周曉峰 楊風麗 楊瑞青 寇曉虎 莊 圓

1 同濟大學海洋地質國家重點實驗室，上海 200092 2 同濟大學海洋與地球科學學院，上海 200092 3 中國地質大學(武漢)地質調查研究院，湖北武漢 430074

越來越多的最新研究認為，新元古代揚子克拉通作為羅迪尼亞(Rodinia)超大陸的重要組成部分，長期位于超大陸的西北緣(Evansetal.， 2000;Cawoodetal.， 2018;Lietal.， 2019)，在響應了超大陸大規(guī)模裂解(Lietal.， 2008;曠紅偉等，2019)形成了一系列裂谷盆地之后(Wang and Li，2003;Yangetal.， 2020)，在埃迪卡拉紀熱沉降期，除四川盆地燈影組發(fā)現(xiàn)了安岳特大型氣田外(鄒才能等，2014)，近年又在揚子黃陵背斜南緣陡山沱組黑色頁巖中，獲得了重大頁巖氣勘探突破(陳孝紅等，2016)，證實了陡山沱組暗色泥頁巖具有較大的生烴潛力。因此，迫切需要從區(qū)域上、整體上深化和細化揚子埃迪卡拉紀陡山沱期構造-巖相古地理特征，預測其暗色泥頁巖(烴源巖)的分布，以期對深化當前揚子深層—超深層油氣勘探和評價部署提供依據。

但長期以來，雖然前人針對揚子克拉通埃迪卡拉紀(舊稱震旦紀)陡山沱期構造-巖相古地理特征做了一定的研究，如劉鴻允(1955)從地層學角度，最早編制了中國震旦紀古地理圖；王鴻楨(1985)、劉寶珺和許效松(1994)從“活動論”角度，分別編制了中國和中國南方震旦紀巖相古地理圖；馬永生等(2009)、鄭和榮和胡宗全(2010)等從構造層序角度，編制了中國南方震旦紀構造層序—巖相古地理圖；牟傳龍等(2016)基于“構造控盆、盆地控相、相控油氣基本地質條件”思想，編制了中國埃迪卡拉紀巖相古地理圖等。由于這些研究(1)完成時期相對較早，新的成果、資料、數(shù)據尚未采用；(2)編圖時代跨度大，僅針對埃迪卡拉紀(涵蓋了陡山沱組和燈影組2個沉積時期)開展研究等，顯然無法滿足當前油氣勘探的需要。同時，筆者也注意到前人針對陡山沱組的研究極不均衡，主要集中在中揚子鄂西地區(qū)，針對上揚子周緣和下?lián)P子地區(qū)的研究十分薄弱。且前人已有研究也還存在不少爭議，如峽東地區(qū)沉積環(huán)境還存在局限潟湖、臺內盆地、湖泊等多種不同認識等(Bristowetal.， 2009;Jiangetal.， 2011;Zhuetal.， 2013)。因此，筆者擬在系統(tǒng)分析和梳理前人已有成果與認識的基礎上，進一步通過大量野外露頭實測、考察和最新鉆井剖面細化研究，來恢復揚子克拉通埃迪卡拉紀陡山沱期構造-巖相古地理和進行圖件編制。

圖 1 揚子克拉通位置、新元古界地層及資料點分布(根據Zhao和Cawood，2012;汪正江等，2015;有修改)Fig.1 Location of Yangtze Craton，distribution of the Neoproterozoic strata and stratigraphic sections(modified from Zhao and Cawood，2012;Wang et al.， 2015)

1 研究方法和編圖原則

揚子克拉通在地理上位于中國南方，是一個相對穩(wěn)定的大地構造單元，其北以秦嶺—大別造山帶和華北板塊相鄰，西以龍門山斷裂帶和松潘—甘孜地塊相連，西南以哀牢山—松馬斷裂和印度板塊相接，東南以江南造山帶(彬州-臨武斷裂和江山-紹興斷裂)和華夏地塊相隔(Zhao and Cawood，2012)(圖 1)。埃迪卡拉系陡山沱組廣泛出露在揚子西緣川西、滇東地區(qū)，揚子西北緣川北、陜南地區(qū)，揚子北緣鄂西神農架—峽東地區(qū)，揚子東南緣湘、黔、桂北地區(qū)，以及下?lián)P子贛東北、皖南、浙北等地區(qū)(圖 1)。覆蓋區(qū)四川盆地鉆井和地震資料也揭示出不同程度的陡山沱組地層發(fā)育(汪澤成等，2019)。巖性上，陡山沱組總體為白云巖、灰?guī)r夾粉砂質泥巖和泥頁巖。其中，鄂西宜昌陡山沱組層型剖面自下而上可劃分為4個巖性段(柳永清等，2003): 陡一段為厚層白云巖，即“蓋帽碳酸鹽巖”；陡二段為薄層泥質白云巖與泥頁巖互層；陡三段為中厚層白云巖、白云質灰?guī)r或條帶狀灰?guī)r；陡四段為黑色碳質泥頁巖層。其底部假整合于南沱組冰磧巖之上，頂部為燈影組厚層白云巖整合覆蓋。在陡山沱組頂、底部凝灰?guī)r夾層中分別獲鋯石U-Pb年齡551.1±0.7iMa和635.2±0.6iMa，限定了陡山沱組的沉積時限(Condonetal.， 2005)。

圖 2 揚子克拉通W117井陡山沱組綜合柱狀圖(據汪澤成等，2019;有修改)Fig.2 Comprehensive histogram of the Doushantuo Formation in Well W117 of Yangtze Craton(modified from Wang et al.， 2019)

為深入開展此項研究工作，筆者團隊對川、滇、黔、桂、湘鄂西及皖南地區(qū)10余條重點剖面進行了野外實測或考察，對W117、YD1、ZD2、YC1和YC2等5口鉆井巖心進行觀察與描述；同時，以揚子各省市區(qū)調報告、巖石地層專著、區(qū)域地質志和公開發(fā)表科研論文等為基礎，結合最新油氣勘探資料，共收集并核實了陡山沱組露頭剖面86條和覆蓋區(qū)鉆井25口?；赪ilson沉積相模式(1975)，以巖石學和沉積學理論為基礎，結合野外觀察、巖心描述、薄片鑒定及亞相劃分等方法，遵循“由點到面”原則，逐一對每條露頭和鉆井剖面進行沉積相分析，選取它們的“優(yōu)勢相”或“特征相”作為平面上的基本控制點。最后，基于揚子成冰紀—埃迪卡拉紀成盆構造環(huán)境和不同盆地原型展布及斷裂特征等分析(Lietal.， 2019;Yangetal.， 2020)，利用陡山沱組巖性及厚度變化、露頭與巖心識別同沉積斷裂活動等方法，綜合研究與恢復揚子克拉通埃迪卡拉系陡山沱組構造-巖相古地理，并進行圖件編制。

2 巖相特征與優(yōu)勢相劃分

2.1 典型剖面優(yōu)勢相劃分

針對獲得的86條陡山沱組野外露頭和25口鉆井剖面，在逐一分析每條剖面的地層巖性、沉積序列、沉積構造與沉積環(huán)境、海平面變化等特征基礎上，進行其優(yōu)勢相或特征相的劃分與確認。由于篇幅所限，論文選取3個不同區(qū)域的3個剖面進行解剖說明。

2.1.1 上揚子W117鉆井剖面

W117井位于上揚子川東南地區(qū)，為盆內覆蓋區(qū)鉆井，井深3746im，陡山沱組鉆厚約41im；其底部與下伏花崗巖不整合接觸(汪澤成等，2019)，頂部和燈影組含泥白云巖假整合接觸(圖 2)。

圖 3 湖北神農架宋洛剖面陡山沱組綜合柱狀圖Fig.3 Comprehensive histogram of the Doushantuo Formation in Songluo section of Shennongjia，Hubei Province

從巖性上看， W117井陡山沱組僅發(fā)育陡二段、 陡三段， 缺失陡一段和陡四段(圖 2)。 自下向上， 陡二段厚約10im， 以發(fā)育灰綠色白云質泥巖和白云質粉砂巖， 夾泥質粉砂巖和含礫砂巖為主， 泥巖中發(fā)育砂巖透鏡體， 砂巖中偶見波痕， 為砂泥坪沉積。 陡三段厚約31im， 進一步劃分下部和上部， 下部以發(fā)育含石膏泥質白云巖夾石膏層， 和白色石膏層夾薄層石膏質白云巖為特征， 處于潟湖環(huán)境； 上部以灰白色粉晶—泥晶白云巖夾含泥云巖沉積為主， 局部發(fā)育藻紋層， 為云坪環(huán)境(圖 2)。 總體上看， 在陡山沱組沉積之前， W117 井應位于地勢相對較高的隆起區(qū)， 至陡二段時期才開始接受沉積， 隨后海平面表現(xiàn)為逐漸上升， 以局限臺地為優(yōu)勢相。

2.1.2 中揚子神農架宋洛剖面

神農架宋洛剖面位于中揚子鄂西地區(qū)，為本次研究野外實測地層剖面，起點坐標： 31°41′32″N， 110°36′32″E，陡山沱組實測地層厚度為52.72im；其底部假整合于南沱組灰綠色含礫砂質泥巖之上，頂部為燈影組灰質白云巖整合覆蓋(圖 3，圖 4-A，4-B)。

A—陡山沱組與下伏南沱組假整合接觸，神農架宋洛剖面(T46)；B—陡山沱組與燈影組整合接觸，神農架宋洛剖面(T46)；C—層間碳質/硅質結核，陡山沱組薄層泥質白云巖，興山鄭家淌剖面(T48)；D—大型滑塌褶皺，陡山沱組，鎮(zhèn)巴小洋壩剖面(據李智武等，2019)(T86)；E-大型滑塌體，陡山沱組碳質泥巖，巫溪高竹剖面(據李智武等，2019)(T84)；F—皮殼狀構造，陡山沱組白云巖，宜昌九龍灣剖面(T54)；G—鮞粒、核形石構造(-)，陡山沱組灰?guī)r，石門楊家坪剖面(T57)；H—透鏡狀層理(-)，陡山沱組白云質泥巖， ZD2井；I—陡山沱組碳質泥巖，ZD2井圖 4 揚子克拉通陡山沱組典型野外露頭及鏡下照片F(xiàn)ig.4 Photos of outcrop and micrograph of the Doushantuo Formation of Yangtze Craton

從巖性上看，自下向上陡山沱組可劃分為4個巖性段(圖 3)。陡一段厚約0.5im，發(fā)育灰白色厚層狀白云巖，俗稱“蓋帽碳酸鹽巖”，為開闊潮下沉積。陡二段厚39.22im，包括上、中、下部分，其下部以灰綠色中層白云質泥巖與淺灰綠色薄層含泥白云巖互層為特征，發(fā)育水平紋層，處于開闊潮下環(huán)境；中部以灰黑色薄至中層狀細砂巖為主，為臺內灘沉積；上部為深灰色中—薄層粉砂質泥巖和黑色薄層碳質粉砂巖沉積，水平紋層發(fā)育，處于低能臺內洼地環(huán)境。陡三段厚11.23im，以黑色薄層粉砂質云質灰?guī)r沉積為主，發(fā)育粒徑10～15icm的碳質/硅質結核，處于較高能的臺內灘環(huán)境。陡四段厚1.77im，以黑色碳質泥頁巖為主，為臺內洼地沉積?？傮w上，神農架宋洛經歷了陡一至陡二和陡三至陡四時期的2次海平面上升旋回，其優(yōu)勢相為開闊臺地(圖 3)。

2.1.3 下?lián)P子休寧藍田剖面

休寧藍田剖面位于下?lián)P子皖南地區(qū)，由于后期構造運動和風化作用及植被覆蓋等，前人實測的藍田組地層厚度存在較大差異(劉鴻允，1991;李玉發(fā)和姜立富，1997)。本次研究對該剖面進行了野外考察，起點坐標： 29°53′59″N， 118°5′11″E，發(fā)育的藍田組相當于陡山沱組(劉鴻允，1991)，厚175.83im(圖 5)。其底部與下伏雷公塢組冰磧巖整合接觸，頂部被皮園村組硅質巖整合覆蓋。

圖 5 安徽休寧藍田剖面(T62)藍田組綜合柱狀圖Fig.5 Comprehensive histogram of the Lantian Formation in Lantian section (T62)of Xiuning，Anhui Province

從巖性上看，藍田組自下而上可劃分為4個巖性段(圖 5): 一段厚1.44im，即“蓋帽碳酸鹽巖”，發(fā)育一套灰黑色厚層含灰微晶白云巖，為淺水陸棚沉積；二段厚86.8im，為深灰色、黑色泥巖、碳質泥頁巖夾薄層含錳粉砂巖沉積，富含黃鐵礦，發(fā)育古植物化石、宏觀藻類化石及水平層理，為深水陸棚沉積；三段厚度約75.83im，主要為淺灰色中厚層泥晶白云巖與頁巖互層及白云質灰?guī)r沉積，發(fā)育波狀或水平層理，處于淺水陸棚環(huán)境；四段厚11.76im，發(fā)育黃綠色薄層泥巖夾灰黑色泥晶灰?guī)r，為深水陸棚沉積?？傮w上，藍田組沉積時期，休寧藍田剖面處于高海平面的還原水體沉積環(huán)境，其優(yōu)勢相為陸棚相。

2.2 連線剖面沉積特征

2.2.1 東西向A-B連線剖面

A-B剖面位于揚子北緣，包含12個剖面點，自西向東穿越陜南、川東北，渝北，鄂西和鄂北等地區(qū)，剖面位置見 圖 1 和圖 10所示。各個剖面發(fā)育的陡山沱組地層特征存在差異(圖 6)。首先，陡山沱組地層序列完整性不同，西部的寧強胡家壩發(fā)育陡二至陡四段，南鄭鋼廠—巫溪高竹僅發(fā)育陡三至陡四段，神農架宋洛-ZK312鉆井普遍發(fā)育陡一至陡四段，神農架高橋河和隨州薛家店陡山沱組巖性分段性不明顯。其次，地層總厚度差異大，厚度最大的寧強胡家壩觀音崖組厚739im，其次是城口明月陡山沱組厚360im，厚度最薄的巫溪康家坪僅37im(圖 6)。

T02寧強胡家壩和T10南江楊壩剖面據汪澤成等，2019;T86鎮(zhèn)巴小洋，T85巫溪康家坪，T84巫溪高竹剖面據李智武等，2019;T01南鄭鋼廠，T41城口明月，T83神農架高橋河，T50隨州薛家店剖面據劉鴻允等，1991;其他為筆者野外實測剖面和最新成果圖 6 揚子克拉通東西向A-B連線剖面陡山沱組沉積演化(剖面位置見圖 1和圖 10)Fig.6 Sedimentary evolution of the Doushantuo Formation in east-to-west Line A-B of Yangtze Craton(location in Fig.1 and Fig.10)

從沉積巖相上看，西部寧強胡家壩陡山沱組以開闊臺地為優(yōu)勢相，表現(xiàn)為以硅質白云巖、硅質灰?guī)r沉積為主，下部發(fā)育含礫石英砂巖和頁巖沉積。南鄭鋼廠和南江楊壩陡山沱期的優(yōu)勢相為濱海相，以臨濱—前濱亞相的石英砂巖沉積為主。鎮(zhèn)巴小洋以臺緣斜坡為特征相，其陡四段泥質白云巖中發(fā)育大型滑塌構造(圖 4-D)。城口明月表現(xiàn)以陸棚相為優(yōu)勢相，發(fā)育大套頁巖、碳質頁巖夾薄中層泥晶或泥質白云巖沉積。巫溪康家坪以開闊臺地為優(yōu)勢相，發(fā)育中厚層灰?guī)r和泥頁巖為主。巫溪高竹以臺緣斜坡相為特征相，表現(xiàn)為以砂屑白云巖和碳質泥頁巖沉積為主，其中發(fā)育大型云質灰?guī)r滑塌體(圖 4-E)。神農架高橋河優(yōu)勢相為陸棚相，發(fā)育黑色頁巖、粉砂質頁巖沉積為特征。神農架宋洛和興山鄭家淌的優(yōu)勢相為開闊臺地，宋洛剖面發(fā)育臺內灘黑色細粉砂巖、泥質灰?guī)r和臺內洼地粉砂質泥巖和碳質粉砂巖沉積為主；而興山鄭家淌剖面主要以開闊潮下泥質白云巖沉積為特征，硅質結核發(fā)育(圖 4-C)。ZK312鉆井表現(xiàn)以局限臺地為優(yōu)勢相，發(fā)育大套白云巖沉積為主。東部的隨州薛家店陡山沱期以深水陸棚為優(yōu)勢相，以頁巖和粉砂質頁巖沉積為特征，發(fā)育鮑馬序列?？傮w上，自西向東，A-B連線剖面發(fā)育3個臺地區(qū)和3個深水盆地區(qū)，呈現(xiàn)臺盆相間格局(圖 6)。

從縱向沉積演化上看，陡一至陡二段沉積時期，A-B連線剖面上僅西部寧強胡家壩和鄂西地區(qū)接受了局限—開闊臺地沉積，受古地形的控制，沉積厚度差異較大(圖 6)。陡三至陡四段沉積時期，受海平面持續(xù)上升影響，揚子北緣開始廣泛接受沉積，漢南古陸周緣的南鄭鋼廠和南江楊壩表現(xiàn)為較淺水的濱海沉積；從臺地區(qū)至深水盆地區(qū)，表現(xiàn)為從局限—開闊臺地相沉積，逐漸演化為發(fā)育滑塌構造的斜坡相和發(fā)育大套泥頁巖的深水陸棚相沉積。

T43竹山霍河剖面據劉鴻允等，1991;T82秭歸泗溪剖面據呂苗等，2009;其他為筆者野外實測剖面和最新研究成果圖 7 揚子克拉通南北向C-D連線剖面陡山沱組沉積演化(剖面位置見圖 1和圖 10)Fig.7 Sedimentary evolution of the Doushantuo Formation in south-to-north Line C-D of Yangtze Craton(location in Fig.1 and Fig.10)

2.2.2 南北向C-D連線剖面

C-D剖面位于中揚子地區(qū)，包含9個剖面點，自北向南跨越鄂西北、鄂西、湘北、湘中等地，剖面位置見 圖 1 和圖 9所示。連線剖面陡山沱組的地層序列基本完整，除南北端點剖面地層分段性不明顯之外，普遍可劃分為陡一至陡四段的4個巖性段(圖 7)。地層厚度的差異較大，最厚的石門楊家坪剖面達440im以上，最薄的興山鄭家淌剖面僅58im。

從沉積相上看，北部的竹山霍河陡山沱期優(yōu)勢相為陸棚相，發(fā)育硅質巖、硅質白云巖夾碳質泥巖和碳質灰?guī)r沉積。ZK312井表現(xiàn)以局限臺地為優(yōu)勢相，以大套白云巖沉積為主。興山鄭家淌以開闊臺地為優(yōu)勢相，發(fā)育泥質白云巖沉積為主。秭歸泗溪陡山沱組下部未出露，表現(xiàn)以臺地邊緣為特征相，其陡三段中厚層微晶白云巖中發(fā)育大量滑塌構造(呂苗等，2009)。YD4和ZD2井以陸棚相為優(yōu)勢相，表現(xiàn)為以大套泥頁巖、碳質泥巖和薄層泥質碳酸鹽巖沉積為主(圖 4-H，4-I)。石門楊家坪以臺地邊緣為特征相，其陡三段以發(fā)育厚層鮞?；?guī)r為特征(圖 4-G)。張家界田以臺緣斜坡為優(yōu)勢相，主要為薄層泥質灰?guī)r和泥質白云巖夾泥頁巖和硅質巖沉積，以發(fā)育滑塌褶皺構造和滑塌角礫為特征(Vernhetetal.， 2006;Vernhet，2007)。南部的新化五溪優(yōu)勢相為陸棚相，發(fā)育碳質/硅質泥巖夾硅質巖沉積為特征?？傮w上，自北向南，C-D連線剖面穿過3個深水沉積區(qū)夾2個臺地區(qū)，也具有臺盆相間的沉積格局(圖 7)。

從縱向演化上看，陡一至陡二段沉積時期，C-D連線剖面上開始發(fā)育碳酸鹽巖臺地，總體范圍較小；處于盆內的城口明月和神農架高橋河以大套陸棚相泥頁巖為特征。陡三至陡四段沉積時期，碳酸鹽巖臺地發(fā)育的范圍擴大；在盆緣發(fā)育具滑塌構造的臺地邊緣相沉積，盆內仍以大套陸棚相泥頁巖為主。

2.2.3 南北向E-F連線剖面

E-F剖面位于下?lián)P子地區(qū)，包含6個地層剖面點，呈南北向分布，自北向南跨越蘇南、皖南、浙西北和浙西等地區(qū)(圖 8)。連線剖面上陡山沱期發(fā)育的沉積地層序列較為完整，除桐廬楊梅山剖面地層分段性不明顯外，普遍能劃分出陡一至陡四段的4個巖性段，可與鄂西地區(qū)典型陡山沱組對比。蘇南丹徒龍王山剖面黃墟組(相當于陡山沱組)地層厚度最大，可達310im；休寧藍田剖面次之，藍田組地層厚度約176im；而最薄的桐廬楊梅山剖面僅58im(圖 8)。

從沉積特征上看，北部丹徒龍王山剖面黃虛組發(fā)育的優(yōu)勢相為開闊臺地(圖 8)，表現(xiàn)為以開闊潮下和臺內灘含砂或泥質灰?guī)r和砂屑灰?guī)r沉積為主。休寧藍田組(相當于陡山沱組)以陸棚為優(yōu)勢相，表現(xiàn)為碳質泥頁巖沉積為主，夾少量黑色薄層白云巖沉積。淳安秋源藍田組以陸棚為優(yōu)勢相，表現(xiàn)為較深水碳質和硅質泥巖沉積為主。桐廬楊梅山陡山沱組巖性段無法進一步劃分，以白云質泥巖為主，夾少量薄層泥質白云巖沉積，其優(yōu)勢相為臺地邊緣。建德下涯埠陡山沱組總體處于臺地邊緣環(huán)境(圖 8)，陡一段發(fā)育含錳塊狀白云巖，顯水平或波狀層理，局部見大型板狀交錯層理，指示高能潮間帶下部至潮下帶環(huán)境；陡二和三段發(fā)育碳質頁巖和灰黑色泥質或硅質粉砂巖沉積，指示臺內洼地沉積；陡四段為大套硅質巖、硅質頁巖與粉砂質白云巖互層，代表臺地邊緣環(huán)境。江山石龍崗陡山沱組以開闊臺地為優(yōu)勢相，陡一至陡二段為泥質白云巖夾碳質頁巖沉積，處于開闊潮下和臺內洼地環(huán)境；陡三段發(fā)育灰色含礫白云質灰?guī)r、淺灰色白云巖和粉砂質泥巖沉積，位于臺內灘和臺內洼地環(huán)境；陡四段以開闊潮下帶環(huán)境的灰質白云巖沉積為主?？傮w上，自北向南，E-F連線剖面發(fā)育2個臺地區(qū)夾1個深水盆地區(qū)，呈現(xiàn)兩臺夾一盆沉積格局(圖 8)。

從縱向沉積演化上看，陡一至陡二段沉積時期，E-F連線剖面上呈現(xiàn)北深南淺特征，北部以發(fā)育較深水陸棚相沉積為主，南部為相對較淺的開闊臺地沉積為主，沉積厚度差異較大(圖 8)。陡三至陡四段沉積時期，演化為南北淺中間深沉積特征，其南北兩端表現(xiàn)為相對較淺水的開闊臺地沉積，中間發(fā)育臺緣斜坡—陸棚相大套泥頁巖和硅質巖沉積。

T70丹徒龍王山剖面據李玉發(fā)等，1997;T65淳安秋源，T68江山石龍崗剖面據俞國華等，1996;T66桐廬楊梅山，T64建德下崖埠剖面據劉鴻允等，1991;其他為筆者團隊野外實測剖面圖 8 揚子克拉通南北向E-F連線剖面陡山沱組沉積演化(剖面位置見圖 1和圖 10)Fig.8 Sedimentary evolution of the Doushantuo Formation in south-to-north Line E-F of Yangtze Craton(location in Fig.1 and Fig.10)

超大陸旋回和古緯度位置主要據Evans et al.， 2000;Zhang et al.， 2015a;Cawood et al.， 2018;Li et al.， 2019;構造背景及演化階段據Yang et al.， 2020;主要地質事件據曠紅偉等，2019圖 9 揚子克拉通新元古代構造與盆地演化及主要地質事件Fig.9 Tectonic background，basin evolution and major geological events during the Neoproterozoic in Yangtze Craton

圖 10 揚子克拉通埃迪卡拉紀陡山沱期構造-巖相古地理Fig.10 Tectonic-lithofacies palaeogeography of Yangtze Craton during the Ediacaran Doushantuo Stage

3 構造-巖相古地理特征

3.1 古地理背景與盆地原型

近年來，越來越多的最新關于羅迪尼亞(Rodinia)超大陸重建與原型盆地演化研究結果表明，揚子克拉通自新元古代青白口紀以來，一直處于Rodinia超大陸的西北邊緣位置(Evansetal.， 2000;Cawoodetal.， 2018)(圖 10)。隨著Rodinia超大陸大規(guī)模裂解到埃迪卡拉紀的裂后熱沉降(Wang and Li，2003;Yangetal.， 2020)，直到早古生代岡瓦納(Gondwana)大陸聚合之前，揚子克拉通一直處于離散大陸邊緣的板塊構造環(huán)境(圖 9)。其原型盆地演化經歷了裂谷盆地(成冰紀)向被動陸緣拗陷或克拉通內裂陷型盆地(埃迪卡拉紀)的演變過程。其中，揚子克拉通埃迪卡拉系幾乎無火山活動。同時，穿越上揚子四川盆地深反射地震剖面揭示，埃迪卡拉系無明顯的大斷裂活動(Yangetal.， 2020)。

在陡山沱組沉積早期(一段和二段沉積時期)，揚子逐漸轉入裂后熱沉降階段，除一定程度上受下伏裂谷盆地發(fā)育特征和形態(tài)控制(管樹巍等，2017;Lietal.， 2019;Yangetal.， 2020)，還受到氣候轉暖、冰川融化導致的海平面上升影響，而致使揚子克拉通在該時期逐漸被海水覆蓋。在陡山沱組沉積晚期(三段和四段段沉積時期)，受海平面持續(xù)上升，特別是受到同沉積斷裂活動的影響，如在湘北、川東北等地露頭中發(fā)現(xiàn)不同規(guī)?；w、滑塌角礫等沉積構造(Vernhet，2007;李智武等，2019)，進一步深化了早期的盆地面貌，最終形成了以揚子北緣和東南緣被動陸緣拗陷、萬源—達州和湘鄂西克拉通內裂陷為主的盆地格局(圖 9)。

3.2 構造-巖相古地理特征

綜合以上分析，編制了揚子克拉通埃迪卡拉系陡山沱期構造巖相古地理圖，總體表現(xiàn)出西高東低、北高南低的面貌，發(fā)育4個古陸、3個臺地和4個盆地相間的沉積格局(圖 10)。

4個古陸主要分布在揚子周緣地區(qū)，古陸存在始于成冰紀時期，在陡山沱期逐步被海水覆蓋，從古陸周緣向內部超覆沉積，僅小范圍殘余古陸始終未接受沉積，即形成了陡山沱期的漢南、康滇、牛首山和江南古陸，它們提供了陡山沱組沉積時期主要的碎屑物源(汪澤成等，2019)。

3個臺地主要分布在滇東、川西、渝西、鄂、皖中、浙北等地(圖 10)，包括上揚子臺地、中下?lián)P子臺地和浙北臺地。臺地區(qū)以發(fā)育局限—開闊臺地相為主，以白云巖、泥質白云巖和泥質灰?guī)r沉積為主，夾泥頁巖、泥質云巖和云巖泥巖等，常發(fā)育晶洞、帳篷狀和皮殼狀構造、以及碳質/硅質結核等(圖 4-F)。臺地區(qū)沉積厚度差異較大，介于20～660im之間。

4個盆地區(qū)主要分布在川東北萬源—達州、湘鄂西、揚子東南緣和北緣(圖 10)，并且前二者盆地性質屬于克拉通內裂陷，后二者屬為被動陸緣拗陷(Yangetal.， 2020)。(1)在內裂陷盆地區(qū)主要發(fā)育臺緣斜坡和陸棚相，并且從盆地邊緣到內部，由斜坡相泥質白云巖和碳質泥巖，過渡為陸棚相大套泥頁巖夾泥質碳酸鹽巖。內裂陷盆地區(qū)厚度一般介于100～300im之間。特別地，川東北達州地區(qū)五探1井揭示陡山沱組以陸棚相深灰色泥巖和灰色粉砂巖韻律互層沉積為特征，厚度可達400im。(2)揚子東南緣和北緣坳陷盆地區(qū)表現(xiàn)出自北往南水體逐漸變深的特征。揚子北緣自北向南，由濱海相含礫砂巖和石英砂巖逐漸過渡為陸棚相泥巖和泥質白云巖沉積；揚子東南緣自北向南，由臺緣斜坡和陸棚相逐漸過渡為半深海相。如，揚子東南緣的湘北和黔中地區(qū)發(fā)育典型斜坡相沉積，湘中、桂北、贛北和皖南等地區(qū)主要發(fā)育陸棚相黑色頁巖夾泥質白云巖，桂北往南地區(qū)主要發(fā)育半深海碳質/硅質泥頁巖。拗陷盆地區(qū)厚度一般介于50～100im之間。

總體上，埃迪卡拉紀陡山沱期揚子處于碳酸鹽臺地發(fā)育初期階段，以濱淺海陸源碎屑巖與碳酸鹽巖混合沉積為主。

4 油氣勘探意義

前人研究已揭示，埃迪卡拉系陡山沱組蘊藏著豐富的沉積礦產資源，包括頁巖氣、磷礦和錳礦等(汪澤成等，2019)。近年來，鄂西宜昌陡山沱組頁巖氣勘探獲得重大突破，證實了陡山沱組是揚子地區(qū)重要的深層烴源巖層系之一(陳孝紅等，2016)。有機地球化學研究表明，鄂西秭歸青林口陡二段發(fā)育的黑色泥巖TOC含量為0.48%～4.42%，平均2.65%(陳孝紅等，2016)；宜昌九龍灣剖面陡四段黑色頁巖TOC值可達7%以上(McFaddenetal.， 2008)。陡山沱組有機質類型主要為腐泥型，少量腐殖—腐泥型(趙文智等，2019)。

基于全球和區(qū)域角度綜合分析認為，古老烴源巖形成分布與超大陸裂解、盆地原型、古緯度、古氣候和沉積環(huán)境等因素具有密切關聯(lián)(張水昌等，2005;Zhangetal.， 2015b)。陡山沱組巖相古地理研究揭示(圖 10)，最有利于烴源巖發(fā)育的臺緣斜坡、局限—半局限陸棚等相帶廣泛發(fā)育在揚子東南緣、揚子北緣、萬源—達州和湘鄂西地區(qū)，它們正好位于有利于烴源巖發(fā)育的盆地原型分布區(qū)(克拉通內裂陷和被動陸緣拗陷)。如，萬源—達州內裂陷區(qū)暗色泥頁巖烴源巖厚度可達300im，湘鄂西內裂陷區(qū)烴源巖厚度一般超過90im；揚子東南緣拗陷區(qū)烴源巖厚度可達120im以上，揚子北緣拗陷區(qū)烴源巖厚度一般大于30im。同時，陡山沱期全球處于Rodinia超大陸裂解晚期，揚子位于北緯23.5°(595iMa，Zhangetal.， 2015a)位置，且正好處于南沱組冰川融化后的溫暖濕潤氣候，共同營造了富有機質泥頁巖發(fā)育和富集的有利條件。

基于上述分析，預測陜南、川東北、鄂西和湘黔渝臨區(qū)是最有利的陡山沱組烴源巖分布區(qū)。下?lián)P子浙北—皖南地區(qū)陡山沱組發(fā)育大套碳質/硅質泥頁巖沉積，是值得關注的烴源巖分布區(qū)。其中，鄂西地區(qū)陽頁1井陡山沱組獲日產氣量最高達5464im3/d，證實了該區(qū)陡山沱組頁巖氣潛力，值得加大頁巖氣勘探力度。陜南—川東北地區(qū)上覆燈影組發(fā)育優(yōu)質巖溶白云巖儲集層，同沉積斷裂構造或滑塌構造等為天然氣運移提供了通道；湘黔渝臨區(qū)由于印支期多重滑脫構造，在地表呈現(xiàn)較大規(guī)模的隔槽式褶皺帶，形成良好的圈閉和蓋層條件，是常規(guī)天然氣勘探重點關注區(qū)域。浙北—皖南地區(qū)構造相對穩(wěn)定的區(qū)域是值得探索的頁巖氣勘查領域。

5 結論

1)揚子克拉通埃迪卡拉紀陡山沱期構造-巖相古地理特征呈現(xiàn)西高東低、北高南低特點。4個古陸、3個臺地和4個盆地的發(fā)育，形成了臺盆相間的沉積格局，以濱淺海陸源碎屑巖和碳酸鹽巖混合沉積為主。

2)4個古陸發(fā)育在上揚子西緣，包括漢南、康滇、牛首山和江南古陸，為主要的物源供應區(qū)。3個臺地區(qū)為上揚子臺地、中下?lián)P子臺地和浙北臺地，以局限—開闊臺地為優(yōu)勢相；4個盆地區(qū)包括萬源—達州和湘鄂西內裂陷區(qū)，及揚子東南緣和北緣拗陷區(qū)，以臺緣斜坡、陸棚、半深海相等為優(yōu)勢相。其構造沉積面貌受水下古隆起，下伏裂谷盆地構造和陡山沱期同沉積斷裂共同控制。

3)陡山沱組富有機質的優(yōu)質烴源巖主要為陡二段和陡四段的暗色泥頁巖?；谟欣跓N源巖發(fā)育的沉積環(huán)境和沉積相帶，結合古老烴源巖發(fā)育分布控制因素，預測陜南、川東北、鄂西和湘黔渝臨區(qū)是最有利的陡山沱組烴源巖分布區(qū)，其次是浙北—皖南地區(qū)。有利烴源巖及其鄰區(qū)是揚子深層—超深層常規(guī)天然氣或頁巖氣勘探值得高度關注的區(qū)域。

致謝感謝中國地質科學院地質研究所曠紅偉和柳永清2位教授在野外工作中的指導和幫助!感謝中國地質大學(武漢)張克信教授在剖面收集方面的支持!同時，感謝3位匿名評審專家提出的寶貴意見和建議!