2019, Vol. 31
2. 国土资源部页岩气资源战略评价重点实验室, 北京 100083;
3. 中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室, 武汉 430074
2. Key Laboratory of Strategy Evaluation for Shale Gas, Ministry of Land and Resources, Beijing 100083, China;
3. Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources, Ministry of Education, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
2000年以来，美国页岩气产量实现了爆发式增长，进而改变了美国的能源格局，致使我国越来越多的学者开始关注中国的富有机质页岩[1-4]。中国南方地区从震旦系到三叠系发育了多套黑色页岩，但由于经历了多期复杂的构造运动，不同地区不同层系页岩气资源潜力差异较大[2,5-6]。目前已在五峰组—龙马溪组海相页岩中获得了重大勘探发现，建成了以涪陵为代表的高产页岩气田[4-6]。与下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩相比，下石炭统富有机质页岩分布相对局限，主要集中在扬子板块，主要沉积于台间区域，具有低脆性矿物含量普遍发育和高黏土矿物含量的特征，由于钻至该组的探井和出露的地层均较少，目前研究程度较低。
有关现代和古代沉积物中有机质富集主控因素在过去20年间已经作了大量讨论。有机质的富集与生物质的大量保存密切相关，而大量生物质保存的前提是微生物的繁盛和有利的沉积埋藏条件（缺氧）[7]。因此，有机质富集的控制因素主要包括海洋表层初级生产力和有利的保存条件。以Pedersen等[8]、Sageman等[9]、Gallego-torres等[10]为代表的生产力学派认为，有机质富集主要受控于海洋表层的初级生产力，水体氧化-还原条件影响有限，以大陆边缘上升洋流地区为典型代表。以Arthur等[11]、Mort等[12]为代表的氧化-还原学派认为，在水体缺氧特别是硫化环境下，低的海洋表层有机初级生产力也能导致富有机质沉积物的形成，以现代缺氧盆地黑海和白垩纪海洋缺氧事件（Oceanic Anoxic Event）为典型代表。
尽管陆棚内盆地海相页岩、湖相断陷盆地的陆相页岩以及残留海湾环境的过渡相页岩有机质富集控制因素已作了大量讨论，但关于台间区域富有机质沉积物中有机质的富集特征及控制因素鲜有报道。通过对黔南安顺市镇宁县本寨乡下石炭统大塘组小白岩新鲜露头进行系统取样，并开展氩离子抛光-扫面电镜观察、总有机碳含量（TOC）测试、主微量元素分析等，分析台间区域黑色岩系沉积时期水体的氧化-还原条件及古生产力高低，探讨其对有机质富集的控制作用，进而揭示台间区域特殊沉积背景下的有机质富集机理，以期为海陆过渡相煤系和中小型含煤盆地中的有机质富集规律和页岩气成藏条件研究提供依据。
1 地质背景研究区在构造上属于黔南坳陷，采样点位于黔南安顺市镇宁县本寨乡小白岩村（图 1）。多期复杂的构造运动导致黔南坳陷形成了一系列北西和北东向的走滑断层[13]，地表出露的地层主要有泥盆系、石炭系和二叠系。早石炭世，上扬子及滇黔桂地区沉积了一套大面积分布的富有机质黑色岩系，代表了一次大规模的海侵事件，台间区域沉积也是在此大背景下形成的[14]。由于构造活动的差异性和海平面升降的周期性，研究区沉积相带出现明显的分异性，主要表现为台间洼地呈不规则相间的展布格局。由于台间区域沉积古水体变化和物源供给差异，黑色页岩沉积局限性较强、厚度变化快、页岩黏土矿物含量增加、TOC及地层含气量总体偏低，与典型的广海相富有机质页岩存在较大差异。
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下载eps/tif图 图 1 研究区位置与地质概况（据文献[13]修改） Fig. 1 Geographic location and simplified geologic map of the study area |
下石炭统与下伏泥盆系呈不整合接触，其主体上由2个地层单元构成，下部岩关组由厚层的深灰色、灰黑色灰岩构成，局部夹有薄层黑色、灰黑色泥页岩，厚度可达440 m；上部大塘组由黑色泥页岩和灰黑色泥灰岩组成，局部发育一定厚度的灰岩和白云岩，厚度可达800 m[5]。大塘组的下部地层TOC明显高于上部，本次研究所采集的样品主要集中于大塘组下部。小白岩剖面出露地表视厚度约136 m，未见顶。剖面的岩性变化反映了良好的地层旋回变化，为短期轨道驱动海平面变化的结果[15-16]。可在该剖面上识别出19个沉积旋回（Depositional cycle），2个或3个沉积旋回垂向叠置形成1个旋回组（Cycle set），2个旋回组构成1个复合旋回组（Cycle set composite）。每个旋回组由两部分组成：下部是泥灰岩或者灰岩，上部为页岩或者泥岩，反映出一个局部的海侵过程。在该剖面上共识别出4个复合旋回组，与TOC的旋回变化一致。
2 样品与分析 2.1 分析方法黔南坳陷小白岩剖面总厚度超过了80 m，根据岩性变化及厚度分布，采样间隔平均约2~3 m，共采集岩石样品30块，其中页岩16块，泥岩8块，泥灰岩6块，样品编号、层位、岩性等详见表 1和图 2。
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下载CSV 表 1 黔南坳陷大塘组黑色岩系样品TOC和主微量元素分析数据 Table 1 TOC, major and trace element contents of Datang Formation black rock series samples in Southern Guizhou Depresion |
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下载eps/tif图 图 2 黔南坳陷小白岩剖面地层综合柱状图（C，CS，CCS分别代表沉积旋回、旋回组、复合旋回组） Fig. 2 Stratigraphic column of Xiaobaiyan section in Southern Guizhou Depression |
扫描电镜分析须单独制样，其余实验样品统一清洗后烘干，然后将其磨成粒径小于75 μm的粉末，分别用于测定TOC含量和主微量元素含量。所有实验分析测试均在四川省科源工程技术测试中心完成。
（1）总有机碳含量测试。称取200 mg粉末样品，加入体积浓度为10%的HCl溶解碳酸盐，然后用去离子水清洗三遍，去除HCl，尽可能避免清洗过程中有机质的损失，而后将去除碳酸盐的样品在50 ℃烘箱中烘干，最后利用LECOCS-400碳硫分析仪分析残余物总有机碳含量。TOC测试流程遵循国标《GB/T 19145 2003》，分析精度优于0.1%。
（2）主微量元素分析。称取0.7 g粉末样品，放入马弗炉中在1 100 ℃下灼烧2 h，冷却后与7 g Li2B4O7熔剂混合于瓷甘锅中，搅拌均匀，在1 150 ℃熔融制备成玻璃熔片，使用AXios-mAx型X射线荧光光谱仪（XRF）对玻璃熔片进行主量元素测定，测试流程遵循国标《GB/T 14506.28—2010》，测试精度高于3%。然后称取100 mg样品于Teflon溶样罐中，加入2 mL的HF，2 mL的HCl，6 mL的HNO3混合酸，反应20 min后，按照微波消解程序升温至185 ℃消解45 min，再转移至赶酸器，于160 ℃赶酸90 min，再转移至50 mL的塑料定量管定容，静置过夜后取上清液待测。每10个样品做1个平行样，本次共做3个空白样，空白样中所有微量元素小于50 ng。微量元素测试使用美国PE公司的NexION 350 X型高分辨率电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）分析，测试流程遵循国标《GB/T 14506.30-2010》，测试精度优于8%。
（3）氩离子抛光-扫面电镜分析。扫描电镜仪器型号为FEI Quanta 200 F场发射扫描电镜，对选好的5块页岩样品先进行氩离子抛光制样：先用砂纸对样品进行预磨，砂纸选用要遵循由粗到细的原则，将磨好后的页岩样品放置到抛光仪中，设定合适的工作参数，用氩离子束轰击样品表面；把抛好的样品表面进行镀金处理，然后用导电胶固定在扫描电镜的样品台上，最后进行电镜观察和分析。
2.2 数据处理沉积物或沉积岩中的微量元素一般由自生组分和碎屑组分两部分构成，然而只有自生组分才能反映地质历史时期的古沉积环境特征[17]。另外，沉积物成分变化较大，仅根据其微量元素含量高于或低于平均上地壳（或页岩）的该元素含量而判定微量元素富集或亏损则会产生偏差。为了消除陆源组分对自生微量元素的干扰和减小碳酸盐等对沉积物稀释程度的影响，常用的方法是将成岩过程中稳定的Al元素对微量元素进行标准化[18]。为使标准化值易于解释，通常将其与Wedepohl[19]的平均页岩（Average shale）值进行比较，用富集系数（EF）进行表示，其计算公式为
| $ \begin{array}{l} {\rm{E}}{{\rm{F}}_{{\rm{X}}元素}} = \left[ {w\left( {{\rm{X}}元素} \right)/w{{\left( {{\rm{Al}}} \right)}_{样品}}} \right]/\\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\left[ {w\left( {{\rm{X}}元素} \right)/w{{\left( {{\rm{Al}}} \right)}_{样品}}} \right]_{平均页岩}} \end{array} $ | (1) |
当EFX元素＞1时，说明微量元素X相对于平均页岩更为富集；当EFX元素＜1时，则表明微量元素X相对于平均页岩亏损[18]。
仅来源于生物作用的Ba被称为生源Ba。生源Ba的含量（Babio）可用于衡量古生产力高低，其计算公式为
| $ \begin{align} &w\left( \text{B}{{\text{a}}_{\text{bio}}} \right) = \text{ }w{{\left( \text{Ba} \right)}_{样品}}-w{{\left( \text{Al} \right)}_{样品}}\times {{\left[ w\left( \text{Ba} \right)/w\left( \text{Al} \right) \right]}_{\text{PAAS}}} \\ &\text{ }\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ = w{{\left( \text{Ba} \right)}_{样品}}-\text{ }w{{\left( \text{Al} \right)}_{样品}}\times 0.007\text{ }5 \\ \end{align} $ | (2) |
式中：w（Ba）样品和w（Al）样品分别为所测样品中的Ba和Al的质量分数；PAAS（Post-Archaean Australian Shale）为后太古宙澳大利亚页岩[20]；[w（Ba）/w（Al）]PAAS为后太古宙澳大利亚页岩中这2种元素的质量分数的比值，为0.007 5。
3 结果与讨论黔南坳陷小白岩剖面30块岩石样品的TOC、主量元素Al、部分微量元素测试结果见表 1。w（TOC）在0.90%~2.83%，平均为1.45%，且TOC变化与地层旋回具有很好的对应关系。进一步分析可以发现，泥灰岩样品的TOC质量分数平均为1.0%，明显低于泥页岩样品的TOC质量分数为1.56%，反映了每个旋回组（CS）均为一个水进的过程（图 2）。Al元素质量分数为5.75%~9.83%，平均为7.63%，与强陆源碎屑输入有关[21]。
富集系数（EF）可以反映沉积物中元素的富集程度，通过计算得到的部分微量元素的富集系数（表 2）。通过各元素富集系数均值可以发现，Cr（EF = 2.12），Cs（EF = 1.71），Th（EF = 1.67），V（EF = 1.53），Sc（EF = 1.29），Ga（EF = 1.20）相对富集，很可能与有机质或黏土矿物伴生[22-23]，而U（EF = 0.91），Mo（EF = 0.90），Rb（EF = 0.87），Zr（EF = 0.85），Co（EF = 0.75），Cu（EF = 0.51），Ba（EF = 0.36）相对亏损，可能与样品受风化程度有关[23-24]。页岩、泥岩和泥灰岩等3种岩性的元素富集系数也不尽相同，其中泥灰岩的元素富集系数明显高于相应元素的页岩样品（图 3）。
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下载CSV 表 2 黔南坳陷大塘组黑色岩系的元素比值及富集系数 Table 2 Enrichment factors(EF)for several trace elements of Datang Formation black rock series samples in Southern Guizhou Depression |
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下载eps/tif图 图 3 黔南坳陷大塘组黑色岩系样品微量元素富集系数 Fig. 3 Enrichment factors(EFs)diagram for the selected trace elements of Datang Formation black rock series samples in Southern Guizhou Depression |
利用V，U，Mo元素含量及其与TOC的相关性可以判别古代和现代沉积物中水体的氧化-还原条件，并且效果较好[25-26]。以V元素为例，V从水体到沉积物中涉及2个还原过程，一是在还原环境中，V的+5价态被还原为+4价态，并以VO2+和VO（OH）2等形式富集于沉积物中，这种环境下V与TOC具有很强的正相关性[27]；二是在硫化环境中，V的+4价态被还原为+3价态，以氧化物或者氢氧化物的形成沉淀，这种环境下V与TOC没有明显的相关性[27]。研究区黑色岩系样品的w（V）/w（Al）为（12.90~ 22.18）×10-4，平均为17.25×10-4（表 3），与后太古宙澳大利亚页岩（PAAS）的15.0×10-4较为接近[20]，远低于黑海（Black Sea）沉积物（典型的硫化环境）的28.8×10-4[28]，且V/Al与TOC没有相关性，反映早石炭世沉积时期水体处于氧化环境。研究区黑色岩系样品的U/Al，Mo/Al值均与PAAS的对应值更加接近，远低于Black Sea的对应值（表 3），且与TOC没有明显的相关性，表明研究区黑色岩系沉积时期水体处于氧化环境。
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下载CSV 表 3 黔南坳陷大塘组黑色岩系的元素比值及其与PAAS和Black Sea对比 Table 3 Ratios of V/Al, U/Al and Mo/Al in modern sediments and Lower Carboniferous black rock series in Southern Guizhou Depression |
由于岩石中微量元素组成会受到陆源组分的影响，简单的利用微量元素的绝对含量来判别水体的氧化-还原条件存在一定的不确定性。U/Th，V/Cr和Ni/Co等微量元素比值也被广泛用于指示水体的氧化-还原性质，而且这些比值越小反映水体的氧化程度越高，比值越大反映水体的还原程度越高[29-31]。以U/Th为例，通常U和Th在还原环境中地球化学性质相似，而在氧化环境中差别很大[32]。在表生环境中，Th性质相对稳定，只有Th+4且不易溶解，而U的化学性质相对活跃，在强还原状态下呈U+4，不易溶于水，在沉积物中相对富集，而在氧化状态下U+6存在，易溶于水，在沉积物中相对亏损。基于这2种元素地球化学性质的差异，沉积物或沉积岩中U/Th比值可以用于指示古环境的氧化-还原性质。
Tribovillard等[18]利用微量元素比值将水体的氧化-还原性质划分为氧化态、次氧化态和还原态3个级别。Jones等[30]认为w（U）/w（Th） < 0.75为氧化环境，0.75＜w（U）/w（Th） < 1.25为次氧化环境，w（U）/w（Th） > 1.25为缺氧环境；w（V）/w（Cr） < 2为富氧环境，2.00＜w（V）/w（Cr） < 4.25为次氧化环境，w（V）/w（Cr） > 4.25为缺氧环境；w（Ni）/w（Co） < 5为氧化环境，5＜w（Ni）/w（Co） < 7为次氧化环境，w（Ni）/ w（Co） > 7为缺氧环境。研究区小白岩剖面30块样品的w（U）/w（Th），w（V）/w（Cr），w（Ni）/w（Co）比值分别为0.15~0.71，0.37~1.28，1.60~16.45，平均值分别为0.24，1.06，5.69（参见表 1），均指示早石炭世黑色岩系沉积时期水体处于氧化或次氧化状态。各元素比值投点图可看出（图 4），所有样品的U/Th和V/Cr数据点均落在氧化区域，且绝大多数Ni/Co数据点落在了氧化和次氧化区域，但有4个Ni/Co数据点（Z2，Z3，Z5，Z6）落在了缺氧区域。通过查阅相关文献发现，Jones等[30]最初在做Ni/Co与DOP（黄铁矿矿化度）交汇图时，将缺氧与次氧化界限定在w（Ni）/w（Co） = 7处时，分析效果不好，w（Ni）/ w（Co）在7~10仍然有一部分数据点的DOP值在0.47~0.80，表明w（Ni）/w（Co） > 7时也可能为次氧化状态。韦恒叶[33]在综述氧化-还原指标时也强调了这一问题。因此，在利用w（Ni）/w（Co） = 7确定缺氧与次氧化界限是值得商榷的。
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下载eps/tif图 图 4 黔南坳陷大塘组微量元素比值交会图 Fig. 4 Crossplots of trace element ratios of Datang Formation black rock series samples in Southern Guizhou Depression |
EFU -EFMo协变模式图也可用于解释水体的氧化-还原性质（图 5）。研究区所有数据点均落于氧化—次氧化区域，与微量元素比值判别结果一致。泥灰岩样品更加靠近氧化端，而页岩和泥岩样品更加靠近次氧化端，这与不同岩性沉积时期水体的深度有关。相比于泥页岩形成的深水环境，通常泥灰岩形成的浅水地带往往更加富氧。
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下载eps/tif图 图 5 黔南坳陷大塘组Mo和U富集系数（EFMo - EFU）协变模式图（据文献[34]修改） Fig. 5 Crossplot of EFMo vs. EFU of Datang Formation in Southern Guizhou Depression |
黄铁矿粒径和形态也被广泛用于判别水体的氧化-还原状态[35]。黄铁矿可以分为同生型和成岩型，同生型通常晶粒较小，一般形成于还原的水体中，而成岩型黄铁矿晶粒通常较大，一般形成于氧化或次氧化的环境中。已有研究结果表明[36-37]，形成于还原环境中的草莓状黄铁矿直径小于4.7±0.5 μm。研究区5块页岩样品的近百张氩离子抛光-扫面电镜照片的统计结果显示，黄铁矿形态以草莓状为主，粒径主要分布在1.8~8.9 μm（图 6），平均为5.3 μm，反映了黑色岩系形成于氧化或次氧化环境。杨瑞东等[38]指出贵州下石炭统存在大量的底栖动物化石，也指示早石炭世沉积时期水体处于弱氧化—次氧化环境[21]。
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下载eps/tif图 图 6 黔南坳陷大塘组页岩中黄铁矿微观特征 Fig. 6 Microscopic characteristics of pyrite from Datang Formation shale samples in Southern Guizhou Depression |
控制有机质富集的生物因素包括表层水的生物生产力和微生物对有机质的生物化学降解作用。古海洋生产力（古生产力）为海底沉积物中有机质富集提供物质基础，不易直接测定，本文选取Ba和Mo作为古生产力的特征指示元素。Ba有4种来源，分别是：①生源钡（Babio）；②陆源铝硅酸盐的钡；③海底热液钡的沉淀；④某种底栖有机生物体的分泌物[39]，但只有生源钡含量能够准确反映生产力高低[40]。研究区未发现热液沉淀和底栖生物分泌来源钡的相关证据，为了区分研究区Ba来源于生源钡还是陆源铝硅酸盐钡，可通过前文式（2）对Babio进行计算。纵向上Ba和Babio含量的协同变化趋势表明研究区大塘组黑色岩系中的Ba主要为生物来源（图 7）。生源钡虽然可以作为古海洋生产力指标，但在缺氧环境中应用生源钡来反映古生产力则须谨慎，因在缺氧环境中，沉积物表面和底部水体通常会发生硫酸盐还原反应，硫酸钡是硫酸盐的类型之一，硫酸钡的部分溶解会造成所测试的钡含量值偏小，导致估算的生产力偏低[33]。前文已证实黔南坳陷早石炭世大塘组黑色岩系沉积时期水体处于富氧环境中，因此可以利用生源钡作为古生产力指标进行研究。研究区大塘组黑色岩系的w（Babio）为（80.91~322.73）×10-6，平均为198.52×10-6，纵向上Babio从底到顶呈现出增大的趋势，CCS1中的Babio最低，CCS4中的Babio最高，CCS2和CCS3中的Babio中等（图 7），这与区域海平面上升的结论相吻合。Mo含量也可作为衡量古生产力大小的指标，Mo元素的富集主要受控于水体或孔隙水中的硫化氢含量和铁的硫化物含量，有机质的高降解率会产生大量的硫酸盐，硫酸盐与Mo结合从而促使Mo沉淀于沉积物中。研究区大塘组黑色岩系Mo质量分数为（0.95~3.91）×10-6，平均为2.02×10-6。纵向上Mo含量变化与TOC变化具有很好的一致性，在每个复合旋回组的下部Mo含量表现为低值，中上部略有增加，这也反映出随着海平面的上升，水体中不断增加的营养物质提高了古生产力。
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下载eps/tif图 图 7 黔南坳陷大塘组小白岩剖面TOC，Ba，Babio，Mo含量垂向上的变化趋势 Fig. 7 Vertical variation trend of TOC, Ba, Babio and Mo contents of Datang Formation black rock series samples from Xiaobaiyan section in Southern Guizhou Depression |
海相烃源岩中影响有机质富集的2个重要因素是高生产力和底部水体缺氧的保存条件[37]。为了判断是初级生产力还是氧化-还原条件控制了台间区域黑色岩系有机质的富集，可利用TOC代表有机质富集程度，探讨TOC与氧化-还原指标（U/Th，V/Cr，Ni/Co）和生产力参数（Babio含量和Mo含量）之间的关系。前文通过微量元素的比值推断出研究区大塘组黑色岩系沉积时期水体处于氧化—次氧化环境，但其TOC与U/Th，V/Cr和Ni/Co在纵向上的变化趋势不一致，尤其TOC与Ni/Co呈现相反的变化趋势（图 8），表明氧化—次氧化水体环境不是控制研究区有机质富集的关键因素。
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下载eps/tif图 图 8 黔南坳陷小白岩剖面TOC，U/Th，V/Cr，Ni/Co，Mo和U富集系数柱状图 Fig. 8 Histogram of TOC, U/Th, V/Cr, Ni/Co, Mo and U in Xiaobaiyan section of Southern Guizhou Depression |
图 7已经展示了TOC与生产力指标（Babio含量和Mo含量）在纵向上的变化趋势具有一致性，可以推断古生产力是控制研究区大塘组黑色岩系有机质富集的关键因素。通过进一步分析可以发现，样品的TOC与Mo含量具有明显的正相关关系（图 9），而与Babio含量的相关性还受到岩性的影响，即页岩样品的TOC与Babio含量具有明显的正相关性（R2 = 0.50），而泥岩和泥灰岩样品的TOC与Babio含量无明显的相关性，推测可能与黑色岩系沉积时强陆源碎屑输入程度有关[41]。强陆源碎屑输入程度对有机质具有很强的稀释作用，因岩石中泥质组分的相对含量减少，不利于有机质的富集。
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下载eps/tif图 图 9 黔南坳陷大塘组古生产力指标Babio含量（a）和Mo含量（b）与TOC的相关关系 注：图（b）中2条虚线代表Black sea和Framvaren等2个现代海洋体系[42] Fig. 9 Correlation between TOC and Babio(a) and Mo (b) of Datang Formation black rock series samples in Southern Guizhou Depression |
综上所述，黔南坳陷大塘组黑色岩系沉积时期水体处于氧化—次氧化环境，有机质富集主要受初级生产力控制。早石炭世，黔南坳陷发生区域性的海面上升，上升水流可以把深水的营养物质带到浅海的透光带，使生物大量繁殖，一方面可以形成高的生物生产力，另一方面生物的呼吸可以加剧水体中氧的消耗，从而为有机质保存营造良好的贫氧环境。此外，由于台间区域水体相对较浅，生物在沉降过程中暴露在氧化水体中的时间较短，有机质来不及被氧化或降解，从而形成富含有机质的泥页岩。因此，台间区域有机质富集主要受生物初级生产力控制，且TOC伴随着区域性海平面的上升而增加。国外众多学者[8,37]认为，即使在非还原环境中，如有足够丰富的有机质也可形成高TOC的海相沉积，而且丰富的有机质在分解时可以消耗大量氧气，造成水底缺氧，有利于有机质的保存。基于上述系统分析，建立了台间区域黑色岩系有机质的富集模式图（图 10）。
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下载eps/tif图 图 10 黔南坳陷下石炭统黑色岩系有机质富集模式 Fig. 10 Organic matter enrichment model of the Early Carboniferous black rock series in Southern Guizhou Depression |
（1）黔南坳陷下石炭统大塘组黑色岩系沉积于台间区域，岩性以黑色页岩和泥岩、灰黑色泥灰岩和灰岩为主，TOC质量分数为0.90%~2.83%，平均为1.45%，且泥页岩的TOC明显高于泥灰岩。受区域性海平面升降的周期性变化，TOC变化与地层旋回具有很好的响应关系。
（2）黔南坳陷下石炭统大塘组黑色岩系样品的w（U）/w（Th），w（V）/w（Cr），w（Ni）/w（Co）分别为0.15~0.71，0.37~1.28，1.60~16.45，平均值分别为0.24，1.06，5.69，揭示了其沉积时期水体处于氧化—次氧化状态，与依据EFU -EFMo协变模式图和黄铁矿粒径所判别的结果具有一致性。U/Th，V/Cr和Ni/ Co等元素比值与TOC没有明显的相关性，表明富氧水体环境不是控制黑色岩系有机质富集的关键因素。
（3）Babio含量和Mo含量所反映的古生产力变化与区域性海平面变化具有很好的一致性。海平面上升可以把深水的营养物质带到浅海的透光带，从而使生物大量繁衍形成高的生物生产力，且Mo含量与TOC呈现出良好的正相关性，而Babio含量与TOC的相关性受岩性影响较大，表明黔南坳陷下石炭统大塘组黑色岩系有机质富集主要受古生产力控制，而强陆源碎屑输入程度对有机质具有一定的稀释作用。
（4）黔南坳陷早石炭世沉积时期，较高的古生产力为富有机质沉积物的形成提供了良好的物质基础。有机质产生后被埋藏和保存，虽然富氧环境不利于有机质保存，但区域性海平面的上升带来了丰富的营养物质，促进水体中生物繁茂，产生了强生物生产力，而且台间区域水体相对较浅，较高的初级生产力使得有机质来不及被氧化或降解就进入埋藏阶段，进而促进了有机质的富集。
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