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  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (1): 16-25  
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卢进才, 牛绍武, 魏建设, 姜亭, 王宝文, 余龙, 许海红. 银额盆地西部蒙额地1井二叠纪叶肢介的发现及其意义[J]. 地质通报, 2018, 37(1): 16-25.
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Lu J C, Niu S W, Wei J S, Jiang T, Wang B W, Yu L, Xu H H. The discovery of Permian Estheria in the core of No. 1 Meng' edi well, western Yingen-Ejin basin, and its significance[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(1): 16-25.
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基金项目

中国地质调查局项目《银额盆地及邻区石炭—二叠系油气远景调查》(编号:121201112096)和《银额盆地及周缘油气基础地质调查》(编号:121201152201)

作者简介

卢进才(1961-), 男, 本科, 教授级高级工程师, 从事石油天然气勘探与开发研究。E-mail:shiyou2002@163.com

文章历史

收稿日期: 2017-08-25
修订日期: 2017-09-20
银额盆地西部蒙额地1井二叠纪叶肢介的发现及其意义
卢进才1 , 牛绍武2 , 魏建设1 , 姜亭1 , 王宝文1 , 余龙1 , 许海红1     
1. 中国地质调查局西安地质调查中心, 陕西 西安 710054;
2. 中国地质调查局天津地质调查中心, 天津 300170
摘要: 近年来,银额盆地油气勘探不断取得新发现与突破,但对钻井地层划分及主要油气产层时代存在巨大争议,或认为产层为白垩系,或认为产层属二叠系。2017年实施的蒙额地1井钻井及取心工作,在930.5~958.0m井段的灰色、灰绿色粉砂质泥岩、泥岩层和1085.0~1095.5m井段的深灰色泥岩层中发现叶肢介化石。第一层段叶肢介为加氏圆通古斯卡叶肢介(比较种)Cyclotunguzites cf. gazimuri Novojilov,第二层段叶肢介为额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种) Hemicycloleaia ejinaqiensis Niu(sp.nov.)和内蒙古点列叶肢介(新种)Polygrapta neimengguensis Niu(sp.nov.),均为晚二叠世代表性叶肢介。在此基础上,通过钻井地层对比,明确了银额盆地主要油气发现井的产层为二叠系。叶肢介具有重要的生物古地理指示意义,通过二叠纪叶肢介的区域分布与对比,结合银额盆地石炭纪—二叠纪地层层序分析,进一步限定了古亚洲洋的闭合时限为前石炭纪。
关键词: 银额盆地    二叠纪    叶肢介    油气产层时代    
The discovery of Permian Estheria in the core of No. 1 Meng' edi well, western Yingen-Ejin basin, and its significance
LU Jincai1, NIU Shaowu2, WEI Jianshe1, JIANG Ting1, WANG Baowen1, YU Long1, XU Haihong1     
1. Xi'an Geological Survey Center, China Geological Survey, Xi'an 710054, Shaanxi, China;
2. Tianjin Center of Geological Survey, China Geological Survey, Tianjin 300170, China
Abstract: In recent years, the oil and gas exploration in Yingen-Ejin basin keeps achieving significant findings and breakthroughs. However, stratigraphic division of drill holes and corresponding age of oil and gas reservoir remain much controversial. Some researchers hold that the reservoir would be Cretaceous layers, some opponents raise the idea of Permian. For the purpose of constructing stratigraphic succession in such a basin, No.1 Meng'edi well was drilled and cored in western Yingen-Ejin basin. Within this well, Estheria fossils were found in 930.5~958.0m section composed of gray to greyish green silty mudstone and mudstone layers, and in 1085.0~1095.5m section composed of dark gray mudstone layers, respectively. Therefore, Estheria fossils in the former well section were identified as Cyclotunguzites cf. gazimuri Novojilov, whereas those in latter section were identified as Hemicycloleaia ejinaqiensis Niu(sp.nov.) and Polygrapta neimengguensis Niu(sp.nov.). All of these Estheria fossils were assigned to the period of Permian. In addition to the evidence of stratigraphic correlation between drilling wells, the age of oil and gas reservoir was judged as Permian layers. Besides, Estheria fossils contain great indicating meaning in paleobiogeography. Based on comparing the distribution of Permian Estheria as well as analyzing the Carboniferous-Permian succession of Yingen-Ejin basin, the closing time of Paleo-Asian Ocean has been further constrained to Pre-Carboniferous.
Key words: Yingen-Ejin basin    Permian    Estheria    oil and gas reservoir age    

银额盆地位于内蒙古自治区西部,是中国内陆地区少有的油气勘探程度极低的大中型沉积盆地,前人自1955年起在银额盆地开展以中生界为目的层的油气调查与勘探以来,一直未取得大的油气发现[1]

2007年以来,中国地质调查局开展的银额盆地石炭系—二叠系油气基础地质调查,在石炭纪—二叠纪盆地形成与演化、沉积建造、构造改造等基础地质研究方面取得了一系列原创性资料与创新性认识,提出银额盆地为晚古生代石炭纪—二叠纪与中生代白垩纪的叠合盆地,查明石炭系—二叠系发育多套厚度大、有机质丰度中等-高、干酪根类型Ⅰ~Ⅱ型的良好烃源岩,明确了石炭系—二叠系具有良好的油气地质条件与资源前景[1-2]。2013年,国土资源部依托银额盆地石炭系—二叠系油气基础地质调查成果,对6个油气勘查区进行竞争性出让,经过3年多的勘探实践,已实施钻探的温图高勒勘查区哈日凹陷和务桃亥勘查区拐子湖凹陷均实现了油气的发现与突破。受其鼓舞,中石油吐哈油田分公司在老西庙勘查区的天草凹陷和建国营勘查区的建国营凹陷加大勘探力度,分别取得石油和天然气的发现与突破。

由于银额盆地地质工作程度极低,地层层序、主要岩石地层单元岩性组合认识不清,钻井揭示的地层与地表剖面差距巨大,且缺乏具时代意义的古生物化石,尽管油气勘探不断取得新发现与新突破,但对主要油气产层时代存在不同的认识[3-4]。部分学者认为主要产层为下白垩统巴音戈壁组,也有学者认为主要产层为二叠系,制约了油气勘探部署。

同时,由于银额盆地位于华北板块、塔里木板块与哈萨克斯坦板块的交汇带,构造背景复杂,前人对石炭纪—二叠纪构造演化与沉积充填特征亦存在不同认识[5-7],影响了对石炭系—二叠系油气资源前景的认识与评价。有学者认为,银额盆地石炭纪—二叠纪经历了碰撞造山作用[7],不具备油气形成的条件;也有学者认为,古亚洲洋闭合于石炭纪之前[5-6],石炭纪—二叠纪进入陆内裂谷演化阶段,有利于烃源岩的发育,具有形成油气的地质条件。

2017年,中国地质调查局在银额盆地西部乌珠尔凹陷以建立地层层序、查明主要岩石地层单元的岩性组合为目的,施钻的蒙额地1井通过钻井取心,不仅在下白垩统巴音戈壁组获得了具时代意义的延吉叶肢介动物群中的延吉叶肢介未定种(Yanjiestheria sp.)和新叠饰叶肢介未定种(Neodiestheria sp.)[8],而且在二叠系中发现了晚二叠世的加氏圆通古斯卡叶肢介(比较种)Cyclotunguzites cf. gazimuri Novojilov、额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种) Hemicycloleaia ejinaqiensis Niu(sp.nov.)、内蒙古点列叶肢介(新种)Polygrapta neimengguensis Niu(sp.nov.)等化石,为银额盆地层序地层研究,以及主要油气产层时代的厘定提供了依据。由于李氏叶肢介类(Leaid)分布时限较短,目前仅见于上古生界,具有重要的生物古地理指示意义,对于开展银额盆地石炭纪—二叠纪构造背景研究、进一步明确古亚洲洋闭合时限具有重要意义。

本文通过对蒙额地1井揭示的地层层序、不同地层单元的岩性组合、二叠纪叶肢介化石等特征的分析与时代讨论,以及不同构造单元主要油气钻井的地层对比,进一步明确银额盆地主要油气发现井的产层时代,为区内油气勘探部署与油气资源潜力评价提供依据。同时,通过李氏叶肢介类的区域分布,结合银额盆地石炭纪—二叠纪地层层序分析,进一步探讨银额盆地石炭纪—二叠纪构造背景与古亚洲洋的闭合时限。

1 概况 1.1 钻井

蒙额地1井位于内蒙古自治区西部额济纳旗赛罕陶来苏木西北约80km(图 1),中生代所属构造单元为银额盆地居延海坳陷的路北凸起[9],晚古生代石炭纪—二叠纪所属构造单元为北山-银额盆地黑鹰山-额济纳旗坳陷[9]。该井是以建立中生代—古生代地层层序、查明主要地层单元岩性组合特征为目的的全取心钻井,完钻井深1481m,完钻层位为华力西期侵入岩。

图 1 蒙额地1井及主要油气发现井位置图 Fig.1 Positions of No.1 Meng'edi well and other oil and gas intersecting wells
1.2 钻井揭示地层

钻井揭示地层自上而下为:第四系更新统、新近系上新统苦泉组、下白垩统巴音戈壁组、上二叠统(未分组)、中—下二叠统及华力西期侵入岩(图 2)。

图 2 蒙额地1井地层综合柱状图 Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of No.1 Meng'edi well
1.2.1 新生代地层

(1)第四系更新统(Qp):井深0~10.0m,厚10.0m。以灰色砂砾层为主,夹灰黄色含砾粘土层、黄褐色含砾粉砂层,未成岩。

(2)新近系上新统苦泉组(N2k):井深10.0~ 80.0m,厚70.0m。中-上部为灰黄色、灰绿色粘土层、铝土质粘土层,夹灰色-灰白色粘土层;下部为灰色泥质粉砂层、灰色含砾细砂层、灰白色粉砂质粘土层,未成岩-半固结。与下伏地层不整合接触。

1.2.2 白垩纪地层

下白垩统巴音戈壁组(K1b):井深80.0~594.0m,厚514.0m。上部为深灰色泥岩夹浅灰色泥质粉砂岩,局部含黄铁矿;中部为灰绿色泥岩、浅灰色泥岩夹灰色泥质粉砂岩、含砾粗砂岩;下部为深灰色-灰色泥岩、粉砂质泥岩,夹浅灰色泥质粉砂岩及灰质泥岩,含黄铁矿,408~456m井段产延吉叶肢介未定种(Yanjiestheria sp.)和新叠饰叶肢介未定种(Neodiestheria sp.)[8]。与下伏地层不整合接触。

1.2.3 二叠纪地层

(1)上二叠统(P3,未分组):井深594.0~1122.0m,厚528.0m。可分为上、下2段。

上段:井深594.0~914.0m,厚320.0m。上部岩性为褐色、紫红色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,夹灰绿色粉砂质泥岩、杂色砾岩、含凝灰质泥岩与凝灰质砂砾岩;下部岩性为灰绿色砾岩、中-细砂岩,夹褐色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,砂砾岩分选性、磨圆度极差,夹凝灰质泥岩与凝灰质砂砾岩。

下段:井深914.0~1122.0m,厚208.0m。上部为浅灰色、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩,夹灰绿色砾岩、含凝灰质泥岩与凝灰质砂砾岩,底部为厚2.76m的凝灰岩层,其中930.5~958.0m井段产加氏圆通古斯卡叶肢介(比较种)Cyclotunguzites cf. gazimuri Novojilov化石;下部为灰色-深灰色泥岩、粉砂质泥岩,夹白云质泥岩、灰质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩,偶见黄铁矿,其中1085.0~1095.5m井段产额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种) Hemicycloleaia ejinaqiensis Niu(sp.nov.)和内蒙古点列叶肢介(新种)Polygrapta neimengguensis Niu(sp.nov.)化石。与下伏地层整合接触。

(2)中—下二叠统(P1+2,未分组):井深1122.0~ 1394.2m(未穿),厚528.0m。岩性为深灰色-黑色泥岩、粉砂质泥岩,泥质粉砂岩及灰色-杂色砾岩,夹煤层、炭质泥岩及薄层泥质凝灰岩、凝灰质泥岩、凝灰质砂岩、凝灰质砾岩,煤层单层最大厚度5.94m,表现为2个下粗上细的正旋回沉积。下部见3层英云闪长岩与该套地层呈侵入关系。

1.2.4 华力西期侵入岩

蒙额地1井钻遇3层英云闪长岩,分别为:① 1373.80~1374.07m,厚0.27m;②1380.30~1385.10m,厚4.8m;③ 1394.20~1481.90m(未穿),揭示厚度97.7m。侵入岩之间为砾岩、粉砂岩、泥岩及煤层,侵入接触关系显著。

2 二叠纪叶肢介分布与特征 2.1 叶肢介分布

蒙额地1井二叠纪地层发现2层产叶肢介化石层段,第一层段井深为930.5~958.0m,岩性为灰色、灰绿色粉砂质泥岩、泥岩、灰质泥岩,水平层理发育,叶肢介顺层理面断续出现,且密集分布;第二层段井深1085.0~1095.5m,岩性为灰色-深灰色粉砂质泥岩、泥岩、灰质泥岩,水平层理发育,叶肢介亦顺层理面断续出现,且密集分布。

根据叶肢介产状及分布层段的岩性特征,其代表了浪基面以下较深水环境的沉积,且物源供给不充分,反映以泥岩沉积为主的稳定沉积环境。

2.2 叶肢介特征

对蒙额地1井叶肢介第一产层(930.5~958.0m井段)采集了2件标本进行鉴定,标本号分别为17MED-F3(井深934.8m)和17MED-F4(井深957.4m)。叶肢介个体2~4mm,生长带上见针孔状纹饰,未见线状排列,胎壳较大,约占壳高的1/3,具有小网格装饰,鉴定为加氏圆通古斯卡叶肢介(比较种)(Cyclotunguzites cf. gazimuri Novojilov)。

加氏圆通古斯卡叶肢介化石描述:

 介甲目 Conchostraca Sars, 1867

  刺尾亚目 Spinicaudata Linder, 1945

   光滑叶肢介超科 Lioestheiacea Raymond, 1946

    古渔乡叶肢介科 Palaeolimnadiidae Tasch, 1956

     圆通古斯卡叶肢介属 Cyclotunguzites Novojilov,1958

     加氏圆通古斯卡叶肢介(比较种)Cyclotunguzites cf. gazimuri Novojilov。

壳瓣小,卵圆形,长2mm,高1.5mm。背缘短,略拱突,后背角不明显。前后缘圆突,腹缘较拱曲,前高略小于后高。生长带宽平,腹缘略变窄,约15条。生长带上为小网装饰,网径约0.015mm,在电镜扫描下为小针孔状装饰。

比较:壳瓣小,卵圆形,背缘短,略拱突,胎壳短卵圆形,近前端,具小网装饰(图版Ⅰ-a~d),与俄罗斯西伯利亚下通古斯卡上二叠统鞑靼阶该种基本相同[10-11]。但胎壳约占壳高的1/3,胎壳略大,暂定为比较种。亦与中国鄂尔多斯盆地上二叠统石千峰组的圆通古斯卡叶肢介(Cyclotuguzites Novojilov)可对比。

图版Ⅰ   PlateⅠ   a~d.加氏圆通古斯卡叶肢介(比较种)Cyclotunguzites cf. gazimuri Novojilov;a.标本17MED-F4(蒙额地1井,井深957.4m)前腹部生长带上的针孔装饰;b~c.标本17MED-F3(蒙额地1井,井深934.8m)前腹部生长带上的针孔装饰;d.标本17MED-F3前缘生长带上的针孔装饰;e~f.额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种) Hemicycloleaia ejinaqiensis Niu(sp.nov.);e.标本17MED-F5-1(×24,蒙额地1井,井深1093.2m)正模,右瓣;f.标本17MED-F5-1(×50)中前部麻坑与线脊装饰

第二产叶肢介层段(1085.0~1095.5m井段)采集了1件标本进行鉴定,标本号为17MED-F5(井深1093.2m)。叶肢介化石个体多在3~5mm之间,丰度较大,但分异度不高,属种较单调,共有2属,可见2种类型,一种壳面仅有生长带与纹饰,未见放射脊,个体较多;另一种见2条分开的放射脊,可能采集不够,仅发现1个个体,分别鉴定为额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种) Hemicycloleaia ejinaqiensis Niu(sp. nov.)和内蒙古点列叶肢介(新种)Polygrapta neimengguensis Niu(sp.nov.)

额济纳旗半圆李氏叶肢介化石描述:

 李氏叶肢介亚目 Leaiina Kobayashi,1972

  李氏叶肢介超科 Leaioidea Raymond,1946

   李氏叶肢介科 Leaiidae Raymond,1946

    李氏叶肢介亚科 Leaiinae, Raymond,1946

     半圆李氏叶肢介属 Hemicycloleaia Jones,1862

      额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种) Hemicycloleaia ejinaqiensis Niu(sp.nov.)

壳瓣小,卵圆形,长3mm,高2.4mm。前缘宽圆,后缘圆缩,腹缘较拱曲,胎壳近前部。背缘向胎壳处拱起,前高大于后高(图版Ⅰ-ef)。生长带宽,近胎壳处与腹缘较窄,约23条。中背部生长带上具麻坑状纹饰,直径0.005~0.01mm。向腹缘过渡为线脊装饰。线脊较规则,局部可分叉,线距0.01mm左右。2条放射脊自近胎壳处向腹缘分叉延伸,呈八字状,但均不达腹缘,仅延至第15条生长带附近,前脊更短,仅达第10条附近。前脊位于壳瓣近中部, 前脊角(alpha angle)110°,后脊角(beta angle)80°,两脊之间夹角30°,背缘是否有脊状物不能肯定。

比较与讨论:壳瓣卵圆形,胎壳近前部,2条八字形放射脊,与 Hemicycloleaia laevis(Raymongd)类似[10]。但前者放射脊达腹缘,而该新种2条放射脊总体靠前,且均不达腹缘,可以区别。该新种2条放射脊总体靠前,并不达腹缘,与 Amphikoilium ermakorum Novojilov也很相似[10],但后者壳瓣近长椭圆形,可以区别。新种2条脊短,不达腹缘,与内蒙古扎鲁特旗上二叠统陶海营子组的 Hemicycloleaia curta Niu相似[12],但后者壳瓣斜方形,2条放射脊更短,可以区别。2条脊不达腹缘,与甘肃肃南县上二叠统肃南组的 Hemicyclolaeia sunanensis Shen也类似[13]。但后者壳瓣椭圆形,2条脊虽未达腹缘,但更长。特别是其生长带上具横向引长的大网状装饰,而新种为小的麻坑状小网与细线脊,有较大的区别。如果按照网线装饰的不同,似应从半圆李氏叶肢介属中分出而另立一新属。诺沃日洛夫[13-14]在建立该属的一些种时并没有讨论其纹饰特征,暂时建一新种。

产地与层位:内蒙古额济纳旗蒙额地1井,上二叠统下段。

内蒙古点列叶肢介化石描述:

 介甲目 Conchostraca Sars, 1867

  刺尾亚目 Spinicaudata Linder, 1945

东方叶肢介超科 Eosestherioidea Zhang et Chen,1976

 真叶肢介科 Euestheriidae Defritin, 1965

  点列叶肢介属 Polygrapta Novojilov, 1946

   内蒙古点列叶肢介(新种)Polygrapta neimengguensis Niu(sp.nov.)(图版Ⅱ

图版Ⅱ   PlateⅡ   a~d.内蒙古点列叶肢介(新种)Polygrapta neimengguensis Niu(sp.nov.);a.标本17MED-F5-2(×8,蒙额地1井,井深1093.2m)正模,左瓣;b.标本17MED-F5-2(×50)前部小点粒与小点粒线状排列成线脊装饰;c.标本17MED-F5-2(×10)副模,左瓣;d.标本17MED-F5-4(×13,蒙额地1井,井深1033.8m)正模,左瓣

壳瓣小,近圆形,正模长6.2mm,高5mm;副模长5mm,高4mm。前、后、腹缘呈圆形拱曲,背缘略破损,胎壳近背缘前端。前后高近相等。生长带宽,胎壳处极窄,腹缘略变窄,28条左右。背部生长带上为极小的点粒状装饰,粒径0.005mm左右。向腹半部,点粒逐渐增大,0.01mm左右,并逐渐呈线状排列。至腹缘形成短线状,局部可弯曲,线距0.01~0.015mm。

比较与讨论:诺沃日洛夫建立的 Polygrapta chatangensis Novorilov,1946产于俄罗斯哈坦加湾右岸上二叠统鞑靼阶,壳瓣宽卵形,前缘圆形拱曲,后缘宽圆,生长带也较宽[10],内蒙古点列叶肢介(新种)与其较类似。但该新种壳瓣近圆形,前后高近相等,可以区别。

新种背部为小点粒,向腹部线状排列,基本符合该属的装饰特点。但至腹缘形成略弯曲的短线,与该属原有定义略有区别,值得进一步研究。

3 讨论 3.1 叶肢介产层时代

(1)加氏圆通古斯卡叶肢介时代

圆通古斯卡叶肢介最初产于俄罗斯西伯利亚下通古斯卡地区上二叠统鞑靼阶[10],在中国内蒙古东部扎鲁特旗上二叠统陶海营子组也有发现[11]。其特点为:壳瓣小,卵圆形,背缘短,略拱突,胎壳短卵圆形,近前端,具小网装饰。银额盆地蒙额地1井标本号17MED-F3(井深931.0m)和17MED-F4(井深931.5m),所产叶肢介与俄罗斯西伯利亚下通古斯卡上二叠统鞑靼阶该种基本相同。因此,确定叶肢介的产层时代为晚二叠世。

(2)额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种)时代

半圆李氏叶肢介分布于世界各地,从分布时代中泥盆世到二叠纪,在中国首次发现该类化石是在甘肃肃南县上二叠统肃南组[12]。2009年,牛绍武等[11]在内蒙古扎鲁特旗上二叠统陶海营子组剖面测量时,发现了第二个李氏叶肢介类化石点。银额盆地蒙额地1井钻孔中发现的是第3个该类化石点, 其特点是:到二叠纪(特别是晚二叠世),半圆李氏叶肢介2条放射脊开始萎缩,多不达腹缘,额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种)具有该特点,特别是前脊更短。蒙额地1井17MED-F5-1(井深1033.0m)和17MED-F5-2(井深1033.5m)标本获得的额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种)与中国甘肃肃南县上二叠统肃南组和内蒙古东部上二叠统陶海营子组所产的半圆李氏叶肢介非常相似。因此,确定该套地层的时代为晚二叠世。

(3)内蒙古点列叶肢介时代

点列叶肢介最早产于俄罗斯拉普帖夫海沿岸下通古斯卡地区上二叠统,诺沃日洛夫建立的 Polygrapta chatangensis Novorilov, 1946产于俄罗斯哈坦加湾右岸上二叠统鞑靼阶,壳瓣宽卵形,前缘圆形拱曲,后缘宽圆,生长带也较宽[13-14]。蒙额地1井17MED-F5(井深1093.2m)标本所产的内蒙古点列叶肢介(新种)与其极相似,以小点状纹饰为主,向腹缘呈线状排列。因此,确定该套地层的时代为晚二叠世。

综合而言,银额盆地蒙额地1井叶肢介产出层位可与内蒙古东部上二叠统林西组、陶海营子组及甘肃祁连山肃南地区上二叠统肃南组对比。因此,确定该套地层的时代为晚二叠世。

3.2 主要油气产层时代

近年来,银额盆地哈日凹陷、拐子湖凹陷、天草凹陷等构造单元不断取得油气的发现与突破,但由于地质工作程度极低,中生代—古生代地层层序、主要岩石地层单元岩性组合认识不清,钻井揭示的地层与地表剖面差异较大,并缺乏具有时代意义的古生物化石,对前新生代地层划分及油气产层时代归宿存在不同的认识,或认为产层时代为下白垩统巴音戈壁组[4],或认为主要产层为二叠系[3]。由于白垩纪和二叠纪构造背景、沉积演化与沉积充填特征存在巨大差别,油气成藏条件、控制因素及分布规律亦不同,产层时代认识不同,影响了银额盆地的油气勘探部署。

综合银额盆地不同构造单元钻井揭示的中生代—古生代地层层序,自下而上为上白垩统乌兰苏海组(K2w)、下白垩统银根组(K1y)、下白垩统苏红图组(K1s)、下白垩统巴音戈壁组(K1s)、上二叠统(P3,未分组)、中—下二叠统(P1-2,未分组)、上石炭统—下二叠统干泉组(C2P1g,未分组)。各地层单元岩性特征如下。

(1)上白垩统乌兰苏海组:紫红色、桔黄红色砂岩、粉砂岩、砂质砾岩、砂质泥岩,与下白垩统不整合接触。分布不稳定,仅部分钻井有揭示。

(2)下白垩统银根组:灰色-深灰色、灰黑色泥岩,粉砂质泥岩、云质泥岩,局部含石膏,为早白垩世晚期湖盆萎缩时的沉积产物,受沉积与后期剥蚀的影响,分布局限,部分钻井有揭示。与下伏地层整合接触。

(3)下白垩统苏红图组:棕褐色、紫红色、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩、砂岩、砂质砾岩。部分构造单元发育棕褐色、深灰色-灰黑色玄武岩、安山玄武岩,横向厚度变化大。受后期剥蚀的影响,部分钻井未揭示。与下伏地层整合接触。

(4)下白垩统巴音戈壁组:为一套下粗、上细的正旋回沉积,下部为以灰色-浅灰色砾岩、砂岩为主的粗碎屑岩沉积;上部为以灰色、深灰色泥岩为主的细碎屑岩沉积,产延吉叶肢介(Yanjiestheria)。横向厚度、岩性变化大,总体银额盆地东部查干德勒坳陷灰色、深灰色泥岩发育,是主要的烃源岩发育层段;中、西部以粗碎屑岩为主,仅乌珠尔凹陷发育较厚的暗色泥岩。与下伏地层不整合接触。

(5)上二叠统(P3,未分组):上段为褐色、紫红色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,夹灰绿色粉砂质泥岩、杂色砾岩、凝灰质泥岩、凝灰质砂砾岩,砂砾岩。下段为灰色、深灰泥岩、粉砂质泥岩,夹砂砾岩、凝灰质泥岩、凝灰质砂砾岩、凝灰及安山岩,部分钻井见煤层,产加氏圆通古斯卡叶肢介(比较种)Cyclotunguzites cf. gazimuri Novojilov、额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种) Hemicycloleaia ejinaqiensis Niu(sp.nov.)和内蒙古点列叶肢介(新种)Polygrapta neimengguensis Niu(sp.nov.)化石。其中,下段是哈日凹陷、拐子湖凹陷的主要油气产层。与下伏地层整合接触。

上二叠统为剥蚀界面,上段横向厚度变化大,最大厚度达1700m,部分钻井未钻遇。其岩性组合在蒙古国南戈壁省许多剖面和钻井可见,但在中国境内地表剖面未见;下段在不同构造单元岩性及厚度变化较大。

(6)中—下二叠统(P1-2,未分组):仅银额盆地西部居延海坳陷内的钻井揭示了中—下二叠统上部为灰色-深灰色泥岩、粉砂质泥岩,夹砂砾岩及煤层;下部为灰色-深灰色泥岩、灰色砂砾岩夹煤层。居延海坳陷揭示的分布较广泛的煤系地层在中国境内地表剖面未见,但在蒙古国南戈壁省广泛分布。该层段是天草凹陷的主要油气产层。

(7)上石炭统—下二叠统干泉组(C2P1g,未分组):以灰色-深灰色安山玄武岩、凝灰岩为主,夹薄层凝灰质泥岩,个别钻井夹煤层。目前未钻穿该套地层。

与银额盆地综合地层层序及不同构造单元钻井地层对比,蒙额地1井等缺失上白垩统乌兰苏海组、下白垩统银根组和苏红图组。下白垩统巴音戈壁组与区域地层可对比,产早白垩世延吉叶肢介,地层时代可靠;蒙额地1井揭示的上二叠统上段紫红色泥岩为主的地层及其岩性组合在不同构造单元钻井中普遍可见,可作为上二叠统对比的标志层;上二叠统下段产加氏圆通古斯卡叶肢介(比较种)Cyclotunguzites cf. gazimuri Novojilov、额济纳旗半圆李氏叶肢介(新种) Hemicycloleaia ejinaqiensis Niu(sp.nov.)、内蒙古点列叶肢介(新种)Polygrapta neimengguensis Niu(sp.nov.)等晚二叠世化石,约束了该套地层的时代。不同构造单元主要油气产层均位于上二叠统紫红色泥岩和叶肢介产层之下,明确了银额盆地主要油气产层为二叠系。

进一步对不同构造单元钻井地层层序、岩性组合及测井曲线特征进行对比,下白垩统苏宏图组以紫红色粗碎屑岩夹火山岩为沉积标志;巴音戈壁组以灰色-深灰色暗色岩性沉积及其高自然伽马值作为对比标志;上二叠统上部以紫红色泥岩为主的沉积,夹沉火山岩、火山沉积岩等为标志,区域上可对比;蒙额地1井发现的上二叠统下部含叶肢介层段、火山岩及沉火山岩夹层、含火山质碎屑岩等区域上均可作为对比标志;根据地层层序、叶肢介约束的地层时代,结合不同钻井取得的碎屑岩、火山岩及侵入岩的锆石年龄,确定哈日凹陷、拐子湖凹陷的油气产层主要为上二叠统,天草凹陷的油气产层主要为中—下二叠统。

3.3 构造背景

银额盆地位于华北板块、塔里木板块与哈萨克斯坦板块的交会带,石炭纪—二叠纪构造演化与沉积充填特征存在不同认识,尤其是古亚洲洋闭合时限一直是争论的焦点,主要存在3种认识[5-7]:①古亚洲洋闭合时间在中晚泥盆世之前;②古亚洲洋闭合时间为早石炭世末期;③古亚洲洋的消亡时间为二叠纪之后,石炭纪、二叠纪为洋陆演化阶段。

由于叶肢介是靠卵粒进行繁衍与传播的,而卵粒主要依靠水流搬运或风力携带向新的生态领域散播,叶肢介成虫既不会游泳,也只能生活在浅水环境,因此,叶肢介化石是研究生物古地理的重要依据[8]

泥盆纪是李氏叶肢介类(Leaid)初始发生时期,首先可能在中国南方中泥盆世分布,之后向南、向西北迁移,石炭纪—二叠纪是李氏叶肢介类(Leaid)迅速发展、广泛辐射分布的时期。Tasch对Leaid的分布进行了研究[9, 12],认为石炭纪Leaid向南分布到澳大利亚凯宁盆地(Canning Basin),见于下石炭统安德森组(Anderson Formation);向西北,欧洲地区二叠纪地层中广泛分布Leaid,向北可到乌拉尔山脉。有学者认为,二叠纪李氏叶肢介类在全球广泛分布,可能存在一个二叠纪的联合古陆[12]

在中国境内,自沈炎彬[12]在甘肃祁连山地区的肃南县二叠纪地层中发现Leaid类化石以来,牛绍武等[11]在内蒙古中东部也发现二叠纪Leaid类化石。银额盆地Leaid类化石的发现,进一步丰富了中国二叠纪叶肢介分布资料。从构造演化分析,甘肃祁连山地区与银额盆地及内蒙古中东部分属不同的大地构造单元,前者隶属于华北地台,后者隶属于中亚构造域的准噶尔-中天山-马鬃山复杂弧盆系,且位于北山—银额地区几个重要的蛇绿岩带(缝合带)以北,二者均有Leaid类的分布,证实了古亚洲洋闭合时限在二叠纪之前。结合银额盆地石炭系—二叠系为连续沉积的特征,认为古亚洲洋闭合在该地区应在石炭纪之前。

4 结论

(1)银额盆地乌珠尔凹陷上二叠统叶肢介的发现,为建立银额盆地地层层序与地层对比构架提供了依据,明确了银额盆地主要油气产层为二叠系。

(2)银额盆地二叠纪圆通古斯卡叶肢介(Cyclotuguzites Novojilov)、李氏叶肢介类(Leaid)等的发现为古亚洲洋闭合时限的约束提供了新的证据,结合银额盆地石炭纪—二叠纪为连续沉积的特征,明确了古亚洲洋闭合于前石炭纪。

(3)圆通古斯卡叶肢介(Cyclotuguzites Novojilov)、李氏叶肢介类(Leaid)、点列叶肢介(Polygrapta)等二叠纪叶肢介在中国发现较少,蒙额地1井二叠纪叶肢介的发现丰富了中国叶肢介分布资料,有利于开展区域地层对比与沉积演化研究。

致谢: 中国地质科学院地质研究所柳永清研究员在野外岩心观察时对叶肢介时代进行了初步确定,在此表示衷心的感谢。

参考文献
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