上揚(yáng)子區(qū)奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組沉積期火山活動(dòng)對(duì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集程度的影響

吳藍(lán)宇，陸永潮，蔣恕，劉曉峰，何貴松

（1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，武漢 430074；2. Energy & Geosciences Institute, The University of Utah,Salt Lake City, Utah 84108, USA；3. 中國(guó)石化股份有限公司華東分公司，南京 210011）

0 引言

中國(guó)上揚(yáng)子地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組與下志留統(tǒng)龍馬溪組一段（以下簡(jiǎn)稱龍一段）頁(yè)巖富含硅質(zhì)礦物和有機(jī)質(zhì)，兩套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖均發(fā)育數(shù)層斑脫巖薄層，指示上揚(yáng)子區(qū)晚奧陶世—早志留世曾經(jīng)歷過(guò)多期火山活動(dòng)。針對(duì)該斑脫巖層，一些專家對(duì)其巖石特征、構(gòu)造背景、形成年代等方面作了較為深入的研究[1-2]。近年來(lái)有學(xué)者注意到斑脫巖發(fā)育段與富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段有良好對(duì)應(yīng)關(guān)系，使火山活動(dòng)對(duì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集的影響成為重要研究?jī)?nèi)容。例如，李登華等[3]詳細(xì)分析了中國(guó)主要頁(yè)巖油氣探區(qū)內(nèi)火山灰與頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集之間的關(guān)系。上揚(yáng)子地區(qū)五峰組—龍一段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖斑脫巖發(fā)育，成為進(jìn)一步探索多期火山活動(dòng)對(duì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集影響的典型實(shí)例。

本文在建立上揚(yáng)子區(qū)五峰組—龍一段層序地層格架的基礎(chǔ)上，闡明等時(shí)地層格架內(nèi)斑脫巖發(fā)育的垂向分異性，分析與斑脫巖發(fā)育段相對(duì)應(yīng)的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的生物與地球化學(xué)特性，并探討上揚(yáng)子地區(qū)晚奧陶世—早志留世火山活動(dòng)強(qiáng)度差異及其對(duì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集程度的影響，為上揚(yáng)子地區(qū)頁(yè)巖油氣勘探提供參考。

1 五峰組—龍一段頁(yè)巖等時(shí)地層格架與巖相古地理

在等時(shí)地層格架內(nèi)開展巖相表征并建立巖相層序是研究中國(guó)南方海相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖類型、時(shí)空分布及演化的重要方法。筆石生物地層學(xué)的方法是解決上揚(yáng)子地區(qū)奧陶系與志留系黑色頁(yè)巖地層劃分與對(duì)比最為有效的手段之一[4]。筆者充分利用巖相、地球化學(xué)與測(cè)井曲線等資料，結(jié)合陳旭等[5]劃分出的13個(gè)筆石帶，建立了上揚(yáng)子地區(qū)五峰組—龍馬溪組以體系域?yàn)閱卧膶有虻貙痈窦躘5-6]（見圖1）。在識(shí)別層序界面（SB1、SB2與SB3）和最大海泛面（MFS）的基礎(chǔ)上，將五峰組—龍一段劃分出 2個(gè)三級(jí)層序，其中五峰組—觀音橋段為三級(jí)層序Sq1，五峰組為海侵體系域（TST1），對(duì)應(yīng)Dicellograptus complexus—Normalogr. extraordinarius筆石帶（WF2—WF4筆石帶），觀音橋段為高位體系域（HST），介殼生物發(fā)育，筆石較少；龍一段為三級(jí)層序Sq2，底部為海侵體系域（TST2），對(duì)應(yīng)Persculptogr.persculptus—Cystograptus vesiculosus筆石帶（LM1—LM4筆石帶），中上部為早期高位體系域（EHST）和晚期高位體系域（LHST），兩者對(duì)應(yīng)LM5（Coronograptus cyphus）及以上筆石帶（見圖1）。

在TST1沉積期（凱迪階晚期），上揚(yáng)子區(qū)沉積了一套穩(wěn)定分布的富有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖夾斑脫巖層（見圖1、圖2a），研究區(qū)涪陵—武隆—彭水一帶為沉積中心之一（見圖 2b）。HST沉積期對(duì)應(yīng)赫南特主冰期，上揚(yáng)子區(qū)沉積了普遍含有赫南特貝的炭質(zhì)/硅質(zhì)頁(yè)巖（見圖2c），厚度普遍小于0.5 m[7]（見圖2d）。TST2對(duì)應(yīng)赫南特晚期與魯?shù)ぴ缙?，研究區(qū)巖相以富有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖夾斑脫巖層為特征（見圖1、圖3a），沉積中心依舊位于涪陵—武隆—彭水一帶[7]（見圖3b）。EHST與LHST等2個(gè)高位體系域分別對(duì)應(yīng)魯?shù)ね砥谂c埃隆期，此時(shí)上揚(yáng)子區(qū)形成了頁(yè)巖與粉砂巖條帶互層—頁(yè)巖/粉砂質(zhì)泥巖/灰質(zhì)泥巖的沉積序列（見圖 1、圖 3c），沉積中心與TST1、TST2等2個(gè)海侵體系域相同（見圖3d）。

2 樣品選擇與分析方法

對(duì)上揚(yáng)子地區(qū)五峰組—龍一段進(jìn)行了高密度的采樣，樣品間距一般為20～50 cm，并對(duì)共141個(gè)樣品進(jìn)行了微量和稀土元素的測(cè)試分析。微量元素和稀土元素測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用 OptiMass 9500電感耦合等離子體直角加速飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（ICP-TOF-MS）完成，分析精度大于5%。

3 等時(shí)地層格架內(nèi)斑脫巖發(fā)育特征

3.1 斑脫巖巖石學(xué)特征

通過(guò)斑脫巖手標(biāo)本的觀察發(fā)現(xiàn)：野外露頭中的斑脫巖層風(fēng)化程度高，顏色以淺黃色—深黃色為主，由于黏土含量高，斑脫巖樣品手感柔軟而光滑，以上特點(diǎn)均與Huff等[8]提出的斑脫巖野外識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)相符。鉆井巖心中的薄層斑脫巖均呈淺灰色—深灰色、褐色分布于硅質(zhì)頁(yè)巖層段中（見圖4a、4b），常與黃鐵礦條帶伴生。通過(guò)薄片觀察發(fā)現(xiàn)，斑脫巖層主要由火山灰、尖角狀石英、橢球狀長(zhǎng)石晶屑組成，黑云母晶屑已經(jīng)暗化（見圖4c），玻屑較少，反映研究區(qū)斑脫巖后期經(jīng)歷了較強(qiáng)的硅化作用。王家灣剖面HST（觀音橋段）頂部發(fā)育的一套薄層沉凝灰?guī)r，與斑脫巖特征不同，其風(fēng)化后表面呈灰白色（見圖4d），手感極其光滑，新鮮面滴酸不起泡；鏡下可觀察到大量棱角狀、雞骨狀及鐮刀狀玻屑（見圖4e）；因沉凝灰?guī)r為火山碎屑巖向沉積巖過(guò)渡的巖石類型，?；烊霘钌锘槠c正常沉積物質(zhì)（見圖4f）。

3.2 斑脫巖垂向分段性特征

圖1 上揚(yáng)子區(qū)五峰組—龍一段等時(shí)地層格架與巖相對(duì)比剖面圖（筆石帶據(jù)陳旭等[5]；同位素年齡值均代表其底界年齡，據(jù)Gradstein等[6]；WF4底界對(duì)應(yīng)赫南特階底界面，年齡為445.16Ma；LM2底界對(duì)應(yīng)赫南特階頂界面，年齡為443.83Ma）

圖3 上揚(yáng)子區(qū)Sq2期巖相古地理（a、c）與頁(yè)巖厚度等值線圖[7]（b、d）

圖4 TST1—TST2內(nèi)斑脫巖巖石學(xué)特征

Su等[9]已對(duì)王家灣剖面斑脫巖的發(fā)育情況做出了精細(xì)描述；在此基礎(chǔ)上，筆者以體系域?yàn)閱卧獙?duì)上揚(yáng)子地區(qū) 5口鉆井巖心進(jìn)行了觀察和統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)除王家灣剖面觀音橋段頂部發(fā)育了一層沉凝灰?guī)r外，上揚(yáng)子區(qū)斑脫巖均發(fā)育在TST1與TST2體系域內(nèi)，其層數(shù)與厚度在垂向上具有明顯的分段性特征（見圖5）。

圖5 上揚(yáng)子區(qū)五峰組—龍一段TOC值及斑脫巖分段性特征

TST1內(nèi)斑脫巖層數(shù)明顯多于TST2，由TST1底部向上逐漸增多，至TST2又顯著減小。為了定量描述火山活動(dòng)期次與強(qiáng)度，本文引入斑脫巖發(fā)育頻次和斑脫巖累計(jì)厚度比 2個(gè)參數(shù)。各體系域中單位時(shí)間內(nèi)的斑脫巖層數(shù)（層/ Ma）稱為斑脫巖發(fā)育頻次。TST1內(nèi)斑脫巖發(fā)育頻次均大于1.5層/Ma，而TST2內(nèi)頻次均小于1.5層/Ma（見圖5）。5口井TST1內(nèi)斑脫巖單層厚度（0.2～2.2 cm）普遍大于TST2（0.1～1.2 cm）。各體系域內(nèi)累計(jì)斑脫巖厚度/頁(yè)巖厚度定義為斑脫巖累計(jì)厚度比。TST1內(nèi)累計(jì)厚度比均大于 1%而 TST2內(nèi)累計(jì)厚度比均小于1%（見圖5）。根據(jù)斑脫巖在垂向上顯著的非均質(zhì)性特點(diǎn)，筆者將TST1劃分為斑脫巖密集段（頻次大于1.5層/Ma且累計(jì)厚度比大于1%，以下簡(jiǎn)稱密集段），將TST2劃分為斑脫巖稀疏段（頻次小于1.5層/Ma且累計(jì)厚度比小于1%，以下簡(jiǎn)稱稀疏段）。統(tǒng)計(jì)表明，5口井的TOC平均值在TST1（密集段）中分別為4.38%，3.35%，3.62%，3.40%和4.68%，在TST2（稀疏段）中分別為 3.84%，3.14%，3.42%，3.13%和4.63%。斑脫巖密集段的TOC值略高于稀疏段（見圖 5）。

3.3 火山活動(dòng)時(shí)限厘定

研究區(qū)富集的斑脫巖層可指示晚奧陶世—早志留世上揚(yáng)子區(qū)曾經(jīng)歷過(guò)大規(guī)模的火山活動(dòng)。上揚(yáng)子區(qū)五峰組與龍馬溪組斑脫巖屬于中酸性火山巖，源于同碰撞島弧及板內(nèi)背景。這套含有斑脫巖的黑色頁(yè)巖為加里東構(gòu)造旋回中期華夏地塊與揚(yáng)子地塊碰撞后在穩(wěn)定克拉通內(nèi)部及其邊緣地區(qū)形成的[9-10]。部分學(xué)者對(duì)揚(yáng)子區(qū)龍馬溪組的斑脫巖進(jìn)行了定年測(cè)試，胡艷華等[1]利用SHRIMP鋯石U-Pb定年方法，表明斑脫巖形成年齡為443.2±1.6 Ma；謝尚克等[11]測(cè)得斑脫巖LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年齡為 442.2±8.1 Ma，兩者測(cè)試結(jié)果與 LM2筆石帶（TST2底部）底界年齡值443.83 Ma對(duì)應(yīng)良好（見圖 1）。羅華等[12]測(cè)得揚(yáng)子區(qū)斑脫巖年齡值為450.0±3.6 Ma，略早于 TST2底部斑脫巖年齡值，與WF2筆石帶底界年齡值447.62 Ma（對(duì)應(yīng)TST1底部）相近（見圖1），推測(cè)此年齡值為晚奧陶世火山活動(dòng)開始的時(shí)限。以上年齡測(cè)試結(jié)果均與國(guó)際地層委員會(huì)公布的奧陶系—志留系界線年齡 443.8±1.5 Ma相近[6]。結(jié)合斑脫巖的分段性特點(diǎn)，筆者推測(cè)研究區(qū)火山噴發(fā)事件共分兩幕，第 1幕大約始于 TST1初期（距今約447.62 Ma），第 2幕大約始于 TST2初期（距今約443.83 Ma）。

4 火山活動(dòng)對(duì)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的影響

TST1（密集段）內(nèi)TOC普遍略高于TST2（稀疏段），且兩者TOC（平均值大于3.0%）與石英含量均較上部EHST與LHST高（見圖6），巖相普遍具高硅和高炭的特征。TST1與TST2沉積期間發(fā)生大規(guī)模的火山活動(dòng)，反映出火山活動(dòng)對(duì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集有顯著影響。

4.1 火山活動(dòng)對(duì)海洋生物及頁(yè)巖的影響

4.1.1 斑脫巖發(fā)育段的海洋生物生產(chǎn)力特征

不同類型的巖石組合具有不同的化石記錄。TST1（密集段）呈現(xiàn)厚層斑脫巖-硅質(zhì)頁(yè)巖-厚層斑脫巖“三明治”結(jié)構(gòu)，除了在王家灣剖面頂部沉凝灰?guī)r內(nèi)發(fā)現(xiàn)殘存的殼狀生物碎片外，其余鉆井巖心斑脫巖內(nèi)暫未發(fā)現(xiàn)生物遺跡，但其對(duì)應(yīng)的硅質(zhì)頁(yè)巖層段卻富集疑源類生物（德菲藻與角球藻）（見圖7a、7b）與放射蟲（見圖7c、7d）。申寶劍等[13]曾經(jīng)總結(jié)出涪陵地區(qū)的主要成烴生物為疑源類、藻類體和動(dòng)物碎屑，其中，疑源類生物均屬浮游藻，其發(fā)育數(shù)量豐度的峰值部位正好對(duì)應(yīng)于TST1密集段頂部（見圖6）。TST2稀疏段呈現(xiàn)大套硅質(zhì)頁(yè)巖夾薄層斑脫巖組合，同樣，斑脫巖內(nèi)無(wú)生物發(fā)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)的硅質(zhì)頁(yè)巖段可見粗大的海綿骨針（見圖7e），疑源類生物在稀疏段下部也有發(fā)現(xiàn)（見圖6）。密集段與稀疏段頁(yè)巖內(nèi)筆石生物個(gè)體完整，雜亂排列，無(wú)定向性（見圖7f）。

圖6 火山活動(dòng)與海洋生物生產(chǎn)力關(guān)系（總疑源類豐度據(jù)申寶劍等[13]；四射珊瑚演化階段據(jù)戎嘉余和詹仁斌[14]修改）

圖7 斑脫巖發(fā)育段生物特征

海洋生物生產(chǎn)力的高低可用銅（Cu）和鋅（Zn）元素的富集程度評(píng)估[15-16]，但是大多數(shù)沉積物都會(huì)有陸源物質(zhì)的注入，因此對(duì)陸源成分的扣除顯得十分重要。為了更加有效地分析海洋生物生產(chǎn)力在本研究區(qū)目的層段的垂向變化特征，筆者采用非陸源輸入的Cu和Zn為指標(biāo)，采用如下公式進(jìn)行計(jì)算[17]：

通過(guò)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)表明，在TST1斑脫巖密集段內(nèi)，海洋生物生產(chǎn)力總體略高，Cu與Zn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.003 8%～0.019 1%和0.006 0%～0.015 4%，平均值分別為0.010 0%和0.009 7%（見圖6）。向上過(guò)渡至 TST2斑脫巖稀疏段，生產(chǎn)力總體較 TST1低，Cu與 Zn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 0.000 7%～0.004 1%和0.004 3%～0.009 3%，平均值分別為0.002 6%和0.006 6%（見圖6）。無(wú)斑脫巖層段生產(chǎn)力普遍較低，Cu與Zn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.000 2%～0.006 4%和0.000 4%～0.008 5%，平均值分別為0.001 6%和0.003 4%（見圖6）。綜上所述，火山作用越強(qiáng)，Cu與Zn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，海洋生物生產(chǎn)力越強(qiáng)。

研究區(qū)五峰組—龍一段頁(yè)巖TOC與海洋生物生產(chǎn)力均呈正相關(guān)性：在TST1斑脫巖密集段相關(guān)性最強(qiáng)，TOC與CCu和CZn的復(fù)相關(guān)系數(shù)分別為0.54和0.76；在TST2斑脫巖稀疏段次之，TOC與CCu和CZn的復(fù)相關(guān)系數(shù)分別為0.50和0.55；無(wú)斑脫巖層段相關(guān)性較低，TOC與CCu和CZn的復(fù)相關(guān)系數(shù)分別為0.47和0.32（見圖8）。

圖8 JY1井TOC與海洋生物生產(chǎn)力關(guān)系

4.1.2 火山活動(dòng)與生產(chǎn)力關(guān)系

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使揚(yáng)子地臺(tái)與周緣地塊的碰撞和拼合作用在TST1初期強(qiáng)烈，揚(yáng)子地塊與華夏地塊碰撞形成兩幕火山活動(dòng)，其中TST1密集段代表了強(qiáng)烈且頻繁的火山活動(dòng)。Olgun等[18]研究了Etna火山對(duì)海洋表層營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的貢獻(xiàn)，認(rèn)為火山灰是表層海水重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源?；鹕交胰胨?，表面鹽膜溶解可迅速釋放鐵鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，形成富營(yíng)養(yǎng)海盆，有利于藻類生物勃發(fā)[19]?；鹕交页练e厚度與釋放的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度成正比，如果火山灰的厚度為1 cm，則所釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度則會(huì)相應(yīng)增加約10倍[20]。TST1密集段火山灰單層厚度大（見圖4b），火山噴發(fā)帶來(lái)大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)浮于上揚(yáng)子海，促使海洋表層初級(jí)生產(chǎn)者（浮游藻）大范圍勃發(fā)；作為消費(fèi)者，捕食各種浮游生物的放射蟲也開始繁盛；生物群落的繁茂促使海洋生物生產(chǎn)力的急速提高，致使短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量有機(jī)質(zhì)聚集。另外，硅質(zhì)骨骼生物個(gè)體及其共生的藻類可形成較大的富硅、富有機(jī)質(zhì)團(tuán)粒，既增大了其在海水中沉積的速率，也減少了有機(jī)質(zhì)在水中被氧化的速率。對(duì)于上揚(yáng)子地區(qū)五峰組—龍馬溪組而言，火山活動(dòng)強(qiáng)度的差異是造成海洋生物生產(chǎn)力不同的最重要原因之一；火山活動(dòng)密集段生產(chǎn)力最高，稀疏段次之，無(wú)火山活動(dòng)段最低。高海洋生物生產(chǎn)力是上揚(yáng)子地區(qū) TST1內(nèi)有機(jī)質(zhì)與有機(jī)硅最為富集的原因之一，TST2富有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖的形成也得益于溫和低頻次的火山活動(dòng)。

4.2 火山活動(dòng)對(duì)有機(jī)質(zhì)保存的影響

4.2.1 斑脫巖發(fā)育段氧化還原特征

富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖原生沉積構(gòu)造的良好保存通常是缺氧或貧氧環(huán)境的結(jié)果。頁(yè)巖中一些氧化還原敏感元素的富集程度或比值常被用來(lái)判斷沉積環(huán)境，如Th/U、V/Cr、V/（V+Ni）可作為識(shí)別水體氧化還原條件的有效指標(biāo)[21-23]，Th/U在缺氧的環(huán)境中為0～2，在氧化環(huán)境中可達(dá)到8[21]；V/Cr與V/（V+Ni）在缺氧條件下分別大于4.25和0.60，在貧氧環(huán)境下分別為2.00～4.25和0.45～0.60，而在富氧環(huán)境下分別小于2.00和0.45[22]。

TST1斑脫巖密集段反映了強(qiáng)烈且高頻次的火山活動(dòng)：JY1井與JY11-4井頁(yè)巖中Th/U平均值低，分別為0.78和0.77；V/Cr平均值高，分別為7.23和6.68，其中峰值在 TST1上部分別飆升至 9.74和 8.77；V/（V+Ni）值也普遍偏高，平均為 0.77和 0.82。Th/U低值、V/Cr與V/（V+Ni）高值均指示TST1整體沉積環(huán)境為缺氧—極度缺氧環(huán)境（見圖9）。向上至TST2稀疏段，此時(shí)火山活動(dòng)減弱：JY1井與JY11-4井頁(yè)巖中 Th/U平均值有所回升，分別為1.63和 1.25；V/Cr平均值則分別下降至3.70和3.46；V/（V+Ni）平均值也略有降低，分別為0.71和0.60。Th/U值的普遍回升以及 V/Cr與 V/（V+Ni）值的普遍降低均指示 TST2沉積環(huán)境整體又逐漸過(guò)渡為缺氧—貧氧（見圖9）。

圖9 火山活動(dòng)與氧化還原條件（底圖據(jù)嚴(yán)德天等[23]）

4.2.2 火山活動(dòng)與有機(jī)質(zhì)賦存

并非所有的海洋生物都能適應(yīng)上述如此頻繁突變的環(huán)境，海洋表層藻類繁盛的同時(shí)，也會(huì)過(guò)度消耗水體的氧氣導(dǎo)致大量珊瑚死亡[24]。劇烈的火山活動(dòng)會(huì)釋放大量二氧化碳，1/3的大氣二氧化碳被海洋吸收成為碳酸，危及海洋生物鈣質(zhì)殼的分泌（如四射珊瑚等底棲動(dòng)物），生態(tài)系統(tǒng)的平衡被破壞[25-26]。大量的火山灰在短時(shí)間內(nèi)沉降到水體，除了為海洋提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還會(huì)釋放大量的有毒元素（如Pb、Hg等），它們對(duì)某些生物產(chǎn)生毒害作用[27]。一些短時(shí)間內(nèi)不可溶的物質(zhì)還會(huì)導(dǎo)致海水的渾濁[28]，破壞原本清澈安靜的海洋環(huán)境，這些作用對(duì)海洋上層某些浮游動(dòng)物（如筆石）的生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生抑制作用。劇烈的火山作用雖然不利于筆石、珊瑚等海洋生物的生存，但卻為有機(jī)質(zhì)的保存創(chuàng)造了絕佳的條件。TST1內(nèi)火山活動(dòng)強(qiáng)烈且間歇期時(shí)間短，頻繁的火山事件無(wú)法讓海洋生態(tài)環(huán)境維持在正常狀態(tài)，某些浮游類與底棲類生物無(wú)法適應(yīng)而導(dǎo)致瞬時(shí)集體死亡。極度缺氧（硫化）的環(huán)境降低了有機(jī)質(zhì)氧化分解速率，大量死亡有機(jī)體的殘骸沉降到海底保存下來(lái)。因此，TST1密集段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成的另一個(gè)原因是極度缺氧條件下有機(jī)質(zhì)的高埋藏量和高保存率。對(duì)比TST2稀疏段，溫和的火山活動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致生物大范圍集體死亡，但缺氧的環(huán)境（還與赫南特末期海侵事件有關(guān)）卻是有機(jī)質(zhì)良好的保存要素。

另外，Gong等[29]和Jones等[30]利用Hg同位素闡明了奧陶紀(jì)末期的生物大滅絕事件與奧陶紀(jì)、志留紀(jì)交界附近強(qiáng)烈的火山活動(dòng)密切相關(guān)。結(jié)合前人的研究成果，筆者推測(cè)奧陶紀(jì)末強(qiáng)烈的火山活動(dòng)（TST1密集段）噴發(fā)出的大量火山灰能夠遮蔽陽(yáng)光，加速了氣候變冷的速度，是導(dǎo)致赫南特期生物大規(guī)模絕滅的主要誘因之一。

通過(guò)上述分析可見，火山作用與富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖形成之間具有一定的關(guān)聯(lián)性，斑脫巖分段性特征指示火山活動(dòng)強(qiáng)度與頻次的差異性造成了各體系域內(nèi)有機(jī)質(zhì)與有機(jī)硅富集程度的不同。劇烈的火山活動(dòng)對(duì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集具有雙重促進(jìn)作用：一方面，頻繁的火山活動(dòng)釋放出大量火山灰，促使海洋表層生產(chǎn)者在火山噴發(fā)后迅速繁盛，與藻類共生的硅質(zhì)生物也獲得了充足的食物來(lái)源，海洋生物生產(chǎn)力得以提升；另一方面，劇烈的火山活動(dòng)形成極度缺氧的環(huán)境，海水性質(zhì)惡化，某些生物不能適應(yīng)而大面積死亡，遺體在氧化分解之前快速堆積埋藏，有機(jī)質(zhì)得以保存。

5 結(jié)論

上揚(yáng)子地區(qū)五峰組—龍一段可劃分為兩個(gè)三級(jí)層序和5個(gè)體系域：五峰組沉積期三級(jí)層序（Sq1）自下向上包括海侵體系域（TST1）與高位體系域（HST）；龍一段沉積期三級(jí)層序（Sq2）自下向上包括海侵體系域（TST2）、早期高位體系域（EHST）與晚期高位體系域（LHST）。其中TST1與TST2以富有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖夾斑脫巖層為特點(diǎn)，頁(yè)巖品質(zhì)均優(yōu)于EHST與LHST，其含斑脫巖相組合指示該時(shí)期曾發(fā)生火山活動(dòng)。

不同體系域火山活動(dòng)強(qiáng)度不同，利用斑脫巖發(fā)育頻次與斑脫巖累計(jì)厚度比兩項(xiàng)指標(biāo)，將TST1劃分為斑脫巖密集段（頻次大于 1.5層/Ma且累計(jì)厚度比大于1%），指示劇烈且高頻次的火山活動(dòng)；將TST2劃分為斑脫巖稀疏段（頻次小于1.5層/Ma且累計(jì)厚度比小于1%），指示溫和且低頻次的火山活動(dòng)。

火山活動(dòng)強(qiáng)度差異性對(duì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)聚集具有影響，斑脫巖密集段（TST1）中有機(jī)碳含量略高于斑脫巖稀疏段（TST2）。

劇烈且高頻次的火山活動(dòng)對(duì)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的富集具有雙重促進(jìn)作用：一方面火山灰提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提升海洋生物生產(chǎn)力，為有機(jī)硅及有機(jī)質(zhì)的富集提供物質(zhì)基礎(chǔ)；另一方面火山作用產(chǎn)生極度缺氧的環(huán)境提高了有機(jī)質(zhì)的埋藏量和保存率。

符號(hào)注釋：

aCu——澳大利亞的后太古宇頁(yè)巖中Cu元素平均含量與Ti元素含量的比值，無(wú)因次；aZn——澳大利亞的后太古宇頁(yè)巖中 Zn元素平均含量與 Ti元素含量的比值，無(wú)因次；CCut——頁(yè)巖中Cu元素總含量，%；CZnt——頁(yè)巖中Zn元素總含量，%；CTi——頁(yè)巖中Ti元素含量，%；CCu,CZn——分別為頁(yè)巖中非陸源輸入元素 Cu、Zn的含量，%；GR——自然伽馬，API；R——相關(guān)系數(shù)，無(wú)因次。