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四川盆地下志留统龙马溪组页岩是中国页岩气获得突破的重点层系，本文选取多口取心井和露头剖面，研究龙马溪组页岩沉积学和地球化学特征，通过岩石学、古生物学、层序地层学和沉积相研究，探讨早志留世龙马溪组沉积时期岩相古地理环境，划分沉积微相，结合元素地球化学和有机地球化学，判断页岩沉积的氧化还原条件，并对底部富有机质页岩硅质成因进行探讨，上述研究对四川盆地龙马溪组页岩气勘探开发具有重要意义。 龙马溪组页岩矿物组成以石英、粘土矿物和碳酸盐为主，石英含量为6.5％～67.6％，平均25.7％。粘土矿物主要是伊利石，含量为61％～92％，碳酸盐矿物总含量0％～79.8％，平均22.2％。粘土矿物和方解石含量由底部至顶部总体逐渐增加，石英含量逐渐减少，长石和其他矿物含量变化趋势不明显。 龙马溪组纹层成分主要为粘土、粉砂质和有机质，根据纹层侧向连续性分为薄纹层、不连续纹层、块状和条带状纹层四种类型。根据龙马溪组矿物组成和结构等，分为十种岩石类型:粘土质页岩、粉砂质页岩、含钙页岩、含白云石页岩、钙质页岩、含钙粉砂质页岩、钙质粉砂质页岩、泥灰岩、灰岩和钙质粉砂岩。 根据岩性组合、沉积构造、古生物、矿物成分、测井响应以及有机地球化学特征，龙马溪组页岩划分为深水陆棚、半深水陆棚、浅水陆棚3种亚相，深水钙质陆棚、深水泥质陆棚、半深水钙质陆棚、半深水砂/泥质陆棚、浅水钙质陆棚和浅水砂质陆棚6种微相。龙马溪组页岩伽马测井样式分为向上增加的GRP(API)、向上减少的GRP(API)和不变的GRP，分别代表两个连续的海平面变化，根据测井和沉积特征将龙马溪组页岩划分为两个沉积层序。龙马溪组下部为一套黑色页岩、粉砂质页岩和含钙粉砂质页岩，晚期随着海侵扩大，钙质成分显著增加，形成一套灰色、灰绿色钙质页岩和薄层状泥灰岩互层。古生物上来看，下部笔石富集，向上逐渐变为分散出现，顶部出现介壳类。 宁203井、威201井和YS106井的V，Cr，Ni，Mo等微量元素含量波动较大，整体U、Mo、Y等微量元素明显富集。氧化还原条件微量元素判别指标包括U/Th，V/Sc，V/Cr，Ni/Co，V/(V+Ni)，V/Mo，U/Mo，Re/Mo等，结果显示龙马溪组底部富有机质页岩沉积时期为缺氧环境，上部钙质页岩夹泥灰岩和粉砂岩段为含氧水体，多数氧化还原判别指标解释结果较吻合。龙马溪组页岩稀土元素丰度差异较大，宁203井∑REE为58.64～809.37 ppm，威201井∑REE为47.25～803.9ppm，YS106井∑REE为94.5～307.2ppm，龙马溪组页岩Ce异常和Eu异常变化不大，根据Ce异常识别出2次主要的海平面升降旋回。除了氧化还原条件，有机质类型、沉积速率以及后期成岩作用等可能对元素富集产生影响，从而导致判别时出现多解性，各种氧化还原条件指标应与沉积特征和古生物等紧密结合才能取得页岩沉积时期可靠的氧化还原条件。 龙马溪组页岩产气层段具有高有机碳和脆性矿物成分特征，岩性为粉砂质页岩和含钙粉砂质页岩，其发育受控于深水陆棚沉积体系。产气层段位于龙马溪组下部，富有机质页岩(TOC＞2％)厚度为8m～42m，TOC＞1％页岩厚度为22m～156m，页岩中发现大量放射虫、海绵骨针等微化石，40％～62.7％ SiO2为过量硅，具有高SiO2，P2O5和Fe2O3而低Al2O3，TiO2，FeO，MgO特征。且Al2O3和TiO2含量具有高相关性，而与SiO2无相关性，说明陆源碎屑贡献较小。Al/(Fe+Al+Mn)比值为0.67-0.71，Si/(Si+Al+Fe)为0.89-0.93，TOC与硅质含量具有正相关关系，表明页岩硅质为生物成因，指示沉积环境为富硅深水陆棚，可形成自然裂缝，并有利于后期页岩储层压裂改造，是目前页岩气富集高产的主要原因。