張 艷 裴昌蓉 孫守亮 萬傳彪 孫躍武

（1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130061；2.吉林大學(xué)古生物學(xué)與地層學(xué)研究中心，吉林 長春 130026；3.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712；4.中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110034）

0 引 言

遼西地區(qū)的北票組具有良好的生油前景［1-3］。蒲榮干等［4］在研究北票組生烴潛力的同時，發(fā)現(xiàn)遼西地區(qū)不同盆地的北票組地質(zhì)時代并不相同，這給遼西地區(qū)北票組烴源巖特征對比帶來了困難。古生物地層學(xué)和同位素地層學(xué)是解決這一問題的最好方法，而運用孢粉地層學(xué)方法解決盆地內(nèi)鉆井揭露的地層與盆緣露頭區(qū)地層對比問題，則是古生物地層學(xué)方法中最便捷的手段之一。

遼西地區(qū)北票組的孢粉組合研究始于20世紀80年代［4-6］。蒲榮干等［4］在研究南票雙塔溝H07 孔和H09 孔“北票組”孢粉組合時，認為南票雙塔溝“北票組”孢粉組合層位高于北票盆地標(biāo)準(zhǔn)的北票組孢粉組合，其時代為中侏羅世，應(yīng)屬于海房溝組孢粉組合。蒲榮干等［5］通過研究遼西喀左楊樹溝北票組建立了Marattisporites-Osmundaciaites-Chordasporites孢粉組合，組合面貌與吳洪章等［6］在北票盆地北票組上含煤段建立的孢粉組合特征基本一致，指示的地質(zhì)時代為早侏羅世。劉淼等［7］在金羊盆地內(nèi)的北票組露頭剖面自下而上建立了3 個孢粉組合，結(jié)合同位素資料確認其地質(zhì)時代為早侏羅世中晚期，這是金羊盆地內(nèi)唯一發(fā)現(xiàn)的北票組孢粉組合化石點。盡管前人對遼西地區(qū)北票組孢粉組合研究較少，但對盆緣露頭區(qū)的研究程度較高，為盆地內(nèi)鉆井揭露的地層對比提供了標(biāo)準(zhǔn)。

本文依據(jù)SZK01 井北票組17.3～223.5 m 井段的16 塊孢粉化石數(shù)據(jù)，首次建立了金羊盆地井下北票組孢粉組合（Paleoconiferae asaccatus-Chasmatosporites hians-Alisporites parvus），作為該盆地井間地層對比以及與鄰區(qū)相關(guān)地區(qū)地層對比的孢粉地層學(xué)標(biāo)志，為金羊盆地井下北票組的古氣候和古植被的恢復(fù)提供了證據(jù)。利用該井段孢粉顏色鑒定數(shù)據(jù)獲得了北票組孢粉顏色指數(shù)（TAI），為金羊盆地油氣勘探提供了有機質(zhì)成熟度和古地溫方面的重要信息。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

金羊盆地位于遼寧西部，系遼西4 個北東向展布的中生代陸相盆地之一［8］，盆地西側(cè)受南天門斷裂控制，與北票盆地和喀左-建昌盆地接壤，東側(cè)與阜新-義縣盆地相鄰（圖1（a）［9-10］），南北走向近200 km，東西約為39 km，面積為5 530 km2，是中國北方侏羅系發(fā)育最完備地區(qū)之一，為典型的火山-沉積型盆地［3］。中三疊世末以來，受印支、燕山運動影響，區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂多以北東向為主，形成了由太古界—古生界構(gòu)成的基底隆起和中—新生代盆地相間的構(gòu)造格局［2］。金羊盆地為區(qū)內(nèi)發(fā)育的小型盆地之一，盆地基底為古生界及時代更老的地層，蓋層自下而上為下侏羅統(tǒng)興隆溝組、北票組，中侏羅統(tǒng)海防溝組、髫髻山組，上侏羅統(tǒng)土城子組，下白堊統(tǒng)義縣組、九佛堂組、沙海組。本文研究的北票組是以金羊盆地在接受興隆溝組火山巖噴發(fā)后發(fā)生差異沉降、盆地進一步擴大、接受大規(guī)模湖侵形成的黑色砂泥巖為主體的沉積［2］。

金羊盆地內(nèi)的北票組是遼西地區(qū)重要的含煤及生烴潛力層，確定其時代和古氣候環(huán)境對進一步研究北票組有非常重要的意義。為落實北票組的油氣資源潛力，彌補北票組露頭少且零星分布的不足，中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心在金羊盆地章吉營子凹陷部署實施了4 口地質(zhì)調(diào)查井，SZK01 井是其中之一（圖1（a）），位于章吉營子凹陷西側(cè)，朝陽市東北約10 km 處，臨近坤頭營子村，屬于小干溝礦區(qū)。 該井進尺299.20 m， 獲取巖心281.98 m，其中0～14.00 m 為第四系沉積物，與下伏北票組為角度不整合接觸關(guān)系，14.00～299.20 m為北票組，以黑色、灰色粉砂巖和泥巖為主，底部見灰白色含角礫粗砂巖（未見底）（圖1（b））。該井巖心收獲率高，為開展金羊盆地北票組孢粉地層學(xué)研究提供了難得的連續(xù)取心剖面。

圖1 金羊盆地構(gòu)造分區(qū)及SZK01井北票組巖性綜合柱狀圖Fig.1 Structural division of Jinyang Basin and lithological column of Beipiao Formation in Well SZK01

2 孢粉組合特征

SZK01 井北票組14.0～299.2 m 井段所取66 塊孢粉樣品中有21 塊樣品發(fā)現(xiàn)孢粉化石（圖2），其中16 塊樣品孢粉化石較為豐富（表1），孢粉面貌一致，可命名為Paleoconiferae asaccatus（無囊古松柏粉）-Chasmatosporites hians（敞開廣口粉）-Alisporites parvus（微小阿里粉）組合。北票組孢粉組合的建立，對金羊盆地章吉營子凹陷及地表露頭剖面北票組地層劃分對比提供了重要的古生物標(biāo)志，也為研究區(qū)古氣候分析提供了重要依據(jù)。

圖2 SZK01井北票組主要孢粉化石類型Fig.2 Typical sporopollen fossils types of Beipiao Formation in Well SZK01

2.1 孢粉譜

SZK01 井孢粉化石豐富的16 塊樣品井深為17.3～223.5 m，涵蓋了北票組的絕大部分地層（圖1），依據(jù)這16 塊樣品中各類型的孢粉化石數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果（表1），計算出北票組的孢粉譜是分析SZK01 井北票組孢粉組合特征的重要數(shù)據(jù)。

表1 SZK01井北票組孢粉化石數(shù)量Table 1 Sporopollen fossils number of Beipiao Formation in Well SZK01

2.2 組合特征

裸子植物花粉個數(shù)比占絕對優(yōu)勢（89.22%～99.02%），蕨類植物孢子個數(shù)比極低（0.98%～10.78%），沒有見到被子植物花粉（表1）。

裸子植物花粉中，Paleoconifer 花粉的個數(shù)比最高（16.26%～56.73%），其次是Alisporites parvus（16.35%～44.95%）。Paleoconifer 見4 個類型，其中Paleoconiferae asaccatus個數(shù)比最高 （1.48%～31.73%），其次是Protopinussp.（0～23.38%）。個數(shù)比較高的還有松科的Piceaepollenitessp.（0～25.24%），羅漢松科的Podocarpiditessp.（2.70%～20.00%）和有溝類的Chasmatosporites hians（1.89%～20.39%）等，重要類型還有Quadraeculinasp.和Classopollissp.等。

蕨類植物孢子僅見到3 個類型，除了Cyclogranisporitessp.個數(shù)比（0.98%～10.78%）稍高外，Cyathiditessp.（0～0.50%）和Biretisporitessp.（0～0.95%）均為零星見到。

3 孢粉組合的地質(zhì)時代

SZK01 井Paleoconiferae asaccatus - Chasmatosporites hians-Alisporites parvus孢粉組合中，蕨類植物孢子僅見3 個類型，裸子植物花粉有21 個類型，這些類型在中生代都有分布，但大多數(shù)類型在侏羅紀地層中出現(xiàn)的頻率更高，其中也出現(xiàn)了少量有時代意義的類型（圖2）。

3.1 Classopollis（克拉梭粉屬）

Classopollis在遼西地區(qū)中生代的分布規(guī)律是晚三疊世缺乏，早侏羅世稀少，中侏羅世延安組時期上升為重要地位，而晚侏羅世達到最高峰［4］。當(dāng)前SZK01 井克拉梭粉Classopollis僅零星發(fā)現(xiàn)（0～1.83%），應(yīng)屬于早侏羅世的特征。

3.2 Quadraeculina（四字粉屬）

Quadraeculina是三疊紀—早白堊世分布的典型分子，主要分布于北半球中生代，在中國陜甘寧、內(nèi)蒙古及遼西中侏羅世相對發(fā)育，特別是中侏羅世晚期最為繁盛［11］。在遼西喀左楊樹溝地區(qū)的早侏羅世中晚期北票組個數(shù)比較低（0～1.2%），朝陽良圖溝地區(qū)中侏羅世早中期的海防溝組有所增高（0～4.1%）［5］，在北票冠山60-101 孔和三寶礦北票組上含煤段發(fā)現(xiàn)的Quadraeculina個數(shù)比為1.4%［6］，在位于坤頭營子地區(qū)的北票組剖面露頭上發(fā)現(xiàn)的Quadraeculina個數(shù)比為0～1.1%［7］。SZK01 井北票組有7 塊樣品見到Quadraeculina（0.50%～1.94%），其個數(shù)比與上述3 個化石點的北票組相近，均屬于零星分布，呈現(xiàn)了早侏羅世中晚期的特點。

3.3 Chasmatosporites（廣口粉屬）

Chasmatosporites是晚三疊世至早侏羅世的常見分子，但在下侏羅統(tǒng)更為普遍［12］，在德國、英國、瑞典、荷蘭和蘇聯(lián)早侏羅世地層中均大量分布［12-13］，在中國的湖南觀音灘組、新疆八道灣組、甘肅炭洞溝組其含量均很豐富［14］。在位于坤頭營子地區(qū)的北票組剖面露頭上發(fā)現(xiàn)的Chasmatosporites也很豐富，如C.sp.為0～10.3%，C.hians為0～18.6%，C.triangularis為0～10.9%［7］。C.hians首見于瑞典的瑞替階—里阿斯統(tǒng)，但在中侏羅統(tǒng)尚未見有報道［6］。SZK01 井C.hians也十分繁盛（1.89%～20.39%），豐富程度與坤頭營子地區(qū)的北票組剖面Chasmatosporites大體相當(dāng)，呈現(xiàn)出早侏羅世中晚期的特征。

3.4 Paleoconifer（古松柏類花粉）

古松柏類花粉在早侏羅世就已經(jīng)開始出現(xiàn)，在蘇聯(lián)的留依盆地和秋明盆地，早侏羅世氣囊分化不好的古松柏類花粉較多，中侏羅世就少見，陜甘寧盆地早侏羅世富縣組古松柏類花粉較多，而到了中侏羅世延安組古老類型則很少［15-17］，從這一規(guī)律來看，古松柏類花粉十分繁盛的坤頭營子地區(qū)北票組和金羊盆地章吉營子凹陷的地質(zhì)時代也應(yīng)在早侏羅世的范疇。

3.5 孢粉組合對比

從孢粉組合特征來看，SZK01 井北票組孢粉組合與相距不遠的坤頭營子地區(qū)北票組露頭剖面及其相似。

前者孢粉組合中沒有出現(xiàn)晚三疊世孑遺分子Taeniaesporites，和中三疊世—早侏羅世的重要分子Asseretospora［18］，因而和后者北票組的下部的第一孢粉組合有區(qū)別，但與中上部的第二和第三組合可以很好對比。

例如SZK01 井北票組Paleoconiferae asaccatus-Chasmatosporites hians-Alisporites parvus孢粉組合中裸子植物花粉個數(shù)比占絕對優(yōu)勢（89.22%～99.02%），蕨類植物孢子個數(shù)比低（0.98%～10.78%），沒有見到被子植物花粉（表1）。坤頭營子地區(qū)北票組露頭剖面第二孢粉組合（Protopinus-Paleoconiferus-Alisporites）中裸子植物花粉占絕對優(yōu)勢（86.10%～100%），蕨類植物孢子數(shù)量和種類均較少（0～13.90%），沒有見到被子植物花粉；第三孢粉組合（Monosulcites-Protopinus-Paleoconiferus）中裸子植物花粉占絕對優(yōu)勢（92.10%～100%），蕨類植物孢子個數(shù)比極低（0～7.90%），沒有見到被子植物花粉。在孢粉組合3 大類的個數(shù)比上，SZK01 井與坤頭營子露頭剖面的北票組是十分接近的。除了前文指出的Chasmatosporites hians和古松柏類花粉繁盛程度基本一致外，兩者的Alisporites parvus、Piceaepollenitessp.、羅漢松科的Podocarpiditessp.和Cyclogranisporitessp.等也都是各自組合中的高含量分子，均未出現(xiàn)晚三疊世特征分子Taeniaesporites rhaeticus和Lucckisporites triassicus等，也未見一些中侏羅世的特征分子，如Concavissimisporites、Callialasporites和Cerebropollenites等，據(jù)此認為兩者孢粉組合完全可以對比，地質(zhì)時代大致為早侏羅世中晚期。

坤頭營子露頭剖面的北票組頂部有花崗斑巖侵入，所測LA-ICP-Ms 鋯石U-Pb年齡為172.6±1.3 Ma，可確定花崗斑巖侵入時期為中侏羅世早期，北票組下伏地層興隆溝組安山巖LA-ICP-Ms鋯石U-Pb 同位素年齡為189 Ma，故北票組鋯石U-Pb年代學(xué)研究結(jié)論是其地質(zhì)時代為172.6～189 Ma［7］，與孢粉確定的時代基本一致。

綜上所述，SZK01 井北票組Paleoconiferaeasaccatus-Chasmatosporites hians-Alisporites parvus孢粉組合的地質(zhì)時代為早侏羅世中晚期。

4 古植被及古氣候

國內(nèi)運用孢粉植被的概念，依據(jù)孢粉譜和孢粉母體植物的生態(tài)特征，對白堊紀和侏羅紀各巖石地層單元的古植被和古氣候進行定量研究已經(jīng)有許多實例［7，15-16，19-24］。前人［7］對金羊盆地內(nèi)坤頭營子地區(qū)露頭剖面北票組早侏羅世孢粉植被和古氣候作了研究，為本文金羊盆地章吉營子凹陷SZK01 井北票組古氣候地層學(xué)對比提供了重要參數(shù)。本文結(jié)合孢粉指示的母體植物的生態(tài)學(xué)特征，定量研究了SZK01 井北票組沉積時期的植被類型（表2）、干濕度類型（表3）和氣溫帶類型（表4），這在金羊盆地鉆井剖面的北票組還是首次。

表2 SZK01井北票組植被類型Table 2 Vegetation types of Beipiao Formation in Well SZK01

表3 SZK01井北票組干濕度類型Table 3 Humidity types of Beipiao Formation in Well SZK01

表4 SZK01井北票組氣溫帶類型Table 4 Temperature zone types of Beipiao Formation in Well SZK01

SZK01 井北票組17.3～223.5 m 井段沉積時期母體植物屬于針葉樹的孢粉類型的個數(shù)比占絕對優(yōu)勢，均值為83.15%，最高可達90.83%；常綠闊葉樹（1.89%～20.39%）具有一定個數(shù)比；而灌木（0.98%～10.78%）和落葉闊葉樹（0～5.71%）的個數(shù)比較低，草本植物少見（0～0.95%），表明北票組沉積時期的植被景觀很穩(wěn)定，其植被類型一直為針葉林（表2）。

SZK01 井北票組17.3～223.5 m 井段沉積時期指示母體植物為濕生（45.10%～71.15%）的孢粉個數(shù)比占優(yōu)勢，其次為中生（28.85%～50.98%）類型，而指示母體植物為旱生（0～1.83%）和沼生（0～0.95%）的孢粉類型較罕見，未見指示水生的孢粉類型。按照高瑞祺等［16］和許坤等［19］的干濕度類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，SZK01 井北票組17.3～223.5 m 井段沉積時期可劃為濕潤類型。因此SZK01 井北票組沉積時期的干濕度應(yīng)為濕潤類型（表3）。

SZK01 井北票組17.3～223.5 m 井段沉積時期指示母體植物為溫帶類型的孢粉個數(shù)比占優(yōu)勢（61.47%～84.16%），其次是熱帶—亞熱帶類型（2.83%～21.36%）和熱帶類型（2.70%～20.00%），熱帶—溫帶類型（2.83%～11.71%）低，而亞熱帶類型（0～0.98%）罕見，屬于典型的溫帶類型（表4）。

綜上所述，SZK01 井北票組17.3～223.5 m 井段沉積時期為針葉林植被，濕潤的溫帶氣候，其古植被景觀和古氣候特征很穩(wěn)定，沒有大的波動，這與坤頭營子露頭剖面的北票組中上部孢粉植被類型和古氣候特征完全一致［7］，從孢粉古氣候地層學(xué)的角度也證實二者的地質(zhì)時代完全相同。

5 孢粉顏色指數(shù)與有機質(zhì)成熟度

孢粉化石是有機質(zhì)的重要組成部分，是良好的生油母質(zhì)之一。孢粉化石的熱變質(zhì)作用及其顏色變化可以反映有機質(zhì)的成熟度，分析有機質(zhì)的成熟階段，進而在孢粉學(xué)角度為金羊盆地油氣勘探提供重要的依據(jù)。

本文依據(jù)金羊盆地SZK01 井北票組17.3～223.5 m 井段豐富的孢粉化石顏色數(shù)據(jù)，計算了孢粉顏色指數(shù)（表5），推算其有機質(zhì)成熟度，可作為金羊盆地石油勘探部署的重要參考數(shù)據(jù)。

表5 SZK01井北票組孢粉化石顏色指數(shù)Table 5 Sporopollen fossils color index of Beipiao Formation in Well SZK01

國內(nèi)外對孢粉化石顏色色級劃分方案尚未統(tǒng)一［16，25-27］，本文采用趙傳本等［25］七級色級劃分方案，即淡黃、黃、棕黃、棕、深棕、棕黑和黑。16 塊樣品的1 967 粒孢粉化石顏色統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，SZK01 井北票組的孢粉化石顏色以棕色為主，孢粉顏色指數(shù)為3.90～4.01。

按照松遼盆地白堊紀孢粉顏色指數(shù)與有機質(zhì)成熟度對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)［13］判別，SZK01 井北票組有機質(zhì)成熟度處于低成熟階段，對應(yīng)的古地溫為60～110 ℃，是生油和與找油的主要層位。

按照鄭國光等［26］孢粉顏色指數(shù)與有機質(zhì)成熟度對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)判別，SZK01 井北票組有機質(zhì)成熟度屬于高成熟階段，對應(yīng)的古地溫為60～135 ℃，處于石油生成帶上部，判別結(jié)論也是生油和與找油的主要層位。

6 結(jié) 論

（1）金羊盆地SZK01 井北票組17.3～223.5 m 井段孢粉化石豐富，建立Paleoconiferae asaccatus-Chasmatosporites hians-Alisporites parvus孢粉組合，可作為金羊盆地北票組地層對比的孢粉地層學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）SZK01 井北票組孢粉組合中的特征分子確定的地質(zhì)時代為早侏羅世中晚期，其孢粉組合面貌與同盆地坤頭營子露頭剖面的北票組中上部孢粉組合特征一致，結(jié)合露頭剖面北票組鋯石U-Pb年代學(xué)（172.6～189 Ma）數(shù)據(jù)，綜合確定SZK01 井北票組孢粉組合的地質(zhì)時代為早侏羅世中晚期。

（3）SZK01 井北票組17.3～223.5 m 井段16 塊孢粉巖心樣品的古植被、古干濕度和古氣溫帶數(shù)據(jù)表明，北票組沉積時期為針葉林植被景觀，濕潤的溫帶氣候，與同盆地坤頭營子露頭剖面的北票組中上部孢粉植被類型和古氣候特征完全一致。

（4）SZK01 井北票組17.3～223.5 m 井段16 塊樣品的1 967 粒孢粉化石顏色統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，SZK01 井北票組的孢粉化石顏色以棕色為主，孢粉顏色指數(shù)為3.90～4.01，反映出其有機質(zhì)成熟度處于低成熟—高成熟階段，對應(yīng)的古地溫為60～135 ℃，是生油和與找油的主要層位。