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二叠系是中国南方重要的海相烃源岩层,近年勘探成果业已证实具有巨大的油气潜力。以四川盆地广元长江沟剖面为例,在野外露头观测和描述的基础上,通过系统采样的样品的微量元素、碳氧同位素、有机碳等地球化学测试,综合分析了海相地层中有机质富集规律及其控制因素。研究结果表明:除滨海沼泽相(吴家坪组和梁山组)煤层外(有机碳含量为59.54%),浅海陆架和较深海盆地相有机碳含量最高,其中浅海陆架相TOC最大为5.07%,最小为0.09%,平均值为1.O 1%;较深海盆地相TOC最大14.6%,最小0.1%,平均值为3.24%;局限台地次之,滨岸带和开阔台地最低;根据层序地层分析结果,海侵体系域含量最高;有机质富集与岩性密切相关,薄层硅质岩与硅质页岩互层或纹层状灰岩与页岩互层层是有机质最为富集的岩性,其中灰岩层随着纹层厚度增大而明显降低,纹层和薄层灰岩TOC最高。二叠系有机质富集明显受到生境型(沉积环境)、沉积阶段及早期成岩阶段氧化还原条件、古生产力、深部热液流体等因素的影响,其中古生产力和氧化还原条件是两个最重要的控制因素,前者指示原始有机质产率丰度,后者指示有机质保存条件。根据微量元素的分析,反映生产力的六种元素指标Cu,Zn,Ba,Ni,Cd,Cr都与TOC值呈正相关性,其中Ba、Ni、Cr在还原条件下更容易沉积聚集;Cu和Cd在氧化条件下更容易聚集。反映氧化还原条件的四个指标Ni/Co、Ni/(Ni+Co)、V/Cr、U/Th都与TOC值呈正相关性,其中Ni/Co比值与TOC值相关程度最明显。此外,突发事件(如火山事件、上升流等)对有机质富集的影响也十分明显。广元剖面大隆组的火山活动很有可能是大隆组中部有机质异常富集的原因之一。综合研究表明四川盆地二叠系存在两套优质烃源岩层段,分别分布于茅口组中上部和大隆组中部,主要岩性组合为薄层硅质岩与硅质页岩互层或纹层状灰岩与页岩互层层,TIC平均值分别达到了2.4和5.7,两者均具有良好的原始有机质产率(高古生产力)和良好的保存条件(厌氧环境),构成二叠系主要的优质烃源岩段。