受北美页岩气成功商业化开采的启示，我国已经在四川盆地上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组海相页岩和鄂尔多斯盆地中-上三叠统延长组陆相页岩中实现了页岩气的商业化开发。上二叠统海陆过渡相页岩在我国南方地区分布广泛，具有TOC含量高、热演化程度高、埋藏深度适中、累积厚度大等特点，十分有利于页岩气的生成和富集，目前正成为页岩气勘探和开发的远景区。有机质丰度和类型被认为是影响生气能力的最重要因素，其主要受沉积古环境的影响。但与海相页岩相比，过渡相页岩的有机质富集模式和古环境条件尚不明确。为此，本文结合岩心描述、薄片和扫描电镜（SEM）观察，X衍射矿物组分分析（XRD），主量、微量、稀土元素分析对贵州省北部上二叠统龙潭组的岩相类型、古环境条件、有机质富集机制进行了研究。
有机碳含量测定结果显示，龙潭组页岩的TOC含量在0.4 wt.%～9.9 wt.%的范围内，平均为3.2 wt.%，其在垂向上的变化表现为上段和下段高，中段较低的特征。XRD分析和扫描电镜观察结果表明，黏土矿物（平均为51.2 wt%）和菱铁矿（平均为17.3 wt%）是龙潭组最主要的矿物组分，其不同于以石英为主的典型海相页岩（如加拿大西部沉积盆地Horn River页岩以及美国福特沃斯盆地的Barnett页岩）。主量元素分析结果表明龙潭组页岩样品中的Fe、Mn、Ti、P和Ca元素相对平均页岩富集，而元素Na、Si和K相对平均页岩亏损。微量元素分析结果表明页岩样品中的Cu、Co、V、Zn、Cr、Ni和U等氧化还原敏感元素相对平均页岩为轻微至中等程度的富集。稀土元素分析结果表明龙潭组页岩稀土元素总含量（∑REE）为69.4 ppm～695.4 ppm（平均含量为346.4 ppm），其稀土元素总含量远高于北美页岩、澳大利亚太古宙页岩以及上地壳。同时，利用上地壳稀土元素标准化后的配分模式图表明龙潭组上段和中段具有相似的配分模式，均表现为明显的Eu正异常，而下段无明显的Eu异常。龙潭组上段、中段和下段的δEu分别平均为1.12、1.31和1.06。
已有的研究表明，生物钡（Ba_bio）是一种良好的古生产力指标，其含量通常是利用沉积物中总Ba含量减去碎屑钡含量得到。龙潭组样品中Ba_bio的含量为7 ppm～257 ppm，平均为83 ppm，该值远低于赤道太平洋地区现代海洋沉积物以及中国四川盆地下志留统龙马溪组海相页岩以及加拿大西部沉积盆地中-上泥盆统Horn River页岩。龙潭组低含量的生物钡，表明其沉积时期具有较低的古生产力。近期的研究表明，过剩硅的含量也可以用来衡量古生产力，而龙潭组样品中较低的Si_bio含量也表明其沉积时期的古生产力较低。同时，元素U的富集程度（U_EF）可用于判别沉积时期底水的氧化还原条件，U_EF >1表示贫氧至缺氧的条件，U_EF <1表示氧化条件，而C_org/P_tot摩尔比值也可作为判别氧化还原条件的指标，氧化环境下的C_org/P_tot摩尔比值低，缺氧环境下的C_org/P_tot摩尔比值高。龙潭组样品的U_EF在0.35～2.76之间，平均值为1.01，且龙潭组上段和下段U_EF值较高；C_org/P_tot摩尔比值为15～667，平均值为110，且上段和下段的C_org/P_tot摩尔比值相对较高。U_EF和C_org/P_tot摩尔比值均反映了龙潭组中段沉积时的底水较上段和下段沉积时的底水更加富氧。
沉积物中Ti、Zr、Al和Th的浓度可以用来作为碎屑输入的判别指标，且Ti/Al比值是反映碎屑输入强度的可靠指标。龙潭组Ti含量范围为0.28 wt.%～4.0 wt.%，平均值为1.68 wt.%；而龙潭组的Ti/Al比值为0.14～0.24，平均值为0.19。在垂向上，龙潭组的Ti含量和Ti/Al比值呈现逐渐增加的趋势，表明其沉积过程中碎屑的输入量逐渐增强。已有的研究表明，La_N/Yb_N的归一化比值可以反映稀土元素的分馏程度和沉积速率。La_N/Yb_N比值接近1，表明稀土元素分馏较弱，沉积速率较高。La_N/Yb_N无论是小于1还是大于1均表示稀土元素的分馏较强，沉积速率较低。龙潭组样品的La_N/Yb_N比值从0.41到1.76，平均值为1.08，表明龙潭组沉积过程中沉积速率存在变化。龙潭组中段的La_N/Yb_N比值明显的偏移1，而上段和下段的La_N/Yb_N比值则非常接近1，这表明龙潭组上段和下段沉积速率均较高，而中段的沉积速率较低。
基于沉积学特征、矿物组成和相关地球化学指标，从龙潭组中识别出6种岩相：炭质页岩、硅质-黏土质页岩、黏土质页岩、粉砂质页岩、泥质粉质岩、钙质-黏土质页岩。①炭质页岩主要发育于龙潭组下段和上段，以黏土矿物为主，同时含有较多的植物化石碎片和黄铁矿，该岩相是在贫氧-缺氧并伴有相对较高陆源有机质输入的环境下沉积的。②硅质-黏土质页岩主要发育于中段和下段的上部，以石英含量为主且多为碎屑来源，该岩相是在氧化-贫氧的环境下沉积的。③黏土质页岩主要发育于中段和上段，以黏土矿物为主，同时含有一些植物化石碎片，该岩相是在氧化-贫氧的环境下沉积的。④粉砂质页岩主要发育于中段和上段，以菱铁矿为主，同时其黏土矿物与石英的含量相对适中，该岩相是在富氧的环境下沉积的。⑤泥质粉砂岩主要发育于中段的上部，以菱铁矿为主，该岩相是在富氧的环境下沉积的。⑥钙质-黏土质页岩仅发育于中段，以铁白云石为主，该岩相是在氧化-贫氧的环境下沉积的。
在Al-Fe-Mn三端元图中，龙潭组中段和上段的大部分样品位于热液沉积物区域，而下段无任何样品落入热液沉积物区域。而已有的研究表明，热液沉积物的Al/（Al+Fe+Mn）比值通常小于0.4，（Fe+Mn）/Ti比值通常大于15。龙潭组样品的Al/（Al+Fe+Mn）比值分布于0.04～0.97的范围内，平均为0.49；而（Fe+Mn）/Ti比值分布于0.13～132.2的范围内，平均为16.75，表明龙潭组沉积时期存在较为强烈的热液活动。相比于下段，龙潭组中段和上段的菱铁矿的含量，（Fe+Mn）/Ti比值，和Eu正异常相对较高，表明龙潭组沉积的中期和晚期存在较为强烈的热液活动，而在龙潭组沉积的早期几乎没有热液流体的输入。
总体而言，陆源有机质的输入、氧化还原条件和沉积速率是控制龙潭组富有机质页岩沉积的主要因素。此外，沉积学和地球化学分析结果表明，过渡相龙潭组的古环境条件和有机质富集机制与海相页岩不同，概括如下：（1）陆生植物碎片对于龙潭组的TOC含量具有主要贡献；（2）古生产力通常是海相页岩有机质富集的主要影响因素，但在龙潭组沉积过程中，古生产力相对较低；（3）陆源有机质的输入、氧化还原条件和沉积速率是控制龙潭组有机质富集的主要因素；（4）龙潭组中的硅含量多为碎屑来源，而非生物来源。

页岩岩相；地球化学；有机质富集；龙潭组