東海陸架西湖凹陷新生代沉積地層時代厘定

陳忠云，魯法偉，張建培，張 濤

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200030）

自上世紀80年代以來，地質礦產部上海海洋地質調查局、中國地質科學院地質研究所等單位，對西湖凹陷的生物地層做了較為系統的研究工作，初步建立了新生代地層序列和年代地層格架，2000年武法東等論述了東海陸架盆地西湖凹陷第三系層序地層[1]。但由于掉塊和再沉積等原因，對地層時代的歸屬存在一定爭議。例如，周秀芳等依據孢粉和輪藻化石資料將花港組地層時代歸屬為漸新世[2]，武法東等依據花港組發現的海綠石以及沉積環境的分析認為花港組地層時代可能為始新世[3]；同時平湖組、花港組以上地層時代研究較少。隨著西湖凹陷勘探開發的進一步深入，地層時代的厘定對于地層劃分與區域對比以及等時地層格架的建立愈加重要。本文從孢粉組合出發，分析孢粉組合發育所對應的古氣候特征，結合有孔蟲和超微化石資料，對西湖凹陷新生代各組地層時代進行厘定。

1 區域地質背景

西湖凹陷位于東海陸架盆地東部坳陷帶，面積約5.9×104km2。南北分別與釣北凹陷、福江凹陷相接，東以釣魚島隆褶帶為界，西面自北向南與虎皮礁隆起、長江坳陷、海礁隆起、錢塘凹陷及漁山低隆起相鄰，平面上可劃分出3個構造帶，即西部斜坡帶、中央洼陷—反轉構造帶和東部斷階帶[4,5]（圖1）。西湖凹陷新生代沉積地層自下而上主要發育古近系平湖組、花港組；新近系龍井組、玉泉組、柳浪組、三潭組；第四系東海群。

2 古近紀地層時代討論

2.1 平湖組

圖1 西湖凹陷構造區劃示意圖(據文獻[4]修改)!Fig.1 Schematic tectonic map of Xihu sag(Modif i ed from reference [4])

平湖組六段（有研究定為寶石組[6～8]）主要發育孢粉組合為海金沙孢—單縫水龍骨科孢子—粗網孢，超微化石包括Dictyococcites scrippsae(NP16-NP25)、Cribrocentrum reticulatum(NP16上-NP19下)、Ericsonia formosa(NP13-NP21)。平湖組四段、五段中發現Nonionella alabamensis，該種是美國中始新統Wilcox群的標志分子之一；還產Subbotina angiporoides lindiensis、S. linaperta、Globorotalia (T.)cerrozulensis等浮游有孔蟲，指示P14-P16帶。發現Cribrocentrum reticulatum、Reticulofenestra umbilica、R. dictyoda、Discoaster bardadiensis等超微化石組合，指示中始新世。還發現海金沙孢-杉粉-榛木粉孢粉組合，見于鄰區臺北坳陷中始新統。從氣候變化來看（圖2），中始新世氧同位素減少，氣候變熱，適合榛木等喜溫植物的生長。因此，平湖組四段、五段、六段地層時代為中始新世魯帝特晚期—巴爾通期。

圖2 西湖凹陷年代地層與氧同位素比較(據文獻[9]修改)Fig.2 Chronostratigraphy and oxygen isotope(modif i ed from reference [9])

平湖組一段中發現腹足類Taiwancorbicula sp.，該化石與臺灣四棱砂巖所產化石大致相同，時代為晚始新世。在平湖組二、三段中發現Reticulofenestra umbilica、Helicosphaera euphratis、Sphenolithus radiatus、Blackites spinosus等化石組合，指示NP18—NP20帶，為晚始新世。此外，平湖組一、二、三段中發現榿木粉-杉粉組合，尤其是榿木粉化石占優勢的組合，此組合在北部灣盆地流沙港組中曾有所發現。因此，平湖組一、二、三段地層時代屬晚始新世普利亞本期。

2.2 花港組

晚漸新世夏特期（如圖2）氧同位素(δ18O%)增多，指示氣候變冷，晚漸新世與早中新世的分界面23.8Ma是一次全球氣候變涼事件。西湖凹陷該時期發現廣泛分布的松粉—三瓣粉—粗肋孢組合，松科、三瓣粉、粗肋孢在西湖凹陷普遍見于花港組中，在北部灣盆地潿洲組和珠江口盆地珠海組也有發現，表明其時代應相近。西湖凹陷鉆井地質資料表明，A井中涼溫帶、溫帶被子植物花粉在2620m（花港組）以下含量增高，其中松粉含量高達72%，表明該地層沉積時期氣候變冷，應該是23.8Ma、MAi-1氣候變涼事件在本區的響應。本井2620～2632m發現瓜星介Berocypris、近指紋瓜星介Berocypris substiata，這些化石曾見于華北地區漸新統東營組。B井花港組中2112m、2140m發現了Dictyococcites bisectus、Cyclicargolithus abisectus以及 Cyclicargolithus fl oridanus，D. bisectus時限為NP16-NN1下部、C. abisectus時限為NP24-NN1下部、C. floridanus時限為NP20-NN6帶，這些化石交集為NP24-NN1下部。C井2466～2506m發現Cyclicargolithus floridanus、Dictyococcites bisectus占優勢的超微化石組合，并見Helicosphaera recta，屬NP24-NP25帶。從孢粉組合和超微化石來看，花港組地層時代應歸屬晚漸新世。

然而，花港組還發現了指示始新世的化石，包括有孔蟲、溝鞭藻以及海綠石[3]。經過仔細分析，發現這些化石具有以下共同特點：（1）每口井化石出現的層數少；（2）溝鞭藻的化石豐度低；（3）能確切厘定時代的超微化石出現新老共生現象；（4）花港組所有能定始新世時代的化石，均和平湖組能定時代的化石相同；（5）花港組所有能定始新世時代的海相化石均和孢粉、介形蟲及氣候地層學、層序地層學的結論相矛盾，也和超微化石自身結論相矛盾。花港組中存在的始新世有孔蟲、超微、溝鞭藻化石都可能是再沉積化石[9]。以C井為例，花港組中產的超微化石是一個新老化石混雜的化石組合，既有始新統化石Cribrocenerum reticulatum、Helicosphaera seminulum，也有漸新統的化石Discoaster taniiornatus、Helicosphaera recta、Cyclicargolithus floridaus、Dictyococcites bisectus。如果依據優勢種C. floridanus、D. bisectus來定時代，交集部分就是NP20-NP25帶，為晚始新世晚期—漸新世晚期，則NP20帶以前的化石均為再沉積化石。如以Helicosphaera recta為依據，那么交集部分為NP24-NP25帶，則NP24帶以前的化石均為再沉積化石。若以老化石為依據，則Helicosphaera recta等化石為掉塊，然而其上任何井段都找不到這些化石，因此再沉積理論可以合理解釋這種新老化石共生現象。

3 新近紀地層時代討論

3.1 龍井組

龍井組發育海相泥巖，發現含有少量有孔蟲、鈣質超微化石和孢粉化石，其中鈣質超微有早中新世的Sphenoliththus heteromorphus。該化石首次出現于NH3帶上部，因此確定龍井組地層時代為早中新世[10]。

早中新世早期以松科、樺科花粉和菱粉占優勢的孢粉在中國東南部有著廣泛的分布，如南海北部陸架、南黃海及蘇北盆地和渤海灣等，同時在日本本州島亦有揭露。根據南海北部陸架這套地層中共生的海相化石和日本相當孢粉地層產地的裂變徑跡年齡值的研究，這一孢粉植物群主體的時代屬早中新世早期是無疑的。西湖凹陷龍井組下段（T14-）發育小菱粉—松粉組合（圖3），地層時代屬于早中新世早期阿啟坦期。圖2中相當于19.5Ma、MBi-1有一次中等規模的變涼事件，在A井本組合頂也有一次中等規模氣候變涼事件，這兩個事件有一定聯系。阿啟坦期的氣溫高于夏特期，A井第Ⅱ孢粉組合的涼溫帶、溫帶被子植物的花粉含量明顯低于第Ⅰ孢粉組合這些化石含量，表明氣溫上升。因此，將龍井組上段地層時代歸屬為早中新世阿啟坦期。

西湖凹陷龍井組上段（T13-）發育蕓香粉—楝粉組合，屬于暖溫帶、亞熱帶被子植物，表明氣候逐漸變熱。同位素年代地層（圖2）表明，早中新世布爾迪加爾期早期氣候稍涼，中晚期氣候變熱；蕓香粉、楝粉形成了一次高峰，這次變熱事件應是早中新世晚期全球變熱事件的響應，而不是中中新世早期全球變得更熱事件的響應。與這套組合相應的地層中發現了一套海侵層，這套海侵層應屬早中新晚期全球大規模海侵的產物，而并非中中新世早期全球大規模海侵的產物。因此，將龍井組上段地層時代歸屬為早中新世布爾迪加爾期。

3.2 玉泉組

西湖凹陷玉泉組（T11-）發育粗肋孢—中等菱粉—楓香粉組合，該組合為暖溫帶、亞熱帶被子植物花粉最繁盛時期，指示氣候最熱。但在A井，由于T11的削蝕致使玉泉組發育不全，僅存在玉泉組下段地層，表示玉泉組下段沉積時期變熱。同位素年代地層（圖2）表明進入中中新世全球氣候變熱，中中新世早期蘭哥期有一次全球氣候變熱事件，A井1000～1044m暖溫帶、亞熱帶含量最高應是這次變熱事件的響應，所以玉泉組下段的時代地層應為中中新世早期。

圖3 菱粉發育示意圖Fig.3 Schematic tapioca development

玉泉組上段見到了中等菱粉高含量的組合，D井本段孢粉組合中中等菱高達38%；E井本段孢粉組合中菱粉，中等菱粉集中出現，最高達30%，裸子植物花粉含量不高，葇荑植物花粉在組合中占有一定數量。這與渭河盆地中中新統含哺乳動物化石的冷水溝孢粉組合特征相似。冷水溝孢粉組合特征是：裸子植物花粉含量不高；有較多菱屬花粉（占33%）；木本植物以葇荑花序，榆科植物及一些三孔溝類花粉為主，反映當時氣候是溫暖濕潤的。這與我們所描述組合的特征比較相似，尤其是特征化石菱粉屬花粉含量也近相等，故其時代也應相近。尤其是中等菱粉在D井、E井有如此高的含量，具有重要的時代意義。西湖凹陷菱粉的演化規律（圖3）表明，早中新世小菱粉發育，中中新世中等菱發育，晚中新世以后渭河菱發育。此外，玉泉組下段普遍存在海相有孔蟲、超微化石，應是中中新世早期大規模海侵事件的結果。因此，玉泉組上段地層時代就應為中中新世晚期塞拉瓦爾期。

3.3 柳浪組

晚中新世暖溫帶、亞熱帶被子植物花粉含量減少，草本植物花粉增多，表示氣候開始變涼，這與晚中新世全球氣候變涼相吻合（見圖2），并且與該時期發育的腹足類Poteria sp.(Pseudaperastoma)相一致。西湖凹陷柳浪組（-T11）發育楓香粉—伏平粉—榆粉組合，為草本植物花粉；F井發現Sphenolithus moriformis超微化石，該化石末現面代表NN9帶。因此，柳浪組地層時代屬晚中新世。

3.4 三潭組

上新世暖溫帶、亞熱帶被子植物花粉進一步減少，草本、松科植物花粉含量增加，表明氣候早期稍熱外，晚期氣候進一步下降，這與上新世氣溫（圖2）進一步下降相吻合。西湖凹陷三潭組（T0-T10）發育禾本科—蓼粉組合以及超微化石Reticulofenestra pseudoumbilica、Discoaster surculus、Sphenolithus abies、Gephyrocapsa oceanica sma、pseudoemiliania lacunose、Helicosphaera sellii等，指示NN12-NN18帶。因此，三潭組地層時代屬上新世。

4 第四紀地層時代討論

東海群見Emiliania huxleyi、Gephyrocapsa oceanica、Pseudoemiliania lacunosa等超微化石，代表NN19、NN20、NN21帶，可定第四系，與此相呼應的假輪蟲—星輪蟲有孔蟲組合，水龍骨孢—蓼粉—蒿粉組合均為第四系，尤其是蒿粉在此富集表明進入了第四系。

5 結論

通過上述討論，得出以下結論:

（1）平湖組六段、五段、四段地層時代歸屬為中始新世魯帝特晚期—巴爾通期，平湖組三段、二段、一段歸屬為晚始新世普利亞本期；

（2）花港組的孢粉組合（松粉—三瓣粉—粗肋孢）在西湖凹陷各井穩定分布，具有很好的代表性，并且可以與北部灣盆地漸新世潿洲組對比，超微化石指示NP24-NP25帶；該地層出現的始新世化石是由于再沉積作用而形成，因此將花港組時代歸屬為晚漸新世夏特期。

（3）龍井組下段地層時代屬早中新世阿啟坦期，龍井組上段地層時代屬早中新世布爾迪加爾期；玉泉組下段地層時代屬中中新世蘭哥期，玉泉組上段地層時代屬中中新世塞拉瓦爾期；柳浪組地層時代屬晚中新世梅辛—托爾通期；三潭組地層時代屬上新世皮亞琴察—贊克爾期。東海群地層時代屬第四紀。

（4）由于平湖組和花港組是油氣勘探主要的目的層段，其地層時代歸屬對于等時地層格架建立、判斷沉積環境、指導油氣勘探具有重要意義。同時平湖組以下地層由于埋藏深、資料有限，開展的研究工作較少。隨著西湖凹陷勘探的進一步深入以及更多資料的獲取，有必要對古近系及其以下地層時代開展進一步的分析研究。

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