Characteristics of coalbed methane accumulation in Bide-Santang syncline, western Guizhou and favorable sector
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摘要:
黔西比德-三塘向斜煤层气藏主要赋存于龙潭组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3个煤组中，其中Ⅰ煤组6#和7#煤层、Ⅱ煤组16#和17#煤层、Ⅲ煤组20#、23#、27#、30#煤层分布稳定。煤层埋深受向斜构造控制明显，比德次向斜近轴部地区可达1500 m；煤岩以高变质的瘦煤、贫煤和无烟煤为主，最大镜质体反射率自西向东、由北到南逐渐增大；煤岩对甲烷吸附能力普遍较高（兰氏体积，18.32~39.32 m3/t），区域上受煤变质程度影响显著；原位埋深条件下，煤岩渗透率较低，煤层含气量整体较高，平均10~15.78 m3/t，含气饱和度普遍大于50%。结合该地区多层合采效果发现，比德次向斜埋深超过800 m的气井产气效果差，珠藏和三塘次向斜煤层气开发地质条件较好，其中珠藏向斜Ⅲ煤组4套主力煤层（煤层间距小于60 m）为潜在的高产优质储层。
Abstract:The coalbed methane(CBM) resource in the Bide-Santang synclineis hosted in three coal groups of the Longtan Formation, of which the coal seam No. 6 and 7 in group Ⅰ, the coal seam No. 16 and 17 in group Ⅱ, and the coal seam No. 20, 23, 27 and 30 in group Ⅲ are stably distributed. The seam depth is obviously controlled by syncline structure, reaching 1500m near the axis of Bide sub syncline. The coal seams are mainly high metamorphic lean coal, lean coal and anthracite, and the maximum vitrinite reflectance increases gradually from west to east and north to south. The methane adsorption capacity of coal is generally high(Langmuir volume, 18.32~39.32 m3/t), and is significantly affected by the coal metamorphism degree. Under the in-situ condition, the seams belong to typically low permeability reservoir, but with high gas content(average of 10~15.78 m3/t) and high gas saturation(generally >50%). Combined with the effect of multi-layer co-production in this area, it is found that the gas production effect of the gas wells with the inclined depth of more than 800m in Bide is poor, and the geological conditions of coal gas development in Zhizang and Santangxi syncline are relatively good. Among them, four sets of main coal seams(seam spacing < 60 m) of Ⅲ coal group in Zhizang syncline are potential high-yield and high-quality reservoirs.
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Keywords:
- multi seam /
- coalbed methane /
- reservoir conditions /
- favorable zone /
- Guizhou Province
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埃迪卡拉纪相对其他地史阶段而言，在地层划分对比与分统建阶方面存在更多的困难：生物化石因受到生物学分类难以确定、分异性较差、地层产出不连续、区域产出差别大等诸多因素的限制而难以从生物地层学上提供准确的地质时间尺度[1]；由于可供年龄分析的岩石样品相对缺少，因而缺少绝对年龄的控制[2-4]。近20年来，国内外学者在新元古代地层的同位素化学地层研究方面，特别是C同位素地层学在地层对比中的应用[5-11]，取得了显著进展，为建立全球新元古代地层对比格架奠定了基础。
华南峡东地区埃迪卡拉纪地层出露广泛、顶底界线清晰、分布稳定，且产有丰富的微体胚胎、宏体藻类、软躯体动物、管状动物等各门类化石，是解决全球埃迪卡拉纪年代地层划分最理想的地区之一。近年来，峡东地区在层序地层学、生物地层学、年代地层学等方面研究程度很高，在C同位素地层学研究方面也积累了大量的研究成果[5-11]。峡东地区埃迪卡拉纪地层的稳定C同位素比值变化频繁，众多学者已识别出数次C同位素的正漂移和负漂移事件，这些事件对埃迪卡拉纪的年代地层划分和对比具有十分重要的指示意义。
在埃迪卡拉纪早期，鄂西地区已基本演化为扬子被动大陆边缘，鄂西浅海盆地主要由浅海盆地和碳酸盐岩台地组成[12]，其中台地大体可分为局限台地相、开阔台地相、台缘浅滩相[13]。峡东地区迄今已开展过C同位素地层研究的剖面主要集中在紧邻黄陵隆起周缘的秭归地区，而对位于黄陵背斜以南约50km的长阳背斜地区研究较少，可能与出露的埃迪卡拉系面积较小、难以寻找较连续的地层剖面有关。秭归地区可能以台缘浅滩相或浅海盆地相沉积为主，而以天阳坪断裂与之相隔的长阳地区则可能以开阔台地相或台缘浅滩相沉积为主，那么这2个地区同期的C同位素曲线将呈现哪些异同？是否在区域上可以对比？本次以位于长阳背斜的埃迪卡拉系钻孔岩心为研究对象，开展高精度的C同位素地层学研究，并与黄陵隆起周缘其他剖面进行对比，确定C同位素偏离事件是否具有区域性乃至全球性分布特征，进而为华南地区埃迪卡拉纪地层划分与对比提供依据。此外，在峡东地区以往的工作中，除个别样品来自钻孔岩心[14]外，其余样品均来自地表剖面。受露头条件限制，难以避免地存在样品不够新鲜、遭受不同程度风化、采样不够连续等问题，而本次研究的碳酸盐岩样品均采自钻孔岩心，在很大程度上可以避免上述干扰因素。
1. 地层概述
湖北长阳两河口ZK04孔是中国地质调查局武汉地质调查中心承担的“武陵-湘鄂西页岩气资源调查评价”项目于2014年部署的一口机械岩心钻探井，目的层是埃迪卡拉系陡山沱组富有机质泥岩。该井位于湖北省长阳土家族自治县两河口至方家湾村的乡道旁，构造上位于长阳复背斜南部的两河口背斜西端（图 1）。ZK04孔深298.98m，岩层产状较稳定，平均倾角为13°，其中陡山沱组真厚度约为258.5m。
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图 1 湖北长阳ZK04钻孔的地理位置和地质图Figure 1. Geographic location and geological map of ZK04 drill hole in Changyang, Hubei ProvinceZK04孔岩心的底部为南华系南沱组灰绿色冰碛泥砾岩，与上覆陡山沱组一段的浅灰色中厚层状泥晶白云岩呈平行不整合接触。陡山沱组一段厚7.5m，下部为浅灰色角砾状泥晶白云岩，见浑圆状角砾和溶蚀空洞；上部为浅灰色-灰白色含钙质白云岩夹灰黑色含炭质泥岩。陡山沱组二段厚约188m，底部为黑色炭质页岩夹深灰色薄层状钙质白云岩，下部为深灰色薄层状含磷质钙质白云岩夹黑色炭质页岩，上部为黑色炭质页岩夹深灰色薄层状含炭泥质白云岩。陡山沱组三段厚约52m，下部为浅灰色中层状泥质灰岩与灰黑色含炭质钙质白云岩互层，上部为灰色-灰白色中层状泥质灰岩夹黑色炭质页岩。陡山沱组四段厚约11m，为灰黑色薄层状含炭质硅质白云岩夹黑色页岩，与上覆灯影组深灰色中层状含硅质泥晶白云岩整合接触。
2. 分析方法与可靠性分析
2.1 分析方法
本次研究的碳酸盐岩样品全部采自ZK04孔岩心，共采集C、O同位素样品94件，采样间距根据泥页岩的分布情况不等，最小为0.3m。采集样品时避开了裂缝和方解石脉。C、O稳定同位素分析在中国地质调查局武汉地质调查中心同位素地球化学实验室完成。测试前先将纯净的碳酸盐岩样品研磨至200目，在烘箱中低温烘烤2h，去除吸附水。冷却后，称取适量样品置于真空反应器中，与100%磷酸进行恒温反应。灰岩的平衡温度为25℃，平衡时间为24h；白云岩的平衡温度为70℃，平衡时间为3h。用冷冻法分离出生成的水，收集纯净的CO2气体。采用MAT-251质谱仪测定C和O同位素组成。分析全过程采用国家标准样（GBW04406、GBW04417）和国际标准样（NBS19）进行控制，并间隔选取了20个样品（占总样品数的21.3%）进行质量监控，测试精度约为0.10‰。此外，为了更好地判断海相碳酸盐岩的蚀变程度，针对不同岩性间隔选取了15个样品进行了Mn和Sr元素含量分析。微量元素分析在国土资源部中南矿产资源监督检测中心完成，仪器为电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS-X Series Ⅱ），分析精度优于5%。
2.2 数据可靠性分析
对埃迪卡拉纪碳酸盐岩而言，由于地质时代久远，C同位素组成很可能在碳酸盐岩的早期成岩、岩石-流体交换、热液蚀变、埋藏变质作用等地质过程中发生改变。为了能够比较准确地获得埃迪卡拉纪海水的C同位素组成，需要对碳酸盐岩样品的可靠性进行评价。
碳酸盐岩δ13C和δ18O值的相关性分析可以用来判别原岩的蚀变程度。一般认为，如果δ13C和δ18O值之间具有明显的相关性，则可认为碳酸盐岩蚀变强烈，其δ13C和δ18O值不可靠；反之则可靠。此外，碳酸盐岩的O同位素组成也可用来判别蚀变程度，一般认为δ18O>5‰的碳酸盐岩没有蚀变；介于-10‰~-5‰之间的可能已蚀变，但其程度不足以改变原岩C同位素组成和含量，仍可以使用；但是δ18O < -10‰的蚀变强烈，不能很好地保留原始同位素值[15-16]。ZK04钻孔的C、O稳定同位素测试结果见表 1。除陡山沱组二段下部的个别样品的δ18O值小于-10‰外，其余样品的δ18O值均大于-10‰。从C、O同位素的分布特征看（图 2），δ13C和δ18O值之间相关性不明显（R2=0.295）。因此，尽管部分样品可能受到后期蚀变的影响，但总体上测试样品受后期蚀变作用的影响较小。
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图 2 湖北长阳两河口ZK04钻孔埃迪卡拉系δ13C和δ18O值相关性Figure 2. Correlation analysis between δ13C and δ18O of the Lianghekou ZK04 core in Changyang, Hubei ProvinceMn/Sr值也是判断海相碳酸盐岩蚀变程度的常用指标。碳酸盐岩若受到成岩蚀变作用影响，会造成Sr的损失和Mn的加入。一般情况下，Mn/Sr＜10的碳酸盐岩未遭受强烈的蚀变，其同位素组成可以代表原始沉积记录，Mn/Sr＜3表示样品较好地保持了原始海水的同位素组成[15-16]。本次测试的样品中，除陡山沱组一段盖帽白云岩（含锰矿层）2个样品的Mn/Sr值外，其余均小于1，表明碳酸盐岩样品保持了沉积时海水的原始C、O同位素组成。
3. 结果与讨论
湖北长阳ZK04钻孔C、O稳定同位素测试结果和纵向演化趋势分别见表 1和图 3。陡山沱组碳酸盐岩的δ13C值在-2.99‰~+8.05‰之间变化。在南沱组冰碛砾岩之上的陡山沱组一段白云岩中，δ13C值由最低值-2.67‰快速上升至+3.02‰，然后又缓慢降至+0.07‰。整个盖帽白云岩的δ13C变化构成了陡山沱组内第一次C同位素负偏离。从陡山沱组二段底部的含钙质白云岩开始，δ13C值逐渐升高至+7‰左右（最高值+8.06‰），这一相对稳定的正值一直持续到二段中部的含白云质灰岩结束。随后，伴随白云质泥岩和含炭质泥岩的出现，δ13C呈现小幅的第二次负偏离，而在二段顶部即含炭质泥岩临近结束时出现了整个陡山沱组最大的δ13C负偏离，最负值达-2.99‰。在陡山沱组三段的含泥质白云岩中，δ13C值逐渐升高至+5‰左右（最高值+8.06‰），除三段中部出现一次短暂的小幅δ13C负偏离外，δ13C值表现为不太明显的逐渐降低的趋势，这一趋势贯穿了陡山沱组四段，然后在陡山沱组/灯影组界线处结束并开始逐渐升高。
表 1 湖北长阳ZK04钻孔C、O稳定同位素和Mn/Sr值测试结果Table 1. Stable carbon and oxygen isotopic data and Mn/Sr ratios of the ZK04 drilling core in Changyang, Hubei Province序号 样品号 深度/m 岩性 δ13CPDB/‰ δ18OPDB/‰ Mn/Sr 1 ZK04-1T 9.5 白云岩 3.42 -3.03 2 ZK04-2T 18.3 白云岩 1.11 -3.90 3 ZK04-3T 20.8 白云岩 1.94 -4.33 4 ZK04-3-2T 23.9 白云岩 1.41 -4.82 5 ZK04-3-2T* 白云岩 1.38 -4.82 6 ZK04-4T 25.9 白云岩 0.60 -4.77 7 ZK04-5T 27.3 白云岩 -2.52 -3.44 8 ZK04-6T 28.9 白云岩 0.67 -2.92 9 ZK04-8T 33.0 白云岩 -0.45 -3.62 10 ZK04-8T* 白云岩 -0.48 -3.62 11 ZK04-10T 38.5 白云岩 1.36 -2.86 12 ZK04-11T 40.2 白云岩 -0.10 -2.63 13 ZK04-12T 41.7 白云岩 -0.15 -2.53 0.30 14 ZK04-13T 45.3 白云岩 1.10 -3.66 15 ZK04-13T* 白云岩 1.11 -3.75 16 ZK04-14T 47.7 灰岩 -0.14 -8.18 0.76 17 ZK04-15T 50.5 灰岩 0.62 -7.97 18 ZK04-15T* 灰岩 0.63 -7.95 19 ZK04-16T 52.1 灰岩 6.27 -8.73 20 ZK04-17T 54.1 灰岩 3.10 -8.29 21 ZK04-18T 56.4 灰岩 3.76 -7.71 22 ZK04-19T 58.7 灰岩 2.20 -8.16 0.34 23 ZK04-19T* 灰岩 2.21 -8.03 24 ZK04-20T 60.3 灰岩 1.09 -8.41 25 ZK04-21T 64.2 灰岩 3.91 -7.26 26 ZK04-22T 66.0 灰岩 5.12 -5.74 27 ZK04-22T* 灰岩 5.11 -5.73 28 ZK04-23T 67.3 灰岩 4.11 -7.96 29 ZK04-24T 68.8 灰岩 5.41 -7.60 30 ZK04-25T 71.6 灰岩 5.35 -8.24 0.43 31 ZK04-26T 74.1 灰岩 4.23 -7.08 32 ZK04-26T* 灰岩 4.21 -7.20 33 ZK04-27T 75.6 灰岩 4.57 -7.87 34 ZK04-28T 77.6 灰岩 2.99 -7.91 35 ZK04-29T 79.5 灰岩 2.61 -8.43 36 ZK04-29T* 灰岩 2.62 -8.37 37 ZK04-30T 81.3 灰岩 4.02 -4.72 38 ZK04-31T 86.3 白云岩 3.17 -2.07 0.64 39 ZK04-32T 89.0 白云岩 2.94 -2.32 40 ZK04-33T 90.2 白云岩 -0.44 -2.56 41 ZK04-34T 96.0 白云岩 -3.00 -2.32 42 ZK04-34T* 白云岩 -2.99 -2.28 43 ZK04-35T 101.2 白云岩 0.30 -3.07 44 ZK04-36T 106.1 白云岩 -1.03 -2.07 45 ZK04-37T 127.6 白云岩 5.26 -4.70 46 ZK04-38T 133.4 白云岩 3.93 -4.51 47 ZK04-38T* 白云岩 3.93 -4.53 48 ZK04-39T 139.6 灰岩 3.60 -6.64 0.30 49 ZK04-40T 142.9 灰岩 3.48 -8.00 50 ZK04-41T 143.8 灰岩 2.59 -8.00 51 ZK04-41T* 灰岩 2.65 -7.96 52 ZK04-42T 150.3 白云岩 3.99 -3.43 53 ZK04-43T 153.8 白云岩 3.72 -3.30 54 ZK04-44T 155.4 白云岩 5.62 -3.03 0.31 55 ZK04-45T 161.4 白云岩 6.93 -3.26 56 ZK04-45T* 白云岩 6.93 -3.32 57 ZK04-46T 164.9 灰岩 6.69 -7.80 58 ZK04-47T 166.8 灰岩 6.25 -7.60 59 ZK04-48T 170.5 灰岩 6.74 -9.05 60 ZK04-48T* 灰岩 6.80 -8.95 61 ZK04-49T 172.2 灰岩 6.36 -7.10 0.56 62 ZK04-50T 175.9 灰岩 6.69 -8.02 63 ZK04-51T 176.8 灰岩 6.60 -7.03 64 ZK04-52T 180.0 灰岩 6.47 -6.78 65 ZK04-52T* 灰岩 6.45 -6.66 66 ZK04-53T 181.8 灰岩 7.06 -6.10 67 ZK04-54T 182.9 灰岩 6.79 -6.90 68 ZK04-55T 185.3 灰岩 6.71 -8.55 0.35 69 ZK04-56T 187.7 灰岩 6.81 -8.76 70 ZK04-57T 190.6 灰岩 6.66 -5.25 71 ZK04-58T 194.3 灰岩 6.58 -4.78 72 ZK04-59T 200.4 白云岩 6.37 -4.68 73 ZK04-60T 204.5 白云岩 6.75 -4.70 74 ZK04-61T 208.1 灰岩 6.72 -9.74 75 ZK04-62T 210.6 灰岩 6.80 -11.12 76 ZK04-62T* 灰岩 6.83 -11.09 77 ZK04-63T 213.0 灰岩 6.76 -9.15 78 ZK04-64T 214.3 灰岩 7.51 -9.36 0.24 79 ZK04-65T 217.4 灰岩 7.21 -8.83 80 ZK04-66T 221.5 灰岩 7.37 -7.44 81 ZK04-67T 223.3 灰岩 6.78 -9.35 82 ZK04-68T 226.9 灰岩 7.52 -10.85 83 ZK04-69T 229.9 灰岩 8.06 -8.86 84 ZK04-70T 232.4 灰岩 8.03 -9.69 85 ZK04-70T* 灰岩 8.05 -9.66 86 ZK04-71T 236.7 灰岩 7.59 -10.14 87 ZK04-72T 238.8 灰岩 7.45 -10.08 0.29 88 ZK04-73T 243.5 灰岩 7.89 -7.35 89 ZK04-74T 244.8 灰岩 7.66 -8.53 90 ZK04-75T 249.5 灰岩 7.25 -8.16 91 ZK04-76T 252.8 灰岩 7.73 -8.98 92 ZK04-77T 255.0 灰岩 7.42 -11.22 93 ZK04-78T 256.5 灰岩 7.31 -11.55 0.16 94 ZK04-78T* 灰岩 7.33 -11.53 95 ZK04-79T 262.6 灰岩 7.08 -11.55 96 ZK04-80T 267.8 灰岩 6.46 -5.55 97 ZK04-81T 270.4 白云岩 6.00 -6.73 98 ZK04-82T 274.3 白云岩 5.40 -5.27 99 ZK04-82T* 白云岩 5.39 -5.35 0.38 100 ZK04-83T 281.8 灰岩 0.92 -9.30 101 ZK04-84T 283.5 白云岩 0.91 -3.99 1.64 102 ZK04-85T 284.7 白云岩 0.07 -4.41 103 ZK04-86T 285.7 白云岩 1.06 -4.05 104 ZK04-87T 286.9 白云岩 1.29 -3.92 105 ZK04-87T* 白云岩 1.33 -3.88 106 ZK04-88T 287.2 白云岩 2.61 -2.24 2.78 107 ZK04-89T 288.0 白云岩 1.67 -5.81 108 ZK04-89T* 白云岩 1.68 -5.81 109 ZK04-90T 288.3 白云岩 1.56 -2.29 110 ZK04-91T 289.0 白云岩 1.78 -1.73 111 ZK04-92T 289.8 白云岩 2.95 -1.63 112 ZK04-93T 290.5 白云岩 3.02 -2.67 113 ZK04-94T 291.0 白云岩 -2.67 -8.85 114 ZK04-95T 291.6 白云岩 -1.95 -9.03 注：*为重复测试样 ![]()
图 3 湖北长阳ZK04钻孔埃迪卡拉系δ13C和δ18O变化特征Figure 3. δ13C and δ18O variation of Ediacaran section from ZK04 drilling core, Changyang, Hubei Province总体上，湖北长阳ZK04孔埃迪卡拉系陡山沱组的δ13C呈现4次明显的负偏离和2次正偏离（图 3）。其中第一次δ13C负偏离位于陡山沱组一段，第二次和第三次负偏离位于二段上部，第四次负偏离位于三段上部和四段。第一次持续时间较长且相对稳定的δ13C正偏离位于二段下部至中部，第二次较短暂的正偏离位于三段中下部。下文将对湖北长阳ZK04孔和峡东地区其他代表性剖面陡山沱组的δ13C演化特征进行详细对比，阐述这些重要的δ13C偏离事件在不同地区表现的异同及可能原因，并探讨其在区域乃至全球地层对比方面的意义。
第一次δ13C负偏离事件发生在陡山沱组一段的盖帽白云岩中，此次δ13C负偏离曾先后被命名为CANCE事件和EN1[1, 17]。由于在全球各大陆新元古代Marinoan冰成岩系之上的盖帽碳酸盐岩中，均可以发现这一显著的C同位素负偏离[18]，因而具有很好的全球对比意义。在峡东地区盖帽碳酸盐岩内部及其之上的地层中，还获得了高精度的锆石UPb年龄（分别为635.2±0.6Ma和632.5±0.5Ma），对此次负偏离事件有很好的时间限定。对于这次δ13C负偏离的成因，不同学者先后提出“雪球地球”假说[19]、上升流假说[20]、甲烷逃逸[21-22]和“淡水分层”假说[23]，尽管迄今仍无定论，但近年来越来越多的证据偏向于支持甲烷逃逸假说[21-22, 24]。在长阳地区，前人在王子石、习家坳和向家湾的盖帽碳酸盐岩中报道了极低的C稳定同位素值（δ13C＜-40‰），并提出这是甲烷逃逸的关键证据[24-26]。从本次研究的长阳两河口ZK04钻孔看，“盖帽”碳酸盐岩中的δ13C最低值仅为-2.67‰，并未发现这种极负的C同位素值。在前人研究的很多峡东地区剖面，如秭归泗溪、陈家院子、长阳右溪等，也没有呈现极负值（图 4）。笔者认为，这很可能是由于采样间距不够而导致的，因为前人报道的δ13C极负值均是在极薄的小层中发现这一甲烷释放的信号。此外，通过观察发现，长阳ZK04钻孔岩心“盖帽”碳酸盐岩中发育明显的晶洞，这一特征与前人在长阳地区王子石剖面发现的花瓣状重晶石、帐篷构造、δ13C极负值等[24]一样，很可能是新元古代冰后期甲烷渗漏事件的地质标志。
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图 4 峡东地区不同埃迪卡拉纪剖面C同位素组成特征对比Figure 4. Stable carbon isotope correlation of Ediacaran sections in Yangtze Gorges area紧随第一次δ13C负偏离之后，出现了第一次δ13C正偏离事件（图 3）。这一事件在峡东地区普遍存在，并被定义为EP1[17]。生物地层学方面的研究发现，在这次正偏离的区域内发育Tianzhushaniaspinosa组合[27]。在ZK04钻孔中，δ13C值在相当长的一段时间内处于较稳定的较大正值。值得一提的是，近年来不少研究发现，在EP1内部还存在一次明显的C同位素组成降低事件，这一事件可能与前人命名的WANCE事件吻合。WANCE事件在峡东地区有完全不同的表现。在樟村坪、牛坪剖面和九龙湾剖面[10, 28]，δ13C值从+5‰缓慢下降至+1‰，然后缓慢上升至+6‰；在雾河—高家溪一带钻孔剖面[14]，δ13C值从+5‰快速下降到-5‰，然后很快回升至+5‰；在秭归泗溪剖面[11]和乡党坪剖面[9]，δ13C则出现了几个较明显的负值。然而，此次WANCE事件在田家院子剖面[28-29]，无明显的显示。在ZK04孔岩心的相当层位，δ13C值相对稳定，介于+6‰~+8‰之间，没有发现该δ13C负偏离事件。因此可以推断，WANCE事件在峡东地区仅代表了部分区域一次短暂的C同位素降低事件。关于WANCE的发生时间，此前有学者认为，该事件与Gaskier冰期有关，推断其地质年代约为580Ma[1-2]。但后来的同位素测年数据显示，其地质年代稍晚于614.0±7.6Ma[30]，根据贵州瓮安上磷矿层下部的同位素年龄（599±4Ma）[8]推测，此次C同位素负偏及其所对应的多细胞生物分异和复杂化事件发生在大约600Ma[11]。
第二次δ13C负偏离发生在陡山沱组二段中上部，δ13C值从+6.93‰下降至+2.59‰，此次负偏离事件被命名为BANCE事件和EN2[1, 17]。值得注意的是，在已有的很多研究中，由于采样密度不够或剖面出露不连续等原因，很容易将第一次δ13C正偏离中出现的短暂δ13C负偏离（WANCE）误认为是此次负偏离。由于这一负偏离事件在峡东地区广泛存在，而且其开始于Tianzhushaniaspinosa的消失层位，结束于以Tianzhushaniaanozos为代表的新型大型具刺疑源类出现层位，因此其对确定埃迪卡拉纪的阶一级年代地层界线具有重要的地层学意义[31]。然而，在全球地层对比方面，目前仅有印度北部小喜马拉雅的Infra Krol组中部的一次δ13C负偏离可以较好地对比。此外，由于缺乏精确的同位素测年数据，此次负偏离事件的精确地质时代尚无法确定。对于此次负漂移事件的成因还有待研究，有研究认为，可能是一次短暂有机碳氧化所致的区域性事件[32]。也有学者认为，此次δ13C负偏离是气候变冷、海平面下降导致的[14]。
第三次δ13C负偏离发生在陡山沱组二段/三段界线之下，最负值达到-2.99‰，是长阳ZK04钻孔中发现的仅次于陡山沱组底部的一次δ13C负偏离。此次负偏离在秭归泗溪剖面和青林口剖面也可以观察到[11]，但在峡东地区其他剖面均未见记录。一方面可能是由于采样密度不足或受露头条件限制，另一方面，则可能是在水体较浅的区域由于地层缺失而没有保存此次δ13C负偏离。关于地层缺失的观点，一个可能的证据是，此次较显著的δ13C负偏离只出现在水体较深的长阳两河口地区及更深的秭归泗溪和青林口一带，而在水体较浅的晓峰河一带则出现了层序间断面。
第四次δ13C负偏离发生在短暂的第二次δ13C正偏离之后，位于陡山沱组三段上部和四段，其顶界面与灯影组白云岩的底界面基本一致，这一被命名为DOUNCE事件和EN3[1, 17]的δ13C负偏离在华南地区乃至全球范围内广泛存在。然而在本次研究中，湖北长阳两河口ZK04钻孔在DOUNCE事件的相当层位仅表现为不强烈的δ13C负偏离，而δ13C的极负值亦保持在0左右。通过对长阳ZK04孔及峡东地区其他剖面的DOUNCE事件进行对比发现，不同地区的δ13C负偏离程度存在较大的差别（图 4），并且很可能与水体深度密切相关。在水体较深的黄牛岩（九龙湾）一带、雾河—高家溪一带、陈家院子等地区[14, 27-28]，δ13C值表现为强烈的负异常，最小值可达-10‰；在秭归泗溪和晓峰一带等浅水台地或台地边缘地区[11]，δ13C的极负值维持在0左右。长阳两河口地区不强烈的δ13C负偏离与泗溪和晓峰一带表现较相似，此外，钻孔岩心也揭示了陡山沱组四段黑色页岩相对不发育，因此推测，在陡山沱晚期长阳两河口地区可能位于与泗溪和晓峰一带相似的浅水台地或台地边缘。
多数学者认为，DOUNCE事件可能是地史时期发生的最大的一次全球性C同位素负偏离事件[1, 33]。在阿曼南部的Shuram组、纳米比亚的Du和Dabis组、澳大利亚的Wonoka组、美国加利福利亚死谷的Johnnie组、印度北部小喜马拉雅山脉的Krol群下部及苏格兰的Girlsta灰岩中均发现了相似的δ13C负偏离事件[18, 33-36]。DOUNCE事件结束的时间基本被限定在551.1±0.7Ma[2]，然而对于其开始时间尚不确定。有研究认为，其与Gaskier冰期有关，其地质年代距今大约580Ma[37]。δ13C负偏离是由于埃迪卡拉纪海洋巨大的有机碳库发生了脉冲式的氧化而造成的[38-39]。有机碳库氧化的假说能够很好地解释埃迪卡拉中期海洋的氧化和埃迪卡拉动物群的出现。另外，有学者在澳大利亚Gawler克拉通Officer盆地的研究发现，这次显著的δ13C负偏离是由Acraman地外撞击造成的，证据包括泥岩中的火山灰夹层[40]、撞击之后地层中Ir等铂族元素含量突然升高[41]、干酪根δ13C、甾烷/藿烷值同时下降[42-43]及地层中生物标志物晕苯含量突然升高[44]。近50种具刺疑源类出现在Acraman撞击层位之上，表明发生了疑源类多样化和繁盛[45-48]。Acraman地外撞击事件同样发生于埃迪卡拉纪中期，即570~ 580Ma之间[49-51]。尽管关于此次C同位素负偏离事件的成因尚无定论，但该事件的出现与大型具刺疑源类化石群和埃迪卡拉生物群的发展演化具有紧密的联系，对于全球埃迪卡拉纪统级地层对比具有重要的意义。
4. 结论
（1）钻孔岩心揭示了鄂西长阳背斜地区埃迪卡拉系陡山沱组存在4次明显的δ13C负偏离，与黄陵隆起周缘CANCE、BANCE、DOUNCE等事件可以很好地对应。
（2）长阳两河口钻孔岩心δ13C曲线中未发现陡山沱组二段中部的WANCE事件，推测该事件仅代表了峡东部分地区一次短暂的C同位素降低。
（3）长阳两河口地区在陡山沱组二段上部发现了第三次δ13C负偏离，这次负偏离在除秭归泗溪和青林口的峡东其他地区均未发现，这种表现差异可能与水深有关，在水体较浅的区域由于地层缺失而未保存此次δ13C负偏离。
（4）三段上部至四段中部的第四次δ13C负偏离程度较弱，可能与长阳两河口地区在陡山沱晚期位于浅水台地或台地边缘有关。DOUNCE可能是地史时期最大的一次全球性C同位素负偏离事件，其与大型具刺疑源类化石群和埃迪卡拉生物群的发展演化有紧密的联系，对于全球埃迪卡拉纪统级地层对比具有重要的意义。
致谢: 感谢中国石化华东油气分公司各级领导及相关单位对该研究工作开展的关心厚爱及大力支持；审稿专家对本文提出了很多宝贵的修改意见，使文章质量得到了很大的提升，在此一并感谢。 -
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图 7 埋深、渗透率与最小主应力梯度的关系
Figure 7. Relationship between the depth, permeability, and minimum principal stress gradient
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图 8 比德-三塘向斜煤层气综合评价
Figure 8. The comprehensive evaluation of coalbed methane in the Bide-Santang syncline
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图 9 珠藏次向斜不同煤组产气量
Figure 9. The gas production of different coal groups in the Zhuzang syncline
表 1 比德-三塘向斜煤组划分
Table 1 The coal group division in the study area
煤组 煤田编号 主力煤层 煤层厚度/m Ⅰ煤组 2#→9#煤 6# 1.5~5.1(2.1) 7# 1.3~6.0(2.1) Ⅱ煤组 10#→19#煤 12# 0.8~1.4(0.96) 16# 0.9~4.1(2.04) 17# 0.8~1.42(1.17) Ⅲ煤组 20#→35#煤 20# 0.8~3.17(1.26) 23# 0.9~2.26(1.3) 27# 0.8~1.91(1.26) 30# 0.8~3.97(1.91) 
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表 2 部分典型参数井煤样等温吸附参数特征
Table 2 Isotherm adsorption parameters of typical wells
参数井 煤层 Ro/% VL/(m3·t-1) PL/MPa 比德向斜(B1井) 3-2# 1.93 19.92 1.78 5# 2.20 18.32 1.52 32# 2.12 22.47 2.43 三塘向斜(S1井) 6# 3.04 37.62 2.57 7# 3.14 37.20 2.41 14#上 3.25 33.72 2.75 14#下 3.36 37.94 2.45 珠藏向斜(Z2井) 2# 3.31 34.13 2.67 6# 3.44 35.41 2.75 7# 3.59 37.08 2.76 16# 4.30 34.61 2.55 23# 4.19 39.32 2.49
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表 3 研究区各含煤构造单元煤层含气特征
Table 3 Coal seam gas content in each sub syncline
含煤次向斜 三塘 珠藏 水公河 比德 阿弓 < 300 m > 300 m < 200 m > 200 m 平均含气量/(m3·t-1) 6.75 11.2 8.07 15.79 15.78 12.14 10.48 钻孔测试层数 32 81 43 84 92 174 308 深度范围/m 102~287 300~740 24~191 200~749 90~824 63~926 38~694 平均深度/m 202.4 496.8 144.5 388.8 433 478 293
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表 4 各含煤构造单元参数井煤层气含气饱和度和理论解吸压力
Table 4 Saturation and the theoretical desorption pressure of coals in each sub syncline
井号 构造单元 煤层编号 深度/m 兰氏体积/(m3·t-1) 兰氏压力/MPa 含气饱和度/% 解吸压力/MPa Z2 珠藏次向斜 6# 240.4 35.41 2.75 105 / 7# 262.4 37.08 2.76 68.6 1.13 16# 379.7 34.61 2.55 95.4 2.67 23# 430.5 39.32 2.49 79.2 1.92 S1 三塘次向斜 6# 614 37.62 2.57 65.1 2.1 7# 636.5 37.2 2.41 53.8 1.45 14# 697.7 37.94 2.45 62.6 2.04 16# 735.4 39.01 2.51 52.1 1.55 B1 比德次向斜 3-1# 639.1 13.91 0.81 / 6.6 5-1# 661.2 19.84 1.78 / 8.02 32# 898.4 22.27 2.43 72.9 8.64 33# 921.1 18.02 0.88 / 7.08
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表 5 比德-三塘向斜煤层气试井及原位地应力测量参数
Table 5 Parameters of well testing and in-situ stress measurement in Bide-Santang syncline
井号 煤层 深度/m 储层压力/MPa 渗透率/mD 破裂压力/MPa 闭合压力/MPa Z2井 16# 380.95 2.95 0.0179 10.80 8.02 23# 431.38 3.04 0.0002 17.49 15.59 S1井 16# 736.98 6.86 0.0005 19.31 17.56 Z3井 27# 510.00 5.52 0.0744 18.84 12.01 B1井 32# 899.00 5.26 0.0001 17.00 15.15 B2井 6-1# 1027.00 9.14 0.0035 14.24 13.12 B3井 3-1# 1012.00 11.59 0.0025 15.71 15.21 W1井 2 # 520.17 5.12 0.1074 9.74 8.90 6-1+6-2 # 577.76 5.69 0.1682 12.81 11.75 W2井 2# 464.04 2.97 0.5002 8.77 8.09 5# 502.26 4.41 0.3228 9.28 8.75 6-1# 523.35 4.68 0.2999 9.73 9.31
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