渝东北五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质富集主控因素

肖斌，郭东旭，冯明飞，熊姝臻，富向，赵忠海，李胜，孙玉华

（1.辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000；2.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059；3.辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁 阜新 123000；4.辽宁地质工程职业学院，辽宁 丹东 118000；5.中石化经纬有限公司中原测控公司，河南 濮阳 457001）

0 引言

近年来，随着国民生产对天然气需求的日益增加，非常规天然气勘探开发的力度也在逐年增大。自2012—2020 年，在四川盆地及其周缘地区的五峰组—龙马溪组中发现了涪陵、威荣、威远、长宁和昭通等页岩气田，总探明地质储量为10 455×108m3［1］。随着渝东、川南地区页岩气钻探工作的大量开展，积累了很多地质资料，因此对这些地区的五峰组—龙马溪组的黑色页岩有机质富集主控因素讨论较多，但使用的地球化学指标不尽相同［2-3］。此外，陈旭等［4］总结了页岩气示范区钻井岩心中的笔石带发育情况，并结合露头资料提出了6 个页岩气有利区块，认为重庆—川滇区块中的北部城口—巫溪地区是五峰组和龙马溪组黑色页岩发育最稳定的地区，对同期页岩气开发有利。

本文以渝东北城口地区五峰组—龙马溪组黑色页岩为研究对象，对影响有机质富集的主要因素进行了总结，并分析不同地球化学指标的变化机理，建立了一套总有机碳质量分数（TOC）与地球化学指标评价标准，更规范地对有机质富集的主控因素进行客观分析。本文主要利用古气候指标CIA，古初级生产力指标P，P/Ti，Ba，Ba/Al，SiXS，陆源碎屑通量指标Al，Zr，Zr/Al，氧化还原评价指标V，U，Mo 等地球化学指标对五峰组—龙马溪组黑色页岩的沉积环境和有机质富集因素进行分析。通过采集渝东北地区城口月亮坪剖面五峰组—龙马溪组黑色页岩样品，立足元素地球化学的基本理论，确定了有机质富集的主控因素。研究成果为奥陶纪—志留纪的古环境重建提供基础数据，同时也为海相页岩气勘探靶区的确定提供基础理论支撑。

1 区域地质概况

在奥陶纪末—志留纪初期，华南板块（由扬子地块和华夏地块组成）与南极冈瓦纳大陆分离，但仍然依附于冈瓦纳大陆西北缘的古赤道附近［5］。四川盆地位于上扬子地块，整个上扬子地块在奥陶纪末被广泛的陆表海覆盖［6］。晚奥陶世—早志留世是加里东运动最强烈的时期，上扬子地块处于挤压状态，地块周缘开始形成众多隆起，如西北部的川中隆起，南部的滇黔古陆（黔中隆起）和东南部的江南—雪峰隆起［7］。由于上扬子地块被这些古陆和隆起所包围，使得中奥陶世由具有广泛特征的海域演变为晚奥陶世北部与广海相接的半局限海域，形成了大面积低能、欠补偿、缺氧的沉积环境［8］。

渝东北城口地区位于上扬子地块北部的南大巴山褶皱冲断带，研究区发育下古生界和二叠系—三叠系中等强度褶皱，构造复杂。上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩在城口一带，由于受大巴山弧形构造变形影响，埋深差异较大，褶皱变形导致埋深在0～2 500 m。研究表明，晚奥陶世—早志留世本区一直保持陆架—次深海环境，形成深水陆棚陆源碎屑夹生物碎屑的富有机质页岩、硅质页岩的混合沉积［9］。研究区构造格架及剖面位置见图1。

图1 晚奥陶世—早志留世渝东北地区构造格架及剖面位置Fig.1 Tectonic framework and profile location of northeast Chongqing during Late Ordovician-Early Silurian

2 样品采集与测试

月亮坪剖面位于重庆市城口县明中乡（见图1）。月亮坪剖面从底部向上依次发育上奥陶统临湘组（O3l）、五峰组（O3w）以及下志留统龙马溪组（S1l）、小河坝组。五峰组—龙马溪组页岩笔石带鉴定及划分是根据陈旭等［4］的研究。临湘组岩性为灰黄绿色粉砂质页岩，与上覆五峰组整合接触（见图2a）。五峰组岩性主要为黑色、灰黑色薄层状硅质页岩、黏土质页岩，笔石发育，在五峰组中部可见灰白色凝灰岩条带数层，单层厚0.5～1.0 cm（见图2b）。五峰组顶部发育厚约20 cm的含硅质白云岩，表面风化，未见典型赫南特阶化石，与上覆龙马溪组整合接触（见图2c）。龙马溪组整体出露好，其下部岩性为灰黑色、黑色纹层状硅质页岩，笔石发育（见图2d）；中下部为灰黑色纹层状粉砂质页岩，粉砂质含量为自下而上呈增多的趋势，笔石发育（见图2e，f）； 中上部为灰黑色不规则纹层状黏土质页岩、粉砂质泥岩，笔石发育，可见凝灰岩条带，凝灰岩条带向上数量增多、厚度减薄，在凝灰岩出现频率最大的层段可见厚约5～10 cm 的含重晶石泥岩数层和含重晶石结核的粉砂质泥岩数层（见图2g）；上部为灰黑色、灰黄色纹层状粉砂质泥岩，笔石发育（见图2h），局部夹粉砂岩条带。

图2 月亮坪剖面野外地质特征Fig.2 Field geological characteristics of Yueliangping profile

为研究该地区五峰组—龙马溪组黑色页岩段沉积构造背景和有机质富集主控因素，对月亮坪剖面按照2～3 m 的间隔进行采样，地层界线附近局部采样间隔加密至10～20 cm，共采集27 件样品。主量元素样品处理和测试在南京大学现代分析中心完成，样品测试仪器为ARL-9800 型X 荧光光谱仪（XRF）。微量元素样品处理和测试在中国科学院青藏高原研究所完成，样品测试仪器为ICP-MS X SERIES 电感耦合等离子体质谱仪。总有机碳质量分数测试分析在核工业北京地质研究院完成，样品使用Eltra CS580A 碳硫分析仪进行测试。

3 元素地球化学特征

3.1 主量元素特征

渝东北城口月亮坪剖面五峰组—龙马溪组黑色页岩的大多数样品中，质量分数（w）最高的主量元素是SiO2，介于43.42%～94.61%，均值为78.30%。其中：五峰组底部硅质页岩w（SiO2）最高，均值为90.38%；五峰组顶部观音桥段w（SiO2）最低，均值为15.52%。质量分数次高的主量元素是Al2O3，质量分数介于1.68%～15.39%，均值为6.64%。这与黑色页岩主要组成矿物铝硅酸盐黏土矿物有关。

3.2 微量元素特征

月亮坪剖面五峰组—龙马溪组黑色页岩微量元素的特征分析主要是基于它们的地球化学行为，故将其按照碎屑指标和高场强元素进行分析。为了便于解释，通常使用富集因子（EF）进行表征［10］。如果EFX＞1，那么元素X 相对于平均页岩（标准化之后的）富集；如果EFX＜1，则相对亏损；如果富集因子EFX＞5，元素为显著富集［10］。平均页岩的TOC、主量元素、微量元素丰度来自Wedepohl 的研究成果［11］。微量元素富集因子分布特征见图3。

图3 微量元素富集因子分布特征Fig.3 Distribution characteristics of trace element enrichment factors

3.2.1 碎屑指标（包括大离子亲石元素）

大离子亲石元素的离子半径大、离子电荷低，化学性质活泼，易溶于水，地球化学活动性强［12］。大离子亲石元素Rb，Cs 的富集因子在1～2，显示为较平均页岩轻微富集，表明研究区五峰组—龙马溪组沉积的元素富集程度相对一致。此外，Rb 和Cs 属于海洋沉积物中的碎屑相，通常随碎屑稀释物和生物稀释物的变化而变化［12］。Sr 和Ba（除观音桥段之外）的富集因子具有如下特征：月亮坪剖面EFSr在0.5～1.1，表现出轻微亏损至接近平均页岩的特征；而EFBa在20～51，且五峰组相较于龙马溪组表现出更强烈富集。与平均页岩相比较，月亮坪剖面黑色页岩同时富含La 和Ce，表明元素赋存与Ti（代表粗粒碎屑组分）和Al2O3（代表黏土组分）有关。

3.2.2 高场强元素

高场强元素与大离子亲石元素都属于不相容元素。高场强元素离子电价较高、半径较小，具有较高离子场强，难溶于水，元素地球化学性质比较稳定，不易受蚀变、变质、风化作用的影响，常用来恢复蚀变岩石的原岩性质。高场强元素Sc，Zr，Nb，Hf，Ta，Th 的分布主要受铝硅酸盐组分的控制。月亮坪剖面黑色页岩的Sc，Ga，Zr，Nb，Hf，Th 相较于平均页岩均表现出轻微富集或接近平均页岩的特征，Ta 则表现出轻微亏损或近似平均页岩的特征，表明这些页岩的物源区原岩性质非常接近。

3.3 有机碳特征

由月亮坪剖面五峰组—龙马溪组黑色页岩TOC分析结果可知：月亮坪剖面五峰组下部页岩的TOC 较低，介于0.86%～1.83%，平均为1.43%；五峰组中—上部页岩的TOC 波动较大，介于0.66%～4.18%，平均为2.78%；五峰组顶部观音桥段TOC 较高，为3.25%。龙马溪组黑色页岩段下部的TOC 具有一定波动，介于2.64%～4.87%，平均为3.7%；龙马溪组黑色页岩段中—上部的TOC 存在一定波动，整体较高，介于2.12%～5.41%，平均为3.85%。

4 有机质富集因素分析

4.1 古气候

化学风化指数CIA 可以对沉积物的古气候进行重建，反映的是物源区的化学风化强度和气候特征［13］。在A-CN-K（Al2O3-CaO*+Na2O-K2O）三元图（见图4。图中Ka，Chl，Gi，Sm，Mu，Pl，Kfs，Illite 分别为高岭石、绿泥石、三水铝石、蒙皂石、白云母、斜长石、钾长石、伊利石）中，由于K 交代作用，样品实际风化趋势线（橙色线）可能偏离母岩的理想风化趋势线，向K 端元偏移。实际风化趋势线与长石连接线（Pl-Kfs）的交点（绿色五星）表明未风化烃源岩的长石比例，理想风化趋势线的反向延长线与CN-K 边线的交点（红色圆点）得到m值。利用m 值对样品的w（K2O）进行校正，得到校正后的K2Ocorr，再用K2Ocorr计算得到校正后的化学风化指数（CIAcorr）。

图4 月亮坪剖面A-CN-K 三元图Fig.4 A-CN-K ternary diagram of Yueliangping profile

月亮坪剖面的五峰组和龙马溪组页岩在A-CN-K三元图中，可以划分为3 个群组（见图4）：群组1 为五峰组最底部的3 件样品，位于中—高等程度化学风化区域；群组2 为部分五峰组和大部分龙马溪组样品，位于低等与中—高等程度化学风化区域分界线附近；群组3 为部分五峰组和龙马溪组样品，还包括观音桥段的样品，位于低等程度化学风化区域。

CIA 值可作为气候变化的指标［13］。在热带湿热气候沉积的沉积物（尤其是细粒泥质岩石），CIA 值通常在85～100； 在温暖潮湿气候沉积的沉积物，CIA 值通常在70～85；而在寒冷干旱气候沉积的沉积物，CIA 值通常在50～70［13］。本次研究中发现，月亮坪剖面的样品大多经历了成岩后期的K 交代作用（见图4），因此对样品的w（K2O）进行了校正，并计算CIAcorr值，以此值来评价其沉积期的古气候。

月亮坪剖面五峰组页岩的CIAcorr值整体呈逐渐减小的趋势（见图5。图中蓝色虚线为观音桥段，阴影部分表示氧化还原程度，颜色越深表示还原性越强）。其底部3 件样品的CIAcorr值介于75.00～85.00，向上减小至60.00～75.00，在靠近观音桥段出现小范围波动，物源区气候条件在温暖潮湿气候与寒冷干旱气候之间波动。观音桥段的CIAcorr值为68.37，仍然略高于平均页岩（64.55），物源区属于寒冷干旱气候。龙马溪组页岩的CIAcorr值较观音桥段有所增高，介于70.00～75.00，物源区属于温暖潮湿气候，但在龙马溪组上部出现1次小波动和1 次明显波动，CIAcorr值分别降低至67.99（样品YLP22 粉砂质页岩）和60.85（样品YLP24 含白云质页岩）。第1 次波动可以解释为物源区气候出现小幅度变冷；第2 次波动较大，由于w（Ba）大幅度增加，推测其沉积物源可能有所变化，比如有冷泉物质来源等。

4.2 陆源碎屑通量

元素Al 和Zr 很少受到风化或成岩过程的影响，因此被认为是陆源碎屑通量的有用指标［10］。元素Al 主要来源于铝硅酸盐黏土矿物［14］。元素Zr 通常赋存在黏土矿物或较粗粒的矿物中，如石英、锆石、辉石等［15］。因此，Zr/Al 可作为沉积物中较粗粒级（如粉砂级颗粒矿物）的指标［15］。陆源碎屑通量较大会对沉积物中有机质造成稀释作用，导致沉积物中有机质含量降低，而陆源碎屑输入的黏土矿物在海水中会吸附有机质，降低有机质被氧化的速率，保护有机质进入沉积物中。

研究区剖面五峰组页岩w（Al）和w（Zr）表现出基本一致的变化趋势，整体上均是向上增大，随后在观音桥段附近出现波动；龙马溪组页岩w（Al）和w（Zr）整体波动较大，尤其在底部靠近观音桥段波动频繁（见图5）。

研究区剖面五峰组页岩w（Al）整体上表现出向上增大的趋势。在靠近观音桥段样品YLP10 处显著增加，随后减小，而w（Al）和Zr/Al 在五峰组中下部呈增加—减小—增加的趋势； 在靠近观音桥段附近1 m 范围内Zr/Al 出现小范围波动，而w（Zr）在样品YLP10 处显著增加，随后减小（见图5）。这表明五峰组页岩在沉积早—中期，铝硅酸盐黏土矿物碎屑通量缓慢增大，而粉砂级颗粒矿物碎屑通量呈增加—减小—增加的趋势，推测自五峰组底部向海平面逐渐升高，同时物源区也在隆升，粉砂级颗粒矿物碎屑通量增大，在样品YLP10 处铝硅酸盐黏土矿物碎屑通量显著增加，随后在观音桥段减小。观音桥段的陆源碎屑通量整体较小，但以粉砂级颗粒矿物为主，此时海平面或许下降到最低。整体上，龙马溪组页岩w（Al）和w（Zr）呈相同的变化趋势，在靠近观音桥段之上1 m 范围内均出现频繁波动，随后向上增大；而Zr/Al 在底部出现1 次显著增大，随后减小，并趋于平缓，仅在顶部出现与w（Zr）相同的减小趋势（见图5）。这表明龙马溪组页岩沉积期间陆源碎屑通量较五峰组整体有所增大。其中，粉砂级颗粒矿物的碎屑通量变化平缓，而铝硅酸盐黏土矿物的碎屑通量在观音桥段附近频繁波动，随后增加。由图5可看出：五峰组的TOC 与w（Al）呈显著正相关，与w（Zr）不相关，表明铝硅酸盐黏土矿物的碎屑通量对有机质富集有一定促进作用；而龙马溪组TOC 与w（Al），w（Zr）没有明显的相关性，有机质富集或许受到其他因素的控制。

4.3 古氧化还原条件

元素V，U，Mo 可以作为氧化还原条件评价指标，为了消除陆源碎屑通量对其的稀释作用，利用V/Al，U/Al，Mo/Al 对研究剖面的古氧化还原条件进行评价。氧化还原条件的分类是依据底水中的O2，H2S 含量进行划分，一般将其划分为氧化、贫氧、缺氧、静海相（水体中存在游离的H2S）［10］。利用V/Al，U/Al，Mo/Al 对研究区剖面的古氧化还原条件进行评价时发现，在1 条剖面上能够识别出其在垂向上氧化还原条件的相对变化，但是无法定性地对其氧化还原条件的程度进行识别。因此，引入比较常用的U/Th，V/Cr，V/Sc 判别指标，以此来综合评价研究剖面的古氧化还原条件，具体标准见表1［10］。

表1 古氧化还原条件判别标准Table 1 Discriminant criteria for paleoredox conditions

研究区剖面五峰组和龙马溪组页岩的V/Al，U/Al，Mo/Al 整体表现出相对一致的变化趋势，五峰组和龙马溪组中—下部V/Al，U/Al，Mo/Al 相对于平均页岩表现出强烈富集，龙马溪组中—上部表现为显著—轻微富集（见图5）。

研究区剖面五峰组页岩EFV，EFU，EFMo与U/Th，V/Cr，V/Sc 整体表现出相同的变化趋势。由U/Th，V/Cr，V/Sc可以识别出五峰组底部0～6 m 为贫氧（见图5），在靠近观音桥段EFU，EFMo出现频繁波动，表现出贫氧—缺氧，其余为缺氧；在样品YLP05 处出现EFV和EFMo降低，推测或许在该段时期其水体达到静海相，出现一段短暂的局限滞留环境，水体中Mo 元素来源受到限制，导致沉积物中Mo 元素富集程度降低。龙马溪组底部靠近观音桥段页岩EFU，EFMo出现频繁波动，向上EFV，EFU，EFMo，U/Th，V/Cr，V/Sc 整体表现出减小趋势，表明龙马溪组下部页岩为贫氧—缺氧的条件，向上在19～26 m 为缺氧条件，而上部页岩则表现为贫氧—氧化条件。五峰组和龙马溪组页岩的TOC 与氧化还原条件判别指标表现出相似的变化趋势（见图5），仅在龙马溪组上部贫氧—氧化条件出现不一致，这反映了月亮坪剖面的TOC 整体受控于氧化还原条件，而龙马溪组上部在贫氧—氧化条件下，TOC 的富集程度受到了其他因素的影响，比如古初级生产力等，具体在下文中进行讨论。

4.4 古初级生产力

磷/钛（P/Ti）和钡/铝（Ba/Al）被认为是有机物生产力的代表［16］。P 是浮游生物最重要的营养元素［17］。此外，磷作为骨骼材料的主要成分，在许多代谢过程中起着基础作用［10］。因此，磷被广泛用作古初级生产力的指标［10］。为了消除有机质和自生矿物对陆源碎屑物质中绝对磷的稀释效应，采用P/Ti 或P/Al 来评价古初级生产力，而不是绝对磷含量［18］。Ba 在许多生物代谢过程中起着重要作用，因此Ba 也可作为海洋古初级生产力的地球化学指标。前人对现代海洋沉积物的研究发现，沉积物中Ba 的积累率与古初级生产力呈正相关［18］。Dean 等［18］利用Ti 或Al 消除其他成分对Ba 的稀释效应，并建议利用Ba/Ti 或Ba/Al 定性评价古初级生产力。

还原条件可能有利于更有效地从有机物中回收有机磷，从而降低磷的埋藏效率。而氧化条件有利于通过吸附铁-氢氧化物，将再矿化磷保留在沉积物中［18］。判断氧化还原依赖性磷被海水回收和（或）被沉积物封存的一个有用指标是Corg/Ptot，可以了解海洋环境下氧化还原依赖性磷埋藏和再循环过程，高Corg/Ptot反映低磷埋藏效率和（或）增强的磷循环［18］。据此，结合海水氧化还原条件和Corg/Ptot，可以更准确地判断沉积物中磷所反映的古初级生产力水平。

过剩硅（SiXS）主要归因于生物硅，可以作为古初级生产力的指标［10］。平均页岩中的Si/Al 为3.11［11］。

月亮坪剖面五峰组和龙马溪组页岩的P 与P/Ti，Ba 与Ba/Al 的变化趋势基本一致。这说明与Ti 和Al相关的组分对元素P 和Ba 没有明显的稀释效应，五峰组的P/Ti 和Ba/Al 要高于龙马溪组。w（SiXS）表现为在五峰组自下而上逐渐增大的趋势，在观音桥段附近出现较大波动，观音桥段达到最小值（2.65%），自龙马溪组底部开始增大，在样品YLP18 达到最大值（33.28%），随后呈现逐渐减小的趋势（见图5）。

月亮坪剖面五峰组页岩的P/Ti 在底部放射虫硅质岩样品（YLP02）中出现显著增大，其对应的Corg/Ptot值也显著增大，反映缺氧条件下磷的再循环，五峰组其余样品的P/Ti 相对集中，平均为0.15；五峰组的w（SiXS）值大部分大于30.00%，这与在薄片中观察到的丰富的硅质放射虫相一致，靠近观音桥段附近有所减小，表明五峰组整体具有高的古初级生产力。观音桥段的P/Ti为0.39，w（SiXS）值为2.65%，其较低的w（SiXS）值是因为自身岩性为白云岩，观音桥段同样具有高的古初级生产力。龙马溪组下段约16 m 范围内，大部分P/Ti 介于0.10～0.25，局部出现低于0.10 的值，其对应的Corg/Ptot值均在450～1 000，反映了缺氧条件下磷的再循环；w（SiXS）值大部分在10.00%～35.00%（平均为24.92%），表明龙马溪组下段具有中—高的古初级生产力。龙马溪组上段P/Ti 大部分在1.00 以下，其对应的Corg/Ptot值均介于400～1 200，尽管此时水体含氧水平在增强，处于从缺氧向贫氧过渡，但是也表明磷出现了一定程度的再循环；w（SiXS）值介于5.00%～20.00%，波动较大，反映古初级生产力也发生了变化，整体具有中—高的古初级生产力。

4.5 有机质富集主控因素

在郭旭升［19］对焦石坝地区五峰组和龙马溪组页岩有机质含量评价、前人［3，20］对长宁、石柱地区五峰组和龙马溪组页岩TOC 和沉积环境特征评价的基础上，本文对TOC 及其他环境指标的评价标准进行了划分（见表2）。

表2 TOC 及其他环境指标评价标准Table 2 Evaluation criteria for TOC content and other environmental indicators

评价标准划分的目的是在本文中更规范地对有机质富集的主控因素进行客观分析，以利于今后在区域上进行不同剖面间的对比。

月亮坪剖面五峰组下部沉积时期，气候温暖潮湿，有利于海洋生物的生长和繁殖，海洋古初级生产力高，硅质放射虫发育，陆源碎屑通量低，大量的有机质随着以粉砂级矿物为主的碎屑向海底沉降，水体为贫氧条件，对有机质造成氧化破坏。尽管沉积物中有机质显著富集，但该时期沉积物中过高的硅质形成了硅质岩相，对岩石中TOC 有一定的稀释效应，导致TOC 较低。在这一时期，高的古初级生产力为有机质富集提供了丰富的物质基础，但贫氧条件不利于有机质保存。

五峰组中—上部沉积时期，气候开始变冷，形成了温暖潮湿—寒冷干旱过渡气候，仍然为高的古初级生产力，这种持续高的古初级生产力产生的大量有机质，持续消耗着海洋水体的氧气，导致该时期水体以缺氧为主。局部为静海相条件，大量的自生黄铁矿发育，中部沉积期的碎屑通量低，以黏土矿物为主，由于黏土矿物吸附有机质，因此有利于有机质的保存。而上部沉积期的碎屑通量由低变高，以粉砂级矿物为主，这不利于有机质的保存。在这种环境条件下，沉积了碳质硅质页岩相，沉积物中有机质显著富集，但TOC 波动较大，整体为中—高。在这一时期，高的古初级生产力和缺氧—静海相水体条件共同保障了沉积物中有机质显著富集及中—高的TOC。

五峰组顶部沉积时期，属于观音桥段沉积期，沉积了碳质白云岩相，该时期已经变为寒冷干旱气候，推测其物源区受到赫南特阶冈瓦纳大陆冰川的影响较为明显，也可能与拉张背景下的冷泉渗流作用相关。但无论是哪种原因，该地区仍保持了高的古初级生产力，以粉砂级矿物为主的低碎屑通量不会对有机质造成太大破坏，水体为缺氧条件，有利于有机质的保存，沉积物中有机质表现为显著富集和高的TOC。在这一时期，高的古初级生产力和缺氧的水体条件共同控制了有机质的显著富集和高的TOC。

龙马溪组黑色页岩段沉积时期，气候回暖，为温暖潮湿气候。在黑色页岩段下部沉积时期，海洋古初级生产力高，大量的有机质随着低—中等的碎屑通量向海底沉降，这种以粉砂级矿物为主的碎屑输入并不利于有机质的保存，但水体整体为贫氧—缺氧条件，对有机质的保存有利。在这种条件下形成了含碳质黏土质页岩、含碳质粉砂质页岩相，最终沉积物中有机质表现为显著富集，TOC 有一定波动，为中—高的TOC。在这一时期，高的古初级生产力是控制有机质显著富集的主要因素，贫氧—缺氧的水体条件对沉积物中最终积累中—高的TOC 起到重要作用。

龙马溪组黑色页岩段中—上部沉积时期，随着营养物质不断消耗，古初级生产力有降低趋势，为中—高，碎屑通量也为中—高，但以黏土矿物为主的碎屑输入有利于有机质保存，贫氧—缺氧的水体条件对有机质造成破坏。在这种条件下沉积了碳质黏土质页岩、含碳质粉砂质页岩相，沉积物中有机质显著富集，为中—高的TOC。在这一时期，中—高的古初级生产力是控制有机质显著富集的主要因素，以黏土矿物为主的碎屑通量对有机质保存起到不可忽视的作用。

5 结论

1）渝东北城口地区五峰组早期气候温暖潮湿，中—晚期开始变冷，到末期转变为寒冷干旱气候，随后的龙马溪组沉积时期整体回暖。伴随着气候的变化，五峰组—龙马溪组整体表现出高的初级生产力，仅在龙马溪组沉积晚期有所降低。

2）五峰组上部和龙马溪组黑色页岩段下部沉积时期，以粉砂级矿物为主的碎屑输入不利于有机质的保存； 而在五峰组中部和龙马溪组黑色页岩段中—上部沉积时期，以黏土矿物为主的碎屑输入可以吸附有机质，并快速进入海底沉积物中，有利于有机质的保存。

3）五峰组沉积早期高的古初级生产力为有机质富集提供丰富的物质基础，但贫氧条件不利于有机质的保存。龙马溪组黑色页岩段沉积时期，有机质富集的主要因素是高的古初级生产力；在下部沉积时期，水体中贫氧—缺氧条件对沉积物中最终积累中—高的TOC起到重要作用；而在中—上部沉积时期，以黏土矿物为主的碎屑通量对有机质的保存起到不可忽视的作用。