晚奥陶世-早志留世上扬子盆地有机质富集机制：还原环境与生产力增强的双重控制

　　本研究针对上扬子盆地晚奥陶世-早志留世WF-LMX组页岩有机质富集机制争议，通过贵州道页1井的地球化学数据（TOC、矿物组成、主微量元素）及黄铁矿微晶统计，重建古气候、陆源输入、海水氧化还原条件及古生产力。研究发现水柱强还原环境与生产力增强共同主导有机质富集，但二者相对贡献随地质背景动态变化，为页岩气勘探提供了差异化成因模型。

　　

在全球能源转型背景下，页岩气（shale gas）作为低碳排放的新型清洁能源，正逐渐成为能源供应体系中的重要角色。中国近年来在四川盆地长宁、威远、涪陵等地的页岩气勘探取得重大突破，这些高产气井均钻遇了上奥陶统五峰组（WF）与下志留统龙马溪组（LMX）的富有机质海相页岩。这套被称为WF-LMX组的页岩层系，不仅是当前中国页岩气开发的主力层位，更是研究古海洋环境与碳循环的天然实验室。然而，关于其有机质富集机制，学术界长期存在"保存模式"（强还原环境抑制有机质分解）与"生产力模式"（高初级生产力增加有机质供给）的争论。

为解决这一争议，来自中国自然资源部沉积盆地与油气资源重点实验室的研究团队，以贵州北部道页1井的岩芯样品为研究对象，综合运用地球化学分析与微观形貌观测技术，首次系统揭示了晚奥陶世-早志留世上扬子盆地有机质富集的动态控制机制。相关成果发表在《Journal of Asian Earth Sciences》上，为页岩气甜点区预测提供了新的理论依据。

关键技术方法
研究团队采集46件主微量元素样品和113件TOC（总有机碳）样品，通过X射线荧光光谱（XRF）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定元素含量；采用化学蚀变指数（CIA）重建古气候；计算U/Th、V/Cr、Ni/Co等氧化还原指标及Cu_xs
（过量铜）、Ni_xs
（过量镍）等生产力指标；结合扫描电镜统计黄铁矿微晶粒径，区分水柱与沉积界面的氧化还原状态。

主要研究结果

1. TOC垂向分布特征
   道页1井TOC含量（0.10%-5.91%）显示WF组与LMX组下部存在两个富有机质段（TOC>3%），570m以浅显著降低。划分出4个有机质富集阶段，对应不同控制机制。

2. 古气候重建
   校正的CIA_corr
   值（65-85）表明研究区经历从寒冷干燥向温暖湿润的转变，陆源输入增加导致LMX组上部TOC降低。

3. 氧化还原条件演化
   WF组中-晚期发育水体硫化（euxinic）环境（V/Cr>4.25，U-EF>1.5），微晶粒径<5μm占比超80%；LMX组早期转为间歇性硫化，界面缺氧（Mo-EF>5）持续至LMX组中部。

4. 古生产力波动
   Cu+Ni/Al与Co×Mn值显示WF组沉积期生产力提升3-5倍，与全球赫南特冰期后营养盐释放事件同步；LMX组生产力逐渐衰减。

结论与意义
研究表明：
（1）WF组有机质富集主要受硫化水体控制，而LMX组则转为生产力主导模式，反映控制机制的时空差异性；
（2）首次通过微晶统计证实水柱与沉积界面氧化还原解耦现象，解释部分层段TOC与传统指标的分歧；
（3）提出"双因素动态权重模型"：全球冰期后（赫南特期）生产力脉冲触发初始富集，区域古地理封闭性维持长期缺氧。

该研究不仅为上扬子盆地页岩气勘探提供甜点预测指标（如WF组优先关注V-EF>10层段），更创新性地指出：在评估不同地质背景下有机质富集机制时，需采用"因时因地"的分析策略。这一认识对全球其他页岩系统研究具有重要借鉴价值。