松遼盆地北部黑富地1 井晚二疊世孢粉組合特征及意義

張德軍，鄭月娟，張海華，黃 欣，張 健，陳樹旺，李雨柯

1. 中國地質(zhì)調(diào)查局 沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110034；2. 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所/自然資源部地層與古生物重點(diǎn)實(shí)驗室，北京 100037；3. 中國地質(zhì)調(diào)查局 牡丹江自然資源綜合調(diào)查中心，黑龍江 牡丹江 157000

0 前言

東北地區(qū)在大地構(gòu)造位置上歸屬于興蒙造山帶（中亞造山帶）東段，長期以來被認(rèn)為是研究古亞洲洋最后消亡的關(guān)鍵地段，因此華北板塊與西伯利亞板塊的最終縫合位置、拼貼時代一直是東北地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)研究中爭論的焦點(diǎn)問題之一. 目前多數(shù)學(xué)者傾向認(rèn)為西拉木倫河－長春－延吉斷裂帶是兩大板塊的最后縫合帶，但對最終拼合的時間仍存在分歧，通過對巖漿活動、古地磁、古生物地理區(qū)系等多學(xué)科的研究，有些學(xué)者傾向于最終拼合的時間為晚二疊世［1-2］，大多數(shù)學(xué)者則認(rèn)為最終拼合的時間為二疊紀(jì)末—早三疊世［3-7］及早中三疊世［8-10］. 除了上述研究領(lǐng)域外，研究區(qū)二疊紀(jì)—三疊紀(jì)地層的發(fā)育特征也是板塊碰撞的重要判別標(biāo)志.

近年來，針對松遼盆地及外圍晚古生代地層先后開展了一系列油氣地質(zhì)調(diào)查項目，結(jié)果表明：松遼盆地外圍晚古生代地層大部分仍未變質(zhì)［11-13］；上二疊統(tǒng)林西組發(fā)育有巨厚的暗色泥頁巖，具有較好的頁巖氣資源前景［14-16］；松遼盆地深部石炭系—二疊系中發(fā)現(xiàn)了天然氣藏顯示［17-19］. 對松遼盆地及外圍晚二疊世—早三疊世地層發(fā)育特征的研究是其晚古生代油氣資源調(diào)查與勘探的重要基礎(chǔ).

上二疊統(tǒng)是松遼盆地外圍最發(fā)育的晚古生代地層之一，廣泛分布于大興安嶺、小興安嶺北部及哈爾濱東部、吉林中部，分別稱林西組、紅山組和楊家溝組，分布于松遼盆地內(nèi)部的稱為四站板巖組. 分布于松遼盆地西部大興安嶺地區(qū)的林西組因處于特殊的大地構(gòu)造位置，其形成的構(gòu)造環(huán)境，與華北與西伯利亞兩大板塊最終對接縫合的位置與時代密切相關(guān)，長期以來一直受到地質(zhì)學(xué)家關(guān)注. 林西組中賦含雙殼、葉肢介、介形蟲、植物及孢粉化石，不同研究者分別對林西組化石組合特征及時代、生物古地理特征等進(jìn)行了研究和探討［20-27］，認(rèn)為其時代為晚二疊世，其中植物Comia-Callipteris-Iniopteris 組合也分布于紅山組和楊家溝組，因此林西組、紅山組、楊家溝組可相互對比［28］.

相比之下，因客觀條件的限制，松遼盆地內(nèi)部晚古生代地層研究程度較低，目前能確認(rèn)的主要為二疊系，前人將其自下而上劃分為：下二疊統(tǒng)杜爾伯特板巖組、中二疊統(tǒng)一心組、上二疊統(tǒng)林甸蝕變火山巖組和四站板巖組，但僅在杜101 井發(fā)現(xiàn)可以確定時代的海相動物化石群，并據(jù)此建立了中二疊世一心組［29］，其他3個組均非正式的巖石地層單位.萬傳彪等［30］根據(jù)杜101井測井資料將杜爾伯特板巖組和一心組統(tǒng)一稱為哲斯組，將哲斯組引入松遼盆地，認(rèn)為其可與松遼盆地西部的哲斯組及東部的土門嶺組對比. 雖然鉆遇上二疊統(tǒng)四站板巖組的鉆孔很多，但未發(fā)現(xiàn)任何化石，只根據(jù)巖性組合與盆地周緣林西組及紅山組大致對比.

近年來，中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心在松遼盆地西緣開展油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查工作，以上二疊統(tǒng)林西組為主要目的層實(shí)施了多口地質(zhì)調(diào)查井，在位于松遼盆地北部的黑富地1 井上二疊統(tǒng)四站板巖組中發(fā)現(xiàn)晚二疊世孢粉化石，這一發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步完善東北地區(qū)晚古生代地層劃分對比格架，研究東北地區(qū)構(gòu)造演化以及松遼盆地及外圍晚古生代油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查提供了基礎(chǔ)資料.

1 樣品采集及分析方法

黑富地1 井位于松遼盆地北部黑龍江省富?？h境內(nèi)，構(gòu)造位置位于松遼盆地西斜坡區(qū)（圖1），設(shè)計井深2000 m，完鉆深度2089.4 m. 依據(jù)古生物化石、巖性、地震解譯和電性特征等資料，參考區(qū)域地層發(fā)育情況，暫將黑富地1 鉆遇地層自下而上劃分為：上二疊統(tǒng)林西組、下白堊統(tǒng)泉頭組、上白堊統(tǒng)第四系. 林西組（2089.4～1386.42 m）上部為灰黑色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾灰色砂巖、粉砂巖、紫灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，局部夾凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖等；下部以紅柱石板巖、絹云母板巖為主，夾有灰黑色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰色粉砂巖、砂巖及少量硅質(zhì)巖、灰?guī)r等. 泉頭組（1386.42～1181.8 m）為一套雜色、暗紅色砂礫巖沉積，底部以灰紫色細(xì)礫巖與下伏地層（林西組）呈不整合接觸，在1338.9 m、1381.1 m 處采獲大量孢粉化石，時代為早白堊世晚期—晚白堊世早期（另文報道）.1181.8～202.4 m 為上白堊統(tǒng)，202.4～0 m 為第四系松散砂礫層.

圖1 松遼盆地北部黑富地1 井位置圖（修改自文獻(xiàn)［31］）Fig. 1 Location map of HFD1 well in northern Songliao Basin（Modified from Reference［31］）1—盆地邊界（basin boundary）；2— 一級構(gòu)造界線（first-order tectonic boundary）；3—鉆孔及編號（borehole and number）

筆者在黑富地1 井1386.42～2020.5 m 井段共采集38 件樣品，其中25 件樣品中發(fā)現(xiàn)孢粉化石，1515～2020.5 m 井段共計19 件樣品發(fā)現(xiàn)了較多的孢粉化石.孢粉化石分析使用鹽酸和氫氟酸分別除去鈣質(zhì)和硅質(zhì)，使用OlympusBX51 生物顯微鏡觀察鑒定化石. 化石分析和鑒定由吉林大學(xué)古生物學(xué)與地層學(xué)研究中心孢粉試驗室完成. 采樣剖面具體層序如下.

2 孢粉化石組合特征

如上文所述，1515～2020.5 m 井段發(fā)現(xiàn)了較多的孢粉化石，共鑒定出蕨類植物孢子3 屬3 種，裸子植物花粉26 屬38 種（圖2）. 蕨類植物孢子有Cyclogranisporitessp.，Calamospora liquida，Dictyotriletessp. 無 肋 雙 氣 囊 花 粉 有：Alisporites communis，Klausipollenites schaubergeri，K. sp.，Platysaccus papilionis，P. sp.，Piceaepollenites opimus，Pi.sp.，Cedripitescf.Pensilis，Abiespollenitessp.，Pityosporitessp.，Vesicaspora acrifera，V. exposita，F(xiàn)alcisporites sublevis，F(xiàn).nuthallensis，Vestigisporitessp.，Parcisporites scabratus，Voltziaceaesporites xinjiangensis；具肋雙氣囊花粉有：Protohaploxypinus expletus，P. fertilis，P.bellus，P.sp.，Hamiapollenites indistinctus，H.sp.，Striatoabieites pachydermus，S.sp.，Striatopodocarpitessp.，Vittatinasp.，Lunatisporitessp.；單 氣 囊 花 粉 有Cordaitinasp.，F(xiàn)lorinites luberae，Potonieisporites stenolomus，P.sp.，Divarisaccuscinctus，Samoilovitchisaccitessp.，Crucisaccites variosulcatus，另有分類位置不明的花粉Zonalasporites delicatus，Z.rugoverrucatus，Triangulisaccites boleensis. 化石在井中的分布如表1（掃描首頁OSID 二維碼可見）.

圖2 黑富地1 井林西組孢粉化石Fig. 2 Microphotographs of sporopollen fossils from the Upper Permian Linxi Formation in HFD1 well1—Alisporites communis，樣品號：HFD1－25；2—Piceaepollenites opimus，樣品號：HFD1－67；3—Piceaepollenites sp.，樣品號：HFD1－33；4—Platysaccus papilionis，樣品號：HFD1－43；5—Vesicaspora acrifera，樣品號：HFD1－67；6—Klausipollenites schaubergeri，樣品號：HFD1－25；7—Falcisporites sublevis，樣品號：HFD1－43；8—Vittatina sp.，樣品號：HFD1－49；9—Protohaploxypinus fertilis，樣品號：HFD1－25；10—Protohaploxypinus sp.，樣品號：HFD1－43；11—Lunatisporites sp.，樣品號：HFD1－83；12—Hamiapollenites indistinctus，樣品號：HFD1－43；13—Hamiapollenites sp.，樣品號：HFD1－47；14—Cordaitina sp.，樣品號：HFD1－25；15—Potonieisporites stenolomus，樣品 號：HFD1－65；16—Potonieisporites sp.，樣 品號：HFD1－67；17—Divarisaccus cinctus，樣品號：HFD1－53；18—Crucisaccites variosulcatus，樣品號：HFD1－45；19—Florinites luberae，樣品號：HFD1－53（孢粉化石保存在吉林大學(xué)地層古生物學(xué)與地層學(xué)研究中心）

根據(jù)出現(xiàn)的重要分子的數(shù)量， 稱為Protohaploxypinus fertilis－Piceaepollenites opimus－Alisporites communis組合，組合特征如下：

1） 裸子植物花粉占絕對優(yōu)勢地位（86.96%～100%），蕨類植物孢子較低（0～13.04%），且屬種貧乏.

2）裸子植物花粉以無肋雙囊粉含量最多（17.39%～66.67%），其次為具肋雙囊粉（16.67%～60.87%），單氣囊花粉含量較少（8.33%～18.18%）. 含量最高的是Protohaploxypinus fertilis，P.sp.，Piceaepollenites opimus，Pi. sp.，Potonieisporitessp.，Alisporites communis，Abiespollenitessp.，Platysaccussp.，F(xiàn)alcisporites sublevis，其 次 是Hamiapollenitessp.，Vesicaspora acrifera，Parcisporites scabratus，零星出現(xiàn)的有Pityosporitessp.，Klausipollenites schaubergeri，K.sp.，Platysaccus papilionis，F(xiàn)alcisporites nuthallensis，Vesicaspora exposita，Vestigisporitessp.，Cedripitescf.pensilis，Voltziaceaesporitesxinjiangensis，Protohaploxypinus expletus，P. bellus，Hamiapollenites indistinctus，Striatoabieites pachydermus，S.sp.，Striatopodocarpitessp.，Lunatisporitessp.，Vittatinasp.，F(xiàn)lorinites luberae，Cordaitinasp.，Potonieisporites stenolomus，Samoilovitchisaccitessp.，Divarisaccus cinctus，Crucisaccites variosulcatus，Zonalasporites delicatus，Z. rugoverrucatus，Triangulisaccites boleensis等.

3） 蕨類植物孢子均為無環(huán)三縫孢，以Cyclogranisporitessp. 占絕對優(yōu)勢，Calamosporasp. 和Dictyotriletessp. 零星出現(xiàn).

3 孢粉組合時代分析

該孢粉組合含有豐富的具肋紋和無肋紋的雙囊粉，這是上二疊統(tǒng)常見的特征. 另外，發(fā)現(xiàn)了很多二疊紀(jì)常見的孢粉化石屬種. 含量最高的Protohaploxypinus是晚二疊世的重要分子［32］，在準(zhǔn)噶爾盆地二疊系—三疊系、陜甘寧盆地南部下二疊統(tǒng)、山東北部上石盒子組、澳大利亞昆士蘭Bowen 盆地二疊系—三疊系中都有不同程度的分布［33］. 含量次之的Piceaepollenites，Potonieisporites在新疆皮山杜瓦普司格組晚二疊世地層中有較高的含量［34］，塔里木西南晚二疊世杜瓦組的孢粉組合甚至被命名為Piceaepollenites－Gardenasporites組合［35］，Piceaepollenitesopimus曾見于新疆空谷階金溝組及華北東濮長興階—印度階［36-37］，Potonieisporites stenolomus見 于 新 疆 平 地 泉 組［37］.Alisporites communis見于新疆［37-38］，內(nèi)蒙古阿魯科爾沁旗［25］、巴林右旗［39］、林西［40］，貴州威寧［41］等地樂平統(tǒng)—下三疊統(tǒng)底部.Hamiapollenites，Cordaitina，F(xiàn)lorinites luberae，Klausipollenites schaubergeri，Platysaccus papilionis，Vittatina等也為二疊紀(jì)常見屬種［33，42-47］.Hamiapollenitesindistinctus見于新疆地區(qū)上二疊統(tǒng)［37，48］.Divarisaccus屬模式種產(chǎn)于印度二疊紀(jì)地層中，Divarisaccuscinctus見于新疆、貴州北部的二疊系中［37，49］，在內(nèi)蒙古阿榮旗見于上二疊統(tǒng)林西組［50］.Crucisaccites variosulcatus見于新疆［37-38］、甘肅永昌和肅南［51］、內(nèi)蒙古巴林右旗［39］二疊系—三疊系初期.Falcisporites分布在二疊系，新疆北部見于吉木薩爾縣三臺大龍口泉子街組—鍋底坑組，伊寧縣潘吉木的鐵木里克組，吉木薩爾縣沙丘河－帳篷溝井區(qū)的平地泉組，韭菜園組底部也有該屬化石存在［52］，在田杜瓦地區(qū)晚二疊世晚期地層中（梧桐溝組）亦有分布［43］，另外該屬也見于大興安嶺地區(qū)林西組［25］和幸福之路組［39］.

除了特征分子外，當(dāng)前孢粉組合還可與新疆準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地及華北等地晚二疊世孢粉組合對比. 如與準(zhǔn)噶爾盆地鍋底坑組中下部、梧桐溝組相同的分子有20 個屬種：Cyclogranisporites，Calamospora，Dictyotriletes，Alisporites communis，Klausipollenites schaubergeri，Platysaccus papilionis，Piceaepollenites，Vestigisporites，Protohaploxypinus，Hamiapollenites，Striatoabieites，F(xiàn)lorinites luberae，Potonieisporites，Cedripitescf.pensilis，Vesicaspora，F(xiàn)alcisporites nuthallensis，Crucisaccites variosulcatus，Cordaitina，Striatopodocarpites，Samoilovitchisaccites［37，44-45］；與新疆和田杜瓦晚二疊世梧桐溝組相同的屬種有：Calamospora，Alisporites，Klausipollenites schaubergeri，Platysaccus papilionis，Abiespollenites，Vesicaspora，F(xiàn)alcisporites，Protohaploxypinus，Hamiapollenites，Striatoabieites，Striatopodocarpites，Vittatina，Cordaitina，F(xiàn)lorinites，Potonieisporites［43］；新疆皮山杜瓦晚二疊世普司格組最上部主要孢粉化石有16 個屬，其中12 個屬見于當(dāng)前孢 粉 組 合 中：Cyclogranisporites，Potonieisporites，Protohaploxypinus，Vittatina，Vesicaspora，Cordaitina，Crucisaccites，Piceaepollenites，Alisporites，Striatopodocarpites，Hamiapollenites，Vestigisporites［34］；新疆三塘湖盆地晚二疊世蘆草溝組占主導(dǎo)地位的6 個屬種全部出現(xiàn)在當(dāng)前組合中，具體為Cordaitina，Hamipollenites，Protohaploxypinus，Striatopodocarpites，Alisporites，Striatoabieites，其他相同的屬種為Calamospora，Cyclogranisporites，Platysaccus papilionis，Crucisaccites，F(xiàn)lorinites，Vittatina［33］. 與山西柳林晚二疊世晚期孫家溝組相同的屬種為Calamospora，Cyclogranisporites，Cordaitina，F(xiàn)lorinites，Potonieisporites，Alisporites，Klausipollenites schaubergeri，Platysaccus papilionis，F(xiàn)alcisporites，Pityosporites，Vestigisporites，Protohaploxypinus，Striatopodocarpites，Striatoabieites，Vittatina［53］.

近年來，松遼盆地外圍晚二疊世林西組也發(fā)現(xiàn)孢粉化石［25-26］，其中一些常見于晚二疊世的分子，如Calamospora，Cyclogranisporites，Vesicaspora，Klausipollenites schaubergeri，Platysaccus papilionis，Piceaepollenites，F(xiàn)alcisporites sublevis，Vittatina，Protohaploxypinus，F(xiàn)lorinites luberae，Cordaitina，Potonieisporites，Vestigisporites，Alisporites communis也見于當(dāng)前孢粉組合中.當(dāng)前孢粉組合與突泉盆地突D2 井林西組孢粉化石也具有一定的可比性，相同的屬種有：Cyclogranisporites，Alisporites communis，Klausipollenites schaubergeri，Pityosporites，Hamiapollenitesindistinctus，Lunatisporites，Divarisaccuscinctus，Piceaepollenitesopimus，Samoilovitchisaccites［54-55］.

綜上所述，當(dāng)前孢粉組合的時代應(yīng)為晚二疊世，且與新疆北部晚二疊世孢粉組合關(guān)系較為密切.

4 地層區(qū)域?qū)Ρ燃耙饬x

松遼盆地是中國陸相生油盆地的典型代表，白堊紀(jì)地層非常發(fā)育，但對白堊系之下地層的研究還較薄弱. 隨著松遼盆地深部針對晚古生代地層的石油地質(zhì)綜合研究和勘探力度持續(xù)加大［56-57］，數(shù)十口井鉆遇了晚古生代地層，但地層劃分對比一直缺乏有效手段，依靠巖性和地震解譯很難建立可靠的晚古生代地層系統(tǒng)，杜101 井二疊紀(jì)海相動物化石的發(fā)現(xiàn)，為松遼盆地深層中二疊世地層與盆地周緣的對比提供了可信的依據(jù)，大興安嶺地區(qū)的哲斯組可引入盆地內(nèi)，將原杜爾伯特板巖組及一心組統(tǒng)稱為哲斯組，但晚二疊世地層的對比一直沒有確切的時代依據(jù).

松遼盆地西部大興安嶺地區(qū)上二疊統(tǒng)林西組非常發(fā)育，研究程度也相對較高，含有雙殼、葉肢介、介形蟲、植物、孢粉等多門類化石，尤其是多地發(fā)現(xiàn)具有明確時代意義的飽粉化石［25-26，40，54，58］，在黑富地1 井1515～2020.5 m 井段發(fā)現(xiàn)的孢粉化石組合特征與盆地西部林西組孢粉組合有可比性，含孢粉化石井段的巖性主要為灰色、灰黑色粉砂巖和黑色泥巖，局部夾凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖，與盆地周邊晚二疊世地層巖性相符，因此筆者將大興安嶺地區(qū)晚二疊世林西組引入盆地內(nèi)代替原四站板巖組，將賦含化石井段地層劃為林西組.

松遼盆地處于西伯利亞板塊、華北板塊和太平洋板塊挾持的構(gòu)造復(fù)合交切部位，是一個動力學(xué)背景十分復(fù)雜的盆地，從目前研究情況看，盆地內(nèi)中晚二疊世地層均可以與盆地周緣對比，說明二疊紀(jì)時期包括松遼盆地在內(nèi)的整個東北地區(qū)處于相同的構(gòu)造背景之下，具有相同的沉積演化歷史，推測松遼盆地外圍廣泛分布的晚二疊世林西組巨厚暗色泥巖，在松遼盆地內(nèi)部同樣分布廣泛，有望成為重要的油氣勘探層系.

5 結(jié)論

1）黑富地1 井1515～2020.5 m 井段發(fā)現(xiàn)的孢粉化石組合以裸子植物花粉占絕對優(yōu)勢地位，蕨類植物孢子較低，且屬種貧乏. 裸子植物花粉以無肋雙囊粉含量最多，其次為具肋雙囊粉，單氣囊花粉含量較少，該孢粉組合的時代為晚二疊世，與新疆北部晚二疊世孢粉組合關(guān)系密切.

2）黑富地1 井1515～2020.5 m 井段地層的巖性和孢粉化石特征，可與松遼盆地西部大興安嶺地區(qū)林西組對比，因此將林西組引入盆地內(nèi)，代替前人的“四站板巖組”.

3）中晚二疊紀(jì)時期松遼盆地與東部大興安嶺地區(qū)沉積環(huán)境相同，地層可以相互對比.

致謝：孢粉化石由吉林大學(xué)地層古生物學(xué)與地層學(xué)研究中心張淑芹研究員分析鑒定，審稿專家提出了寶貴的修改意見，在此一并表示衷心的感謝.