葉亞培 ，唐書恒 ，郗兆棟 ，張耀選

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京100083；2.海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；3.非常規(guī)天然氣地質(zhì)評(píng)價(jià)與開發(fā)工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；4.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目管理中心，烏魯木齊830002）

0 引言

南方揚(yáng)子板塊下寒武統(tǒng)牛蹄塘組海相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度和熱演化程度均較高，沉積厚度大，分布面積廣［1］，頁(yè)巖氣資源潛力巨大，是中國(guó)南方頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)潛力層系。近年來，南方多省均實(shí)施了頁(yè)巖氣鉆探工程。目前，郗兆棟等［2-3］、閆建平等［4］、程俊等［5］、孟凡洋等［6］在頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)成熟度、儲(chǔ)層特征和有機(jī)地球化學(xué)特征等方面的研究較多，由于頁(yè)巖由微米級(jí)—納米級(jí)礦物組成［7］，受分析測(cè)試手段的限制，對(duì)頁(yè)巖礦物組成特征、成因識(shí)別的微觀研究比較欠缺。頁(yè)巖脆性評(píng)價(jià)對(duì)頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)具有十分重要的意義［8］，目前常用的方法有礦物組分法和彈性參數(shù)法，但這2種方法均存在一定的局限性。頁(yè)巖儲(chǔ)層中的脆性礦物是控制頁(yè)巖裂縫發(fā)育程度的主要內(nèi)在因素［9-10］，礦物組成法通過脆性礦物含量來計(jì)算頁(yè)巖礦物脆性指數(shù)。由于礦物的物理特性、賦存狀態(tài)、產(chǎn)出形式不同，所以不同種類的礦物或者成因不同的同一種礦物對(duì)頁(yè)巖脆性貢獻(xiàn)不同。刁海燕［11］、趙佩等［12］、李鉅源［13］在研究不同區(qū)域時(shí)對(duì)脆性礦物的判定不同，因此，對(duì)頁(yè)巖礦物組成特征的微觀研究具有重要意義。

通過對(duì)樣品進(jìn)行光學(xué)顯微鏡薄片鑒定，研究巖石的巖性、結(jié)構(gòu)和宏觀礦物組成特征；通過掃描電鏡—能譜分析，研究各類礦物的形態(tài)特征、成因、產(chǎn)出情況與賦存狀態(tài)，并結(jié)合能譜儀、元素掃描分析儀和陰極發(fā)光特征來確定礦物種類；通過X射線衍射全巖礦物定量分析和X射線衍射黏土礦物定量分析，確定各類礦物含量；根據(jù)三軸壓縮實(shí)驗(yàn)測(cè)得的巖石物理參數(shù)，分析礦物含量與彈性模量、泊松比之間的關(guān)系，確定脆性礦物種類，以期為判斷頁(yè)巖脆性優(yōu)劣提供依據(jù)。

1 樣品采集及測(cè)試

黔北地區(qū)構(gòu)造上屬于揚(yáng)子地塊，與華北地塊和華南造山帶相鄰［14］（圖1）。早寒武世早期，隨著全球海平面的上升，黔北地區(qū)出現(xiàn)了大規(guī)模的海侵。受南東方向上升洋流的影響，水體自南東向北西逐漸變淺［15］，黔北地區(qū)沉積環(huán)境自南東向北西由深水陸棚向淺水陸棚過渡［16］。本次研究的樣品來源于貴州省遵義市鳳岡縣境內(nèi)的XY1井［17］，該井自上而下揭示的地層依次為下寒武統(tǒng)牛蹄塘組、上震旦統(tǒng)燈影組和明心寺組。根據(jù)XY1井牛蹄塘組巖性和有機(jī)質(zhì)含量的不同，將牛蹄塘組分為上、下2段。上段井深為1 920.10～1 996.45 m，巖性主要為粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖，有機(jī)質(zhì)含量低；下段井深為1 996.45～2 031.15 m，巖性主要為黑色硅質(zhì)頁(yè)巖，有機(jī)質(zhì)含量高。在牛蹄塘組共取80個(gè)樣品，其中上段48個(gè)，下段32個(gè)，取樣密度均勻。測(cè)試總有機(jī)碳（TOC）含量等6個(gè)項(xiàng)目160次（表1）。

圖1 研究區(qū)位置（據(jù)文獻(xiàn)［17］修改）Fig.1 Location of the study area

表1 XY1井牛蹄塘組頁(yè)巖樣品實(shí)驗(yàn)信息Table 1 Experimental data of shale samples of Niutitang Formation in well XY1

2 礦物特征與成因類型

總體來看，黔北地區(qū)牛蹄塘組海相頁(yè)巖的主要礦物有石英、黏土礦物、碳酸鹽礦物和少量長(zhǎng)石、黃鐵礦等，其中黏土礦物以伊利石為主（圖2）。垂向上，由底部至頂部，石英含量減少，黏土礦物含量增大，碳酸鹽礦物含量減少，黃鐵礦含量明顯減少。按礦物的形成階段，可以將這些礦物分為陸源碎屑礦物、自生礦物和后生礦物3類（表2）［18］。同一樣品中，一種礦物存在多種成因類型。

圖2 XY1井牛蹄塘組巖性剖面、TOC含量與礦物組成Fig.2 Lithologic section，TOC content and mineral compositions of Niutitang Formation in well XY1

表2 牛蹄塘組頁(yè)巖礦物的成因類型與礦物名稱（據(jù)文獻(xiàn)［18］修改）Table 2 Mineral origin types and names of Niutitang Formation shale

2.1 石英

研究區(qū)頁(yè)巖樣品石英的體積分?jǐn)?shù)為33.2%～62.5%。根據(jù)掃描電鏡下石英顆粒的大小、形態(tài)、產(chǎn)出狀態(tài)和陰極發(fā)光特征，將石英分為陸源碎屑石英和自生石英兩大類。

陸源碎屑石英的粒徑變化范圍大，通常為5～25 μm，體積分?jǐn)?shù)約為10%～40%。石英碎屑在泥質(zhì)中呈“漂浮狀”分布［圖 3（a）—（c）］，粒徑較其他礦物大，形態(tài)不規(guī)則，輪廓清晰，石英顆粒散落在頁(yè)巖基質(zhì)中。部分陸源碎屑石英內(nèi)部發(fā)育孔隙，孔隙多呈圓形，孤立狀，數(shù)量有限，這種孤立的孔隙可能是拋光過程中包裹體掉落形成的。在掃描電鏡陰極發(fā)光視域下，陸源碎屑石英具有強(qiáng)—中強(qiáng)發(fā)光特征［圖3（b）］，呈棱角狀—次棱角狀，邊緣平直，常見次生加大邊［圖 3（d），（e）］。

鏡下觀察到自生石英主要有3種賦存方式：石英次生加大、石英雛晶和石英脈，在陰極發(fā)光視域下均表現(xiàn)為弱發(fā)光或不發(fā)光［圖3（e）］，具體表現(xiàn)為：

（1）生物成因的石英常以集合體形式出現(xiàn)，表現(xiàn)為石英雛晶的賦存方式，自然斷面上可觀察到同一微區(qū)集合體中石英雛晶的粒徑大小和晶型發(fā)育程度較一致［圖3（f）］，不同微區(qū)內(nèi)晶型發(fā)育程度不一，有自形晶、半自形晶或雛晶；拋光面上表現(xiàn)為團(tuán)簇狀、圓球狀、帶棱似球狀［圖3（g）］，表面相對(duì)光滑細(xì)膩，粒徑大小為1～3 μm。這種類型的石英分布在由硅質(zhì)生物碎屑轉(zhuǎn)變形成的晶體石英集合體之間，因此推測(cè)為硅質(zhì)生物骨骼的溶解又重結(jié)晶而形成，其常與有機(jī)質(zhì)（主要是瀝青質(zhì)體）交互共生。據(jù)XY1井TOC檢測(cè)結(jié)果可知，牛蹄塘組下段富含有機(jī)質(zhì)，且在光學(xué)顯微鏡下可見海綿骨針以及由硅藻堆積而成的平行燧石條帶［圖3（h）］，硅質(zhì)呈顯微隱晶—微晶，體積分?jǐn)?shù)為55%，這為生物成因的硅質(zhì)來源提供了證據(jù)。

圖3 XY1井牛蹄塘組石英的賦存形態(tài)與特征Fig.3 Occurrence and characteristics of quartz of Niutitang Formation in well XY1

（2）石英脈是自生石英的典型代表，是熱液活動(dòng)的產(chǎn)物［19］。其寬度小于1 mm，延伸長(zhǎng)度短但密度較大［圖3（i）］。鏡下發(fā)現(xiàn)研究樣品中發(fā)育鋇解石，Ba元素來源于海底火山或熱液噴流沉積［20］，說明研究區(qū)內(nèi)發(fā)生過熱液活動(dòng)。

2.2 黏土礦物

研究區(qū)頁(yè)巖樣品中黏土礦物含量變化范圍大，其體積分?jǐn)?shù)為8.7%～47.1%，具有粒度小、分布廣、成因多變的特征。研究層段黏土礦物以伊利石為主，占比為45%～100%，說明其成巖程度高；其次為綠泥石，其體積分?jǐn)?shù)為5.4%～31.0%。鏡下觀察到黏土礦物與有機(jī)質(zhì)吸附形成的“有機(jī)黏土復(fù)合體”［圖4（a）］，有機(jī)質(zhì)不僅吸附于黏土礦物的表面，還大量進(jìn)入到黏土礦物層間，比外層吸附的有機(jī)質(zhì)更容易得到保護(hù)，有機(jī)質(zhì)孔不易遭到破壞，因此，黏土礦物的內(nèi)部層間域是有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)存的重要場(chǎng)所［21］。

伊利石為頁(yè)巖樣品內(nèi)主要的黏土礦物，可分為陸源碎屑和自生成因 2種。碎屑伊利石呈薄片狀，掃描電鏡下表現(xiàn)為多個(gè)薄片定向疊置［圖4（b）］，平行層理沉積，這是碎屑伊利石的重要標(biāo)志。自生伊利石的主要標(biāo)志是單體小，呈纖維狀，局部集中出現(xiàn)，呈不定向排列，充填在頁(yè)巖孔縫之中［圖3（g）］。綠泥石呈片狀或薄板狀，邊緣不平直，形狀不規(guī)則，晶體少見，其集合體呈團(tuán)窩狀、鱗片狀［圖4（c）］。根據(jù)掃描電鏡觀察和能譜分析結(jié)果（表3），發(fā)現(xiàn)存在由長(zhǎng)石蝕變形成的次生綠泥石［圖4（d）］，還可見與云母相伴生的綠泥石［圖4（e）］，推測(cè)為云母片受熱液蝕變而形成的次生礦物。

表3 XY1井牛蹄塘組黏土礦物能譜分析結(jié)果Table 3 Energy spectrum analysis of clay minerals of Niutitang Formation in well XY1

2.3 黃鐵礦

研究區(qū)頁(yè)巖樣品中黃鐵礦體積分?jǐn)?shù)為1.3%～12.3%，平均為6.4%。黃鐵礦以單體或者集合體的形式存在。黃鐵礦單晶形狀多為五角十二面體、八面體，少數(shù)為立方體［圖5（a）］；集合體形狀主要為草莓狀［圖 5（b），（c）］。

研究層段內(nèi)黃鐵礦類型主要為草莓狀黃鐵礦，泥頁(yè)巖中的草莓狀黃鐵礦往往被認(rèn)為是生物成因［22］，此類黃鐵礦與有機(jī)質(zhì)共生關(guān)系密切，有的包裹有機(jī)質(zhì)［圖5（d）］，有的從有機(jī)質(zhì)中析出。鏡下還觀察到黃鐵礦與硅質(zhì)共生，這可能是與兩者的生物成因有關(guān)［圖 5（e）］。根據(jù) Brantley 等［23］的研究，草莓狀黃鐵礦形成于早期同沉積階段的淺層壓實(shí)條件，其微晶體堆積不緊密，發(fā)育的內(nèi)部晶間孔和微晶間有機(jī)質(zhì)納米孔可以為頁(yè)巖氣提供一定的賦存空間［24］［圖 5（f）］。

2.4 碳酸鹽礦物

研究區(qū)頁(yè)巖樣品中碳酸鹽礦物含量變化范圍大，其體積分?jǐn)?shù)為0～30.4%，方解石的體積分?jǐn)?shù)為0.9%～9.9%，晶面較為平整，較大晶粒上多見階梯狀、貝殼狀斷口［圖6（a）］。白云石體積分?jǐn)?shù)為2.1%～28.0%，晶體呈菱形、方形，富集時(shí)形成薄膜、條帶或微層。根據(jù)形成時(shí)期的不同，研究層段內(nèi)的碳酸鹽礦物可分為2種：成巖期后形成的碳酸鹽膠結(jié)物［圖 6（b），（c）］屬后生礦物，充填于頁(yè)巖孔縫之中，與其他礦物黏結(jié)成片，為化學(xué)沉積成因；成巖期形成的碳酸鹽晶粒，自形程度高，晶粒大小為10～50 μm，發(fā)育內(nèi)部溶蝕孔［圖 6（d）］。

圖6 XY1井牛蹄塘組碳酸鹽礦物、熱液礦物微觀特征Fig.6 Microscopic characteristics of carbonate minerals and hydrothermal minerals of Niutitang Formation in well XY1

2.5 長(zhǎng)石、云母

研究區(qū)頁(yè)巖樣品中長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為8.8%～23.2%，其中鉀長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為0～3.7%；斜長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為5.1%～19.7%，以鈉長(zhǎng)石較為常見［圖3（a）］，粒徑小于0.03 mm。在氬離子拋光面上，鈉長(zhǎng)石的灰度、粒徑大小和顆粒形態(tài)與陸源碎屑石英難以區(qū)分，但可通過陰極發(fā)光特征和元素掃描分析來確定。鈉長(zhǎng)石陰極發(fā)光特征為微弱—不發(fā)光，由于遭受溶蝕其邊緣呈無定形狀態(tài)，根據(jù)鈉長(zhǎng)石的顆粒大小和形態(tài)確定其來源于陸源碎屑。碎屑長(zhǎng)石有不同程度的溶蝕與交代，輕度蝕變者，依然保留母體晶體樣貌，蝕變嚴(yán)重的則完全被交代。掃描電鏡下可見由長(zhǎng)石蝕變形成的次生綠泥石［圖4（d）］。

云母含量很少，為不穩(wěn)定礦物。拋光面上偶見拉長(zhǎng)條狀或片層狀，大多已發(fā)生溶蝕和蝕變。

2.6 熱液礦物

根據(jù)梁鈺等［25］的研究成果，研究區(qū)內(nèi)發(fā)生過熱液活動(dòng)，熱液中常含有豐富的 P，Ba，Zn，F(xiàn)e，Mo 等元素，從而形成了熱液礦物，如鋇解石、磷灰石、閃鋅礦和重晶石等。

鋇解石屬單斜晶系，是方解石型與文石型結(jié)構(gòu)間的過渡結(jié)構(gòu)，常與重晶石共生。掃描電鏡下可觀察到環(huán)繞于長(zhǎng)石類礦物邊緣的鑲邊狀鋇解石［圖6（e）］。

氬離子拋光面上偶見磷灰石［圖6（f）］，無定形，粒徑小于10 μm，與有機(jī)質(zhì)共生，可能是因?yàn)榱谆沂男纬膳c藻類微生物及其有機(jī)質(zhì)的關(guān)系非常密切［26］。梁鈺等［25］研究認(rèn)為熱液活動(dòng)為牛蹄塘組黑色頁(yè)巖提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)和保存條件，為形成富有機(jī)質(zhì)烴源巖帶來了良好條件。

3 礦物特征對(duì)頁(yè)巖脆性的影響

脆性好的頁(yè)巖有利于后期人工壓裂，能有效提高頁(yè)巖氣的產(chǎn)能，因此，開展頁(yè)巖的脆性評(píng)價(jià)研究意義重大，目前應(yīng)用較為廣泛的是礦物組分法和彈性參數(shù)法。

礦物組成法是通過脆性礦物含量來計(jì)算頁(yè)巖礦物脆性指數(shù)，從而確定巖石脆度。該種評(píng)價(jià)方法存在一定的局限性，不同的研究區(qū)對(duì)脆性礦物的判定不同，會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果存在較大差別。除此之外，巖石脆性也受到其他參數(shù)的影響，如孔隙度、巖石粒度、膠結(jié)度、圍壓等，所以具有相同礦物組成的巖石可具有不同脆性特征。

彈性參數(shù)法能在一定程度上反映彈性參數(shù)與脆性在物理內(nèi)涵上的聯(lián)系，目前利用最廣泛的計(jì)算公式為

式中：BI為巖石脆性指數(shù)；E為巖石的彈性模量，GPa；ν為巖石泊松比；EBI，νBI分別為歸一化后的彈性模量和泊松比；Emax，Emin分別為統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)巖石彈性模量的最大值、最小值；νmax，νmin分別為統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)巖石泊松比的最大值和最小值。

式（1）中歸一化后的彈性模量和泊松比各占權(quán)重0.5，即認(rèn)為二者對(duì)巖石脆性的影響程度相同，并無理論依據(jù)支撐，存在一定的局限性［27］。因此，本文提出基于巖石物理與礦物組成的頁(yè)巖脆性評(píng)價(jià)新方法。Rickman等［28］基于Barnett頁(yè)巖勘探開發(fā)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為彈性模量越高，泊松比越低，頁(yè)巖脆性越好。首先利用樣品的礦物組分和三軸力學(xué)測(cè)試結(jié)果，分析石英、長(zhǎng)石、黃鐵礦和碳酸鹽礦物含量與巖石物理參數(shù)（彈性模量、泊松比）之間的關(guān)系，若礦物的含量與反映脆性特征的巖石物理參數(shù)變化趨勢(shì)一致，且相關(guān)性較好，則對(duì)頁(yè)巖脆性為積極貢獻(xiàn)，被認(rèn)定為脆性礦物；再計(jì)算脆性礦物含量。該方法將礦物組分法和彈性參數(shù)法相結(jié)合，既能反映彈性參數(shù)與脆性在物理內(nèi)涵上的聯(lián)系，又能利用礦物組分定量地評(píng)價(jià)巖石脆性特征，直觀又容易理解，同時(shí)結(jié)合掃描電鏡下觀察到的礦物特征，為脆性礦物的判定提供了微觀依據(jù)。

分析發(fā)現(xiàn)，牛蹄塘組頁(yè)巖上段樣品的石英含量與彈性模量和泊松比相關(guān)性弱；下段樣品的石英含量與彈性模量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，與泊松比呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系［圖 7（a），（b）］。上段樣品的彈性模量為25.0～28.5 GPa，平均為27.7 GPa；泊松比為0.25～0.30，平均為0.27。下段樣品的彈性模量為27.1～32 GPa，平均為30.1 GPa；泊松比為 0.20～0.28，平均為0.24。與上段相比，牛蹄塘組下段彈性模量更高，泊松比更低，脆性特征更好。這主要是因?yàn)樯隙蔚貙又械氖⒑枯^低，平均體積分?jǐn)?shù)為37.5%，而且以陸源碎屑石英為主。陸源碎屑石英在基質(zhì)中呈“漂浮狀”分布，與周圍其他礦物緊密接觸，一般呈單體形態(tài)產(chǎn)出，失去了骨架顆粒的支撐作用，導(dǎo)致其脆性特征相對(duì)較差。在牛蹄塘組下段石英含量較高且主要為生物成因，生物成因的石英充填于孔隙之中，與其他礦物黏結(jié)成片，起到良好的膠結(jié)作用，導(dǎo)致頁(yè)巖更易產(chǎn)生裂縫，易發(fā)生形變。

黃鐵礦屬于脆性礦物，隨著黃鐵礦含量增加，彈性模量增加，泊松比減小［圖 7（c），（d）］。這可能與黃鐵礦的力學(xué)性質(zhì)和粒徑大小有關(guān)。我國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的頁(yè)巖脆性為 E＞30 GPa，ν＜ 0.25［29］，黃鐵礦的力學(xué)參數(shù) E=286.8 GPa，ν=0.16［30］，對(duì)巖石脆性為積極貢獻(xiàn)。草莓狀黃鐵礦是主要的黃鐵礦類型，其粒徑明顯較頁(yè)巖內(nèi)其他礦物大（圖5）。Yilmaz等［31］認(rèn)為，在礦物組成相似的情況下，較大粒徑的巖石更容易斷裂并遭受破壞，表現(xiàn)出的脆性更強(qiáng)。此外，黃鐵礦屬于成巖階段的自生礦物，常充填于頁(yè)巖孔縫之中［圖5（c）］，與周圍其他礦物接觸不緊密［圖5（b）］，所以接觸位置存在明顯的力學(xué)性質(zhì)差異，這部分微弱的接觸面為頁(yè)巖提供了更大的斷裂可能性和裂縫擴(kuò)展的能力。同時(shí)秦曉艷等［32］認(rèn)為含有適量黃鐵礦的頁(yè)巖在壓裂過程中能夠形成復(fù)雜的裂縫體系，對(duì)壓裂增產(chǎn)有積極響應(yīng)。

碳酸鹽礦物對(duì)于頁(yè)巖的脆性同樣為積極貢獻(xiàn)［圖 7（e），（f）］。碳酸鹽不論是以顆粒還是膠結(jié)物的形式存在，常以連片狀、薄層狀產(chǎn)出，與其他礦物黏結(jié)成片，有利于造縫，而長(zhǎng)石含量與力學(xué)參數(shù)無相關(guān)關(guān)系［圖 7（g），（h）］。

綜上所述，研究層段的脆性礦物為石英、黃鐵礦和碳酸鹽礦物，經(jīng)計(jì)算脆性礦物體積分?jǐn)?shù)為41.7%～82.3%。美國(guó)成功開發(fā)的Woodford頁(yè)巖和Barnett頁(yè)巖［33］脆性礦物體積分?jǐn)?shù)大于40%，對(duì)比得知研究區(qū)頁(yè)巖的脆性特征符合商業(yè)開發(fā)要求。根據(jù)X射線衍射礦物定量分析結(jié)果，牛蹄塘組上段石英體積分?jǐn)?shù)為33.2%～40.2%，平均為37.5%；黃鐵礦體積分?jǐn)?shù)為1.3%～8.6%，平均為3.4%；碳酸鹽礦物體積分?jǐn)?shù)為0～17.5%，平均為5.6%。牛蹄塘組下段石英體積分?jǐn)?shù)為43.2%～62.5%，平均50.6%；黃鐵礦體積分?jǐn)?shù)為7.8%～12.3%，平均為9.5%；碳酸鹽礦物體積分?jǐn)?shù)為5%～30.4%，平均為11.6%。牛蹄塘組上段脆性礦物體積分?jǐn)?shù)為41.7%～59.8%，平均為46.5%；牛蹄塘組下段脆性礦物體積分?jǐn)?shù)為62.4%～82.3%，平均為71.7%?？梢娕Ｌ闾两M下段頁(yè)巖脆性要好于上段。

圖7 XY1井牛蹄塘組試樣巖石物理參數(shù)與礦物組成含量的關(guān)系Fig.7 Relationship between petrophysical parameters and mineral contents of shale samples of Niutitang Formation in well XY1

頁(yè)巖脆性受多種因素影響，本文討論的是頁(yè)巖礦物特征對(duì)脆性的影響，而頁(yè)巖礦物特征又受沉積環(huán)境的影響，因此認(rèn)為牛蹄塘組上下段不同的沉積環(huán)境通過控制頁(yè)巖礦物組成而間接地對(duì)巖石脆性產(chǎn)生影響。李進(jìn)［34］通過礦物組分、巖石學(xué)、沉積構(gòu)造以及有機(jī)地球化學(xué)特征分析，認(rèn)為黔北地區(qū)牛蹄塘組上段沉積時(shí)期為好氧的淺水陸棚沉積環(huán)境；下段沉積時(shí)期為少氧的深水陸棚沉積環(huán)境，具備富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成的良好沉積條件。因此，牛蹄塘組上段地層表現(xiàn)為陸源碎屑石英含量高，黃鐵礦含量低；下段地層表現(xiàn)為生物成因石英含量高，黃鐵礦含量高，巖石脆性較上段好。

4 結(jié)論

（1）黔北地區(qū)牛蹄塘組頁(yè)巖組成礦物為石英、黃鐵礦、碳酸鹽礦物、黏土礦物、長(zhǎng)石、云母和少量熱液礦物。石英體積分?jǐn)?shù)高達(dá)62.5%，成因主要為陸源碎屑石英和自生石英。碎屑石英在泥質(zhì)中呈“漂浮狀”分布，而自生石英主要有3種賦存方式：石英次生加大、石英雛晶和石英脈。牛蹄塘組頁(yè)巖中的自生石英以生物成因?yàn)橹?，常以石英雛晶集合體的形式出現(xiàn)。與牛蹄塘組上段相比，牛蹄塘組下段含有較多的生物成因石英。

（2）提出了一種基于巖石物理與礦物組成的頁(yè)巖脆性評(píng)價(jià)新方法。礦物（石英、長(zhǎng)石、黃鐵礦和碳酸鹽礦物）含量與巖石物理參數(shù)相關(guān)性顯示，黔北地區(qū)牛蹄塘組脆性礦物為石英、黃鐵礦和碳酸鹽礦物，脆性礦物體積分?jǐn)?shù)為41.7%～82.3%。牛蹄塘組上段脆性礦物體積分?jǐn)?shù)平均為46.5%；牛蹄塘組下段脆性礦物體積分?jǐn)?shù)平均為71.7%。沉積環(huán)境是造成牛蹄塘組上、下段頁(yè)巖脆性差異的原因之一。