滇東北筇竹寺組極低級變質作用及古地溫研究

摘 要 【目的】極低級變質作用處于石油—濕氣—干氣以及泥煤—煙煤—無煙煤的演化階段，與古地溫有著極其密切的關系，因而，極低級變質作用及古地溫的研究對于油氣、煤等能源礦產的勘探具有重要的現實意義。與已取得勘探突破的上揚子地區龍馬溪組相比，下寒武統牛蹄塘組（筇竹寺組）頁巖有機質豐度和熱演化程度更高，具有更大的沉積厚度和更廣泛的分布面積，頁巖氣資源潛力巨大，是中國頁巖氣勘探開發的另一個重點層系。目前，筇竹寺組這套高成熟度烴源巖尚未開展系統的極低級變質作用及古地溫研究，有必要揭示古地溫等技術參數及其對油氣成藏的影響。【方法】在剖面實測基礎上，通過伊/蒙混層礦物結構有序度、伊利石結晶度和烴源巖鏡質體反射率等技術被首次開展了滇東北地區筇竹寺組極低級變質作用及古地溫研究。【結果】（1）筇竹寺組粉砂質泥巖中伊/蒙混層礦物中伊利石含量達95%。自生伊利石及伊/蒙混層礦物中伊利石結晶度介于0.24～0.35；由瀝青反射率計算的烴源巖鏡質體反射率（Ro）介于2.22%～2.65%，低于揚子東南緣（Ro介于3.18%～3.43%）及海相干酪根天然氣生成成熟度上限（Ro=3%）；（2）滇東北地區筇竹寺經歷最高古地溫確定在200 ℃～227.57 ℃，低于揚子東南緣（211 ℃～246 ℃）及烴類死亡最高溫度（230 ℃～300 ℃）。早白堊世—新近紀最大埋深期古地溫梯度介于2.53～2.91 ℃/100m，與揚子東南緣接近；（3）綜合考慮各變質作用劃分標準及方案，滇東北地區筇竹寺組分別屬于極低級變質A帶—B帶、近變質帶、低級近變帶—高級近變帶，系葡萄石—綠纖石相。【結論】滇東北地區筇竹寺期處于由沉積凹陷向隆起過渡的有利指向區，該區筇竹寺組經歷了較低的最高古地溫，且有機質成熟度相對于揚子其他地區成熟度更低，具有油氣形成條件和物質基礎。目前尚未發現古油藏出露，后期構造保存條件較好，滇東北地區筇竹寺組的油氣遠景應予以關注。

關鍵詞 滇東北；筇竹寺組；伊利石；鏡質體反射率；極低級變質作用；古地溫

第一作者簡介 劉建清，男，1969年出生，教授級高級工程師，巖石學，E-mail： ljianqing0813@163.com

通信作者 趙瞻，男，教授級高級工程師，E-mail： zhaozhan1982@163.com

中圖分類號 P618.13 文獻標志碼 A

0 引言

極低級變質作用是變質地質學研究的前沿領域之一，指很低溫的一種變質作用，即從成巖作用向低級變質的轉變過程，與石油、天然氣、煤等能源礦產密切相關。在成巖—極低級變質作用階段，石油演化階段從石油—濕氣—干氣變化，煤則經歷由泥煤—煙煤—無煙煤的變化。這些過程有著較多評價指標，例如可依據伊利石結晶度KI（°Δ2θ）0.42和0.25將極低級變質作用劃分為成巖帶、近變質帶和淺變質帶。因此，通過對沉積盆地成巖—極低級變質作用研究，對于明確成巖—變質界限，闡明盆地—構造—熱演化史，指導油氣勘探，具有重要的理論和現實意義[1?5]。

國際上極低級變質作用的主要標志有：（1）標志礦物及組合；（2）伊利石和伊/蒙轉換，如伊利石結晶度、多型，伊/蒙混層可膨脹層的百分比，伊利石有序度、晶疇大小、b0值等；（3）有機質參數，如鏡質體反射率、筆石反射率、牙形刺顏色蝕變指數、孢粉顏色等[6?15]。在油氣的生成和轉變過程中，含油氣盆地古地溫及古地溫梯度是熱史、生烴史研究的重要基礎，不僅可以重塑油藏歷史演化過程，而且可以預測其發展演化趨勢。近年來的研究，可依據上述指標開展烴源巖埋藏過程古地溫定量計算，精準標定其經歷的最高古地溫，為熱史、生烴史研究奠定基礎。

中上揚子地區下寒武統筇竹寺組（牛蹄塘組）普遍發育一套黑色烴源巖，厚度大、有機碳含量高，是四川盆地眾多下古生界油氣藏的烴源巖，受到石油地質界的廣泛關注。以往對于該套烴源巖成熟度的工作，主要根據鏡質體反射率（Ro）進行成熟、過成熟的定性評價，未曾開展較為系統的低級變質作用及其相關熱歷史的研究。滇東北昭通地區位于上揚子地區，筇竹寺組烴源巖鏡質體反射率低于揚子東南緣[16]，成熟度較低，更具油氣勘探的現實意義。該區沉積盆地的研究缺乏古地溫資料，制約了盆地生烴史的研究。在滇東北昭通地區鋅廠溝筇竹寺組剖面測量基礎上，開展了筇竹寺組黑色頁巖黏土礦物組成、伊利石結晶度、鏡質體反射率研究及與變質程度和古地溫定量計算，旨在揭示該區筇竹寺組烴源巖經歷的最大古地溫，為盆地生烴史的研究提供基礎資料，深化該區筇竹寺組的研究，服務于油氣勘探。

1 地質背景

1.1 地質構造背景

根據云南省地質志的劃分，研究區在一級構造單位為揚子準地臺，二級構造單元為滇東臺褶帶[17]。經過晉寧運動之后的加里東、海西、印支、燕山、喜馬拉雅各構造期，該區沉積了震旦系、古生界、中生界、新生界的巨厚蓋層（圖1）。區內出露的震旦系—白堊系均為整合或平行不整合接觸，下白堊統與新近系之間為角度不整合接觸，表明該區沉積蓋層于晚燕山—早喜山期褶皺定型。其中上古生界與下古生界的廣西運動造成的平行不整合是區內最大的沉積間斷[18]。

早寒武世筇竹寺期是上揚子地區早古生代最大的一次海侵，普遍發育了厚度較大的黑色頁巖。滇東北地區位于上揚子康滇古陸東緣，筇竹寺期接受來自該古陸的剝蝕和沉積。同時，受新元古代裂谷盆地的持續影響，筇竹寺組沉積基底凹凸不平，自該區至鎮雄一帶筇竹寺組沉積厚度300～500 m，各地黑色頁巖累計厚度30～60 m，沉降中心位于鎮雄一帶。自晚寒武世開始，在華南加里東幕式造山作用背景下，上揚子地區呈現隆、凹相間的格局，發育一系列的古隆起。滇東北昭通地區位于其中的黔中隆起，區內奧陶系—志留系缺失或發育不完整，而往北漸入黔北凹陷[19]。

1.2 剖面特征

為開展下寒武統筇竹寺組的極低級變質作用及相關最高古地溫研究，實測了云南省昭通市昭陽區鋅廠溝筇竹寺組剖面。剖面位于金沙江東岸一支溝（鋅廠溝）（剖面起點坐標：103°13′46.21″ E，27°34′13.29″ N；終點坐標：103°14′04.03″ E，27°34′10.60″ N），見頂、底，底與下寒武統麥地坪組厚層粉晶白云巖為平行不整合接觸，頂與中寒武統滄浪鋪組紫紅色泥巖呈整合接觸。剖面共分29層，0層麥地坪組，29層為滄浪鋪組，除7～8層局部風化和掩蓋較強外，其余露頭連續出露，剖面質量較好。剖面縱向上兩分明顯（圖2），底部（1～5層）為灰黑色—黑色中厚層狀—薄層狀炭質泥巖、炭質粉砂巖、含炭質泥巖，為烴源巖層（圖3），沉積相分析為深水陸棚環境，厚19.57 m；上部（6～28層）為灰—深灰色泥質粉砂巖、深灰色泥巖、鈣泥質粉砂巖夾粉砂質泥巖，風化面略帶淺黃灰色、淺黃綠色，普遍發育水平層理，局部（27層）見浪成對稱波痕（圖3）。其中17層、27層深灰色泥巖為較差烴源巖層，厚度分別為6.46 m和13.17 m。沉積相主要為淺水陸棚，局部（17層、27層）為深水陸棚環境，反映上部有兩次短暫的水體加深過程[19]。

2 樣品采集與分析方法

為開展滇東北地區筇竹寺組的極低級變質作用及相關熱歷史研究，在鋅廠溝筇竹寺組剖面采集泥頁巖進行黏土礦物X射線衍射分析、伊利石結晶度分析，對筇竹寺組底部黑色泥質粉砂巖及中上部深灰色頁巖采集樣品進行瀝青反射率分析。樣品在四川省科源工程技術測試中心（頁巖氣評價與開采四川省重點實驗室）完成。

黏土礦物的提取、制備及分析流程按《SYT5163-208：沉積巖中黏土礦物和常見非黏土礦物X射線衍射分析方法》進行開展。黏土礦物X射線衍射分析在DMX-Ⅲ型X射線衍射儀上完成，測試條件為Cu靶，電壓35 kV，電流15 mA，步寬0.02° 2θ，掃描范圍2°～36° 2θ。黏土礦物含量利用衍射峰強度計算方法獲得[20]。

伊利石結晶度測試儀器為X’pert Powder，測試條件為Cu靶，電壓40 kV，電流40 mA；發射狹縫與散射狹縫均為1°，接收狹縫0.3 mm，掃描速度：2θ為2°/min；采樣步寬：2θ為0.02°；掃描范圍5°～45°（自然定向片，飽和乙二醇片）。

干酪根分選、制備流程依據國家標準GB/T19144—2010《沉積巖中干酪根分離方法》開展。瀝青反射率儀器為Axio Scope.A1顯微鏡、Jamp;M分光光度計，放大倍數500 倍，反射率量程0.1%～10%。測試條件：環境溫度23±3 ℃，相對濕度小于70%RH，光線波長546 nm±5 nm。標準物質：釓鎵石榴石，浸油反射率1.72%，氧化鋯，浸油反射率3.16%（在23 ℃±1 ℃，546 nm波長的綠波下，折射率為1.518 0±0.000 4）。測試執行標準為SY/5124—2012《沉積巖中鏡質體反射率測定方法》[5]。

3 分析結果

3.1 巖石學特征

鋅廠溝剖面筇竹寺組泥質粉砂巖、粉砂質泥巖主要由石英、鉀長石、斜長石、方解石、白云石、黏土礦物組成（表1）。全巖X射線衍射顯示，石英含量33%～45%，平均40%，鉀長石含量0～14%，平均6.6%，斜長石含量0～30%，平均14.4%，方解石含量0～18%，平均6.3%，白云石含量0～15%，平均6.60%，黏土礦物含量12%～39%，平均26.30%。顯微鏡下，石英呈棱角狀或次棱角狀，粒徑0.05 mm左右，顆粒間充填泥質、碳質等成分；長石顆粒，棱角狀，粒徑0.05 mm左右，局部可見聚片雙晶；方解石和白云石呈泥晶—微晶集合體，為沉積期沉淀的碳酸鹽礦物；“泥質”呈基底式膠結石英碎屑，呈隱晶質狀或重結晶形成雛晶狀，為沉積期沉淀并經成巖—極低級轉變黏土礦物和自生黏土礦物，其中夾雜少量碳質成分[19]（圖4）。鏡下筇竹寺組泥質粉砂巖、粉砂質泥巖見清晰的層理構造（S0），無置換性變質面理（S1），長石、方解石顆粒亦無明顯的壓扁、拉長等變質作用的特征，反映構造擠壓作用并不強烈，巖石尚處于成巖—極低級變質作用，未達到淺變質作用階段。

鋅廠溝剖面筇竹寺組泥頁巖黏土礦物分析結果如表2 所示。黏土礦物主要為伊利石，含量58%～94%，次為綠泥石（含量1%～35%）及伊/蒙混層（2%～6%），另含少量蒙脫石（0～7%）及高嶺石（0～16%）。伊/蒙混層中伊利石占95%，蒙脫石占5%。伊利石結晶度KI（°Δ2θ）0.24～0.35。

筇竹寺組物源來自康滇古陸古—中元古界東川群、會理群淺變質綠片巖相火山—沉積巖系[18]，最低級的變質泥質礦物為絹云母及白云母，而鋅廠溝剖面黏土礦物組成為經歷成巖作用及極低級變質作用的伊利石、伊/蒙混層、高嶺石及綠泥石等形成溫度、壓力較低的礦物，最高級的變質礦物為伊利石，與源區黏土礦物明顯不同。同時，從物源區綠片巖相的變質程度可知，其所夾碳質Ro可超過4%。在化學風化過程中鉀長石、絹云母、白云母可徹底轉化為高嶺石，蒙脫石在風化帶相當穩定，可帶至沉積盆地，黑云母可轉化為蒙脫石。而基性巖風化過程中鐵、鎂、鈣質大多呈溶液狀態被帶走[21]。滇東北地區筇竹寺烴源巖瀝青反射率換算的Ro 明顯低于4%，表明源區泥質礦物經歷了較為徹底的化學風化作用生成如高嶺石、蒙脫石等新的礦物，搬運至康滇古陸東緣沉積、埋藏，經歷成巖和極低級變質。換言之，源區黑云母、白云母、絹云母等成熟度較高古老黏土礦物在到達沉積盆地時已轉化為高嶺石、蒙脫石等成熟度較低的黏土礦物，源區高成熟度黏土礦物對沉積盆地黏土礦物成熟度的影響可以忽略。

3.2 有機質成熟度特征

鏡質體反射率是確定烴源巖有機質成熟度的有效指標。由于鏡質組分源于高等植物，該方法明顯受到生物演化及母質來源類型的限制。碳酸鹽烴源巖或下古生界烴源巖中缺乏陸相高等植物來源的鏡質體，一般采用海相鏡質體或原生瀝青來代替[22]。鋅廠溝筇竹寺組剖面瀝青反射率Rran 介于2.81%～3.45%（表3）。劉德漢等[23]針對我國海相高演化碳酸鹽巖烴源巖提出了瀝青反射率（Rran）與等效鏡質體反射率（Ro）的換算公式：

Ro=0.668×Rran+0.346 （1）

式中：Ro為鏡質體反射率，Rran為瀝青體反射率。這一方法也廣泛應用于寒武系—志留系等缺乏陸相高等植物來源地層烴源巖鏡質體反射率的轉換計算，并取得較好的應用效果[16]。計算表明，鋅廠溝剖面筇竹寺組烴源巖鏡質體反射率介于2.22%～2.65%（表3）。

4 溫度計算結果

4.1 伊/蒙混層溫度計算結果

伊（I）/蒙（S）間層礦物中伊利石含量與溫度的相關性，相關學者研究結果如表4所示。鋅廠溝剖面筇竹寺組泥頁巖伊/蒙混層礦物伊利石層占95%，綜合表4各學者的研究結果，該區伊/蒙混層礦物形成溫度應在200 ℃以上。

王強[28]曾應用Chi et al.[29]根據Harvey et al.[27]的原始數據建立了伊/蒙混層中伊利石含量與形成溫度的線性表達式開展黏土礦物研究，取得較好成效，該表達式如下：

Y=0.342+2.737×10-3T （2）

式中：Y 為伊/蒙混層中伊利石的百分含量（%），T 表示伊/蒙混層礦物的形成溫度（℃）[30]。計算結果如表2中T1所示，為222.14 ℃。

4.2 伊利石結晶度溫度計算結果

Weaver[31]首先觀察到，伊利石的X射線衍射峰的銳度隨著成巖及變質程度的增高而增高，在此基礎上提出了伊利石結晶度的概念。當前國際上通用Kübler[10?11]提出的測量伊利石第一級底面反射峰001峰的半高寬（又稱Kübler指數）來反映伊利石的結晶度，用KI（°Δ2θ）表示，KI 值越小，峰形越尖銳，伊利石的結晶度越好。

胡大千等[5]、畢先梅等[32]歸納總結了伊利石結晶度與形成溫度之間的關系，提出了成巖—極低級變質作用的劃分方案：晚成巖帶（高級成巖帶），伊利石結晶度介于1.00～0.42，溫度上限200 ℃；低級近變質帶（極低級變質帶A），伊利石結晶度介于0.42～0.30；高級近變質帶（極低級變質帶B），伊利石結晶度變化介于0.30～0.25，溫度上限300 ℃～350 ℃。鋅廠溝剖面筇竹寺組泥質粉砂巖伊利石結晶度介于0.24～0.35（表2），據此分析，該區泥質粉砂巖處于極低級變質帶A帶—B帶，伊利石形成溫度介于200 ℃～300 ℃。

Chi et al.[33]研究了Wairakei地熱系統沉積物中各種組分與結構的黏土礦物，包括碎屑伊利石、綠泥石、伊/蒙混層礦物等，他們對該區自生伊利石的結晶度值和測井溫度進行了系統研究，表明兩者之間有明顯的線性關系，即隨著母巖溫度或深度的增加，自生的伊利石結晶度值KI（°Δ2θ）降低。在實測數據基礎上，提出了以下線性表達式[30]：

T=249-89.3×KI （R2=0.92） （3）

式中：T 表示伊利石形成溫度（℃），KI 表示伊利石結晶度（°Δ2θ），R2表示相關系數。這個公式適用范圍為90 ℃～230 ℃。對鋅廠溝剖面筇竹寺組泥頁巖伊利石結晶度利用式（3）計算表明，伊利石形成溫度T2介于217.75 ℃～227.57 ℃（表2）。

4.3 鏡質體反射率溫度計算結果

Frey[6]研究認為：成巖帶，Ro小于2.0%，溫度上限200℃；近變質帶，Ro為2.0%～4.0%，溫度上限300 ℃～350 ℃；淺變質帶，Ro 大于4.0%，溫度大于300 ℃～350 ℃。早寒武世，由于缺乏高等植物，鏡質體反射率由瀝青反射率換算[21]。鋅廠溝剖面筇竹寺組黑色頁巖瀝青反射率換算成鏡質體反射率介于2.22%～2.65%（表3）。據此，認為該區筇竹寺組烴源巖處于近變質帶，粗略估計經歷的溫度上限為200 ℃ ～300 ℃。鏡質體反射率3%被認為是海相干酪根天然氣生成成熟度上限[34]。在揚子東南緣，筇竹寺組（牛蹄塘組）烴源巖鏡質體反射率介于3.18%～3.43%[16]，高于3%的極限值，而在鋅廠溝剖面鏡質體反射率低于3%。因此，開展滇東北地區筇竹寺組頁巖氣勘探具有現實意義。顯微鏡下顯示，鋅廠溝剖面干酪根組分呈黑色（圖5），但并未完全呈深黑色，表明可能其仍具一定的生烴潛力。一般而言，干酪根顯微組分由腐泥組、殼質組、鏡質組、惰質組組成。腐泥組原始有機質為藻類及其他低等水生生物及細菌，為腐泥化產物；殼質組原始有機質為陸生植物孢粉、花粉、角質層、樹脂、蠟和木栓層等；鏡質組原始有機質來自高等植物的結構和無結構木質纖維；惰質組原始有機質來源于森林火災后絲炭化的木質纖維或再沉積有機質。寒武紀時期無高等植物，干酪根顯微組分無鏡質組，由于時代老，也不是惰質組和殼質組。該區干酪根顯微組分形態為不均勻棉絮狀結構，可能為較典型的腐泥無定形體。

Barker et al. [13]統計研究了鏡質體反射率與古地溫之間的相互關系，提出了鏡質體反射率地質溫度計：

In（Ro%）=0.007 8Tmax-1.2 （4）

Barker et al.[35]確立了鏡質體反射率與古地溫的關系，給出的地質溫度計：

T=（（In（Ro%）+1.26）/0.008 11 （5）

Barker et al.[14]修正后的鏡質體反射率地質溫度計：

T=（In（Ro%）+1.68）/0.012 4 （6）

Mullis et al.[36]建立的鏡質體反射率地質溫度計：

T=（Ro%+8.623 8）/0.054 3［5］ （7）

上述式（4）至式（7）古溫度計算結果，分別以T3 至T6 列于表3。可以看出，T3 介于256.27 ℃～278.82 ℃ ，T4 介于254.18 ℃ ～275.90 ℃ ，T5 介于199.91 ℃～214.10 ℃，T6介于199.76 ℃～207.63 ℃。

5 討論

5.1 最高古地溫及地溫梯度

鋅廠溝剖面筇竹寺組伊/蒙混層礦物中伊利石含量為95%，根據Nadeau et al. [24]、Hofman et al. [25]、Jenning et al.[26]、Harvey et al.[27]關于伊/蒙混層礦物中伊利石含量與溫度關系的相關性描述（表4），認為該區泥質粉砂巖中伊/蒙混層礦物形成溫度在200 ℃以上。

濰北凹陷研究表明應用黏土礦物相關參數可較有效計算恢復古地溫[28]。式（2）、式（3）是這些方法在滇東北地區的又一實踐。式（2）根據伊/蒙混層礦物中伊利石含量計算其形成溫度T1為222.14 ℃。式（3）根據伊利石結晶度計算伊利石形成溫度T2介于217.75 ℃～227.57 ℃。

應用鏡質體反射率開展烴源巖最大古地溫計算及溫度的取舍，已在內蒙古錫林郭勒有較成功的實踐[5]。T3至T6為依據這些方法和烴源巖鏡質體反射率計算的古地溫，其中T3和T4溫度較高，且較為接近，溫度介于254.18 ℃～278.82 ℃。T5和T6溫度較低，介于199.76℃～214.10℃，與式（2）、式（3）及依據伊/蒙混層礦物結構有序度估算的溫度（200℃以上）接近。注意到式（4）、式（6）均是Barker et al.[13?14]提出，式（6）是式（4）修正后的公式，且式（6）與式（2）、式（3）、式（7）及伊/蒙混層礦物結構有序度估算的溫度接近和吻合，因此，式（6）及（2）、式（3）、式（7）計算結果及伊/蒙混層礦物結構有序度估算的溫度可能更可信，式（4）、式（5）計算溫度可能偏高。

將式（2）、式（3）、式（6）、式（7）計算結果及伊/蒙混層礦物結構有序度估算的溫度綜合考慮，分析鋅廠溝剖面筇竹寺組泥頁巖經歷的最大古地溫介于200 ℃～227.57 ℃，并未經歷太高的古地溫。該區寒武系—下白堊統均為整合或平行不整合接觸，奧陶系—志留系受黔中隆起影響部分缺失，地層序列為連續的沉積或水平抬升；下白堊統與新近系之間為角度不整合接觸，蓋層褶皺之后，地表再次下降接受新近系沉積；之后，地表抬升至現今形態，因此，早白堊世—新近紀為最大埋深期。根據該區奧陶—志留系部分缺失及其余地層厚度①，按地表平均溫度20 ℃[16]估算，該區筇竹寺組早白堊世—新近紀最大埋深期古地溫梯度介于2.53～2.91 ℃/100 m。

5.2 極低級變質作用

對極低級變質作用的理解及它與成巖作用和低級變質作用間界線的認識，目前沒有取得共識，而且，石油地質學者、煤巖地質學者、沉積和巖石學者的理解，也相差甚遠，所用術語也極不統一，如晚成巖作用（帶）、埋藏變質作用（帶），及上述低級近變質作用（帶）、高級變質作用（帶）、近變質作用（帶）、淺變質作用（帶）等。但成巖階段—極低級變質—淺變質作用是個連續的過程，在巖石類型、黏土礦物組成、巖石結構構造特征、鏡質體反射率等方面呈連續的變化，因此，可根據連續變化特點，選擇代表性學者研究成果開展極低級變質作用及油氣地質意義研究。

一般而言，隨著變質級的增加，在變質泥巖中出現二八面體礦物系列，即蒙脫石—伊/蒙混層—伊利石—白云母，而在變質鎂鐵質巖石中出現三八面體系列礦物，即蒙脫石—綠泥石/蒙脫石混層—綠泥石；高嶺石呈高嶺石—地開石—葉臘石的變化；其他標志也同步變化，微構造由S0層理發展為S1面理；巖石類型由頁巖、泥巖變化為筆狀構造泥巖、瓦板巖、千枚巖；鏡質體反射率由0.5%經2%增至4%。

Frey et al.[9]根據伊利石結晶度、伊/蒙混層中伊利石的含量、蒙脫石—綠泥石系列的變化、高嶺石—葉臘石系列的變化、巖石類型、微構造特征將成巖階段至淺變質階段劃分為早期成巖帶、晚期成巖帶、低級近變帶、高級近變帶、淺變質帶。滇東北地區筇竹寺組伊利石結晶度介于0.24～0.35，伊/蒙混層伊利石含量95%，黏土礦物組合高嶺石0～16%、綠泥石1%～35%、伊利石58%～94%，仍有少量早成巖帶—低級近變帶的黏土礦物存在，換算的鏡質體反射率2.22%～2.65%，巖石為泥質粉砂巖，未出現置換性面理S1，根據Frey et al.[9]的研究，將其劃分在低級近變帶—高級近變帶。索書田等[37]將成巖階段—淺變質階段劃分為沸石相（lt;200 ℃）、葡萄石—綠纖石相（200 ℃～370 ℃）、綠片巖相（gt;370 ℃），本次計算筇竹寺組經歷的最大古地溫為200 ℃～227.57 ℃，屬葡萄石—綠纖石相。而按照畢先梅等[32]、Frey[6]伊利石結晶度及鏡質體反射率的劃分，則屬極低級變質A帶—B帶、近變質帶，巖石未達到淺變質階段。

5.3 油氣地質意義

滇東北昭通地區筇竹寺組烴源巖鏡質體反射率（Ro）介于2.22%～2.65%，處于近變質帶及干氣階段，明顯低于揚子東南緣（Ro介于3.18%～3.43%）[16]及海相干酪根天然氣生成成熟度上限（Ro=3%）；顯示其經歷的最大古地溫（200℃～227.57℃）也低于揚子東南緣筇竹寺組經歷的最高古地溫（211 ℃～246 ℃）[16]及烴類生烴死亡溫度（230 ℃～300 ℃）[31]，表明該區烴源巖可能尚具微弱的生烴能力，這和揚子其他地區截然不同的。筇竹寺組（牛蹄塘組）烴源巖的研究，目前更多地集中在揚子東南緣，對于滇東北這套較低成熟度的烴源巖，目前尚未予以應有的關注。該區晚侏羅世—古近紀最大埋深期古地溫梯度介于2.53～2.91 ℃/100m，與揚子東南緣這一時期古地溫梯度（2.61 ℃/100m）接近[16]，滇東北地區現今地溫梯度（2.10 ℃/100m）[38]，其古地溫梯度的變化顯示滇東北地區晚侏羅世—古近紀古地溫梯度高于現今地溫梯度。該區烴源巖成熟度及經歷的古地溫較低，或與該區處于黔中隆起，奧陶紀—志留紀部分地層缺失、蓋層總厚度減少以及筇竹寺組最大埋深減少、經歷的最大古地溫和烴源巖熱演化降低有關。

該區新近系茨營組與下白堊統之間為角度不整合接觸，震旦系—下白堊統蓋層褶皺及斷裂系統在晚燕山期—早喜山期形成，是區內最強烈的一次構造運動。褶皺作用導致圈閉的形成，斷裂的疏導和破壞可導致油氣的運移、調整、散失和破壞，并可能造成油氣藏的破壞，在地表形成一些古油藏。值得關注的是，滇東北地區褶皺及斷裂系統目前未有筇竹寺組古油藏的發現和報道，明顯不同于揚子東南緣斷裂已破壞油氣藏，有麻江、金沙巖孔眾多下古生界古油藏分布的特點。這是否意味著該區構造作用較弱，筇竹寺組有較好的構造保存條件？滇東北地區筇竹寺組是康滇古陸東緣寒武紀初期海侵沉積，處于由凹陷向隆起的過渡地帶，是油氣生成和運移的有利指向區，具有油氣生成基礎和物質條件。同時，按不同學者劃分方案分別屬于極低級變質A帶—B帶、近變質帶、低級近變帶—高級近變帶、葡萄石—綠纖石相。滇東北筇竹寺組烴源巖具較低成熟度，經歷的最大古地溫較低，未達到淺變質階段，對于油氣藏和圈閉可能尚具較弱的補給能力，但其較好的構造保存條件及有利的油氣運移指向區，使得這一地區筇竹寺組的勘探前景值得關注。

此次極低級變質作用及古地溫和地溫梯度的研究，為該區筇竹寺組油氣成藏史的研究奠定了一定的基礎。未來可開展滇東北其他烴源巖地層古地溫研究，獲取其經歷的最大古地溫及各時代古地溫梯度，并結合本文的研究和各時代地層厚度、古水深、剝蝕量，建立該區筇竹寺組沉降史、熱史及生烴史。綜合構造演化歷史，分析油氣生成、調整、運移、破壞等成藏史，預測油氣發生、發展規律。

6 結論

（1） 滇東北地區筇竹寺組泥頁巖黏土礦物主要為伊利石，少量綠泥石、伊/蒙混層礦物、蒙脫石及高嶺石。伊/蒙混層礦物中伊利石含量達95%。自生伊利石及伊/蒙混層礦物中伊利石結晶度介于0.24～0.35；由瀝青反射率計算的烴源巖鏡質體反射率（Ro）介于2.22%～2.65%，低于揚子東南緣（Ro介于3.18%～3.43%）及海相干酪根天然氣生成成熟度上限（Ro=3%）。該區部分烴源巖尚具微弱的生烴能力。

（2） 滇東北地區筇竹寺最高古地溫確定在200 ℃～227.57 ℃，低于揚子東南緣（211 ℃～246 ℃）及烴類死亡最高溫度（230 ℃～300 ℃），部分烴源巖尚具微弱生烴能力。該區晚早白堊世至新近紀最大埋深期古地溫梯度介于2.53～2.91 ℃/100 m。筇竹寺組經歷的最高古地溫低于揚子東南緣，古地溫梯度與揚子東南緣接近。

（3） 滇東北地區筇竹寺組可分別劃分為極低級變質A帶—B帶、近變質帶、低級近變帶—高級近變帶、葡萄石—綠纖石相，巖石均未達到淺變質階段。

（4） 研究區筇竹寺組經歷的最高古地溫較低與位于黔中隆起北緣奧陶系—志留系部分沉積缺失、蓋層總厚度及經歷的最大埋深降低有關。筇竹寺組沉積處于由凹陷向隆起過渡的有利指向區，經歷了較低的最高古地溫和極低級變質作用，具較低的成熟度，具有油氣形成的條件和物質基礎，無破壞性古油藏顯示，構造保存條件較好，滇東北筇竹寺組的油氣遠景應予以關注。

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基金項目：中國地質調查局油氣調查專項（DD20190080）