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四川盆地下古生界经历几十年的油气勘探，取得了较大的进展，下古生界分布多套海相烃源岩，以泥质烃源岩为主，碳酸盐岩烃源岩为次要烃源岩。川东南地区为四川盆地近年来勘探的重点地区，目前中石化南方公司针对该区下组合共钻探了丁山1井与林1井两口探井。论文在对本区两口钻井资料研究的基础上，结合野外剖面观察及地球化学分析资料，重点探讨了该区下寒武统牛蹄塘组、上奥陶五峰组～下志留统龙马溪组黑色泥页岩烃源岩的沉积地球化学环境、烃源岩地球化学特征及油气资源潜力，并预测了两套烃源岩有利地区。研究区内经历了多期构造作用，为川东高陡褶皱带和川南低陡褶皱带的转换带，并发育众多断裂。早寒武世牛蹄塘期继震旦世陡山沱期在盆地内第二次发生海侵，研究区西部处于深水环境，为深水泥质陆棚相沉积，往东水体变浅，发育碳酸盐陆棚相带，黔中隆起北翼发育砂泥质陆棚沉积；早志留世龙马溪沉积期继奥陶系五峰期开阔海沉积后经历一次沉积旋回的海退期，形成东南浅水泥质陆棚，向西部与东北部海水变深，形成深水泥质陆棚，继奥陶系五峰期开阔海沉积后演变为封闭还原的海湾环境，发育了下古生界的两套优质泥质烃源岩。研究认为牛蹄塘组烃源岩厚度分布在20～140米之间，烃源岩沉积中心位于自贡—宜宾—泸州一带，牛蹄塘组岩性特征由黑色炭质页岩、灰黑色砂质页岩组成，底部见球形含磷结核，发育水平层理，见三叶虫化石；龙马溪组～五峰组在研究区内有两个烃源岩发育中心，一个在永川—合川—泸州一带，泥质烃源岩厚度分布在200～400米之间，合川地区烃源岩厚度最大达到400米，另一个在石柱—武隆—南川一带，泥质烃源岩厚度在200～300米之间，武隆地区厚度最大，达到300米，龙马溪组～五峰组岩性特征比较稳定，都由黑色炭质页岩组成，局部含硅质、钙质成分，发育大量笔石化石，局部地区形成笔石页岩层。其中深水泥质陆棚相发育黑色炭质页岩、黑色页岩为海相泥质烃源岩的主要发育区，浅水泥质陆棚、砂质陆棚及灰质陆棚黑色泥页岩不发育，一般不发育烃源岩。通过对烃源岩地球化学资料统计，下古生界下寒武统牛蹄塘组的黑色页岩有机质丰度高，TOC含量平均达到2.5%以上，且为腐泥型有机质，沉积于深水还原环境，母源主要来至于藻类以及低等水生动植物，成熟度RO一般大于2.0%，到达了过成熟阶段，S1+S2＜0.5%，生烃潜量非常小，已无生烃潜力，下志留系龙马溪组～上奥陶统五峰组地层的黑色页岩有机质丰度也高，TOC含量平均达到1.8%以上，有机质类型主要为腐泥型，包括少量腐殖腐泥型，母源主要来至于藻类以及低等水生动植物，属于还原环境沉积，成熟度RO一般在2.0%以上，到达了过成熟阶段，S1+S2＜0.7%，生烃潜量极小，已无生烃潜力。通过对丁山1井烃源岩残留烃与页岩吸附气定量计算，黑色页岩的排烃效率为70%左右，天然气聚集系数取0.8%，因此川东南地区下古生界聚系数取0.56%；利用成因法对研究区烃源岩的资源量进行计算，得出下寒武统牛蹄塘组有效烃源岩面积为13136Km2，有效烃源岩体积为70.96Km3，有机碳总质量为867.9×108T，烃源岩生气总量为42.35×1012m3，资源量为2371.8×108m3；川东南地区龙马溪组～五峰组有效烃源岩面积16157Km2，有效烃源岩体积为206.89Km3，有机碳总质量为1015.6×108T，烃源岩生气总量为49.56×1012m3，天然气资源量为2775.5×108m3，两套烃源岩总资源量达5147.3×108m3。结合研究区两套烃源岩的沉积相特征、有机地球化学特征以及生烃强度特征预测出川东南地区下古生界烃源岩的有利区域，牛蹄塘组烃源岩有利区域分布在沿赤水—叙永—古蔺—金沙—遵义一带；龙马溪组～五峰组烃源岩有利区带有两个中心，一个分布在习水—綦江一带，另一个沿石柱—南川—武隆—道真一带分布。