辽东凹陷南部孔店组孢粉藻类沉积特征及环境研究

方旭蕾　 杨 飞　 王琳霖　李 强

(1. 长江大学地球科学学院， 武汉 430100； 2. 长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室， 武汉 430100；3. 长江大学地球物理与石油资源学院， 武汉 430100； 4. 中海石油(中国)有限公司天津分公司， 天津 300452)



辽东凹陷南部孔店组孢粉藻类沉积特征及环境研究

方旭蕾1，2杨 飞3王琳霖1，2李 强4

(1. 长江大学地球科学学院， 武汉 430100； 2. 长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室， 武汉 430100；3. 长江大学地球物理与石油资源学院， 武汉 430100； 4. 中海石油(中国)有限公司天津分公司， 天津 300452)

摘要：根据沉积岩内孢粉藻类的沉积特征可以还原地层沉积时期的古环境。以LD17-1-1Z井为例，通过分析孔店组41块岩屑样品的孢粉、藻类分布信息和岩性特征，结合高精度三维地震资料对辽东凹陷南部地区孔店组的古沉积环境进行恢复。岩屑样品主要岩性为浅灰色砾岩、含砾砂岩、砂岩、灰绿色泥岩和少量红色泥岩，其中发育大量孢粉化石。以孢粉、藻类对气候条件和沉积环境的指示为基础，结合岩性组合特征对研究区孔店组的气候和沉积环境进行探讨，认为研究区孔店组沉积时期主要发育形成半干旱-半湿润气候背景下的浅湖沉积环境。

关键词：辽东凹陷； 孢粉； 藻类； 古气候； 沉积环境； 孔店组

辽东湾坳陷内的孢粉和藻类化石，数量多，种类丰富，分布范围广，较好地保存于沉积岩内。相同的沉积环境孕育的生物群面貌具有趋同性，植物分布规律可以指示环境变化。孢粉和藻类均来自于植物，孢粉和藻类化石在种类、数量上的变化可以在一定程度上指示气候与环境变化。有学者研究了辽东湾地区古近系东营组和沙河街组的古环境[1-2]，但未对孔店组孢粉、藻类沉积特征和古环境演化过程进行分析。本次研究以LD17-1-1Z井的孢粉、藻类信息为基础，结合其岩性和三维地震资料对其古环境进行恢复。

1孢粉特征及古气候

研究区位于辽东湾海域东南部，西侧以中央走滑反转构造带为界，东侧紧邻胶辽隆起，北至辽东凸起南段，南以旅大32-2油田与渤东凹陷为界(见图1)。研究区孔店组沉积时期为局限湖盆沉积背景，其上部与沙河街组，下部与前古近系基底呈不整合接触，是由灰色砾岩、含砾砂岩、砂岩和绿色泥岩等组成的岩石序列，岩性表现为下粗上细，韵律较明显[3-4]。

辽东凹陷古近系含有丰富的孢粉化石。本次分析样品为采自辽东凹陷南部LD17-1-1Z井孔店组的41块岩屑。自上而下采样间隔稍有不同，3 400 — 3 800 m层段取样间隔为20 m，3 800 — 3 920 m 层段取样间隔为40 m，样品处理和鉴定由渤海石油研究院进行。根据孢粉、藻类化石纵向分布规律和含量变化等信息，建立辽东凹陷南部孔店组孢粉、藻类组合，并对其古气候进行重建。

1.1孢粉组合特征

孢粉是反演古气候变化的有效载体。不同的气候环境下发育形成不同的植物群落类型，具有明显生态特征的孢粉类型可以作为反映古湿度和古温度的指标[5-7]。辽东凹陷LD17-1-1Z井孔店组井段位于3 399 — 3 912 m深层段，可见丰富的孢粉和藻类化石，其中孢粉主要发育Abietineaepollenites-Pinuspollenites-Ephedripites-Ulmipollenites- Quercoidites组合，藻类主要发育Leiosphaeridia-Granodiscus-Pediastrum-Bohaidina组合。

古近系孔店组孢粉数量比起东营组和沙河街组略少。在已经捕获的孔店组孢粉组合中以被子植物花粉为主(质量含量为66.56%)，裸子植物花粉次之(质量含量22.99%)，藻类相对含量较低(质量含量为9.00%)，蕨类植物孢子含量最低(质量含量为1.46%)。被子植物花粉类型丰富，其中榆科花粉主要为小榆粉(Ulmipollenites Minor)、三孔脊榆粉(Ulmoideipites Tricostatus)和克氏脊榆粉(Ulmoideipites Krempii)，明显高于栎粉属(Quercoidites)；桦木科的桦粉属(Betulaepollenites)、拟榛粉属(Momipites)含量较高，并有一定数量的桤木粉属(Alnipollenites verus)、褶皱桦粉属(Betulaepollenites Plicoides)和个别副桤木粉属(Paraalnipollenites)；胡桃科仍以胡桃粉属(Juglanspollenites)和山核桃粉属(Caryapollenites)为主，偶见黄杞粉属(Engelhardtioidites)、亚三孔粉属(Subtriporopollenites)。其他被子类花粉除枫香粉属(Liquidambarpollenites)、椴粉属(Tiliaepollenites)经常见到外，桃金娘粉属(Myrtaceidites)、漆树粉属(Rhoipites)、山龙眼粉属(Proteacidites)、大戟粉属(Euphorbiacites)、木兰粉属(Magnolipollis)和古老的被子类花粉孢形粉属(Sporopollis)等含量都很低。裸子植物花粉中，单束松粉属(Abietineaepollenites)、双束松粉属(Pinuspollenites)和破隙杉粉属(Taxodiaceaepollenites Hiatus)含量较高，也有一定数量的云杉粉属(Piceaepollenites)、雪松粉属(Cedripites)、麻黄粉属(Ephedripites)和竹柏粉属(Podocarpidites)，且连续分布。此外，雏囊粉属(Parcisporites)、皱体双囊粉属(Rugubivesiculites)和拟落叶松粉属(Laricoidites)呈零星分布。藻类分子中光面球藻属(Leiosphaeridia)、粒面球藻属(Granodiscus)、盘星藻属(Pediastrum)含量较高。渤海藻属(Bohaidina)、副渤海藻属(Parabohaidina)、粒面渤海藻(Bohaidina Granulata)等渤海藻科分子也有少许分布。蕨类孢子仅见个别的水龙骨单缝孢属(Polypodiaceaesporites)、希指蕨孢属(Schizaeoisporites)。

图1　辽东凹陷南部地区构造位置

1.2古气候特征

植物生态环境中最主要的影响因素是气候，植物生态与气候有着非常密切的关系[8-10]。辽东凹陷古近系孔店组、沙河街组、东营组的孢粉植物群落组合的差异，正是对古近系气候冷暖干湿变化的响应。

根据植物对湿度、温度的敏感性和趋向性，对研究区孢粉植物和藻类进行气候区带划分。

按照温度将孢粉植物划分为亚热带、亚热带 — 温带过渡带、温带、温带 — 寒带过渡带、寒带等5类。其中，亚热带孢粉主要类型有枫香粉属、栎粉属、山核桃粉属、漆树粉属、雪松粉属、水龙骨单缝孢属；亚热带 — 温带过渡带主要孢粉类型有榆粉属、栎粉属；温带主要孢粉类型有唇形三沟粉属、副桤木粉属；温带 — 寒带过渡带主要孢粉类型有桦粉属、单束松粉属、双束松粉属；寒带孢粉类型有云杉粉属。

按照湿度将孢粉植物划分为水生、沼生、中生、旱生等4类。其中，水生代表植物花粉为伏平粉属；沼生代表植物花粉主要类型有水龙骨单缝孢属、单束松粉属、双束松粉属、桤木粉属、雪松粉属、云杉粉属等；中生主要孢粉类型有栎粉属、枫香粉属、桃金娘粉属、山核桃粉属、漆树粉属；旱生代表植物花粉类型有麻黄粉属、希指蕨孢属、唇形三沟粉属等。

研究区孔店组温度和湿度敏感孢粉统计结果显示出一定的规律。从温度方面看，孔店组沉积时期气候整体偏热。其沉积早期，主要以亚热带的枫香粉属、栎粉属、山核桃粉属和亚热带 — 温带过渡带的榆粉属为主；到沉积中晚期，温带 — 寒带过渡带植被数量明显增加，如单束松粉属、双束松粉属、桦粉属等在数量上都明显增加；沉积末期；亚热带植被的栎粉属和枫香粉属在数量上占绝对优势。图2所示为孔店组温度敏感孢粉垂相分布状态。从湿度方面看，整个孔店组沉积时期，沼生的桤木粉属、单束松粉属、双束松粉属以及代表中生带植被的枫香粉属、栎粉属、山核桃粉属占据主要优势，而在沉积晚期，中生带植被逐渐占据主要优势，这说明整个沉积时期气候总体转向干旱。图3所示为孔店组湿度敏感孢粉垂相分布状态。总体来说， 孔店组沉积时期的气候由相对湿热转向相对干热。

图2　孔店组温度敏感孢粉垂相分布状态

图3　孔店组湿度敏感孢粉垂相分布状态

2沉积环境分析

孢粉和藻类可以指示盆内的古环境，如古水深、古盐度等。在此基础上，结合孔店组岩性组合特征等对辽东凹陷南部地区孔店组古沉积环境进行恢复。

孔店组发育有代表淡水环境的盘星藻属、褶皱藻属及代表淡水 — 微咸水环境的光面球藻属、粒面球藻属、渤海藻属、副渤海藻属[11]，这表明此时期辽东凹陷南部地区整体为淡水 — 微咸水浅湖环境。其中，代表水体相对较深环境的渤海藻属和副渤海藻属，在孔店组沉积中期到沉积末期逐渐减少。这表明湖泊水体呈变浅趋势，气候转向干旱。孔店组沉积末期发育了一套红褐色泥岩和白云质泥岩，也从侧面证明此时研究区处于氧化环境，水体较浅。这个时期孢粉化石也以喜干热的栎粉属为主，说明孔店组沉积末期气候向干热型转变，沉积环境为半干旱、半湿润状态。

3结语

根据孢粉藻类化石的纵向分布规律及含量变化趋势来看，辽东凹陷南部孔店组孢粉主要发育Tiliaepollenites-Quercoidites-Ulmipollenites-Abietineaepollenites- Pinuspollenites- axodiaceaepollenites hiatus组合，藻类古生物主要发育Leiosphaeridia-Granodiscus- Pediastrum-Bohaidina组合。

根据区内孢粉和藻类化石分布规律，对古气候和古沉积环境进行了分析。我们认为，研究区孔店组沉积时期，基本处于半干旱、半湿润气候条件下的浅湖沉积环境。

参考文献

[1] 吴伟，林畅松，周心怀，等. 辽东湾古近纪东营期古气候演化及其对湖平面变化的影响[J]. 中国石油大学学报(自然科学版)，2012，36(1)：33-39.

[2] 吴伟. 利用孢粉信息反演辽东湾古近纪气候变化[J]. 西南石油大学学报(自然科学版)，2010，32(6)：11-15.

[3] 朱筱敏，董艳蕾，杨俊生，等. 辽东湾地区古近系层序地层格架与沉积体系分布[J]. 中国科学:地球科学，2008，30(增刊1)：1-10.

[4] 项华，徐长贵. 渤海海域古近系隐蔽油气藏层序地层学特征[J]. 石油学报，2006，27(2)：11-15.

[5] 万传彪，孙跃武，薛云飞，等. 松辽盆地西部斜坡区新近纪孢粉组合及其地质意义[J]. 中国科学：地球科学，2014，44(7)：1429-1442.

[6] 吴立，王心源，张广胜，等. 安徽巢湖湖泊沉积物孢粉-炭屑组合记录的全新世以来植被与气候演变[J]. 古地理学报，2008，10(2)：183-192.

[7] 赵淑君，程捷，尹功明，等. 北京平原区中更新世以来的孢粉组合及其古气候意义[J]. 古地理学报，2008，10(6)：637-646.

[8] 江德昕，王永栋，魏江. 新疆乌恰早白垩世孢粉植物群及其环境意义[J]. 古地理学报，2007，9(2)：185-196.

[9] 项华，周心怀，任志勇，等. 渤海湾盆地锦州JZ25-1南地区古近纪生物组合及地层特征[J]. 微体古生物学报，2005，22(3)：322-328.

[10] 刘占红，李思田，辛仁臣，等. 地层记录中的古气候信息及其与烃源岩发育的相关性：以渤海黄河口凹陷古近系为例[J]. 地质通报，2007，26(7):830-840.

[11] 毕力刚，李建平，齐玉民，等. 渤海青东凹陷垦利构造新生代微体古生物群特征及古环境分析[J]. 古生物学报，2009，48(2)：155-162.

Sedimentary Characteristics and Environment of Sporopollen and Algae from Kongdian Formation in Southern Liaodong Sag

FANGXulei1,2YANGFei3WANGLinlin1,2LIQiang4

(1.College of Earth Science, Yangtze University, Wuhan 430100, China;2. Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources of Ministry of Education,Yangtze University, Wuhan 430100, China; 3. Geophysics and Oil Resource Institute,Yangtze University,Wuhan 430100, China; 4.Tianjin Branch, CNOOC Corporation Limited, Tianjin 300452, China)

Abstract:Sedimentary characteristics of sporopollen and algae can resume sedimentary environment of the sedimentary rock. By the example of LD17-1-1Z, combining with the high resolution 3D seismic, palaeosedimentary environment of Kongdian formation in the southern Liaodong sag has been resumed by analyzing the distributed information of sporopollen and algae from the 41 samples of debris and lithologic features. The results show that: the lithology of Kongdian formation mainly contains light gray conglomerate, pebbled sandstone, sandstone, gray green mudstone and a small amount of red mudstone, and develop a lot of sporopollen fossil. On the basis of the instructions of palaeoclimate and depositional environment by sporopollen and algae, combined with the analysis of the palaeoclimate and depositional environment by the lithologic assemblages of Kongdian formation, we found that the study area mainly developed shallow lake sedimentary environment under the condition of drought- semi-arid climate.

Key words:Liaodong sag; sporopollen; algae; palaeoclimate; sedimentary environment; Kongdian formation

收稿日期：2015-10-29

基金项目：国家自然科学基金项目“浅水湖盆三角洲沉积调查与物理模拟”(41072087)

作者简介：方旭蕾( 1990 — )，女，山东东营人，长江大学硕士研究生，研究方向为石油地质、地震储层预测。

通信作者：杨飞(1967 — )，男，湖北荆州人，博士，副教授，研究方向为石油地质及地球物理。

中图分类号：P618

文献标识码：A

文章编号：1673-1980(2016)02-0014-04