鄂尔多斯盆地西缘奥陶系乌拉力克组页岩沉积环境及有机质富集机制

2022-10-27张艳妮李荣西席胜利姚泾利黄何鑫赵帮胜吴小力杨玲

中南大学学报（自然科学版） 2022年9期

张艳妮，李荣西，席胜利，姚泾利，黄何鑫，赵帮胜，吴小力，杨玲

(1.长安大学地球科学与资源学院，陕西西安，710054；2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安，710018；3.陕西省地质调查实验中心，陕西西安，710068)

页岩气是页岩中的有机质通过生物成因和/或热成因过程生成的一种非常规天然气资源，页岩既是烃源岩又是储层和盖层[1]。中国南方四川盆地晚奥陶世五峰组—早志留世龙马溪组页岩气已大规模开发，开辟了我国页岩气商业性开发的先河。我国北方鄂尔多斯盆地西缘发育一套厚度较大的中晚奥陶世海相页岩，这套页岩与四川盆地下古生界页岩相比具有较大差异，发育藻类体和多种硅质生物，页岩硅质矿物含量较高但有机质丰度却低，一直以来不被重视。长庆油田近年来在鄂尔多斯盆地西缘的多口探井在乌拉力克组获得低产气流，其中忠平1 井和忠4 井分别获得6.42×104m3/d和4×104m3/d 的工业气流[2-3]，盆地西缘页岩气勘探取得突破性进展，表明这套页岩虽然有机质丰度低，但可以生烃，是一套有效的海相烃源岩。已有研究表明页岩气富集高产受沉积环境、储层发育程度、保存条件及地层压力等因素控制[1-2]。目前这套页岩研究程度较低，仅集中在沉积相，储层特征及生烃潜力方面[2-4]，关于其沉积环境、有机质形成条件及TOC 低的原因一直没有研究。有机质不仅是油气生成与成藏的物质基础，而且也是页岩中吸附气的重要载体，其形成取决于生烃母质的生存环境和保存条件，只有恢复页岩发育时的沉积环境才能明确有机质的富集机制。同时，分析页岩沉积环境和有机质形成机理，对预测页岩气横向“甜点区”和纵向“甜点段”的分布有一定指导意义。

有机质富集是一个复杂的物理化学过程，国内外学者进行了大量的研究工作，影响页岩有机质富集的因素总结起来分为两大类：古生产力因素，包括热液流体、火山作用、碎屑(营养)物质的供给、古气候等；保存条件因素，包括氧化还原条件、古盐度等。一直以来存在两种观点之争，有的学者认为有机质的富集主要受烃源岩形成时初级生产力的控制[5]，还有学者认为保存条件才是影响有机质富集的主控因素[6]。由于有机质富集所涉及的因素较多，过程复杂，有机质的形成和保存都不是单一因素造成的，因此，需要从多角度重建烃源岩发育时的沉积环境。

本文作者以鄂尔多斯盆地西缘两口典型钻井乌拉力克组页岩岩心为研究对象，在岩相学研究基础上，应用有机地球化学和沉积地球化学方法，通过恢复乌拉力克组页岩的沉积环境，探讨有机质形成与古环境之间关系，揭示该套页岩的有机质富集机制问题，以期对查明研究区优质烃源岩的分布及预测页岩气有利勘探区提供依据。

1 地质背景

位于华北克拉通西部的鄂尔多斯盆地是我国第二大含油气盆地，多层系多类型的油、气、煤和铀矿等多种能源矿产资源十分丰富，是我国目前最大的能源生产基地之一。鄂尔多斯盆地西缘位于华北克拉通与阿拉善地块、贺兰山-六盘山构造带结合部位，研究区位于鄂尔多斯盆地天环坳陷北部，呈南北向展布(图1)，面积约6×104km2。本区经历了多期复杂的构造演化过程[7]，早奥陶世之前，作为鄂尔多斯盆地一部分与华北地块沉积和构造演化特征基本一致。早奥陶世早期开始，伴随着鄂尔多斯盆地与华北地块沉积演化出现的明显分异，在沉积环境、地层发育及岩性等方面存在差异[8]。中晚奥陶世，鄂尔多斯盆地内部构造沉积差异演化更加显著，鄂尔多斯盆地本部开始隆升，结束了早古生代沉积，而盆地西缘和南缘大幅沉降，形成L形的边缘海，沉积了一套厚度较大的中晚奥陶世深水相泥页岩。

图1 鄂尔多斯盆地构造简图Fig.1 Simplified structural map of the Ordos Basin

盆地西缘发育的这套页岩(西缘中北段称为乌拉力克组，对应于西缘南段的平凉组下段)作为潜在烃源岩，一直以来都是研究的重点。该页岩在盆地西缘厚度从东到西逐渐增大，20～120 m不等，埋深较大，一般为1 500～4 700 m，整体呈现北深南浅的特征。野外露头仅见于盆地西缘北段乌海桌子山剖面、南缘平凉银洞官庄剖面及平凉断裂以西区域。页岩整体具有“三高四低一深”的特点[2]，即高成熟度、高脆性、高渗透率、低丰度、低含气量、低孔隙度、低压及埋深大。目前勘探结果认为，盆地西缘中北段为页岩气勘探有利区，而南段热演化程度低，仅为页岩气勘探远景区。纵向上有利烃源岩主要分布在乌拉力克组底部的20～30 m。关于这套页岩的沉积相略有争议，从东到西依次为斜坡—陆棚—盆地及海槽等几种认识[4,9-10]，无论如何，整体上鄂尔多斯盆地西缘从东到西水体逐渐变深，沉积相从斜坡区逐渐转为深水沉积区。

研究区奥陶系自下而上发育下奥陶统三道坎组、中奥陶统桌子山组和克里摩里组，中上奥陶统乌拉力克组和上奥陶统拉什仲组。三道坎组以灰白色白云岩为主，含少量灰岩；桌子山组为浅灰色厚层泥灰岩；克里摩里组主要为深灰色厚层泥灰岩夹薄层泥晶灰岩和虫孔灰岩；乌拉力克组以深灰色、灰黑色含笔石泥页岩为主，部分层位发育灰岩夹层；拉什仲组由一套厚度为10～20 m的石灰岩夹页岩组成。

2 样品采集及测试方法

本次研究采集了鄂尔多斯盆地西缘中上奥陶统乌拉力克组斜坡相两口钻井岩心的页岩样品(图2)，由于之前研究普遍指出乌拉力克组产气层位于该组的底部[2,9]，因此，本次采样集中于乌拉力克组中下部，开展岩石总有机碳(TOC)分析、全岩和黏土矿物含量分析、有机显微组分和沥青反射率测定以及主量、微量及稀土元素分析。

图2 乌拉力克组页岩采样柱状图(右上角图引自文献[4])Fig.2 Distribution of the Wulalike samples on lithologic columns(the figure on the upper right is quoted from Ref.[4])

TOC、矿物含量分析、显微组分和沥青反射率测定在长江大学石油天然气资源技术教育部重点实验室进行。TOC分析使用Leco CS-400碳硫分析仪测量CO2体积以估算TOC含量。使用PW1730型X 射线衍射仪对样品进行矿物含量分析，利用Origin 8.5 软件，根据衍射图对矿物类型及其含量进行鉴定和定量分析。利用页岩特制的岩石光片，应用Leica DM4500 显微镜(50 倍物镜)在油浸反射光下对页岩中有机显微组分进行鉴定，并在Leica DM4500P 偏光显微镜上搭载MPS200 荧光光度计，进行沥青反射率测试。

页岩样品主量、微量及稀土元素测试在长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室进行。主量元素分析使用日本岛津Lab Center XRF-1800型X射线荧光光谱仪测试，微量及稀土元素使用美国热电X-7型电感耦合等离子质谱仪测试，主量、微量及稀土元素测试的数据相对标准偏差均小于3%。

3 页岩岩相特征

3.1 矿物组成

乌拉力克组页岩矿物主要以石英和黏土为主，其次为碳酸盐岩矿物(表1和图3)，石英质量分数最高，在26.7%～62.0%之间，平均为47.5%。黏土矿物质量分数为8.6%～36.0%，平均为24.9%，主要由伊蒙混层和伊利石组成。铁白云石平均质量分数为11.9%，方解石平均质量分数为10.7%。黄铁矿平均质量分数为2.4%，其余矿物质量分数均低于2%(表1和图3)。

图3 乌拉力克组页岩矿物组成及黏土矿物组成Fig.3 Mineral and clay compositions of the Wulalike shale samples

3.2 岩相类型

页岩岩相的划分分案有多种，本文以岩石矿物组成划分岩相类型，依据石英+长石+黄铁矿、黏土矿物和碳酸盐岩矿物三端元含量图解法建立分类模版[11]。在三角图中，以端元矿物质量分数的50%为界限，共划分出4大类岩相类型，分别为硅质页岩相、钙质页岩相、泥质页岩相和混合页岩相(图4)。研究区所采样品属于硅质页岩相和混合页岩相(表1和图4)。

图4 页岩岩相类型判别图(底图据文献[11])Fig.4 Ternary diagram of shale lithofacies types

表1 乌拉力克组页岩样品矿物成分分析结果Table 1 XRD mineralogy results of the Wulalike Formation shale samples

1) 硅质页岩。该类岩石的石英+长石+黄铁矿质量分数大于50%，黏土矿物和碳酸盐岩质量分数小于50%，岩性以黑色—灰黑色生物硅质页岩为主，含少量碎屑硅质页岩，岩层面可见较多笔石化石，笔石形态完整(图5(a))，黄铁矿呈不规则星点状分布在岩层面(图5(b))，发育硅质条带(图5(c))，显微镜下可以识别出多种不同形态的硅质生物，含量最多的为藻类(图5(d))，其直径为100～200 μm，放射虫(图5(e))和海绵骨针(图5(f))含量略少。

2) 混合页岩。该类岩石的石英+长石+黄铁矿、黏土矿物和碳酸盐岩质量分数均小于50%，但碳酸盐岩和黏土矿物含量明显较高，石英主要以陆源碎屑成因为主，生物成因硅质较少见，碎屑石英呈次棱角状，分选性差，以细粉砂漂浮状分布在黏土矿物中(图5(g))。岩石中脉体除黄铁矿外，还有方解石脉(图5(h))。手标本和显微镜下均可见钙质纹层构造或水平层理(图5(i))，指示了低能静水的沉积环境。

图5 乌拉力克组页岩岩相学特征Fig.5 Petrographic characteristics of the Wulalike shale

4 地球化学特征

4.1 有机地球化学特征

1) 有机质丰度。有机质丰度是页岩气评价中的一个重要指标，它作为页岩生气的物质基础，决定了页岩的生烃强度。研究区样品TOC 质量分数整体偏低，介于0.37%～1.54%之间，平均值为0.85%(表2)。席胜利等[2]研究发现鄂尔多斯盆地西缘忠平1 井乌拉力克组页岩TOC 质量分数平均仅为0.49%。

2) 有机质类型。乌拉力克组页岩有机质组分以腐泥组、固体沥青和笔石碎屑残片为主(表3)，腐泥组主要包括层状藻类体、结构藻类体和沥青质体，有机质类型为I型。

3) 有机质成熟度。镜质体反射率(Ro)是评估有机质成熟度的重要指标，由于下古生界烃源岩中缺少镜质组，因此，本文利用沥青反射率(Rb)转化为等效镜质体反射率(Requ)来评价有机质成熟度，换算公式为Requ=0.618×Rb+0.400[12]，研究区页岩的Requ为1.18%～1.53%，平均为1.42%(表3)，表明热演化进入高成熟阶段。

表2 页岩样品的TOC及氧化物分析结果Table 2 Results of TOC and major oxide in shale samples

表3 页岩样品的有机显微组分及Rb分析结果Table 3 Microscopic constituents of organic matter and Rb of shale samples

4.2 沉积地球化学特征

1) 主量元素。页岩中主量元素以氧化物的形式呈现，SiO2质量分数最高，从48.34% 到78.55%，平均值为62.33%，其次为Al2O3和CaO，质量分数分别为4.86%～12.64%(平均值为9.62%)和2.11%～16.07%(平均值为7.21%)，其余氧化物含量均低于5%(表2)。由于本文研究对象为页岩，因此，元素含量分析均与澳大利亚后太古宙页岩(PAAS)进行标准化对比，若比值大于1，表明该元素富集，若比值小于1，表明该元素亏损。经PAAS标准化后[13]，SiO2，MgO和K2O既不亏损也不富集，CaO 强烈富集，结合岩石矿物成分分析认为，矿物中碳酸钙含量较高。TiO2，Al2O3，TFe2O3和MnO 均略微亏损(图6(a))，Ti 和Al 元素抗风化能力较强，一般来自于陆源物质[13]，Al2O3和TiO2的亏损，表明研究区陆源物质输入较少。

2) 微量元素。选择的微量元素含量见表4，经PAAS 标准化后[13]，只有Mo 强烈富集，其余元素V，Zr，Ba，Cr，Co，Ni 和Sc 均处于亏损状态，其中Zr，Ba和Cr较强烈亏损(图6(b))。

表4 页岩微量元素和部分稀土元素分析结果Table 4 Results of trace elements and partial rare earth elements of shale samples

图6 页岩样品主量元素标准化配分模式图和微量元素标准化配分模式图Fig.6 Major elements distribution pattern and trace elements distribution pattern of shale samples

5 讨论

5.1 热液及火山活动

地下高温热液流体可携带来自幔源和深部地壳的镁铁岩/超镁铁岩中的铁锰等金属元素，使浮游植物大量繁盛，同时容易从地下热流体中淋滤出Eu2+，使岩石具有明显的正Eu异常。YAMAMOTO[14]提出可以用Al-Mn-Fe三元图判断硅酸盐矿物是否受到热液影响。所有样品数据点均位于非热液区(图7)，表明未受到热液影响。一般稀土元素的δw(Eu)＞1也可指示热液流体活动[15]。所有样品的δw(Eu)均小于1(表5)，这也表明样品未受到热液影响。

表5 乌拉力克组页岩地球化学指标分布表Table 5 Geochemical indexes of the Wulalike samples

图7 Al-Mn-Fe三角图法(底图据文献[14])Fig.7 Al-Mn-Fe ternary plot(the base plot is taken from Ref.[14])

我国含油气盆地在主力烃源岩发育期间，大多伴随火山活动，火山灰里含有多种生物生长所需元素，飘入水体中的火山灰，具有施肥或加营养作用，使水体中的微生物在短期内勃发生长。研究区2口钻井乌拉力克组全井段取样未见火山物质，而在位于鄂尔多斯盆地西北缘盆地相的桌子山野外露头剖面乌拉力克组顶部见一层厚度为2～5 cm 的凝灰岩层[16]，已有研究表明该套火山物质来自于鄂尔多斯盆地西南缘的北祁连或北秦岭海，且凝灰岩分布范围和厚度从鄂尔多斯盆地西南向向北东向逐渐减弱[16]，火山作用可能只影响到盆地西缘靠近边缘的盆地相沉积，未波及到盆地西缘相对靠内侧的斜坡相，或者研究区即使受到火山作用，其影响也很小。

5.2 古气候

古气候对沉积环境具有重要影响，也对于烃源岩的形成有重要意义。化学蚀变指数CIA(chemical index of alteration)作为判断岩石化学风化程度的指标，现被广泛应用于反映古气候，其表达式通常为[17]

式中：ICIA为化学蚀变指数；w(CaO*)为硅酸盐中的w(CaO)，不包括碳酸盐和磷酸盐等矿物中的钙，w(CaO*)的计算方法为：若w(CaO)-w(P2O5)×10/3小于w(Na2O)，则w(CaO*)等于w(CaO)；反之，w(CaO*)等于w(Na2O)。当CIA 为50～60，60～80 和80～100 时表明沉积物经历了较弱、中等和强烈程度的化学风化，分别代表寒冷干燥、温暖湿润和炎热潮湿的古气候[18]。

研究区乌拉力克组页岩样品的CIA 在56.84 到74.15，平均值为66.34(表5)，大部分样品的CIA落在温暖湿润区(图8)，B 井CIA 从乌拉力克组底部向上有略微减小的趋势，但这种变化很微弱，而C井的CIA 纵向分布很稳定(图9)，说明乌拉力克组沉积期气候稳定，总体以温暖湿润为主。

图8 乌拉力克组页岩古气候判别图Fig.8 Paleoclimate discrimination diagrams of the Wulalike samples

5.3 古生产力

生产力是指海洋通过同化作用产生有机物的能力，是海洋最重要的功能之一。海洋中浮游藻类是初级生产力的主要贡献者，而大多数藻类生物具有硅质骨骼，因此，常用生物硅含量作为古生产力的替代指标之一。硅质矿物成因按来源分一般有热液、生物及陆源碎屑3种，前面分析表明乌拉力克组页岩未受到热液影响，因为认为其硅质矿物成因为生物硅和陆源硅。利用HOLDAWAY等[19]提出的计算过量硅含量的方法(即从总的硅质矿物中减去陆源碎屑硅，此处过量硅即为生物成因硅)，计算公式为

式中：w(Sitotal)表示沉积物样品中的硅，w(Alsample)表示沉积物样品中的铝，[w(Si)/w(Al)]PAAS表示PAAS 中的w(Si)/w(Al)，采用WEDEPOHL[13]中的值，为3.11。用上述方法计算出样品的生物SiO2质量分数平均值为28.39%(表5)，低于四川盆地龙马溪组页岩的生物SiO2质量分数(平均值为45.51%[20])，表明乌拉力克组沉积期海水古生产力相对较低。在2口井中，硅质页岩层段中生物硅含量明显比混合页岩层中的高(图9)，这与显微镜下观察的结果一致，只是在B 井4 244～4 265 m 中，该段硅质页岩中生物硅含量出现略微波动，认为可能与该段的保存条件有关。

图9 乌拉力克组古环境指标纵向分布图Fig.9 Vertical distribution graph of paleoenvironmental indicators of the Wulalike Formation

海洋中的BaSO4颗粒以自生为主，常形成于生产力较高的浅水区，且稳定性强难分解，常用w(Ba)/w(Al)反映古生产力的高低[21]。美国加利福尼亚州中部(CCAL)的岩心样品中w(Ba)/w(Al)为100～120，被认为是在高古生产力条件下沉积的[21]。研究区乌拉力克组页岩的w(Ba)/w(Al)介于44.09～61.69，平均值为51.01，明显低于CCAL 地区岩心样品的w(Ba)/w(Al)，表明研究区古生产力较低(表5)，与前面生物SiO2的计算结果一致。

5.4 氧化还原条件

某些微量元素的富集程度明显受控于特定的氧化还原环境，因此这些元素富集程度可以判断沉积环境的氧化还原条件。钒(V)属于氧化还原敏感元素，容易向还原性的水体中迁移，相比之下，铬(Cr)、钪(Sc)和钴(Co)比V 稳定得多，属于氧化还原弱敏感至不敏感元素，因此，常用这些元素的比值判别沉积物的氧化还原条件。一般来说，当w(V)/w(Cr)＜2，代表常氧环境；当2＜w(V)/w(Cr)＜4.25时，代表贫氧环境；而当w(V)/w(Cr)＞4.25时，则代表厌氧的水体环境[22](表6)。w(V)/w(Sc)＜10，代表氧化环境，w(V)/w(Sc)＞10 代表还原环境[22](表6)。镍(Ni)元素最初来源叶绿素，主要存在于生物体内，当生物死亡降解后，Ni 被释放出来，通常在硫酸盐还原环境下被黄铁矿捕获而固定在沉积物中[23]。当w(Ni)/w(Co)＜2.5时，为常氧环境；当2.5＜w(Ni)/w(Co)＜5 时，为贫氧环境；当w(Ni)/w(Co)＞5时，为准厌氧-厌氧硫化环境[23](表6)。

研究区乌拉力克组页岩w(V)/w(Cr)为1.31～5.43，平均为2.12，表明贫氧的沉积环境。w(V)/w(Sc)为7.94～24.80，平均为12.70，代表还原环境。w(Ni)/w(Co)为1.63～4.93，平均为3.16，表示贫氧环境。在C井中，乌拉力克组硅质页岩的w(V)/w(Cr)和w(V)/w(Sc)明显比上部的混合页岩的大(图9)，偏厌氧环境，该段页岩TOC 明显较高，说明保存条件对有机质积累有一定影响。而在B 井的4 244～4 265 m段，w(V)/w(Cr)和w(V)/w(Sc)出现略微波动(图9)，但整体仍为贫氧环境。结合以上分析认为乌拉力克组页岩沉积于贫氧环境。

5.5 水体深度及受限程度

鄂尔多斯盆地西缘斜坡相位于B与C井之间的E102 井发现了海绿石(图10)，它是一种海相水深指相化石，水深在150～500 m的浅海陆架是海绿石最适宜发育的区域[24-25]。傅力浦等[26]认为，笔石、放射虫和海绵骨针发育的生物相带水深一般在200～600 m之间。结合研究区发育的生物组合及海绿石认为，乌拉力克组沉积期为深水环境(水深为200～500 m)。

图10 乌拉力克组页岩中的海绿石Fig.10 Glauconite from the Wulalike shale

盆地水体与开阔海的连通程度对盆地内表层水体的营养供应具有重要影响。随着水体局限程度增加，水体之间交换减弱，来自开阔海的还原性元素Mo 补给减少，导致沉积物中w(Mo)/w(TOC)降低，因此，通过w(Mo)/w(TOC)可判断缺氧水体的受限程度。ALGEO 等[27]研究了黑海，Framvaren 海湾、Cariaco 盆地和Saanich 水湾4 个内陆盆地的水体环境，建立了w(Mo)-w(TOC)沉积模式图以评估缺氧水体的受限程度(图11)。研究区样品投点集中落于强滞留受限环境附近(图11)，表明在乌拉力克组沉积时水体经历了强烈受限条件。

图11 乌拉力克组页岩的沉积水体受限程度图(底图据文献[27])Fig.11 Discrimination diagram of degree of water stagnancy of the Wulalike samples (the base plot is taken from Ref.[27])

5.6 有机质富集机制

研究区乌拉力克组古生产力低，且w(生物SiO2)和w(Ba)/w(Al)与w(TOC)无明显相关性(图12(a)和(b))，但是要特别注意的是，C井中样品的w(TOC)整体较高，平均为1.16%，并且w(TOC)与w(生物SiO2)具有很高的相关性(R2=0.68，图12(c))，说明生产力是控制有机质富集的因素，只是研究区整体古生产力低，对有机质的富集的贡献不是很明显，这也表明低生产力是导致乌拉力克组有机质低的主要原因。

气候影响物源的风化强度，从而影响海水的化学条件。温暖湿润的气候加速大气中水汽的循环，增强化学风化作用，导致更多的地表径流和营养物质输送至海洋，从而增强海洋古生产力。然而研究区陆源输入整体偏低，因此乌拉力克组沉积期温暖湿润的气候对加速母岩风化促进陆源输入影响很微弱，并且样品的CIA 与w(TOC)无相关性(图12(d))，也表明温暖湿润的气候对提高乌拉力克组古生产力的作用微乎其微。

图12 有机质输入因素Fig.12 Parameters of organic matter inputs

氧化还原条件是控制有机质保存的重要因素，良好的保存条件有助于有机质富集。研究区乌拉力克组沉积期海洋环境为贫氧，保存条件较好，氧化还原指标w(V)/w(Cr)，w(Ni)/w(Co)和w(V)/w(Sc)与w(TOC)的相关系数(R2)分别为0.32，0.51和0.31(图13(a)，(b)和(c))，具有较好的相关性，表明乌拉力克组有机质富集受氧化还原条件控制。

图13 有机质保存因素Fig.13 Parameters of preservation conditions

鄂尔多斯盆地西缘中—晚奥陶世处于中央古隆起西缘的坳陷带中，虽然此时盆地西缘已演化为主动大陆边缘，但研究区紧邻中央古隆起位于其西侧，远离盆地西南缘的北祁连或北秦岭海，没有受到地壳深部热流体影响，乌拉力克组页岩发育于残余边缘海深水斜坡相沉积中，与沉积于深水陆棚相的五峰组—龙马溪组高TOC页岩相比，这两套页岩有机质富集都受控于古生产力和保存条件双重作用，而研究区乌拉力克组页岩虽然具有较好的保存条件，但是古生产力低。海洋表层水体的初级生产力主要受控于营养物质的输入量。对比研究发现，晚奥陶世至早志留世扬子板块周缘发生多期次的火山活动[28]，火山喷发产生的大量火山灰通过大气循环广泛传播，落入海水后释放大量的营养元素，使海洋表层生产力爆发式增长，卢志贤等[29]研究认为多期次、广泛的火山喷发是影响四川盆地五峰组—龙马溪组页岩有机质浓度高的主要原因，而研究区在乌拉力克期距离火山喷发区远，目前尚未发现受到明显火山活动影响的证据。另外，研究区中晚奥陶世虽然距离物源隆起区近，但由于水体较深，陆源碎屑物质输入少，其带来的营养元素含量也较少；而且乌拉力克组沉积期水体处于强滞留受限环境，来自开阔海和海底洋流带来的营养物质也较少，这也限制了表层海水古生产力的提高。乌拉力克期深水闭塞的贫氧环境促进有机质的保存。古生产力和氧化还原条件共同控制有机质的富集，古生产力整体较低导致页岩有机质含量低，而造成古生产力低的原因可能是乌拉力克组沉积期缺乏火山活动和海底洋流及陆源物质输入少导致海洋表层水体营养物质浓度低所致。