滇黔北昭通地區晚奧陶世—早志留世黑色頁巖地球化學特征及其地質意義

摘 要 【目的】滇黔北昭通示范區地處四川盆地邊緣，在晚奧陶世—早志留世時期，相較于盆內的長寧—威遠地區，其沉積水體相對更淺、更靠近物源區，該地區五峰組—龍馬溪組頁巖的沉積可能與盆內存在差異。因此，厘清滇黔北昭通示范區晚奧陶世—早志留世黑色頁巖的硅質成因、物質來源以及源區背景，具有重要意義。【方法】以昭通示范區太陽區塊為研究區，利用區內四口井樣品的主量元素、微量元素和稀土元素測試數據，探討研究區五峰組—龍馬溪組頁巖的源區背景、源巖屬性及硅質來源。【結果】研究區五峰組—龍馬溪組黑色頁巖中的硅質主要來自硅質生物和陸源碎屑物質，生物成因硅自下而上先增加后減小，表現出與陸源成因硅相反的變化規律；晚奧陶世存在短暫的冰期，直到早志留世冰川發生融化，海侵事件發生，隨后海平面逐漸下降，水體不斷變淺，陸源輸入總體表現為先減小再增加的特征，沉積速率也呈現相同的規律。部分樣品稀土元素球粒隕石標準化配分模式曲線小幅度波動，反映研究區五峰組—龍馬溪組頁巖沉積可能存在混合物源。【結論】研究區五峰組—龍馬溪組頁巖原始物質可能主要來自康滇古陸和黔中隆起的花崗巖和沉積巖，沉積時受一定海底熱液的影響，但原始熱液組分極少；相關指標綜合反映五峰組—龍馬溪組頁巖物源區的構造背景主要為被動大陸邊緣。

關鍵詞 黑色頁巖；地球化學；物源分析；構造背景；滇黔北

第一作者簡介 李娟，女，1999年出生，碩士研究生，非常規油氣地質，E-mail： 3406916041@qq.com

通信作者 陳雷，男，教授，E-mail： cl211@126.com

中圖分類號 P618.13 文獻標志碼 A

0 引言

暗色富有機質頁巖是目前油氣勘探開發領域中的研究熱點[1?3]。自2009年以來，我國先后在四川盆地及其周緣多個區塊實現頁巖氣勘探重大突破，并建立了長寧—威遠、涪陵和昭通國家級頁巖氣示范區[4?6]。富有機質頁巖的沉積受古氣候、古海洋等多種地質要素影響[1]。五峰組—龍馬溪組沉積時期，上揚子地塊構造運動、火山活動以及冰川作用頻發，區域上控制頁巖沉積，不同區域頁巖中的礦物結構、有機質含量等受原巖性質、風化剝蝕作用以及后期成巖作用的多重影響而有所不同[7]，間接影響頁巖的含氣量。因此，闡明富有機質頁巖的原巖性質、構造背景等，是研究其富集機理及工業效益的關鍵一步[2]。

昭通國家級頁巖氣示范區是我國目前重點開發的區塊之一，位于四川盆地南緣及滇黔北坳陷的交界地帶，具有構造活躍、改造作用強、地形復雜的特點，勘探開發難度較大[8?9]。前人重點對該地區五峰組—龍馬溪組頁巖氣的富集機理及有機質富集機制進行了研究[8?11]。如梁興等[9]、杜建平等[10]對昭通太陽背斜區塊整體的沉積環境、保存條件、儲層特征及甜點展布進行研究，提出“三元控藏”規律；張廷山等[11]提出了“水下地貌是基礎、有機質保存是關鍵、優勢巖相控儲控氣、納米孔隙系統發育、頂底板封蓋”是昭通示范區內五峰組—龍馬溪組頁巖氣富集關鍵要素；李琪琪等[1]采用地球化學手段對黔中隆起北緣的沉積環境及物源區構造背景進行研究，認為該區五峰組—龍馬溪組頁巖沉積環境主要為貧氧—厭氧環境，源巖總體以花崗巖為主，源區構造背景主要為主動大陸邊緣；王鵬萬等[12?13]、王躍等[14]對昭通示范區頁巖的沉積環境及有機質富集機制進行了研究。總體而言，學者們對于昭通示范區富有機質頁巖的有機質富集機制和頁巖氣富集機理已經取得了一系列認識，但對其源區屬性及背景等方面的研究尚少。基于此，以昭通示范區太陽區塊為研究區，利用區內四口井的分析測試數據探討研究區五峰組—龍馬溪組頁巖的源區背景、源巖屬性及硅質來源，為后續頁巖氣勘探開發研究奠定一定的基礎。

1 地質背景

昭通頁巖氣示范區位于四川盆地南緣臺坳與滇東—黔中隆起的交界帶，地勢整體呈北低南高的特征[15?16]。示范區北部處于川南低陡褶皺帶之內，由川南低陡褶皺帶—滇黔北坳陷—黔中隆起構造形變由弱到強[16]，地形較為復雜，示范區內由西向東多個南西—北東走向的復背斜和向斜帶相間發育，形成典型的隔槽式褶皺[17]。研究區位于昭通頁巖氣示范區東北部，受燕山期、喜山期等多期構造活動影響，形成敘永向斜、太陽背斜等多個褶皺，走向大致呈東西向，并且斷層發育，多為逆斷層，構造復雜（圖1）[10，15?17]。

晚奧陶世—早志留世時期，由于區域構造活動、古氣候條件變化，發生海侵事件，海平面快速上升，昭通示范區受到北部川中古隆起以及南部黔中隆起的阻隔，水體變深，整體處于深水陸棚環境，由于黔中隆起的不斷抬升，海平面不斷下降，沉積環境逐漸轉變為半深水—淺水陸棚環境[18?19]，整體沉積一套暗色富有機質頁巖。研究區五峰組—龍馬溪組的上覆地層因多期構造活動抬升遭受剝蝕而不斷減薄[20]，頁巖氣埋深整體較淺，主要為一套黑色頁巖沉積，厚度為50～200 m，并見有斑脫巖夾層。龍馬溪組依據巖性、顏色等可劃分為兩段，龍一段又劃分為兩個亞段，其中底部的龍一1亞段依據古生物等特征劃分為4個小層（圖1），本文研究主要層段為五峰組—龍一1亞段[17?18，21]。

2 樣品特征與測試

2.1 樣品特征

以昭通太陽區塊五峰組—龍馬溪組海相頁巖為主要對象，巖性主要為灰黑色—黑色頁巖，偶見粉砂質頁巖。五峰組頂部可見赫南特貝發育（圖2a），龍馬溪組黑色頁巖偶見鈣質夾層（圖2b），構造裂縫發育，富含筆石化石（圖2c），礦物組分主要包括石英、長石、碳酸鹽礦物以及黏土礦物，黏土礦物以綠泥石、伊利石為主。微觀視角下大量水平層理發育，暗色黏土紋層與淺色石英紋層或碳酸鹽紋層呈互層狀發育（圖2d），碎屑礦物多呈次棱角狀—棱角狀，較多微裂縫順層發育，部分被方解石充填（圖2e，f），片狀伊利石充填于微晶石英聚合體之間（圖2g），大量草莓狀黃鐵礦發育，晶間多被有機質充填，并發育大量有機質孔（圖2h）。此次分析測試的樣品來自滇黔北昭通太陽區塊S1、S3、S6、S7四口井五峰組—龍馬溪組巖心（圖1），共采集85塊巖心樣品進行地球化學測試分析，采樣間隔為1～2 m。其中，五峰組樣品12塊，龍馬溪組樣品73塊。

2.2 測試方法

根據國標GB/T19145—2003《沉積巖中總有機碳的測定》，利用LECO CS-230碳硫分析儀對樣品進行總有機碳（Total Organic Carbon，TOC）含量測試，分析精度優于2%。根據國標GB/T 21114—2019《耐火材料X射線熒光光譜化學分析熔鑄玻璃片法》，采用熔鑄玻璃片方法制樣，X 射線熒光光譜（X-RayFluorescene Spetrometry，XRF）對研究區樣品進行主量元素測定，分析誤差小于5%。根據國標GB/T14506.30—2010《硅酸鹽巖石化學分析方法第30部分：44個元素量測定》，采用高溫高壓消解法測定樣品微量元素及稀土元素含量，首先將0.5 g左右的樣品粉末置于坩堝中，放入高溫爐中煅燒去除有機質后再稱取約0.5 mg燒失后的樣品放入溶樣瓶中，記錄每個樣品的稱量結果后，滴入7.5 mL比例為2∶2∶1的HNO3、HF 和HClO4 溶解樣品，混合均勻后放置于100 ℃電熱板上蒸干，后加入1∶1純化的HNO3和HF，放入高壓釜中190 ℃保溫48 h。冷卻后再放置于140 ℃電熱板上將溶液蒸至濕鹽狀，然后緩慢加入4 mL的HNO3，再次放入高壓釜中170 ℃恒溫4 h。冷卻后，用2%的HNO3將溶解樣稀釋2 000倍。溶解稀釋后的樣品在安捷倫電感耦合等離子體質譜儀（Agilent 7800）上進行測試分析，微量元素及稀土元素含量分析誤差小于5%。以上測試均在北京通標標準技術服務有限公司的礦產實驗室完成。

3 元素地球化學特征

3.1 主量元素特征

昭通太陽區塊五峰組頁巖TOC含量介于4.2%～6.8%，平均值為5.5%（表1、圖3），整體含量較高。龍馬溪組TOC含量介于0.1%～8.1%，平均值為14.9%，TOC值在龍一11小層達最大值，自下而上逐漸減小。五峰組—龍馬溪組頁巖主要包括SiO2、Al2O3、CaO、K2O等主量元素，其中龍馬溪組頁巖SiO2 含量介于34.50%～61.40%、平均值為53.61%，五峰組頁巖SiO2含量較龍馬溪組稍低。龍馬溪組頁巖Al2O3含量介于9.90%～26.26%，平均值為14.56%，較五峰組Al2O3含量稍低，自下而上Al2O3含量整體呈增大的趨勢，說明陸源輸入逐漸增加[22?23]。五峰組、龍馬溪組頁巖CaO含量平均值分別為6.80%、6.30%，而MgO含量平均值為3.59%、2.74%，普遍低于CaO含量，表明頁巖中方解石含量大于白云石含量。相比于大陸上地殼（Upper Continental Crust，UCC）的元素豐度[24]，五峰組—龍馬溪組頁巖的SiO2、Al2O3、Na2O、TiO2、P2O5表現為弱虧損的特征，CaO、MgO明顯富集。

3.2 微量元素特征

研究區五峰組—龍馬溪組頁巖樣品微量元素分析結果見表2。研究區五峰組頁巖較UCC元素豐度Mo、U 表現出強烈富集的特征[24]，富集系數分別達71.58、17.22，Be、V、Ni、Cu、Zn、Cs、Pb表現為中等富集，Li、Sc、Ga、Rb、Zr、Nb、Ba、Th、Cr表現為弱富集特征，而Co、Sr、Hf表現弱虧損的特征（表2）；龍馬溪組頁巖Mo元素與五峰組特征相似，富集系數達48.22，V、Ni、Cu、Zn、Cs、Th、U中等富集，Li、Be、Sc、Co、Ga、Ba、Rb、Zr、Nb、Pb、Cr弱富集或不富集，而Sr、Hf呈現虧損的特征（圖4）。

3.3 稀土元素特征

研究區五峰組—龍馬溪組黑色頁巖稀土元素（Rare Earth Element，REE）在不同層段呈不同規律（表3）。五峰組—龍馬溪組頁巖ΣREE介于113.36～512.37 μg/g，平均值為224.28 μg/g，相較于大陸上地殼稀土元素（Rare Earth Element，REE）總量表現為明顯富集的特征，其中五峰組ΣREE較龍馬溪組更高（表3）。研究區頁巖LREE/HREE 值介于6.02～10.48，平均值為9.14，反映研究區更富集輕稀土元素，且LREE/HREE值普遍小于大陸上地殼值，其中五峰組頁巖的LREE/HREE平均值為7.37，龍馬溪組頁巖的平均值為9.25，二者稀土元素分異程度較為相近，表明研究區五峰組與龍馬溪組頁巖的物源大致相同[2]。通常LaN/YbN（N表示球粒隕石標準化）值會受陸源碎屑輸入的影響，隨著陸源輸入增多LaN/YbN值不斷增大[25?28]。研究區五峰組—龍馬溪組頁巖LaN/YbN值介于4.75～12.26，平均為9.44，反映其受物源影響較大[22]。δEu值介于0.42～0.85，平均為0.71，表現為負異常特征，其中五峰組δEu平均為0.49，較龍馬溪組虧損嚴重。δCe值介于0.90～1.05，平均為0.97，以弱負異常為主。據稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖來看，五峰組與龍馬溪組均呈較為平緩的右傾特征，與大陸上地殼相似（圖5）。

4 討論

4.1 硅質成因

硅質頁巖中SiO2的成因主要包括陸源、生物、熱液三種[29]。根據前人研究，陸源輸入通常與Al元素的含量相關，而熱液的參與則影響Fe、Mn元素的富集[30?31]，因此常用Al-Fe-Mn三角圖和Al/（Al+Fe+Mn）比值來判斷硅質頁巖的成因。Al/（Al+Fe+Mn）比值通常反映熱液對沉積物的貢獻量，熱液物質的貢獻量越多，Fe、Mn元素越富集，比值就越小。通常純熱液沉積物的Al/（Al+Fe+Mn）比值近似0.01，受熱液影響的沉積物Al/（Al+Fe+Mn）比值通常小于0.35，當比值大于0.4時，表明主要受陸源輸入的影響，而純生物作用形成的硅質巖該比值接近0.6[32?33]。例如東太平洋洋中脊純熱液沉積物的Al/（Al+Fe+Mn）比值低至0.01，半遠洋環境下純生物成因的Kamiaso硅質巖的比值為0.60[32]。研究區五峰組—龍馬溪組Al/（Al+Fe+Mn）比值介于0.42～0.78，表明該套頁巖硅質成分受熱液影響較小，生物成因和陸源輸入可能是該套頁巖SiO2形成的主要因素。據樣品測試點在Al-Fe-Mn三角圖上的投點顯示，研究區樣品主要落在生物成因區內，僅有一個樣品點落在生物成因區外，靠近熱液成因區，進一步表明研究區五峰組—龍馬溪組頁巖硅質成因以生物和陸源輸入為主（圖6），但也不能排除熱液的影響；另外研究區五峰組—龍馬溪組頁巖鏡下可見海綿骨針、腕足類化石以及放射蟲等硅質生物化石（圖7）。

Si/Al比值也可用來判斷硅質成因。研究區五峰組—龍馬溪組頁巖Si/Al比值較高，Holdaway et al.[34]提出過量硅是指高于正常碎屑沉積環境下的SiO2含量，通常反映生物成因部分的硅質，其計算公式為：Si過量=Si樣品-（[ Si/Al）背景×Al樣品]，（Si/Al）背景采用平均頁巖比值3.11。研究區五峰組—龍馬溪組頁巖Si過量介于0.29%～23.73%，平均值為8.52%。Si-Al相關圖顯示，五峰組—龍馬溪組頁巖與Barnett頁巖類似，在伊利石Si/Al線上為過量硅部分，反映硅質的生物成因部分[29，35]；而部分樣品點落入伊利石Si/Al 線下區域（圖8），反映五峰組—龍馬溪組頁巖硅質的陸源碎屑來源。通過硅質總量減去過量硅得到陸源硅的含量，五峰組—龍馬溪組頁巖陸源硅含量介于6.94%～43.23%，平均值為20.11%，自下而上陸源硅含量逐漸增多，生物硅含量逐漸減少（圖3），表明在五峰組—龍馬溪組沉積時期陸源輸入不斷增多。焦石壩地區五峰組—龍馬溪組下段頁巖樣品過量硅含量介于19.79%～55.31%，平均值為33.4%[30?31]，川南長寧地區五峰組—龍馬溪組頁巖的生物硅含量多介于0.24%～61.23%，五峰組— 龍馬溪組底部平均值可達47.52%[36?37]。而研究區陸源硅總體偏低，推測原因為昭通示范區靠近黔中古陸、康滇古陸，導致陸源硅輸入較多，生物硅相對較少。

4.2 陸源輸入

陸源碎屑物質的輸入對有機質的富集起到關鍵性作用[38]。通常陸源碎屑的輸入會帶來豐富的營養物質，使得水體中的藻類大量繁殖，由此促進有機質的富集；當陸源碎屑輸入過多時，會對有機質產生稀釋作用，從而抑制有機質的富集[38?39]。Al、Ti等元素在沉積過程中不易受風化作用和成巖作用的影響，常被用來指示陸源物質輸入[39]。Murry et al.[40]提出利用公式：陸源物質質量分數（%）＝ω（Ti樣品）/ω（TiPAAS）×100來計算陸源輸入量。經計算，研究區五峰組—龍馬溪組頁巖陸源輸入量介于10.47%～53.49%，平均值為35.0%，自下而上表現為先減小再增加的特征（圖9）。陸源輸入的變化與沉積時的古環境密切相關[1?2]。在晚奧陶世末期存在短暫的冰期，導致全球海平面下降，陸源輸入增多；早志留世早期冰川發生大規模融化，海平面快速上升，發生海侵，陸源輸入迅速減少，隨著早志留世中后期海退的發生，水體逐漸變淺，陸源碎屑輸入逐漸增多[37?39]，這與U/Th、V/Cr所指示的沉積環境變化（由缺氧環境轉變為富氧環境）相符（圖3），隨著陸源碎屑物質不斷沉積，海水中的沉積物趨于穩定[41]。

研究區五峰組—龍馬溪組頁巖TOC 含量在龍一1亞段底部1、2小層達最大，向上逐漸減小。據陸源輸入與TOC交會圖顯示，龍一1亞段底部1、2小層的TOC與陸源輸入呈較好的正相關關系，R2分別為0.40、0.57（圖10），表明在1、2小層沉積時期陸源碎屑的輸入帶來了豐富的營養物質，有利于生物繁盛，進而促進有機質的富集，在五峰組、龍一1亞段3、4小層及龍一2亞段陸源碎屑的輸入較多，對有機質產生一定的稀釋作用，因此在一定程度上抑制了有機質的富集。

4.3 沉積速率

稀土元素在水體中主要賦存在細粒碎屑物質或懸浮物中，這些載體在水體中停留時間的長短決定了REE的分異程度，因此REE分異程度是研究沉積速率的重要手段之一。在沉積過程中輕稀土元素通常會被吸附在黏土礦物或者有機質中優先沉積，而重稀土元素常常在水體中形成穩定絡合物，進而導致輕重稀土元素強烈分異[42]。La和Yb分別指示輕稀土元素和重稀土元素。因此，可以利用LaN/YbN值和稀土元素標準化配分模式曲線的斜率來體現沉積速率相對大小[42?43]。當沉積物在水體中的停留時間越長，沉積速率越慢時，稀土元素的分解程度越徹底，有機質等物質發生反應的程度越高，REE分異程度越強，稀土元素配分模式曲線斜率越大，LaN/YbN值明顯大于1或小于1，即偏離1的程度越大；反之，沉積物與水體中的物質交換少，REE分異程度弱，曲線越平緩，分異程度越小，LaN/YbN值越接近1 [43]。研究區五峰組—龍馬溪組LaN/YbN值介于3.72～14.42，平均為9.19，自下而上LaN/YbN值呈由低—高—低—高的變化趨勢，反映五峰組—龍馬溪組頁巖的沉積速率降低—增加—降低的變化過程，與陸源輸入呈大致相同的變化趨勢（圖3）。沉積速率的變化與前文所述的沉積環境變化相符合。五峰組沉積時期陸源輸入較多，沉積速率較快；龍馬溪組沉積早期陸源輸入減少，沉積物在水體中長時間滯留，沉積速率減慢，早志留世中后期陸源碎屑輸入不斷增多，沉積速率增大，隨著沉積物穩定沉降[38?39]，陸源輸入減小，沉積速率也再次減小。研究區五峰組—龍馬溪組稀土元素標準化配分模式曲線較為平緩（圖5），整體沉積速率較快，表明其沉積時期距離物源區較近。

4.4 物源分析

由于各元素穩定性的差異，部分穩定性較強微量及稀土元素能夠較好地保留源區的地球化學信息，因此常被用來表征物源類型[1，44]。通常物質來源穩定的沉積物稀土元素配分模式較為相似[45?46]。例如何佳偉等[2]研究發現鹽津牛寨剖面龍馬溪組各頁巖樣品之間的配分模式差異不大，配分模式曲線間近于平行，源巖主要為沉積巖及花崗巖，來源基本一致。對研究區五峰組—龍馬溪組頁巖樣品進行球粒隕石標準化[47]，據稀土元素配分模式圖顯示，五峰組和龍馬溪組的稀土元素配分模式基本一致，呈較為平緩的右傾特征，五峰組的配分模式曲線整體波動幅度較小，龍馬溪組大多數樣品配分模式曲線基本平行，個別樣品出現異常，稀土元素含量整體偏高（圖5），說明可能存在混合物源；此外，配分模式圖中還顯示研究區五峰組—龍馬溪組頁巖存在Eu負異常和Ce弱負異常，與上地殼的稀土元素配分模式一致，反映研究區五峰組—龍馬溪組的源巖來自上地殼[1，44，46]。

通常情況下花崗巖的δEu 值多小于0.90，玄武巖、中性斜長石等δEu值大于0.90[48?49]。研究區五峰組—龍馬溪組δEu介于0.42～0.85，均小于0.9，指示其源巖主要為花崗巖。Roser et al.[50]最早提出了依據主量元素含量計算的砂、泥巖物源區判別函數（表4），判別函數圖（F1-F2）顯示，研究區五峰組—龍馬溪組頁巖樣品主要落在石英質沉積巖源區、酸性火山巖源區，少部分樣品落在中性火山巖源區（圖11a）。微量元素Hf-La/Th圖解中[51]，樣品點主要落在長英質物源以及與基性巖混合物源區域，部分樣品落在被動大陸邊緣附近（圖11b）。隨著巖漿不斷演化，La、Th等元素不斷富集，Sc、Co等元素逐漸虧損，因此酸性火成巖通常顯示有更高的La/Sc 值和更低的Co/Th值[49，52?53]。研究區樣品La/Sc 比值介于2.57～9.74，Co/Th 值介于0.10～1.93，在La/Sc-Co/Th 圖解中主要分布在長英質火成巖附近[53]，少數樣品點散落在長英質火成巖和花崗巖中間區域（圖11c），判斷其原始物質可能來自長英質火成巖和花崗巖。ΣREE-La/Yb圖解常能夠有效判別源巖屬性[46，54]，該圖解顯示研究區五峰組—龍馬溪組樣品主要落在沉積巖和花崗巖交匯區域，少數落在堿性玄武巖、花崗巖交匯區（圖11d），反映五峰組—龍馬溪組頁巖的源巖主要為沉積巖類和花崗巖類。綜合上述判斷研究區五峰組—龍馬溪組可能存在混合物源，其源巖主要來自花崗巖和沉積巖。

海底熱液對黑色頁巖沉積具有重要影響[48，55]。前人常用Ba/Sr、Co/Zn值來識別海底熱液活動。通常正常海相沉積物的Ba/Sr值小于1，受海底熱液影響的沉積物Ba/Sr值大于1[56]。研究區五峰組—龍馬溪組頁巖的Ba/Sr值介于1.16～17.50，普遍大于1，表明其沉積時受到海底熱液影響。熱液成因的沉積物中Co/Zn值約為0.15，鐵錳結核等正常沉積形成的巖石中Co/Zn值一般在2.5左右[27]。研究區五峰組—龍馬溪組頁巖的Co/Zn值介于0.01～0.40，平均為0.12，接近0.15，同樣反映存在熱液活動。Zn?Ni?Co三角圖也是判斷熱液影響的方法之一[57?58]，該圖解顯示樣品主要落在受熱液影響的沉積區及其附近，進一步反映熱液活動的存在（圖12a）。通常可以利用ΣREE/Fe值來反映受熱液影響的沉積物距離熱液活動中心的遠近，該比值越小，距離熱液活動中心就越近，反之則越遠[59?60]。如東太平洋洋隆附近沉積物的ΣREE/Fe值為6.2×10-4，而距離洋隆802 km之外的沉積區該比值約為28.8×10-4[59]。研究區五峰組頁巖的ΣREE/Fe值介于57.32×10-4～141.91×10-4，平均為96.77×10-4，龍馬溪組頁巖的ΣREE/Fe值介于14.90×10-4～563.30×10-4，平均為73.85×10-4，說明研究區五峰組—龍馬溪組頁巖沉積時離熱液活動中心較遠。Alexander etal.[61]提出Eu/Sm-Sm/Yb二元圖解用于判斷海水與海底熱液的貢獻量。研究區五峰組—龍馬溪組頁巖接近于水成鐵錳質地殼與海水（圖12b），表明在原始溶液中海底熱液的占比尚不足0.1%。此外海底熱液常表現出強烈的Eu正異常，學者們利用Eu正異常程度判別高溫熱液的貢獻量[62]，當樣品的δEu值大于1，并且數值越大，說明樣品正異常程度越高，高溫熱液的貢獻量也就越大。研究區樣品均表現為Eu負異常，進一步說明原始溶液中海底熱液組分較少，對頁巖沉積影響極小，推測其為遠離熱液活動中心的遠端沉積[27]。前文的Al-Fe-Mn三角圖解（圖6）主要是針對硅質成因進行判別，該圖解沒有樣品點落入熱水成因區中，并不表示無熱液影響。通過以上研究證實研究區五峰組—龍馬溪組頁巖的硅質來源受到了熱液的影響。但由于熱液組分含量極低，從而對于Fe、Mn元素的響應不大，導致無樣品點落入熱水成因區，熱液對于硅質成分的貢獻極小，因此這與上文黑色頁巖受熱液影響的結論并不相悖[29]。

4.5 構造背景判別

伴隨著沉積作用及構造活動的發生，不同地質背景下的陸源碎屑巖中地球化學特征會存在差異，部分微量元素和稀土元素在沉積過程中比較穩定，其元素特征和比值范圍能夠較好地保留物源區的相關信息，常被用來研究物源區母巖屬性及構造背景[46，48?49，63]。Bhatia et al.[63]研究發現不同構造背景下的雜砂巖的REE分布存在一定差異，并總結出規律作為不同構造背景的識別依據（表5），通過對研究區La、Ce、ΣREE及La/Yb平均值等數值進行計算，再與前人研究總結出的各背景下的范圍值進行比較，依據對比結果綜合判斷出最為接近的構造背景。此外利用主量元素判別不同構造背景已得到廣泛應用，常用的主量元素指標有SiO2、K2O、Na2O 和Al2O3等[24，63]。

利用Sc/Cr-La/Y圖解對研究區五峰組—龍馬溪組樣品數據進行投點，結果顯示研究區樣品投點較為集中，大部分樣品落在被動大陸邊緣內，少數樣品落在活動大陸邊緣和大陸島弧內及其附近（圖13a）。利用前人建立的SiO2/Al2O3-K2O/Na2O雙變量判別圖版進行投點[63]，，所有樣品集中落在被動大陸邊緣范圍內（圖13b），說明研究區構造背景為被動大陸邊緣。通常處于被動大陸邊緣的沉積物稀土元素具有輕稀土富集，Eu負異常的特征，而活動大陸邊緣的沉積物多以重稀土元素富集、無Eu虧損為特征，且多為分異程度較低的火成巖[43，48，64]。研究區樣品的LREE/HREE平均值為9.11，δEu平均值為0.69，指示構造背景為被動大陸邊緣。將研究區樣品稀土元素含量與各背景的范圍值對比[63]，結果表明研究區La、Ce、ΣREE及La/Yb平均值分別為44.79 μg/g、90.68μg/g、225.98 μg/g、14.73（表5），均與被動大陸邊緣接近。綜合以上研究結果，判斷研究區五峰組—龍馬溪組頁巖構造背景主要為被動大陸邊緣。

研究區主要位于上揚子地塊東南部，而揚子地塊是前寒武紀華南板塊的重要組成部分，在早古生代與華北板塊、塔里木板塊發生分離[22，29]。寒武紀末期，華夏板塊與揚子地塊受廣西造山運動的影響開始發生匯聚，揚子板塊東南部不斷抬升，揚子地區進入被動大陸邊緣演化階段。揚子地區奧陶世先以碳酸鹽臺地沉積為主，自晚奧陶世起，以碳酸鹽巖—碎屑巖混合沉積為主。在奧陶紀—志留紀之交發生都勻運動，華南板塊向北持續俯沖，與華北板塊、滇緬板塊等發生碰撞，使得揚子板塊內部發生擠壓變形，川中隆起、黔中—滇東隆起、雪峰隆起等開始形成，由此控制了晚古生代的構造演化，揚子西緣整體仍在持續抬升，因此仍處于被動大陸邊緣環境，與上述研究結論一致[22，64]。奧陶紀末期岡瓦納大陸南極冰蓋開始擴張，揚子地臺發生海退，早志留世早期，隨著華夏板塊的不斷擴張以及華南板塊大部分地區的持續隆升，康滇古陸、黔中隆起以及雪峰隆起等古陸及水下高地開始形成，并且該時期伴隨著冰川的大規模融化，由于各個古隆起的阻隔，上揚子地區處于半封閉的沉積環境，廣泛沉積一套黑色頁巖，即龍馬溪組頁巖[3，8，22]。

研究區西側的康滇古陸位于揚子地臺西南緣。康滇古陸自顯生宙以來長期暴露地表[65]，前寒武紀以前，康滇古陸逐漸開始形成島弧褶皺帶，晉寧運動導致島弧褶皺發生轉變，轉變成早震旦世的安第斯型山弧，并與揚子大陸統一[66?67]。晚震旦世康滇構造帶基本處于穩定狀態，中奧陶世—二疊紀，地幔物質上涌，上地殼發生上隆，康滇古陸區域也大面積隆升。據前人研究發現，康滇古陸部分區域（如瀘定—石棉一線）主要出露新元古代地臺蓋層，巖性主要為一套中—酸性火成巖—火山碎屑巖，在其內部發現有大量同源花崗巖侵入體[2，29，67]，與前文研究得出的花崗巖源巖屬性結論一致。結合五峰組—龍馬溪組頁巖沉積時構造背景，在晚奧陶世—早志留世黔中隆起緊鄰研究區開始發育，與龍馬溪組開始沉積時間基本同步[2，68]，據此綜合推斷研究區五峰組—龍馬溪組頁巖的源巖可能來自康滇古陸新元古地臺蓋層和黔中隆起。

5 結論

（1） 研究區五峰組—龍馬溪組頁巖硅質主要來源于硅質生物和陸源輸入，受熱液影響較小；在晚奧陶世—早志留世時期研究區構造活躍，且靠近黔中古陸、康滇古陸，因此研究區頁巖生物成因硅相較于焦石壩等地區整體偏低，陸源硅相對偏高，自下而上生物成因硅先增加后減小，陸源硅呈相反趨勢。

（2） 研究區五峰組—龍馬溪組頁巖沉積時期陸源輸入具有明顯的變化，其對TOC的富集具有雙重作用。龍一1亞段1、2小層時期，陸源輸入帶來的營養物質促進了TOC的富集，而五峰組、龍一1亞段3、4小層時期則由于陸源輸入的大量增加，反而起到了稀釋作用，不利于TOC的富集。LaN/YbN值反映五峰組—龍馬溪組頁巖的沉積速率降低—增加的變化過程，整體與陸源輸入變化趨勢相同。

（3） 物源分析表明五峰組—龍馬溪組頁巖可能存在混合物源，源巖可能來自康滇古陸和黔中隆起，沉積時受海底熱液影響較小，構造背景主要為被動大陸邊緣。

致謝 在研究和撰寫過程中，同門廖舒悅、熊敏、任官寶、劉棠煊、秦何星、吳帥才在進行巖心觀察采樣及樣品處理工作上給予了諸多幫助。此外，審稿專家和編輯老師對本文提出了許多寶貴的建設性意見，在此一并感謝。

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基金項目：國家自然科學基金項目（41602147）；中國石油—西南石油大學創新聯合體科技合作項目（2020CX020000）［Foundation： National Natu?ral Science Foundation of China， No. 41602147; China University of Petroleum-Southwest Petroleum University Innovation Consortium Scienceand Technology Cooperation Project， No. 2020CX020000］