楊　華　傅　強(qiáng)　齊亞林　周新平　龔　寧　黃少雄

(1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室　西安　710018； 2.同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院　上?！?00092)

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鄂爾多斯盆地晚三疊世延長(zhǎng)期古湖盆生物相帶劃分及地質(zhì)意義

楊華1傅強(qiáng)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(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室西安710018； 2.同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院上海200092)

鄂爾多斯盆地晚三疊世發(fā)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(fā)育分布，進(jìn)而影響全盆地晚三疊延長(zhǎng)統(tǒng)地層生儲(chǔ)蓋組合的發(fā)育特征。通過野外剖面、鉆井巖芯中古生物化石的鑒定，結(jié)合古生物組合特征對(duì)鄂爾多斯盆地晚三疊世湖盆的古生物生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了恢復(fù)。確定鄂爾多斯晚三疊世湖盆是一個(gè)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(huán)境。從湖岸到湖心，可以劃分為預(yù)測(cè)古水深1～2m的河流—沼澤生物相帶；預(yù)測(cè)古水深3～15m的濱岸—河口三角洲生物相帶；預(yù)測(cè)古水深15～35m的淺湖生物相帶；預(yù)測(cè)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(fù)鄂爾多斯盆地晚三疊世時(shí)期的巖相古地理奠定了基礎(chǔ),為盆地延長(zhǎng)組沉積邊界、盆地內(nèi)沉積體系發(fā)育展布以及沉積相帶的劃分提供了堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)依據(jù)，具有理論與實(shí)際意義。

鄂爾多斯盆地 晚三疊世湖盆 古生態(tài)環(huán)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(fā)生了強(qiáng)烈的沖斷、褶皺、疊置甚至推覆等構(gòu)造活動(dòng)，華北地塊西緣極度下沉，加上海水不時(shí)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(cè)形成了沖積扇—三角洲沉積體系,來自東北部地臺(tái)區(qū)的沉積物則在盆地東側(cè)構(gòu)筑成了沖積平原和三角洲沉積體系,富含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒沉積物分布于靠近盆地西緣的沉積中心內(nèi)[1]。晚三疊世末期，盆地西緣構(gòu)造活動(dòng)減弱，沉積作用變得平緩,原來規(guī)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(jié)束了湖盆發(fā)育過程。

鄂爾多斯盆地晚三疊世時(shí)期發(fā)育的湖盆面積較大，水退水進(jìn)頻繁，僅以殘留在鄂爾多斯盆地內(nèi)(不包括向東南鄭州方向延伸和向北西甘肅方向擴(kuò)展)湖盆最大擴(kuò)張期的范圍就超過10104km2。通過湖相泥巖采用不同地球化學(xué)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(zhì)[2]，適合多門類的動(dòng)物和低等水生植物生長(zhǎng)與繁殖，它們的死亡為中生代地層提供了優(yōu)質(zhì)的生烴母質(zhì)。隨著近年來鄂爾多斯盆地石油勘探的不斷深入，勘探領(lǐng)域逐漸向深湖區(qū)展開，并在深湖區(qū)域發(fā)現(xiàn)了較大面積的致密油藏。因此，鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)期湖盆沉積巖相古地理的恢復(fù)、湖盆水體分布范圍乃至深度預(yù)測(cè)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(tài)、湖盆水體與沉積范圍耦合關(guān)系，不僅具有古生物環(huán)境與沉積學(xué)研究的理論意義，而且對(duì)于盆地內(nèi)非常規(guī)致密油氣勘探也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1　鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)構(gòu)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(huán)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(zhǎng)組地層露頭剖面的古生物面貌(圖1)，結(jié)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(zhǎng)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(zhǎng)陜西蚌)類群為代表，計(jì)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(jì)有3屬20多種。介形類化石早期以銅川介為代表，計(jì)有2屬8種；晚期以達(dá)爾文介—柳氏介—銅川介組合為特征，計(jì)4屬18種。葉肢介類化石以Euestheria真葉肢介數(shù)量最多，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，計(jì)有3屬11種。魚類化石的發(fā)現(xiàn)和研究具有較長(zhǎng)的歷史，周曉和、劉憲亭[3]首先報(bào)導(dǎo)了陜西橫山麒麟溝延長(zhǎng)組長(zhǎng)1段地層中發(fā)現(xiàn)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(bào)導(dǎo)了采自延長(zhǎng)張家灘地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)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(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)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(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段油頁巖中的Txiassodus yanchangensis(延長(zhǎng)三疊鱈)。作者在陜西韓城的薛峰川剖面延長(zhǎng)組長(zhǎng)9段頂部也采集到完整魚類化石(圖版Ⅰ-a),展現(xiàn)出晚三疊世延長(zhǎng)期鄂爾多斯盆地是一個(gè)水體面積寬廣的湖盆面貌特征。

獲得了延長(zhǎng)組古生物發(fā)育的古生態(tài)、古環(huán)境等方面的信息。依據(jù)化石組合特征、發(fā)育程度、殼體特征及化石產(chǎn)出圍巖巖性，并結(jié)合保留下來的現(xiàn)代生物種屬的生態(tài)環(huán)境，可推測(cè)并判斷出鄂爾多斯盆地晚三疊世古湖盆發(fā)育時(shí)期的古生態(tài)環(huán)境：

1.1瓣鰓類化石生態(tài)環(huán)境分析

指示正常湖相或淺湖的Shaanxiconcha動(dòng)物群化石:該類動(dòng)物群化石原稱鳥臨姆蚌屬(Utschamiella)，殼薄、個(gè)體小至中等，殼形變異大，呈長(zhǎng)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(gè)體數(shù)量多，其中長(zhǎng)陜西蚌在延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段底部密集成層分布，達(dá)到極繁盛(圖版Ⅰ-b)，三角—斜卵陜西蚌化石在延長(zhǎng)組長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5段粉砂質(zhì)泥巖中也高密度產(chǎn)出(圖版Ⅰ-c)，前者反映最大湖侵開始，后者反映淺湖環(huán)境。推測(cè)指示湖水深度10～35m。

指示湖岸線附近或河口環(huán)境的Unio化石動(dòng)物群:該動(dòng)物群現(xiàn)代廣泛分布，常見于湖泊、水溝、池塘和水庫中。在延長(zhǎng)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(zhǎng)，呈橫長(zhǎng)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(guī)則的較寬同心圓。

據(jù)延河剖面張家灘延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段本類化石采集層位為浪成泥質(zhì)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(dòng)物群對(duì)底質(zhì)沉積物粒度的粗細(xì)適應(yīng)性較強(qiáng)，反映水流動(dòng)蕩的河口環(huán)境(圖版Ⅰ-d)，推測(cè)指示湖水深度3～15m。

指示閉塞湖沼澤環(huán)境的Sibreconcha動(dòng)物群:該類動(dòng)物群在延長(zhǎng)組長(zhǎng)1段層位中采獲，雖然代表種僅為Sibreconcha shensiensis，個(gè)體數(shù)量也不多，但對(duì)整個(gè)延長(zhǎng)組瓣鰓類動(dòng)物群組分的劃分上仍有重要意義，標(biāo)志著晚三疊世晚期直到侏羅紀(jì)的種屬已開始出現(xiàn)。它殼體扁小、較薄，紋飾細(xì)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(huán)境。推測(cè)指示水體深度為2～10m。

1.2介形類生態(tài)環(huán)境分析

介形類作為水生甲殼動(dòng)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(jù)國(guó)內(nèi)外五大湖(撫仙湖、圖爾卡納湖、的的喀喀湖、里海、貝加爾湖)現(xiàn)存種屬統(tǒng)計(jì)，絕大部分生活于2～30m濱淺湖區(qū)，極個(gè)別種屬，或地區(qū)性新種可生活在大于30m水深[6]。根據(jù)在延長(zhǎng)組所采的化石特征與成巖關(guān)系可具體反映兩類環(huán)境：

指示淺湖—半深湖環(huán)境的Tungchania動(dòng)物群：該類動(dòng)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(qū)性色彩的屬種，適應(yīng)性強(qiáng)，殼壁較厚，側(cè)視近卵形或近長(zhǎng)方形，殼面具有不明顯的小穴或呈細(xì)網(wǎng)狀—蜂窩狀，采集層主要集中在延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段黑色頁巖、粉砂質(zhì)泥巖中，成層密集分布，并與魚鱗片共生(圖版Ⅰ-e)。推測(cè)此類動(dòng)物群為營(yíng)底棲—半浮游生活狀態(tài)，指示淺湖—半深水環(huán)境，推測(cè)水深15～30m，也可能大于30m。

指示淺湖—河口三角洲環(huán)境的Darwinula動(dòng)物群:Darwinula的現(xiàn)生種多生活于淡水—半咸水的河湖環(huán)境中，營(yíng)養(yǎng)豐富的濱淺湖底和河口三角洲地帶較為繁盛。延長(zhǎng)組中上部呈現(xiàn)達(dá)爾文介與柳氏介、銅川介共生的狀態(tài)，多層分布。巖性主要為深灰色含植物碎片的泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)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(yīng)反映淺湖—河口環(huán)境。推測(cè)水深小于5～10m。

1.3葉肢介類生態(tài)環(huán)境分析

現(xiàn)代葉肢介多生活在內(nèi)陸的弱堿性環(huán)境。據(jù)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(shí)性的水域(如田野上的小水坑、稻田、半沙漠區(qū)近似干涸的咸水湖)和青藏高原湖泊中都能發(fā)現(xiàn)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(zhǎng)組地層中葉肢介化石數(shù)量豐富，但屬類比較單調(diào)，計(jì)有3屬11種，真葉肢介屬Euestheria占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，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(jù)與圍巖關(guān)系可大概指示兩種環(huán)境，一種采自含植物屑較豐富的粉砂質(zhì)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(huán)境，推測(cè)水深0.5～2m；另一種殼體較小，可能為幼蟲，產(chǎn)于深灰色泥巖和頁巖中(如延長(zhǎng)張家灘延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段黑灰色泥巖頂部)，應(yīng)屬淺湖環(huán)境。

1.4脊椎動(dòng)物魚類生態(tài)環(huán)境分析

鄂爾多斯盆地晚三疊世延長(zhǎng)組地層中已發(fā)現(xiàn)與海相有關(guān)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(zhǎng)組發(fā)現(xiàn)的上述魚類化石層位絕大多數(shù)含有典型的陸相動(dòng)植物群類化石[8]；據(jù)蘇德造[9]對(duì)鄂爾多斯盆地三疊鱈魚化石的研究發(fā)現(xiàn)，該鱈魚化石既與上述海相魚類同屬同一層段，在形態(tài)上與美國(guó)海相晚三疊世的葉魯瑟?dú)W鱈很接近，又與四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組煤系地層中的蜀鱈相似。這種特征即應(yīng)該充分考慮到魚類的洄游性；另外也應(yīng)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(duì)水體古鹽度的適應(yīng)性等因素，即湖泊水體鹽度增加也可有類似海魚適應(yīng)生存[9]?？傊?，我們根據(jù)發(fā)現(xiàn)魚類化石的鄂爾多斯盆地晚三疊世延長(zhǎng)組地層絕大多數(shù)含陸相動(dòng)物群化石的特點(diǎn)，推測(cè)晚三疊世延長(zhǎng)組湖盆作為內(nèi)陸湖盆的推斷理由更為充分。上述營(yíng)游泳生活的魚類，產(chǎn)層主要為黑色頁巖或油頁巖，可反映半深湖—深水相，預(yù)測(cè)水深大于35～60m。

據(jù)孫肇才等[10]報(bào)告采自鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段地層的底鱟蟲(Phylopoda)化石，屬葉足類，現(xiàn)代該類生物為一年生淡水生物，適宜生長(zhǎng)于水淺、安靜、溫度16℃～17℃有機(jī)質(zhì)充足的水域中，不過幼蟲可浮游至更深的水體中，因此結(jié)合它產(chǎn)出于延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段黑色泥頁巖中，可推測(cè)反映淺湖—半深湖環(huán)境。

2　生物相帶劃分及古水深預(yù)測(cè)

依據(jù)延長(zhǎng)組各門類生物化石的生態(tài)特征，結(jié)合所含化石的層段平面分布狀況，可劃分出4個(gè)生物相帶[11-12]，并編繪出鄂爾多斯盆地晚三疊世延長(zhǎng)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(dòng)物化石較為稀少，相對(duì)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(shí)期，它們的化石量大且保存完好，相同地層中也可發(fā)現(xiàn)少量介形類Darwinula、葉肢介Euestheria、輪藻和瓣鰓類Sibreconcha等。推測(cè)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(dòng)蕩、有機(jī)質(zhì)豐富，最適宜那些抗風(fēng)浪、食泥砂、殼體厚個(gè)體大的生物生長(zhǎng)。本生物相帶生物化石除含大量植物碎屑外，動(dòng)物化石較豐富，以個(gè)體較大的Unio占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，主要為：U.xuefeng-chuanensis, U.ningxiaensis, U.huangbogouensis,和U.wayaopuensis，尚含有一定數(shù)量介形類：Darwinula，Lutkevicninella以及葉肢介Euestheriia化石等。推測(cè)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(huán)境，水域開闊且有機(jī)質(zhì)豐富，最適宜各門類生物生長(zhǎng)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(dāng)數(shù)量保存；另外營(yíng)游泳或飄浮的魚類及鱟也有一定數(shù)量分布。產(chǎn)出層位巖性多具水平層理的暗色泥巖或粉砂質(zhì)泥巖，含菱鐵礦結(jié)核，這也反映了淺湖環(huán)境。推測(cè)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(huán)境，低棲生物難以生存，主要以營(yíng)游泳生活的魚類及適應(yīng)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(yíng)半浮游生活的介形類。產(chǎn)出的巖性主要為水平層理發(fā)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(huán)境。推測(cè)水深在35～60m范圍。

3　結(jié)論及地質(zhì)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(shí)期發(fā)育水體廣闊的淡水湖盆，氣候溫暖潮濕。推測(cè)屬于水深不超過60m的寬廣湖盆，并且盆地內(nèi)深湖區(qū)發(fā)育范圍有限。

根據(jù)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(jù)古生物化石組合預(yù)測(cè)沉積盆地巖相古地理另辟一條道路。

由湖岸到深湖發(fā)育的古生物相態(tài)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(duì)古湖泊生產(chǎn)力的判斷以及沉積有機(jī)質(zhì)的形成與保存的研究；對(duì)晚三疊世延長(zhǎng)期湖盆巖相古地理恢復(fù)；以及對(duì)鄂爾多斯晚三疊世延長(zhǎng)期深湖區(qū)非常規(guī)致密油藏的勘探均提供了可靠的基礎(chǔ)地質(zhì)依據(jù)，具有重要的理論和實(shí)際意義。

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

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

傅強(qiáng)教授石油地質(zhì)與沉積地質(zhì)E-mail:fuqiang@#edu.cn

P586531A

1000-0550(2016)04-0694-13

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.04.010