文章编号：1000-
0550（2013）01-0020-12①国土资源部油气资源战略研究中心项目：全国页岩气资源战略调查先导试验区—黔北地区页岩气资源战略调查与选区（2009GYXQ15-03）资助收稿日期：2012-
02-10；收修改稿日期：2012-04-16黔北地区下寒武统底部黑色页岩沉积环境条件与源区构造背景分析
①
李
娟
1
于炳松
1
郭峰
2
（1．中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083；2．西澳大利亚大学工程计算机与数学学院
西澳大利亚6009）
摘
要
为了深入探讨黔北地区下寒武统底部黑色页岩的沉积环境条件和源区构造背景，对黔北地区下寒武统牛蹄
塘组黑色页岩进行系统采样，对其微量元素和稀土元素地球化学特征进行了系统分析。研究表明，微量元素中高的w V /（w Ni +w V ）和U /Th 比值等反映该区黑色页岩形成于海域开阔的还原环境。区内黑色页岩样品中Mo 、Sb 、U 、Cd 、V 、Ba 、Tl 、Ni 、W 、Cr 、Cs 、Cu 、Zn 、Bi 等元素的高富集以及正Eu 异常和较低的Co /Zn 比值均反映了黔北下寒武统底部黑色页岩受到深部热液活动的影响。根据主、微量和稀土元素组合及比值特征可以看出黔北地区下寒武统底部黑色页岩的源岩具有花岗岩、沉积岩和玄武岩等多成因性质。源区构造背景以被动大陆边缘为主，由于受深部热液活动的影响，也显示大陆岛弧构造背景的特征。关键词黑色页岩
微量元素
稀土元素
沉积环境构造背景
第一作者简介
李娟女1990年出生硕士研究生油气储层预测和地球化学
E-mail ：214540162@qq．com
通讯作者于炳松
E-mail ：yubs@cugb．edu．cn
中图分类号
P512．2P595
文献标志码
A
0引言
黑色页岩是一种特殊的岩层，以富集亲铜、亲铁、铂族和稀土等元素为特点，形成于一定的古环境、古
地理和古气候条件下［1］
；大量文献及实际生产证明［2 4］
，很多大型矿床（如铜、钼、镍的多金属矿床）与黑色岩系有关。黔北地区下寒武统黑色岩系分布
稳定，有机碳含量高，埋藏深度小，与美国东部页岩气
成藏的地质条件有着一定的相似之处［5］
。因此，对黔北黑色岩系的研究，一方面对于探讨多类矿床的成因具有重要的意义；另一方面，对于我国的非常规天然气资源—
——页岩气的评价与勘探开发更具有重要的理论与实际意义。
随着分析技术的不断提高，岩石中微量元素的检测下限不断降低，从而使得微量元素地球化学特征起着越来越重要的作用。尤其是稀土元素，他们的分馏情况能灵敏的反映地质—地球化学作用的性质，因而是很好的示踪剂
［6 9］
。近些年来，稀土元素地球化学
被广泛用于岩石成因、成矿物源、源区母岩性质和构
造背景分析等中
［10 15］
。黔北地区下寒武统牛蹄塘组底部为黑色硅质岩，下部为黑色高碳质页岩，中上部
为黑色碳质页岩粉砂岩及灰绿色砂质页岩粉砂岩，该
套黑色页岩，
分布广泛［16］：范德廉等［13］
通过对扬子地台前寒武—寒武纪界限附近的黑色岩系研究发现
铱异常现象，认为它是稀罕事件；李胜荣
［14］
研究认为
湘黔地区下寒武统牛蹄塘组黑色岩系是汲取有武陵期和雪峰期岩浆岩成分的热水和正常海水混合沉积
产物；叶杰等［3］
认为黑色岩系作为地史上反复出现的时限沉积相，反映了环境的突变及环境事件，构成
了许多重要矿床的赋矿岩系；陈兰等［15］
研究表明黔北地区黑色岩系热演化程度高，并处于成熟—过成熟阶段，其沉积环境为强还原、缺氧条件，有机碳同位素发生4．3%偏移量，代表该时期缺氧事件的存在。因
此中国南方寒武系底部黑色页岩在岩石学、地层学、古生物学、矿床学等方面研究程度较深，而通过其地球化学特征探讨该套黑色页岩形成的沉积环境以及
源区的构造背景的研究工作较为薄弱。本文主要对其地球化学特征进行研究分析，揭示该套黑色页岩形成的沉积环境以及源区的构造背景，以期为页岩气的勘探和开发提供一定的地质依据。
第31卷第1期2013年2月沉积学报
ACTA SEDIMENTOLOGICA SINICA Vol．31No.1Feb．2013
1．克拉通古陆区；2．克拉通沉积区；3．大陆边缘区；Ⅰ1扬子陆块；Ⅱ1扬子克拉通沉积区；Ⅱ2扬子东南大陆边缘图1中国南方寒武纪构造古地理图［19］（虚线框内为研究区域，◎ 点为采样点）Fig．1Paleogeography map of lower Cambrian Niutitang Formation in the southern part of China
本次研究区域位于黔北地区，主要包括遵义市和铜仁地区的全部、黔东南苗族侗族自治州的西北地区（图1所示）。
1区域地质概况
贵州地区晚震旦世，陆缘下沉，海水进一步向西北超覆，大体在铜仁—三都一线西北的扬子古陆上形成地台型碳酸盐和陆源碎屑沉积。该线的东南则逐渐过渡为具前复理石特点的深海碳硅质沉积。早古生代，贵州地壳性质及构造格局与晚震旦世大体相同：铜仁—三都的西北继续呈现着浅海地台构造环境；东南侧仍为弧后深海盆。早古生代末的广西运动使得弧后盆地褶皱上升（形成华南褶皱带）与西北侧的扬子准地台合并。自此贵州全境形成大陆性地壳［16，17］。
贵州省位于我国西南云贵高原的东北部，其大地构造位置特殊，主体为扬子陆块（图1）。刘宝珺［18］把中国南方曾出现的盆地分为十三个类型，黔北寒武纪沉积盆地类型属于扬子东南被动大陆边缘沉积盆地。早寒武世早期，南方大陆的拉张活动达到高潮，泛大陆解体，海底扩张导致全球海平面快速上升，造成扬子碳酸盐台地第一次被淹没。海平面的上升带来了上升洋流，使陆架边缘下部海水柱形成还原环境，扬子板块边缘海域发育黑色岩系、扬子板块克拉通上海水变深，为黑色页岩覆盖［19］。本文的研究对象就是黔北下寒武统牛蹄塘组的这套黑色页岩。
2样品采集与测试
为了研究黔北地区黑色页岩的相关地球化学特征，以期为黔北地区页岩气的评价开发提供一定的依据，本次研究主要以黔北下寒武统牛蹄塘组黑色页岩为对象。在系统测量野外剖面时进行采样，进而从涉及到黔北每一个区县的20余剖面样品中选择牛蹄塘组底部较新鲜的黑色页岩进行相关测试，另外还有一部分样品是野外工作时采集的点样品。选择样品的另一个原则是尽量涉及到黔北的每一个区县。据此我们最终选择了20个样品进行黏土矿物及全岩X 衍射分析测试、微量元素（包括稀土元素）测试。
黏土矿物及全岩X衍射分析测试是由华北石油勘探开发研究院在温度为24?，相对湿度为35%的条件下，依据SY/T5163—1995、SY/T5983—94标准，采用D8DISCOVER型X射线衍射仪进行测试完
12
第1期李娟等：黔北地区下寒武统底部黑色页岩沉积环境条件与源区构造背景分析
成的；微量元素是由核工业北京地质研究院在温度为20?，相对湿度为30%的条件下，依据DZ/T0223—2001标准，采用电感耦合等离子体质谱（ICP—MS）法完成的。其中ICP—MS的检出下限为ppb级次，且很少发生质谱谱线重叠，是比较理想的稀土元素测试手段。
3测试结果
3．1黑色页岩矿物组成
粘土矿物及全岩X衍射分析测试结果如下表1。全岩定量分析结果中，样品中主要以石英和黏土矿物为主：石英含量在34% 78%之间，平均含量为56%；黏土含量在8% 52%，平均含量为28%；碳酸盐矿物含量较少，但在个别样品中（QB-35）含量较高；黄铁矿含量平均在6%之间，大部分手标本中可以观察到。黏土矿物中主要以伊利石和伊/蒙混层为主，其中伊利石含量在8% 91%，平均为59%；伊/蒙混层含量在30%左右，间层比为26%。
3．2黑色页岩微量元素地球化学
黔北地区下寒武统底部黑色页岩样品微量元素分析结果如表2。与上地壳元素丰度相比，Mo、Sb、U、Cd的浓集系数分别为132、19、19和17，强烈富集；V、Ba、Tl、Ni、W的浓集系数分别为9、8、5、4．7、4，中等富集；Cr、Cs、Cu、Zn、Bi等浓集系数也大于2，弱富集；而Sr和Re的浓集系数分别为0．4和0．3，强烈亏损；Co弱亏损。
3．3黑色页岩稀土元素地球化学特征
研究样品稀土元素分析结果见表3，特征参数见表4。研究区黑色页岩中稀土元素的含量与上地壳丰度［20］相差不大，总体趋势基本一致。
本区内稀土元素的总量较高，平均为168．35μg/g，其中轻稀土平均在150．01μg/g，重稀土仅为18．35μg/g。
δEu反映Eu的异常程度。Eu属变价元素，一般情况下，Eu3+和其他稀土元素性质相似，但是在还原条件下部分Eu3+还原成Eu2+，因Eu2+碱性度与REE3+整体差别较大而发生分离［21］。本区内δEu值0．64 4．04，平均为1．25。出现明显的正异常。
δCe是表征样品中Ce相对其他REE分离程度的参数，在氧化条件下Ce可呈四价而与其他三价的REE分离，在风化过程中，Ce4+在弱酸环境条件下极易水解在原地滞留下来，使淋出的溶液中贫Ce［21］。本区内δCe值在0．58 0．92之间，平均为0．85，负异常。
表1黔北地区下寒武统底部黑色页岩样品黏土矿物及全岩X衍射分析结果Table1Results of clay mineral and total rock X-ray-diffraction of lower Cambrian black shale in the northern Guizhou Province
分析编号样品
编号
黏土矿物相对含量/%全岩定量分析/%
K C I I/S%S C/S黏土总量石英钾长石斜长石方解石白云石黄铁矿重晶石
1QB-016544065336322
2QB-02491545275779
3QB-0316534153353212
4QB-05108372510714105
5QB-061722730878365
6QB-0712583020115815115
7QB-0812662220356032
8QB-09374231021572119
9QB-1095734602652418
10QB-112368272027528454
11QB-1221593815304318864 12QB-131571141052435
13QB-197155424103549511
14QB-204484810265816
15QB-214330634045541
16QB-24144244554044178
17QB-25283294025306712 18QB-27764291523716
19QB-3217920547512
20QB-353068668345494
平均值8759302628563871263 22沉积学报第31卷
表2a
黔北地区下寒武统底部黑色页岩样品微量元素分析结果（μg /g ）
Table 2a
Results of trace elements of lower Cambrian black shale in the northern Guizhou Province （μg /g ）
序号样品编号Li
Be Sc V Cr Co Ni Cu Zn Ga Rb Sr Nb Mo Cd In 1QB-0119．02．210．23436．0205．0
2．287．126．0119．012．681．758．98．5151．00．4380．0422QB-0213．81．89．7484．0104．016．1152．093．5232．011．164．863．48．494．50．5220．0463QB-0318．42．813．7162．0116．021．2176．063．4108．018．088．5208．013．3107．01．6000．0654QB-0533．62．218．9124．0151．01．89．251．717．522．5126．079．816．82．50．0510．0365QB-0619．12．85．8137．076．110．6131．068．319．411．358．369．77．1148．00．4550．0236QB-0788．13．316．7134．098．219．478．870．2104．022．5163．0196．013．219．70．5640．0857QB-0831．82．415．6201．086．77．232．355．472．520．9132．070．512．919．40．1270．0848QB-0924．23．914．4207．0136．017．2131．066．1121．017．296．3111．010．793．42．6200．0579QB-1019．62．18．4154．0106．00．98．58．917．517．494．4134．012．426．10．0800．02910QB-1144．72．113．0134．085．516．194．174．7158．016．9111．0553．011．739．12．3000．06111QB-1227．42．510．43420．0161．019．6487．0117．01053．014．485．2329．09．1379．012．1000．051
12QB-1358．43．114．1167．0108．024．549．461．2152．023．9154．0248．014．32．60．4550．08413QB-1831．22．316．21076．0127．0
1．157．814．029．324．1155．025．613．766．00．2700．04014QB-2018．22．411．2179．0102．01．249．411．120．819．891．675．615．766．50．3610．03615QB-2155．12．615．5311．0101．03．028．526．826．622．4138．049．213．422．70．1880．06916QB-2495．22．714．7432．095．719．7176．093．7179．018．9121．066．710．359．32．5900．06317QB-2537．52．514．4607．0118．03．7117．038．4107．019．784．389．314．497．90．3570．06518QB-2715．71．34．697．073．73．368．613．512．49．956．692．68．4159．00．2120．02119QB-3214．33．123．6184．0120．01．78．434．439．428．4207．044．215．38．70．1440．09820
QB-3525．12．912．31086．0130．0
1．740．117．924．720．1107．091．210．329．80．1380．029平均值
34．5
2．613．2636．0115．19．699．150．3130．718．6110．8132．812．079．61．2800．050上地壳丰度20．0
1．910．070．044．012．021．017．063．018．095．0300．013．00．6
0．075
0．040
浓集系数1．7
1．3
1．3
9．0
2．6
0．8
4．7
3．0
2．1
1．0
1．2
0．4
0．9
132．717．0501．360
表2b
黔北地区下寒武统底部黑色页岩样品微量元素分析结果（μg /g ）
Table 2b
Results of trace elements of lower Cambrian black shale in the northern Guizhou Province （μg /g ）
序号样品编号Sb Cs Ba Ta W Re Tl Pb Bi Th U Zr Hf Rb /Sr U /Th V /（Ni +V ）1QB-0118．45．824460．6593．40．4362．631．90．3398．639．21704．71．44．60．982QB-029．64．025520．5693．00．0982．147．30．2697．845．51403．61．05．80．763QB-031．74．226780．9244．30．0253．231．60．32213．972．22937．70．45．20．484QB-051．112．130361．1403．40．0060．611．60．31312．44．02757．41．60．30．935QB-061．32．648770．4815．30．0544．721．20．2335．692．71122．70．816．60．516QB-070．910．18181．0402．60．0081．733．80．67818．110．01814．80．80．60．637QB-080．97．87540．9642．30．0291．323．50．38314．16．61915．21．90．50．868QB-091．84．954780．8026．60．0695．129．60．25811．193．11985．30．98．40．619QB-101．24．071290．8894．00．0121．920．10．22712．813．12396．50．71．00．9510QB-111．112．126560．9182．30．0322．025．20．47312．920．71875．10．21．60．5911QB-1214．76．8322750．6853．50．7005．924．80．2729．058．21654．10．36．50．8812QB-130．910．785551．1002．20．0061．121．60．42313．93．92206．10．60．30．7713QB-1810．713．727881．0502．70．1923．431．70．47414．022．62316．26．11．60．9514QB-202．67．69861．1602．80．0313．433．60．4248．433．83199．01．24．00．7815QB-212．79．87541．0202．20．0444．318．30．52514．522．22356．32．81．50．9216QB-243．110．97860．7472．50．1244．524．70．48911．248．61905．01．84．30．7117QB-252．55．967811．0802．30．3084．926．00．42113．446．12887．50．93．40．8418QB-272．02．522590．5816．20．0670．824．70．3976．641．21283．30．66．30．5919QB-321．113．018241．2102．60．0291．632．60．57218．38．72426．74．70．50．9620
QB-357．26．1143700．7843．80．1441．425．50．52411．423．91864．81．22．10．96平均值
4．3
7．751900．8903．40．1202．826．90．40011．935．32095．61．5
3．8
0．78
上地壳丰度0．2
3．36400．8500．80．4500．618．00．1609．51．81704．8浓集系数19．4
2．3
8
1．050
4．2
0．270
5．1
1．5
2．510
1．3
19．6
1
1．2
3
2第1期李娟等：黔北地区下寒武统底部黑色页岩沉积环境条件与源区构造背景分析
42沉积学报第31卷
表3黔北地区下寒武统底部黑色页岩样品稀土元素分析结果（μg/g）
Table3Results of rare earth elements of lower Cambrian black shale in the north of Guizhou Province（μg/g）
序号样品编号La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y 1QB-0129．944．46．526．14．61．484．360．824．951．073．280．5263．120．50337．9 2QB-0230．849．96．727．85．41．475．110．915．101．063．330．5023．180．51638．7 3QB-0340．671．69．337．17．12．056．711．146．301．253．770．6153．720．58640．5 4QB-0560．666．611．744．45．81．383．710．805．691．404．790．8966．011．02045．9 5QB-0627．740．74．516．62．91．352．650．492．950．702．100．3311．950．30732．0 6QB-0744．978．69．535．86．51．315．610．995．200．993．010．4843．040．49428．5 7QB-0839．272．08．632．25．41．134．590．884．820．962．910．4823．140．4927．5 8QB-0937．767．18．332．96．42．446．071．116．201．273．710．5983．550．56745．8 9QB-1038．668．28．331．25．22．334．090．643．440．712．090．3382．220．35221．8 10QB-1137．868．57．930．75．91．655．270．935．271．043．110．5093．250．50231．3 11QB-1233．349．37．129．25．67．495．660．985．681．213．660．5623．400．54944．1 12QB-1332．158．16．824．94．22．373．720．683．760．772．430．4252．790．43822．2 13QB-1847．082．49．837．15．91．454．230．684．250．953．010．5103．550．55031．6 14QB-2052．089．910．938．04．40．923．210．563．530．782．600．4863．000．48225．0 15QB-2140．772．98．732．75．11．044．140．764．670．963．070．5313．510．56329．3 16QB-2432．963．08．235．27．61．546．881．216．261．223．470．5263．400．51337．6 17QB-2541．168．98．330．44．62．183．690．654．040．842．810．5173．210．51725．9 18QB-2730．250．04．817．12．10．872．040．311．940．421．400．2371．550．24116．2 19QB-3244．069．010．340．27．71．725．951．055．751．113．470．6154．010．67029．9 20QB-3535．158．17．026．33．73．473．620．613．880．862．800．5043．210．54129．5平均值38．864．58．231．35．31．984．570．814．680．983．040．5103．240．52032．1上地壳丰度33．064．07．328．05．01．124．400．674．000．802．300．3402．200．33018．0
表4黔北地区下寒武统底部黑色页岩稀土元素特征参数
Table4REE characteristic parameters of lower Cambrian black shale in the north of Guizhou Province
样品编号ΣREE LREE HREE LREE/HREE La N/Yb NδEuδCe QB-01131．59112．9618．636．065．570．990．75 QB-02141．74122．0319．716．195．630．850．81 QB-03191．85167．7624．096．966．340．890．87 QB-05214．82190．5024．327．835．860．850．58 QB-06105．2293．7311．498．168．261．480．81 QB-07196．43176．6119．828．918．580．650．89 QB-08176．79158．5218．278．687．260．670．92 QB-09177．86154．7823．086．716．171．180．89 QB-10167．79153．9113．8811．0910．111．480．89 QB-11172．34152．4619．887．676．760．890．92 QB-12153．65131．9521．706．085．694．040．75 QB-13143．43128．4215．018．566．691．790．92 QB-18201．38183．6417．7410．357．700．840．89 QB-20210．76196．1114．6413．3910．080．720．88 QB-21179．31161．1118．208．856．740．670．90 QB-24171．89148．4123．486．325．620．640．91 QB-25171．71155．4316．289．557．441．570．87 QB-27113．27105．138．1412．9111．331．260．92 QB-32195．50172．8722．637．646．380．750．76 QB-35149．70133．6816．028．356．362．860．86平均值168．35150．0118．358．517．231．250．85
4讨论
4．1沉积环境条件
从微量元素的分析结果中可以看出，黔北地区下寒武统底部黑色页岩微量元素中以亲硫元素（Sb、Cd、Cu、Zn、Tl）为主，亲氧元素Sr强烈亏损，因而可以看出当时还原环境占主导地位。特别注意的是U 元素，其浓集系数为3．98，有机质是U的强吸附剂，地层中的有机质含量一般与U成正相关［22］，说明本区内页岩的有机质含量比较高，而有机质转化的重要条件是缺氧的还原条件。另外，据研究表明［23］反映黑色页岩形成特定环境的元素共生组合一般U—Cu—Pb—Zn—Cd—Ag—Au—V—Mo—Ni—As—Bi—Sb，本次测试结果基本与之一致。以上分析可以看出，黔北地区下寒武统底部的黑色页岩形成于低能还原环境中。
Wingnall给出了沉积环境w
V /（w
Ni
+w
V
）的标志
值［24］，w V/（w Ni+w V）为1 0．83时为静海环境，0．83 0．57时为缺氧环境，0．57 0．46为氧化环境，＜0．46为更氧化环境，说明地层中w V/（w Ni+ w
V
）是判断氧化还原环境的一个地球化学指标。黔北下寒武统底部黑色岩系样品中w V/（w Ni+w V）最高为0．98，最低为0．48，平均为0．78，显示为静海缺氧环境，有利于黑色页岩的生成。
铀在表生作用中非常活泼，容易氧化成较易溶解的铀酰络离子，在水的作用下发生迁移，所以在低能环境下铀较易富集，含量较高。而钍在自然界中仅作为不易溶解的四价离子存在，表生条件下以机械迁移为主，并能在残积物、冲积物和滨海沉积区发生富集，较易存在于高能条件下。因此，U/Th比值能反映地球化学沉积环境，且海相地层U/Th比值一般大于0．2［25］。本区内，U/Th值最低为0．28，最高为16．64，平均在3．76（表2b），比值特别高，是典型的还原环境。
从微量元素的分析来看，黔北地区下寒武统底部黑色岩系形成于特定的成岩环境中，为了进一步探究这种特定的成岩环境，我们对该区页岩的稀土元素进行球粒陨石标准化和北美页岩标准化。通过对相关参数的分析来探讨黔北地区下寒武统黑色页岩的地球化学特征及其沉积环境。已有的研究［26］表明，泥质岩中的稀土含量在沉积岩中最高（海洋锰结核和磷酸盐除外）。世界不同地区后太古代页岩，稀土元素地球化学参数很相近，稀土元素分布模式互相平行。本文所研究样品其球粒陨石［27］和北美页岩［28］标准化后的稀土分布模式如图2和图3。
稀土元素的总量对于判断岩石的原岩特征和区分岩石类型有重要意义。从其球粒陨石标准化后的配分曲线上也可以看出，曲线为右倾的L型，轻稀土明显富集，重稀土段趋于平缓（图2），这与典型的后太古代页岩的稀土组成特征基本一致。究其原因，沉积作用过程中所发生的稀土元素分离起主要作用的是稀土元素的水合和吸附络合物的溶解性，轻稀土较易被风化形成的黏土物质吸附而富集在悬浮物中，而页岩则比较容易富集这种黏土物质，于是就出现了这种轻稀土明显富集的特点。轻重稀土的比值能较好的反映REE的分异程度，本区内轻重稀土比值大，一般在6 12之间，显示为壳幔源物质沉积特征。4．2深部物源的影响
研究区内20个样品中八个样品的δEu值大于1，QB-12的值达到4．04之多，平均为1．25
。
图2黔北地区下寒武统底部黑色页岩球粒陨石标准化分布模式
Fig．2Chondrite normalized REE patterns of lower Cambrian black shale in the north of Guizhou Province
52第1期李娟等：黔北地区下寒武统底部黑色页岩沉积环境条件与源区构造背景分析
图3
黔北地区下寒武统底部黑色页岩北美页岩标准化分布模式图
Fig．3
NASC normalized REE patterns of lower Cambrian black shale in the north of Guizhou Province
Dulski （1994）认为通过ICP —MS 所测得正Eu 异常应该考虑到Ba 元素的干扰。由此，我们做出δEu 随Ba 元素含量变化的关系图。由图4可见，δEu 与Ba 元素含量成正相关关系，拟合度为0．944，相关性较好，还可以看出Ba 元素含量在3000μg /g 以下时δEu 随Ba 变化不显著，且此时δEu 的值在1．0以下，随着Ba 的不断增大，δEu 与之成正相关的关系较明显
。
图4
δEu 随Ba 元素含量变化
Fig．4
Diagram of correlation between δEu and Ba
高异常的Eu 值除了受到实验中钡元素的影响外，笔者认为这可能与深部热液活动有关。Fryer 等
提出正Eu 异常的产生是还原条件下Eu 3+
转变成Eu 2+所致，然而，研究证实在氢氧化铁沉淀的环境中
Eu 3+是主要的；同时，一般的海水也不具备促使还原的值。因此太古代的条带状铁硅质建造的异常被解释为强还原的热液流体注入或大洋玄武岩经受海底蚀变而继承了来源区的特征。本研究区内正Eu 异常反映了深部热液活动的影响。因此稀土元素地球化学可以为热液活动的存在提供一定的依据。
另外，
Mo 、Sb 、U 、Cd 、V 、Ba 、Tl 、Ni 、W 、Cr 、Cs 、Cu 、Zn 、Bi 等的高富集和Sr 、Re 的强烈亏损也可能与热液活动有关
［29，30］
。黔北下寒武统牛蹄塘组黑色页
岩中元素的相对富集和亏损也表明，在沉积的过程中可能由于深部热液的活动混入了这些元素。
Co /Zn 比值可以作为区分热液来源和正常自生
来源的敏感指标［31］
。热液来源的Co /Zn 比值较低，平均为0．15；而其他铁锰结核一般在2．5。研究区内
Co /Zn 比值平均为0．12，显示热液成因特点。Th /Sc 和Th /U 比值平均分别为0．93和0．86，这与上地壳中相应元素的比值（1和3．8）以及地壳中黏土岩（1和3．4）的平均比值［32］
相比明显偏低，这
也说明了来自深部的铁镁物质物源的存在。
4．3源区构造背景4．3．1
物源分析
黔北地区下寒武统黑色页岩的化学组分中石英含量在34% 78%之间，
平均含量为56%，且斜长石的含量明显大于钾长石，说明沉积物来自富钠长石的
母岩区，而钠长石是酸性岩的主要矿物组合，这说明了该区物源的酸性岩性质。但是由于有些样品石英的含量比较低，处在基性岩的范畴内，说明其受深部热液活动的影响而具有基性岩的性质，也说明了母岩的混合成因。
从微量元素上看，
Condie ［33］提出了Th —Hf —Co 物源判别图解。黔北地区样品投点图母岩处于长英质火成岩区和页岩区（如图5所示），说明该区既具有被动大陆边缘的物源特征又具有长英质岛弧的物源特征。
62沉积学报第31卷
图5稀土Th—Hf—Co物源判别图解（据Condie［33］）A．长英质火成岩；B．板内石英岩；C．长石砂岩；
D．页岩（平均地壳）；E．杂砂岩（岛弧）
Fig．5Th-Hf-Co provenance discrimination
diagram（after Condie，1989）
A．felsic volcanic rocks；B．quartzite from cratonic basin；C．feldspar sand-stones；D．shale（average upper continental crust）；E．graywackes（arcs）
稀土元素的总量对于判断岩石的原岩特征和区分岩石类型上有重要意义。稀土元素的分布模式是指示盆地沉积源区性质的很好的指标［34，35］。图2中各样品的稀土分布模式总体平行呈一致变化，有些样品出现异常，说明研究区的黑色页岩具有相对类似的物源，深部热液活动提供了丰富的物质来源。
沉积岩对其母岩的稀土元素具有很强的继承性，其中表征Eu异常程度的δEu在稀土元素地球化学参数中占有较重要的地位，可作为鉴别母岩物质来源的重要参数。若母岩为花岗岩，沉积岩多具负Eu异常；若母岩为玄武岩，沉积岩多为无Eu异常［36］。研究区内δEu变化较大，从0．64到4．04，平均为1．25，说明该区黑色页岩的母岩具有混合成因的性质。
为近一步探讨这种关系，我们以w（ΣREE）为横坐标、w（La）/w（Yb）为纵坐标，采用对数坐标系成图并与已知母岩的落点区域对比（图6），结果显示样品多数落于沉积岩、花岗岩和碱性玄武岩的交汇区附近，反映了母岩岩性的混合成因。
4．3．2构造环境分析
研究表明，碎屑沉积岩地球化学特征在很大程度上受到其所处构造背景的控制，因此不同构造背景下形成的碎屑岩具有不同的地球化学特征。
Roser等［38］提出的K
2O/Na
2
O—SiO
2
构造背景判
别图解。
黔北地区下寒武统黑色页岩样品投点图
图6研究区页岩w（REE）—w（La）/w（Yb）图解
（底图据Allegre等［36］）
Fig．6w
（REE）
vs w
（La）
/w
（Yb）
diagram of black shale
in the study area（based on Allegre，et al．，1974）
（图7）可以看出，本区内构造背景主要以被动大陆边
缘为主，兼有活动大陆边缘和大陆岛弧的构造背景的
性质。这种多相的构造背景与上文分析的深部热液
活动的影响是密切相关的
。
图7SiO2—（K2O/Na2O）构造背景判别图解
（据Roser等［38］）
Fig．7SiO
2
—（K
2
O/Na
2
O）tectonic discrimination
diagram（after Roser，et al．，1988）
一些微量元素如Th、Sc、Zr、Hf等因为有很好的
稳定性［39］，所以他们之间的组合特征也能够用于分
析沉积盆地的构造背景。Bhatia［40］研究得出对于大
洋岛弧构造背景，沉积岩中的La/Th为6．7+2．0，而
72
第1期李娟等：黔北地区下寒武统底部黑色页岩沉积环境条件与源区构造背景分析
图8
La —Th —Sc 和Th —Sc —Zr /10构造背景判别图解（据Bhatia 等［41］）
A．大洋岛弧；B．大陆岛弧；C．活动大陆边缘；D．被动大陆边缘
Fig．8
La －Th －Sc and Th －Sc －Zr /10tectonic discrimination diagram （after Bhatia ，et al ．，1986）
A．oceanic island arc ；B．continental island arc ；C．active continental margin ；D．passive continental margin
Hf 的含量约为2μg /g ；对于大陆岛弧构造背景，La /
Th 的值约为4．5，Hf 的含量约为4 5μg /g ；对于大陆边缘构造背景（包括活动大陆边缘和被动大陆边
缘），
La /Th 约为2．6，Hf 的含量一般大于5μg /g 。本次研究样品的La /Th 值2．31 4．97之间，Hf 的含量介于2．72 7．70μg /g 之间，说明黔北地区黑色页岩的物源区有大陆边缘和大陆岛弧的构造背景。另外，在微量元素La —Th —Sc 和Th —Sc —Zr /10判别图解上（图8，Bhatia ，et al ．，
1986）也得到了相似的结论。Bhatia1985年［37］曾以澳大利亚东部的资料为基础，总结了判断沉积盆地构造环境的稀土元素特征
（表5），认为来自大洋岛弧构造背景、源区为未切割的岩浆弧的沉积物，具有低的稀土总量、弱的轻稀土富集和基本无负铕异常的特征；来自大陆岛弧构造背景、源区为切割岩浆弧的沉积物，有较高的稀土总量和中等的轻稀土富集、弱的Eu 负异常；而来自安第斯型活动大陆边缘、被动大陆边缘、地台和克拉通内构造高地的沉积物，有高的稀土总量、轻稀土富集和明显的负Eu 异常。通过以上比较可以看出，本区内样品参数多数落在被动大陆边缘的构造背景范围
内，但是Ce 、ΣREE 和δEu 却与大陆岛弧和活动大陆
边缘的构造背景较为接近，
因此可以判断黔北地区以被动大陆边缘的构造背景为主。而存在的大陆岛弧
和活动大陆边缘的构造背景，我们可以用深部物源的影响作为解释。早寒武世早期，南方大陆的拉张活动达到高潮，海底扩张导致地幔深部物质上涌，使得该区黑色页岩在地球化学组成上保留了大陆岛弧构造背景的性质，这也可以从微量元素的分析得到论证。赵振华等研究［42］
认为不同构造环境的沉积岩中Eu 异常表现不同：被动大陆边缘的沉积物是由多次再循环的沉积碎屑、古老侵入岩及变质岩组成，他们的稀土组成与太古宙之后页岩的平均值相似，富轻稀土，Eu 为负异常；相反，活动大陆边缘沉积物的源区主要为分异程度低的火山岩，其特点是相对富重稀土，无Eu 亏损。本区内页岩样品的δEu 除了部分样品因为受到深部物源的影响，其他大部分为负异常，Eu 特征与被动大陆边缘的沉积物Eu 的特征一致，说明黔北地区下寒武统底部的黑色页岩有被动大陆边缘构造环境。
从研究区的地质背景上看，贵州统一的大陆地壳
表5
黑色页岩样品均值和不同构造背景沉积盆地杂砂岩的REE 特征比较
Table 5
REE characteristics of sample mean of black shale in the study area and graywackes from different tectonic settings
构造背景源区类型w （La ）w （Ce ）w （ΣREE ）w （La ）/w （Yb ）w （LREE ）/w （HREE ）
（La /Yb ）
N
Eu /Eu *
大洋岛弧未切割的岩浆弧8+1．719+3．758+104．2+1．33．8+0．92．8+0．91．04+0．11大陆岛弧切割的岩浆弧27+4．559+8．8146+2011．0+3．67．7+1．77．5+2．50．79+0．13
安第斯型大陆边缘基底隆起377818612．59．18．50．6被动大陆边缘克拉通内构造高地
398521015．98．510．80．56样品均值
38．8
64．4
168．4
14．4
8．5
8．4
1．2
注：单位为μg /g
82沉积学报第31卷
是从中元古宙晚期到早古生代末，通过大陆边缘活动带的向洋迁移实现的。早古生代早期，大陆边缘及稳定大陆地区浅海范围内的沉积活动兼而有之［16］。这为上述分析提供了依据。
5结论
黔北地区下寒武统底部黑色页岩样品主要以石英和黏土矿物为主，石英含量平均为55．75%，粘土矿物含量平均为28．35%，以伊利石为主，副矿物主要是黄铁矿。研究区黑色页岩样品的的稀土总量较高，轻重稀土分异明显，轻稀土明显富集，Eu正异常明显，Ce出现负异常。
黔北地区下寒武统底部黑色岩系样品中w V/
（w
Ni +w
V
）最高为0．98，最低为0．48，平均为0．78，
显示为静海缺氧环境；U/Th比值平均在3．76左右，比值特别高，是典型的还原环境；样品的Ce亏损的出现反映了原岩沉积时的环境是干燥气候的环境。这些都说明了研究区的黑色页岩形成的沉积环境是静海缺氧的还原环境。
研究区黑色页岩样品中Mo、Sb、U、Cd、V、Ba、Tl、Ni、W、Cr、Cs、Cu、Zn、Bi等的高富集和Sr、Re的强烈亏损以及正Eu异常和较低的Co/Zn比值均反映了黔北地区下寒武统底部黑色页岩受到深部热液活动的影响。
根据主、微量元素和稀土元素组合及比值特征可以看出黔北地区下寒武统底部黑色页岩的源岩具有花岗岩、沉积岩和玄武岩等多成因性质；源区构造背景以被动大陆边缘的构造背景为主，因为受到深部热液活动的影响，也显示出大陆岛弧的构造背景的特征。
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Depositional Setting and Tectonic Background Analysis on Lower
Cambrian Black Shales in the North of Guizhou Province
LI Juan 1
YU Bing-song 1
GUO Feng 2
（1．State Key Laboratory of Geological Process and Mineral Resources ，China University of Geosciences ，Beijing 100083；
2．Engineering ，Computing and Mathematics Faculty ，University of Western Australia ，Western Australia ，6009）
Abstract ：In order to discuss depositional setting and its tectonic background of the black shale and on the base of the researched 20profiles ，we chose 20samples collected from bottom of lower Cambrian in the north of Guizhou Province to test and analyze clay minerals ，X-ray diffraction of the rock minerals and trace elements （including REE ）．Current study shows that the main minerals are quartz whose average content are 55．75%，and clay minerals whose average content are 28．35%，Among which ，the average content of illite is 59%，and the main aeceasory mineral is pyrite in the bottom of lower Cambrian in the north of Guizhou Province ；ΣREE is very high and the differentiation between
LREE and HREE is distinct which LREE is enriched and Eu is postive anomaly and Ce is negative anomaly ；the aver-age ratio of W V /（W Ni +W V ）and U /Th is respectively 0．78and 3．76and the depleted Ce together reflect that Black shale in the north of Guizhou Province forms in reduction environment with stable crust ，transgression sea climax and open sea area ；the enrichment of trace elements Mo ，Sb ，U ，Cd ，V ，Ba ，Tl ，Ni ，W ，Cr ，Cs ，Cu ，Zn ，Bi ，strongly depleted Sr ，Re ，positive Eu anomaly and the lower Co /Zn ratio of the Black shale in the north of Guizhou Province are most likely due to a hydrothermal input ；．By the contrast of major elements ，trace elements and REE parameters ，a con-clusion can drawn that in research areas source rocks are mainly sedimentary rocks and granitic rocks with a few local-ly-involved basalt components ，the tectonic setting is mainly passive continental margin and partly continental island arc because of hydrothermal input．
Key words ：black shale ；trace elements ；REE ；depositional setting ；tectonic setting
1
3第1期
李娟等：黔北地区下寒武统底部黑色页岩沉积环境条件与源区构造背景分析
卷(V o lum e )25,期(N um ber )1,总(To tal )99矿 物岩 石 页(Pages )62-66,2005,3,(M ar ,2005) J M I N ERAL PETROL 贵州遵义下寒武统黑色岩系型N i ,M o 矿床 R b 2Sr 同位素测年与示踪研究 江永宏1,2, 李胜荣1 1.岩石圈构造与深部过程及探测技术教育部重点实验室,中国地质大学,北京 100083; 2.中国地质调查局发展研究中心网络室,国土资源部,北京 100011 【摘 要】 湘、黔地区张家界、遵义一带分布有黑色岩系型N i 2M o 2PGE 矿床,对R e 2O s 同位素研究发现张家界和遵义两地矿床虽相距400km ,但它们是同一期矿化作用的产物,其等时线年龄(542M a ±11M a )为金属矿物生成年龄,也为矿化年龄,接近前寒武纪和寒武纪的分界时限,而铷2锶测年一般被认为是反映后期构造热事件年龄,研究发现R b 2Sr 等时线年龄大约为277M a ±37M a ,相当于石炭与二叠界线年龄(290M a ),属于海西晚期。R b 2Sr 同位素体系与R e 2O s 同位素体系有显然不同的物质来源。R e ,O s 同位素显示它 们是同一期矿化作用的产物,而187O s 186O s =16.355 ～96.664(平均62.081),不仅高于陨石和地幔的相应值,也高于海洋沉积物的比值,其下限值与地壳的均值较为接近,体现了 陆相壳源特征,显然黑色岩系的物质来源多样,不限于海水。87Sr 86Sr 为0.7120± 0.0020,明显高于玄武岩的值(0.704),而比陆源硅酸盐的值(0.720)偏低,表明为陆源物 质和深源物质的混合物,而且深源物质对87Sr 86Sr 的影响大于来自于岛弧间浅海陆棚地 区的陆源物质。因为后生期构造热变质事件与有机质的热解过程或热演化史相关,所以该过程应影响了成矿早期富集的PGE 元素在后生期,伴随着热变质事件而出现在富烃有机质流体中的活化、迁移以及再次富集。 【关键词】 贵州;遵义;下寒武统;黑色岩系型N i ,M o 矿床;同位素;测年;示踪中图分类号:P 597 文献标识码:A 文章编号:1001-6872(2005)01-0062-05 收稿日期:2004-09-09; 改回日期:2004-12-31 基金项目:国家自然科学基金(40073012);国家重点基础研究发展规划(G1998040800);国土资源大调查(199910200264,20001020223023,200313000068202) 作者简介:江永宏,男,32岁,博士(编辑),矿物学、岩石学、矿床学专业,研究方向:成矿矿物学1 在湘、黔地区张家界、遵义一带的下寒武统底部 的矿化黑色岩系,被认为是一重要的界线事件层,同时又被称为“多元素富集层”。围绕着与该“多元素富集层”相关的黑色岩系型富贵金属镍钼矿床的矿化物质来源、矿床成因模式、界线事件性质、生物矿化现象等已开展了很多研究工作。因为R e 是亲铁的分散元素并主要聚集于辉钼矿中,所以可通过R e 2 O s 同位素研究进行黑色岩系硫化物层的物质来源 判定。铼2锇测年法是依据187R e 通过Α2衰变为187O s 引起锇同位素异常了来计算地质体年龄的,是一种直接测定金属矿床年龄的较好办法。从理论上而言,铼2锇等时线法所测年龄直接为金属矿物生成年龄, 也为矿化年龄。李胜荣等将数据投绘在187O s 188O s 2187 R e 188 O s 图上,发现等时线年龄为542M a ±11
第34卷第3期OIL ＆GAS GEOLOGY 2013年6月 收稿日期：2012－02－23；修订日期：2013－05－10。 第一作者简介：徐美娥（1975—），女，工程师，石油地质。E-mail ：xume．syky@sinopec．com 。基金项目：国家科技重大专项（2011ZX05005－001）；中石化科技部项目（P09015）。 文章编号：0253－9985（2013）03－0301－06 doi ：10．11743/ogg20130304 四川盆地东南部中、下寒武统膏岩盖层 分布特征及封盖有效性 徐美娥，张荣强，彭勇民，陈霞，冯菊芳 （中国石化石油勘探开发研究院，北京100083） 摘要：通过野外剖面、钻井剖面的精细对比，结合宽带约束的地震资料反演，对四川盆地东南地区中、下寒武统膏岩盖层的分布特征进行了研究，并在四川盆地及周缘构造演化的基础之上对中、下寒武统膏岩盖层的封盖有效性进行了探讨。四川盆地东南地区中、下寒武统膏岩连片分布，呈北东向展布，发育两个膏岩厚度中心，膏岩展布和圈闭分布完全匹配。在加里东期和印支期，四川盆地东南地区中、下寒武统膏岩层未遭受破坏，能够有效封盖震旦系古油（气）藏；在燕山期和喜马拉雅期，则膏岩层遭受破坏，失去了对丁山－林滩场地区古油（气）藏的封盖作用。同时指出，七跃山断裂以西地区膏岩层在后期构造运动中未被完全破坏，能够对盐下油气藏起到封盖作用，是川东南地区寒武系盐下的有利勘探区带。关键词：断裂；封盖有效性；膏岩；中、下寒武统；川东南地区中图分类号：TE112．322 文献标识码：A Distribution and sealing effectiveness of Middle-Lower Cambrian evaporite cap rocks in the southeastern Sichuan Basin Xu Mei ’e ，Zhang Ｒongqiang ，Peng Yongmin ，Chen Xia ，Feng Jufang （Exploration ＆Production Ｒesearch Institute ，SINOPEC ，Beijing 100083，China ） Abstract ：Based on correlation of outcrop section with wellbore pofile and in combination with seismic inversion under the constraint of broadband ， this paper analyzed the distribution of the Middle-Lower Cambrian evaporite cap rocks in the southeast of Sichuan Basin．It also discussed the sealing effectiveness of the evaporite cap rocks based on study of the tec-tonic evolution of Sichuan Basin and its periphery．In the southeastern Sichuan Basin ，the Middle-lower Cambrian evapo-rites are widely distributed in northeast direction with two thickness centers ，and the distribution of evaporites coincides perfectly with the trap distribution．During the Caledonian and Indosinian period ， sealing capacity of the Middle-Lower Cambrian evaporites was not destroyed ，so they could serve as effective seals for the Sinian ancient oil （gas ）accumula-tions．Whereas ， their sealing capacity was lost during the Yanshan and Himalayan period ，thus the ancient oil （gas ）accu-mulations in the Dingshan-Lingtanchang area were not effectively preserved．As the Middle-Lower Cambrian evaporite cap rocks to the west of Qiyueshan fault were not destroyed completely post-Indosinian movement ，they could effectively seal the presalt Sinian oil （gas ）accumulation ，thus this area is favorable for petroleum exploration in the pre-salt strata in southeastern Sichuan Basin． Key words ：fault ，sealing effectiveness ，evaporite ，Middle-Lower Cambrian ，southeastern Sichuan Basin 大型油气田及煤层气开发科技重大专项最新研究 成果表明，四川盆地及周缘寒武系盐下领域天然气资 源量巨大，可达16452.4?108m 3。但经过40多年的油气勘探，在四川盆地下古生界仅发现了威远气田，勘 探成效较差。前人的实践也证明， 四川盆地海相层系油气成藏的关键要素是保存条件 ［1－7］ 。对全球大型油气田（藏）盖层岩性的统计也表明，膏岩作为优质盖 层，虽然分布面积只占8%，却封盖了全球总油气储量 的55%（USGS ， 2006）［8］。最近几年中石化和中石油在四川盆地海相层系相继发现了几个特大型气田：普光气田、 元坝气田和龙岗气田，这些气田在经历多期构造运动而能保存下来，三叠系嘉陵江组和雷口坡组的膏岩是关键。普光特大气田的区域盖层是以中三叠统雷口坡组及其以下嘉陵江组和飞仙关组顶部飞四段的
泥页岩孔隙结构表征方法及影响因素研究 1前言 页岩气是一种典型的非常规天然气，在20世纪70年代中期之前曾被归入非经济可采资源，随着天然气开发技术的进步以及对天然气的依赖逐渐变为经济可采资源。页岩气因其资源潜力巨大和经济效益显著受到各国政府及能源公司的重视，在北美地区已经取得了良好的勘探开发效益。作为目前页岩气产能最大的国家—美国，页岩气已成为继致密砂岩气和煤层气之后的又一重要的非常规天然气资源。 中国海相页岩十分发育，分布广、厚度大[1]。中国巨厚的烃源岩，良好的生烃条件，寻找页岩气藏具有较好的可行性，其中最有勘探潜力为四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组[2]。 泥页岩中的基质孔隙网络是由纳米到微米级别的孔隙组成。在页岩气体系内这些伴生有天然裂缝的孔隙，构成了在开发过程中让气体从泥页岩流动到诱导裂缝中的渗流网络[3]。国外已广泛利用纳米CT、FIB-SEM、气体吸附法、高压压汞法和核磁共振等先进研究手段来对页岩孔隙结构进行大量的微观观测与分析，已经证实了这些泥岩中的不同孔隙的存在。在国内也有一些学者对泥页岩储集层特征、类型及其形成条件进行研究，并提出页岩气储集层的评价参数。邹才能等通过纳米CT技术在泥页岩中首次发现了纳米级孔隙，掀开了油气储集层纳米级孔隙研究的序幕[4]。但是目前对于泥页岩中的孔隙体系尚没有统一的分类方案，这将不利于人们对泥页岩中复杂多变的孔隙特征的识别，而且常规测试手段分析泥页岩孔隙结构还存在多种局限。介于泥页岩作为页岩气这种重要非常规气藏的储层，其孔隙类型、孔隙结构及其连通性都是评价页岩气储层的关键因素，我们有必要对泥页岩孔隙类型以及其结构特征进行系统的研究。本文主要是通过归纳总结近年来国内外学者在泥页岩孔隙研究中对其孔隙的描述以及表征的方法基础上，找到适合国内泥页岩孔隙的分类体系以及能够准确客观表征泥页岩孔隙结构的方法，为页岩气的勘探开发提供支持。 2国内外研究现状 北美是全球目前唯一实现页岩气商业化开采的地区。美国页岩气开采最早，可追溯到1821
第54卷 第6期 2008年11月 地 质 论 评 GEOLOGICAL REVIEW V ol.54 N o.6N ov . 2008 收稿日期:2008 01 08;改回日期:2008 06 10;责任编辑:章雨旭。 作者简介:祝有海,男,1963年生。研究员。主要从事沉积学、岩相古地理和海洋地质研究。Email:zyh@https://www.doczj.com/doc/ee18223582.html, 。 华北地区下寒武统的划分对比及其沉积演化 祝有海 1) ,马丽芳 2) 1)中国地质科学院矿产资源研究所,北京,100037;2)中国地质科学院地质研究所,北京,100037 内容提要:华北地区下寒武统具有明显的 两灰两红 四套岩石组合,代表两个潮湿!干旱的沉积旋回,据此自下而上可分成辛集组、硃砂洞组、昌平组和馒头组四个岩石地层单元和H us asp is 、M eg ap alaeo lenus f engy angens is 和Redlichia chines is 三个化石带,并可能分别与南方的筇竹寺阶、沧浪铺阶红井哨段、乌龙箐段和龙王庙阶相对比。早寒武世沉积时,华北地台具有 北高南低、西高东低 的古地貌格局,海水沿地台西南缘的贺兰!六盘坳陷和地台南缘的晋豫裂坳陷及豫!皖陆块依次北侵,并在早寒武世末期浸漫了大部分华北古陆。早寒武世时,郯庐断裂带东侧的吉南辽东地区可能位于地台南缘,其沉积特征与断裂带西侧的豫皖苏鲁地区非常相似,只是中生代发生了大规模的郯庐断裂左行平移才形成现今的地质构造格局。 关键词:下寒武统;地层划分;地层对比;沉积演化;华北地台 华北地区(指传统上的华北地台区)是我国寒武系分布最广泛的地区之一,主要发育有一套滨浅海相碎屑岩!碳酸盐岩。区内中!上寒武统发育齐全,界线清楚,生物化石丰富,研究程度极高,并以山东张夏馒头山和崮山剖面为基础建立起我国中、上寒武统的标准地层层序(项礼文等,1981;1999)。但对馒头组之下的下寒武统地层,因各地出露不一,化石较为稀少,对其划分对比一直比较薄弱,地层名称也极为繁杂和混乱。有的简单划分成一组,如北京的昌平组、河北的府君山组、辽西的老庄户组、辽东的碱厂组、山东的五山组、安徽的猴家山组、河南的硃砂洞组或辛集组、宁夏的苏峪口组等,有的虽对某一地区进行了较详细的划分,如吉林的水洞组、黑沟组和碱厂组等(石新增,1986),但缺乏全区的统一对比,难以把握华北地区寒武纪早期的沉积全貌。同时,随着调查研究的不断深入,一些原属于前寒武系的地层也不断上提到下寒武统,如辽东半岛的大林子组(王敏成等,1986;洪作民等,1987)、徐淮地区的金山寨组等(周本和等,1984),更加剧了下寒武统划分对比的混乱。刘德正虽对郯城!庐江断裂带附近的这套地层进行了较详细的划分,并尝试进行了全区的对比,但划分过于繁琐(2组4亚组15岩性段),且将馒头组恢复到馒头页岩组的原始含义(包括现通用的馒头组+毛庄组+徐庄组),对比也不全面(刘德正,1986;2000;2002)。本文依据区内十多 条剖面的详细观测和研究,结合前人的大量地层资料,提出华北地区下寒武统的划分对比方案,并讨论这一地区寒武纪早期的沉积演化。 1 地层单元划分 华北地区下寒武统一般缺失早期沉积,中、晚期沉积往往超覆在前寒武系的不同层位之上,两者呈平行不整合或角度不整合接触。总体而言,华北地区发育齐全的下寒武统具有明显的 两灰两红 四套岩石组合,分别代表两个潮湿!干旱的沉积旋回,且各自具有明显不同的沉积特征、古生物组合和含矿性。若考虑到当时的华北地区是统一的整体,潮湿!干旱沉积旋回基本上应具有等时性特征,是地层划分的重要依据。因此,笔者等主要依据岩性及其古生物组合,结合地层出露状况、接触界线、含矿性,并考虑到现有的划分方案和地层名称使用习惯,将华北地区的下寒武统自下而上划分为辛集组、硃砂洞组、昌平组和馒头组(表1)。1.1 辛集组 辛集组最初由河南地质研究所(1962)创立,命名地点在河南鲁山辛集村。该组地层仅分布于华北地台南缘、西南缘和东北缘等地,以海相的含磷碎屑岩为特征,主要有含磷砾岩、砂岩、石英砂岩、粉砂岩,并夹磷块岩、砂质灰岩、白云岩等。辛集组平行不整合于前寒武系(河南等地以罗圈组冰碛岩为代
钢筋混凝土坡屋顶的结构设计 近几年，钢筋混凝土坡屋顶的应用已经十分广泛，其正确设计方法的研究确立非常迫切其目标可以是取消或减少屋顶内的梁柱，实现大空间，让屋顶板下整洁干净除给结构专业本身带来效益外，还能给建筑专业的设计开拓新余地，最终让广大用户房地产开发商受益，其意义深远 常见的实际工程，设计者在计算的力学模型中，往往把坡屋顶看成垂直投影下的平面梁板,或把平脊斜脊轮廓线当成框架盲目地加梁斜柱事实上，对于一般方形平面的房屋，双坡多坡屋顶的受力状态与拱壳结构类似平脊斜脊的横断面都是人字型的折板，无论是否布置梁柱，其脊线的变形形态根本不同于框架上述做法都会使计算结果与真实的结构内力大相径庭在施工过程中，屋脊梁板斜交处模板形体复杂，多种角度的钢筋交错重叠，安装浇注都很困难这些在工程中也很常见，是典型的画蛇添足 有学者运用弹性薄壳理论的数学物理方法，分析折板屋盖的内力变形，揭示了在底座四周边既无水平外涨又无竖向沉降位移情况时的竖直荷载效应规律[2][3][4]，在一定程度上体现了拱壳的特点然而，假定这样的边界条件，与一般工程的实际情况相差甚远，掩盖了屋檐纵向跨中有沉降，底边缘承受拉力的根本特点，所以不能用于一般工程设计 二．本文方法概述 对于一般常见的跨度，本方法取消屋脊梁，基本不加腋但在周边屋檐下要设框架梁或圈梁兼窗过梁对于平面为长矩形的多开间多柱情况，在建筑专业布置有横隔墙的每对中间柱之间在进深方向设置宽度同墙厚，可藏砌在墙里的拉梁除跨度较小的情况外，拉梁上方有双坡贴板屋面斜梁对于住宅，如果建筑专业需要，可争取实现在每户范围内顶棚无梁外露，见图1类似桁架理论，本方法强调利用构件轴向力效应，但与桁架的区别在于内力分布不仅沿杆单根轴线而且还沿板平面一般每块板都具有折板的受力特征，在承受屋面重力风力地震荷载，造成顺沿板平面的内力分量时，每块板都相当于有加强翼缘的薄壁梁纵向支座之间由拱壳效应产生的板的横推力就是靠薄壁梁的抗弯反力水平分量平衡的在板承受上述荷载的垂直分量时，每块板就相当于有嵌固边的多边支承板本方法的设计要点，就是有意识地建立完善坡屋顶的拱折板体系，在屋檐标高处用尽可能少的水平拉梁平衡斜板的水平推力其计算方法可分为手算法和计算机法,本文重点讨论手算法手算方法取坡屋顶的单坡板作为隔离体，通过近似地整体分析，简化确定板的边界条件，求解顺沿平面垂直平面两种荷载效应，在直法线假定下对各种内力线性叠加，检验稳定，综合配筋本方法追求可操作性，用一般工程师相对熟悉的计算步骤解决较复杂的问题
基金项目：国家科技重大专项“页岩气勘探开发关键技术研究项目”（编号：２０１１ＺＸ０５０１８）。 作者简介：钟太贤，１９６４年生，高级工程师；现主要从事油气田勘探开发科技管理工作。地址：（１００００７）北京市东城区东直门北大街９号中国石油大厦。电话：（０１０）５９９８６０１７。Ｅ‐ｍａｉｌ：ｚｈｔｘ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ 中国南方海相页岩孔隙结构特征 钟太贤 中国石油天然气集团公司科技管理部 钟太贤．中国南方海相页岩孔隙结构特征．天然气工业，２０１２，３２（９）：１‐４． 摘 要 我国南方古生界页岩成熟度高，页岩储层孔隙、裂隙类型多样，微米—纳米级孔隙发育。正确认识页岩孔隙特征是研究上述地区页岩气赋存状态，储层性质与流体间相互作用，页岩吸附性、渗透性、孔隙性和气体运移等的基础。为此，采用观察描述和物理测试两类方法对南方海相页岩孔隙特征进行了研究：前者通过手标本、光学显微镜、扫描电镜、核磁共振光谱学法、小角度Ｘ射线散射法等手段直观描述页岩孔隙的几何形态、连通性和充填情况，统计孔隙优势方向和密度，拍摄照片等，以确定页岩成因类型；后者通过Ｈｅ孔隙率测定、压汞实验、低温液氮吸附、低温ＣＯ２吸附等方法定量测试页岩孔容、孔径大小及其分布、孔隙结构、比表面积等，以评价页岩含气性。结果表明：该区古生界页岩储层中纳米级孔隙以干酪根纳米孔、颗粒间纳米孔、矿物晶间纳米孔、溶蚀纳米孔为主，喉道呈席状、弯曲片状，孔隙直径介于１０～１０００ｎｍ，主体范围为３０～１００ｎｍ，纳米级孔隙是致密储层连通性储集空间的主体；按孔径大小，将页岩储集空间分为５种类型：裂隙（孔径大于１００００ｎｍ）、大孔（孔径介于１０００～１００００ｎｍ）、中孔（孔径介于１００～１０００ｎｍ）、过渡孔（孔径介于１０～１００ｎｍ）、微孔（孔径小于１０ｎｍ）。 关键词 中国南方地区 古生代 海相页岩 储集层 纳米级孔隙 观察描述法 物理测试法 页岩气 ＤＯＩ：１０．３７８７／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００‐０９７６．２０１２．０９．００１ 国外已广泛利用氩离子抛光‐ＳＥＭ、纳米ＣＴ、ＦＩＢ‐ＳＥＭ等先进研究手段来对页岩储层进行大量的微观观测与分析，页岩之所以能够作为储层，是因为其中大 量发育纳米级—微米级孔隙。页岩储层非均质性极强，渗透率极低，天然气赋存状态、渗流方式有别于常规储层，大大推进了页岩储层描述表征技术进步，实现了页岩从烃源岩到储层的革命性转变。已有的研究成果表明：气体（流体）活动的体积大小依赖于孔隙的大小且存在于孔隙的中心部位，这个部位分子与分子之间以及分子与孔隙壁之间相互作用力的影响最弱；在孔径小于２ｎｍ的孔隙内，ＣＨ４分子通常在孔隙壁作用力场影响下处于吸附状态，由于孔隙壁效应使得超临界ＣＨ４以结构化方式存在；直到孔径达到５０ｎｍ，气体的热力学状态发生改变，分子才在孔隙中产生运动。正是这种纳米级孔隙的大量存在，特别是与微米级孔隙相连接的纳米级孔隙网络共同控制了页岩气的赋存和运移机理［１］ ，以及由此导致的气体热力学状态 的复杂性，使得页岩气成藏特征难以用传统的达西流模型很好地进行表述。页岩气主要以３种状态存在于页岩储层中：①以物理或化学的形式吸附在干酪根和黏土颗粒表面上；②以游离气的形式存在于有机质分解或其他成岩、构造作用所形成的孔隙或裂缝中；③少量页岩气甚至可以在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。其中，以游离态和吸附态为主，而孔隙大小则是决定其存在状态的关键：在较大孔隙中页岩气主要以游离方式储集在孔隙裂缝中，而在较小孔隙中页岩气通 常以吸附状态为主［２‐４］ 。由此可见，孔隙度大小直接控制着游离态天然气的含量，而渗透率则是判断页岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数，二者构成了页岩储层研究中最重要的２个参数。 １ 页岩孔隙结构实验分析技术 目前，国内对于页岩储集空间的研究还处于探索
页岩孔隙结构及多层吸附分形模型 分形是1975年由美国学者Mandelbrot [1]首先提出的。自然界中的物体形态各异，结构复杂，组合多样，远远超出了一般意义上研究的规则形状范畴。因此，仅仅采用理想的规则模型研究这些非均质性强、结构差异大的目标有很大的局限性，而这些复杂结构往往表现出 分形特征中的幂律关系[2]。Katz 等[3]把分形几何理论用来分析多孔介质内部的几何结构。他 们的研究表明；多孔介质的孔隙空间和孔隙界面都具有分形结构，有相同的分形维数，并且可以由分形维数来预测多孔介质的孔隙度。目前在多孔介质孔隙、渗流、吸附等方面已有许多基于分形几何学的研究。 在本章节中，将分别对多孔介质分形孔隙结构模型和具有分形表面的多层吸附分形模型进行研究，在已有模型的基础上进行修正，通过理论分析和实验验证将模型应用于泥页岩的孔隙结构和吸附特性研究上，分析分形维度对泥页岩多孔介质各种物性参数的影响。 多孔介质孔隙结构模型 Menger 海绵模型是应用最为广泛的多孔介质分形模型，Menger 海绵模型是在Sierpinski 方毯的基础上在三维空间中的扩展[4]。Menger 海绵模型能够对许多多孔介质进行有效的表 征。Jin Yi [5]改变了Menger 海绵模型的构造过程，构造出了具有连通结构的“SmVq ”孔隙 模型，同时给出了模型分形维度的计算公式： ()332log 23log log log m q mq N D m m +?== (1) 其中，D 是分形维数；N 代表剩余的小立方体个数；m 是每边分割的分数。 采用该方法构造孔隙结构模型：1、将边长为R 的正方体分成 个小立方体，每个小立方体边长为，沿贯穿每个面中心的相互垂直轴线挖去q 个小立方体；2、在得到的小立方体基础上，重复步骤1。 图1 两次迭代后的SmVq 模型截面图 Hunt [6]指出，多孔介质多为固体介质和孔隙两相组成。如果多孔介质具有分形特征那么要么是孔隙分形要么是固相介质分形。在分形模型建立的过程中，一般对固相介质进行分形
1998年11月JOU RNAL O F STRA T IGRA PH Y 第22卷 第4期 3中国科学院古生物和古人类学科基础研究特别支持经费(970301)成果之二 原稿收到日期:1998204224;修改稿收到日期:1998206217 安徽淮南下寒武统沉积环境以及 碳酸盐岩微相分析3 李 越 袁金良 傅启龙 (中国科学院南京地质古生物研究所 江苏南京 210008) 林天瑞(南京大学地球科学系 江苏南京 210008) 华北地台南缘安徽淮南老鹰山剖面下寒武统猴家山组和馒头组的沉积环境和碳酸盐岩微相指示了3期地区性海进沉积旋回序列。假整合于前寒武系凤台组冰积砾岩层之上的猴家山组蒸发相白云岩和馒头组下段的深褐色页岩、钙质页岩和深灰色、灰色中厚层至薄层灰岩构成第1个海进序列;馒头组中段的页岩和薄层灰岩及馒头组上部的深褐色页岩构成第2个海进序列;第3次海进以近馒头组顶部的页岩出现为标志,至老鹰山组下段局部地区的剥蚀面作为中下寒武统的界限和第二次海退的终结。 关键词 下寒武统,沉积环境,微相,淮南,安徽 中图法分类号 P 534.41 淮南老鹰山剖面位于华北地台南缘,属华北地层区鲁西地层分区蚌埠地层小区,是研究地区的代表性剖面之一。谢家荣(1947)最早初步划分了淮南地区寒武系,而后经过叶连俊(1956)、徐嘉炜(1956)、潘江等(1959)、杨志坚(1960)、朱兆玲(1962)、朱兆玲等(1964)、林天瑞等(1991)在地层古生物学方面的研究,使该地区地层划分和对比日趋精确和完善。自1986年起,笔者对淮南及邻近地区进行了4次野外地层和古生物考察,在前人工作的基础上,从地层划分和对比、三叶虫动物群、遗迹化石、沉积学等方面作了进一步研究,本文是这些系列研究成果的一部分。 一、地层序列 华北地台南缘的淮南及邻近地区缺失下寒武统梅树村阶、筇竹寺阶以及沧浪铺阶的下部,相当于沧浪铺阶上部的猴家山组假整合于晚前寒武系的剥蚀面之上(汪贵翔,1984),第一个三叶虫化石带是H suasp is 带(张文堂等,1979),由于猴家山组白云岩的沉积环境限制,相当于扬子区的P a laeolenus 带的地层内未发现三叶虫化石。作者之一(林天瑞,1991)以生物碎屑灰岩的出现作为馒头组底部,以区别于岩性基本单一的白云岩为主的猴家山组,朱兆玲等(1964)在淮南邻近的凤阳地区相当层位的灰岩中建立了M eg ap a laeolenus 带,虽然笔者至今尚未在老鹰山剖面发现M eg ap a laeolenus ,但可以通过凤阳剖面和老鹰山剖面具有在华北地台南部稳定而广泛分布的生物碎屑灰岩层进行对比。馒头组下段以及中上段的碳酸盐岩和页岩互层的地层可建立R ed lich ia ch inensis 带,顶部地层可建立B onn ia 2T ingy uan ia 带。馒头组之上的老鹰山组是林天瑞等(1991)以淮南地区老鹰山剖面为标准建立的岩石地
矿产与地质 2005年第4期 第19卷2005年8月M I N ERAL R ESOU RCES AND GEOLO GY总第110期 我国下寒武统黑色岩系的矿产类型① 唐红松1,徐文杰1,谢世业1,王寿成2 (1.桂林矿产地质研究院,广西桂林541004;2.北京矿产地质研究院,北京100021) 摘 要:在对湘黔桂地区下寒武统黑色岩系矿产资源实地调查的基础上,首次较系统地对我国南方下寒 武统黑色岩系中具有经济价值矿产类型的地质特征、相互间的层位关系及富集区域进行了总结,并指出 了找矿方向。 关键词:下寒武统;黑色岩系;矿产类型;中国 中图分类号:P611 文献标识码:A 文章编号:1001-5663(2005)04-0341-04 20世纪是人类社会激烈变化的世纪,高速的工业化、城市化、人口增长以及突飞猛进的科技发展极大地消耗着矿产资源,人类社会的进一步发展,已经面临着严重的资源危机。20世纪90年代以来,我国进入工业化经济高速增长阶段,矿产资源被加速消耗。特别是在加入W TO后,在世界经济分工中充当“世界工厂”的形势下,我国矿产资源消费需求成倍增长,成为世界第一矿产资源消费大国的趋势势不可挡。因此,产生的结果是,我国资源危机程度急剧加重,甚至部分矿产资源危机程度已到了危及国家安全的地步。 广布于我国南方下寒武统的黑色岩系是一套富含有机质的硅、磷、炭岩石建造,以富含镍、钒、钼、铜、铀、硒、金、银、稀土以及铂族元素等众多有色、稀有稀土、贵金属元素以及磷、重晶石、石煤等非金属矿而闻名。由于该黑色岩系层位稳定,分布广泛,其中蕴含的矿产资源量十分巨大,但由于经济技术等多方原因,对其的地质研究、地质勘查及利用程度均十分低下。在当前资源形势危机、技术水平提高以及矿产品价格大幅回升的有利形势下,开发利用我国南方下寒武统的黑色岩系矿产资源势在必然。本文在对湘黔桂地区下寒武统黑色岩系矿产资源实地调查的基础上,较系统地总结了我国下寒武统黑色岩系中具有经济价值的矿产类型,目的在于唤起人们对下寒武统黑色岩系巨大矿产资源潜力的重视,并指导地质找矿工作。 1 下寒武统黑色岩系的分布 早寒武世我国南方发生了一次重要的缺氧事件,由其引起的黑色沉积建造在苏、浙、皖、赣、湘、桂、鄂、黔、渝、川、滇等地大量分布。其沉积层位相当稳定,均位于下寒武统下部,但各地对该层位的命名不一致:贵州叫牛蹄塘组、渣拉沟组、九门冲组;桂北称清溪组;滇东(北)命名为渔户村组(上段);浙西为荷塘组;皖南叫黄柏岭组、皖东北则称黄栗树组;湖南叫木昌组、小烟溪组、杨家坪组、牛蹄塘组等;鄂东南叫水井沱组;赣南叫牛角河群。上述各地黑色页岩厚度不一,从几米至几百米不等,一般30～250m。 在构造位置上,下寒武统的黑色岩主要分布在扬子板块东南缘,特别是江南古陆及其周围地带,另在扬子板块北缘的川北、陕南、甘南地区也有少量分布。 2 黑色岩系的主要矿产及地质特征 2.1 重晶石 集中分布于湘黔两省交界地带,仅贵州天柱大河边与湖南新晃贡溪两矿床储量就占我国大中型产地总储量的一半以上。另外在桂、鄂、滇、赣、皖及陕南、 ①收稿日期:2005-05-11 作者简介:唐红松(1966-),男,湖南绥宁人,高级工程师,主要从事矿产地质科研和勘查。
下寒武统 上覆地层：下奥陶统桐梓组。 下寒武统： A、龙王庙组：岩石为灰岩、白云岩夹页岩。化石主要为三叶虫、腕足类。属于早寒武世晚期地层，与中国华北及东北南部的馒头组和毛庄组相当，最初命名地点在云南昆明附近的龙王庙，故名。岩石由白云岩夹页岩、砂岩及厚层灰岩组成，化石含三叶虫（莱德利基虫），与下伏沧浪铺组呈整合接触，厚度183米。 B、沧浪铺组：上——页岩、石英砂岩，产三叶虫；下——黄绿色砂岩、页岩和砂岩具交错层理及波痕。属于早寒武世中期地层，主要分布于滇东，为海相泥砂质沉积，岩石由石英质砂岩、黄色砂质页岩、绿灰色泥质砂岩及薄层石灰岩组成，化石含马龙虫、拟蝙蝠虫、古油栉虫、大古油栉虫等。因为发现地点在云南马龙县沧浪铺，故名。与下伏筇竹寺组为整合接触，厚度为139米。 C、筇竹寺组：上——玉案山段黑色、黄绿色页岩夹砂岩，产三叶虫和介形虫，含澄江动物群；下——石岩头段黑色泥质粉砂岩、白云岩页岩，含小壳化石，底部含磷结石和海绿石粘土岩。黑色页岩中富含多金属硫化矿物，分布于滇东一带。最初的命名地在云南昆明以西7千米的关山北坡的筇竹寺。本组为海相泥沙质沉积，以绿色、灰色、黄色及黑色页岩为主夹薄层砂岩，含三叶虫等。与下伏灯影组呈假整合接触，厚度70－200米。
D、梅树村组：平行不整合与灯影组中谊村段含磷白云岩。产多门类小壳化石及遗迹化石。属下寒武统梅树村组，最初命名地点在中国云南昆阳梅树村，故名。分布于滇、黔、川等省。自下而上分为为三层：①蓝灰色磷块岩，含软舌螺，厚12米；②黑色泥质粉砂岩，含软舌螺，厚32米；③灰绿色细砂岩与钙质页岩，厚33米，风化后呈黄色。本组与下伏震旦系整合或假整合接触。与上覆筇竹寺组呈整合接触。总厚度80米。 注：下伏地层：上震旦统灯影组，其中的白马沱段为灰白色的块状白云岩，含燧石层或燧石结核。灯影组是穿时的，同时分属于震旦纪和寒武统。上扬子分区寒武纪时整体是一个略为西高东低，差异不大的陆表海，康滇古陆始终高出海面，并不断扩大，扬子地台分区的寒武纪岩相稳定，厚度不过千米。 E、上震旦统灯影组
69 川东南下寒武统牛蹄塘组烃源岩特征及有效性分析 魏全超1，朱冬梅1，黄文明2 （1.中国石化勘探南方分公司，成都 610041；2.成都理工大学能源学院，成都 610059） 摘要：通过地球化学分析、储层沥青薄片镜下鉴定，对川东南下寒武统牛蹄塘组烃源岩宏观特征以及微观地球化学特征进行深入研究，并以震旦系灯影组古油藏为例分析了烃源岩的有效性。结果表明，牛蹄塘组烃源岩厚度稳定，底部暗色泥页岩分别厚约25m～43m，平均有机碳含量介于0.5%~1.0%，现今已达过成熟阶段，为中等烃源岩。牛蹄塘组泥页岩是灯影组古油藏的主要烃源岩，古油藏原油裂解气是灯影组气藏成藏的物质基础。 关键词：牛蹄塘组；烃源岩；古油藏；川东南 中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1006-0995（2012）01-0069-05 DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2012.01.019 震旦纪末期的桐湾运动，使川东南地区大规模抬升，灯影组顶部广遭剥蚀，致寒武系和震旦系呈平行不整合接触。早寒武世，海水由东南方向大规模入侵，川东南地区水体加深，发育半深海闭塞盆地相。伴随着缺氧事件，沉积了一套富含有机质的黑色碳质页岩、粉砂质页岩。油源对比和古油藏研究揭示，在奥陶纪-志留纪和二叠纪-早三叠世，下寒武统牛蹄塘组(∈1n)烃源岩曾大量排烃，是震旦系与寒武系 古油藏主要烃源岩[1] 。 1 烃源岩特征 1.1 海相烃源岩判识标准 有机质的丰度、类型、成熟度是烃源岩 评价的三个重要指标，其中有机质丰度是评 价烃源岩的最基础的指标。在正常的热演化条件下，总有机碳含量（TOC）、氯仿沥青“A”、生烃潜量（S1+S2）和总烃是评价烃源岩有机质丰度的常规指标。但高热演化条件下，氯仿沥青“A”和生烃潜量通常失败， 总有机碳含量是用来判识岩石能否成为有效烃源岩的主要指标[2] 。 国内外众多学者研究认为0.5%是海相有效烃源岩总有机碳含量的下限值[3-4] ，因此，0.5%也被用作本次牛蹄塘组烃源岩判别的下限标准。 1.2 地球化学特征 1.2.1 丰度 丁山1井牛蹄塘组上部深灰色泥岩17个样品中TOC 在0.04%～0.48%，平均0.19%，深灰色泥灰岩5个样品TOC 含量在0.02%～0.21%，平均0.14%，为非烃源岩；底部25m 灰黑色泥页岩29个样品TOC 含量平均0.71%，最高3.95%，最低0.31%，大于0.5%占25%，为中等烃源岩（表1，图1）。 林1井在牛蹄塘组共7个地化样品，TOC 值介于0.08%～0.95%，中上部TOC 值介于0.08%～0.26%，这和丁山1井类似，烃源岩品质差，基本不具生烃能力。但牛蹄塘组下部发育有43m 的暗色泥页岩，其TOC 值介于0.08%～0.99%之间，特别是底部2个样品TOC 值达0.56%和0.99%，平均值为0.78%，为一 收稿日期：2010-12-13 作者简介：魏全超（1981—） ，男，山东聊城人，工程师，主要从事油气成藏研究 图1 丁山1井和林1井有机碳含量剖面
第27卷第12期2012年12月 地球科学进展 ADVANCES IN EARTH SCIENCE Vol．27No．12 Dec．，2012 崔景伟，邹才能，朱如凯，等．页岩孔隙研究新进展［J］．地球科学进展，2012，27（12）：1319-1325．［Cui Jingwei，Zou Caineng，Zhu Rukai，et al．New advances in shale porosity research［J］．Advances in Earth Science，2012，27（12）：1319-1325．］ 页岩孔隙研究新进展* 崔景伟1，邹才能1，2，朱如凯1，2，白斌1，2，吴松涛1，2，王拓1（1．中国石油勘探开发研究院，北京100083；2．提高采收率国家重点实验室，北京100083） 摘要：随着非常规油气勘探的兴起页岩孔隙研究备受重视，如何研究页岩孔隙已经成为非常规油气首要解决的问题之一，其对页岩油气勘探层位选取、资源潜力评价和油气渗流能力计算具有重要意义。对页岩微—纳米孔隙表征技术、页岩孔隙类别的划分以及页岩孔隙演化规律分别进行了综述并指出存在问题，同时结合最新研究进展对页岩孔隙研究进行展望。提出工业CT—微米CT— 纳米CT/FIB系列辐射扫描方法和压汞（MICP）—氮气吸附（N 2）—二氧化碳吸附（CO 2 ）流体法是 孔隙定量表征的最优方法，通过单井孔隙度测井资料与实验室测定结果建立校正图版指导储层孔隙发育段优选；页岩孔隙分类研究还应该考虑含油气性，利用原子力显微镜等工具加强孔隙含油性研究；孔隙演化规律研究应该采用模拟实验和真实剖面样品对比并结合矿物组成分析等寻找主控因素。关键词：页岩；孔隙表征；孔隙分类；孔隙演化 中图分类号：P62文献标志码：A文章编号：1001-8166（2012）12-1319-07 1引言 近年来，世界范围内掀起一场“页岩气革命”，北美地区已形成Barnett，Fayetteville，Haynesville在内的8个重要页岩气产区，探明可采储量约24?1012m3，仅美国2011年产量就达到1800?108m3；中国、欧洲、印度、澳大利亚以及新西兰等国家和地区也相继开展了页岩气勘探的选区评价和先导试验［1 5］。2011年中国国土资源部评估中国页岩气可采资源量约为25?1012m3，中国石油和中国石化分别在四川盆地古生界海相页岩和陆相页岩中取得页岩气勘探的突破。另外，美国还在福特沃斯盆地（Fort Worth）Barneet页岩层系、南加州西海湾盆地（Western Gulf Basin）Eagle ford页岩层系和威利斯顿盆地（Williston Basin）Bakken页岩层系获得工业性原油产量，而纯页岩贡献量存在争议［6 8］。页岩层系油气勘探表明，页岩不仅能作为生油岩和盖层，还能成为储层。 近年来，国内外加强了对页岩油气成藏机理和评价方法的研究，美国地质调查局（USGS）专家提出“连续性油气聚集”的概念，并认为页岩油气是其中的一种，属于非常规油气［9，10］。非常规页岩油气勘探的核心不同于常规油气勘探的寻找圈闭而是寻找储层，而页岩微—纳米孔隙的识别和定量，孔隙分类和赋集油气有效性判识以及孔隙演化规律的认识是页岩储层研究的难点和重点，其对页岩油气水平井层位选取、资源潜力评价和油气渗流能力计算具有重要意义。 2页岩储集空间表征 近年来，国外在泥页岩储层的平面微观特征研究方面进行了大量的工作，对象集中在泥页岩微孔隙和微裂缝［11 15］。采用的仪器和分析手段包括高分辨率的场发射扫描电镜、原子力显微镜（AFM）、 收稿日期：2012-07-09；修回日期：2012-09-13． *基金项目：中国博士后科学基金项目“鄂尔多斯盆地延长组长7泥页岩孔喉表征与石油聚集机制”（编号：2012M510481）；国家油气重大专项“国家大型气田及煤层气开发项目”（编号：20082X05001）资助． 作者简介：崔景伟（1980-），男，河北衡水人，博士后，主要从事非常规页岩油气地质综合研究．E-mail：jingwei．cui@126．com
4.2.岩体结构面分类 结构面是岩体形成和地质作用的漫长历史过程中，在岩体内形成和不断发育地质界面，在连续介质力学理论中视为不连续面。结构面的分布规律、发育规模、物理力学性质等指标不仅与岩体强度、受力状态有关，而且与其形成的地质历史、环境等多种因素有关，所以其分布状态各种各样，物理、力学性质千变万化。为便于掌握结构面的分布规律、研究其物理力学性质，及其对工程稳定性的影响，下面按工程规模，地质、力学成因等因素对结构面进行分类。 4.2.1.按地质成因分类 根据地质成因的不同，可将结构面划分为原生结构面、构造结构面和次生结构面类结构面。各类结构面的主要特征及其工程稳定性影响，见表4.4。 表4.4.结构面按地质成因分类表 4.2.2.按结构面的破坏属性分类 通过大量的野外观察、地质勘探和工程实践，缪勒(Muller)根据岩体结构面的破坏属性和分布密度两方面的因素，将结构面分为：单个节理、节理组、节理群、节理带以及破坏带或糜棱岩等五大类型。再考虑按节理中的充填材料性质和充填程度，又将每种类型分成三个细类。这样，共将结构面分为十五个细类，见表4.5。
表4.5结构面按其破坏属性的分类表 4.2.3.按结构面的分布规模分类 结构面的分布规模，与结构体的强度、结构面的充填特性、应力状态、形成和发育环境等多因素相关，直接影响岩体的力学性质，控制着区域性岩体的整体稳定或工程围岩的稳定性。根据不同的研究对象和工程应用的要求，有相对分类和绝对分类。相对分类是相对于工程的尺度和类型对结构面的规模进行分类，可分为细小、中等、大型等3类，见表4.6；绝对分类只考虑了结构面的延伸长度和破坏带的宽度，将结构面分为5级，如表4.7所示。 表4.6结构面的相对规模分类
现浇坡屋面结构构造 1.设计时应注意的建筑构造 a.坡屋面瓦面做法分挂瓦及贴瓦,以前设计时往往采用预制F形或L形挂瓦条挂瓦, 其大样如下附图,现在坡屋面多采用现浇,所以预制挂瓦条就不多谈了. 在现浇屋面 上贴瓦或挂瓦对结构来说区别不大,要注意的是建筑构造中的防水与保温层做法. 若按中南图集中简易做法,在混凝土屋面板上仅有一层隔热防水膏,其防水耐久性及 隔热性能均不详,按西北(华北)图集,在混凝土屋面板上有一层保温层,保温做法较好. 防水层及保温层的设置主要是牵涉到现浇混凝土板裂缝控制,这一点在后面讨论.个人 认为,在造价允许情况下应尽量建议建筑师设置防水层及保温层. b.坡屋面的坡度一般均要求小于当地最小日照角,坡度的大小牵涉到现浇支模时支模形式 及浇筑混凝土的施工方案.在设计时还应注意在图纸上注明所标注的钢筋间距及负筋长度是 指水平投影长度还是实际长度,当坡度较大时,要注意加密分布筋间距. 2.砖混结构中坡屋面构造 a.坡屋面部分计算层高为其坡高的一半, 当坡屋面下有平屋面搁板时,只需注意规范对 总高的限制,若无平屋面搁板,应注意其顶层层高为坡脚下层高+坡高/2)<4.0m(多孔砖限值) 安审时对此项控制较严,若按新规范则要小于3.6m.无搁板时要设双层圈梁,其水平圈梁与 坡屋面圈梁分开浇筑,大样可参考后附文件. b.双坡硬山或悬山屋面构造与平屋面做法接近,不过在造型上稍嫌单调,近来建筑师 都爱选用歇山,四坡,六坡或其他一些构造更为复杂的坡屋面形式.在结构的图纸表达上 仅使用平面图,剖面图已不足已表示清楚,附图是一个典型的六坡屋面梁布置示意图(取自 实际工程图).图示结构形式为标准的梁板体系,在凸凹折角处均设梁,结构传力较明确, 但在实际施工中支模复杂.这里稍讲一下应注意WL1梁宜向左偏移半梁宽,以避免WL2,WL3梁交于一点,不易插筋.WL1梁梁宽宜取300~350.WL4梁为外纵墙阳台上口封梁,上部要砌筑240 墙体至坡屋面板底,WL6梁为顶层阳台挑梁,此梁同样存在墙内段与挑出段要分开浇,因此亦可将此梁改为折梁.后附为WL1~WL6模板图(配筋已删除). c.完全按梁板体系处理坡屋面对施工及设计都较复杂,当然可对其加以简化.在凸凹折角处, 当角度较小时,可考虑板的平面刚度,在折角处均设暗梁即可,具体可详羊兄的有关贴子,这里 就不详述了.(其实本人也倾向于这种设计方法). d.坡屋面老虎窗可视其大小采用设梁,或直接用折板处理.老虎窗立板因需双面支模,板厚 不可取得太小,通常可取120mm,d6@200双层双向配筋. 3.框架结构中坡屋面构造 a.当坡屋面为双层屋面时,应注意坡脚处净高>1m,以免施工时无法支模,当无平屋面时,应注意填充墙高度,若>4m时可设水平拉梁一道. b.坡屋面梁不宜采用梁平法表示,其梁加密区长度,负加筋长度,梁钢筋锚固做法应采用梁 详图表示.框架坡屋面的复杂程度取决于柱网的布置形式,本人手上的都较简单,就不上贴了. 4.坡屋面现浇结构施工 a.当坡屋面坡度<30(有观点认为26)时,一般采用单面支模,即在支底模,绑钢筋后,将塌落度较小