康滇古陸西側黑泥哨組沉積特征與暗色泥頁巖分布

門玉澎,張 茜,余 謙,張海全,康建威,閆劍飛,曹竣鋒

（1.中國地質調查局成都地質調查中心,四川 成都 610081；2.沉積盆地與油氣資源重點實驗室,四川 成都 610081）

中國南方晚二疊世是重要的聚煤期［1-4］。前人對康滇古陸東側晚二疊世宣威組和龍潭組沉積環境和暗色泥頁巖（含煤巖）分布做了詳細研究［5-7］,康滇古陸西側鹽源—麗江等地黑泥哨組沉積環境和暗色泥頁巖研究程度低。在國家科技重大專項（頁巖氣勘查評價技術試驗與應用推廣）支持下,本文對康滇古陸西側鹽源—麗江等地上二疊統黑泥哨組沉積物充填特征和沉積環境進行分析,總結暗色泥頁巖分布特征,為大涼山地區頁巖氣資源勘探奠定基礎。

1 區域地質背景

康滇古陸西側二疊系地層被金河逆沖斷裂和小金河逆沖斷裂分隔為兩個地層小區（圖1）。金河斷裂以東為康滇古陸,小金河斷裂以北為松潘—甘孜地層區［8］,兩個斷裂夾持區域為鹽源—麗江地層區。除康滇古陸地區無上二疊統沉積外,其它地層區均有沉積。

圖1 研究區地層分區

鹽源—麗江地層區上二疊統黑泥哨組巖性由礫巖、砂礫巖、砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、炭質泥巖、煤巖、玄武巖、火山碎屑巖和灰巖組成,厚度普遍大于800 m。下部普遍夾數層玄武巖或火山碎屑巖,向東部夾層減少［9］。據夏茂龍等［10］、張宏輝等［11］研究,峨眉山玄武巖共有四期噴發旋回,在鹽源—麗江地層區特征明顯。

松潘—甘孜地層區上二疊統赤丹潭組巖性由結晶灰巖、大理巖化灰巖、角礫灰巖夾板巖、砂質板巖組成,普遍具淺變質特征［9］。

2 沉積充填特征與沉積環境

通過對鹽源小高山、甲米和寧蒗西漂落、宜底等地黑泥哨組沉積充填差異性分析,總結鹽源—麗江地層區沉積環境特征。

2.1 鹽源小高山黑泥哨組特征與沉積環境

小高山剖面黑泥哨組自下至上根據巖性特征分為三個巖性段（圖2）。

圖2 康滇古陸西側晚二疊世沉積相對比

一段巖性由底部砂礫巖和上部玄武巖組成。底部砂礫巖為峨眉山玄武巖三期和四期噴發間隙形成的濱岸近源沉積物。上部玄武巖為峨眉山玄武巖四期火山溢流相產物。

二段巖性由灰黃色、灰白色、灰綠色細砂巖、砂質頁巖、炭質泥巖和煤巖構成數個沉積韻律。泥巖中普遍發育水平層理,可見植物化石碎片和赤鐵礦結核。代表了古風化殼之上沼澤—潮坪沉積環境（圖3a、圖3b）。

圖3 典型沉積特征圖版

三段巖性由灰綠色砂礫巖、砂巖組成數個沉積韻律,砂巖中發育斜層理。由小高山巖性剖面可看到,自下至上粒度變粗,礫石所占地層比例增多,代表了沉積環境由三角洲前緣向三角洲平原轉變的過程。

2.2 鹽源甲米黑泥哨組特征與沉積環境

鹽源甲米黑泥哨組自下至上分為三個巖性段（圖2）。

一段巖性與小高山地區相似,對比小高山地區多發育一套玄武巖。自下至上由砂泥巖-玄武巖和灰巖、炭質泥巖-砂礫巖-玄武巖構成兩個火山間斷和噴發旋回,代表了峨眉山玄武巖二期噴發后海侵形成沼澤,三期玄武巖噴發溢流—海侵潮坪（沼澤）,四期玄武巖噴發溢流的沉積充填過程（圖3c、圖3d）。

二段與小高山地區充填特征一致,以灰黃色、灰黑色細砂巖、粉砂巖、炭質泥巖和煤層組成數個沉積旋回,代表峨眉山玄武巖四期噴發后沼澤—潮坪沉積環境（圖3e、圖3f）。

三段由青灰色砂礫巖、細砂巖、粉砂巖構成數個沉積旋回,向上部礫石含量增多,發育斜層理和植物化石碎片,代表晚期海退三角洲砂體充填特征（圖3g、圖3h）,與小高山地區充填特征一致。

2.3 寧蒗西漂落黑泥哨組特征與沉積環境

寧蒗西漂落黑泥哨組自下至上分為三個巖性段（圖2）。

一段巖性與鹽源地區相似,由三套玄武巖和灰巖、粉砂巖、泥巖和煤線組成。自下至上由灰巖-玄武巖-砂泥巖（含煤巖）-玄武巖-灰巖-玄武巖組成三個火山間斷和噴發旋回,代表峨眉山玄武巖一期噴發后形成潮坪—玄武巖溢流（二期、三期、四期）的沉積充填過程。

二段巖性由砂礫巖、砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、煤巖和灰巖組成。下部由砂礫巖、砂巖、粉砂質泥巖、炭質泥巖和煤巖夾灰巖透鏡體構成較完整的沼澤沉積序列,代表了玄武巖結束后早期海侵形成的沼澤—潮坪沉積環境。中部由灰巖、泥巖夾粉砂質泥巖、細砂巖組成數個沉積序列,代表中期最大海泛形成潮坪—淺海臺地沉積環境。上部由灰綠色粉砂質泥巖、粉砂巖夾灰巖透鏡體組成,代表晚期海退潮坪沉積環境。

三段巖性由砂礫巖、粉砂質泥巖和煤層組成數個沉積韻律,代表黑泥哨組晚期海退形成沼澤—潮坪沉積環境。

2.4 寧蒗宜底黑泥哨組特征與沉積環境

寧蒗宜底黑泥哨組自下至上分為三個巖性段（圖2）。

一段巖性由火山角礫巖、凝灰巖、泥灰巖、泥巖和砂巖組成三個火山噴發-間斷沉積旋回。下部由灰綠色砂巖、泥巖-火山角礫巖組成,代表玄武巖一期噴發后海侵至二期噴流沉積環境。中部由砂巖、泥灰巖-火山角礫巖組成,代表二期噴發后海侵至三期噴流沉積環境。上部由泥灰巖、凝灰巖、泥巖組成,代表三期至四期玄武巖噴發期淺海沉積環境。

二段巖性由深灰色泥質灰巖夾砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖和泥巖組成。巖性較為單一,代表區域淺海碳酸鹽巖沉積環境。

三段巖性由深灰色燧石灰巖和泥質灰巖組成,代表區域淺海碳酸鹽巖沉積環境。

綜上所述,康滇古陸西側自西向東,黑泥哨組一段玄武巖或火山角礫巖由一套增加為三套,代表早期玄武巖噴發后西部海侵早于東部?；鹕絿姲l間斷,沉積物充填以砂巖、泥巖、炭質泥巖和煤巖為主,代表了沼澤沉積環境。二段在小高山、甲米以及西漂落地區以砂礫巖、粉砂巖、炭質泥巖和煤層充填為主,總體為潮坪—沼澤沉積環境,西部宜底沉積物以泥質灰巖為主,代表了淺海碳酸鹽巖臺地沉積環境。三段在小高山和甲米以砂礫巖、粉砂巖充填為主,代表了晚期海退三角洲沉積環境,西漂落沉積物以砂巖、泥巖、煤巖充填,代表了潮坪—沼澤沉積環境,西部宜底沉積物以灰巖為主,代表了淺海碳酸鹽巖臺地沉積環境。

3 沉積模式

根據小高山、甲米、西漂落、宜底黑泥哨組縱向充填序列,分別建立研究區晚二疊世峨眉山玄武巖四期噴發后以及晚期（長興期）沉積模式（圖4）,預測暗色泥頁巖展布特征。

圖4 康滇古陸西側晚二疊世沉積模式

峨眉山玄武巖一期噴發后僅西部寧蒗宜底—西漂落地區海侵,沉積物以砂巖、泥巖、灰巖為主,代表了早期海侵潮坪沉積環境。該期不發育暗色泥頁巖段。

峨眉山玄武巖二期噴發后,海侵上超至鹽源甲米地區,自東向西呈古陸—沼澤—潮坪—碳酸鹽巖臺地展布。甲米—西漂落為沼澤—潮坪環境,沉積物中夾少量煤線和炭質泥巖,厚度薄。西部宜底為淺海碳酸鹽巖臺地沉積環境。

峨眉山玄武巖三期噴發后,海侵上超至小高山地區,自東向西呈古陸—沼澤—潮坪—碳酸鹽巖臺地展布。小高山—甲米為沼澤—潮坪環境,沉積物中夾炭質泥巖和煤線,厚度薄。西部西漂落和宜底為淺海碳酸鹽巖臺地環境。

峨眉山玄武巖四期噴發后,海侵上超至小高山以東地區,自東向西呈古陸—沼澤—潮坪—淺海碳酸鹽巖臺地展布。小高山—甲米為沼澤—潮坪環境,沉積物中煤層和炭質頁巖厚度增大,層數增多。西漂落早期為沼澤環境,后期為潮坪環境。宜底地區為淺海碳酸鹽巖臺地環境。

黑泥哨組晚期（長興期）整體為海退進積沉積體系,在小高山—甲米地區為三角洲平原沉積環境,發育數個砂礫巖-細砂巖-粉砂巖沉積序列,不發育煤層和炭質泥巖。在西漂落為沼澤—潮坪環境為主,由砂巖-粉砂質泥巖-炭質泥巖-煤層構成數個沉積序列,發育煤層和炭質泥巖。宜底地區仍為淺海碳酸鹽巖臺地沉積環境。

綜上所述,黑泥哨組一段包括峨眉山玄武巖一期噴發后沉積物至四期玄武巖,西部普遍含三套玄武巖或火山角礫巖,向東部至小高山僅含一套玄武巖。一段玄武巖段層間夾沼澤相炭質泥巖和煤巖主要分布在西漂落—甲米地區。黑泥哨組二段包括四期玄武巖噴發后至長興期早期沉積物,東部靠陸為沼澤環境,西部為淺海碳酸鹽巖臺地環境,沼澤相炭質泥巖和煤巖分布在西漂落—小高山地區。黑泥哨組三段為長興期海退三角洲—淺海碳酸鹽巖臺地環境,沼澤相炭質泥巖和煤巖分布在西漂落地區。

4 暗色泥頁巖分布特征

本文暗色泥頁巖是由炭質泥巖和煤層構成的復合層段。

根據沉積充填模式,康滇古陸西側黑泥哨組暗色泥頁巖縱向上主要分布在二段和三段,平面上主要分布在小高山—甲米—西漂落地區（圖5）。

圖5 康滇古陸西側晚二疊世暗色泥頁巖厚度分布

小高山地區暗色泥頁巖段主要分布在黑泥哨組二段,巖性由炭質泥巖和煤層組成,層間夾細砂巖、粉砂巖。暗色泥頁巖累計厚度26 m；有機碳含量介于0.56%～14.93%,平均含量為5.32%；鏡質體反射率介于1.69%～1.88%,處于成熟階段；干酪根碳同位素表明干酪根類型為Ⅲ型。礦物組成以黏土為主,石英等脆性礦物含量低。厚度和有機地化特征表明該地區具有較好的頁巖氣資源潛力。

甲米地區暗色泥頁巖段主要分布在黑泥哨組二段和一段上部,巖性由炭質泥巖和煤層組成,間夾砂巖、粉砂巖和泥巖。暗色泥頁巖累計厚度為23 m；有機碳含量介于1.06%～10.54%,平均含量為3.89%；鏡質體反射率介于1.92%～2.06%,總體處于成熟階段；干酪根碳同位素表明干酪根類型為Ⅲ型。礦物組成以黏土為主,石英等脆性礦物含量低。厚度和有機地化特征表明該地區具有較好的頁巖氣資源潛力。

西漂落地區暗色泥頁巖段主要分布在黑泥哨組二段下部和三段上部。巖性由炭質泥巖、煤層組成,間夾砂巖、粉砂巖。暗色泥頁巖累計厚度27 m；有機碳含量介于1.05%～15.21%,平均含量為3.84%；鏡質體反射率介于1.41%～2.02%,總體處于高成熟階段；干酪根碳同位素表明干酪根類型為Ⅲ型。礦物組成以黏土為主,石英等脆性礦物含量低。厚度和有機地化特征表明該地區具有較好的頁巖氣資源潛力。

5 結論

（1）黑泥哨組一段峨眉山玄武巖段自西向東減少,沉積時限西部早于東部,沉積環境屬于火山噴流—火山間斷潮坪環境。黑泥哨組二段沉積環境自東向西呈古陸—沼澤—潮坪—淺海碳酸鹽巖臺地展布。黑泥哨組三段沉積環境自東向西呈三角洲—沼澤—潮坪—淺海碳酸鹽巖臺地展布。

（2）黑泥哨組暗色泥頁巖分布在沼澤—潮坪沉積相帶內?？v向上主要分布在二段和三段下部,平面上主要分布在鹽源小高山和寧蒗西漂落—鹽源甲米地區,厚度20～30 m,具有較好的頁巖氣資源潛力。