準噶爾盆地腹部地區侏羅系孢粉組合特征及古氣候環境分析

引言：對準噶爾盆地腹部地區多口井采樣進行孢粉化石和微量元素分析結果表明，八道灣組，三工河組早中末期發育不同的組合，西山窯組和頭屯河組因為發現的孢粉化石數量和種類均較少，反映當時氣候相對干燥，不利于大多數植物的生存。利用典型孢粉化石的數量變化結合微量元素分析認為準噶爾盆地腹部地區侏羅紀古氣候分為六個帶：八道灣為熱帶-亞熱帶溫暖潮濕氣候；三工河早期為熱帶-亞熱帶半潮濕性氣候；三工河中晚期到西山窯早期為亞熱帶潮濕性氣候；西山窯后期到頭屯河早期為亞熱帶半干旱氣候；頭屯河中期為亞熱帶干旱性氣候；頭屯河末期為熱帶干旱性氣候。

研究區位于準噶爾盆地中部，分為1、2、3、4四個區塊，地層發育較完整，侏羅系從下而上分為八道灣組、三工河組、西山窯組和頭屯河組，構造簡單。

前人由于受鉆探資料的制約，未能充分利用孢粉化石等資料對準噶爾盆地的古氣候環境進行系統分析，本文主要采用董6、沙1等準中地區近三十多口井的孢粉化石資料結合前人的分析，結合沙1、成1、董2等19口井的微量元素，對侏羅系地層的生物地層特征、古氣候環境做了進一步探討。

一、 侏羅紀孢粉化石組合及生物地層特征

1、 八道灣組

八道灣組孢粉化石較為豐富，種類多達85種，其中裸子植物花粉多達45種，含量占到63.2%，蕨類植物孢子44種，含量約36.8%，具有Leiotriletes-Chasmatosporites-Cycadopites特征。光面三縫孢屬Leiotriletes最高含量占到這一時期孢粉總數的17%，常出現在熱帶-亞熱帶的濕生環境中；廣口粉屬Chasmatosporites和蘇鐵粉屬Cycadopites占這一時期孢粉總數的最大比例分別達到24%和27%，這兩類花粉代表的氣候環境基本一致，常見于熱帶中生環境中，是有溝類花粉的代表。

2、三工河組

三工河初期孢粉組合以Cyathidites-Chasmatosporites-Classopollis為主。桫欏孢屬Cyathidites含量明顯增加，廣口粉屬Chasmatosporites和蘇鐵粉屬Cycadopite含量略有下降，最明顯的是代表干旱氣候的掌鱗杉科花粉克拉梭粉屬Classopollis含量在該段末期有個非常顯著的增加最高含量達到10.6%，與土阿辛期升溫事件對應。即使在末期時候代表干旱氣候的掌鱗杉科花粉克拉梭粉屬Classopollis含量激增的情況下，桫欏孢屬和廣口粉屬的含量依然很高，表明該時期仍存在一定濕度，認為三工河初期處于熱帶-亞熱帶半潮濕-半干旱氣候；三工河中期以Leiotriletes-Cyathidites-Pityosporites為主，孢粉種類和數量開始減少，桫欏孢屬在該時期占據主導地位，最高含量達到38.8%，蕨類植物孢子中具一定含量的凹邊孢屬Concavisporites、紫萁孢屬Osmundacidites、棒瘤孢屬Baculatisporites，裸子植物花粉中松型粉屬Pityosporite、廣口粉屬Chasmatosporites、假云杉粉屬Pseudopicea、雙束松粉屬Pinuspollenites、蘇鐵粉屬Cycadopites等也具有一定含量。克拉梭粉屬的含量由10.6%降低到0.5%，松型粉屬Pityosporites含量增加，代表潮濕氣候的紫琪孢屬也略有增加，表明該時期氣候以熱帶-亞熱帶半潮濕型為主。三工河末期孢粉數量、種類有了較明顯的下降。孢粉組合特征以Cyathidites-Pityosporites-Cycadopites為主，該時期光面三縫孢屬含量較高，三角粒面孢屬、紫琪孢屬、網葉蕨孢屬和擬石松孢屬均具有一定含量，呈現出不同的分異度，說明當時環境適宜蕨類植物生長，為溫暖潮濕的氣候。裸子植物花粉以松柏類兩氣囊花粉和蘇鐵類單溝花粉為主，松柏類兩氣囊花粉在熱帶、亞熱帶及溫帶都很常見，指示干旱氣候的掌鱗杉科花粉克拉梭粉屬Classopollis在該井段少量出現，說明該時期氣溫不是很高。總體看，當前孢粉組合反映亞熱帶暖濕氣候。

3、 西山窯組

該層段孢粉種類和數量都較少，絕大多數是裸子植物花粉，占到91%。無明顯的孢粉組合特征，蕨類孢子見有Cyathidites、Granulatisporites，裸子植物花粉中出現了Protopinus、Pinuspollenites、Abietineaepollenites等，該段孢粉中蕨類孢子含量較下伏地層大幅下降，分異度低，屬種單調，呈不發育面貌，說明當時環境不是適合蕨類生長的潮濕環境。裸子植物占優勢說明當時氣候可能為熱帶、亞熱帶或溫帶，沉積時期氣候相對下部地層略干，所以該段沉積環境可能為亞熱帶半干旱氣候。

二、侏羅系地層微量元素特征

沉積地球化學特征對地質作用過程具有精確示蹤和高分辨率標定的作用，微量元素的變化能夠反映湖泊古水體的升降演化，甚至古水體的大致深度范圍都能會一定的反映。

Sr /Cu值用于分析沉積期古氣候，Sr/Ba比值常被用于分析沉積期古水深、古鹽度，以及海平面的變化，Th/U比值常用作古地層水氧化還原環境替代性指標。Sr /Cu值介于1. 3～5. 0之間通常指示溫濕氣候，而大于5. 0則指示干熱氣候；當Sr/Ba<1時，代表淡水沉積，Sr/Ba=1時則代表正常海水，而當Sr/Ba>1時，則反映為咸水沉積。故該比值同樣可以反映海平面的變化，比值減小反映海平面下降、有淡水注入，比值增大反映海平面上升，淡水注入減少。Th/U比值小于0.8為厭氧環境，0.8-1.3之間為貧氧環境，大于1.3為富氧環境。本文通過對沙11、董2、莊1、成1等19口井的巖心采樣進行微量元素分析，從中選取了Sr、Cu、Ba、Th和U五種能反映湖平面變化的微量元素，對其比值變化結合取樣點巖性和樣品中的生物組合特征綜合分析對水深環境進行了進一步的驗證，結果認為，早侏羅世時期，湖盆處于溫濕氣候下弱氧化-弱還原的淡水沉積，水體深度基本處于10-20m之間，屬于典型的淺水環境，這種水體環境，對物源推進阻力較小，有利于物源的長距離搬運。

三、結論

綜合考慮孢粉化石含量變化和微量元素分析結果，將侏羅世氣候劃為六個氣候帶：八道灣時期孢粉種類和數量均較為發育，主要是熱帶-亞熱帶溫暖潮濕氣候，沉積巖多是灰色，發育多套煤層；三工河早中期，旱生環境的克拉梭粉屬有個短暫激增又減少的過程，反映氣候有個短期的干熱階段，因此，將這一帶化為熱帶-亞熱帶的半潮濕氣候。到三工河末期，各類孢粉的含量均出現大幅度降低，氣候變冷，濕度增加，為亞熱帶潮濕氣候，西山窯組時期孢粉種類與數量銳減，屬于亞熱帶潮濕到亞熱帶半干旱氣候，在頭屯河時期孢粉化石基本很難發現，沉積巖的顏色也由灰色逐漸過渡為紅色、棕紅色等氧化色調，反映此時的氣候極為干旱，為亞熱帶干旱到熱帶干旱性氣候。

參考文獻

[1] 張滿郎.準噶爾盆地彩參2井侏羅紀孢粉化石及層序地層分析[J].石油大學學報，2001，25（1）：16-21.

（作者單位：中石化勝利油田分公司西部新區研究院）