鄂爾多斯盆地晚三疊世延長期古湖盆生物相帶劃分及地質意義

楊　華　傅　強　齊亞林　周新平　龔　寧　黃少雄

(1.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室　西安　710018； 2.同濟大學海洋與地球科學學院　上海　200092)

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鄂爾多斯盆地晚三疊世延長期古湖盆生物相帶劃分及地質意義

楊華1傅強2齊亞林1周新平1龔寧2黃少雄2

(1.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室西安710018； 2.同濟大學海洋與地球科學學院上海200092)

鄂爾多斯盆地晚三疊世發育大型坳陷型湖盆。湖水的升降影響著湖盆水體面積的大小、深淺以及沉積體系發育分布，進而影響全盆地晚三疊延長統地層生儲蓋組合的發育特征。通過野外剖面、鉆井巖芯中古生物化石的鑒定，結合古生物組合特征對鄂爾多斯盆地晚三疊世湖盆的古生物生態環境進行了恢復。確定鄂爾多斯晚三疊世湖盆是一個最大水深不超過60m的淺水湖盆，屬于溫暖潮濕的淡水—半咸水環境。從湖岸到湖心，可以劃分為預測古水深1～2m的河流—沼澤生物相帶；預測古水深3～15m的濱岸—河口三角洲生物相帶；預測古水深15～35m的淺湖生物相帶；預測古水深在35～60m范圍的半—深湖生物相帶。這些生物相帶的劃分,為恢復鄂爾多斯盆地晚三疊世時期的巖相古地理奠定了基礎,為盆地延長組沉積邊界、盆地內沉積體系發育展布以及沉積相帶的劃分提供了堅實的地質依據，具有理論與實際意義。

鄂爾多斯盆地 晚三疊世湖盆 古生態環境沉積相古水深

0　引言

鄂爾多斯盆地在晚三疊世中—晚期，盆地西部造山帶大幅度抬升發生了強烈的沖斷、褶皺、疊置甚至推覆等構造活動，華北地塊西緣極度下沉，加上海水不時的入侵，形成了大型坳陷型湖盆。大量來自西部造山帶的粗粒沉積物在盆地西側形成了沖積扇—三角洲沉積體系,來自東北部地臺區的沉積物則在盆地東側構筑成了沖積平原和三角洲沉積體系,富含有機質的細粒沉積物分布于靠近盆地西緣的沉積中心內[1]。晚三疊世末期，盆地西緣構造活動減弱，沉積作用變得平緩,原來規模頗大的湖泊逐漸被沼澤化三角洲和沖積平原所取代，形成了一套含煤的暗色陸源碎屑組合，結束了湖盆發育過程。

鄂爾多斯盆地晚三疊世時期發育的湖盆面積較大，水退水進頻繁，僅以殘留在鄂爾多斯盆地內(不包括向東南鄭州方向延伸和向北西甘肅方向擴展)湖盆最大擴張期的范圍就超過10104km2。通過湖相泥巖采用不同地球化學方法(包括微量元素、沉積磷酸鹽和碳氧同位素等)研究，水體主要屬半咸—淡水性質[2]，適合多門類的動物和低等水生植物生長與繁殖，它們的死亡為中生代地層提供了優質的生烴母質。隨著近年來鄂爾多斯盆地石油勘探的不斷深入，勘探領域逐漸向深湖區展開，并在深湖區域發現了較大面積的致密油藏。因此，鄂爾多斯盆地延長期湖盆沉積巖相古地理的恢復、湖盆水體分布范圍乃至深度預測就成為勘探家亟待解決的問題。通過野外剖面及鉆井巖芯古生物組合探討湖盆生物相態、湖盆水體與沉積范圍耦合關系，不僅具有古生物環境與沉積學研究的理論意義，而且對于盆地內非常規致密油氣勘探也具有重要的現實意義。

圖1　鄂爾多斯盆地上三疊統構造單元與野外剖面位置圖Fig.1　The map of Upper Triassic tectonic units and field profile position, Ordos Basin

1　古生物化石組合與古水深的判斷

通過野外考察環盆地周圍汭水河剖面、延河剖面、窟野河剖面、仕旺河剖面、薛峰川剖面、銅川剖面等六條晚三疊世延長組地層露頭剖面的古生物面貌(圖1)，結合鉆井巖芯采集的古生物類型的分類歸納整理，得出鄂爾多斯盆地晚三疊世延長組地層中含有極其豐富的古生物化石。其中瓣鰓類化石早期以Shaanxiconcha longac(長陜西蚌)類群為代表，計有2屬6種；晚期以Shaanxiconcha triangulate(S.Clinovata)(三角陜西蚌—斜卵陜西蚌)組合為特征，計有3屬20多種。介形類化石早期以銅川介為代表，計有2屬8種；晚期以達爾文介—柳氏介—銅川介組合為特征，計4屬18種。葉肢介類化石以Euestheria真葉肢介數量最多，占絕對優勢，計有3屬11種。魚類化石的發現和研究具有較長的歷史，周曉和、劉憲亭[3]首先報導了陜西橫山麒麟溝延長組長1段地層中發現的Saurichthys huanshanesis(橫山龍魚)、Perleidus cf woodwardi(伍氏裂齒魚相似種)和Boreosomus(錐體魚)，劉憲亭等[4]報導了采自延長張家灘地區延長組長7段頁巖中軟骨魚類Lybodus houtiensisb(后甸分鮫)，劉冠邦等[5]研究的華池地區延長組長3段地層中空棘魚類化石Coelocanthiformes,蘇德造[6]研究了采自銅川地區延長組長7段油頁巖中的Txiassodus yanchangensis(延長三疊鱈)。作者在陜西韓城的薛峰川剖面延長組長9段頂部也采集到完整魚類化石(圖版Ⅰ-a),展現出晚三疊世延長期鄂爾多斯盆地是一個水體面積寬廣的湖盆面貌特征。

獲得了延長組古生物發育的古生態、古環境等方面的信息。依據化石組合特征、發育程度、殼體特征及化石產出圍巖巖性，并結合保留下來的現代生物種屬的生態環境，可推測并判斷出鄂爾多斯盆地晚三疊世古湖盆發育時期的古生態環境：

1.1瓣鰓類化石生態環境分析

指示正常湖相或淺湖的Shaanxiconcha動物群化石:該類動物群化石原稱鳥臨姆蚌屬(Utschamiella)，殼薄、個體小至中等，殼形變異大，呈長橢圓形、橢圓形、近卵形、斜三角形、斜卵形、近菱形等，種屬豐度大個體數量多，其中長陜西蚌在延長組長7段底部密集成層分布，達到極繁盛(圖版Ⅰ-b)，三角—斜卵陜西蚌化石在延長組長6、長4+5段粉砂質泥巖中也高密度產出(圖版Ⅰ-c)，前者反映最大湖侵開始，后者反映淺湖環境。推測指示湖水深度10～35m。

指示湖岸線附近或河口環境的Unio化石動物群:該動物群現代廣泛分布，常見于湖泊、水溝、池塘和水庫中。在延長組中珠蚌類化石較豐富，采到化石層位較多，主要為Unio xuefengchuanensis, U.ningxiaensis, U.huangbogouensis和U.wayaopuensis，一般化石殼體中等至大，明顯橫向延長，呈橫長四邊形輪廓，凸度較低，殼頂是斜三角狀隆起，殼表飾有同心線及間隔不規則的較寬同心圓。

據延河剖面張家灘延長組長7段本類化石采集層位為浪成泥質粉砂巖與流水波浪砂巖地層，并與小型蘆木、斜交管狀蟲穴共生，反映Unio化石動物群對底質沉積物粒度的粗細適應性較強，反映水流動蕩的河口環境(圖版Ⅰ-d)，推測指示湖水深度3～15m。

指示閉塞湖沼澤環境的Sibreconcha動物群:該類動物群在延長組長1段層位中采獲，雖然代表種僅為Sibreconcha shensiensis，個體數量也不多，但對整個延長組瓣鰓類動物群組分的劃分上仍有重要意義，標志著晚三疊世晚期直到侏羅紀的種屬已開始出現。它殼體扁小、較薄，紋飾細密，采集層位多與碳屑植物碎片共生，反映閉塞湖灣或湖沼環境。推測指示水體深度為2～10m。

1.2介形類生態環境分析

介形類作為水生甲殼動物廣泛分布于河流、沼澤、湖泊與海洋等各類水體種，pH值大于7的微堿性水體適合介形類繁殖。根據國內外五大湖(撫仙湖、圖爾卡納湖、的的喀喀湖、里海、貝加爾湖)現存種屬統計，絕大部分生活于2～30m濱淺湖區，極個別種屬，或地區性新種可生活在大于30m水深[6]。根據在延長組所采的化石特征與成巖關系可具體反映兩類環境：

指示淺湖—半深湖環境的Tungchania動物群：該類動物群以Tungchania houae和T.aurita化石為主，且均為帶有鄂爾多斯盆地地區性色彩的屬種，適應性強，殼壁較厚，側視近卵形或近長方形，殼面具有不明顯的小穴或呈細網狀—蜂窩狀，采集層主要集中在延長組長7段黑色頁巖、粉砂質泥巖中，成層密集分布，并與魚鱗片共生(圖版Ⅰ-e)。推測此類動物群為營底棲—半浮游生活狀態，指示淺湖—半深水環境，推測水深15～30m，也可能大于30m。

指示淺湖—河口三角洲環境的Darwinula動物群:Darwinula的現生種多生活于淡水—半咸水的河湖環境中，營養豐富的濱淺湖底和河口三角洲地帶較為繁盛。延長組中上部呈現達爾文介與柳氏介、銅川介共生的狀態，多層分布。巖性主要為深灰色含植物碎片的泥質粉砂巖和粉砂質泥巖，并在垂向上與水下分流河道與河口壩共生。綜合分析，應反映淺湖—河口環境。推測水深小于5～10m。

1.3葉肢介類生態環境分析

現代葉肢介多生活在內陸的弱堿性環境。據王思恩[7]觀察，在沖積平原的水塘、溝渠、河漫湖泊，甚至在一些暫時性的水域(如田野上的小水坑、稻田、半沙漠區近似干涸的咸水湖)和青藏高原湖泊中都能發現它的蹤影。最適合葉肢介生活的水溫為13℃～34℃，適宜水體的pH值范圍為7.6～9.5。延長組地層中葉肢介化石數量豐富，但屬類比較單調，計有3屬11種，真葉肢介屬Euestheria占絕對優勢，其次為何氏葉肢介屬Howellites有2種(圖版Ⅰ-f)，北方雕飾葉肢介僅一種。根據與圍巖關系可大概指示兩種環境，一種采自含植物屑較豐富的粉砂質泥巖中，垂向上可與薄煤線、直立管跡共生，可反映覆水沼澤環境，推測水深0.5～2m；另一種殼體較小，可能為幼蟲，產于深灰色泥巖和頁巖中(如延長張家灘延長組長7段黑灰色泥巖頂部)，應屬淺湖環境。

1.4脊椎動物魚類生態環境分析

鄂爾多斯盆地晚三疊世延長組地層中已發現與海相有關的魚類既有空棘魚目的空棘魚類、裂齒目的裂齒魚、鱘魚目的龍魚、古鱘亞目的錐體魚，也有軟骨魚類的楊氏方鮫魚[8]。但在鄂爾多斯盆地晚三疊世延長組發現的上述魚類化石層位絕大多數含有典型的陸相動植物群類化石[8]；據蘇德造[9]對鄂爾多斯盆地三疊鱈魚化石的研究發現，該鱈魚化石既與上述海相魚類同屬同一層段，在形態上與美國海相晚三疊世的葉魯瑟歐鱈很接近，又與四川盆地上三疊統須家河組煤系地層中的蜀鱈相似。這種特征即應該充分考慮到魚類的洄游性；另外也應該考慮到生物由海相到陸相或由陸相到海相的變異性，以及其對水體古鹽度的適應性等因素，即湖泊水體鹽度增加也可有類似海魚適應生存[9]。總之，我們根據發現魚類化石的鄂爾多斯盆地晚三疊世延長組地層絕大多數含陸相動物群化石的特點，推測晚三疊世延長組湖盆作為內陸湖盆的推斷理由更為充分。上述營游泳生活的魚類，產層主要為黑色頁巖或油頁巖，可反映半深湖—深水相，預測水深大于35～60m。

據孫肇才等[10]報告采自鄂爾多斯盆地隴東地區延長組長7段地層的底鱟蟲(Phylopoda)化石，屬葉足類，現代該類生物為一年生淡水生物，適宜生長于水淺、安靜、溫度16℃～17℃有機質充足的水域中，不過幼蟲可浮游至更深的水體中，因此結合它產出于延長組長7段黑色泥頁巖中，可推測反映淺湖—半深湖環境。

2　生物相帶劃分及古水深預測

依據延長組各門類生物化石的生態特征，結合所含化石的層段平面分布狀況，可劃分出4個生物相帶[11-12]，并編繪出鄂爾多斯盆地晚三疊世延長組綜合生物相帶模式圖(圖2)。

河流—沼澤生物相帶(A帶):該相帶動物化石較為稀少，相對高等與低等植物繁茂。在河流相沉積中，多為硅化木及植物干莖碎屑；在泛濫平原和沼澤沉積中，鄂爾多斯盆地晚三疊世是Danaecopsis-Bernoullia(擬丹尼蕨—貝爾腦蕨)植物群繁盛時期，它們的化石量大且保存完好，相同地層中也可發現少量介形類Darwinula、葉肢介Euestheria、輪藻和瓣鰓類Sibreconcha等。推測古水深1～2m。

濱岸—河口三角洲生物相帶(B帶):該生物相帶處于氧分充足、水體動蕩、有機質豐富，最適宜那些抗風浪、食泥砂、殼體厚個體大的生物生長。本生物相帶生物化石除含大量植物碎屑外，動物化石較豐富，以個體較大的Unio占絕對優勢，主要為：U.xuefeng-chuanensis, U.ningxiaensis, U.huangbogouensis,和U.wayaopuensis，尚含有一定數量介形類：Darwinula，Lutkevicninella以及葉肢介Euestheriia化石等。推測古水深3～15m。

淺湖生物相帶(C帶):該生物相帶處于氧化—弱還原環境，水域開闊且有機質豐富，最適宜各門類生物生長繁殖，地層中保存的生物化石也極豐富。瓣鰓類以Shaanxiconcha為主；介形類以Tungchania為主，含一定量的Darwinula, Gomphocythere, Lutkevichinlla；葉肢介Euestheria(幼蟲)也有相當數量保存；另外營游泳或飄浮的魚類及鱟也有一定數量分布。產出層位巖性多具水平層理的暗色泥巖或粉砂質泥巖，含菱鐵礦結核，這也反映了淺湖環境。推測古水深15～35m。

半—深湖生物相帶(D帶):該生物相帶水體較深，處于缺氧還原環境，低棲生物難以生存，主要以營游泳生活的魚類及適應漂浮的各種低等植物，如各種藻類為主，以及屬葉足類鱟和少量營半浮游生活的介形類。產出的巖性主要為水平層理發育的含星散狀黃鐵礦的灰黑色泥頁巖和油頁巖，主要反映了半—深湖沉積環境。推測水深在35～60m范圍。

3　結論及地質意義

古生物化石組合研究得出，鄂爾多斯盆地在晚三疊世時期發育水體廣闊的淡水湖盆，氣候溫暖潮濕。推測屬于水深不超過60m的寬廣湖盆，并且盆地內深湖區發育范圍有限。

根據古生物化石組合劃分出河流—沼澤生物相帶、濱岸—河口三角洲生物相帶、淺湖生物相帶、半—深湖生物相帶；這為根據古生物化石組合預測沉積盆地巖相古地理另辟一條道路。

由湖岸到深湖發育的古生物相態分布模式及其豐富程度，可以展示出不同的古生物相帶；反映不同的湖泊水體深度，顯示不同的沉積體系古生物組合特征。這對古湖泊生產力的判斷以及沉積有機質的形成與保存的研究；對晚三疊世延長期湖盆巖相古地理恢復；以及對鄂爾多斯晚三疊世延長期深湖區非常規致密油藏的勘探均提供了可靠的基礎地質依據，具有重要的理論和實際意義。

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11楊華，傅強，付金華. 鄂爾多斯晚三疊世盆地沉積層序與油氣成藏[M].北京:地質出版社，2007，11-20.[YangHua,FuQiang,FuJinhua.SedimentarySequenceandOil&GasAccumulationinLateTriassicOrdosBasin[M].Beijing:GeologicalPublishingHouse，2007：11-20.]

12馮勝斌，袁效奇，賀靜,等.鄂爾多斯盆地西緣石溝驛地區晚三疊世沉積構造環境及其地質意義[J]，世界地質，2008，27(4)：378-386.[FengShengbin,YuanXiaoqi,HeJing,etal.GeologicalenvironmentofUpperTriassicsedimentinShigouyiregionofwesternOrdosBasinanditsgeologicalsignificance[J].GlobalGeology，2008，27(4)：378-386.]

ThePaleontologyPhaseZonesandItsGeologicalSignificanceontheLateTriassicYanchangStagePalaeo-lacustrineOrdosBasin

YANGHua1FUQiang2QIYaLin1ZHOUXinPing1GONGNing2HUANGShaoXiong2

(1.NationalEngineeringLaboratoryforExploration&DevelopmentofLow-PermeabilityOil&GasFileds,Xi’an710018,China;2.SchoolofOceanandEarthScience,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

OrdosBasinintheLateTriassicstagedevelopedlarge-scaledepressionlakebasin.TheriseandfallofLakewateraffectedtheareaofthesedimentation,depthanddepositionalsystemdistributioninthelakebasin,therebyaffectingthewholebasincharacteristicsofthedevelopmentofthesourcerockcombination,reservoirandseallingrockintheLateTriassicformation.Throughidentificationofoutcrop,drillingrockcorespalaeontologicalfossils,combinedwithpaleontologicalassemblagesofOrdosBasinintheLateTriassiclacustrinepaleo-ecologicalenvironmentwererecovered.ItisconcludedthattheLate-TriassicOrdosBasinwasashallowlakeinwhichthedepthofthewaterwaslessthan60m,thesalinityofthewaterwasfreshwater-brackishandtheweatherwaswarmandhumid.Fromtheshoretothelakecentreitcanbedividedintofourpaleontologyphase:river-marshbiofacies-assemblagezoneinwhichthewaterdepthwaspredictedwithin1～2m,shore-deltabiofacies-assemblagezoneinwhichthewaterdepthwaspredictedwithin3～15m,shallowlakebiofacies-assemblagezoneinwhichthewaterdepthwaspredictedwithin15～35mandsemi-deeplakebiofacies-assemblagezoneinwhichthewaterdepthwaspredictedbetween35～60m.TheseconclusionshaveimportanttheoreticalsignificancetounderstandingthecharacteristicoftheOrdoslakebasininlateTriassicYanchangStage.Thesefaciesdivision,fortherestorationoftheOrdosBasinduringtheLateTriassiclithofaciespalaeogeographylaidthefoundationfortheextensionofthesedimentarybasinboundaries,depositionalsystemsandsedimentaryfaciesdivision.

OrdosBasin;thelateTriassiclake;paleoecologicalenvironment;sedimentaryfacies;paleolakewaterdepth

1000-0550(2016)04-0688-06

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.04.009

2016-03-10； 收修改稿日期： 2016-05-06

國家重大科技專項(2011ZX05044-001)[Foundation:NationalScienceandTechnologyMajorProject,No: 2011ZX05044-001]

楊華男1963年出生教授級高級工程師沉積地質與石油地質E-mail:yh_cq@petrochina.com.cn

傅強教授石油地質與沉積地質E-mail:fuqiang@tongji.edu.cn

P586531A

1000-0550(2016)04-0694-13

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.04.010