湘中地区早寒武世牛蹄塘组黑色岩系地球化学特征与有机质富集机理

中国南方扬子板块寒武纪早期广泛发育一套富有机质黑色岩系,为了研究其有机质富集特征及控制因素,对湘中地区AY-1井牛蹄塘组32件岩芯样品总有机碳质量分数w(TOC)、主微量和稀土元素质量分数等地球化学特征参数进行测试。研究结果表明:研究区牛蹄塘组黑色页岩有机质丰度高,与热液相关的Ni和Sb等微量元素富集以及热液指标w(Co)+w(Ni)较高;w(P生物)和w(Ba生物)显示牛蹄塘组生产力在中—高等水平,w(U)/w(Al),w(V)/w(Al),w(Ni)/w(Co),w(V)/w(Cr)和w(U)/w(Th)共同指示水体基本处于缺氧、还原环境;从底部至顶部,页岩受热液作用强度、生产力水平和水体还原性变化均表现为由弱—强—弱的趋势,且与有机质丰度呈现正相关;顶部生产力水平虽然较高且趋于稳定,但沉积时海平面下降使水体还原性减弱,有机质无法良好地保存。强热液活动、高古生产力和强还原环境使牛蹄塘组中部形成高有机碳丰度的页岩层系,成为页岩气勘探的有利层段。