東海陸架西湖凹陷新生代沉積地層時(shí)代厘定

陳忠云，魯法偉，張建培，張 濤

（中海石油（中國(guó)）有限公司上海分公司，上海 200030）

自上世紀(jì)80年代以來(lái)，地質(zhì)礦產(chǎn)部上海海洋地質(zhì)調(diào)查局、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所等單位，對(duì)西湖凹陷的生物地層做了較為系統(tǒng)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(duì)地層時(shí)代的歸屬存在一定爭(zhēng)議。例如，周秀芳等依據(jù)孢粉和輪藻化石資料將花港組地層時(shí)代歸屬為漸新世[2]，武法東等依據(jù)花港組發(fā)現(xiàn)的海綠石以及沉積環(huán)境的分析認(rèn)為花港組地層時(shí)代可能為始新世[3]；同時(shí)平湖組、花港組以上地層時(shí)代研究較少。隨著西湖凹陷勘探開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步深入，地層時(shí)代的厘定對(duì)于地層劃分與區(qū)域?qū)Ρ纫约暗葧r(shí)地層格架的建立愈加重要。本文從孢粉組合出發(fā)，分析孢粉組合發(fā)育所對(duì)應(yīng)的古氣候特征，結(jié)合有孔蟲(chóng)和超微化石資料，對(duì)西湖凹陷新生代各組地層時(shí)代進(jìn)行厘定。

1 區(qū)域地質(zhì)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(yú)島隆褶帶為界，西面自北向南與虎皮礁隆起、長(zhǎng)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(gè)構(gòu)造帶，即西部斜坡帶、中央洼陷—反轉(zhuǎn)構(gòu)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(fā)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(jì)地層時(shí)代討論

2.1 平湖組

圖1 西湖凹陷構(gòu)造區(qū)劃示意圖(據(jù)文獻(xiàn)[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(fā)育孢粉組合為海金沙孢—單縫水龍骨科孢子—粗網(wǎng)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(fā)現(xiàn)Nonionella alabamensis，該種是美國(guó)中始新統(tǒng)Wilcox群的標(biāo)志分子之一；還產(chǎn)Subbotina angiporoides lindiensis、S. linaperta、Globorotalia (T.)cerrozulensis等浮游有孔蟲(chóng)，指示P14-P16帶。發(fā)現(xiàn)Cribrocentrum reticulatum、Reticulofenestra umbilica、R. dictyoda、Discoaster bardadiensis等超微化石組合，指示中始新世。還發(fā)現(xiàn)海金沙孢-杉粉-榛木粉孢粉組合，見(jiàn)于鄰區(qū)臺(tái)北坳陷中始新統(tǒng)。從氣候變化來(lái)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(zhǎng)。因此，平湖組四段、五段、六段地層時(shí)代為中始新世魯?shù)厶赝砥凇蜖柾ㄆ凇?/p>

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

平湖組一段中發(fā)現(xiàn)腹足類Taiwancorbicula sp.，該化石與臺(tái)灣四棱砂巖所產(chǎn)化石大致相同，時(shí)代為晚始新世。在平湖組二、三段中發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)榿木粉-杉粉組合，尤其是榿木粉化石占優(yōu)勢(shì)的組合，此組合在北部灣盆地流沙港組中曾有所發(fā)現(xiàn)。因此，平湖組一、二、三段地層時(shí)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(shí)期發(fā)現(xiàn)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(jiàn)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(fā)現(xiàn)，表明其時(shí)代應(yīng)相近。西湖凹陷鉆井地質(zhì)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(dá)72%，表明該地層沉積時(shí)期氣候變冷，應(yīng)該是23.8Ma、MAi-1氣候變涼事件在本區(qū)的響應(yīng)。本井2620～2632m發(fā)現(xiàn)瓜星介Berocypris、近指紋瓜星介Berocypris substiata，這些化石曾見(jiàn)于華北地區(qū)漸新統(tǒng)東營(yíng)組。B井花港組中2112m、2140m發(fā)現(xiàn)了Dictyococcites bisectus、Cyclicargolithus abisectus以及 Cyclicargolithus fl oridanus，D. bisectus時(shí)限為NP16-NN1下部、C. abisectus時(shí)限為NP24-NN1下部、C. floridanus時(shí)限為NP20-NN6帶，這些化石交集為NP24-NN1下部。C井2466～2506m發(fā)現(xiàn)Cyclicargolithus floridanus、Dictyococcites bisectus占優(yōu)勢(shì)的超微化石組合，并見(jiàn)Helicosphaera recta，屬NP24-NP25帶。從孢粉組合和超微化石來(lái)看，花港組地層時(shí)代應(yīng)歸屬晚漸新世。

然而，花港組還發(fā)現(xiàn)了指示始新世的化石，包括有孔蟲(chóng)、溝鞭藻以及海綠石[3]。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)這些化石具有以下共同特點(diǎn)：（1）每口井化石出現(xiàn)的層數(shù)少；（2）溝鞭藻的化石豐度低；（3）能確切厘定時(shí)代的超微化石出現(xiàn)新老共生現(xiàn)象；（4）花港組所有能定始新世時(shí)代的化石，均和平湖組能定時(shí)代的化石相同；（5）花港組所有能定始新世時(shí)代的海相化石均和孢粉、介形蟲(chóng)及氣候地層學(xué)、層序地層學(xué)的結(jié)論相矛盾，也和超微化石自身結(jié)論相矛盾?；ǜ劢M中存在的始新世有孔蟲(chóng)、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(chǎn)的超微化石是一個(gè)新老化石混雜的化石組合，既有始新統(tǒng)化石Cribrocenerum reticulatum、Helicosphaera seminulum，也有漸新統(tǒng)的化石Discoaster taniiornatus、Helicosphaera recta、Cyclicargolithus floridaus、Dictyococcites bisectus。如果依據(jù)優(yōu)勢(shì)種C. floridanus、D. bisectus來(lái)定時(shí)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(jù)，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(jù)，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(xiàn)象。

3 新近紀(jì)地層時(shí)代討論

3.1 龍井組

龍井組發(fā)育海相泥巖，發(fā)現(xiàn)含有少量有孔蟲(chóng)、鈣質(zhì)超微化石和孢粉化石，其中鈣質(zhì)超微有早中新世的Sphenoliththus heteromorphus。該化石首次出現(xiàn)于NH3帶上部，因此確定龍井組地層時(shí)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(yōu)勢(shì)的孢粉在中國(guó)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(shí)在日本本州島亦有揭露。根據(jù)南海北部陸架這套地層中共生的海相化石和日本相當(dāng)孢粉地層產(chǎn)地的裂變徑跡年齡值的研究，這一孢粉植物群主體的時(shí)代屬早中新世早期是無(wú)疑的。西湖凹陷龍井組下段（T14-）發(fā)育小菱粉—松粉組合（圖3），地層時(shí)代屬于早中新世早期阿啟坦期。圖2中相當(dāng)于19.5Ma、MBi-1有一次中等規(guī)模的變涼事件，在A井本組合頂也有一次中等規(guī)模氣候變涼事件，這兩個(gè)事件有一定聯(lián)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(shí)代歸屬為早中新世阿啟坦期。

西湖凹陷龍井組上段（T13-）發(fā)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(yīng)是早中新世晚期全球變熱事件的響應(yīng)，而不是中中新世早期全球變得更熱事件的響應(yīng)。與這套組合相應(yīng)的地層中發(fā)現(xiàn)了一套海侵層，這套海侵層應(yīng)屬早中新晚期全球大規(guī)模海侵的產(chǎn)物，而并非中中新世早期全球大規(guī)模海侵的產(chǎn)物。因此，將龍井組上段地層時(shí)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(fā)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(shí)期，指示氣候最熱。但在A井，由于T11的削蝕致使玉泉組發(fā)育不全，僅存在玉泉組下段地層，表示玉泉組下段沉積時(shí)期變熱。同位素年代地層（圖2）表明進(jìn)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(yīng)是這次變熱事件的響應(yīng)，所以玉泉組下段的時(shí)代地層應(yīng)為中中新世早期。

圖3 菱粉發(fā)育示意圖Fig.3 Schematic tapioca development

玉泉組上段見(jiàn)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(dá)38%；E井本段孢粉組合中菱粉，中等菱粉集中出現(xiàn)，最高達(dá)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(shù)量。這與渭河盆地中中新統(tǒng)含哺乳動(dòng)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(dāng)時(shí)氣候是溫暖濕潤(rùn)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(shí)代也應(yīng)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(shí)代意義。西湖凹陷菱粉的演化規(guī)律（圖3）表明，早中新世小菱粉發(fā)育，中中新世中等菱發(fā)育，晚中新世以后渭河菱發(fā)育。此外，玉泉組下段普遍存在海相有孔蟲(chóng)、超微化石，應(yīng)是中中新世早期大規(guī)模海侵事件的結(jié)果。因此，玉泉組上段地層時(shí)代就應(yīng)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(kāi)始變涼，這與晚中新世全球氣候變涼相吻合（見(jiàn)圖2），并且與該時(shí)期發(fā)育的腹足類Poteria sp.(Pseudaperastoma)相一致。西湖凹陷柳浪組（-T11）發(fā)育楓香粉—伏平粉—榆粉組合，為草本植物花粉；F井發(fā)現(xiàn)Sphenolithus moriformis超微化石，該化石末現(xiàn)面代表NN9帶。因此，柳浪組地層時(shí)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(jìn)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(jìn)一步下降，這與上新世氣溫（圖2）進(jìn)一步下降相吻合。西湖凹陷三潭組（T0-T10）發(fā)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(shí)代屬上新世。

4 第四紀(jì)地層時(shí)代討論

東海群見(jiàn)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(yīng)的假輪蟲(chóng)—星輪蟲(chóng)有孔蟲(chóng)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(jìn)入了第四系。

5 結(jié)論

通過(guò)上述討論，得出以下結(jié)論:

（1）平湖組六段、五段、四段地層時(shí)代歸屬為中始新世魯?shù)厶赝砥凇蜖柾ㄆ?，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(wěn)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(duì)比，超微化石指示NP24-NP25帶；該地層出現(xiàn)的始新世化石是由于再沉積作用而形成，因此將花港組時(shí)代歸屬為晚漸新世夏特期。

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

（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(shí)代歸屬對(duì)于等時(shí)地層格架建立、判斷沉積環(huán)境、指導(dǎo)油氣勘探具有重要意義。同時(shí)平湖組以下地層由于埋藏深、資料有限，開(kāi)展的研究工作較少。隨著西湖凹陷勘探的進(jìn)一步深入以及更多資料的獲取，有必要對(duì)古近系及其以下地層時(shí)代開(kāi)展進(jìn)一步的分析研究。

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