下?lián)P子皖南大隆組黑色巖系發(fā)育特征及油氣資源潛力初探

廖志偉，胡文瑄*，曹劍，姚素平，許志敏，張?jiān)孪?，萬野，丁海.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京003；.安徽省媒田地質(zhì)局勘查研究院，合肥30088

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下?lián)P子皖南大隆組黑色巖系發(fā)育特征及油氣資源潛力初探

廖志偉1，胡文瑄1*，曹劍1，姚素平1，許志敏1，張?jiān)孪?，萬野1，丁海2
1.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京210023；2.安徽省媒田地質(zhì)局勘查研究院，合肥230088

摘要：下?lián)P子地區(qū)上二疊統(tǒng)大隆組黑色巖系是區(qū)域潛在的烴源層，但過去關(guān)注較少。為加深對該問題的認(rèn)識，本文以新近在皖南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的3條剖面為例，通過詳細(xì)的巖石學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)綜合研究，討論了大隆組黑色巖系的發(fā)育特征及油氣資源潛力。結(jié)果表明，宣城牛山、涇縣蔡村和涇縣昌橋三條剖面中大隆組黑色巖系均穩(wěn)定發(fā)育，巖石類型包括硅質(zhì)巖、鈣質(zhì)泥巖和硅質(zhì)泥巖等。綜合地層對比和沉積學(xué)研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)在大隆期經(jīng)歷了一個(gè)完整的海進(jìn)—海退的沉積旋回，黑色巖系主要發(fā)育于深水、還原滯留、欠補(bǔ)償?shù)暮Ｑ蟓h(huán)境。巖石學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)研究結(jié)果顯示該地區(qū)大隆組黑色巖系的有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)碳含量平均在2.0%左右，有機(jī)質(zhì)類型以II2和III型為主，并普遍進(jìn)入高過成熟演化，因此區(qū)域勘探應(yīng)以天然氣勘探為主。對比研究區(qū)大隆組黑色巖系與中新生代火成巖的分布關(guān)系，推測大隆組黑色巖系中有機(jī)質(zhì)的高過成熟演化可能與華南中新生代大規(guī)模的巖漿作用影響有關(guān)，因此在未受/少受影響的地區(qū)（例如涇縣—廣德一帶），也可能存在一定的原油資源潛力。這些認(rèn)識還可供區(qū)域黑色巖系基礎(chǔ)地質(zhì)研究參考。

關(guān)鍵詞：大隆組；黑色巖系；烴源巖；油氣資源；二疊系；皖南；下?lián)P子

中國南方揚(yáng)子地區(qū)的海相古生界是我國油氣，特別是高演化天然氣（也包括頁巖氣）勘探的一個(gè)重要領(lǐng)域（李建青，2012；陳吉等，2013），共計(jì)發(fā)育了4套烴源巖層，由老至新包括下寒武統(tǒng)、上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)、下二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)（梁狄剛等，2008）。其中，在下?lián)P子地區(qū)，考慮到烴源巖的分布和熱演化程度，普遍認(rèn)為上二疊統(tǒng)是最具潛力的一套烴源巖系（顧忠安等，2014）。上二疊統(tǒng)由下至上可分為龍?zhí)督M和大隆組，龍?zhí)睹合档闹匾员娝苤蚨芯砍潭容^高，總體認(rèn)為在區(qū)域上具有較大的厚度和較高的有機(jī)質(zhì)豐度（白靈麒，2012；吳浩等，2013；陳潔等，2013）。此外，大隆組因發(fā)育了一套黑色巖系，因此理論而言也被認(rèn)為是區(qū)域潛在的烴源巖系（陳平等，2013；顧忠安等，2014）。然而，對其資源潛力的研究程度較龍?zhí)督M要低許多（陳潔等，2013）。

在頁巖氣勘探的背景下，研究人員開始系統(tǒng)研究大隆組的黑色巖系發(fā)育特征，初步發(fā)現(xiàn)其具有分布廣、厚度較大，有機(jī)質(zhì)豐富和高成熟演化等特點(diǎn)（張勇等，2012；陳平等，2013；黃保家等，2013；顧忠安等，2014），展示出生氣潛力。但總體而言，因油氣勘探程度低，以及大隆組剖面出露較少、極易風(fēng)化等特點(diǎn)，使得對這套烴源巖的研究尚不很深入，進(jìn)而導(dǎo)致對其資源潛力的認(rèn)識不甚清晰。

最近，作者在野外踏勘過程中，在皖南地區(qū)發(fā)現(xiàn)了3個(gè)保存較好的大隆組新鮮剖面，本文報(bào)道其烴源巖發(fā)育基本特征，并進(jìn)一步結(jié)合地質(zhì)背景分析資源潛力。

1　地質(zhì)背景

皖南（安徽省南部）地區(qū)在大地構(gòu)造上隸屬于下?lián)P子準(zhǔn)地臺，西以郯廬斷裂為界，東南以江紹斷裂為界緊靠華夏板塊，面積約4×104km2（杜葉龍等，2010a；圖1）。研究區(qū)屬于晚元古代皖南運(yùn)動形成的準(zhǔn)地臺，基底由元古界的肥東群、上溪群和瀝口群組成（曹助發(fā)等，1992）。在前震旦系變質(zhì)巖基底之上，晚震旦紀(jì)至早—中三疊世發(fā)育了一套巨厚以海相沉積為主的地層。二疊紀(jì)時(shí)，研究區(qū)總體屬于下?lián)P子坳陷盆地的一部分，早二疊世，伴隨著海水入侵，棲霞組處于較深水斜坡環(huán)境；爾后海水有所退卻，到中二疊世茅口期發(fā)生更大規(guī)模的海侵，區(qū)域出現(xiàn)深海盆地環(huán)境；茅口中期之后，海水退卻，研究區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)闉I淺海環(huán)境；至茅口期末，發(fā)生大規(guī)模海退，使得上二疊世吳家坪期區(qū)域處于三角洲環(huán)境；上二疊世長興/大隆期又一次發(fā)生大規(guī)模的海侵，使得本區(qū)再次處于深海盆地環(huán)境；末期，海水有所退卻，進(jìn)入下三疊世殷坑期，二疊紀(jì)沉積結(jié)束（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，1987；杜葉龍等，2010a）。

如圖1，長興/大隆期時(shí)，整個(gè)皖南地區(qū)存在三種不同的沉積環(huán)境。在皖南的最南部發(fā)育以淺灰色厚層生物屑泥粒巖、生物礁灰?guī)r等為主的碳酸鹽巖，局部伴有白云巖化特點(diǎn)，屬于臺地邊緣相—臺地相沉積環(huán)境（王恕一等，1990），朱洪發(fā)等（1993）將其歸類為“白長興”地層，劃歸長興組地層單元。

相比而言，在研究區(qū)的東南部，存在碳酸鹽—硅泥巖組合的盆地邊緣相沉積組合，這部分區(qū)域以無錫—長興—寧國—休寧一線為界，位于前述臺地邊緣—臺地相的西北方（朱洪發(fā)等，1993），該區(qū)域巖性主要是灰黑—深灰色鈣質(zhì)泥巖、硅質(zhì)巖、泥灰?guī)r等，與川西北廣元上寺剖面中大隆組較為相似（李紅敬等，2009），生物類型以有孔蟲、海綿古針、菊石等為主，具有底棲生物和浮游生物共生的特點(diǎn)，屬于王恕一等（1990）認(rèn)為的“黑長興”地層，并具有向東北方逐漸減薄的趨勢。以宣城—廣德—宜興—江陰一線為界的西北部廣大區(qū)域，沉積以黑色-黑灰色泥頁巖、硅質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖、碳質(zhì)泥巖、硅質(zhì)巖為主的巖石類型，有時(shí)中間還夾有少量的生物碎屑灰?guī)r等，主要以薄層狀產(chǎn)出，普遍具細(xì)微水平層理（王恕一等，1990），主體上屬于硅泥巖組合盆地相環(huán)境。此種類型的沉積環(huán)境中最具有標(biāo)志性特征為黑色硅質(zhì)巖的出現(xiàn)，能進(jìn)行區(qū)域上的地層對比，表現(xiàn)為典型的大隆組巖石特征，該相帶也是本次研究剖面的主要產(chǎn)出區(qū)域。

圖1　皖南地區(qū)長興/大隆期巖相古地理及剖面位置圖（巖相古地理圖引自Yin et al.2014）Fig.1 Paleogeographicmapof southernAnhui provinceduringtheChangxing/Dalongstageandlocationof outcrops

2　大隆組黑色巖系剖面基本特征

2.1宣城牛山剖面

牛山剖面位于下?lián)P子區(qū)中部的沉積凹陷內(nèi)，地理位置在安徽省南部宣城市東北約20 km的一個(gè)采石場內(nèi)（圖1）。該剖面全長約100m，真厚28.28m，傾向?yàn)?20°～140°，傾角在15°～20°之間，由老至新依次出露為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、大隆組、下三疊統(tǒng)殷坑組，三個(gè)組之間均為整合接觸（圖2a）。剖面巖性是以黑色硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖、碳酸鹽巖等為主的黑色巖系組合，表現(xiàn)為深水沉積特征，但同時(shí)各個(gè)組之間的巖性也有一些差異，反映出不同類型的次級沉積環(huán)境（圖2）。

根據(jù)該剖面的巖性組合特征，可將整個(gè)牛山剖面總體分為三段。

（1）下段主體屬于龍?zhí)督M的中上段（相當(dāng)于吳家坪晚期沉積）。該段底部巖性主要由黑色石英細(xì)砂巖與四層煤層互層組成，到頂部時(shí)逐漸相變?yōu)楹谏鄮r和少量的碳酸鹽巖（“龍?zhí)痘規(guī)r”）。此外，整個(gè)下段還發(fā)育一定數(shù)量的揉皺和透鏡體。

（2）中段大體對應(yīng)于上二疊統(tǒng)大隆組（相當(dāng)于淺水碳酸鹽巖臺地環(huán)境的長興組）。該段起始于剖面下段龍?zhí)痘規(guī)r頂，結(jié)束于該段頂部深灰—灰色泥巖的底。巖性總體以黑色泥巖、硅質(zhì)巖為主，并且具有清晰的層序界面及良好的側(cè)向連續(xù)性。由于四級甚至更次一級海平面的頻繁波動，使得該段巖石類型較多，并可按照巖性特征進(jìn)一步劃分出三個(gè)組合。下組合主要以黑色富有機(jī)質(zhì)的中—薄層泥巖、硅質(zhì)泥巖為主（圖2b），間夾少量碳酸鹽巖，至頂部時(shí)出現(xiàn)薄層含放射蟲的硅質(zhì)巖。中組合主要以黑色的鈣質(zhì)泥巖和硅質(zhì)泥巖為主，間夾多層黑色碳酸鹽巖，該組合的中上部含有少量含放射蟲硅質(zhì)巖，該組合與下組合都發(fā)育較為明顯的水平層理（圖2c）。上組合主要由黑色中層鈣質(zhì)泥巖組成，顯示出水深進(jìn)一步降低的沉積環(huán)境，同時(shí)可見呈層狀分布的黃鐵礦，并可見多層灰白—灰綠色火山灰夾層。

（3）上段主要屬于下三疊統(tǒng)殷坑組的中下段（相當(dāng)于印度階早期沉積）。該段下部主要由深灰色泥巖組成，間夾少量火山灰層，并在其中發(fā)現(xiàn)了典型的三疊紀(jì)菊石化石。到該段中部時(shí)，逐漸過渡到碳酸鹽巖和鈣質(zhì)泥巖的交替出現(xiàn)，部分層段還發(fā)育薄層綠色灰?guī)r與綠色泥巖的頻繁互層。到該段頂部時(shí)，巖性逐漸相變成以碳酸鹽巖為主的沉積組合。

2.2涇縣蔡村剖面

蔡村剖面位于宣城市涇縣蔡村鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府以西2公里的一個(gè)小型采石場內(nèi)，距離牛山剖面直線距離約50 km（圖1）。蔡村剖面全長約50 m，垂深約20 m，層面向北西向傾斜，剖面上段傾角近水平，主要出露上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M、大隆組（圖3a），其中大隆組未見頂。據(jù)巖石地層學(xué)對比發(fā)現(xiàn)，蔡村剖面主要出露了大隆組中下部。剖面巖性主要由黑色泥巖、黑色硅質(zhì)巖和鈣質(zhì)泥巖組成，與牛山剖面類似均顯示為深水沉積特征。最底部的龍?zhí)督M以灰白色碳酸鹽巖為主，逐漸過渡到以黑灰色碳酸鹽巖和煤層為主的沉積組合，同時(shí)該區(qū)間也出現(xiàn)多個(gè)構(gòu)造透鏡體，表明此時(shí)存在一定程度的構(gòu)造運(yùn)動。之后便進(jìn)入大隆組沉積，大隆組底部開始為黑色泥巖和黑灰色鈣質(zhì)泥巖的互層（圖3b），小型構(gòu)造和揉皺較為發(fā)育，到大隆組中段后，逐漸沉積了以薄層狀黑色硅質(zhì)巖為主的巖性，并間夾一些中薄層硅質(zhì)泥巖，層序界面開始變得清晰（圖3c）。此外，蔡村剖面大隆組還發(fā)育直徑達(dá)1 m的磷質(zhì)結(jié)核和多層特征明顯的火山灰。

圖2　皖南牛山剖面野外照片F(xiàn)ig.2 Photographs of Niushan outcrop in southern Anhui province

2.3涇縣昌橋剖面

涇縣昌橋剖面位于宣城市涇縣縣城以北約8 km的公路邊，前人已對該地東剖面進(jìn)行過多次研究（杜葉龍等，2010a，2010b；吳浩等，2013；陳平等，2013；程成等，2015），但由于之前植被覆蓋較為嚴(yán)重，使得剖面中大隆組的頂?shù)撞簧跚宄?。最近?05國道拓寬，更為完整的西剖面得以徹底揭露。如圖4a，剖面展示出完整的大隆組沉積序列。整個(gè)昌橋剖面長約150 m，其中大隆組垂深約50 m，層面向北北西傾斜，傾角變化于20°～ 40°之間，剖面由北至南依次出露為龍?zhí)督M、大隆組和殷坑組，前兩者之間為角度不整合，后兩者呈整合接觸。整個(gè)剖面的巖石組合以及空間分布與牛山剖面頗為類似，上二疊統(tǒng)大隆組主要為黃褐色砂巖、灰色泥巖和灰白色碳酸鹽巖組成，層序較亂，可見明顯的褶皺和透鏡體，且?guī)r石風(fēng)化嚴(yán)重。而大隆組的底部則層序界限較為清晰，傾角變化不大，主要為中—厚層黑色泥巖和硅質(zhì)泥巖組成（圖4b），進(jìn)入大隆組中段后，巖性開始發(fā)生一定程度的變化（圖4c），此階段主要沉積的是以中薄層黑色硅質(zhì)巖和硅質(zhì)泥巖互層為主，產(chǎn)狀變化較大，有時(shí)接近垂直，偶見小型揉皺，有機(jī)質(zhì)含量較高，到該段后期，巖性轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨栀|(zhì)泥巖和泥巖為主（圖4d），硅質(zhì)含量明顯減少，易風(fēng)化，直到大隆組頂部，剖面開始沉積以鈣質(zhì)泥巖和泥巖為主的沉積組合，顏色開始由黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榛液谏?，與此同時(shí)，層序界面也開始恢復(fù)清晰，該階段還間夾多層灰綠色—灰黑色的火山粘土巖，在最后一層火山灰之后，昌橋剖面結(jié)束了大隆組的沉積歷史，進(jìn)入到以灰色—灰黑色泥巖和泥灰?guī)r為主的下三疊統(tǒng)殷坑組沉積組合。

圖3　皖南蔡村剖面野外照片F(xiàn)ig.3 Photographs of Caicun outcrop in southern Anhui Province

圖4　涇縣昌橋剖面野外照片F(xiàn)ig.4 Photographs of Changqiao outcrop in southern Anhui Province

3　大隆組黑色巖系巖石類型及其沉積演化

研究區(qū)大隆組巖石類型較多，主體屬于一套黑色巖系組合，包括黑色泥頁巖（鈣質(zhì)泥巖、硅質(zhì)泥巖等），深色碳酸鹽巖（硅質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r、白云巖等），黑色硅質(zhì)巖和火山粘土巖等多種巖性，如下分別做簡要介紹。

3.1泥巖

研究區(qū)黑色泥頁巖是大隆組的主要巖性之一，占有主導(dǎo)地位。此類巖石的主要礦物成分是粘土礦物（大于50%），依照次要成分和形態(tài)的不同還可分為鈣質(zhì)泥巖、硅質(zhì)泥巖、碳質(zhì)頁巖等多種類型，并以前兩者為主，大多分布在大隆組的下段和上段。其中鈣質(zhì)泥巖主要分布于該組的底部和上段的頂部，屬于海侵時(shí)或海平面回落時(shí)帶來大量營養(yǎng)物質(zhì)促使鈣質(zhì)生物體繁殖（圖5a），死亡后與陸源碎屑一起沉積下來形成的，一般代表了深水陸棚—下斜坡環(huán)境。相比而言，硅質(zhì)泥巖則大多出現(xiàn)在大隆組的中下段和硅質(zhì)巖層中，大部分呈中—薄層狀產(chǎn)出，鏡下觀察它們普遍缺乏底棲生物，含有少量鈣質(zhì)生物化石或放射蟲化石，有時(shí)候富含磷質(zhì)生物體（圖5b），生物擾動少，鏡下為成層分布（圖5c），在野外可見水平層理（圖2c），此外，還普遍發(fā)育肉眼可見的黃鐵礦層，這些沉積學(xué)證據(jù)均表明大隆組硅質(zhì)泥巖形成于水體較深、低能平靜的滯留古海洋還原環(huán)境中，應(yīng)屬于盆地邊緣相沉積。

3.2硅質(zhì)巖

作為研究區(qū)大隆組最具特征的巖石類型，硅質(zhì)巖在大隆組地層主要以黑色薄層狀產(chǎn)出，單層厚3～5 cm，觸及易污手，質(zhì)硬易碎，解理發(fā)育，肉眼可見明顯的石英脈和方解石脈侵入，在成分上主要以玉髓和微晶石英為主，鏡下發(fā)現(xiàn)其中常含有大量的圓形（圖5d、5e和5f）和橢圓形（圖5g）放射蟲，粒徑一般小于100 μm，純硅質(zhì)巖中放射蟲含量可達(dá)50%以上，有些層段放射蟲會順層排列，具定向性，少量放射蟲個(gè)體由于有機(jī)質(zhì)含量高，阻礙了SiO2的重結(jié)晶，遂保留原始的房室構(gòu)造，部分硅質(zhì)巖樣品同時(shí)還含有硅質(zhì)骨針（圖5h）。在野外剖面中，薄層硅質(zhì)巖一般與泥巖互層，總體厚度在大隆組中的比例不大，但硅質(zhì)巖的出現(xiàn)對于指示大隆組的沉積演化具有重要意義。例如牛山剖面中段出現(xiàn)的硅質(zhì)巖大多含圓形發(fā)射蟲，一般認(rèn)為這種圓形放射蟲代表了盆地相特征，而橢圓形放射蟲卻可生存于淺海環(huán)境（Scholle et al.，2003），這也就暗示該段硅質(zhì)巖層反映的是下?lián)P子地區(qū)長興早期水體最深的沉積環(huán)境，而在牛山剖面上段出現(xiàn)的含橢圓形放射蟲硅質(zhì)巖，則意味著該地區(qū)隨后出現(xiàn)了一個(gè)小幅度的海退過程。除了牛山剖面，昌橋剖面中的硅質(zhì)巖也大多出現(xiàn)在大隆組的中段，這些硅質(zhì)巖在空間上的分布展示出整個(gè)大隆組經(jīng)歷一個(gè)水體逐漸加深再緩慢變淺的海平面變化過程。雖然蔡村剖面僅出露大隆組的中下段，但仍符合此變化規(guī)律。伴隨著晚二疊世末強(qiáng)烈的火山噴發(fā)，所帶來的富硅物質(zhì)飄落至海洋中，促進(jìn)了在水體表層生活的放射蟲的大量繁殖，其死亡之后堆積下來，從而在皖南地區(qū)形成具一定厚度的層狀放射蟲硅質(zhì)巖（朱洪發(fā)等，1989；杜小弟等，1998）。

3.3碳酸鹽巖

研究區(qū)大隆組除了上述普遍發(fā)育的泥質(zhì)巖類和硅質(zhì)巖外，還廣泛發(fā)育數(shù)量相對較少的碳酸鹽巖，它們多以灰黑色夾層存在于大隆組中上部。這些碳酸鹽巖包括硅質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r和白云巖等，其中硅質(zhì)灰?guī)r主要與硅質(zhì)含量較高的泥巖混層，一般硬度較大，易受方解石脈或石英脈侵入，錘擊具明顯的臭味。而生物碎屑灰?guī)r多出現(xiàn)在大隆組硅質(zhì)巖段之后的一小段時(shí)期內(nèi)，例如在牛山剖面中上段，含有大量的生物碎屑（圖5i），它們的形成可能與突然的海退和短暫的上升流活動有關(guān)，使得鈣質(zhì)生物體大量繁殖并沉積下來。微晶灰?guī)r和泥灰?guī)r主要發(fā)育于大隆組頂部和殷坑組的底部，鏡下特征表現(xiàn)為具有數(shù)量極少的生物化石，且泥質(zhì)含量較高，這可能與晚二疊世末的生物大滅絕后帶來陸源風(fēng)化加強(qiáng)有關(guān)（曹長群等,2002）。除此之外，還有一個(gè)顯著的特征是在牛山剖面和昌橋剖面都出現(xiàn)了殷坑早期碳酸鹽巖的白云石化現(xiàn)象（圖5j）。

（a）牛山剖面底部含生物細(xì)碎屑鈣質(zhì)泥巖；（b）牛山剖面中上部鈣質(zhì)泥巖，紅色箭頭指向磷質(zhì)生物體；（c）蔡村剖面底部鈣質(zhì)泥巖，鈣質(zhì)生物成層分布；（d）牛山剖面中部含圓形放射蟲硅質(zhì)巖；（e）蔡村剖面中部含圓形放射蟲硅質(zhì)巖；（f）昌橋剖面中段含圓形放射蟲硅質(zhì)巖；（g）牛山剖面中上部含橢圓形放射蟲硅質(zhì)巖；（h）牛山剖面中部硅質(zhì)泥巖，其中含硅質(zhì)骨針；（i）牛山剖面上部含生物碎屑灰?guī)r；（j）牛山剖面上部灰質(zhì)白云巖；（k）牛山剖面火山灰夾層，紅色箭頭指向鋯石；（l）牛山剖面中下部黑色硅質(zhì)泥巖，紅色箭頭指向草莓狀黃鐵礦。（f）和（g）為正交偏光下拍攝，（l）為反射光，其余均為單偏光(a) Calcareous mudstone containing biodetritus of the lower Niushan section.(b) Calcareous mudstone of the upper Niushan section.The red arrow indicates remains of phosphatic organisms.(c) Lamelleted calcareous mudstone of the lower Caicun section.(d) Thin-bedded chert containing rounded radiolarians in the upper of Niushan section.(e) Thin-bedded chert containing rounded radiolarians in the upper of Caicun section.(f) Thin-bedded chert containing rounded radiolarians in the upper of Changqiao section.(g) Thin-bedded chert containing oval radiolarians in the middle-upper of Niushan section.(h) Siliceous mudstone containing siliceous spicules in the middle of Niushan section.(i) Bioclastic limestone of the upper Niushan section.(j) Calcite dolomite of the upper Niushan section.(k) Volcanic ash layer within the Niushan section.The red arrow indicates zircon.(l) Black siliceous mudstone in the middle-lower of Niushan section.The red arrow indicates framboidal pyrite.Note that the (f) and (g) are under cross-polarized light,(l) is reflect-light,and the others are plane-polarized light

圖5　皖南大隆組巖石薄片鏡下照片F(xiàn)ig.5 Photomicrographsshowingthelithological characteristicsof Dalong Formation.

3.4火山粘土巖

與華南地區(qū)其他PTB（二疊—三疊之交）剖面一樣（殷鴻福等，1989），牛山剖面、蔡村剖面（中段）和昌橋剖面在PTB界限附近也發(fā)現(xiàn)了多層具有火山成因的粘土巖，這些火山粘土巖的成因?qū)τ诶斫馔矶B世末生物大滅絕的形成機(jī)制具有重要的意義。本次三個(gè)研究剖面的火山粘土巖主要分布在大隆組頂部和殷坑組的底部，層數(shù)大多超過8層，均呈薄層狀，顏色上主要以灰白、灰黃和灰綠色為主，鏡下可見鋯石顆粒（圖5k）和溶蝕石英等火山成因礦物，一般產(chǎn)于黑色鈣質(zhì)泥巖到深灰色鈣質(zhì)泥巖的過渡帶中。粘土巖的粒度很細(xì)，為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖石細(xì)膩光滑，部分有光澤，具滑感，遇水后粘性增強(qiáng)，脫水后易碎，少見化石，但發(fā)育多個(gè)黃鐵礦結(jié)核，與上下巖層呈突變整合接觸，其中牛山剖面中火山粘土巖的單層厚度在1～5 cm之間，而蔡村剖面和昌橋剖面的厚度和層數(shù)則更大一些，它們在橫向上均具有良好的延續(xù)性。經(jīng)過全巖地球化學(xué)及鋯石微量元素研究，這些火山成因粘土巖可能來源于印支與華南西緣的碰撞或泛大洋對華南板塊俯沖所導(dǎo)致的長英質(zhì)火山巖漿噴發(fā)，而與峨眉山或西伯利亞大玄武巖火成巖省的巖漿活動無關(guān)（Gao et al.，2013；He et al.，2014）。這些火山灰可能為長英質(zhì)火山作用噴發(fā)的碎屑物質(zhì)直接由大氣進(jìn)入海水沉積形成的細(xì)粒凝灰?guī)r，后經(jīng)蝕變形成（殷鴻福等，1989），而這些火山噴發(fā)物質(zhì)將給海洋浮游生物帶來豐富的營養(yǎng)元素，這對于大隆組高有機(jī)質(zhì)的形成可能具有重要意義。

圖6　皖南地區(qū)大隆組剖面對比圖Fig.6 Stratigraphic correlation of Dalong Formation in the southern Anhui province

3.5大隆組黑色巖系沉積環(huán)境及演化

綜合上述三個(gè)剖面中大隆組主要巖性的野外及室內(nèi)鏡下特征分析，以及它們在空間上的分布規(guī)律（圖6），可以簡要的反演出研究區(qū)沉積演化歷史。晚二疊世末龍?zhí)锻砥?，伴隨著大規(guī)模的海侵過程，本區(qū)開始沉積主要以煤層、粉砂質(zhì)泥巖為主的巖石組合，代表了該時(shí)期研究區(qū)為水陸過渡帶的潮坪沼澤環(huán)境。此后，水體逐漸加深，最終在吳家坪—長興期之交沉積了黑色泥巖和深色碳酸鹽巖。隨著大隆早期海平面快速上升，皖南地區(qū)迅速沉積了以黑色鈣質(zhì)泥巖和硅質(zhì)泥巖為主的深水陸棚相沉積組合，三個(gè)剖面均出現(xiàn)了深水盆地相的含放射蟲硅質(zhì)巖。此后，研究區(qū)經(jīng)歷了一次小幅的海退，沉積了主要以硅質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖和碳酸鹽巖的巖石組合，主體表現(xiàn)為深水陸棚相—盆地邊緣相沉積特征。到大隆晚期，海平面進(jìn)一步下降，沉積形成了以鈣質(zhì)泥巖和泥灰?guī)r為主的巖石序列，可能為下斜坡相環(huán)境。根據(jù)該沉積演化歷史，可見整個(gè)大隆期經(jīng)歷了一個(gè)快速海進(jìn)—緩慢海退—快速海退的變化過程（朱洪發(fā)等，1989；圖6）。

4　烴源巖特征

4.1有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)是油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，其豐度大小不僅決定了油氣生成的數(shù)量，而且還是評價(jià)烴源巖質(zhì)量的主要有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)（黃第潘和李晉超，1982；毛玲玲等，2015）。表征有機(jī)質(zhì)豐度一般有：總有機(jī)碳（TOC）、氯仿瀝青“A”、總烴和熱解生烴潛量（S1+S2）等。其中TOC是評價(jià)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度的最重要指標(biāo)（黃第潘和李晉超，1982）。

圖7　皖南牛山剖面、蔡村剖面和昌橋剖面的TOC和Ro綜合柱狀圖（圖例參考圖6　，紅色線代表RO值）Fig.7 Comprehensivediagramof TOCand Roin Niushan,Caicunand Changqiaosection（Thelegendsareshowedin Fig.6）

測試結(jié)果表明牛山剖面總有機(jī)碳含量具有比較寬的變化范圍，除龍?zhí)督M的四層煤層外，219個(gè)數(shù)據(jù)分布在0.04%到10.90%之間，均值2.06%（圖7）。垂向上看，TOC在沉積于相對深水的盆地/陸棚相的大隆組下段到中段時(shí)，巖性以黑色泥巖為主，處于均值為3.78%的較高水平。相比而言，龍?zhí)督M頂部（除煤層外）和殷坑組底部則主要為相對較淺水的砂巖和碳酸鹽巖組成，因而以較低的TOC含量為特征，一般處于0.12%～0.74%之間，反映TOC與巖性（沉積環(huán)境）具有一定程度的相關(guān)性。蔡村剖面的26個(gè)樣品顯示其TOC處于0.18%～11.12%之間，其中大隆組的TOC值明顯高于龍?zhí)督M，最高可達(dá)11.12%，均值超過3%（圖7）。昌橋剖面的77個(gè)樣品中TOC值分布在0.03%～9.17%之間，均值為1.67%，與牛山剖面一樣，大隆組TOC值顯著的高于龍?zhí)督M和殷坑組，且均值也超過3%（圖7）。根據(jù)不同的巖石類型，三個(gè)剖面都有發(fā)現(xiàn)硅質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖和硅質(zhì)巖具有相對較高的TOC，一般大于2%，而碳酸鹽巖則具有較低的TOC，一般不超過1%。按照黃第潘和李晉超（1982）對泥質(zhì)巖類的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，皖南地區(qū)大隆組屬于好—非常好烴源巖。實(shí)際上，在整個(gè)皖南地區(qū)，除上述剖面顯示出高TOC值外，其他剖面也有類似現(xiàn)象，例如巢湖馬家山剖面大隆組TOC值主要分布于5.51%～13.9%之間，均值為9.54%（陳平等，2013）。盡管如此，李飛等（2013）通過測試巢湖野外剖面的大隆組泥巖后發(fā)現(xiàn)其有機(jī)碳平均值僅為0.02%，S1+S2平均值為0.01 mg/g，有機(jī)碳和生烴潛量指標(biāo)均偏低（許懷先等，2001），從而被評價(jià)為差烴源巖。但雷勇等（2010）對巢湖平頂山剖面進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)其TOC值均值為1.54%，并在縱向上變化較大（0.26%～5.49%）。結(jié)合本次工作實(shí)驗(yàn)結(jié)果，筆者認(rèn)為那些對該區(qū)大隆組剖面中有機(jī)質(zhì)豐度測試值較低的研究結(jié)果可能跟采樣風(fēng)化程度和數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量太少有關(guān)?？梢?，皖南地區(qū)上二疊統(tǒng)大隆組TOC值在縱向分布上雖存在一定程度的差異性，但總體上看仍具有高有機(jī)質(zhì)含量特征。而皖南地區(qū)龍?zhí)督M暗色泥巖有機(jī)碳含量為2.29%～12.93%（35個(gè)樣品），平均達(dá)4.98%，與大隆組相近（吳浩等，2013）。

4.2有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是評價(jià)烴源巖質(zhì)量和生烴潛力的重要指標(biāo)，不同類型的有機(jī)質(zhì)其產(chǎn)烴類型和生烴門限差異較大，這與有機(jī)質(zhì)母源輸入及保存條件相關(guān)，可以用來追溯有機(jī)質(zhì)來源及沉積環(huán)境（黃第藩和李晉超，1982；許懷先等，2001）。有機(jī)質(zhì)類型的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要包括干酪根鏡檢、干酪根碳同位素、H/C-O/C原子比、氫指數(shù)、生物標(biāo)志化合物特征等參數(shù)，但除了干酪根鏡檢和同位素，其他指標(biāo)易受有機(jī)質(zhì)熱演化程度影響（翟常博等，2009）。例如，由于我國南方古生界海相烴源巖普遍高過成熟，各種常規(guī)地球化學(xué)指標(biāo)已經(jīng)趨同（梁狄剛等，2005），從而難以區(qū)分海相烴源巖的母質(zhì)類型，因此本次研究主要根據(jù)有機(jī)質(zhì)碳同位素作為評判標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)黃第藩和李晉超（1982）對我國陸相生油巖有機(jī)質(zhì)同位素的大量研究，認(rèn)為δ13Corg=-26‰和δ13Corg=-27.5‰可以用作區(qū)分III、II、I型干酪根的兩個(gè)指標(biāo)界限。本次在皖南地區(qū)所做的有機(jī)碳同位素結(jié)果顯示，牛山剖面大隆組有機(jī)碳同位素變化在-26.90‰～-23.30‰（n=109）之間，蔡村剖面分布于-27.60‰～-24.30‰（n=26），昌橋剖面為-27.20‰～-24.60‰（n=58），暗示大隆組剖面中有機(jī)質(zhì)類型為II2和III型，其中大部分層段主要以腐殖型的III型為主。陳平等（2013）對昌橋剖面大隆組中五個(gè)樣品的有機(jī)質(zhì)類型研究后發(fā)現(xiàn)，該剖面全部為III型有機(jī)質(zhì)，與此同時(shí)，他還對巢湖馬家山剖面大隆組的10個(gè)樣品進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其有機(jī)質(zhì)類型也以II2和III型為主。這些結(jié)果還得到了蘇南地區(qū)乃至下?lián)P子地區(qū)大隆組有機(jī)質(zhì)類型研究的支持，例如王開來等（2013）通過對蘇南地區(qū)二疊系頁巖氣資源潛力研究時(shí)也發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的大隆組有機(jī)質(zhì)類型同樣是以II2和III型為主，主要生烴組分為藻質(zhì)碎屑；李飛等（2013）據(jù)烴源巖熱解參數(shù)（Tmax-HI和族組分）特征劃分判定了大隆組的有機(jī)質(zhì)類型，發(fā)現(xiàn)大隆組烴源巖為II2型為主；梁狄剛等（2008）等統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)下?lián)P子區(qū)大隆組的有機(jī)質(zhì)碳同位素均值為-24.5‰，同樣指示了該區(qū)有機(jī)質(zhì)類型以III型為主的結(jié)果。而下?lián)P子地區(qū)的龍?zhí)督M同樣以III型為主，局部為II型（白靈麒，2012；陳潔等，2013），總的來說與大隆組相似。

因此綜上所述，可以認(rèn)為皖南地區(qū)大隆組有機(jī)質(zhì)類型以II2和III型為主。但值得注意的是，這種較差的有機(jī)質(zhì)類型除部分與當(dāng)時(shí)沉積的生物類型有關(guān)外，還可能是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)隨熱演化程度的升高呈III型化趨勢（李飛等，2013）。

4.3有機(jī)質(zhì)熱成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度是表征有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的熱演化程度的指標(biāo)，有機(jī)質(zhì)只有在達(dá)到一定的熱演化程度后才開始大量生成油氣，該指標(biāo)不僅決定了烴源巖生烴量，同時(shí)也決定了生烴資源類型（柳廣弟等，2008）。在眾多的成熟度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，Ro是采用最為廣泛的一個(gè)參數(shù)，一般認(rèn)為Ro＜0.5%的烴源巖處于未成熟階段，當(dāng)Ro=0.5%～1.3%時(shí)則處于深成熱解階段即生油窗內(nèi)，而當(dāng)Ro=1.3%～2.0%時(shí)，烴源巖被認(rèn)為處于濕氣和凝析油帶，而Ro＞2.0%時(shí)處于干氣帶（黃第藩和李晉超，1982）。

本次研究共測試了34個(gè)樣品的Ro值，其中牛山剖面29個(gè)樣品的有機(jī)質(zhì)熱演化成熟度明顯的表現(xiàn)出高值，處于2.36%～4.26%之間，均值為3.17%（圖7），蔡村剖面中三個(gè)樣品的Ro處于1.48%～1.65%之間，均值為1.56%（圖7），昌橋剖面五個(gè)樣品顯示其Ro處于2.30%～2.77%之間，均值為2.53%（圖7）。根據(jù)黃第藩和李晉超（1982）對有機(jī)質(zhì)熱演化程度的劃分標(biāo)準(zhǔn)，牛山和昌橋剖面的大隆組處于高過成熟的生干氣階段，而蔡村剖面則處于成熟—高成熟的生油氣階段。陳平等（2013）在對涇縣昌橋剖面和巢湖馬家山剖面中大隆組有機(jī)質(zhì)演化程度進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，昌橋剖面的有機(jī)質(zhì)成熟度也全部大于2%，屬于過成熟階段，而馬家山剖面則處于為1.47%～1.48%之間。除上述幾個(gè)剖面，皖南其他地區(qū)大隆組也具有類似有機(jī)質(zhì)成熟度，例如李飛等（2013）對安徽南陵—無為地區(qū)二疊系大隆組的有機(jī)質(zhì)演化程度研究后發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的Ro約為2.54%，已達(dá)到過成熟階段。因此綜合來看，可見在皖南地區(qū)，大隆組局部存在一定范圍的中等成熟度有機(jī)質(zhì)分布，但整體而言，大部分有機(jī)質(zhì)處于高—過成熟演化階段。與大隆組一樣的是，皖江一帶的巢湖、蕪湖、銅陵、安慶、池州等大部分地區(qū)的二疊系龍?zhí)督M也處于過成熟演化階段，Ro值在2%～3%。局部地區(qū)由于巖漿作用的影響，龍?zhí)督MRo值大于3%（吳浩等，2013）。

5　烴源巖發(fā)育控制因素與油氣資源潛力分析

以上基本明確了皖南地區(qū)大隆組烴源巖的基本特征，如下討論這些烴源巖發(fā)育的控制因素及其油氣資源潛力，力圖為為今后可能的油氣勘探工作提供依據(jù)。

5.1烴源巖發(fā)育控制因素

本區(qū)烴源巖的發(fā)育與沉積環(huán)境密切相關(guān)。大量研究表明（芮琳等，1984；王恕一等，1990；王汝建等，1993；朱洪發(fā)等，1993；杜葉龍等，2010a），在大隆期，研究區(qū)黑色巖系大多發(fā)育在盆地邊緣—盆地環(huán)境中，巖石類型主要為硅質(zhì)泥巖、硅質(zhì)巖、鈣質(zhì)泥巖等，而在其東南面的臺地邊緣—臺地相中沉積的黑色巖系比例相對較小。在統(tǒng)計(jì)了下?lián)P子地區(qū)多個(gè)剖面及鉆井資料中關(guān)于大隆組的有機(jī)質(zhì)類型后發(fā)現(xiàn)（見5.2），該地區(qū)的有機(jī)質(zhì)類型普遍較為均一，并未與黑色巖系的分布呈現(xiàn)相關(guān)性。上述現(xiàn)象表明沉積環(huán)境是控制黑色巖系在下?lián)P子地區(qū)分布的主要因素，而可能與有機(jī)質(zhì)類型變化無關(guān)，其可能與地區(qū)特殊的熱演化程度有關(guān)，即隨著熱演化程度的增加，干酪根元素組成向富碳方向斂合，使得有機(jī)質(zhì)類型呈現(xiàn)均一化（李飛等，2013）。

對比還發(fā)現(xiàn)，更靠近沉積中心的涇縣—宣城（例如本次研究的三個(gè)剖面）中大隆組TOC含量就明顯高于皖南西北部的巢湖地區(qū)（雷勇等；2010；陳平等，2013；李飛等；2013），這說明盆地邊緣相—盆地相更適合有機(jī)質(zhì)的聚集保存，而巢湖地區(qū)則可能由于更加靠近陸地而使得有機(jī)質(zhì)的保存條件相對較差。其次，呂炳全等（2004）根據(jù)下?lián)P子地區(qū)長興期烴源巖與上升流在時(shí)間上的對應(yīng)關(guān)系，認(rèn)為上升流作用在烴源巖的發(fā)育過程中起到了重要作用。晚二疊世末期，揚(yáng)子板塊地處赤道附近（劉育燕等，1993），高緯度地區(qū)的冷水與低緯度地區(qū)的暖水遭遇形成強(qiáng)大的上升流，這些上升流會帶來大量的營養(yǎng)元素（N、P、Si、Fe等），促使生物大量繁殖，為生烴母質(zhì)的積累提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。最后，本次研究中牛山剖面的沉積學(xué)證據(jù)還暗示該地區(qū)在大隆組的大部分時(shí)期都形成于安靜滯留、欠補(bǔ)償?shù)膹?qiáng)還原環(huán)境。巖相古地理研究也表明（王立亭，1994），晚二疊世揚(yáng)子地臺是被古特提斯洋東部深海包圍的臺內(nèi)盆地，四周有一系列古陸和水下隆起，具有局限海的特征，南君亞等（2004）的碳同位素證據(jù)也表明該時(shí)期處于相對封閉的環(huán)境中。顯然，這種特殊的構(gòu)造環(huán)境會限制深層海水與外海富氧海水的交換，而且在二疊紀(jì)時(shí)期，地處低緯度熱帶地區(qū)的表層海水溫度高，季節(jié)溫差較小，水體能量低，這一方面會導(dǎo)致表層混合海水較薄，另外也會導(dǎo)致水體垂向混合較弱，抑制了表層富氧的海水與底層貧氧的海水進(jìn)行充分的混合，從而更易發(fā)育厭氧環(huán)境甚至是富游離態(tài)H2S的底層海水（吳勝和等，1994），這也得到了本文樣品中草莓狀黃鐵礦粒徑數(shù)據(jù)的支持。這三個(gè)剖面中大隆組的大部分黑色巖系中都普遍含有粒徑小于5微米的草莓狀黃鐵礦（圖5l），它們被認(rèn)為主要形成于缺氧—硫化水體環(huán)境中（Wilkin et al.,1996）。當(dāng)海洋表層的浮游生物死亡后，在沉積和成巖過程中，會促使BSR（細(xì)菌硫酸鹽還原作用）的加強(qiáng)，這種作用不僅讓底層水更加缺氧或硫化，而且能更多的保存從表層水中沉降的有機(jī)質(zhì)顆粒和生物殘骸?？偠灾钅系貐^(qū)在當(dāng)時(shí)特殊的古地理?xiàng)l件為形成優(yōu)質(zhì)烴源巖奠定了良好基礎(chǔ)。

圖8　皖南地區(qū)Ro等值線圖和火山巖分布圖（其中火山巖分布圖修改自孫濤，2006）Fig.8 Equivalence of Ro and distribution of lava in the southern Anhui province

而對于皖南地區(qū)乃至整個(gè)揚(yáng)子板塊大隆組烴源巖具有高演化特征的解釋，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是因?yàn)樵摰貐^(qū)普遍經(jīng)歷了多期次構(gòu)造運(yùn)動的疊加改造（郝石生等，1996）。賈蓉芬等（1996）在研究巢湖地區(qū)二疊系有機(jī)質(zhì)演變特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)地層中熱演化程度不同于正常的地溫增長，同時(shí)認(rèn)為揚(yáng)子地臺在上下二疊紀(jì)間有一次較大規(guī)模的熱液作用，這也暗示來自深部的熱源可能控制了區(qū)域上的有機(jī)質(zhì)熱演化程度。事實(shí)上，華南地區(qū)在各個(gè)時(shí)期都廣泛發(fā)育了大面積的侵入巖，面積超過170 000 km2，其中僅中生代就出露了超過130 000 km2（圖8；孫濤，2006），如果加上那些未暴露地表的火成巖，可以想象揚(yáng)子地區(qū)中生代的巖漿活動是非常劇烈的。這種大規(guī)模的火山巖漿作用會顯著的增高整個(gè)古生界地層的地溫梯度，使得保存下來的高有機(jī)質(zhì)烴源巖遭受嚴(yán)重的成巖和變質(zhì)作用，而距離巖漿巖侵入地區(qū)的距離將影響有機(jī)質(zhì)成熟度在空間上的分布，例如牛山剖面東北僅10 km處就發(fā)現(xiàn)了面積較大的燕山晚期侵入巖（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，1987），這使得牛山剖面大隆組具有極高Ro特征，而由于蔡村剖面附近未發(fā)現(xiàn)火成巖地層，因此Ro具有相對較小的值。郭念發(fā)等（1999）還發(fā)現(xiàn)皖南地區(qū)地處郯廬斷裂帶東南，區(qū)內(nèi)發(fā)育寧蕪火山巖盆地和廬樅火山巖盆地，使得整個(gè)無為盆地及其附近具有較高的大地?zé)崃髦岛偷販靥荻龋M(jìn)而直接影響該地區(qū)生油巖有機(jī)質(zhì)的迅速從成熟向過成熟方向轉(zhuǎn)化。

5.2油氣資源潛力

綜合本次研究大隆組的烴源巖特征以及周緣地區(qū)前人研究結(jié)果，認(rèn)為皖南地區(qū)大隆組具有良好的生烴潛力，但由于這些有機(jī)質(zhì)多以腐殖型的II2和III型為主，且具有較高的有機(jī)質(zhì)熱演化程度，這似乎表明在皖南地區(qū)存在大型油藏的可能性較小，相比而言，形成天然氣藏的幾率相對較大，因此加強(qiáng)天然氣地質(zhì)及其成藏潛力與規(guī)律的研究將是皖南地區(qū)油氣勘探的重點(diǎn)方向。

這種天然氣的勘探除了常規(guī)的天然氣外，還需要注意非常規(guī)的頁巖氣。在下?lián)P子地區(qū)，李建青（2012）總結(jié)了美國頁巖氣的成功勘探經(jīng)驗(yàn)后，提出了從頁巖地球化學(xué)特征、無機(jī)礦物、物性、厚度關(guān)鍵地質(zhì)因素對頁巖儲層進(jìn)行了初步的評價(jià)，這些評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括總有機(jī)碳含量大于2.0%，Ro大于1.1%（最好處在干氣窗），石英或方解石含量大于40%，粘土礦物小于30%（蒙皂石等膨脹性粘土礦物含量低），地層厚度大于30 m等。近年來，在四川盆地東南部焦石壩地區(qū)的頁巖氣勘探開發(fā)也取得了巨大成功，其上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組黑色頁巖也基本具有上述特點(diǎn)（楊銳等，2015）。根據(jù)這些指標(biāo)，昌橋和馬家山這兩個(gè)剖面的石英和方解石含量都明顯大于40%，粘土礦物也主要以伊利石和伊蒙混層為主，且含量遠(yuǎn)低于30%。加之本次研究的牛山和蔡村這兩個(gè)剖面也都具有高有機(jī)質(zhì)豐度和高成熟度演化等符合美國頁巖氣發(fā)育特征的標(biāo)準(zhǔn)，除此之外，皖南地區(qū)大隆組在區(qū)域上具有一定的厚度（30～50 m）（朱洪發(fā)等，1993），傾角也較為平緩（例如圖2、3、4），反映了該套黑色巖系在區(qū)域上發(fā)育的穩(wěn)定性，為之后頁巖氣的保存創(chuàng)造了比較好的保存條件，因此說明整個(gè)皖南乃至整個(gè)下?lián)P子地區(qū)都可能是潛在的頁巖氣勘探區(qū)（陳潔等，2013；王開來等，2013；張敏強(qiáng)等，2013；劉小平等，2013；黃保家等，2013；顧忠安等，2014）。

此外，根據(jù)前述對烴源巖發(fā)育控制因素的分析，本區(qū)有機(jī)質(zhì)高演化的主要影響因素是中新生代的火山-巖漿作用，因此可以預(yù)見，在未受/少受火山-巖漿作用影響的地區(qū)，也存在一定的原油資源潛力。為評估火山-巖漿作用對有機(jī)質(zhì)熱演化的影響情況，尋找生油有利區(qū)，作者在整個(gè)皖南地區(qū)采集了超過100個(gè)二疊紀(jì)的煤樣，并測量了它們的鏡質(zhì)體反射率（Ro），結(jié)果發(fā)現(xiàn)皖南北部地區(qū)的銅陵—蕪湖一帶和石臺—旌德以南地區(qū)的是高Ro區(qū)，而在涇縣—廣德一帶則是相對較低的Ro區(qū)。圖8中的Ro等值線圖和火山巖分布圖共同說明，在皖南地區(qū)的東北部（涇縣—廣德一帶），仍存在處于生油窗的烴源巖，是潛在原油勘探目標(biāo)領(lǐng)域。

6　結(jié)論

（1）皖南地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的三個(gè)野外剖面顯示，大隆組主要發(fā)育以黑色硅質(zhì)巖—泥巖為主的黑色巖系，詳細(xì)的巖石學(xué)研究和地層對比結(jié)果顯示了研究區(qū)在大隆期時(shí)經(jīng)歷了一個(gè)完整的海進(jìn)—海退的沉積旋回，并主要沉積于深水、還原滯留、欠補(bǔ)償?shù)暮Ｑ蟓h(huán)境。

（2）該區(qū)大隆組烴源巖普遍具有高有機(jī)質(zhì)豐度、以II2和III型有機(jī)質(zhì)為主，以及高—過成熟演化等特點(diǎn)，這主要受控于當(dāng)時(shí)特殊的古地理?xiàng)l件和華南地區(qū)中生代廣泛的火山巖漿活動。

（3）今后研究區(qū)的油氣勘探應(yīng)以找氣為主，局部受后期熱作用較小的地區(qū)，如涇縣—廣德一帶，也可能存在一定的原油資源潛力。

固本拓新--基于傳統(tǒng)住宅的裝配式住宅建筑設(shè)計(jì)…………………………………………………… 彭敏，萬莉（7-18）

參考文獻(xiàn)(References)：

安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì).1987.安徽地層志——二疊系分冊.安徽：安徽科學(xué)技術(shù)出版社：1-176.

白靈麒.2012.蘇浙皖地區(qū)龍?zhí)督M暗色巖系頁巖氣潛力研究[D].南京：南京大學(xué).1-93.

曹長群，王偉，金玉玕.2002.浙江煤山二疊—三疊系界線附近碳同位素變化[J].科學(xué)通報(bào)，47(4)：302-306.

曹助發(fā).1992.皖江地區(qū)海相中、古生界油氣遠(yuǎn)景評價(jià)及勘探方向的探討[J].安徽地質(zhì)，2(2)：44-51.

陳吉，肖賢明.2013.南方古生界3套富有機(jī)質(zhì)頁巖礦物組成與脆性分析[J].煤炭學(xué)報(bào)，38(5)：822-826.

陳潔，潘樹仁，周國興.2013.江蘇下?lián)P子區(qū)二疊系龍?zhí)督M—大隆組頁巖氣勘探前景分析[J].中國煤炭地質(zhì)，25(10)：22-25.

陳平，張敏強(qiáng)，許永哲，等.2013.下?lián)P子巢湖—涇縣地區(qū)上二疊統(tǒng)大隆組泥頁巖儲層特征[J].巖石學(xué)報(bào)，29(8)：2925-2935.

程成，李雙應(yīng)，趙大千，等.2015.揚(yáng)子地臺北緣中上二疊統(tǒng)層狀硅質(zhì)巖的地球化學(xué)特征及其對古地理、古海洋演化的響應(yīng)[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，34(1)：155-166.

杜小弟，黃志誠，陳智娜，等.1998.下?lián)P子區(qū)二疊紀(jì)主要巖石類型成因的地球化學(xué)信息[J].巖相古地理，18(1)：63-72.

杜葉龍，李雙應(yīng)，孔為倫，等.2010a.安徽涇縣—南陵地區(qū)二疊紀(jì)沉積相與沉積環(huán)境分析[J].地層學(xué)雜志，34(4)：431-444.

杜葉龍，李雙應(yīng)，孔為倫，等.2010b.安徽東南部二疊系龍?zhí)督M砂巖碎屑組分及物源分析[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，16(4)：509-516.

顧忠安，鄭榮才，黃建良，等.2014.蘇皖地區(qū)二疊系頁巖氣成藏地質(zhì)條件[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），41(3)：274-282.

郭念發(fā)，姚柏平，吳群.1999.安徽無為盆地油氣地質(zhì)條件評價(jià)[J].安徽地質(zhì)，9(4)：289-294.

郝石生，高崗，王飛宇，等.1996.高過成熟海相烴源巖[M].北京：石油工業(yè)出版社：1-176.

黃保家，施榮富，趙幸濱，等.2013.下?lián)P子皖南地區(qū)古生界頁巖氣形成條件及勘探潛力評價(jià)[J].煤炭學(xué)報(bào)，38(5)：877-882.

黃第藩，李晉超.1982.中國陸相油氣生成[M].北京：石油工業(yè)出版社：1-355.

賈蓉芬，趙林，江納言.1996.安徽巢湖地區(qū)二疊系有機(jī)地球化學(xué)特征及其古環(huán)境意義[J].沉積學(xué)報(bào)，14(2)：23-31.

雷勇，馮慶來，桂碧雯.2010.安徽巢湖平頂山剖面上二疊統(tǒng)大隆組有機(jī)質(zhì)富集的地球生物學(xué)模式[J].古地理學(xué)報(bào)，12(2)：202-211.

李飛，史海英，昝靈，等.2013.安徽南陵—無為地區(qū)二疊系烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征[J].地質(zhì)學(xué)刊，37(1)：31-40.

李紅敬，解習(xí)農(nóng)，林正良，等.2009.四川盆地廣元地區(qū)大隆組有機(jī)質(zhì)富集規(guī)律[J].地質(zhì)科技情報(bào)，28(2)：98-103.

李建青.2012.中國南方海相頁巖氣選區(qū)評價(jià)體系研究[D].西北大學(xué).1-139.

梁狄剛，郭彤樓，陳建平，等.2008.中國南方海相生烴成藏研究的若干新進(jìn)展(一)南方四套區(qū)域性海相烴源巖的分布[J].海相油氣地質(zhì)，13(2)：1-16.

梁狄剛，陳建平.2005.中國南方高過成熟區(qū)海相烴源巖的油源對比問題[J].石油勘探與開發(fā)，32(2)：8-14.

劉小平，董謙，董清源，等.2013.蘇北地區(qū)古生界頁巖等溫吸附特征[J].現(xiàn)代地質(zhì)，27(5)：1219-1224.

劉育燕，楊巍然，森永速男，等.1993.華北、秦嶺及揚(yáng)子陸塊的若干古地磁研究結(jié)果[J].地球科學(xué)，18(5)：635-641.

柳廣弟.2008.石油地質(zhì)學(xué)[M].北京：石油工作出版社：1-345.

呂炳全，王紅罡，胡望水，等.2004.揚(yáng)子地塊東南古生代上升流沉積相及其與烴源巖的關(guān)系[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，24(4)：29-35.

毛玲玲，朱正杰，雙燕，等.2015.黑色巖系型礦床與頁巖氣藏之間的耦合關(guān)系[J].礦物學(xué)報(bào)，35(1)：65-72.

南君亞，劉育燕.2004.浙江煤山二疊—三疊系界線剖面有機(jī)和無機(jī)碳同位素變化與古環(huán)境[J].地球化學(xué)，33(1)：9-19.

芮琳，江納言.1984.蘇浙皖地區(qū)二疊紀(jì)末、三疊紀(jì)初的巖相和生物相[J].古生物學(xué)報(bào)，23(3)：286-299.

孫濤.2006.新編華南花崗巖分布圖及其說明[J].地質(zhì)通報(bào)，25(3)：332-335+426-427.

王開來.2013.蘇南地區(qū)二疊系頁巖氣資源潛力研究[J].中國煤炭地質(zhì)，25(12)：55-58.

王汝建.1993.蘇皖地區(qū)二疊紀(jì)放射蟲硅質(zhì)巖中有孔蟲的發(fā)現(xiàn)及沉積環(huán)境初探[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），21(4)：519-524.

王恕一，朱洪發(fā)，陳亞中，等.1990.蘇浙皖毗鄰地區(qū)晚二疊世長興期沉積相展布規(guī)律[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，12(3)：297-306.

王立亭，陸彥邦，趙時(shí)久，等.1997.中國南方二疊紀(jì)巖相古地理與成礦作用[M].北京：地質(zhì)出版社：7-12.

吳浩，姚素平，焦堃，等.2013.下?lián)P子區(qū)上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M頁巖氣勘探前景[J].煤炭學(xué)報(bào)，38(5)：870-876.

吳勝和，馮增昭，何幼斌.1994.中下?lián)P子地區(qū)二疊紀(jì)缺氧環(huán)境研究[J].沉積學(xué)報(bào)，12(2)：29-36.

許懷先.2001.石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社：1-308.

殷鴻福，黃思驥，張克信，等.1989.華南二疊—三疊紀(jì)之交的火山活動及其對生物絕滅的影響[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，63(2)：167-181.

楊銳，何生，胡東風(fēng)，等.2015.焦石壩地區(qū)五峰組-龍馬溪頁巖孔隙結(jié)構(gòu)特征及其主控因素[J].地質(zhì)科技情報(bào)，34(5)：105-113.

翟常博，郜建軍，黃海平，等.2009.大巴山南側(cè)城口油苗點(diǎn)油源分析[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，31(2)：192-196.

朱洪發(fā)，秦德余，陳躍，等.1993.蘇浙皖交界二疊系沉積演化及構(gòu)造背景[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，15(3)：252-261.

朱洪發(fā)，秦德余，劉翠章.1989.論華南孤峰組和大隆組硅質(zhì)巖成因、分布規(guī)律及其構(gòu)造機(jī)制[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，11(4)：341-348.

張勇.2012.揚(yáng)子地塊南部下古生界頁巖氣地質(zhì)背景及勘探試驗(yàn)區(qū)構(gòu)造分析[D].南京：南京大學(xué)：1-75.

張敏強(qiáng)，陸永潮.2013.下?lián)P子西部地區(qū)泥頁巖特征及氣源條件評價(jià)[J].中國海上油氣，25(2)：9-17.

Gao Q,Zhang N,Xia W,et al.2013.Origin of volcanic ash beds across the Permian-Triassic boundary,Daxiakou,South China: petrology and U-Pb age,trace elements and Hf-isotope composition of zircon [J].Chemical Geology,360: 41-53.

He B,Zhong Y T,Xu Y G,et al.2014.Triggers of Permo-Triassic boundary mass extinction in South China: The Siberian Traps or Paleo-Tethys ignimbrite flare-up? [J].Lithos,204: 258-267.

Scholle P A,Ulmer-Scholle D S.2003.A Color Guide to the Petrography of Carbonate Rocks: Grains,Textures,Porosity,Diagenesis,AAPG Memoir 77 [M].AAPG.

Wilkin R T，Barnes H L，Brantley S L.1996.The size distribution of framboidal pyrite in modern sediments: an indicator of redox conditions [J].Geochimica et Cosmochimica Acta，60(20)：3897-3912.

APreliminary Investigationofthe Developmentand Hydrocarbon PotentialofthetheBlackShalesintheUpperPermianDalong Formation,SouthernAnhuiProvinceintheLowerYangzeRegion,China

LIAO Zhiwei1,HU Wenxuan1*,CAO Jian1,YAO Suping1,XU Zhimin1,ZHANG Yuexia1,WAN Ye1,DING Hai2
1.School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University,Nanjing 210023,China 2.Exploration Research Institule,Anhui Provincial Bureau of Coal Geology,Hefei 230088,China

Abstract:The upper Permian Dalong Formation in the Lower Yangtze Region with black shales is potential for hydrocarbon source rock.Little attention has been paid to this issue.In order to improve the understanding about it,we conducted a comprehensively combined study of petrology and organic geochemistry based on three recently-discovered Dalong black shales outcrops in the southern Anhui province,with the aim to characterize the development and hydrocarbon potential of the Dalong black shales.The results show that the black shales developed widely in all the three outcrops,including the Niushan (Xuancheng City),Caicun (Jingxian County) and Changqiao (Jingxian County).Lithology of the shales is variable from chert to calcareous shale,as well as siliceous mudstone.Stratigraphic correlation and sedimentology of the shales imply that the study area has been subjected to a complete sequence of marine transgression and regression and the black shales generally developed in the environment of deep seawater under reducing,restricted and undercompensated conditions.The results from the study of petrology and organic geochemistry show that the Dalong black shalesbook=139,ebook=142are rich in organic with the average total organic carbon content being around 2.0%.In terms of kerogen types,the organic matter is primarily II2and III.Combined with the high to over maturation of organic matter,we propose that the regional exploration should be focused on natural gas reservoir.Based on the comparison of the distribution of Mesozoic-Cenozoic igneous rocks and black shales in the study area,we infer that the over maturation of organic matter may be primarily influenced by large-scale magmatism in South China during the Mesozoic to Cenozoic period.Thus,petroleum exploration potential can also be considered in the areas where there was no/little significant influence of magmatism (e.g.,the Jingxian-Guangde area).These results and understanding can also provide highlights for the fundamental geological study of the black shales in this region.

Key words:DalongFormation;blackshales;sourcerock;hydrocarbonresource;Permian;SouthernAnhuiprovince;LowerYangtzeRegion Corresponding author: HU Wenxuan,Professor; E-mail: huwx@nju.edu.cn

*通訊作者：胡文瑄，男，1959年生，教授，博士生導(dǎo)師，石油地質(zhì)學(xué)；E-mail:huwx@nju.edu.cn

作者簡介：廖志偉，男，1986年生，博士研究生，石油地質(zhì)學(xué)；E-mail:13709044129@163.com

基金項(xiàng)目：江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（BE2013115）；科技部“973”項(xiàng)目（2012CB214803）；國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（41230312）

收稿日期：2015-10-19；修回日期：2015-11-15

DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2015218

中圖分類號：P618.13

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-7493（2016）01-0138-14