冀中坳陷饒陽(yáng)凹陷中北部古近紀(jì)沙河街組古生態(tài)分析

襲著綱，國(guó)景星，趙曉穎

（1.中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266555；2.安徽科技學(xué)院外國(guó)語(yǔ)學(xué)院，安徽鳳陽(yáng)233100）

0 引言

饒陽(yáng)凹陷是渤海灣盆地冀中坳陷的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，其中北部（38°10′～38°50′N，東經(jīng)115°25′～116°18′E）面積約4 600km2（圖1），屬于溫帶季風(fēng)氣候帶。自20世紀(jì)末期，李華南等在研究冀中油區(qū)和渤海灣盆地油氣區(qū)第三紀(jì)輪藻及微體古生物群時(shí)，對(duì)饒陽(yáng)凹陷古近紀(jì)做過(guò)一些關(guān)于古生物群和古環(huán)境的分析［1－4］，之后有關(guān)該區(qū)沙河街組古生態(tài)研究成果較少。隨著饒陽(yáng)凹陷古近系隱蔽油藏勘探的深入，早前關(guān)于饒陽(yáng)凹陷中北部古氣候和古環(huán)境等的研究不能很好地適應(yīng)當(dāng)前油區(qū)地質(zhì)分析的要求；因此利用現(xiàn)有微體古生物化石等資料對(duì)層序地層劃分、地層年代判斷和生烴古環(huán)境判定等進(jìn)行研究，顯得十分必要。

1 地層概述

圖1 研究區(qū)位置及孢粉鉆孔井位Fig.1 Location of Study Area and Position of Palynological Drilling Well

沙河街組在饒陽(yáng)凹陷中北部分布廣泛，且厚度較大，是該區(qū)古近系的主力儲(chǔ)層和生油層。按地層年代的早晚，沙河街組自下而上概述如下。

沙四段：地層厚度變化較大，高陽(yáng)、雁翎、任丘等地區(qū)沒(méi)有沉積，馬西洼槽和任西洼槽等低洼區(qū)較厚，下部以塊狀砂礫巖夾紫紅、灰色泥巖、火山巖沉積為主，上部為大段灰色泥巖夾褐色泥巖及砂巖沉積，與下伏地層呈不整合接觸。

沙三段：總體呈西薄東厚、南薄北厚的特征，底部為較深湖環(huán)境，洼槽區(qū)為一套深灰、黑色泥巖、頁(yè)巖層、油頁(yè)巖及一套灰質(zhì)白云巖為主的特殊巖性段；中部為淺灰色細(xì)砂巖與紫紅色泥巖互層沉積；上部發(fā)育辮狀河三角洲相粗碎屑夾灰、紫紅色泥巖沉積，局部見碳酸鹽巖和暗色泥巖沉積。

沙二段：厚度相對(duì)較薄，區(qū)域上為一套棕紅、灰綠色泥巖與淺灰色砂巖互層。下部淺灰色砂巖、砂礫巖與泥巖互層為主，上部以厚層狀紫紅色泥巖夾灰色砂層沉積為主，與下伏地層呈局部不整合接觸。

沙一段：研究區(qū)分布穩(wěn)定，地層厚度大，可劃分為沙一下亞段和沙一上亞段。沙一下亞段底部發(fā)育一套灰色砂巖，俗稱“尾砂巖”；上部發(fā)育一套深灰、黑色泥巖、褐色油頁(yè)巖夾灰色薄層砂巖、灰質(zhì)白云巖和鮞粒灰?guī)r，俗稱“特殊巖性段”。沙一上亞段為一套辮狀河三角洲相粗碎屑沉積，洼槽區(qū)底部可見暗色泥巖，頂部紫紅、灰綠色泥巖增厚，局部見碳質(zhì)泥巖。

2 孢粉類型劃分

筆者對(duì)研究區(qū)古近系沙河街組42口井的孢粉化石進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)歸類，見孢粉化石80余屬100余種（圖1）。根據(jù)沙河街組孢粉屬種縱向上豐度和分異度的變化規(guī)律，結(jié)合所出現(xiàn)主要孢粉類型母體植物的生態(tài)資料，對(duì)研究區(qū)主要孢粉化石進(jìn)行了氣溫帶類型和干濕度類型劃分（表1）［2－13］。

表1 饒陽(yáng)凹陷中北部沙河街組孢粉生態(tài)分類Tab.1 Palaeoecological Classification of Sporopollen of Shahejie Formation in North Central Raoyang Sag

3 孢粉組合特征

統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，沙河街組沙四段—沙一段被子植物花粉比例占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其次為裸子植物花粉，蕨類植物孢子數(shù)量相對(duì)較少；但沙一段個(gè)別井裸子植物孢粉比例高于被子類。根據(jù)各層段孢粉分布及其組合特征（表2），整個(gè)沙河街組可劃分為一個(gè)Quercoidites－Ulmipollenites高比例組合；沙四段—沙一段孢粉組合又各具特征，可細(xì)分為5個(gè)亞組合。

3.1 沙四段

沙四段對(duì)應(yīng)Ephedripites－Ulmoideipites亞組合。由雁55井孢粉樣品分析得知，該時(shí)期以被子植物花粉為主，占總孢粉數(shù)的72.51%；其次為裸子植物花粉，占25.10%；蕨類植物孢子僅占2.39%。被子植物中Ulmipollenites（22.31%）比例高于Quer－coidites（13.55%），其次Ulmoideipites（9.96%），Rhoipites（3.98%），Alnipollenites（3.59%），Juglanspollenites（3.19%），Tricolpopollenites（1.2%）常見。裸子植物花粉中主要為松科Pinaceae（Cedripites比例1.59%，Piceaepollenites比例0.4%，Tsugaepollenites比例0.4%），未進(jìn)行屬種劃分的Pinaceae占11.16%；其次Ephedripites（3.59%），Podocarpidites（3.19%）和Taxodiaceaepollenites（1.99%）有不同程度的分布，Classopollis少量出現(xiàn)。蕨類植物孢子中旱生組分Pterisisporites和Schizaeoisporites少量出現(xiàn)。

3.2 沙三段

沙三段對(duì)應(yīng)Pinaceae－Ephedripites－Podocarpidites亞組合。本組合中被子植物花粉仍占優(yōu)勢(shì)，比例5 1.0 8%～7 7.7 8%；裸子植物花粉比例為11.11%～45.67%；蕨類植物孢子平均比例3.16%。被子植物花粉中Quercoidites比例為18.40%～48.46%，Ulmipollenites比例為4.74%～16.67%，兩者平均占孢粉總個(gè)數(shù)的46.73%，其次Liquidambarpollenites（0.87%～3.03%），Juglanspollenites（0.95%～3.90%），Momipites（1.03%～3.46%），Rutaceoipollis（0.22%～5.15%）分布較廣，此外Labitricolpites，Alnipollenites和Potamogetonacidites，Salixipollenites比例較沙四段增多。裸子植物花粉中Pinaceae比例增高（Cedripites比例1.73%～8.20%，Piceaepollenites比例1.03～5.21%，Pinuspollenites比例1.03%～10.90%，Abietineaepollenites比例2.37%～11.34%）平均32.04%，Ephedripites比例3.28%～12.12%，Podocarpidites比例1.03%～8.2%，此外Taxodiaceaepollenites平均比例1.78%。蕨類植物孢子中Polypodiaceaesporitea，Cyathidites及Deltoidospora分布變得廣泛且比例比沙四段明顯增多。

表2 饒陽(yáng)凹陷中北部部分井位沙河街組孢粉重要屬種比例分布Tab.2 Distribution of the Proportion of Major Sporopollen of Shahejie Formation from Part Wells in North Central Raoyang Sag

3.3 沙二段

沙二段對(duì)應(yīng)Ephedripites－Pinaceae－Labitricolpites亞組合。該時(shí)期孢粉組合中被子植物花粉繁盛，平均比例65.57%；裸子植物花粉比例27.81%；蕨類植物孢子很少，平均比例6.62%左右。被子植物花粉中仍以Quercoidites（18.57%～37.08%）和Ulmipollenites（6.06%～11.43%）為主，其次為L(zhǎng)abitricolpites（平均比例4.08%），Liq－uidambarpollenites（平均比例2.61%），Rhoipites（平均比例2.55%），Juglanspollenites（平均比例5.62%）等為常見分子。裸子植物花粉中Pinaceae比例為18.91%左右（Pinuspollenites比例4.39%，Cedripites比例5.05%，Piceaepollenites比例1.60%）較沙三段大幅降低；Ephedripites比例增加，個(gè)別井達(dá)12.86%；Podocarpidites平均比例2.21%。蕨類植物孢子比例仍較少。

3.4 沙一段早期

沙一段早期對(duì)應(yīng)Pinaceae－Podocarpidites亞組合。該時(shí)期孢粉組合被子植物花粉比例33.33%～76.42%，平均59.4%；裸子植物花粉比例13.59～66.67%，平均35.32%；蕨類植物孢子平均比例5.28%。裸子植物花粉比例比沙二段增加。被子植物花粉以Quercoidites（平均比例26.41%）和Ulmipollenites（平均比例11.52%）為主體，其次Rutaceoipollis（3.86%），Labitricolpites（3.45%），Juglanspollenites（2.42%），Sapindaceidites（1.9%）比例較高，相對(duì)常見；此外Faguspollenites和Alnipollenites和Potamogetonacidites比例有所增加。裸子植物花粉中Pinaceae比例大幅上升（Cedripites比例10.54%，Pinuspollenites比例7.51%，Abietineaepollenites比例3.56%），未進(jìn)行屬種劃分的Pinaceae比例達(dá)10.87%；此外Podocarpidites（3.85%），Piceaepollenites（6.59%）和Taxodiaceaepollenites（4.73%）比較繁盛；Ephedripites比例降低至5.25%。蕨類植物孢子種類增多，濕生和水生組分顯著增加，如Deltoidospora（2.9%），Sphagnumsporites（2.6%），Polypodiaceae，Osmundacidites和Toroisporis。

3.5 沙一段晚期

沙一段晚期對(duì)應(yīng)Piceaepollenites－Ephedripites－Cedripites亞組合。本組合中被子植物花粉比例54.1%，裸子植物花粉34.69%；蕨類植物孢子比例顯著增加，達(dá)11.21%。被子植物花粉中Quercoidites平均比例達(dá)21.78%，Ulmipollenites比例為8.74%左右，Labitricolpites比例4.87%，此外Rutaceoipollis，Juglanspollenites，Meliaceoipollis，Betulaepollenites，Salixipollenites的數(shù)量均增多。裸子植物花粉Pinaceae比例比沙一段早期有所降低，Cedripites比例14.29%，Abietineaepollenites和Pinuspollenites兩者平均3.03%左右，未進(jìn)行屬種細(xì)分的Pinaceae平均比例達(dá)10.13%；此外Piceaepollenites（13.12%），Podocarpidites（4.63%）和Taxodiaceaepollenites（5.5%）分布占優(yōu)勢(shì)。蕨類植物孢子Cyathidites（2.15%）和Polypodiaceae（4.3%）此時(shí)較為常見；其次，Toroisporis和Deltoidospora等比例也增多。

4 古生態(tài)分析

渤海灣盆地各地區(qū)古環(huán)境和古氣候的變化具有相似性，但又存在差別。據(jù)蔡治國(guó)等研究，研究區(qū)沙河街組地質(zhì)時(shí)代大致處于始新世坦奈丁期—漸新世魯培爾期中晚期［2，4］。該時(shí)期，渤海灣盆地受喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)幕的影響，經(jīng)歷了多次湖盆擴(kuò)大和收縮，且每一次都伴隨古氣候的變遷，經(jīng)歷了干熱、溫濕交替變化的亞熱帶氣候。據(jù)張濤等有關(guān)研究，黃驊坳陷灘海沙河街組孢粉組合以Quercoidites高比例組合為主，經(jīng)歷了沙三段以常綠針葉混交林為主的濕潤(rùn)亞熱帶氣候到沙二段以山地針葉植物和闊葉林為主的半干旱亞熱帶氣候，至沙一段以針葉混交林為主的溫暖濕潤(rùn)的亞熱帶氣候［6］。而研究區(qū)孢粉組合上與黃驊坳陷近似，且同屬于渤海灣盆地，沙河街組古生態(tài)的變化可做相關(guān)對(duì)照。

植被地理分布具有顯著的規(guī)律性是植物生態(tài)和地理因素關(guān)系的綜合體現(xiàn)。因此，在某種程度上，利用孢粉植物群可以反映植物群生存的地理環(huán)境，并為古地理再造提供科學(xué)依據(jù)［8］。根據(jù)孢粉母體植被所處的生態(tài)環(huán)境，結(jié)合其不同時(shí)期的分異度，可定量對(duì)沙河街組各段的氣溫帶和干濕度做有益的分析。

4.1 沙四段

該時(shí)期熱帶、熱帶—亞熱帶和亞熱帶喜熱植物孢粉比例為41.04%左右，溫帶喜溫植物孢粉為44.22%左右，其氣溫帶屬于亞熱帶—暖溫帶。旱生植物孢粉組分為11.16%，濕生植物孢粉組分（濕生、水生和沼生各類植物孢粉）達(dá)11.95%，此時(shí)氣候應(yīng)為半干旱型。植被類型以常綠或落葉闊葉樹（Quercoidites，Ulmipollenites，Alnipollenites，Rhoipites，Juglanspollenites）為主，其次旱生灌木（Ephedripites，Proteacidites）和草本植物（Pterisisporites，Deltoidospora）較多。由于雁55樣品取于沙四段末期，推斷該時(shí)期氣候開始從干旱朝濕潤(rùn)轉(zhuǎn)變，為干旱的亞熱帶氣候—半干旱暖溫帶型氣候。

4.2 沙三段

該時(shí)期湖域面積擴(kuò)大，植物孢粉種類增多。喜熱組亞熱帶和熱帶—亞熱帶孢粉比較多見，比例61.58%左右；喜溫組溫帶孢粉占21.99%左右，推斷此時(shí)氣溫帶屬于亞熱帶。旱生組分較少，為8.92%；濕生組分中Polypodiaceaesporitea，Cyathidites，Podocarpidites，Piceaepollenites和Taxodiaceaepollenites等的比例比沙四段增加，平均比例11.12%，推斷此時(shí)氣候轉(zhuǎn)為半濕潤(rùn)型。沙三段沉積時(shí)期，山地植被Pinaceae針葉林占優(yōu)勢(shì)，而平原地區(qū)闊葉林為優(yōu)勢(shì)種群，低洼地區(qū)濕生草本植物較沙四段增多，屬半濕潤(rùn)亞熱帶氣候。

4.3 沙二段

該時(shí)期喜溫組植被孢粉有所增加，喜熱組孢粉比例51.14%，喜溫組孢粉占24.91%左右，其氣溫帶總體上應(yīng)屬于亞熱帶型。旱生植物孢粉組分又有小幅增加，比例10.77%；濕生植物孢粉組分回落至9.28%，氣候又變?yōu)榘敫珊敌?。濕生山地植被孢子比例降低，但Pinaceae仍占優(yōu)勢(shì)；丘陵和平原地區(qū)仍以Quercoidites，Ulmipollenites闊葉林為主；耐旱灌木Ephedripites和Momipites比例增多。因此該時(shí)期應(yīng)為針葉混交林半干旱亞熱帶氣候。

4.4 沙一段

沙一段早期，喜溫組孢粉比例升高至29.13%；喜熱組孢粉比例略有降低，為48.1%，此時(shí)氣候仍為亞熱帶型。濕生、沼生和水生植被孢粉豐富，比例達(dá)到22.16%；旱生組分平均比例6.34%，較沙二段明顯降低，此時(shí)氣候應(yīng)為濕潤(rùn)型。植被與沙三段相似，但較高山地濕生針葉植被明顯增多，濱淺湖和沼澤等地帶的水生草本植物更為繁盛。因此，該區(qū)沙一段早期為濕潤(rùn)的亞熱帶氣候。

沙一段晚期，喜熱組孢粉比例繼續(xù)降低（40.6%），但仍占優(yōu)勢(shì)；喜溫組變化不大（28.9%），仍為亞熱帶氣候。濕生植物孢粉組分上升到29.5%左右，旱生植物孢粉組分也略有升高（9.97%），整體上仍以濕潤(rùn)氣候?yàn)橹?。與早期相比，針葉林孢粉減少，以闊葉樹孢粉為主，灌木型孢粉增多；較高山地以濕生Pinaceae和Taxodiaceae為主，平原和沼澤地帶濕生闊葉植物和草本植物數(shù)量豐富，表明當(dāng)時(shí)植被仍以針葉混交林為主。所以，沙一段晚期該區(qū)仍為濕潤(rùn)的亞熱帶氣候。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）根據(jù)孢粉比例和組分變化，整個(gè)沙河街組以Quercoidites－Ulmipollenites高比例組合為主，沙四段、沙三段、沙二段、沙一段早期、沙一段晚期又可建立5個(gè)亞組合：Ephedripites－Ulmoideipites亞組合，Pinaceae－Ephedripites－Podocarpidites亞組合，Ephedripites－Pinaceae－Labitricolpites亞組合；Pinaceae－Podocarpidites亞組合；Piceaepollenites－Ephedripites－Cedripites亞組合。

（2）各段孢粉組合中被子植物花粉占明顯優(yōu)勢(shì)，蕨類植物孢子比例較少；各孢粉組合中生組分穩(wěn)定平均70%以上，旱生和濕生孢粉組分自下而上有細(xì)微變化，能反映出干濕度的變化。

（3）沙河街組古植被類型從常綠—落葉闊葉林逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)獒樔~林，針葉混交林；沙三段和沙一段植被類型有相似之處，山地濕生Pinaceae和Taxodiaceae植被及湖沼濕生和水生的草本植物多見；沙四段旱生灌木和草本植物較為繁盛，沙二段灌木Ephedripites較多。

（4）沙河街組古氣候經(jīng)歷了半干旱暖溫帶氣候、半濕潤(rùn)亞熱帶氣候、半干旱亞熱帶氣候到濕潤(rùn)的亞熱帶氣候。

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