Biofacies and Ichnofacies of Neogene in the Qikou Depression and Their Environmental Interpretation
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摘要: 岐口凹陷新近系包括明化镇组和馆陶组.通过新近系中的孢粉、介形虫和遗迹组构的系统研究, 识别出孢粉53个属种, 并建立了两个孢粉组合, 分别为Magnastites (粗肋孢) -Ulmus (榆粉) -Taxodiaceae pollenites (杉粉) 组合和Polygonaceae-Chenopodiaceae组合; 发现介形虫12个属种, 介形类以金星介科分子为主, 少数湖花介科分子, 以壳形单一、壳壁薄、表面光滑的类型为主, 表现了典型的非海相淡水介形类面貌; 划分出4种遗迹组构类型, 分别为Scoyenia遗迹组构、Skolithos遗迹组构、Palaeophycus遗迹组构和强扰动组构.在此基础上, 探索了生物与环境的关系, 划分了A、B、C、D、E5种生物-遗迹相带, 分别代表泛滥平原、蓄水注地或泛滥平原小型湖、河道及水下分流河道边部、滨浅湖和前三角洲沉积环境.Abstract: Sporopollen, ostracod and ichnofabric characteristics of Neogene in the Qikou depression were studied and fifty-three genus were recognized. Two sporopollen combination, Magnastites-Ulmus-Taxodiaceae pollenites and Polygonaceae-Chenopodiaceae, were established.Twelve genus ostracod were identified.The ostracod shell is singleness, thin and slippy, which exhibites the visage of typical freshwater ostracod.Four ichnofabric were identified, which are Scoyenia ichnofabric, Skolithos ichnofabric, Palaeophycus ichnofabric and acute disturb ichnofabric respectively.Based on the above research, five biofacies and ichnofacies were carved up, which represent overflow plain, small lake in the overflow plain, interchannel or subaqueous spreader interchannel, shallow lake and predelta sedimentary environments respectively.
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Key words:
- biofacies /
- ichnofacies /
- biomakers /
- Neogene /
- Qikou depression
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经过多年勘探, 岐口凹陷古近系勘探成熟区已达到了油田发展的中后期, 虽仍有一定潜力, 但发现整装新区块的难度却越来越大.岐口凹陷中浅层, 尤其是新近系层系成为潜在的重要勘探领域(杨池银, 2003).但以往对岐口凹陷新近系的沉积学研究不够, 尤其是缺乏生物相与环境的系统研究工作, 导致对其沉积环境缺乏明确的认识, 这在一定程度上影响了岐口凹陷含油气评价与勘探部署(王德发, 1987).生物相分析在判断沉积环境方面有许多独到之处, 因为生物与环境是相互依存、相互制约又相互改造的整体, 一定的沉积环境中有一定的生物组合(Seilacher, 1964, 1967; Taylor and Goldring, 1993).建立生物组合与沉积环境之间的关系及分布规律可弥补无机沉积构造对沉积相分析多解性的不足(王海方等, 2005; 吉利明等, 2006).因此, 开展岐口凹陷生物相和遗迹相的研究对了解该地区的古地理面貌和沉积环境特点具有重要意义.
1. 地质背景
黄骅坳陷是渤海湾盆地的一个重要含油气区, 是我国东部大型富油气叠合盆地之一.歧口凹陷是黄骅坳陷长期以来继承发育的最大生油气凹陷.它位于黄骅坳陷中部, 南起埕宁隆起北坡, 北至北大港潜山构造带, 西到孔店构造带, 东临歧口沿岸带(图 1).歧口凹陷沉降深度大, 勘探程度低, 剩余资源量最多, 勘探潜力巨大, 具备大型油气田发育的基本石油地质条件(李思田, 2004).歧口凹陷新近系以陆相河流沉积为特色(王德发, 1987), 主要发育馆陶组和明化镇组两套地层.其中馆陶组分布范围广, 全区厚度稳定(400~500 m), 表现为陆相辫状河沉积, 主要岩性为灰白色砂岩、含砾砂岩、砾岩夹灰绿色、紫红色泥岩, 具有粗-细-粗3段的特点, 与下伏东营组不整合接触(王德发, 1987).明化镇组同样具有分布范围广、厚度大的特点(1 000~2 000 m), 表现为陆相曲流河沉积, 可分为上、下两段, 下段岩性主要为紫红色、灰绿色、棕红色泥岩和夹灰白色砂岩; 上段为厚层状灰绿色、浅灰色砂岩与浅棕色、黄绿色及杂色泥岩互层(王德发, 1987).
2. 生物相分析
2.1 孢粉
本次研究共对岐口凹陷31口取心井进行了详细观察, 处理孢粉样品86件, 分析出孢粉53个属种, 主要分子有Taxodiaceae、Magnastites、Ulmus、Quercus、Euphorbia、Patamogeton、Sparganium和Polypodiaceois porites等(图 2).根据获得的孢粉化石属种组成及百分含量, 可以建立两个孢粉组合.
图 2 岐口凹陷新近系典型孢粉化石属种1.Toroisporis sp.托弟蕨孢(未定种); 2、3.Taxodiaceae pollenites hiatus破隙杉粉; 4、5.Gothenpollenites sp.高腾粉(未定种); 6.Quercoidites minutus小栎粉; 7.Q. henrici亨氏栎粉; 8.Rutaceoidites sp.芸香粉(未定粉); 9.Rhoipites sp.漆树粉(未定种); 10.Trapa菱属; 11.Alnipollenites sp.桤木粉(未定种); 12.Chenopodipollis sp.藜粉(未定种); 13.Campenia sp. 1褶皱藻(未定种1);14.Momipites coryloides拟榛粉; 15.Juglanspollenites sp.胡桃粉(未定种); 16.Liquidambardites sp.枫香粉(未定种); 17.Tricolpites sp.三沟粉(未定种); 18.Campenia sp. 2褶皱藻(未定种2);19.Pterocarya pollenites sp.枫杨粉(未定种); 20.Caryapollenites triangular三角山核桃粉; 21.Salixipollenites sp.柳粉(未定种); 22.Ulmipollenites minor小榆粉; 23、28.Leiosphaeridium sp.光面球藻(未定种); 24、26、27.Pinuspollenites sp. 1双束松粉(未定种1);25.Pinuspollenites sp. 2双束松粉(未定种2).所有化石均放大800倍Fig. 2. The representative genus of Neogene sporopollen in the Qikou depression(1) Magnastites(粗肋孢)-Ulmus(榆粉)-Taxodiaceae pollenites(杉粉)组合.该组合主要分布于馆陶组, 特征是连续地出现较多的Magnastites和Ulmus(榆属), 同时还出现了一定数量的Juglandaceae(胡桃科), 其中主要是Carya(山核桃属)和Juglans(胡桃属).Betulaceae(桦科)花粉较常见.草本植物花粉和裸子植物Taxodiaceae pollenites(杉粉)、Pinaceae(松科)花粉亦常有出现.水生植物花粉同样经常出现, 如Potamogeton(眼子菜)、Sparganium(黑三棱)和菱粉属.
本组合的一些主要特征与渤海湾油气区以及东海陆架盆地古近系的孢粉组合大致相似, 尤其相似于东海陆架盆地龙井构造带中新统玉泉组的孢粉组合(王开发等, 1981; 米立军等, 2004), 只是本区见到的Liquidambar pollenites(枫香粉)和Sporotrapoidites(菱粉属)等没有玉泉组含量丰富, 这可能与当时的地理环境有关.与山东临朐中新世孢粉组合也大体相似(王开发等, 1981; 米立军等, 2004), 出现有一定数量的Ulmus、Betulaceae和Carya等, 所不同的是本组合中Quercus(栎属)很少, 而出现了较多的Magnastites, 这可能是由于当时的地理环境不同所致.
根据孢粉生态特征该组合又可进一步分为2种生态亚组合: (a)Magnastites亚组合, 代表井段有孔77井、扣29井和港285-1井, 该亚组合主要是以陆生植被花粉Magnastites、Ulmus、Pinaceae等为主, 而极少含有水生植被孢粉; (b)Potamogeton亚组合, 代表井段有港14井和白东1-1井, 该亚组合特点是含有较多水生植物孢粉, 如: Potamogeton、Sparganium、Leiospheardium等, 显示了湖相孢粉组合特点.
(2) Polygonaceae-Chenopodiaceae组合.该组合主要分布于明化镇组, 总体特征是以出现较丰富的草本植物花粉为主要特色, 这些花粉主要是Polygonaceae(水龙骨科)、Chenopodiaceae(藜科)、Artemisia(蒿属)以及Gramineae(禾本科)等, 其中又以Polygonaceae和Chenopodiaceae最多.这时的Magnastites较明显地衰减, 代之出现一些光面肾状的单缝孢子, 如Polypodiaceae等分子.这些特征与渤中坳陷, 尤其与东海陆架盆地龙井构造带上新世三潭组孢粉组合较为相似(王开发等, 1981; 米立军等, 2004).根据各井组成成分不同, 可将本地区根据组合中某些标志孢粉化石在纵向分布上的规律性以及其数量的多寡, 自下而上又可再分为两个生态亚组合: (a)Polypodiaceae亚组合, 代表井段有庄浅6井、港29井和港浅2井, 主要特征是蕨类植物中以喜湿分子为主, 出现一些Polypodiaceae孢子, 而这时的Magnastites孢子少见或不见.裸子植物中同样以Taxodiaceae(杉科)较多出现.代表湖相的藻类化石常见, 如Leiospheardium(光面球藻)、Campenia(褶皱藻)等; (b)Artemisia亚组合, 代表井段有港6井和港浅12井, 以明显较多地出现Artemisia为主要特色.这时的Chenopodiaceae花粉明显增多; 同时, 还出现一定数量的Gramineae花粉等, 又可见到一定含量的Magnastites孢子, 代表一种干旱气候条件.
2.2 介形虫
岐口凹陷新近系地层介形虫报道极少(徐金鲤和祝幼华, 1993).本次研究共发现介形虫12个属种, 主要有Candoniella albicans、Candona planus、Candona huabeinica、Darwinuda exils、Limnocythere、Mediocypris gudavensis、Ilyocypris manasensis、Ilyocypris salebrosa、Ilyocypris gudavensis、Ilyocpris subdunschanesis、Metacypris datongensis和Cyprinotus chiuhsiensis等(图 3).其中Ilyocypris多见于馆陶组, Candona huabeinica则主要见于明化镇组.
图 3 岐口凹陷新近系典型介形虫属种1.Candona planus; 2.Darwinuda exils; 3.Limnocythere sp.1;4.Limnocythere sp.2;5、6.Mediocypris gudavensis; 7.Ilyocypris salebrosa stepanaiys; 8、9.Ilyocypris gudavensis; 10.Mediocypris gudavensis; 11.Ilyocpris subdunschanesis; 12、14.Metacypris datongensis; 13.Cyprinotus chiuhsiensis.所有化石均放大60倍Fig. 3. The representative genus of Neogene ostracod in the Qikou depression现代介形类的分布遍及海洋、湖泊、河流、池塘, 善游泳或漂浮或底栖匍匐(Kern, 1980; Ekdale, 1985).岐口凹陷新近系介形类以金星介科分子为主, 少数湖花介科分子, 以壳形单一、壳壁薄、表面光滑的类型为主, 表现了典型的非海相淡水介形类面貌.比如: Cyprinotus为世界上广泛分布的陆相淡水介形类, 能自由游泳, 其现生种虽有部分可以生存在0.5%~16.5%盐度的环境中, 但主要生活于淡水里; Ilyocypris亦为世界广泛的属, 现生种大多数生活于阳光透射好的淡水水域的岸边, 尤以湖泊近岸区较为普遍, 偶见于微咸至半咸水中, 是典型的局限浅水介形类; Limnocythere化石见于各陆相地层, 现生种生活在光线透射好的淡水水域, 岸边尤为丰富, 但也有少数种生活于微咸-半咸水以至内陆盐湖中.
3. 遗迹相分析
遗迹相指沉积物(岩石)中生物扰动和生物侵蚀作用所遗留下来的总体结构和内部构造特征, 是各期扰动生物在沉积物中活动历史的最终记录(Ekdale and Berger, 1978; 胡斌等, 2006).近些年来, 遗迹学研究不再局限于遗迹化石的识别、鉴定和解释, 而扩展到沉积物中遗迹化石在时间和空间上的相互关系, 以及不同深度(或梯阶)的遗迹化石的保存可能性与特定条件等方面(Pruss and Botter, 2004).加之对无法辨认形态的生物扰动基底的重视, 遗迹组构分析更能充分利用沉积物中的遗迹学信息, 因而更能精确地解释沉积环境(Wetzel, 1991; 卢宗盛等, 2003).
本次在岐口凹陷新近系发现了较为丰富的遗迹化石(图 4), 共有7个属.根据遗迹化石在岩心中的分布及结构, 可划分为4种遗迹组构类型(图 5).
图 4 岐口凹陷新近系岩心遗迹相特征a.Cylindricum(圆柱迹), 港深63-1井, 1 448.9 m; b.Skolithos(石针迹的横断面), 庄浅6井, 1 663.5 m; c.Palaeophycus(丛藻迹), 港92井, 1 731.0 m; d.生物扰动构造, 港深64-1井, 1 560.5 mFig. 4. Characteristics of Neogene ichnofabrics in the Qikou depression
图 5 岐口凹陷新近系遗迹组构特点素描a.Scoyenia遗迹组构; b.Skolithos遗迹组构; c.Palaeophycus遗迹组构; d.强扰动组构Fig. 5. The sketch map of Neogene ichnofabric characteristics in the Qikou depression3.1 Scoyenia遗迹组构
遗迹个体相对较大, 以具回填构造的觅食潜穴为主(图 5a).化石属主要有Scoyenia、Muensteria, 少量Ancorichnus、Skolithos等, 在岩心剖面上, 该组构主要见于粒度向上变细河流沉积序列或三角洲平原沉积序列的决口扇细砂岩和粉砂岩中, 在河流砂坝所夹的薄泥质沉积中也有分布, 因此本遗迹组构代表极浅水或陆地上常被水淹的低能软质基底环境, 在泛滥平原部位最常见.
3.2 Skolithos遗迹组构
以垂直管状居住迹十分发育为特点(图 5b), 管状居住迹平行排列, 围岩主要为具交错层理的细砂岩和中砂岩.遗迹属主要为Skolithos以及Cylindricum(图 4a和4b).在岩心中常见于湖滨高能带、三角洲水下分流河道和河流水道边部的沉积序列中, 因而代表水流能量较高的砂质底质的环境.
3.3 Palaeophycus遗迹组构
以个体较大的觅食迹十分发育为特点(图 4c和图 5c), 与Scoyenia遗迹组构的区别主要表现在该组构觅食潜穴均无回填构造, 由高丰度的Palaeophycus组成.同时也含有一些大个体Planolites及生物扰动构造等, 这些化石表现了生物在沉积物内快速进食的特点, 在岩心剖面中常位于向上变细的水下分流河道序列的顶部, 围岩为泥质细砂岩和粉砂岩, 代表了一种浅湖、水流能量不强, 但沉积速率较快的环境.
3.4 强扰动组构
以沉积物全部被生物扰动为特征, 遗迹形态不清楚, 围岩常为灰色或灰绿色泥质粉砂岩(图 4d和图 5d), 主要为浅湖及前三角洲有机质丰富的泥质基底环境.
4. 生物-遗迹相类型及模式
生物总是适应一定的环境而生存.一定层位的化石组合在一定程度上反映当时的古地理、古气候和沉积环境(Ksiazkiewicz, 1975; Wetzel and Werner, 1981).通过对生物-遗迹相标志的分析, 划定不同的生物相带, 即可进一步认识其古生态和古环境.根据岐口凹陷生物-遗迹相标志的分析, 结合代表性化石属种与环境的关系, 划分出5种生物-遗迹相类型进而建立其模式(图 6):
图 6 岐口凹陷新近系生物相分布的环境模式DC.分流河道; VCS.决口扇; LB.分流河道边部; SCH.水下分流河道; SOB.水下分流河道边部; MB.分流河口坝; PDM.前三角洲; OL.浅湖; PL.泛滥平原小型湖Fig. 6. The environment model of Neogene biofacies in the Qikou depression(1) A相, 孢粉主要为反映陆地植被的Magnastites亚组合和Artemisia亚组合, 无介形类化石和藻类化石, 以Scoyenia遗迹组构发育为特点, 代表环境为河流或三角洲泛滥平原带.
(2) B相, 主要特点是含有介形虫化石Ilyocypis和挺水植物花粉化石Sparganium, 同时含有Scoyenia遗迹组构, 该相与A相的差别是含有介形类化石, 代表环境为河流或三角洲泛滥平原小型湖.
(3) C相, 主要特点是以垂直潜穴发育的Skolithos遗迹组构为主.孢粉、藻类、介形类化石极少, 代表了一种水流能量较高的河道或水下分流河道环境.
(4) D相, 主要特点是多种化石类型丰富, 以不具回填构造的Palaeophycus遗迹组构和介形类、藻类化石发育为标志, 介形类主要是壳面较光滑的Candona、Candoniella为主, 反映了一种开阔浅湖环境.
(5) E相, 主要特点是以大量形态结构不清的生物组构为标志, 动物实体化石较少, 含有一定量孢粉藻类化石, 大量生物扰动构造发育, 反映了食物丰富的浅湖前三角洲地带环境特征.
5. 结论
通过对岐口凹陷新近系中的孢粉、介形虫和遗迹组构的系统研究, 得出如下认识: (1)识别出孢粉53个属种, 并建立了两个孢粉组合, 分别为Magnastites(粗肋孢)-Ulmus(榆粉)-Taxodiaceae pollenites(杉粉)组合和Polygonaceae-Chenopodiaceae组合; (2)发现介形虫12个属种, 介形类以金星介科分子为主, 少数湖花介科分子, 以壳形单一、壳壁薄、表面光滑的类型为主, 表现了典型的非海相淡水介形类面貌; (3)划分出4种遗迹组构类型, 分别为Scoyenia遗迹组构、Skolithos遗迹组构、Palaeophycus遗迹组构和强扰动组构; (4)探索了生物与环境的关系, 划分了A、B、C、D、E 5种生物-遗迹相带, 分别代表泛滥平原、蓄水注地或泛滥平原小型湖、河道及水下分流河道、滨浅湖和前三角洲沉积环境.
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图 2 岐口凹陷新近系典型孢粉化石属种
1.Toroisporis sp.托弟蕨孢(未定种); 2、3.Taxodiaceae pollenites hiatus破隙杉粉; 4、5.Gothenpollenites sp.高腾粉(未定种); 6.Quercoidites minutus小栎粉; 7.Q. henrici亨氏栎粉; 8.Rutaceoidites sp.芸香粉(未定粉); 9.Rhoipites sp.漆树粉(未定种); 10.Trapa菱属; 11.Alnipollenites sp.桤木粉(未定种); 12.Chenopodipollis sp.藜粉(未定种); 13.Campenia sp. 1褶皱藻(未定种1);14.Momipites coryloides拟榛粉; 15.Juglanspollenites sp.胡桃粉(未定种); 16.Liquidambardites sp.枫香粉(未定种); 17.Tricolpites sp.三沟粉(未定种); 18.Campenia sp. 2褶皱藻(未定种2);19.Pterocarya pollenites sp.枫杨粉(未定种); 20.Caryapollenites triangular三角山核桃粉; 21.Salixipollenites sp.柳粉(未定种); 22.Ulmipollenites minor小榆粉; 23、28.Leiosphaeridium sp.光面球藻(未定种); 24、26、27.Pinuspollenites sp. 1双束松粉(未定种1);25.Pinuspollenites sp. 2双束松粉(未定种2).所有化石均放大800倍
Fig. 2. The representative genus of Neogene sporopollen in the Qikou depression
图 3 岐口凹陷新近系典型介形虫属种
1.Candona planus; 2.Darwinuda exils; 3.Limnocythere sp.1;4.Limnocythere sp.2;5、6.Mediocypris gudavensis; 7.Ilyocypris salebrosa stepanaiys; 8、9.Ilyocypris gudavensis; 10.Mediocypris gudavensis; 11.Ilyocpris subdunschanesis; 12、14.Metacypris datongensis; 13.Cyprinotus chiuhsiensis.所有化石均放大60倍
Fig. 3. The representative genus of Neogene ostracod in the Qikou depression
图 4 岐口凹陷新近系岩心遗迹相特征
a.Cylindricum(圆柱迹), 港深63-1井, 1 448.9 m; b.Skolithos(石针迹的横断面), 庄浅6井, 1 663.5 m; c.Palaeophycus(丛藻迹), 港92井, 1 731.0 m; d.生物扰动构造, 港深64-1井, 1 560.5 m
Fig. 4. Characteristics of Neogene ichnofabrics in the Qikou depression
图 5 岐口凹陷新近系遗迹组构特点素描
a.Scoyenia遗迹组构; b.Skolithos遗迹组构; c.Palaeophycus遗迹组构; d.强扰动组构
Fig. 5. The sketch map of Neogene ichnofabric characteristics in the Qikou depression
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