic model diagram and lithofacies structure characteristics of the Tiesiao Formation-Datangpo Formation faulted basin margin in northeastern Guizhou Province

圖15 研究區(qū)鐵絲坳組—大塘坡組一段連井對比（其他井資料據(jù)Yu et al.,2017 修改）Fig.15 Comparison of connected wells in Tiesiao-Datangpo section of the study area (The data of other wells are modified according to Yu et al.,2017)

圖16 研究區(qū)鐵絲坳組—大塘坡組沉積充填演化模式Fig.16 The enrichment mechanism of organic matter at Tiesiao Formation-Datangpo Formation of the study area

鐵絲坳組沉積期SQ1（圖16A）：研究區(qū)整體處于冰末期，該時期沉積格局繼承了從兩界河組沉積期開始的特征。在這一時期，武陵次級裂谷盆地的內(nèi)部構(gòu)造活動相對輕微，地壘和地塹之間的落差較小。氣候表現(xiàn)為寒冷干燥，海洋水體較淺，熱液和上升洋流活動較弱，水體環(huán)境受到冰蓋的影響而呈現(xiàn)出還原環(huán)境。在這樣的環(huán)境下，海洋整體生產(chǎn)力較低（周琦等,2016;李婷婷等,2021）。

鐵絲坳組沉積初期（TST1）：在研究區(qū)，冰川消融導(dǎo)致海平面上升，在次級地壘區(qū)，冰蓋未完全消融，水體較淺，為濱岸沉積環(huán)境，沉積含礫的白云質(zhì)混積巖，有典型的冰期特征。同時期（TST1）次級地塹盆地區(qū)域則處于殘存冰筏作用的冰海淺水陸棚沉積環(huán)境，從底部開始，沉積了“灰色砂巖LF1、灰色含礫泥質(zhì)（粉）砂巖LF2”，并向上逐漸變細，直至最大海泛面。

鐵絲坳組沉積中后期（HST1）：冰川消融海平面上升到達最大海泛面后又有所下降，該時期由于構(gòu)造運動存在間歇性的熱液作用（Shen et al.,2022）。在次級地壘區(qū)，沉積環(huán)境仍為濱岸環(huán)境，沉積巖相在最大海泛面附近過渡為（含礫）白云質(zhì)粉砂巖，較其底部含礫特征減弱或消失，巖性逐漸向上變細并一直持續(xù)到鐵絲坳組結(jié)束。同時期（HST1）次級地塹區(qū)為冰海淺水陸棚沉積環(huán)境，在最大海泛面附近沉積灰色泥巖LF3，后隨著海平面下降巖相變粗。HST1 頂部存在一次小規(guī)模的海侵，由于冰川融化造成的海平面波動及間歇性熱液作用，導(dǎo)致該段海洋生產(chǎn)力水平短暫升高，使得該段有機質(zhì)含量較高。隨著海平面下降，自下而上依次沉積了“黑色泥質(zhì)粉砂巖LF12、灰色泥質(zhì)砂巖LF5、灰色石英砂巖LF8”，巖相逐漸變粗，直至鐵絲坳組結(jié)束。

大塘坡組一段沉積期SQ2（圖16B、16C）：研究區(qū)整體處于早間冰期，該時期構(gòu)造格局是鐵絲坳期的基礎(chǔ)上繼承和發(fā)展而來的?？傮w表現(xiàn)為大塘坡組一段早期武陵次級裂谷盆地內(nèi)部裂解、斷陷劇烈，地壘地塹落差明顯加劇。沉積期氣候由冷轉(zhuǎn)暖并導(dǎo)致后期陸源輸入增加，沉積水體水深進一步增加。大塘坡組一段早期是構(gòu)造活動最劇烈的時期，劇烈的構(gòu)造活動同時也導(dǎo)致了熱液活動的盛行，中后期逐漸減弱（周琦等,2016），水體環(huán)境較鐵絲坳組沉積期進一步還原，該時期是富有機質(zhì)黑色錳質(zhì)泥巖LF9 和黑色泥質(zhì)粉砂巖LF10 的主要沉積期。

大塘坡組一段沉積初期TST2（圖16B）：研究區(qū)整體氣候較冷，盆地內(nèi)水體分層還原性較強，存在強烈的熱液活動和間歇性氧化性底流（Shen et al.,2022）。在次級地壘區(qū)，海洋水體處于氧化環(huán)境的陸棚沉積環(huán)境。自下而上，依次沉積了“砂質(zhì)白云巖、豆狀結(jié)核白云巖、泥晶白云巖”，巖性向上逐漸變細，直至最大海泛面附近。在地壘次級洼陷處的將軍山剖面和BP-1 井，最大海泛面附近沉積了較薄的黑色錳質(zhì)泥巖LF9。同時，在次級地塹區(qū)為陸棚內(nèi)盆地沉積環(huán)境，海洋水體處于分層狀態(tài)。表層水體氧化，深部水體貧（缺）氧。自下而上，沉積了灰黑色泥質(zhì)粉砂巖LF12 和厚層黑色錳質(zhì)泥巖LF9。巖性向上逐漸變細，直至最大海泛面附近。在該沉積環(huán)境中，構(gòu)造活動導(dǎo)致斷層附近大量的熱液上涌。這不僅是黑色錳質(zhì)頁巖中Mn 的重要來源，同時也提高了水體生產(chǎn)力。加之貧（缺）氧的保存環(huán)境，使得黑色錳質(zhì)泥巖中的有機質(zhì)得到較好的保存。雖然成錳作用會消耗部分有機質(zhì)，但并未造成有機質(zhì)含量明顯下降。綜合作用使得黑色錳質(zhì)泥巖中有機質(zhì)含量較高。

大塘坡組一段沉積中后期HST2（圖16C）：研究區(qū)海平面上升到達最大海泛面后保持穩(wěn)定，此時缺氧盆地范圍達到最大，氧化性底流消失，構(gòu)造活動減緩導(dǎo)致熱液活動減弱，氣候轉(zhuǎn)暖陸源輸入增加（Shen et al.,2022;周琦等,2016）。在次級地壘區(qū)，陸棚沉積環(huán)境在最大海泛面附近沉積泥晶白云巖，直至大塘坡組一段結(jié)束。地壘次級洼陷處將軍山剖面、BP-1 井處則沉積較薄的黑色泥質(zhì)粉砂巖LF10，向上海平面下降后巖性逐漸變粗直至大塘坡組一段結(jié)束。同時期（HST2）次級地塹區(qū)為陸棚內(nèi)盆地沉積環(huán)境，海洋水體依然處于分層狀態(tài)，底部水體還原性進一步增強，成錳作用消失，在最大海泛面及以上海平面穩(wěn)定時期，沉積厚層黑色泥質(zhì)粉砂巖LF10。大塘坡組一段后期，氣候轉(zhuǎn)暖，大陸風化能力增強，陸源輸入增加以及間歇性熱液活動的共同作用導(dǎo)致藻類繁盛。海洋生產(chǎn)力保持在較高水平，由于成錳作用停止，厚層黑色泥質(zhì)粉砂巖中的有機質(zhì)得以很好地保存，含量達到最高。

5 結(jié)論

（1）黔東北ZK513 井鐵絲坳組沉積期為濱岸、陸棚兩大沉積體系，通過巖心、薄片的觀察研究，識別出9 種巖相，其中LF6—7 層段富含有機質(zhì)，但巖層較薄，不作為重點層段。通過分析巖相和構(gòu)造特征，識別出濱岸、冰海淺水陸棚2 種沉積相。大塘坡組冰后期沉積期為陸棚沉積體系，通過巖心、薄片的觀察研究，識別出6 種巖相，其中LF9—10層段富含有機質(zhì)，為烴源巖有利層位。通過分析巖相和構(gòu)造特征，識別出陸棚內(nèi)盆地、深水陸棚、淺水陸棚3 種沉積相。分析認為，陸棚內(nèi)盆地相為黑色富有機質(zhì)巖系的集中發(fā)育相帶，為未來烴源巖勘探的有利相區(qū)。

（2）黔東北研究區(qū)ZK513 井鐵絲坳組頂部到大塘坡組共識別出5 個三級層序SQ1—SQ5 及其界面SB1—SB4。根據(jù)巖相特征的研究，總結(jié)出4種典型的準層序類型，根據(jù)準層序的疊加形式識別了三級層序內(nèi)部若干準層序組，進而識別出5 個海侵（TST）—高位（HST）體系域旋回及內(nèi)部的5 次最大海泛面MFS1—MFS5，進而建立單井層序地層格架。

（3）結(jié)合研究區(qū)前人對水體、巖相、沉積相等研究資料，通過對各井主要界面的識別，進行等時地層連井對比，建立研究區(qū)層序地層格架；依托層序地層格架，建立黔東北南華系鐵絲坳組—大塘坡組沉積充填演化模式，預(yù)測了有利相區(qū)陸棚內(nèi)盆地的分布，以及相區(qū)內(nèi)富有機質(zhì)層段LF9—LF10 的展布模式。

致謝：兩位匿名審稿專家對本文的修改提出了諸多寶貴意見，在此，謹致以真誠的謝意！