湘鄂西地区晚埃迪卡拉世-早寒武世硅质岩成因及其页岩气地质意义

摘要

湖北宜昌地区在寒武系水井沱组取得页岩气重大突破后,中扬子地区下寒武统富有机质页岩受到了更加广泛的关注。为了查明这套富有机质页岩的成因及其与下伏硅质岩之间的内在联系,系统采集了鄂西宜昌地区鄂宜地2井岩家河组和湘西桃源、张家界地区留茶坡组-牛蹄塘组的硅质岩,利用主量元素和稀土元素数据分析了硅质岩成因,并探讨了不同地区、不同沉积模式及其对下寒武统富有机质页岩形成的意义。结果表明:①鄂宜地2井岩家河组硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.30~0.68,在Al-Fe-Mn三角判别图和Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解上集中分布在沉积成因区;稀土元素Eu异常不明显,配分曲线为平坦模式,且(La/Yb)N介于1.01~1.81,指示岩家河组硅质岩为沉积成因。②湘西桃源和张家界地区的硅质岩明显分为两种成因。留茶坡组硅质岩Al/(Al+Fe+Mn)值介于0.03~0.19,在Al-Fe-Mn三角图上靠近Fe一端,稀土元素表现明显的Eu正异常,且配分曲线以重稀土元素相对富集的左倾斜为主,指示明显的热液成因;牛蹄塘组硅质岩则表现相反,指示沉积成因。③埃迪卡拉纪末期,湘西斜坡地区靠近热液喷流中心,因此留茶坡组硅质岩以热液成因为主,而宜昌地区位于局限台地附近,富硅热液因受到阻隔而无法进入,因此硅质岩为沉积成因;至寒武纪早期,随着气候变暖、海平面上升,湘西和鄂西地区海水连通,因此该时期硅质岩均为沉积成因。埃迪卡拉纪末期的热液活动为海洋生物的繁盛提供了大量的磷等无机营养元素,对下寒武统水井沱组/牛蹄塘组富有机质页岩的形成具有重要的意义。沉积成因的硅质页岩相很可能是页岩气的有利相带,这或许能为页岩气勘探提供一个新的思路。