摘要
扬子地区上奥陶-下志留统黑色岩系是我国南方重要的烃源岩，其沉积特征、生物群、元素地球化学、碳氧同位素及有机地球化学等方面都具有独特性，是重大地质事件沉积的物质反映。由于对该套烃源岩研究缺乏系统性以及学科的交叉应用，涉及该套烃源岩发育机理的许多问题未能得到圆满的解决。烃源岩发育机理不清已成为制约我国南方海相地层油气勘探重要因素之一。本文从沉积学、古生物学和地球化学等方面，特别是元素地球化学、同位素地球化学方面，探讨了扬子地区上奥陶-下志留统黑色岩系形成时的古气候、古构造和古环境特征，并建立了烃源岩发育的环境模式，主要取得如下认识： 扬子地区上奥陶-下志留统岩石类型以黑色页岩为主，其次有泥质岩、介壳灰岩、硅质岩和粉砂岩等。晚奥陶世-早志留世时期，扬子地区分布着一系列大型的隆起凹陷。这种隆凹相间的地层格局导致古扬子海与外海隔离，形成滞流、缺氧的陆表海环境，成为大面积黑色岩系发育的主要因素。 扬子地区五峰组下部和龙马溪组的化学风化程度基本一致，均表现为中等的化学风化程度，二者是在温暖湿润的气候环境下形成的。但N.extraordinarius-N.ojsuensis笔石带化学风化程度差异较大，反映当时气候条件不稳定，即总体处于寒冷干燥气候，但曾短暂转入温暖湿润气候的环境。 扬子海盆晚奥陶世-早志留世表层水古生产力较高，营养物质丰富，菌藻类等生物繁盛；但古生产力在时空变化上差异较大。晚奥陶世-早志留世，扬子地区从浅水到深水存在一个硫酸盐含量逐渐变化的梯度，即表层水体严重淡化，深层水体盐度正常。盐度分层有利于底水缺氧环境的形成。扬子海盆五峰期是一个上部氧化且低硫酸盐含量，下部缺氧且正常盐度的海洋；在五峰组上部钙质泥岩段和观音桥段沉积时期，稳定的缺氧底水情况被冷的、富氧的水体循环所打破；龙马溪期，水体又回到了分层和缺氧的环境。 扬子地区上奥陶-下志留统有机碳同位素从五峰组笔石页岩段逐渐正漂，在观音桥段达最大值，漂移量高达4‰；随后在龙马溪底部剧烈负漂。扬子地区奥陶-志留系界线剖面的有机碳同位素变化曲线，不仅可以作为划分地层界线的一种有效手段，而且反映了海洋原始生产率的变化情况。δ13℃演变曲线说明在晚奥陶-早志留世期间发生了全球性的有机碳埋藏增强的过程，海水缺氧事件的发生应是导致有机碳埋藏速率增加的主要因素；而Hirnantian期有机碳埋藏减少与水体富氧有关。从P.pacificus笔石带到N.extra0.dinarius笔石带，δ34S值逐渐正漂并在Hirnantian上部达到最大；然后，从Hirnantian顶部开始又发生大幅度的负向漂移。奥陶-志留界线处硫和碳同位素大幅度漂移是当时海洋环境发生过剧烈变化的结果。 烃源岩的形成取决于生烃母质生物的生存环境和有机质良好的保存条件，这两大因素从根本上来说又取决于生物繁殖时和埋藏时的古气候、古构造及古环境等各要素的良好匹配。通过对扬子地区上奥陶-下志留统烃源岩富集机理的分析，确定烃源岩发育和古气候变化、古沉积环境以及古海洋变化的耦合关系，建立了烃源岩发育的“缺氧-陆缘洼地-光合作用”环境动力学模式，其中缺氧是该地区烃源岩发育的主控因素：而陆缘洼地为烃源岩的发育提供了空间，光合作用有利于高有机质生产力的形成。研究认为，扬子克拉通的志留系底部烃源岩与北非的“h0. shale”一样，有很大的勘探前景。
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