遼東凹陷南部孔店組孢粉藻類沉積特征及環(huán)境研究

方旭蕾　 楊 飛　 王琳霖　李 強(qiáng)

(1. 長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 武漢 430100； 2. 長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430100；3. 長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院， 武漢 430100； 4. 中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司， 天津 300452)

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遼東凹陷南部孔店組孢粉藻類沉積特征及環(huán)境研究

方旭蕾1，2楊 飛3王琳霖1，2李 強(qiáng)4

(1. 長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 武漢 430100； 2. 長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430100；3. 長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院， 武漢 430100； 4. 中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司， 天津 300452)

摘要：根據(jù)沉積巖內(nèi)孢粉藻類的沉積特征可以還原地層沉積時(shí)期的古環(huán)境。以LD17-1-1Z井為例，通過(guò)分析孔店組41塊巖屑樣品的孢粉、藻類分布信息和巖性特征，結(jié)合高精度三維地震資料對(duì)遼東凹陷南部地區(qū)孔店組的古沉積環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)。巖屑樣品主要巖性為淺灰色礫巖、含礫砂巖、砂巖、灰綠色泥巖和少量紅色泥巖，其中發(fā)育大量孢粉化石。以孢粉、藻類對(duì)氣候條件和沉積環(huán)境的指示為基礎(chǔ)，結(jié)合巖性組合特征對(duì)研究區(qū)孔店組的氣候和沉積環(huán)境進(jìn)行探討，認(rèn)為研究區(qū)孔店組沉積時(shí)期主要發(fā)育形成半干旱-半濕潤(rùn)氣候背景下的淺湖沉積環(huán)境。

關(guān)鍵詞：遼東凹陷； 孢粉； 藻類； 古氣候； 沉積環(huán)境； 孔店組

遼東灣坳陷內(nèi)的孢粉和藻類化石，數(shù)量多，種類豐富，分布范圍廣，較好地保存于沉積巖內(nèi)。相同的沉積環(huán)境孕育的生物群面貌具有趨同性，植物分布規(guī)律可以指示環(huán)境變化。孢粉和藻類均來(lái)自于植物，孢粉和藻類化石在種類、數(shù)量上的變化可以在一定程度上指示氣候與環(huán)境變化。有學(xué)者研究了遼東灣地區(qū)古近系東營(yíng)組和沙河街組的古環(huán)境[1-2]，但未對(duì)孔店組孢粉、藻類沉積特征和古環(huán)境演化過(guò)程進(jìn)行分析。本次研究以LD17-1-1Z井的孢粉、藻類信息為基礎(chǔ)，結(jié)合其巖性和三維地震資料對(duì)其古環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)。

1孢粉特征及古氣候

研究區(qū)位于遼東灣海域東南部，西側(cè)以中央走滑反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶為界，東側(cè)緊鄰膠遼隆起，北至遼東凸起南段，南以旅大32-2油田與渤東凹陷為界(見圖1)。研究區(qū)孔店組沉積時(shí)期為局限湖盆沉積背景，其上部與沙河街組，下部與前古近系基底呈不整合接觸，是由灰色礫巖、含礫砂巖、砂巖和綠色泥巖等組成的巖石序列，巖性表現(xiàn)為下粗上細(xì)，韻律較明顯[3-4]。

遼東凹陷古近系含有豐富的孢粉化石。本次分析樣品為采自遼東凹陷南部LD17-1-1Z井孔店組的41塊巖屑。自上而下采樣間隔稍有不同，3 400 — 3 800 m層段取樣間隔為20 m，3 800 — 3 920 m 層段取樣間隔為40 m，樣品處理和鑒定由渤海石油研究院進(jìn)行。根據(jù)孢粉、藻類化石縱向分布規(guī)律和含量變化等信息，建立遼東凹陷南部孔店組孢粉、藻類組合，并對(duì)其古氣候進(jìn)行重建。

1.1孢粉組合特征

孢粉是反演古氣候變化的有效載體。不同的氣候環(huán)境下發(fā)育形成不同的植物群落類型，具有明顯生態(tài)特征的孢粉類型可以作為反映古濕度和古溫度的指標(biāo)[5-7]。遼東凹陷LD17-1-1Z井孔店組井段位于3 399 — 3 912 m深層段，可見豐富的孢粉和藻類化石，其中孢粉主要發(fā)育Abietineaepollenites-Pinuspollenites-Ephedripites-Ulmipollenites- Quercoidites組合，藻類主要發(fā)育Leiosphaeridia-Granodiscus-Pediastrum-Bohaidina組合。

古近系孔店組孢粉數(shù)量比起東營(yíng)組和沙河街組略少。在已經(jīng)捕獲的孔店組孢粉組合中以被子植物花粉為主(質(zhì)量含量為66.56%)，裸子植物花粉次之(質(zhì)量含量22.99%)，藻類相對(duì)含量較低(質(zhì)量含量為9.00%)，蕨類植物孢子含量最低(質(zhì)量含量為1.46%)。被子植物花粉類型豐富，其中榆科花粉主要為小榆粉(Ulmipollenites Minor)、三孔脊榆粉(Ulmoideipites Tricostatus)和克氏脊榆粉(Ulmoideipites Krempii)，明顯高于櫟粉屬(Quercoidites)；樺木科的樺粉屬(Betulaepollenites)、擬榛粉屬(Momipites)含量較高，并有一定數(shù)量的榿木粉屬(Alnipollenites verus)、褶皺樺粉屬(Betulaepollenites Plicoides)和個(gè)別副榿木粉屬(Paraalnipollenites)；胡桃科仍以胡桃粉屬(Juglanspollenites)和山核桃粉屬(Caryapollenites)為主，偶見黃杞粉屬(Engelhardtioidites)、亞三孔粉屬(Subtriporopollenites)。其他被子類花粉除楓香粉屬(Liquidambarpollenites)、椴粉屬(Tiliaepollenites)經(jīng)常見到外，桃金娘粉屬(Myrtaceidites)、漆樹粉屬(Rhoipites)、山龍眼粉屬(Proteacidites)、大戟粉屬(Euphorbiacites)、木蘭粉屬(Magnolipollis)和古老的被子類花粉孢形粉屬(Sporopollis)等含量都很低。裸子植物花粉中，單束松粉屬(Abietineaepollenites)、雙束松粉屬(Pinuspollenites)和破隙杉粉屬(Taxodiaceaepollenites Hiatus)含量較高，也有一定數(shù)量的云杉粉屬(Piceaepollenites)、雪松粉屬(Cedripites)、麻黃粉屬(Ephedripites)和竹柏粉屬(Podocarpidites)，且連續(xù)分布。此外，雛囊粉屬(Parcisporites)、皺體雙囊粉屬(Rugubivesiculites)和擬落葉松粉屬(Laricoidites)呈零星分布。藻類分子中光面球藻屬(Leiosphaeridia)、粒面球藻屬(Granodiscus)、盤星藻屬(Pediastrum)含量較高。渤海藻屬(Bohaidina)、副渤海藻屬(Parabohaidina)、粒面渤海藻(Bohaidina Granulata)等渤海藻科分子也有少許分布。蕨類孢子僅見個(gè)別的水龍骨單縫孢屬(Polypodiaceaesporites)、希指蕨孢屬(Schizaeoisporites)。

圖1　遼東凹陷南部地區(qū)構(gòu)造位置

1.2古氣候特征

植物生態(tài)環(huán)境中最主要的影響因素是氣候，植物生態(tài)與氣候有著非常密切的關(guān)系[8-10]。遼東凹陷古近系孔店組、沙河街組、東營(yíng)組的孢粉植物群落組合的差異，正是對(duì)古近系氣候冷暖干濕變化的響應(yīng)。

根據(jù)植物對(duì)濕度、溫度的敏感性和趨向性，對(duì)研究區(qū)孢粉植物和藻類進(jìn)行氣候區(qū)帶劃分。

按照溫度將孢粉植物劃分為亞熱帶、亞熱帶 — 溫帶過(guò)渡帶、溫帶、溫帶 — 寒帶過(guò)渡帶、寒帶等5類。其中，亞熱帶孢粉主要類型有楓香粉屬、櫟粉屬、山核桃粉屬、漆樹粉屬、雪松粉屬、水龍骨單縫孢屬；亞熱帶 — 溫帶過(guò)渡帶主要孢粉類型有榆粉屬、櫟粉屬；溫帶主要孢粉類型有唇形三溝粉屬、副榿木粉屬；溫帶 — 寒帶過(guò)渡帶主要孢粉類型有樺粉屬、單束松粉屬、雙束松粉屬；寒帶孢粉類型有云杉粉屬。

按照濕度將孢粉植物劃分為水生、沼生、中生、旱生等4類。其中，水生代表植物花粉為伏平粉屬；沼生代表植物花粉主要類型有水龍骨單縫孢屬、單束松粉屬、雙束松粉屬、榿木粉屬、雪松粉屬、云杉粉屬等；中生主要孢粉類型有櫟粉屬、楓香粉屬、桃金娘粉屬、山核桃粉屬、漆樹粉屬；旱生代表植物花粉類型有麻黃粉屬、希指蕨孢屬、唇形三溝粉屬等。

研究區(qū)孔店組溫度和濕度敏感孢粉統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示出一定的規(guī)律。從溫度方面看，孔店組沉積時(shí)期氣候整體偏熱。其沉積早期，主要以亞熱帶的楓香粉屬、櫟粉屬、山核桃粉屬和亞熱帶 — 溫帶過(guò)渡帶的榆粉屬為主；到沉積中晚期，溫帶 — 寒帶過(guò)渡帶植被數(shù)量明顯增加，如單束松粉屬、雙束松粉屬、樺粉屬等在數(shù)量上都明顯增加；沉積末期；亞熱帶植被的櫟粉屬和楓香粉屬在數(shù)量上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。圖2所示為孔店組溫度敏感孢粉垂相分布狀態(tài)。從濕度方面看，整個(gè)孔店組沉積時(shí)期，沼生的榿木粉屬、單束松粉屬、雙束松粉屬以及代表中生帶植被的楓香粉屬、櫟粉屬、山核桃粉屬占據(jù)主要優(yōu)勢(shì)，而在沉積晚期，中生帶植被逐漸占據(jù)主要優(yōu)勢(shì)，這說(shuō)明整個(gè)沉積時(shí)期氣候總體轉(zhuǎn)向干旱。圖3所示為孔店組濕度敏感孢粉垂相分布狀態(tài)?？傮w來(lái)說(shuō)， 孔店組沉積時(shí)期的氣候由相對(duì)濕熱轉(zhuǎn)向相對(duì)干熱。

圖2　孔店組溫度敏感孢粉垂相分布狀態(tài)

圖3　孔店組濕度敏感孢粉垂相分布狀態(tài)

2沉積環(huán)境分析

孢粉和藻類可以指示盆內(nèi)的古環(huán)境，如古水深、古鹽度等。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合孔店組巖性組合特征等對(duì)遼東凹陷南部地區(qū)孔店組古沉積環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)。

孔店組發(fā)育有代表淡水環(huán)境的盤星藻屬、褶皺藻屬及代表淡水 — 微咸水環(huán)境的光面球藻屬、粒面球藻屬、渤海藻屬、副渤海藻屬[11]，這表明此時(shí)期遼東凹陷南部地區(qū)整體為淡水 — 微咸水淺湖環(huán)境。其中，代表水體相對(duì)較深環(huán)境的渤海藻屬和副渤海藻屬，在孔店組沉積中期到沉積末期逐漸減少。這表明湖泊水體呈變淺趨勢(shì)，氣候轉(zhuǎn)向干旱?？椎杲M沉積末期發(fā)育了一套紅褐色泥巖和白云質(zhì)泥巖，也從側(cè)面證明此時(shí)研究區(qū)處于氧化環(huán)境，水體較淺。這個(gè)時(shí)期孢粉化石也以喜干熱的櫟粉屬為主，說(shuō)明孔店組沉積末期氣候向干熱型轉(zhuǎn)變，沉積環(huán)境為半干旱、半濕潤(rùn)狀態(tài)。

3結(jié)語(yǔ)

根據(jù)孢粉藻類化石的縱向分布規(guī)律及含量變化趨勢(shì)來(lái)看，遼東凹陷南部孔店組孢粉主要發(fā)育Tiliaepollenites-Quercoidites-Ulmipollenites-Abietineaepollenites- Pinuspollenites- axodiaceaepollenites hiatus組合，藻類古生物主要發(fā)育Leiosphaeridia-Granodiscus- Pediastrum-Bohaidina組合。

根據(jù)區(qū)內(nèi)孢粉和藻類化石分布規(guī)律，對(duì)古氣候和古沉積環(huán)境進(jìn)行了分析。我們認(rèn)為，研究區(qū)孔店組沉積時(shí)期，基本處于半干旱、半濕潤(rùn)氣候條件下的淺湖沉積環(huán)境。

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Sedimentary Characteristics and Environment of Sporopollen and Algae from Kongdian Formation in Southern Liaodong Sag

FANGXulei1,2YANGFei3WANGLinlin1,2LIQiang4

(1.College of Earth Science, Yangtze University, Wuhan 430100, China;2. Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources of Ministry of Education,Yangtze University, Wuhan 430100, China; 3. Geophysics and Oil Resource Institute,Yangtze University,Wuhan 430100, China; 4.Tianjin Branch, CNOOC Corporation Limited, Tianjin 300452, China)

Abstract:Sedimentary characteristics of sporopollen and algae can resume sedimentary environment of the sedimentary rock. By the example of LD17-1-1Z, combining with the high resolution 3D seismic, palaeosedimentary environment of Kongdian formation in the southern Liaodong sag has been resumed by analyzing the distributed information of sporopollen and algae from the 41 samples of debris and lithologic features. The results show that: the lithology of Kongdian formation mainly contains light gray conglomerate, pebbled sandstone, sandstone, gray green mudstone and a small amount of red mudstone, and develop a lot of sporopollen fossil. On the basis of the instructions of palaeoclimate and depositional environment by sporopollen and algae, combined with the analysis of the palaeoclimate and depositional environment by the lithologic assemblages of Kongdian formation, we found that the study area mainly developed shallow lake sedimentary environment under the condition of drought- semi-arid climate.

Key words:Liaodong sag; sporopollen; algae; palaeoclimate; sedimentary environment; Kongdian formation

收稿日期：2015-10-29

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“淺水湖盆三角洲沉積調(diào)查與物理模擬”(41072087)

作者簡(jiǎn)介：方旭蕾( 1990 — )，女，山東東營(yíng)人，長(zhǎng)江大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)槭偷刭|(zhì)、地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。

通信作者：楊飛(1967 — )，男，湖北荊州人，博士，副教授，研究方向?yàn)槭偷刭|(zhì)及地球物理。

中圖分類號(hào)：P618

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-1980(2016)02-0014-04