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引言:对准噶尔盆地腹部地区多口井采样进行孢粉化石和微量元素分析结果表明,八道湾组,三工河组早中末期发育不同的组合,西山窑组和头屯河组因为发现的孢粉化石数量和种类均较少,反映当时气候相对干燥,不利于大多数植物的生存。利用典型孢粉化石的数量变化结合微量元素分析认为准噶尔盆地腹部地区侏罗纪古气候分为六个带:八道湾为热带-亚热带温暖潮湿气候;三工河早期为热带-亚热带半潮湿性气候;三工河中晚期到西山窑早期为亚热带潮湿性气候;西山窑后期到头屯河早期为亚热带半干旱气候;头屯河中期为亚热带干旱性气候;头屯河末期为热带干旱性气候。
研究区位于准噶尔盆地中部,分为1、2、3、4四个区块,地层发育较完整,侏罗系从下而上分为八道湾组、三工河组、西山窑组和头屯河组,构造简单。
前人由于受钻探资料的制约,未能充分利用孢粉化石等资料对准噶尔盆地的古气候环境进行系统分析,本文主要采用董6、沙1等准中地区近三十多口井的孢粉化石资料结合前人的分析,结合沙1、成1、董2等19口井的微量元素,对侏罗系地层的生物地层特征、古气候环境做了进一步探讨。
一、 侏罗纪孢粉化石组合及生物地层特征
1、 八道湾组
八道湾组孢粉化石较为丰富,种类多达85种,其中裸子植物花粉多达45种,含量占到63.2%,蕨类植物孢子44种,含量约36.8%,具有Leiotriletes-Chasmatosporites-Cycadopites特征。光面三缝孢属Leiotriletes最高含量占到这一时期孢粉总数的17%,常出现在热带-亚热带的湿生环境中;广口粉属Chasmatosporites和苏铁粉属Cycadopites占这一时期孢粉总数的最大比例分别达到24%和27%,这两类花粉代表的气候环境基本一致,常见于热带中生环境中,是有沟类花粉的代表。
2、三工河组
三工河初期孢粉组合以Cyathidites-Chasmatosporites-Classopollis为主。桫椤孢属Cyathidites含量明显增加,广口粉属Chasmatosporites和苏铁粉属Cycadopite含量略有下降,最明显的是代表干旱气候的掌鳞杉科花粉克拉梭粉属Classopollis含量在该段末期有个非常显著的增加最高含量达到10.6%,与土阿辛期升温事件对应。即使在末期时候代表干旱气候的掌鳞杉科花粉克拉梭粉属Classopollis含量激增的情况下,桫椤孢属和广口粉属的含量依然很高,表明该时期仍存在一定湿度,认为三工河初期处于热带-亚热带半潮湿-半干旱气候;三工河中期以Leiotriletes-Cyathidites-Pityosporites为主,孢粉种类和数量开始减少,桫椤孢属在该时期占据主导地位,最高含量达到38.8%,蕨类植物孢子中具一定含量的凹边孢属Concavisporites、紫萁孢属Osmundacidites、棒瘤孢属Baculatisporites,裸子植物花粉中松型粉属Pityosporite、广口粉属Chasmatosporites、假云杉粉属Pseudopicea、双束松粉属Pinuspollenites、苏铁粉属Cycadopites等也具有一定含量。克拉梭粉属的含量由10.6%降低到0.5%,松型粉属Pityosporites含量增加,代表潮湿气候的紫琪孢属也略有增加,表明该时期气候以热带-亚热带半潮湿型为主。三工河末期孢粉数量、种类有了较明显的下降。孢粉组合特征以Cyathidites-Pityosporites-Cycadopites为主,该时期光面三缝孢属含量较高,三角粒面孢属、紫琪孢属、网叶蕨孢属和拟石松孢属均具有一定含量,呈现出不同的分异度,说明当时环境适宜蕨类植物生长,为温暖潮湿的气候。裸子植物花粉以松柏类两气囊花粉和苏铁类单沟花粉为主,松柏类两气囊花粉在热带、亚热带及温带都很常见,指示干旱气候的掌鳞杉科花粉克拉梭粉属Classopollis在该井段少量出现,说明该时期气温不是很高。总体看,当前孢粉组合反映亚热带暖湿气候。
3、 西山窑组
该层段孢粉种类和数量都较少,绝大多数是裸子植物花粉,占到91%。无明显的孢粉组合特征,蕨类孢子见有Cyathidites、Granulatisporites,裸子植物花粉中出现了Protopinus、Pinuspollenites、Abietineaepollenites等,该段孢粉中蕨类孢子含量较下伏地层大幅下降,分异度低,属种单调,呈不发育面貌,说明当时环境不是适合蕨类生长的潮湿环境。裸子植物占优势说明当时气候可能为热带、亚热带或温带,沉积时期气候相对下部地层略干,所以该段沉积环境可能为亚热带半干旱气候。
二、侏罗系地层微量元素特征
沉积地球化学特征对地质作用过程具有精确示踪和高分辨率标定的作用,微量元素的变化能够反映湖泊古水体的升降演化,甚至古水体的大致深度范围都能会一定的反映。
Sr /Cu值用于分析沉积期古气候,Sr/Ba比值常被用于分析沉积期古水深、古盐度,以及海平面的变化,Th/U比值常用作古地层水氧化还原环境替代性指标。Sr /Cu值介于1. 3~5. 0之间通常指示温湿气候,而大于5. 0则指示干热气候;当Sr/Ba<1时,代表淡水沉积,Sr/Ba=1时则代表正常海水,而当Sr/Ba>1时,则反映为咸水沉积。故该比值同样可以反映海平面的变化,比值减小反映海平面下降、有淡水注入,比值增大反映海平面上升,淡水注入减少。Th/U比值小于0.8为厌氧环境,0.8-1.3之间为贫氧环境,大于1.3为富氧环境。本文通过对沙11、董2、庄1、成1等19口井的岩心采样进行微量元素分析,从中选取了Sr、Cu、Ba、Th和U五种能反映湖平面变化的微量元素,对其比值变化结合取样点岩性和样品中的生物组合特征综合分析对水深环境进行了进一步的验证,结果认为,早侏罗世时期,湖盆处于温湿气候下弱氧化-弱还原的淡水沉积,水体深度基本处于10-20m之间,属于典型的浅水环境,这种水体环境,对物源推进阻力较小,有利于物源的长距离搬运。
三、结论
综合考虑孢粉化石含量变化和微量元素分析结果,将侏罗世气候划为六个气候带:八道湾时期孢粉种类和数量均较为发育,主要是热带-亚热带温暖潮湿气候,沉积岩多是灰色,发育多套煤层;三工河早中期,旱生环境的克拉梭粉属有个短暂激增又减少的过程,反映气候有个短期的干热阶段,因此,将这一带化为热带-亚热带的半潮湿气候。到三工河末期,各类孢粉的含量均出现大幅度降低,气候变冷,湿度增加,为亚热带潮湿气候,西山窑组时期孢粉种类与数量锐减,属于亚热带潮湿到亚热带半干旱气候,在头屯河时期孢粉化石基本很难发现,沉积岩的颜色也由灰色逐渐过渡为红色、棕红色等氧化色调,反映此时的气候极为干旱,为亚热带干旱到热带干旱性气候。
参考文献
[1] 张满郎.准噶尔盆地彩参2井侏罗纪孢粉化石及层序地层分析[J].石油大学学报,2001,25(1):16-21.
(作者单位:中石化胜利油田分公司西部新区研究院)
研究区位于准噶尔盆地中部,分为1、2、3、4四个区块,地层发育较完整,侏罗系从下而上分为八道湾组、三工河组、西山窑组和头屯河组,构造简单。
前人由于受钻探资料的制约,未能充分利用孢粉化石等资料对准噶尔盆地的古气候环境进行系统分析,本文主要采用董6、沙1等准中地区近三十多口井的孢粉化石资料结合前人的分析,结合沙1、成1、董2等19口井的微量元素,对侏罗系地层的生物地层特征、古气候环境做了进一步探讨。
一、 侏罗纪孢粉化石组合及生物地层特征
1、 八道湾组
八道湾组孢粉化石较为丰富,种类多达85种,其中裸子植物花粉多达45种,含量占到63.2%,蕨类植物孢子44种,含量约36.8%,具有Leiotriletes-Chasmatosporites-Cycadopites特征。光面三缝孢属Leiotriletes最高含量占到这一时期孢粉总数的17%,常出现在热带-亚热带的湿生环境中;广口粉属Chasmatosporites和苏铁粉属Cycadopites占这一时期孢粉总数的最大比例分别达到24%和27%,这两类花粉代表的气候环境基本一致,常见于热带中生环境中,是有沟类花粉的代表。
2、三工河组
三工河初期孢粉组合以Cyathidites-Chasmatosporites-Classopollis为主。桫椤孢属Cyathidites含量明显增加,广口粉属Chasmatosporites和苏铁粉属Cycadopite含量略有下降,最明显的是代表干旱气候的掌鳞杉科花粉克拉梭粉属Classopollis含量在该段末期有个非常显著的增加最高含量达到10.6%,与土阿辛期升温事件对应。即使在末期时候代表干旱气候的掌鳞杉科花粉克拉梭粉属Classopollis含量激增的情况下,桫椤孢属和广口粉属的含量依然很高,表明该时期仍存在一定湿度,认为三工河初期处于热带-亚热带半潮湿-半干旱气候;三工河中期以Leiotriletes-Cyathidites-Pityosporites为主,孢粉种类和数量开始减少,桫椤孢属在该时期占据主导地位,最高含量达到38.8%,蕨类植物孢子中具一定含量的凹边孢属Concavisporites、紫萁孢属Osmundacidites、棒瘤孢属Baculatisporites,裸子植物花粉中松型粉属Pityosporite、广口粉属Chasmatosporites、假云杉粉属Pseudopicea、双束松粉属Pinuspollenites、苏铁粉属Cycadopites等也具有一定含量。克拉梭粉属的含量由10.6%降低到0.5%,松型粉属Pityosporites含量增加,代表潮湿气候的紫琪孢属也略有增加,表明该时期气候以热带-亚热带半潮湿型为主。三工河末期孢粉数量、种类有了较明显的下降。孢粉组合特征以Cyathidites-Pityosporites-Cycadopites为主,该时期光面三缝孢属含量较高,三角粒面孢属、紫琪孢属、网叶蕨孢属和拟石松孢属均具有一定含量,呈现出不同的分异度,说明当时环境适宜蕨类植物生长,为温暖潮湿的气候。裸子植物花粉以松柏类两气囊花粉和苏铁类单沟花粉为主,松柏类两气囊花粉在热带、亚热带及温带都很常见,指示干旱气候的掌鳞杉科花粉克拉梭粉属Classopollis在该井段少量出现,说明该时期气温不是很高。总体看,当前孢粉组合反映亚热带暖湿气候。
3、 西山窑组
该层段孢粉种类和数量都较少,绝大多数是裸子植物花粉,占到91%。无明显的孢粉组合特征,蕨类孢子见有Cyathidites、Granulatisporites,裸子植物花粉中出现了Protopinus、Pinuspollenites、Abietineaepollenites等,该段孢粉中蕨类孢子含量较下伏地层大幅下降,分异度低,属种单调,呈不发育面貌,说明当时环境不是适合蕨类生长的潮湿环境。裸子植物占优势说明当时气候可能为热带、亚热带或温带,沉积时期气候相对下部地层略干,所以该段沉积环境可能为亚热带半干旱气候。
二、侏罗系地层微量元素特征
沉积地球化学特征对地质作用过程具有精确示踪和高分辨率标定的作用,微量元素的变化能够反映湖泊古水体的升降演化,甚至古水体的大致深度范围都能会一定的反映。
Sr /Cu值用于分析沉积期古气候,Sr/Ba比值常被用于分析沉积期古水深、古盐度,以及海平面的变化,Th/U比值常用作古地层水氧化还原环境替代性指标。Sr /Cu值介于1. 3~5. 0之间通常指示温湿气候,而大于5. 0则指示干热气候;当Sr/Ba<1时,代表淡水沉积,Sr/Ba=1时则代表正常海水,而当Sr/Ba>1时,则反映为咸水沉积。故该比值同样可以反映海平面的变化,比值减小反映海平面下降、有淡水注入,比值增大反映海平面上升,淡水注入减少。Th/U比值小于0.8为厌氧环境,0.8-1.3之间为贫氧环境,大于1.3为富氧环境。本文通过对沙11、董2、庄1、成1等19口井的岩心采样进行微量元素分析,从中选取了Sr、Cu、Ba、Th和U五种能反映湖平面变化的微量元素,对其比值变化结合取样点岩性和样品中的生物组合特征综合分析对水深环境进行了进一步的验证,结果认为,早侏罗世时期,湖盆处于温湿气候下弱氧化-弱还原的淡水沉积,水体深度基本处于10-20m之间,属于典型的浅水环境,这种水体环境,对物源推进阻力较小,有利于物源的长距离搬运。
三、结论
综合考虑孢粉化石含量变化和微量元素分析结果,将侏罗世气候划为六个气候带:八道湾时期孢粉种类和数量均较为发育,主要是热带-亚热带温暖潮湿气候,沉积岩多是灰色,发育多套煤层;三工河早中期,旱生环境的克拉梭粉属有个短暂激增又减少的过程,反映气候有个短期的干热阶段,因此,将这一带化为热带-亚热带的半潮湿气候。到三工河末期,各类孢粉的含量均出现大幅度降低,气候变冷,湿度增加,为亚热带潮湿气候,西山窑组时期孢粉种类与数量锐减,属于亚热带潮湿到亚热带半干旱气候,在头屯河时期孢粉化石基本很难发现,沉积岩的颜色也由灰色逐渐过渡为红色、棕红色等氧化色调,反映此时的气候极为干旱,为亚热带干旱到热带干旱性气候。
参考文献
[1] 张满郎.准噶尔盆地彩参2井侏罗纪孢粉化石及层序地层分析[J].石油大学学报,2001,25(1):16-21.
(作者单位:中石化胜利油田分公司西部新区研究院)