春光油田晚白堊世地層研究進展

劉珊祿，涂 黎，柯 思，王延鵬，程志偉，南科為

(中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽 473132)

春光油田晚白堊世地層研究進展

劉珊祿，涂 黎，柯 思，王延鵬，程志偉，南科為

(中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽 473132)

利用近兩年春光油田采集的大量古生物資料，首次發(fā)現(xiàn)并識別了春光油田的上白堊統(tǒng)，研究認為春光油田晚白堊世地層整體以一套間歇性半氧化半還原的水上沉積為主，其巖性以灰色細砂巖夾紅色和灰色泥巖、砂質泥巖為主，其中，以東南部沉積較全，往北依次減薄，往西依次尖滅。結合準噶爾盆地的古氣候及裂變徑跡等相關資料的分析，認為準噶爾盆地晚白堊世末期整體以溫暖的氣候背景為主；受燕山晚期構造運動的影響，盆地西北緣及東緣持續(xù)隆升，水體很有可能自東部昌吉凹陷、南部四棵樹凹陷迅速向研究區(qū)推進，導致區(qū)內(nèi)沉積一定厚度的晚白堊世地層。

春光油田；晚白堊世；古生物；氣候背景；構造背景；沉積環(huán)境

1 區(qū)域背景及生物組合

春光油田位于準噶爾盆地西北緣，區(qū)域構造上隸屬準噶爾盆地西部隆起區(qū)車排子凸起東部(圖1)。車排子凸起為一北西走向而向東南傾伏的三角形凸起，是一個海西晚期形成且長期繼承性發(fā)育的古凸起，其地層具有東南厚、西北薄的楔狀體特征。春光油田地層層序受多期隆升和沉降因素影響，在石炭系基巖之上依次發(fā)育白堊系下統(tǒng)吐谷魯群，古近系，新近系沙灣組、塔西河組、獨山子組及第四系。

圖1 車排子凸起構造分區(qū)(朱美衡，2009)

2013—2016年，春光油田多口井的巖心、巖屑中見有數(shù)量豐富、時代特征鮮明的晚白堊世生物化石。這套生物群的出現(xiàn)為研究區(qū)地層層序和沉積體系的研究提供了新的依據(jù)。

經(jīng)過系統(tǒng)分析鑒定及研究整理，發(fā)現(xiàn)晚白堊世介形蟲化石8屬11種1比較種3未定種，建立了Cyprideaavernosa-Cypridea(Pseudocypridina)gigantea-Mongolocyprisdistributa組合。

該組合介形數(shù)量豐富，化石以大個體的Cyprideacavernosa,Cypridea(Pseudocypridina)gigantea與中等個體的Talicypridea及小個體的Candona混生為主。除組合分子外，還見有：Candonabagmodica,C.altanulaensis,C.longireniformis,Candoniellalauta,C.mordvilkoi,Eucyprissp.,Cyprinotussp.，Talicyprideaamoena,T.reticulate,T.szczechurae,Timiriaseviasp.等。其中Talicypridea是我國晚白堊世陸相沉積盆地中的標志分子，多與晚白堊世的Cyprideacavernosa及Talicypridea屬共生[1]。Cypridea(Pseudocypridina)gigantea首見于準噶爾盆地上白堊統(tǒng)紅礫山組與紅沙泉組[2]，在吐魯番盆地駱駝峰上白堊統(tǒng)蘇巴什組，青海民和盆地、樂都上白堊統(tǒng)民和組，四川雅安上白堊統(tǒng)灌口組，湖北上白堊統(tǒng)跑馬崗組，湖南衡山、攸縣上白堊統(tǒng)戴家坪組，廣東南雄上白堊統(tǒng)南雄組，浙江衢縣上白堊統(tǒng)衢江群，江蘇上白堊統(tǒng)赤山組，泰州組，安徽宣城，郎溪上白堊統(tǒng)宣南組，山西左云上白堊統(tǒng)助馬堡組，山東萊陽上白堊統(tǒng)王氏組上段，吉林乾安、白城上白堊統(tǒng)四方臺組、明水組等亦有報道，是我國以及國外上白堊統(tǒng)的典型種。

資料顯示，在準噶爾盆地Cypridea(Pseudocypridina)gigantea出現(xiàn)層位的下部巖組中發(fā)現(xiàn)了晚白堊世早-中期脊椎動物化石，同層亦有晚白堊世馬斯特里赫特期腹足類化石組合、大型恐龍蛋化石以及同時期的輪藻化石組合。綜合生物的分布特征及時代意義分析，春光油田該組合賦存的地層應為晚白堊世晚期紅礫山組沉積，相當于Campanian-Maastrichtian期。

值得注意的是，這套典型的介形蟲組合在全區(qū)大多數(shù)研究井中均有見及，其化石不僅豐度高、組合特征一致，而且如曇花一現(xiàn)，具有短期內(nèi)爆發(fā)性出現(xiàn)而又快速消失的特點：向下與早白堊世異常豐富的高加索開口輪藻、中小型個體的女星介、刺星介的生物面貌呈斷崖式突變；向上又被上覆地層大量新生代輪藻化石快速取代，反映了白堊紀沉積末期沉積環(huán)境的一種驟然變化，具有較強的地層劃分及對比意義。

2 地層概況及分布特征

晚白堊世沉積特征在準噶爾盆地內(nèi)區(qū)別較大，巖組名稱也因地而異[3](表1)。以木壘-烏蘇-精河一線作為南北緣分區(qū)界限，南緣自下而上分東溝組(K2d)、紫泥泉子組(K2-E2z)；西北緣和北部分艾里克湖組(K2a)、紅礫山組(K2h)；東北緣為紅砂泉組(K2hs)。

關于研究區(qū)上白堊統(tǒng)的分布，前人認為[4]：晚白堊世沉積時期，受燕山運動晚期強烈活動影響，準噶爾盆地西部的車排子地區(qū)及四棵樹凹陷因構造隆升，沉積間斷，遭受剝蝕，上白堊統(tǒng)地層在車排子外已尖滅。晚白堊世的沉積主體主要分布在凸起以東地區(qū)，為一套辮狀河相、沖積扇相的紅色粗碎屑沉積。

通過對春光區(qū)塊系統(tǒng)的生物地層研究發(fā)現(xiàn)，春光油田的上白堊統(tǒng)地層分布面積較下伏吐谷魯群更廣。值得一提的是，晚白堊世類似的化石面貌在盆地南緣紫泥泉子剖面的1～6層和7層的一部分，瑪納斯河剖面下段，呼圖壁河剖面25，29及31層及呼2井鉆井剖面4～5層，呼西1、吐谷1、吐谷2、吐谷001等以及安集海河以西的安4井、西5井、卡6井、四參1井均有見及。在南緣覆蓋區(qū)的瑪納斯一帶，雖沒有資料，但可以預見該區(qū)同樣存在上白堊統(tǒng)地層。

表1 準噶爾盆地白堊系巖組劃分(據(jù)楊景林2003修改)

值得一提的是，準噶爾盆地晚白堊世的生物面貌除了集中在盆地南緣呼圖壁-瑪納斯地區(qū)外，近年陸續(xù)在腹部地區(qū)有相關報道，如盆地中央坳陷莫索灣凸起的芳3井(詹家禎等，2007)，除有典型的Talicypridea subbispinifera，Cypridea cavernosa晚白堊世介形類化石，還見有Gabonisporislabyrinthus，Aquilapollenitesattennatus，Jianghanpollisringens，Cranwelliaconspicuus，Yenjisapollisrotundatus，Liliaciditescreticus等典型的晚白堊世孢粉化石分子。除部分地方屬種未出現(xiàn)外，芳3井孢粉化石的整體面貌與松遼盆地上白堊統(tǒng)Maastrichtian期明水組的孢粉組合較為相似，指示了相似的晚白堊世晚期的沉積背景[5]。

因此，根據(jù)生物橫向分布規(guī)律分析，晚白堊世沉積晚期，春光油田與車排子凸起兩側的昌吉凹陷、四棵樹凹陷很有可能已經(jīng)連片成層，水面相當開闊。

3 上白堊統(tǒng)巖性劃分及連井對比

春光油田上白堊統(tǒng)紅礫山組的巖性主要以灰白色砂礫巖夾灰色、紅色泥巖、泥質粉砂巖為主，具有高度的一致性。

從測井曲線組合特征來看，在下白堊統(tǒng)吐谷魯群頂部之上，泥巖基線發(fā)生明顯偏移，自然電位和自然伽馬值明顯偏低，巖性由下段的紅色、灰色泥巖與泥質粉砂互層的細質沉積變成了以灰色細砂巖為主的粗粒沉積。巖電性在界限附近的變化反映了沉積自下而上，由早期的持續(xù)沉積變成后期的間歇性沉積，沉積環(huán)境存在明顯變化。

為了更直觀地反映研究區(qū)上白堊統(tǒng)的展布情況，本文以早、晚白堊世界線附近的生物資料為基礎，結合測井、巖性特征，選取春102E-春18-1-春4-春110E連井剖面及相應的地震剖面，開展地層橫向對比研究。

由圖2、圖3可以看出，晚白堊世地層整體沉積較薄，以東南部沉積較全，往北依次減薄，往西依次尖滅。上白堊統(tǒng)地層由東向西超覆于下伏地層之上，至春4井減薄尖滅。其次還可以看出在春18-1井部位有一個古隆起，分析認為可能直接影響了晚白堊世水體在研究區(qū)的分布。總的來看，上白堊統(tǒng)內(nèi)部地震反射表現(xiàn)為中振幅強度，連續(xù)性中等-弱，與井上分層吻合程度較好。

隋風貴(2015)認為車排子地區(qū)進入白堊紀之后[6]，構造相對穩(wěn)定，中、新生代地層頻繁超剝，發(fā)育多期正序沉積旋回，且每期旋回底部都發(fā)育連續(xù)性較好的“毯砂”。研究區(qū)晚白堊世地層在東南部以灰色細砂巖夾灰色、紅色泥巖、泥質粉砂巖為主，反映了一種間歇性暴露的半氧化半還原的水上沉積環(huán)境。往北，粗顆粒成分逐漸增多，說明此時沉積環(huán)境已接近水體邊。

圖2 春102E-春18-1-春4-春110E上白堊統(tǒng)連井對比

圖3 過春102E-春18-1-春4-春110E地震剖面

4 白堊紀古氣候及沉積背景分析

白堊紀是地史上著名的暖熱時期之一[7]。資料表明，白堊紀的古地理格局雖然與現(xiàn)代較接近，但在氣溫上明顯高于現(xiàn)今同緯度氣候帶。李祥輝等根據(jù)生物古地理、黏土礦物、鈣質超微化石、氧同位素測定及氣候模擬等資料，將全球白堊紀古海洋氣候劃分為：早白堊世低溫氣候、中白堊世溫室氣候及晚白堊世冰室氣候三個時期[8](表2)。

氣候的旋回變化控制著沉積相的展布及生物群落的富集，分析可知，受古氣候的影響，準噶爾盆地在Aptian-Albian沉積時期，湖盆分布范圍有限，沉積作用不活躍，春光探區(qū)大范圍的缺失早白堊世晚期沉積。

晚白堊世伊始，迎來白堊紀最為干熱的時期，早白堊世時期幾乎覆蓋了大半個盆地的大型湖盆此時已經(jīng)急劇萎縮，僅少量地區(qū)發(fā)育這套河流相的紅色粗碎屑沉積。資料顯示[9]，目前僅在南緣頭屯河至南安集海河、準中阜康水磨河以西-古牧地背斜、西北緣艾里克湖以東附近、北部德侖山、紅礫山一帶見有晚白堊世早期的沉積地層。春光探區(qū)也受湖盆迅速萎縮的影響，缺失同期沉積。直到晚白堊世晚期，氣候出現(xiàn)短暫回涼，研究區(qū)受大規(guī)模湖泛影響，得以沉積同期地層。

張一勇(1999)將我國晚白堊世孢粉植物分為東北溫暖中生孢粉植物區(qū)和西北-東南旱生孢粉植物兩個區(qū)，后者進一步分為西北和東南兩個亞區(qū)，其中西北亞區(qū)與新疆地域大致相當。近年來的研究資料表明，準噶爾盆地晚白堊世的孢粉組合雖然具有東北孢粉植物區(qū)與西北-東南孢粉植物區(qū)過渡的特點，但整體還是與東北區(qū)溫暖氣候較為接近[5]。

李瑋(2010)通過對準噶爾盆地東西兩側造山帶裂變徑跡測年和熱演化模擬分析后認為[10]，在燕山運動中晚期，準噶爾盆地周緣造山帶存在多期隆升-剝露的熱演化歷史，除盆地西北緣經(jīng)歷了自早白堊世以來的隆升外，盆地東緣亦經(jīng)歷了晚白堊世(-90 Ma)至始新世(-25 Ma)的持續(xù)冷卻隆升事件。持續(xù)的隆升導致晚白堊世時期，水體很有可能自東部昌吉凹陷、南部四棵樹凹陷迅速向西、向北推進，在車排子地區(qū)沉積一定厚度的晚白堊世地層。

表2 白堊系氣候旋回

另一方面，通過對研究區(qū)石炭系頂古地貌構造恢復后發(fā)現(xiàn)，斜坡邊緣線以西的風化剝蝕區(qū)構造南傾，傾角約0.06°；邊緣線以東的緩坡沉積區(qū)構造東傾，傾角約1.4°。受古地貌的控制，春光油田在歷經(jīng)早白堊世的準平原化作用后，湖岸地勢更為平緩。而寬淺型湖泊的水體深度一旦發(fā)生輕微變化，將會導致湖岸線的快速遷移。以準噶爾盆地西部的艾比湖為參照，東岸地表坡度僅按0.59°計算，湖面海拔每波動1 m，湖岸線將遷移97.1 m。

因此，春光油田受古氣候、古地貌、古水體的多重影響，在晚白堊世晚期湖泊水位上升，湖域擴張，沉積了紅礫山組上部Campanian-Maastrichtian期的褐紅色泥巖。晚白堊世沉積時期，燕山第四幕構造回返，在西準噶爾地區(qū)造成上白堊統(tǒng)與古近系之間的地層不整合。加之，Maastrichtian之后，氣候很快轉向炎熱干旱，準噶爾盆地發(fā)生大規(guī)模的剝蝕和沉積間斷，研究區(qū)也因此缺失古新世沉積。

5 結論

(1)根據(jù)春光油田近兩年采獲的古生物資料，認為研究區(qū)存在晚白堊世沉積，建立了研究區(qū)典型的晚白堊世介形組合Cyprideaavernosa-Cypridea(Pseudocypridina)gigantea-Mongolocyprisdistributa。這套介形類動物群不僅在全區(qū)分布穩(wěn)定，而且具有短期內(nèi)爆發(fā)性增長和快速消亡的特點，具有較好的地層劃分及對比意義，化石群的首現(xiàn)和終止層位可作為研究區(qū)上白堊統(tǒng)的頂、底界線。

(2)準噶爾盆地晚白堊世的生物群落除了集中在盆地南緣呼圖壁-瑪納斯地區(qū)外，在腹部地區(qū)亦有類似的組合面貌出現(xiàn)。根據(jù)生物橫向分布規(guī)律推測，白堊紀沉積晚期，春光油田與車排子凸起兩側的昌吉凹陷、四棵樹凹陷很有可能已經(jīng)連片成層。

(3)研究區(qū)晚白堊世地層整體沉積較薄，其中，以東南部沉積較厚，往北依次減薄，往西依次尖滅。其巖性主要以灰色細砂巖夾紅色、灰色泥巖、砂質泥巖為主，指示了一種間歇性暴露的半氧化半還原的水上沉積環(huán)境。

(4)根據(jù)生物古地理、黏土礦物、鈣質超微化石、氧同位素測定以及孢粉化石指示的古氣候資料，準噶爾盆地晚白堊世末期整體以溫暖的氣候背景為主，同時，受燕山晚期構造運動的影響，盆地西北緣及東緣持續(xù)隆升，水體很有可能自東部昌吉凹陷、南部四棵樹凹陷迅速向研究區(qū)推進，導致區(qū)內(nèi)沉積一定厚度的晚白堊世地層。

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編輯：黨俊芳

1673-8217(2017)03-0010-06

2016-11-29

劉珊祿，工程師，1986年生，2010年畢業(yè)于長江大學資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事石油地質與勘探工作。

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