松辽盆地青山口组页岩沉积水体环境演变的古生物学证据.pdf
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1、第 44 卷 第 4 期2023 年 8 月OIL&GAS GEOLOGY松辽盆地青山口组页岩沉积水体环境演变的古生物学证据吕丹1,王华建1,李罡2,张江永3,付秀丽1,4,刘畅1,王晓梅1,朱如凯1,张水昌1(1.中国石油 勘探开发研究院,北京 100083;2.中国科学院 南京地质古生物研究所,江苏 南京 210008;3.中国科学院 古脊椎动物与古人类研究所,北京 100044;4.中国石油 大庆油田有限责任公司 勘探开发研究院,黑龙江 大庆 163412)摘要:松辽盆地古龙页岩油勘探开发目的层和有利区优选对页岩沉积水体环境恢复提出了新要求。以古生物群落作为古湖泊水体环境演变的示踪指标,
2、对古页8HC井白垩系青山口组古生物组合(包括鱼、叶肢介、介形类、藻类)进行了系统分析。研究发现,满洲鱼和叶肢介仅出现在Q7油层,丰度高但属种单一;介形类在Q7Q9油层的种属数目和丰度相较于Q1Q6油层均显著增加;沟鞭藻丰度在Q1,Q2和Q7油层存在3个峰值。古生物组合指示松辽盆地青山口组沉积期整体为淡水-微咸水的古湖泊环境;Q7油层中生物多样性的显著增加和沟鞭藻的峰值丰度,则指示比较明确的海侵事件;Q1和Q2油层的沟鞭藻峰值丰度可能指示了湖平面上升初期的海侵事件。通过与现代马拉开波湖的对比,提出松辽盆地青山口组沉积期虽出现了海洋生物,但海侵可能只是在独特古地理位置和气候背景下的暂时性或偶发性湖
3、-海连通,并未显著改变松辽古湖泊整体的水体属性和生态组成。关键词:古水体环境;海侵事件;古生物;黑色页岩;青山口组;松辽盆地中图分类号:TE121.3 文献标识码:APaleobiological evidence of the paleowater environment evolution during deposition of the Qingshankou shale in the Songliao BasinLYU Dan1,WANG Huajian1,LI Gang2,ZHANG Jiangyong3,FU Xiuli1,4,LIU Chang1,WANG Xiaomei1,ZH
4、U Rukai1,ZHANG Shuichang1(1.Research Institute of Petroleum Exploration&Development,PetroChina,Beijing 100083,China;2.Nanjing Institute of Geology and Paleontology,Chinese Academy of Sciences,Nanjing,Jiangsu 210008,China;3.Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology,Chinese Academy of
5、 Sciences,Beijing 100044,China;4.Petroleum Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield,PetroChina,Daqing,Heilongjiang 163412,China)Abstract:Identification of target intervals and delineation of favorable areas for exploration and development of the Gulong shale oil require bett
6、er reconstruction of the paleowater environment during deposition of the shale of interest.Paleontological communities were used as indicators to trace the paleowater environment of ancient lakes to perform a comprehensive analysis of paleotological evidence(including fish,clam shrimp,ostracoda and
7、algae)of the Qingshankou Formation from the Well GY8HC.The results show that Manchurichthys and clam shrimp only occur in the Q7 oil layer with large abundance but single species.Compared with the lower Q1Q6 oil layers,there is a significant increase in the species and abundance of ostracods in the
8、upper Q7Q9 oil layers.Three abundance peaks of dinoflagellate fossils appear in Q1,Q2 and Q7 oil layers.The biological assemblage indicates a whole freshwater-brackish water feature of the Songliao Basin during the deposition of the Qingshankou Formation.The significant increase in diversity of foss
9、il record and peak abundances of dinoflagellate fossils in Q7 oil layer indicates relatively definite marine transgression events,while the abundance peaks of dinoflagellate fossils in Q1 and Q2 oil layers suggest possible marine transgression event(s)in the early stage of lake-level rising.Through
10、the comparison with the modern Maracaibo Lake,it is proposed that the appearance of marine organisms in the paleo-Songliao Lake during the deposition of the Qingshankou Formation might be the result of temporary or occasional 文章编号:0253-9985(2023)04-0857-12doi:10.11743/ogg20230405收稿日期:2023-01-28;修回日期
11、:2023-04-18。第一作者简介:吕丹(1989),女,博士、工程师,古生物学与地层学。E-mail:。通信作者简介:王华建(1984),男,博士、高级工程师,地球化学。E-mail:。基金项目:国家自然科学基金项目(72088101);中国石油勘探开发研究院院级项目(2021ycq01,yjkt2019-3);黑龙江省揭榜挂帅项目(2022-JS-1740,2022-JS-1853)。第 44 卷石 油 与 天 然 气 地 质lake-sea connection under unique paleogeographic and climatic backgrounds.However,
12、the lake-sea connection did not cause any obvious change in the nature of water body and the components of ecosystem.Key words:paleowater environment,marine transgression event,paleontology,black shale,Qingshankou Formation,Songliao Basin引用格式:吕丹,王华建,李罡,等.松辽盆地青山口组页岩沉积水体环境演变的古生物学证据 J.石油与天然气地质,2023,44(
13、4):857-868.DOI:10.11743/ogg20230405.LYU Dan,WANG Huajian,LI Gang,et al.Paleobiological evidence of the paleowater environment evolution during deposition of the Qingshankou shale in the Songliao Basin J.Oil&Gas Geology,2023,44(4):857-868.DOI:10.11743/ogg20230405.松辽盆地古龙凹陷白垩系青山口组页岩油资源量达100108150108 t,
14、页岩油勘探开发已取得重大突破,但页岩非均质性强,产油效果差异明显1-2。大庆油田现将古龙凹陷内的青山口组一段和二段下部划分为3个箱体9个油层,其中下箱体含Q1Q4共4个油层,中箱体含 Q5Q7共 3个油层,上箱体含 Q8和 Q9两个油层1,3。目前,下箱体已提交页岩油预测地质储量12.68108 t3。沉积古水体环境影响着岩相组合4和烃源岩生烃潜力5,成为古龙页岩油优选勘探有利区和开发目地层时需要考虑的关键因素之一1。青山口组是松辽盆地在白垩纪中期沉积的一套深湖相以黑色页岩和粉砂质泥岩为主、夹丰度不等的灰岩和白云岩的碎屑岩组合。青山口组页岩与下伏泉头组和上覆姚家组的浅湖相贫有机质砂泥岩有着明显
15、差异,指示三级层序的大范围湖平面上升期沉积 6。精细岩相学分析将青山口组湖平面上升期沉积进一步划分为3个完整的四级旋回,且每个旋回都包含对应快速湖平面升降的体系域 7,其中对应于古龙凹陷内Q1Q9油层的四级旋回有2个,分别是Q1Q3的湖平面上升期沉积和Q4Q6的湖平面下降期沉积,以及Q7Q8下部的湖平面上升期沉积和Q8中、上部Q9的湖平面下降期沉积。古生物群落是示踪古湖泊水体环境动态演化的有效指标,可以帮助重建地质历史时期的气候环境演化。前人在松辽盆地青山口组中已发现鱼类8-10、藻类11-13、叶肢介14-15、介形类16-18、有孔虫和钙质超微化石19,还检测出沟鞭藻、甲藻、海生金藻、海绵
16、等的生物标志化合物20-22。已发现的鱼、叶肢介、介形类和藻类等多为淡水-微咸水生物,证实松辽古湖泊以淡水-微咸水为主10,12,14,16。沟鞭藻、海生金藻、海绵、有孔虫和钙质超微化石等则指示古湖泊中出现海相生物,被认为与海侵事件有关12,19-22。但也有学者认为咸水型沟鞭藻的出现可能与湖泊自然咸化有关,且未发现能证明海侵通道存在的古生物学证据13,23。另外,已报道化石证据虽多,但多以单一门类为主,缺少古生物群落的综合研究,且时间分辨率不佳,难以满足当前古龙页岩油的精细勘探开发需求24。本文通过对古页 8HC井青山口组古生物化石组合(包括鱼、叶肢介、介形类、藻类)的综合分析,认为Q1Q6
17、油层沉积时以淡水-微咸水环境为主,Q7油层沉积时发生了比较明确的海侵事件,Q1和Q2油层沉积时可能也发生了海侵事件。1样品和方法本研究所用样品来自于松辽盆地古龙凹陷古页8HC井(图1a)。根据松科1s井青山口组3层火山灰的高精度锆石U-Pb年龄(91.8860.033 Ma,90.9740.042 Ma,90.5360.039 Ma)25,以及古页8HC井中的火山灰层等时对比,Q1Q9 油层沉积时间被限定为 91.9 90.6 Ma(图1b),为晚白垩世土仑期。通过 Q1Q9 油层取心段的岩心观察描述,在Q7油层发现鱼化石(深度2 447.0 2 450.0 m)和叶肢介化石(深度2 448.
18、9 2 449.0 m)(图1b)。将鱼化石用小毛刷和细针仔细修出轮廓,去掉周围和覆盖在化石上方的泥岩后,用光学显微镜观察鉴定。同样,去除叶肢介化石周围和上覆泥岩,制成靶样,用电子显微镜进行观察。本研究还选取古页8HC井Q1Q9油层全井段岩屑样品,每1 m取样200 g,经去泥浆、过筛、烘干后,部分岩屑样品用水和5%的双氧水浸泡3 7 d,待自然泡开后,挑选完整的介形类壳体,利用电子显微镜观察鉴定。部分岩屑样品采用实验室孢粉标准分析方法(SY/T 59152018)处理制片,利用显微镜观察鉴定。2化石鉴定结果2.1鱼古 页 8HC 井 Q7 油 层 发 现 的 鱼 化 石 均 为Manchur
19、ichthys sp.(图2),属真骨鱼部(Division Teleostei)858第 4 期吕丹,等.松辽盆地青山口组页岩沉积水体环境演变的古生物学证据真真骨鱼派(Cohort Euteleostei)原始棘鳍超目(Superorder Protacanthopterygii)鲑 形 目(Order Salmoniformes)亚 目及科未定(Suborder and family incert.sedis)满洲鱼属(Manchurichthys Saito,1936)26。鉴定特征为:小鱼;顶狭长,翼骨内面无齿;口裂中等大小,前上颌骨小,简单,无齿,上颌骨亦无齿,弯曲,有两个活动的辅上
20、颌骨,下颌具有较高的冠状突;远端角舌骨有孔;鳃条骨10 11根;下鳃盖骨不甚扩大;椎骨约44个,19个尾椎;胸鳍长;腹鳍腹位,起点略后于背鳍起点;背鳍基短,位于背部中点,鳍条长;臀鳍小,靠后。2.2叶肢介所 发 现 叶 肢 介 均 为 Nemestheria qingshankouensis Chang et Chen 27(图3),属双甲目(Diplostraca Gerstaecker,1866)28,刺尾亚目(Spinicaudata Linder,1945)29 瘤模叶肢介超科(Estheriteoidea Zhang et Chen,1976)30吉林叶肢介科(Jilinesther
21、iidae Zhang et Chen,1976)30线叶肢介属(Nemestheria Chang et Chen,1964)27,也有归为瘤模叶肢介亚目(Estheritina Kobayashi,1972)27,31。其主要鉴定特征是:壳面装饰是排列稀疏的长短相间的线脊,个体中等大小,背缘短而直,胎壳窄小,位于其中点与前端之间;前、后缘及腹缘均较圆,后腹缘向斜后方强烈扩大,前高小于后高,生长线粗壮,生长带宽井位Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q9青二三段青一段2 4002 4102 4202 4302 4402 4502 4602 4702 4802 4902 5002 5102 520
22、2 530a鱼河流古龙凹陷区伊通地堑白云岩0b化石位置及年龄/Ma火山灰91.8860.03390.9740.04290.5360.039岩性剖面叶肢介北安齐齐哈尔构造单元界线地名绥化大庆哈尔滨长春长春通辽介形虫灰岩黑色页岩地层 油层50 km深度/m古页8HC松科1s松科1s+北部倾没区西部斜坡区西南隆起区东南隆起区中央凹陷区 东北隆起区图1 松辽盆地古龙凹陷青山口组沉积古地理(a)和古页8HC井地层综合柱状图(b)Fig.1 Sedimentary paleogeography map(a)of the Qingshankou Formation in the Gulong Sag of
23、Songliao Basin and the composite columnar section of Well GY8HC(b)(锆石U-Pb年龄来自松科1s井同层位火山灰,引自文献 25。)ab1 cm1 cm图2 松辽盆地古龙凹陷古页8HC井青山口组Q7油层2 446.72 m深度的鱼化石Manchurichthys sp.Fig.2 Manchurichthys sp.discovered at a depth of 2 446.72 m in Q7 oil layer of the Qingshankou Formation in Well GY8HC in the Gulong
24、Sag,Songliao Basin(a和b为对称面,标本保存在大庆油田勘探开发研究院岩心库。)859第 44 卷石 油 与 天 然 气 地 质而稍有下凹,两端接近背缘时变窄,靠近腹缘的亦变窄;壳瓣前部和中部的生长带上,具有规则长短相间排列的线脊装饰,长线脊粗而直,排列疏松,相邻两根长线脊之间有2 5条短线(图3bh),短线从生长带的下缘向上分布,仅占据每条生长带的下半部。2.3介形类青山口组页岩发现丰富的介形类(图4),但各油层的种属和丰度差异明显(图5)。介形类多出现在半深湖-浅湖相生物灰岩中,少量分布于半深湖-深湖相黑色页岩和灰色泥岩中。Q1Q6油层的介形类属种较少,仅发现Cypride
25、a adumbrata,Triangulicypris torsuosus,Limnocypridea copiosa 和 Ziziphocypris regusa,壳表多光滑或具浅蜂孔,为深水环境中的底栖生活类型。Q7Q9油层的介形类种属和丰度都明显增加,出现Cypridea fuyunensis,Triangulicypris symmetrica,Limnocypridea inflata,Lycopterocypris flatilis,Limnocypridea bucerusa,Lycopterocypris angularis和Cypridea dekhoinensis等新种属,
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