天然气地球科学 >

2020 , Vol. 31 >Issue 4: 507 - 517

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2019.10.004

天然气地质学

川东北地区筇竹寺组优质烃源岩分布特征及形成环境

  • 杨帅杰 , 1 ,
  • 王伟锋 , 1 ,
  • 张道亮 1 ,
  • 付小东 2 ,
  • 张建勇 2 ,
  • 李文正 2
展开
  • 1. 中国石油大学（华东），山东 青岛 266580
  • 2. 中国石油杭州地质研究院，浙江 杭州 310023
王伟锋（1958-），男，山东聊城人，教授，博士，主要从事构造地质学与石油地质学研究.E-mail:.

杨帅杰（1992-），男，河南项城人，硕士研究生，主要从事地球化学及油气地质学研究.E-mail:.

收稿日期: 2019-08-21

  修回日期: 2019-10-04

  网络出版日期: 2020-04-26

收起

Distribution characteristics and formation environment of high quality source rocks of Qiangzhusi Formation in northeastern Sichuan Basin

  • Shuai-jie YANG , 1 ,
  • Wei-feng WANG , 1 ,
  • Dao-liang ZHANG 1 ,
  • Xiao-dong FU 2 ,
  • Jian-yong ZHANG 2 ,
  • Wen-zheng LI 2
Expand
  • 1. China University of Petroleum (Huadong), Qingdao 266580, China
  • 2. Hangzhou Research Institute of Geology, Hangzhou 310023, China

Received date: 2019-08-21

  Revised date: 2019-10-04

  Online published: 2020-04-26

Supported by

The China National Science and Technology Major Project(2017X05008005)

The Major Science and Technology Projects of CNPC(2018A-0105)

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本文亮点

下寒武统筇竹寺组烃源岩是四川盆地及周缘最重要的烃源岩层之一。为明确川东北地区筇竹寺组优质烃源岩分布规律及形成环境，利用测井资料、有机地球化学特征及主—微量元素分析资料等对筇竹寺组烃源岩进行研究。结果表明：筇竹寺组优质烃源岩形成于温暖潮湿、水动力相对较弱的深水陆棚及斜坡—盆地环境，具有中—高的古生产力，整体处于还原—弱氧化条件，为有机质生成及保存提供了有利的沉积环境；纵向上主要发育于地层下部，平面上存在城口—开县裂陷区、巴中—通江地区及五峰—鹤峰一带3个厚度中心，为油气来源奠定了良好的物质基础；与龙王庙组、灯影组优质储层形成良好的源—储配置关系，城口—开县地区及巴中—南江地区是油气勘探的有利区带，值得下一步积极勘探。

本文引用格式

杨帅杰 , 王伟锋 , 张道亮 , 付小东 , 张建勇 , 李文正 . 川东北地区筇竹寺组优质烃源岩分布特征及形成环境[J]. 天然气地球科学, 2020 , 31(4) : 507 -517 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2019.10.004

Highlights

The Lower Cambrian Qiongzhusi Formation source rocks are one of the most important source rocks in Sichuan Basin and its surrounding areas. In order to clarify the distribution and formation environment of the high-quality source rocks in Qiongzhusi Formation in northeastern Sichuan Basin, data of well logging, organic geochemistry and major-trace element are obtained and studied in this research. Our results show that the high-quality source rocks of Qiongzhusi Formation were formed in warm and humid deep-water shelf and slope-basin environment with relatively weak hydrodynamic force. These source rocks are stored in reducing to weak-oxidation environment, which provides the favorable sedimentary environment for the generation and preservation of organic matters. The source rocks are mainly developed in deeper layers in the longitudinal direction and horizontally have three thickness centers in Chengkou-Kaixian rift area, Bazhong-Tongjiang area and Wufeng-Hefeng area. These conditions lay important foundation of oil and gas formation. Besides, a good source-reservoir allocation relationship can be found between the source rocks and the high-quality reservoir rocks in Longwangmiao and Dengying Formation. The abundant distribution of both the reservoir rocks and source rocks in Chengkou-Kaixian area makes it an attractive location to be prospected in the future work.

0 引言

下寒武统筇竹寺组烃源岩是四川盆地及周缘海相地层中最优质的烃源岩层之一，以黑色或灰黑色泥页岩为主 [1]，具有分布面积广、品质优良、有机质类型好、成熟度高等特点[2,3]，为四川盆地深层大气田的形成奠定了物质基础，勘探实践表明：安岳气田下寒武统龙王庙组天然气主要来自下伏筇竹寺组烃源岩 [4]，但目前川东北地区处于勘探的初期阶段，筇竹寺组优质烃源岩分布规律、沉积环境等研究较为薄弱。
本文研究利用露头及钻井资料，结合元素地球化学评价方法系统评价了川东北地区筇竹寺组优质烃源岩沉积时期古气候、水动力、氧化—还原条件及古生产力等，明确了川东北地区筇竹寺组优质烃源岩纵横向分布规律及其形成环境等，以期为川东北地区下组合油气勘探提供参考。

1 样品采集与分析

为研究川东北地区优质烃源岩分布特征及形成环境，系统采集LT1井岩屑样品和庙娅子剖面烃源岩样品（图1），送至北京通标技术服务有限公司矿产实验室进行分析测试。测试所用仪器和标准为：利用美国Leco CS230碳硫分析仪进行总有机碳含量（TOC）测定（依据国家标准GB/T 19145—2003），样品测试精度为0.01%，误差低于5%；采用XRF-Axios设备进行主量元素分析测定（依据国家标准GB/T 21114—2007），利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）300X对样品微量元素分析测定（依据国家标准GB/T 14506.30—2010），误差低于10%（表1）。
图1 川东北地区地质简图及重点探井/剖面位置

Fig.1 Geological sketch and location map of key wells/sections in northeastern Sichuan Basin

表1 川东北地区筇竹寺组烃源岩主微量元素、TOC和沉积环境指标数据

Table 1 Data tables of main-trace elements, TOC and sedimentary environment indicators of source rocks of Qiangzhusi Formation in northeastern Sichuan Basin

样品编号 主量元素/% 微量元素/（μg/g）

TOC

/%

 古气候 水动力 氧化—还原条件 生产力
SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O CaO MgO Na2O TiO2 P2O5 MnO Sr Cu Zr Co Ni Rb Mo Th U Sr/Cu Mg/Ca Zr/Rb Ni/Co U/Th Mo P/Ti
MYZ-∈1 q-B1 66.79 10.88 6.05 2.22 1.16 1.29 1.39 1.07 0.27 0.04 100 81.0 173.22 11.30 98.10 65.00 6.20 6.80 7.10 2.85 1.23 0.94 2.66 8.68 1.04 6.20 0.19
MYZ-∈1 q-B4 57.78 13.57 8.09 2.25 0.08 1.13 1.74 1.40 0.23 0.03 63 168.0 197.92 19.50 220.00 74.00 23.80 6.70 19.87 7.41 0.38 11.33 2.67 11.28 2.97 23.80 0.12
MYZ-∈1 q-B8 65.80 9.56 4.20 2.29 3.81 1.63 1.82 0.50 0.14 0.04 1045 145.0 60.33 6.50 53.20 61.00 3.50 4.90 5.32 2.79 7.21 0.11 0.99 8.18 1.09 3.50 0.74
MYZ-∈1 q-B10 53.50 6.41 2.83 1.84 14.93 2.02 0.86 0.38 0.39 0.03 735 92.4 59.66 5.80 45.30 63.00 3.70 5.00 7.33 1.93 7.95 0.16 0.95 7.81 1.47 3.70 1.90
MYZ-∈1 q-B12 49.80 6.58 2.77 1.90 16.15 3.12 0.62 0.35 0.92 0.03 965 81.2 49.96 5.70 44.50 51.60 1.90 4.10 4.45 1.42 11.88 0.14 0.97 7.81 1.09 1.90 1.53
MYZ-∈1 q-B14 46.44 5.61 2.73 1.66 19.11 3.22 0.57 0.32 0.66 0.03 1457 190.0 49.18 5.60 57.10 53.10 6.40 4.00 9.85 2.68 7.67 0.12 0.93 10.20 2.46 6.40 3.71
MYZ-∈1 q-B15 52.95 5.56 2.43 1.60 15.49 2.17 0.57 0.28 1.44 0.03 1426 101.0 58.30 6.90 61.20 65.00 3.70 4.60 9.83 2.60 14.12 0.14 0.90 8.87 2.14 3.70 3.95
MYZ-∈1 q-B18 51.15 6.03 2.60 1.71 16.27 2.64 0.73 0.32 1.72 0.03 1380 97.4 49.47 5.30 50.40 52.40 3.50 3.80 6.68 1.51 14.17 0.16 0.94 9.51 1.76 3.50 3.00
MYZ-∈1 q-B20 52.73 5.06 2.54 1.51 16.45 3.02 0.54 0.27 1.10 0.03 1032 92.2 28.81 2.10 20.00 26.30 1.30 2.20 20.16 2.80 11.19 0.04 1.10 9.52 9.16 1.30 33.56
MYZ-∈1 q-B22 51.30 6.75 3.03 1.99 15.17 3.35 0.66 0.37 0.37 0.03 1322 81.6 59.07 7.50 53.30 69.50 5.40 4.90 7.19 1.65 16.20 0.19 0.85 7.11 1.47 5.40 0.73
MYZ-∈1 q-B24 48.47 6.97 2.77 1.92 16.57 2.98 0.82 0.35 0.32 0.03 838 157.0 68.64 7.70 76.40 76.00 13.90 5.70 12.84 2.56 5.34 0.15 0.90 9.92 2.25 13.90 0.67
平均值 54.25 7.54 3.64 1.90 12.29 2.41 0.94 0.51 0.69 0.03 942 117.0 77.69 7.63 70.86 59.72 6.66 4.79 10.06 2.75 8.85 0.21 1.26 8.99 2.44 6.66 4.55
LT1-∈1 q-B11 49.97 12.53 5.45 4.23 3.83 0.69 0.68 0.23 5.68 0.08 406 63.5 148.00 16.60 46.40 115.00 7.43 7.92 4.00 0.54 6.39 0.57 1.29 2.80 0.51 7.43 0.24
LT1-∈1 q-B10 47.30 11.96 4.79 3.83 4.08 0.73 0.62 0.18 10.06 0.10 367 50.6 141.00 14.70 47.20 109.00 5.20 7.68 4.74 0.59 7.25 0.34 1.29 3.21 0.62 5.20 0.22
LT1-∈1 q-B9 49.86 12.41 4.86 4.13 3.83 0.63 0.63 0.21 8.52 0.08 327 49.2 139.00 15.00 48.60 107.00 3.82 7.63 4.80 0.60 6.65 0.38 1.30 3.24 0.63 3.82 0.24
LT1-∈1 q-B8 42.14 9.66 4.78 3.11 3.38 0.82 0.53 0.37 11.49 0.10 645 51.3 110.00 13.50 46.10 91.70 23.40 6.21 4.66 0.79 12.57 0.25 1.20 3.41 0.75 23.40 0.50
LT1-∈1 q-B7 48.39 12.24 4.98 4.08 3.58 0.74 0.60 0.23 7.71 0.08 415 52.8 123.00 15.40 51.80 112.00 6.35 7.44 4.14 0.82 7.85 0.39 1.10 3.36 0.56 6.35 0.28
LT1-∈1 q-B6 48.82 13.19 4.96 4.24 3.85 0.62 0.60 0.16 9.68 0.09 284 50.3 123.00 15.00 49.30 124.00 4.78 7.84 3.97 0.72 5.64 0.34 0.99 3.29 0.51 4.78 0.19
LT1-∈1 q-B5 54.55 11.26 4.10 4.05 2.26 1.24 0.73 0.32 9.37 0.10 216 15.7 192.00 9.93 27.70 87.50 2.11 8.28 3.02 0.22 13.76 0.20 2.19 2.79 0.36 2.11 0.32
LT1-∈1 q-B4 56.15 13.59 4.30 5.06 3.30 1.21 0.72 0.25 4.38 0.18 264 19.9 281.00 12.90 27.60 102.00 3.00 15.40 4.22 0.37 13.27 0.64 2.75 2.14 0.27 3.00 0.26
LT1-∈1 q-B3 50.01 9.81 3.96 3.41 2.54 1.15 0.65 0.46 12.68 0.18 268 18.4 194.00 9.24 27.40 73.00 6.66 7.82 3.32 0.27 14.57 0.17 2.66 2.97 0.42 6.66 0.51
LT1-∈1 q-B2 56.18 12.38 3.89 5.13 3.18 1.23 0.83 0.21 3.99 0.19 292 30.2 230.00 14.00 35.30 98.80 4.92 9.61 2.80 0.41 9.67 0.67 2.33 2.52 0.29 4.92 0.18
LT1-∈1 q-B1 53.09 12.11 3.80 4.90 3.22 0.88 0.77 0.25 7.04 0.21 283 23.6 194.00 12.20 29.20 100.00 3.57 8.84 2.79 0.31 11.99 0.39 1.94 2.39 0.32 3.57 0.24
平均值 50.59 11.92 4.53 4.20 3.37 0.90 0.67 0.26 8.24 0.13 342 38.7 170.45 13.50 39.69 101.82 6.48 8.61 3.86 0.51 9.97 0.39 1.73 2.92 0.48 6.48 0.29

2 优质烃源岩发育特征

根据优质烃源岩评价标准[5,6]，利用有机地球化学方法对研究区重点探井及剖面筇竹寺组优质烃源岩纵向发育位置及厚度标定，探讨了优质烃源岩纵横向分布规律。

2.1　烃源岩纵向分布特征

WT1井筇竹寺组以灰色、深灰色泥岩为主，TOC值介于0.48%~2.33%之间，平均值为1.05%，其中TOC>2.0%的占比较小，约占1.72%，优质烃源岩为黑色页岩，发育在地层下部，厚度约为5 m[图2(a)]。
图2 川东北地区筇竹寺组烃源岩分布剖面

Fig.2 Distribution profile of source rocks of Qiangzhusi Formation in northeastern Sichuan Basin

庙娅子剖面以黑色炭质页岩为主，夹有少量薄层深灰色泥质灰岩，未见筇竹寺组上部地层，出露层段相当于筇竹寺组下段地层[7,8]，TOC值分布于0.63%~7.41%之间，平均值为2.69%，优质烃源岩占比大，厚度约为105 m[图2(b)]。
LT1井筇竹寺组下部以灰色—深灰色泥岩为主，夹有少量的黑色页岩、灰色泥质灰岩；向上泥质含量逐渐减少，以灰色泥质粉砂岩、粉砂岩为主；TOC值为0.22%~0.82%，其中黑色页岩和深灰色泥岩TOC值相对较高，但优质烃源岩不发育[图2(c)]。
走马剖面揭示筇竹寺组厚138 m，底部为黑色硅质岩，向上为炭质页岩夹中薄层灰岩和粉砂岩；中部以黑色页岩为主；顶部砂质含量增加；TOC值分布于0.2%~4.5%之间，优质烃源岩分布于地层下部，厚度约为60 m [9] [图2(d)]。
YD2井牛蹄塘组（相当于筇竹寺组）下部为黑色、深灰色页岩，上部以灰色灰岩、泥质灰岩为主，TOC值介于0.20%~5.93%之间，地层下部烃源岩TOC值明显高于上部，优质烃源岩发育在地层底部，以深灰色页岩为主，厚度约为30 m[图2(e)]。

2.2　烃源岩平面展布特征

在上述典型剖面、探井烃源岩厚度标定的基础上，结合地层厚度及以往文献资料等 [10]，探讨了川东北地区筇竹寺组优质烃源岩的平面展布。不同区域受沉积环境及构造等因素控制，优质烃源岩发育有所差异，横向厚度变化大，区域厚度为10~150 m。其中，在城口—开县裂陷区、巴中—通江地区及五峰—鹤峰一带优质烃源岩总体厚度最大，厚度大于100 m；受古隆起及水下高地的影响，广安—达州—宣汉一带、奉节—石柱地区及保康—神农架地区优质烃源岩厚度较小，为10~50 m（图3）。
图3 川东北地区筇竹寺组优质烃源岩与优质储层叠合图

Fig.3 Superposition map of high quality source rocks of Qiangzhusi Formation and reservoirs in northeastern Sichuan Basin

3 烃源岩沉积环境及特征

3.1　沉积环境研究

烃源岩的形成环境是控制有机质来源及有机质保存的重要因素，特别是古气候、氧化—还原条件等与有机质的富集息息相关，控制着优质烃源岩的发育。

3.1.1　古气候

古气候是影响古生产力的关键因素之一。泥页岩中微量元素含量的变化在一定程度上指示古气候环境的变化特征，锶（Sr）高值指示干旱的古气候环境，低值指示潮湿的古气候环境，ω(Sr)/ω(Cu)值对古气候具有灵敏指示作用[11,12]。刘刚等[13]研究认为ω(Sr)/ω(Cu)值介于1~10之间指示温暖、潮湿的古气候环境，大于10指示炎热、干燥的古气候环境。同样ω(Mg)/ω(Ca)值也能反映古气候变化特征，其高值指示炎热、干燥气候，低值指示温暖、潮湿气候[14]。
通过对川东北地区庙娅子剖面、LT1井烃源岩样品古气候指标ω(Sr)/ω(Cu) 值及ω(Mg)/ω(Ca) 值计算分析，庙娅子剖面ω(Sr)/ω(Cu) 值介于0.37~16.2之间，平均值约为8.85；LT1井ω(Sr)/ω(Cu)值分布于5.64~14.57之间，平均值约为9.97；同时庙娅子剖面与LT1井ω(Mg)/ω(Ca)值在0~1之间，指示该时期基本上为相对温暖、潮湿的古气候；结合前人研究的成果，川东地区整体上为温暖、潮湿的古气候环境 [9]，推断川东北地区筇竹寺组沉积时期为温暖、潮湿的古气候环境，有利于生物繁盛生长，为烃源岩有机质的来源奠定基础，是优质烃源岩发育的有利气候条件（图4）。
图4 川东北地区筇竹寺组重点探井/剖面烃源岩综合柱状图

Fig.4 Comprehensive column map of source rocks in key exploration wells/profiles of Qiangzhusi Formation in northeastern Sichuan Basin

3.1.2　水动力分析

水动力强弱可以反映出沉积物粒度的大小，粗粒沉积物反映古沉积水动力较强，随着黏土等细粒沉积物组分的升高，则反映古沉积水体趋于平静。锆（Zr）是典型的亲陆惰性元素，其含量高值与粗粒沉积岩相对应，反映沉积环境为高能环境；铷（Rb）则主要以硅酸盐形式赋存于黏土、云母等细粒沉积物或轻矿物的海相沉积岩之中，反映沉积水体为低能环境，因此可以利用ω(Zr)/ω(Rb)值判别沉积水体水动力强弱[15,16]。在水体相对动荡的高能环境中，ω(Zr)/ω(Rb)值较大；在水体相对安静的低能环境中，ω(Zr)/ω(Rb)值较低 [16]。
庙娅子剖面ω(Zr)/ω(Rb)值介于0.85~2.67之间，平均值为1.26；LT1井ω(Zr)/ω(Rb)值分布于0.99~2.75之间，平均值为1.73，指示川东北地区筇竹寺组沉积时期为安静的低能环境；但庙娅子剖面ω(Zr)/ω(Rb)值较LT1井低，说明在筇竹寺组沉积期庙娅子剖面水动力比LT1井弱，水体相对较深，有利于有机质保存（图4）。

3.1.3　古生产力

古生产力为沉积物中有机质的富集提供物质基础，但不易直接测定；特定元素作为组成生物体的重要元素，可以反映古生产力大小[17,18,19]。P元素是浮游生物的重要营养物质，是控制古生产力的重要元素，因此常用P含量来判断古生产力大小 [20]；为了消除沉积有机质及自生矿物对P含量的影响，一般采用ω(P)/ω(Ti)值来表征古生产力大小 [21]。ALGEO等 [22]研究认为ω(P)/ω(Ti)值约为0.34指示中等生产力，当ω(P)/ω(Ti)值约为0.79时指示高生产力。庙娅子剖面ω(P)/ω(Ti)值为0.12~3.95，平均值为1.65，大部分值大于0.79；LT1井ω(P)/ω(Ti)值为0.18~0.51，平均值为0.29，推断筇竹寺组沉积时期深水陆棚区古生产力较高，且大于浅水陆棚区古生产力（图4）。

3.1.4　氧化—还原条件

沉积物中多种元素的循环、分异和富集明显受控制于沉积水体的氧化还原条件，但岩石中微量元素的含量会受到陆源碎屑物质的影响，因此不能单一地利用微量元素绝对含量来判断古沉积水体氧化—还原条件，常利用δU =U/[0.5×(Th/3+U)]、ω(V)/ω(V+Ni)、ω(U)/ω(Th)及ω(Ni)/ω(Co)值来指示水体的氧化—还原环境[13,23,24,25,26,27]，综合前人针对下寒武统筇竹寺组烃源岩氧化—还原指标研究[28,29,30]，本文研究选用ω(U)/ω(Th)和ω(Ni)/ω(Co)指标综合判断川东北地区筇竹寺组沉积水体环境。
Ni和Co元素是亲硫元素，常以Ni2+和Co2+等溶于氧化的水体中，在还原环境中与S2-结合而形成硫化物沉淀，常利用ω(Ni)/ω(Co)值来判别水体氧化—还原环境；在贫氧或缺氧环境中ω(Ni)/ω(Co)>7.00，在氧化环境中ω(Ni)/ω(Co)<5.00，当ω(Ni)/ω(Co)值介于5.00~7.00之间时指示氧化—还原过渡环境[24,25]。U和Th元素常赋存在泥页岩中，U性质比较活跃而常被氧化，迁移能力往往较强，常被淋虑丢失；Th化学性质不活泼，迁移能力相对较弱，常被吸附于细粒沉积物之中，常利用ω(U)/ω(Th)值来判断古环境的氧化—还原条件，还原环境中ω(U)/ω(Th)值一般大于1.25；氧化环境中ω(U)/ω(Th)值相对较小，一般小于0.75[26,27]。
庙娅子剖面ω(Ni)/ω(Co)值介于7.11~11.28之间，平均值为8.99，ω(Ni)/ω(Co)值均大于7.00；ω(U)/ω(Th)值介于1.04~9.16之间，平均值为2.44，推断筇竹寺组沉积时期为还原—弱氧化环境。LT1井ω(Ni)/ω(Co)值分布于2.14~3.41之间，平均值为2.92，比值小于5.00；ω(U)/ω(Th)值为0.27~0.75，平均值为0.48，比值小于0.75，推断筇竹寺组沉积时期为氧化环境（图4，图5）。YD2井筇竹寺组优质烃源岩发育在地层下部，形成于还原—弱氧化的水体环境 [31]；庙娅子剖面优质烃源岩较发育，LT1井筇竹寺组优质烃源岩欠发育，综合判断川东北地区筇竹寺组优质烃源岩形成于还原—弱氧化环境。
图5 川东北地区筇竹寺组氧化—还原指标ω(U)/ω(Th)和ω(Ni)/ω(Co)交会图

Fig.5 Oxidation-reduction index ω(U)/ω(Th)-ω(Ni)/ω(Co) intersection platform of Qiangzhusi Formation source rocks in northeastern Sichuan Basin

海相烃源岩有机质的富集主要受控于生产力的高或低和沉积水体的富氧或缺氧的保存条件等因素 [32]。为了判断研究区筇竹寺组优质烃源岩有机质富集因素，可以利用TOC值代表有机质富集程度，探讨TOC值与氧化—还原指标和生产力指数之间的关系。通过对TOC值与氧化—还原指标判别相关性分析，TOC值与ω(U)/ω(Th)值、ω(Ni)/ω(Co)值等具有明显的正相关关系，表明川东北地区筇竹寺组优质烃源岩有机质富集是中—高古生产力和还原—弱氧化环境共同作用的结果，但氧化还原条件是控制下寒武统筇竹寺组优质烃源岩有机质富集的重要因素（图6）。
图6 川东北地区筇竹寺组烃源岩TOC与氧化—还原指数关系

Fig.6 TOC and oxidation-reduction index relationship diagram of source rock of Qiangzhusi Formation in northeastern Sichuan Basin

3.2　沉积环境对优质烃源岩形成的控制作用

沉积相可以综合反映水动力、水体氧化—还原条件等多方面因素，对烃源岩有机质丰度、有机质类型等具有重要的控制作用，有利于烃源岩形成的地区是地势相对较低，水动力条件较弱且为还原环境的低能区，如深水陆棚、斜坡—盆地相等。结合前人对川东北地区筇竹寺组沉积相研究成果[7,28,33,34]，上扬子地区在寒武纪早期发生大规模海侵，伴随着城口—开县裂陷槽及鄂西裂陷槽的发展，在川东北地区以深水陆棚和浅水陆棚沉积为主（图7）。
图7 川东北地区下寒武统筇竹寺组沉积相及TOC特征分布

Fig.7 Sedimentary facies and TOC characteristic distribution map of Lower Cambrian Qiongzhusi Formation in northeastern Sichuan Basin

陆棚是指从海岸线到大陆坡转折点之间缓缓倾斜的宽阔海域，根据水体深浅，可以分为浅水陆棚和深水陆棚，与浅水陆棚相比，深水陆棚沉积物颜色更深、粒度更细、有机质含量高。斜坡主要发育在深水陆棚与盆地之间的过渡地区，海底地形相对较陡，水体相对较深，主要为硅质岩和硅质页岩组成，黄铁矿极其发育，以发育大量风暴流、重力流、滑塌角砾沉积及同沉积滑移变形等为主要识别标志；盆地相是海底地形较为平坦的深水安静低能环境，水深远在风暴浪基面以下，如紫阳任河剖面岩性以黑色炭质页岩为主，夹有少量的硅质岩，为斜坡—盆地相 [33]；竹山柳林店下段岩性为黑色炭质页岩夹薄层状炭质硅质岩、黑色炭质泥岩夹灰岩滑塌体，滑塌体顺层分布，滑塌体周缘或滑塌体之间可见软沉积物或同生正断变形，表现为斜坡—盆地相沉积 [7]。
结合川东北地区优质烃源岩的分布特征及有机地球化学指标分析，优质烃源岩主要分布于深水陆棚、斜坡—盆地相，浅水陆棚相优质烃源岩欠发育。研究区斜坡—深海盆地区发育厚层黑色硅质岩及炭质页岩，有机质丰度高，优质烃源岩较发育[35,36]；深水陆棚相沉积以黑色炭质页岩、泥岩等为主，TOC值介于0.20%~7.41%之间，平均值为2.06%，沉积水体为还原—弱氧化环境，水动力条件相对较弱，有利于有机质保存和优质烃源岩发育，优质烃源岩厚度最大；浅水陆棚相TOC值分布于0.22%~2.33%之间，平均值为0.77%，处于氧化状态，不利于有机质的保存，有机碳含量偏低，优质烃源岩欠发育。深水陆棚相、斜坡—盆地相是优质烃源岩的有利发育区（图7）。

4 油气地质意义

川东北地区筇竹寺组优质烃源岩厚为50~150 m，烃源条件优越，为油气田的形成奠定了良好的物质基础。前人研究认为川东北地区发育震旦系灯影组和寒武系龙王庙组台缘带 [37]，其中灯影组四段台缘带丘滩体沿盆地边缘分布，龙王庙组颗粒滩体在川东北地区广泛发育（图3）。筇竹寺组优质烃源岩与灯影组及龙王庙组优质储层形成了良好的源—储配置关系，同沉积断层及灯影组顶部不整合面可为油气运移提供良好的运移通道，可形成筇竹寺组+龙王庙组的“下生上储”成藏组合、筇竹寺组+灯影组的“上生下储”和“旁生侧储”成藏组合，成藏条件好，具备形成大中型气田的地质条件，城口—开县地区及巴中—南江地区是油气勘探的有利区，是继安岳气田之外的重要接替领域，是下一步值得积极勘探的区域（图3）。

5 结论

（1）川东北地区筇竹寺组优质烃源岩纵向上主要分布于地层下部，平面上存在城口—开县裂陷区、巴中—通江地区及五峰—鹤峰一带3个厚度中心，为油气来源奠定了良好的物质基础。
（2）川东北地区筇竹寺组优质烃源岩形成于水动力相对较弱、温暖潮湿的深水陆棚及斜坡—盆地环境，具有中—高的古生产力，整体处于还原—弱氧化条件，为有机质生成及保存提供有利的沉积环境。
（3）川东北地区筇竹寺组优质烃源岩与龙王庙组、灯影组优质储层形成良好的源—储配置关系，城口—开县地区及巴中—南江地区是油气勘探的有利区带，值得下一步积极勘探。

感谢审稿专家及编辑部提出的宝贵意见，感谢中国石油勘探开发研究院杭州地质研究院熊绍云老师对文章的指导。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
1
徐春春,沈平,杨跃明,等.乐山—龙女寺古隆起震旦系—下寒武统龙王庙组天然气成藏条件与富集规律[J].天然气工业,2014,34(3):1-7.

XU C C, SHEN P, YANG Y M,et al.Accumulation conditions and enrichment patterns of natural gas in the Lower Cambrian Longwangmiao Formation reservoirs of the Leshan-Longnvsi Paleohigh,Sichuan Basin[J].Natural Gas Industry,2014,34(3):1-7.

2
魏国齐,沈平,杨威,等.四川盆地震旦系大气田形成条件与勘探远景区[J].石油勘探与开发,2013,40(2):129-138.

WEI G Q, SHEN P, YANG W,et al.Formation conditions and exploration prospects of Sinian large gas fields, Sichuan Basin[J]. Petroleum Exploration and Development,2013,40(2):129-138.

3
汪泽成,姜华,王铜山,等.四川盆地桐湾期古地貌特征及成藏意义[J].石油勘探与开发,2014,41(3):305-312.

WANG Z C, JIANG H, WANG T S,et al.Paleo-geomorphology formed during Tongwan tectonization in Sichuan Basin and its significance for hydrocarbon accumulation[J].Petroleum Exploration and Development, 2014,41(3):305-312.

4
魏国齐,王志宏,李剑,等.四川盆地震旦系、寒武系烃源岩特征、资源潜力与勘探方向[J].天然气地球科学,2017,28(1):1-13.

WEI G Q, WANG Z H, LI J,et al. Characteristics of source rocks,resource potential and exploration direction of Sinian and Cambrian in Sichuan Basin[J]. Natural Gas Geoscience,2017,28(1):1-13.

5
秦建中,腾格尔,付小东.海相优质烃源层评价与形成条件研究[J].石油实验地质,2009,31(4):366-372, 378.

QIN J Z,TENGER, FU X D.Study of forming condition on marine excellent source rocks and its evaluation[J].Petroleum Geology & Experiment,2009,31(4):366-372, 378.

6
陈建平,梁狄刚,张水昌,等.中国古生界海相烃源岩生烃潜力评价标准与方法[J].地质学报,2012,86(7):1132-1142.

CHEN J P, LIANG D G, ZHANG S C,et al.Evaluation criterion and methods of the hydrocarbon generation potential for China’s Paleozoic marine source rocks[J]. Acta Geologica Sinica,2012,86(7):1132-1142.

7
李智武,冉波,肖斌,等.四川盆地北缘震旦纪—早寒武世隆坳格局及其油气勘探意义[J].地学前缘,2019,26(01):59-85.

LI Z W, RAN B, XIAO B,et al.Sinian to Early Cambrian uplift-depression framework along the northern margin of the Sichuan Basin,central China and its implications for hydrocarbon exploration[J].Earth Science Frontiers,2019,26(1)：59-85.

8
韩雨樾,冉波,李智武,等.四川盆地北缘下寒武统页岩生物标志化合物特征及其地质意义[J].石油实验地质,2019,41(3):435-442.

HAN Y Y, RAN B, LI Z W,et al. Characteristics of biomarker compounds and their implications for Lower Cambrian black shale on the northern margin of Sichuan Basin[J]. Petroleum Geology & Experiment,2019,41(3):435-442.

9
周磊,王宗秀,李会军,等.川东—武陵山地区下寒武统牛蹄塘组页岩有机质富集模式[J].地质力学学报,2018,24(5):617-626.

ZHOU L, WANG Z X, LI H J,et al.Accumulation pattern of organic matter in shales of the Lower Cambrian Niutitang Formation, Chuandong-Wulingshan area[J]. Journal of Geomechanics,2018,24(5):617-626.

10
梁狄刚,郭彤楼,陈建平,等.中国南方海相生烃成藏研究的若干新进展（一）：南方四套区域性海相烃源岩的分布[J].海相油气地质,2008,13(2):1-16.

LIANG D G, GUO T L, CHEN J P,et al.Some progresses on studies of hydrocarbon generation and accumulation in marine sedimentary regions, southern China(Part 1): Distribution of four suits of regional marine source rocks[J].Marine Origin Petroleum Geology,2008,13(2):1-16.

11
LERMAN A.Lakes: Chemistry, Geology, Physics[M]. Berlim:Springer Press, 1978.

12
王随继,黄杏珍,妥进才,等.泌阳凹陷核桃园组微量元素演化特征及其古气候意义[J].沉积学报,1997,15(1):66-71.

WANG S J, HUANG X Z,TUO J C,et al.Evolutioal characteristics and their paleoclimate significance of trace elements in the Hetaoyuan Formation,Biyang Depression[J]. Acta Sedimentologica Sinica,1997,15(1):66-71.

13
刘刚,周东升.微量元素分析在判别沉积环境中的应用——以江汉盆地潜江组为例[J].石油实验地质,2007,29(3):307-310, 314.

LIU G, ZHOU D S.Application of microelements analysis in identifying sedimentary environment:Taking Qianjiang Formation in the Janghan Basin as an example[J].Petroleum Geology & Experiment,2007,29(3):307-310, 314.

14
熊小辉,肖加飞.沉积环境的地球化学示踪[J].地球与环境,2011,39(3):405-414.

XIONG X H, XIAO J F.Geochemical indicators of sedimentary environments:A summar[J].Earth and Environment,2011,39(3):405-414.

15
雍自权,张旋,邓海波,等.鄂西地区陡山沱组页岩段有机质富集的差异性[J].成都理工大学学报:自然科学版,2012,39(6):567-574.

YONG Z Q, ZHANG X, DENG H B,et al.Differences about organic matter enrichment in the shale section of Ediacaran Doushantuo Formation in west Hubei of China[J]. Journal of Chengdu University of Technology:Science & Technology Edition,2012,39(6):567-574.

16
腾格尔.海相地层元素、碳氧同位素分布与沉积环境和烃源岩发育关系——以鄂尔多斯盆地为分例[D].兰州：中国科学院研究生院（兰州地质研究所）,2004：48.

TENGER.The Distribution of Elements,Carbon and Oxygen Isotopes on Marine Strata and Environmental Correlation between They and Hydrocarbon Source Rocks Formation:An Example From Ordovician Basin,China[D].Lanzhou: University of Chinese Academy of Sciences (Lanzhou Institute of Geology,Chinese Academy of Sciences),2004:48.

17
黄永建,王成善,汪云亮.古海洋生产力指标研究进展[J].地学前缘,2005,12(2):163-170.

HUANG Y J, WANG C S, WANG Y L.Progress in the study of proxies of paleocean productivity[J].Earth Science Frontiers,2005,12(2):163-170.

18
韦恒叶.古海洋生产力与氧化还原指标——元素地球化学综述[J].沉积与特提斯地质,2012,32(2):76-88.

WEI H Y.Productivity and redox proxies of palaeo-oceans:An overview of elementary geochemistry[J].Sedimentary Geology and Tethyan Geology,2012, 32(2):76-88.

19
沈俊,施张燕,冯庆来.古海洋生产力地球化学指标的研究[J].地质科技情报,2011,30(2):69-77.

SHEN J, SHI Z Y, FENG Q L.Review on geochemical proxies in paleo-productivity studies[J].Geological Science and Technology Information,2011,30(2):69-77.

20
LUO Q Y, ZHONG N, ZHU L, et al. Correlation of burial organic carbon and paleoproductivity in the Mesoprotero-zoic Hongshuizhuang Formation, northern North China[J].Chinese Science Bulletin, 2012, 58(11): 1299-1309.

21
林晓慧,詹兆文,邹艳荣,等.准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩元素地球化学特征及沉积环境意义[J].地球化学,2019,48(1):67-78.

LIN X H, ZHAN Z W, ZOU Y R,et al.Elemental geochemical characteristics of the Lucaogou Formation oil shale in the southeastern Junggar Basin and its depositional environmental implications[J]. Geochimica,2019, 48(1):67-78.

22
ALGEO T J, KUWAHARA K, SANO H, et al. Spatial variation in sediment fluxes, redox conditions, and productivity in the Permian-Triassic Panthalassic Ocean[J]. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 2011, 308(1): 65-83.

23
WIGNALL P B.Black Shales[M].Oxford:Clarendon Press,1994:46.

24
JONES B, MANNING D A.Comparison of geochemical indices used for the interpretation of paleoredox conditions in ancient mudstones[J].Chemical Geology, 1994,111(1-4):111-129.

25
NESBITT H W, YOUNG G M. Formation and diagenesis of weathering profiles[J]. Journal of Geology, 1989, 97(2):129-147.

26
HATCH J R, LEVENTHAL J S.Relationship between inferred redox potential of the depositional environment and geochemistry of the Upper Pennsylvanian (Missourian) stark shale member of the dennis limestone, Wabaunsee County, Kansas, USA[J]. Chemical Geology, 1992, 99(1/2/3): 65-82.

27
TRIBOVILLARD N, ALGEO T J, LYONS T,et al.Trace metals as paleoredox and paleoproductivity proxies: An update[J]. Chemical Geology, 2006, 232(1-2):0-32.

28
赵建华,金之钧,林畅松,等.上扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩沉积环境[J].石油与天然气地质,2019,40(4):701-715.

ZHAO J H, JIN Z J, LIN C S,et al.Sedimentary environment of the Lower Cambrian Qiongzhusi Formation shale in the Upper Yangtze Region[J].Oil & Gas Geology,2019,40(4):701-715.

29
张钰莹,何治亮,高波,等.上扬子区下寒武统富有机质页岩沉积环境及其对有机质含量的影响[J].石油实验地质,2017,39(2):154-161.

ZHANG Y Y, HE Z L, GAO B,et al. Sedimentary environment of the Lower Cambrian organic-rich shale and its influence on organic content in the Upper Yangtze[J]. Petroleum Geology & Experiment,2017,39(2):154-161.

30
刘安,李旭兵,王传尚,等.湘鄂西寒武系烃源岩地球化学特征与沉积环境分析[J].沉积学报,2013,31(6):1122-1132.

LIU A, LI X B, WANG C S,et al. Analysis of geochemical feature and sediment environment for hydrocarbon source rocks of Cambrian in west Hunan-Hubei area[J]. Acta Sedimentologica Sinica,2013,31(6):1122-1132.

31
陈孝红,危凯,张保民,等.湖北宜昌寒武系水井沱组页岩气藏主控地质因素和富集模式[J].中国地质,2018,45(2):207-226.

CHEN X H, WEI K, ZHANG B M,et al. Main geological factors controlling shale gas reservior in the Cambrian Shuijingtuo Formation in Yichang of Hubei Province as well as its and enrichment patterns[J].Geology in China,2018, 45(2):207-226.

32
WEI H, CHEN D, WANG J,et al.Organic accumulation in the Lower Chihsia Formation (Middle Permian) of South China: Constraints from pyrite morphology and multiple geochemical proxies[J].Palaeogeography,Palaeoclimatology, Palaeoecology,2012,353-355:73-86.

33
余宽宏,金振奎,苏奎,等.中、上扬子地台北缘寒武纪沉积特征及油气勘探意义[J].中国科学:地球科学,2013,43(9):1418-1435.

YU K H, JIN Z K, SU K,et al.The Cambrian sedimentary characteristics and their implications for oil and gas exploration in north margin of Middle-Upper Yangtze Plate[J]. Science China: Earth Sciences, 2013,43(9):1418-1435.

34
刘忠宝,高波,张钰莹,等.上扬子地区下寒武统页岩沉积相类型及分布特征[J].石油勘探与开发,2017,44(1):21-31.

LIU Z B, GAO B, ZHANG Y Y,et al.Types and distribution of the shale sedimentary facies of the Lower Cambrian in Upper Yangtze area,south China[J]. Petroleum Exploration and Development,2017,44(1):21-31.

35
刘光祥.中上扬子北缘中古生界海相烃源岩特征[J].石油实验地质,2005,27(5):70-75.

LIU G X.Characteristics of Middle Palaeozoic marine source rock in the north margin of Middle and Upper Yangtze region[J].Petroleum Geology and Expeximent, 2005, 27(5): 70-75.

36
文玲,胡书毅,田海芹.扬子地区寒武系烃源岩研究[J].西北地质,2001,34(2):67-74.

WEN L, HU S Y, TIAN H Q.A study on hydrocarbon source rock of Cambrian in Yangtze area, China[J]. Northwestern Geology,2001,34(2):67-74.

37
刘辉,韩嵩,叶茂,等.四川盆地大中型气田分布特征及勘探前景[J].天然气勘探与开发,2018,41(2):55-62.

LIU H, HAN S, YE M,et al.Medium to large gas fields in Sichuan Basin: Distribution characteristics and exploration prospects[J].Petroleum Exploration and Development,2018,41(2):55-62.

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