盧樹藩,陳祎,羅香建,何犇,符宏斌

1.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴陽(yáng) 550081

2.貴州省油氣勘查開發(fā)工程研究院，貴陽(yáng) 550004

0 引言

沉積學(xué)研究對(duì)于非常規(guī)天然氣的發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)具有重要的意義，可為非常規(guī)油氣勘探開發(fā)提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐[1]。頁(yè)巖氣作為一種重要的非常規(guī)天然氣，其黑色頁(yè)巖的發(fā)育受到沉積作用的控制，研究頁(yè)巖地層的沉積環(huán)境和富集規(guī)律，可助推頁(yè)巖氣勘探選區(qū)進(jìn)程。近年來(lái)，在四川盆地寒武系、志留系之外取得了一系列頁(yè)巖氣的勘探發(fā)現(xiàn)[2-8]，但尚未實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣的規(guī)模開發(fā)，重要的原因之一是頁(yè)巖沉積研究沒有與頁(yè)巖氣的選區(qū)、勘探相結(jié)合。石炭系黑色頁(yè)巖是貴州繼龍馬溪組之后發(fā)現(xiàn)最具有頁(yè)巖氣勘探開發(fā)潛力的目的層之一，該頁(yè)巖地層從貴州南部至廣西北部均有發(fā)育，明顯受紫云—南丹斷裂帶的控制[9-10]，胡東風(fēng)等[11]認(rèn)為桂中坳陷下石炭統(tǒng)黑色頁(yè)巖具有較好的頁(yè)巖氣勘探前景。據(jù)近年貴州石炭系黑色頁(yè)巖層系已實(shí)施的多口頁(yè)巖氣井，取得了較好的頁(yè)巖氣的發(fā)現(xiàn)，表明該地層具有實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的良好希望[12-15]。但貴州石炭系黑色頁(yè)巖沉積受水城-紫云裂陷槽的控制，沉積相變復(fù)雜，對(duì)黑色頁(yè)巖的沉積富集有重要的控制和影響，黑色頁(yè)巖富集規(guī)律不清。前人的研究顯示不同的沉積環(huán)境。對(duì)黑色頁(yè)巖的沉積富集具有重要的控制和影響，而不同沉積環(huán)境下的黑色頁(yè)巖其儲(chǔ)層特征和對(duì)頁(yè)巖氣富集特征也不同，對(duì)頁(yè)巖氣后期勘探開發(fā)影響很大[16-21]。因此，本文對(duì)貴州石炭系黑色頁(yè)巖地層沉積環(huán)境、頁(yè)巖富集特征、沉積模式進(jìn)行探討，希望對(duì)推進(jìn)石炭系頁(yè)巖氣勘探開發(fā)有所幫助。

1 沉積背景

早泥盆世以來(lái)，滇黔桂相鄰地區(qū)形成右江沉積盆地，北東部以水城—紫云—丹池?cái)嗔褞ё鳛檫吔?，該斷裂帶從廣西省河池—南丹向貴州省紫云、水城地區(qū)延伸(圖1)，控制了所經(jīng)過(guò)區(qū)域泥盆系—二疊系的地層沉積作用。水城—紫云裂陷槽作為水城—紫云—丹池?cái)嗔褞г谫F州省內(nèi)的一部分，其裂陷和沉積作用與右江盆地相似[22-24]。沿該裂陷槽早石炭世在貴州省南部、西部沉積了厚度較大的黑色頁(yè)巖[25-26]，該黑色頁(yè)巖的發(fā)育分布受水城—紫云裂陷槽的控制，分布在羅甸—惠水—長(zhǎng)順—紫云—鎮(zhèn)寧—普定—六枝—水城—威寧—普安—盤縣—望謨圍限的區(qū)域內(nèi)，面積約為2×104km2。

圖1 研究區(qū)區(qū)域沉積構(gòu)造位置圖[22]Fig.1 Sedimentary-tectonic settings[22]

貴州石炭系黑色頁(yè)巖在水城至羅甸地區(qū)稱為打屋壩組，往北西威寧地區(qū)稱為舊司組。打屋壩組巖性為黑色頁(yè)巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r夾硅質(zhì)巖、粉砂巖組合，可劃分為4段，其中第一、第三段為黑色頁(yè)巖發(fā)育段。威寧地區(qū)舊司組同樣可發(fā)育4段，但黑色頁(yè)巖厚度明顯變薄，碳酸鹽、砂巖夾層增多，并發(fā)育煤層。

2 地層及沉積相

2.1 地層特征

為了對(duì)貴州石炭系頁(yè)巖地層相變特征進(jìn)行全面控制，選取水城—紫云裂陷槽不同位置地層控制點(diǎn)開展巖石組合分析。具體代表點(diǎn)有紫云縣北部貓營(yíng)、西部羅崗、南東部四大寨，長(zhǎng)順縣南部代化，水城縣東部雙水、南西部都格，盤縣東部珠東。以上控制點(diǎn)中紫云縣貓營(yíng)、水城縣都格位于裂陷槽外圍，紫云縣羅崗、長(zhǎng)順縣代化位于裂陷槽北部，盤縣珠東位于裂陷槽南西部，紫云縣四大寨處于裂陷槽核部地區(qū)(圖2)。

圖2 貴州省下石炭統(tǒng)地層控制點(diǎn)分布圖Fig.2 Distribution of Lower Carboniferous points in Guizhou Province

紫云縣貓營(yíng)位于水城—紫云裂陷槽外圍北東側(cè)，石炭系頁(yè)巖地層相變?yōu)橄閿[組，厚度僅為3 m，巖性為一套灰黑色頁(yè)巖夾兩套灰色薄—中層細(xì)粒石英砂巖(圖3a)，頁(yè)巖內(nèi)可見大量植物化石碎片，石英砂巖局部呈透鏡狀。而在該裂陷槽外圍南西側(cè)的水城縣都格石炭系頁(yè)巖地層同樣發(fā)生相變，相變地層為祥擺組、舊司組、上司組，其中祥擺組厚度20余米，巖性為深灰色粉砂質(zhì)泥巖夾灰黑色頁(yè)巖、灰色泥質(zhì)粉砂巖及少量深灰色中層狀泥質(zhì)灰?guī)r，祥擺組之上為舊司組深灰色薄—中層泥質(zhì)灰?guī)r夾少量灰黑色頁(yè)巖，上司組為灰色中層狀燧石泥晶灰?guī)r(圖3b)。

在水城—紫云裂陷槽內(nèi)北東邊緣紫云縣羅崗地區(qū)，下石炭統(tǒng)為一套深灰色薄—中厚層泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾灰黑色鈣質(zhì)頁(yè)巖，厚度為244 m(圖3c)，發(fā)育滑移變形構(gòu)造(圖4a，b)，X衍射分析顯示頁(yè)巖中碳酸鹽礦物含量一般在10%～40%之間。往裂陷槽內(nèi)過(guò)渡為長(zhǎng)順縣代化地區(qū)，該區(qū)域下石炭統(tǒng)地層巖性為灰黑色頁(yè)巖夾灰色、深灰色泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及少量深灰色粉砂巖，厚度為208 m(圖3d)，黑色頁(yè)巖發(fā)育水平紋層(圖4c)，常見黃鐵礦，呈結(jié)核狀、星點(diǎn)狀、脈狀，偶見少量化石，主要為腕足類、頭足類、珊瑚等(圖4d)，泥巖鏡下見少量少量泥晶方解石不均勻混雜分布，見含量小于10%的石英、長(zhǎng)石碎屑、棘皮、介形、骨針類化石碎屑(圖4e)，灰?guī)r夾層鏡下同樣可見到低于10%的石英等陸源碎屑礦物，含有孔蟲、棘皮類、介形類、腕足類及苔蘚蟲等生物碎屑(圖4f)，X衍射分析頁(yè)巖礦物組成顯示方解石含量為3%～20%，較羅崗地區(qū)明顯降低。繼續(xù)往水城—紫云裂陷槽核部為紫云縣四大寨，該位置石炭系頁(yè)巖地層厚度221 m(圖3e)，巖性為灰黑、黑色頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖夾少量灰黑色薄層硅質(zhì)巖，該位置打屋壩組頁(yè)巖段無(wú)灰?guī)r、砂巖夾層，水平紋層發(fā)育(圖4g)，見大量的硅質(zhì)巖。頁(yè)巖鏡下觀察發(fā)現(xiàn)與其它沉積區(qū)有較大的物質(zhì)組成差異(圖4h)，頁(yè)巖由黏土礦物、陸源碎屑及石英、黃鐵礦、有機(jī)質(zhì)、鐵質(zhì)等組分構(gòu)成，黏土礦物鏡下分布較為均勻，陸源碎屑約占樣品總量8%。X衍射分析顯示頁(yè)巖內(nèi)碳酸鹽巖礦物含量很低，一般含量小于3%。

圖3 貴州下石炭統(tǒng)不同沉積區(qū)地層巖石組合圖征(a)紫云縣貓營(yíng)下石炭統(tǒng)地層巖石組合特征;(b)水城縣都格下石炭統(tǒng)地層巖石組合特征;(c)長(zhǎng)順縣代化下石炭統(tǒng)地層巖石組合特征；(d)紫云縣羅崗下石炭統(tǒng)頁(yè)巖地層巖石組合特征;(e)紫云縣四大寨下石炭統(tǒng)頁(yè)巖地層巖石組合特征；(f)盤縣珠東下石炭統(tǒng)頁(yè)巖地層巖石組合特征(;g)水城雙水下石炭統(tǒng)地層巖石組合特征Fig.3Stratigraphic characteristics from different sedimentary areas of Lower Carboniferous in Guizhou province

圖4 貴州下石炭統(tǒng)不同沉積區(qū)沉積構(gòu)造及鏡下礦物組合特征照片(a)紫云縣羅崗發(fā)育包卷層理(;b)紫云縣羅崗打屋壩組發(fā)育液化流(;c)長(zhǎng)順縣代化打屋壩組發(fā)育水平紋層；(d)長(zhǎng)順縣代化打屋壩組含腕足類化石；(e)代化打屋壩組泥巖鏡下特征(正交偏光物鏡10×目鏡10×)；(f)長(zhǎng)順縣代化打屋壩組灰?guī)r鏡下特征(單偏光物鏡10×目鏡10×)；(g)紫云縣四大寨打屋壩組發(fā)育水平紋層；(h)紫云縣四大寨打屋壩組頁(yè)巖鏡下特征(正交偏光目鏡10×物鏡10×)；(i)盤縣珠東打屋壩組滑移變形構(gòu)造(;j)盤縣珠東打屋壩組發(fā)育小型交錯(cuò)層理；(k)水城縣雙水鈣質(zhì)頁(yè)巖外觀(;l)雙水打屋壩組泥巖鏡下特征(單偏光目鏡10×物鏡10×)Fig.4 Photos of sedimentary structures and microscopic mineral assemblages in different sedimentary areas of Lower Carboniferous in Guizhou

靠近水城—紫云裂陷槽南西緣的盤縣珠東地區(qū)，石炭系頁(yè)巖地層厚214.8 m，巖性為灰色、深灰色粉砂質(zhì)泥巖夾深灰色、灰黑色頁(yè)巖及少量深灰色硅質(zhì)巖(圖3f)。該位置巖石中砂質(zhì)含量較高，頁(yè)巖厚度變薄，黑色頁(yè)巖連續(xù)性較差，發(fā)育有少量滑移變形構(gòu)造及楔狀交錯(cuò)層理(圖4i，j)，但沉積變形構(gòu)造不如裂陷槽北東緣(紫云羅崗)強(qiáng)。

水城—紫云裂陷槽北西部水城縣雙水地區(qū)，下石炭統(tǒng)頁(yè)巖地層出露不完整，未見底，厚度超過(guò)228 m，巖性為深灰色、灰黑色鈣質(zhì)頁(yè)巖夾灰色生物屑泥晶灰?guī)r及少量淺灰黃色粉砂巖，可分為四段，但特征不如其他地區(qū)明顯(圖3g)。雙水地區(qū)石炭系頁(yè)巖顏色明顯變淺(圖4k)，鏡下鹽酸鹽巖礦物和生物碎屑較為豐富(圖4l)，灰?guī)r夾層較多，頁(yè)巖內(nèi)鈣質(zhì)含量較高。利用X衍射分析顯示頁(yè)巖內(nèi)方解石礦物含量為4%～39%，并含有豐富的白云石礦物。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)下石炭統(tǒng)不同沉積區(qū)域地層厚度、巖性組合建立地層格架圖(圖5，6)。在水城—紫云裂陷槽北東邊緣，紫云貓營(yíng)祥擺組地層厚度僅為3 m，裂陷槽邊緣向內(nèi)部地層厚度快速增加至300余米(圖7)，地層內(nèi)滑移變形、包卷層理較為發(fā)育，顯示沉積地形為一斜坡，海水快速變深；而在裂陷槽南西邊緣，與潮坪相、臺(tái)地相具有數(shù)十米—百余米的地層相變，顯示裂陷槽兩側(cè)相變后地層特征并不一致，該裂陷槽具有北東盤高、南西盤低的沉積地貌。在靠近水城—紫云裂陷槽邊緣區(qū)灰?guī)r、粉砂巖夾層比例高，頁(yè)巖碳酸鹽礦物含量高，灰?guī)r、粉砂巖夾層減少；往裂陷槽內(nèi)地層厚度繼續(xù)增大，黃鐵礦逐漸增多，開始發(fā)育放射蟲等浮游生物；繼續(xù)往裂陷槽核心區(qū)，處于裂谷半深海滯留沉積區(qū)內(nèi)，碳酸鹽礦物含量很低，甚至消失，而硅質(zhì)巖礦物大量增加，藻類、放射蟲等浮游生物更加發(fā)育，水平紋層發(fā)育。

圖5 裂陷槽切面打屋壩組/舊司組地層格架圖Fig.5 Stratigraphic framework of the Dawuba Formation(Jiusi Formation)at the section across the rift trough

圖6 平行裂陷槽打屋壩組/舊司組地層格架圖Fig.6 Stratigraphic framework of the Dawuba Formation(Jiusi Formation)parallel to the rift trough

圖7 紫云地區(qū)石炭系打屋壩組/舊司組地層格架圖Fig.7 Stratigraphic framework of the Dawuba Formation(Jiusi Formation)in the Ziyun area

平行裂陷槽，在紫云、威寧地區(qū)下石炭統(tǒng)打屋壩組/舊司組地層厚度最大，紫云地區(qū)最厚可達(dá)365 m，威寧地區(qū)最厚可達(dá)700余米。而在紫云與威寧之間的水城—六枝地區(qū)打屋壩組地層厚度明顯變薄，厚度僅為60余米，存在一個(gè)沉積高地，將紫云和威寧沉積區(qū)之間分隔開來(lái)，導(dǎo)致威寧地區(qū)為潮坪—潟湖相沉積，而六枝地區(qū)為相對(duì)隆起海水較淺的沉積環(huán)境。

采用V(/V+Ni)、Ni/Co和V/Cr比值對(duì)比分析裂陷槽內(nèi)不同位置打屋壩組/舊司組沉積環(huán)境的變化差異(圖8，9)，可以看出，水城雙水地區(qū)V/Cr分布在常氧環(huán)境，Ni/Co比值反映弱還原環(huán)境，而V(/V+Ni)比值基本分布在缺氧環(huán)境，說(shuō)明該地區(qū)屬于弱還原環(huán)境。紫云羅崗與水城雙水特征非常相似，為淺海弱還原環(huán)境沉積。普安地區(qū)V/Cr比值均分布在貧氧環(huán)境，Ni/Co比值相對(duì)更加偏向還原環(huán)境，而V(/V+Ni)比值分布在缺氧環(huán)境，對(duì)比水城雙水和紫云羅崗地區(qū)，還原環(huán)境特征更加明顯。紫云四大寨有著更高的Ni/Co、V/Cr比值，滯留還原環(huán)境更加明顯，顯示了更深水的沉積。

圖8 V/Cr與Ni/Co散點(diǎn)圖Fig.8 Scatter diagram of V/Cr and Ni/Co

圖9 V/(V+Ni)與Ni/Co散點(diǎn)圖Fig.9 Scatter diagram of V/(V+Ni)and Ni/Co

2.2 沉積相

根據(jù)打屋壩組(舊司組)沉積構(gòu)造、沉積環(huán)境及地層格架分析，將其沉積相劃分為裂陷槽兩側(cè)邊緣斜坡相，往裂陷槽內(nèi)過(guò)渡淺?！肷詈Ｏ啵严莶蹆?nèi)槽盆相，水城地區(qū)隆起淺海相，威寧地區(qū)潮坪—潟湖相沉積(圖10)。值得一提的是，貴州石炭系頁(yè)巖地層分布范圍在水城—紫云裂陷槽不同地區(qū)大小不一致，表現(xiàn)為在紫云—惠水—長(zhǎng)順、興仁—貞豐一帶沉積范圍變窄，沉積相變快速而復(fù)雜。在盤縣—安順、望謨—長(zhǎng)順可能發(fā)育有垂直于水城—紫云裂陷槽的次級(jí)同生沉積斷裂，形成垂直于裂陷槽局部沉積范圍擴(kuò)大的特征。不同的沉積相地層特征表現(xiàn)如下：

圖10 研究區(qū)早石炭世晚期沉積相圖Fig.10 Sedimentary facies map of the late Early Carboniferous in the study area

邊緣斜坡相，發(fā)育有沉積斜坡，沉積水體較淺，還原環(huán)境相對(duì)較弱，頁(yè)巖鈣質(zhì)含量高，并夾有大量灰?guī)r、泥灰?guī)r，鈣質(zhì)含量高，長(zhǎng)石豐富，發(fā)育有豐富的斜坡相沉積構(gòu)造，見少量腕足、腹足類化石。

過(guò)渡淺?！肷詈Ｏ啵涸谶吘壭逼孪嗬^續(xù)往裂陷槽內(nèi)，表現(xiàn)為水體逐漸變深，還原環(huán)境增強(qiáng)，但仍然夾有灰?guī)r、泥灰?guī)r夾層，頁(yè)巖普遍含鈣質(zhì)，但鈣質(zhì)含量降低，長(zhǎng)石含量減少。

槽盆相：在裂陷槽核部地帶，為深水相沉積，滯留還原環(huán)境進(jìn)一步增強(qiáng)，受陸相及淺海沉積影響較小，灰?guī)r夾層也明顯變少，硅質(zhì)巖逐漸增多的特征，并在裂陷槽南部逐步向右江盆地相過(guò)渡。

淺海相：在水城—六枝隆起區(qū)，表現(xiàn)為黑色頁(yè)巖依然較為發(fā)育，但地層厚度變薄，碳酸鹽巖夾層變多，頁(yè)巖內(nèi)鈣質(zhì)含量高，白云石豐富，蒸發(fā)作用強(qiáng)，處于弱還原環(huán)境。

潮坪—潟湖相：可能源于物源較為豐富的原因，地層厚度較大，發(fā)育有豐富的粉砂巖、細(xì)砂巖、灰?guī)r，夾有煤層，灰?guī)r內(nèi)白云石豐富，黑色頁(yè)巖厚度并沒有因?yàn)榈貙雍穸仍黾佣龃?，反映處于弱還原環(huán)境，受陸相物源影響很大。

3 沉積模式

水城—紫云裂陷槽與右江盆地之間通道較為局限，導(dǎo)致裂陷槽的沉積水體較為封閉，處于海水滯留的蒸發(fā)環(huán)境。裂陷槽北東盤高，為濱淺海相，氧化沉積環(huán)境，以陸源沉積物質(zhì)組成為主；而在裂陷槽南西盤相對(duì)北東盤低，發(fā)育潮坪相沉積，發(fā)育豐富的碳酸鹽礦物，夾少量灰黑色頁(yè)巖。在裂陷槽邊緣形成斜坡相沉積，發(fā)育滑移變形構(gòu)造，陸源有機(jī)質(zhì)、碎屑豐富，為弱的還原沉積環(huán)境，發(fā)育有腹足、腕足等化石，有利于碳酸鹽礦物的沉積形成。由于裂陷槽南西盤低、北東盤高，因此裂陷槽南西部的裂谷邊緣滑移變形構(gòu)造遠(yuǎn)不如北東緣發(fā)育。從斜坡相繼續(xù)往裂陷槽內(nèi)，進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的滯留淺?！肷詈Ｏ喑练e環(huán)境，受陸源碎屑的影響逐漸減弱，還原環(huán)境增強(qiáng)，有利于黑色頁(yè)巖沉積富集，碳酸鹽礦物減少，黃鐵礦富集，發(fā)育骨針類化石。在裂陷槽核部為滯留槽盆相沉積，發(fā)育骨針類、藻類等浮游生物化石，受陸源碎屑及有機(jī)質(zhì)的影響更弱，有利于黑色頁(yè)巖沉積富集，不利于碳酸鹽礦物的富集，變?yōu)楣栀|(zhì)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖的發(fā)育富集為主，黃鐵礦也較為發(fā)育。因此，貴州石炭系頁(yè)巖地層具有裂谷邊緣—槽盆滯留沉積模式(圖11)。

圖11 打屋壩組/舊司組沉積模式示意圖Fig.11 Sedimentary model of the Dawuba Formation(Jiusi Formation)

水城—紫云裂陷槽內(nèi)的沉積地貌對(duì)地層發(fā)育影響很大，沉積凹陷之間受隆起帶的阻隔形成不同的沉積環(huán)境，對(duì)黑色頁(yè)巖的發(fā)育造成影響。在裂陷槽南東部受右江盆地影響，總體為明顯的海相滯留還原沉積環(huán)境。在裂陷槽北西威寧沉積凹陷內(nèi)，受水城—六枝隆起的影響，正常海相沉積影響變?nèi)?，陸源碎屑豐富，蒸發(fā)作用強(qiáng)，為潟湖相沉積環(huán)境，發(fā)育煤層。在潟湖深水沉積區(qū)內(nèi)富集黑色頁(yè)巖(圖8)，但厚度明顯較裂陷槽內(nèi)海相沉積區(qū)薄。

4 頁(yè)巖富集規(guī)律

縱觀整個(gè)水城—紫云裂陷槽沉積變化，往北東、北西、南西各有不同，相變特征復(fù)雜，該特征與水城—紫云裂陷槽的構(gòu)造沉積格局有關(guān)。

沿水城—紫云裂陷槽內(nèi)紫云、威寧2個(gè)沉積中心打屋壩組/舊司組地層厚度較大，其中威寧地區(qū)最厚可超過(guò)700 m，從兩個(gè)沉積中心往外，地層厚度變薄，可降低至數(shù)十米(圖12)，反映了沿裂陷槽坳隆相間的沉積地貌控制了地層的厚度發(fā)育。根據(jù)裂陷槽內(nèi)不同位置黑色頁(yè)巖厚度分布圖(圖13)，顯示打屋壩組/舊司組黑色頁(yè)巖厚度一般為50～200 m，受裂陷槽和裂陷槽內(nèi)坳隆相間的沉積地貌控制明顯。在研究區(qū)南部望謨—興仁、北部長(zhǎng)順—安順裂陷槽邊緣部位厚度小于50 m，而往裂陷槽內(nèi)逐漸增厚，存在一個(gè)高值區(qū)，位于紫云附近，與紫云沉積中心吻合，表現(xiàn)為該地區(qū)黑色頁(yè)巖隨地層厚度增大而變厚。但在威寧地區(qū)表現(xiàn)不明顯，黑色頁(yè)巖并沒有隨整個(gè)地層厚度的增大而增厚，源于該地區(qū)沉積環(huán)境發(fā)生改變，受陸源沉積影響大，蒸發(fā)作用較強(qiáng)，沉積速率快，陸源碎屑補(bǔ)給豐富有關(guān)。總體黑色頁(yè)巖在裂陷槽核部厚度較大，呈帶狀北西—南東向展布，裂陷槽中部黑色頁(yè)巖厚度一般在100 m以上，是黑色頁(yè)巖厚度較大的區(qū)域。

圖12 打屋壩組/舊司組地層厚度等值線圖Fig.12 Thickness contour map of the Dawuba Formation(Jiusi Formation)

圖13 打屋壩組/舊司組黑色頁(yè)巖厚度等值線圖Fig.13 Thickness contour map of black shale in the Dawuba Formation(Jiusi Formation)

不同區(qū)域打屋壩組/舊司組黑色頁(yè)巖TOC分析，顯示以水城—紫云裂陷槽沉積中心為軸線，中部TOC較高，往兩側(cè)逐漸降低，并且從右江盆地往六盤水、威寧地區(qū)TOC也逐漸降低(圖14)。處于右江盆地的羅甸地區(qū)是有機(jī)質(zhì)含量最高的區(qū)域，TOC平均值可超過(guò)5%，其次是晴隆—紫云地區(qū)，TOC平均值一般為2%～4%，再次為水城—晴隆地區(qū)，TOC平均值一般為1%～3%。

總的來(lái)看，水城—紫云裂陷槽從北西往南東，貴州石炭系頁(yè)巖地層從邊緣相往槽盆相逐步變遷，受到陸源碎屑礦物及陸源有機(jī)質(zhì)影響變?nèi)?，沉積還原環(huán)境增強(qiáng)，碳酸鹽巖礦物含量變低，硅質(zhì)礦物和有機(jī)質(zhì)豐度增高，干酪根類型從Ⅲ型向Ⅰ型逐漸過(guò)渡，頁(yè)巖儲(chǔ)層條件變得更好，對(duì)頁(yè)巖氣的富集和開發(fā)更加有利?？紤]到黑色頁(yè)巖分布范圍和，六枝—普安、長(zhǎng)順—望謨貴州石炭系黑色分布范圍最大，是頁(yè)巖氣勘探首要關(guān)注的地區(qū)；而進(jìn)一步從頁(yè)巖厚度、有機(jī)質(zhì)豐度及干酪根類型考慮，長(zhǎng)順—望謨地區(qū)對(duì)頁(yè)巖氣富集更為有利，勘探前景會(huì)更佳。值得一提的是六盤水地區(qū)盡管沉積水體變淺，有機(jī)質(zhì)豐度不是很高，但演化程度低，局部裂縫非常發(fā)育，前人在該地區(qū)實(shí)施的鉆井取得了較好的含氣性顯示。

根據(jù)以上打屋壩組/舊司組黑色頁(yè)巖厚度、有機(jī)質(zhì)豐度、干酪根類型的區(qū)域變化，貴州早石炭世水城—紫云裂陷槽內(nèi)海侵方向?yàn)閺哪蠔|右江盆地往北西向，主要的物源來(lái)自于北部黔中隆起區(qū)。受物源、海侵及裂陷槽內(nèi)沉積地貌的影響，從南東往北西分別形成裂陷槽內(nèi)槽盆相、過(guò)渡淺?！肷詈Ｏ?、隆起區(qū)淺海相和潟湖相、邊緣淺海相沉積，而在裂陷槽外圍形成濱岸—潮坪相沉積。其中裂陷槽內(nèi)槽盆相、隆起區(qū)淺海相、過(guò)渡淺?！肷詈Ｏ唷暫柘嗑幸欢ê穸群谏?yè)巖發(fā)育，是貴州石炭系黑色頁(yè)巖有利的發(fā)育區(qū)。而沉積水體較深的槽盆相黑色頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度高，硅質(zhì)含量高，是優(yōu)質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育富集有利區(qū)；而過(guò)渡淺?！肷詈Ｏ?、隆起區(qū)淺海相及泄湖湖盆相沉積中心區(qū)域有機(jī)質(zhì)豐度有所降低，碳酸鹽巖礦物含量高，為鈣質(zhì)頁(yè)巖沉積富集最有利區(qū)域?？拷严莶圻吘壋练e水淺，黑色頁(yè)巖厚度變薄，有機(jī)質(zhì)豐度低，陸源碎屑及碳酸鹽巖礦物含量較高，不利于黑色頁(yè)巖的沉積富集(圖15)。

圖15 水城—紫云裂陷槽沉積模式下打屋壩組/舊司組頁(yè)巖沉積富集圖Fig.15 Sedimentary enrichment of shale in the Dawuba Formation(Jiusi Formation)under the sedimentary mode of the Shuicheng Ziyun rift trough

5 結(jié)論

(1)水城—紫云裂陷槽為右江盆地北部次級(jí)斷陷構(gòu)造，控制了貴州石炭系打屋壩組/舊司組地層的沉積。從裂陷槽兩側(cè)向中部石炭系打屋壩組/舊司組發(fā)育有邊緣斜坡相、過(guò)渡淺?！肷詈Ｏ嘁约安叟柘唷⒕植繀^(qū)域隆起形成淺海相，隆起區(qū)北西的威寧地區(qū)形成潮坪—潟湖相。

(2)水城—紫云裂陷槽內(nèi)石炭系打屋壩組/舊司組具有裂谷邊緣—槽盆滯留沉積特征。裂陷槽邊緣靠近陸源區(qū)，受陸源沉積影響大，往裂陷槽內(nèi)海相沉積逐漸增強(qiáng)，陸源沉積影響減弱，復(fù)雜的沉積地貌控制其地層、巖石組合的快速變化。

(3)研究區(qū)石炭系打屋壩組/舊司組受水城—紫云裂陷槽沉積的控制明顯，其黑色頁(yè)巖在裂陷槽沉積中心厚度較大，一般在100 m以上，呈帶狀沿北西—南東向展布，往裂陷槽邊緣逐漸變薄至50 m左右；在裂陷槽中心區(qū)晴隆—紫云—羅甸一帶是TOC的高值區(qū)，一般在1%和5%之間向兩側(cè)逐漸降低，干酪根類型在水城—紫云裂陷槽北緣往南至槽盆內(nèi)，具有從Ⅲ型向Ⅰ型過(guò)渡的趨勢(shì)，受黔中隆起區(qū)影響較大。淺海相、過(guò)渡淺?！肷詈Ｏ嗪筒叟柘嗍谴蛭輭谓M黑色頁(yè)巖發(fā)育的有利富集相帶，其中槽盆相以硅質(zhì)頁(yè)巖沉積富集為主，淺海相為鈣質(zhì)頁(yè)巖沉積富集區(qū)。