海拉爾盆地Hong-5井早白堊世孢粉組合及其地質意義

張 艷， 薛云飛， 卜春陽， 劉學生， 李 倜， 張 昕， 金玉東， 萬傳彪， 孫躍武

(1.吉林大學地球科學學院，長春 130061； 2.吉林大學古生物學與地層學研究中心，長春 130026； 3.大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712； 4.吉林地質調查院，長春 130102)

0 引言

海拉爾盆地位于內蒙古自治區(qū)呼倫貝盟西南部，屬斷陷群盆地，沉積蓋層最大厚度可達6 000m以上，其中紅旗凹陷是海拉爾盆地貝爾湖坳陷內的一個二級負向構造單元，位于貝爾湖坳陷北部，面積840km2，而Hong-5井則位于紅旗凹陷南部崗崗突次凹(圖1)。該凹陷沉積蓋層自下而上為中生界中上侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組(J2-3tm)，下白堊統(tǒng)興安嶺群銅缽廟組(K1t)、南屯組(K1n)，下白堊統(tǒng)扎賚諾爾群大磨拐河組(K1d)、伊敏組(K1y)，貝爾湖群上白堊統(tǒng)青元崗組(K2q)、新近系上新統(tǒng)呼查山組(N2h)和第四系(Q)。

海拉爾盆地孢粉地層學研究始于20世紀80年代[1]。此后陸續(xù)有學者對海拉爾盆地塔木蘭溝組(J2-3tm)[2]、銅缽廟組(K1t)[3-6]、南屯組(K1n)[5,7-8]、大磨拐河組(K1d)[1,3-5,9-14]、伊敏組(K1y)[1,3-5,15-17]、青元崗組(K2q)[3-5]和呼查山組(N2h)[3-5]的孢粉組合特征進行研究。上述各巖石地層單元孢粉組合研究成果，為海拉爾盆地內井間地層劃分對比及與鄰區(qū)地層對比，提供了重要的孢粉地層學依據(jù)，在鉆井地層中幾乎無法獲得大化石的條件下，也是確定各組時代的重要手段。

圖1 紅旗凹陷構造單元劃分圖Figure 1 Structural element partitioning in Hongqi depression

紅旗凹陷Hong-5井1 631～2 270m井段為砂礫巖與砂泥巖不等厚互層(圖2)，巖性上屬于銅缽廟組的典型特征，但1 631～1 870.5m井段雙側向視電阻率明顯低于1 870.5～2 270m井段雙側向視電阻率，兩段雙側向視電阻率曲線以1 870.5m井深處為界，整體形態(tài)形成一個突升的臺階。據(jù)此有觀點認為1 870.5～2 270m井段可能不屬于早白堊世銅缽廟組，有可能是時代更老的侏羅紀塔木蘭溝組或南平組(萬寶組)。為解決該段歸屬問題，筆者在紅旗凹陷Hong-5井1 631～2 270m井段取13塊孢粉樣品，其中8塊樣品孢粉化石較為豐富的，孢粉面貌一致，均為同一孢粉組合，可與鄰井的Hong-6井銅缽廟組無突肋紋孢Cicatricosisporites-原始松柏粉Protoconiferus-周壁粉Perinopollenites組合對比，與塔木蘭溝組孢粉組合特征區(qū)別很大[2]，據(jù)此證明1 870.5～2 270m井段也應劃歸到銅缽廟組。

1 實驗方法

將泥巖樣品碎至2 mm，用36%的濃HCI處理去除鈣，每隔2～3 h攪拌一次，24 h后水洗至中性，用HF處理去除二氧化硅，每隔2～3 h攪拌一次，48 h后水洗至中性，進行第二次HCI處理，水洗至中性的樣品離心到大試管，加重液進行浮選，離心后的重液移至1 000 mL的塑料杯中，加入5‰醋酸稀釋重液的比重，靜置12 h后將稀釋的重液離心到小試管中，水洗至中性，過篩，制固定片, 使用Leica DM4000B生物顯微鏡觀察鑒定孢粉化石。玻片保存在大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院實驗中心地層古生物研究室。

2 地層

Hong-5井位于內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市新巴爾虎左旗黃旗廟東北23.5km，是海拉爾盆地貝爾湖坳陷紅旗凹陷崗崗突構造群紅巖-1號構造上的一口預探井。

銅缽廟組(K1t)，1990年“統(tǒng)層會”命名的銅缽廟組指定海參3井2 061.0～2 936.0m井段為銅缽廟組井下層型剖面，細分為三段，但沒有剖面描述。大慶油田目前生產上所使用的銅缽廟組含義在巖性上有所擴大，即包括了原始定義中出現(xiàn)的凝灰?guī)r、凝灰質巖類，礫巖和砂礫巖等較粗的快速堆積巖類，也包括了有一定厚度的顏色較深的泥巖、砂泥巖，甚至是油頁巖等湖相較深水沉積巖類，還包括了流紋巖、英安巖等酸性火山巖。

Hong-5井銅缽廟組厚639.0m，由灰色、雜色砂礫巖與黑灰色砂泥巖不等厚互層構成，系介于地震反射面T3和T4之間的一套地層，與上覆南屯組為整合接觸，該井未鉆穿銅缽廟組，可細分為12小層(圖2)，現(xiàn)分層描述如下。

圖2 紅旗凹陷Hong-5銅缽廟組井綜合柱狀圖Figure 2 Comprehensive column of Tongbomiao Formation in well Hong-5, Hongqi depression

上覆地層：南屯組

- - - - - -平行不整合 - - - - - -

銅缽廟組 1 631.0～2 270.0m 厚639.0m

12.厚層灰色砂礫巖與薄層黑色泥巖互層，偶夾

黑色粉砂質泥巖， 頂部為一層雜色砂礫巖。

86.0m

11.厚層雜色砂礫巖夾厚度不等的黑色泥巖。

56.5m

10.下部為深灰色、黑色泥巖為主，夾雜色砂礫

巖、 深灰色粉砂巖及黑色泥質粉砂巖；中部

為深灰色、黑色泥巖與粉砂質泥巖互層， 偶

夾深灰色粉砂巖； 上部為灰色、棕黃色和雜

色砂礫巖與黑色泥巖互層。

97.0m

9.厚層灰色砂礫巖夾薄層黑色泥巖和粉砂質泥

巖。

82.0m

8.灰色砂礫巖與黑色泥巖互層， 上部偶夾粉砂

質泥巖。

28.0m

7.雜色砂礫巖與黑色泥巖不等厚互層夾粉砂質

泥巖。

38.5m

6.厚層雜色砂礫巖夾薄層黑色泥巖和粉砂質泥

巖。

30.5m

5.雜色砂礫巖與黑色泥巖互層，中部砂礫巖厚，

上部偶夾黑色粉砂質泥巖。

68.5m

4.厚層雜色砂礫巖夾薄層黑色泥巖， 頂部為一

層灰白色砂礫巖。

44.0m

3.雜色砂礫巖與黑色泥巖互層，中部砂礫巖厚，

偶夾黑色粉砂質泥巖。

50.0m

2.雜色砂礫巖。

25.5m

1.雜色砂礫巖與黑色泥巖互層。

32.5m

(未見底)

3 孢粉組合特征

紅旗凹陷Hong-5井1 631～2 270m井段取13塊孢粉樣品，其中8塊樣品孢粉化石較為豐富(表1)，孢粉面貌一致，可命名為無突肋紋孢Cicatricosisporites-原始松柏粉Protoconiferus-周壁粉Perinopollenites組合，該孢粉組合的建立，對紅旗凹陷南部及鄰區(qū)地層劃分對比提供了重要的生物標志，也為本區(qū)古氣候分析提供了重要依據(jù)。

3.1 孢粉譜

Hong-5井孢粉化石豐富的8塊樣品井深段為1 738～2 250m，涵蓋了銅缽廟組的絕大部分地層，依據(jù)這8塊樣品中各類型的孢粉化石百分含量的變化范圍，可以做出銅缽廟組的孢粉譜(表1)。該孢粉譜是分析Hong-5井銅缽廟組孢粉組合特征的重要數(shù)據(jù)。

3.2 組合特征

1)裸子植物花粉百分含量占絕對優(yōu)勢(82.29%～93.08%)，蕨類植物孢子百分含量較低(6.92%～17.71%)，沒有見到被子植物花粉。

表1 Hong-5井銅缽廟組孢粉化石百分含量及孢粉譜Table 1 Sporomorphs percentage composition (%) and sporopollen spectrum (%) in well Hong-5 Tongbomiao Formation %

續(xù)表

2)裸子植物花粉中，古松柏類Paleoconifer花粉的百分含量最高(20.53%～39.06%)，其次是雪松粉Cedripites(4.76%～16.51%)。古松柏類Paleoconifer見8個屬，其中原始松柏粉Protoconiferus百分含量最高(6.62%～24.22%)。含量較高的還有雙束松粉Pinuspollenites(2.91%～13.28%)和周壁粉Perinopollenites(0.97%～12.58%)等，重要類型有克拉梭粉Classopollis、隱孔粉Exesipollenites、蛟河粉Jiaohepollis、冠翼粉Callialasporites、二連粉Erlianpollis、微囊粉Parvisaccites、雛囊粉Parcisporites、四字粉Quadraeculina、廣口粉Chasmatosporites和皺體雙囊粉Rugubivesiculites等，還見有再沉積花粉單脊雙囊粉Chordasporites等。

3)蕨類植物孢子的各個類型的百分含量均較低，所見的36屬中除無突肋紋孢Cicatricosisporites(0.78%～2.08%)外，百分含量均低于2%。重要類型有三瓣孢Trilobosporites、無突肋紋孢Cicatricosisporites、膜環(huán)弱縫孢Aequitriradites、寇柏爾孢Couperisporites、光面海金砂孢Lygodiumsporites、瘤面海金沙孢Lygodioisporites、密穴孢Foveotriletes、刺毛孢Pilosisporites、層環(huán)孢Densoisporites、萊托萊蕨孢Leptolepidites、斑紋孢Maculatisporites、費克斯孢Fixisporites、科克遜孢Cooksonites和庫里孢Kuylisporites等。

4 孢粉組合的地質時代

Hong-5井無突肋紋孢Cicatricosisporites-原始松柏粉Protoconiferus-周壁粉Perinopollenites孢粉組合中，蕨類植物孢子的百分含量雖然很低(6.92%～17.71%)，但類型較豐富，見有36個屬，裸子植物花粉的百分含量高(82.29%～93.08%)，類型也高達38個屬。其中堅實孢Stereisporites、棒瘤孢Baculatisporites、三角孢Deltoidospora、三角粒面孢Granulatisporites、三角光面孢Leiotriletes、三角瘤面孢Lophotriletes、三角刺面孢Acanthotriletes、錐刺圓形孢Apiculatisporites、桫欏孢Cyathidites、紫箕孢Osmundacidites、石松孢Lycopodiumsporites、光面單縫孢Laevigatosporites、金毛狗孢Cibotiumspora、脊縫孢Biretisporites、圓形光面三縫孢Punctatisporites、凹邊孢Concavisporites、圓形塊瘤孢Verrucosisporites、新叉瘤孢Neoraistrickia、具唇孢Toroisporis、圓形粒面孢Cyclogranisporites、波縫孢Undulatisporites、隱疣孢Abdiverrucospora、羅漢松粉Podocarpidites、雙束松粉Pinuspollenites、單束松粉Abietineaepollenites、雪松粉Cedripites、冷杉粉Abiespollenites、云杉粉Piceaepollenites、皺球粉Psophosphaera、杉粉Taxodiaceaepollenites、無口器粉Inaperturopllenites、粒紋無口器粉Granasporites、克拉梭粉Classopollis、周壁粉Perinopollenites、同心粉Concentrisporites、南美杉粉Araucariacites、蘇鐵粉Cycadopites、銀杏粉Ginkgoretectina、單遠極溝粉Monosulcites、開通粉Caytonipollenites、三囊羅漢松粉Dacrycarpites和腦形粉Cerebropollenites等的地質歷程較長，在中生代都有分布，且大多數(shù)類型在侏羅紀和早白堊世地層中都屬于常見分子，但也出現(xiàn)了一些有時代意義的類型(圖3)，現(xiàn)討論如下。

蕨類孢子中無突肋紋孢Cicatricosisporites是劃分侏羅系和白堊系界線的重要標志[18]。在北美、澳大利亞等地最早均出現(xiàn)于貝里阿斯期(Berriasian)，但在俄羅斯的莫斯科地區(qū)、加拿大西部及我國部分地區(qū)侏羅系頂部也有少量發(fā)現(xiàn)[19]，無突肋紋孢Cicatricosisporites在早白堊世最早期的數(shù)量較低，到Valanginian期開始增多，Barremian期大量繁盛[20-22]。該屬在Hong-5井孢粉組合中零星出現(xiàn)(0.78%～2.08%)，屬于早白堊世早期的面貌。

刺毛孢Pilosisporites在世界各地主要分布于早白堊世地層中，凡蘭吟期較少，戈特列夫期—巴列姆期廣泛發(fā)育而類型多樣，晚白堊世的報道很少。該屬在Hong-5井孢粉組合中百分含量低(0～0.63%)，大致反映早白堊世凡蘭吟期的特點[15]。

膜環(huán)弱縫孢Aequitriradites出現(xiàn)于貝里阿斯期(Berriasian)，凡蘭吟期—阿爾必期(Valanginian—Albian)較繁盛，賽諾曼期(Cenomanian)開始衰落，絕滅于馬斯特里赫特期(Maastrichtian)[15]。該屬在Hong-5井銅缽廟組孢粉組合中零星出現(xiàn)(0～1.23%)，屬于早白堊世早期的特點。

萊托萊蕨孢Leptolepidites常見于黑龍江省東部下白堊統(tǒng)城子河組和穆棱組、興安嶺地區(qū)下白堊統(tǒng)大磨拐河組和伊敏組、二連盆地下白堊統(tǒng)賽漢塔拉組[23]、廣東三水盆地白鶴洞組及三水組，是早白堊世常見分子。

層環(huán)孢Densoisporites在世界各地三疊紀—晚白堊世地層中均有出現(xiàn)，但在早白堊世出現(xiàn)的頻率更高些。Helioporites主要分布在北半球的中生代地層中，但在我國內蒙古東部大磨拐河組、九峰山組及黑龍江北部石河北組等早白堊世地層中也能經常發(fā)現(xiàn)[24]。

組合中早白堊世繁盛或在早白堊世初期常見的蕨類孢子還有三瓣孢Trilobosporites、光面海金砂孢Lygodiumsporites、瘤面海金沙孢Lygodioisporites、寇柏爾孢Couperisporites、密穴孢Foveotriletes、斑紋孢Maculatisporites、費克斯孢Fixisporites、科克遜孢Cooksonites和庫里孢Kuylisporites等。

裸子類花粉中克拉梭粉Classopollis一般在晚三疊世開始出現(xiàn)，延續(xù)到第三紀(古近紀、新近紀)，最大的繁盛期是晚侏羅世、其次是早白堊世，但各地的情況有所不同。大興安嶺地區(qū)大磨拐河組Classopollis屬一般比較低，0～5%，海拉爾盆地查干諾爾凹陷大磨拐河組Classopollis屬百分含量也不高，在Hong-5井孢粉組合中百分含量低(0～3.70%)。

古松柏類花粉(Paleoconifer)的地理分布主要是在我國北方和俄羅斯的西伯利亞等地，前侏羅紀就已經開始出現(xiàn)，晚侏羅世和早白堊世早期十分繁盛，早白堊世阿普特期和阿爾必期急劇衰退至晚白堊世絕滅[21,25]。在內蒙古昭烏達盟白音昆地組占6.4%～12.3%，二連盆地巴彥花群占2.1%～73.2%，遼寧西部義縣組占13.4%～15.3%，松遼盆地下白堊統(tǒng)火石嶺組至營城組古松柏類花粉含量較高，20%～30%。Hong-5井孢粉組合中的古松柏類花粉見有8個屬(Piceites、Protopinus、Paleoconiferus、Protoconiferus、Protopodocarpus、Protopicea、Pseudowalchia、Pseudopicea和Pseudopinus)，百分含量高(20.53%～39.06%)其繁盛程度顯示出早白堊世早期的特征。

1.周壁粉Perinopollenites，2.費克斯孢Fixisporites，3.隱孔粉Exesipollenites，4.層環(huán)孢Densoisporites，5.庫里孢Kuylisporites，6.寇柏 爾孢Couperisporites，7.擬云杉粉Piceites，8.蛟河粉Jiaohepollis，9.假松粉Pseudopinus，10.杉粉Taxodiaceaepollenites，11.無突肋 紋孢Cicatricosisporites，12.假云杉粉Pseudopicea，13.三瓣孢Trilobosporites，14.斑紋孢Maculatisporites，15.光面單縫孢Laevigatosporites， 16.波縫孢Undulatisporites，17.科克遜孢Cooksonites，18.原始松粉Protopinus，19.膜環(huán)弱縫孢Aequitriradites，20.雛囊粉Parcisporites， 21.棒瘤孢Baculatisporites，22.原始松柏粉Protoconiferus，23.羅漢松粉Podocarpidites，24.古松柏粉Paleoconiferus。線段比例尺為10μm圖3 Hong-5井1 631-2 270m井段主要孢粉化石類型Figure 3 Main palynomorphs in well Hong-5 depth 1 631～2 270m segment

蛟河粉Jiaohepollis始見于吉林省蛟河盆地烏林組和奶子山組(現(xiàn)劃歸到長財組)，地質時代為貝利阿斯期—巴列姆期，此后在甘肅花海盆地、內蒙古阿巴嘎旗、遼寧西部、寧夏六盤山地區(qū)、吉林九臺地區(qū)、吉林蛟河盆地、吉林汪清羅子溝盆地、鄂東南、內蒙古二連盆地、內蒙西部、京津冀中地區(qū)、海南白沙盆地等侏羅系和白堊系中發(fā)現(xiàn)，但以下白堊統(tǒng)分布更為普遍，是確定早白堊世的重要類型之一[26]。

二連粉Erlianpollis主要分布于中國華北和東北地區(qū)，在海拉爾盆地下白堊統(tǒng)均有發(fā)現(xiàn)，在Hong-5井孢粉組合中分布普遍，但百分含量低。

雛囊粉Parcisporites分布于北半球中生代和新生代地層中。Hong-5井孢粉組合中所見到的雛囊粉Parcisporites，氣囊皺腸狀位于本體內，與三疊紀的卡謝烏雛囊粉P.cacheutensis、稀少雛囊粉P.rarus均不同，與下白堊統(tǒng)巴彥花群的褶皺雛囊P.plicatus相似[24]，應屬于早白堊世類型。

四字粉Quadraeculina分布于北半球中生代，在我國侏羅紀分布廣泛，特別是中侏羅世晚期最為繁盛，晚侏羅世逐漸減少，在早白堊世早期尚有少量出現(xiàn)。Hong-5井銅缽廟組見有0～0.63%的四字粉Quadraeculina，呈現(xiàn)了早白堊世早期的特點。冠翼Callialasporites和廣口粉Chasmatosporites也具有類似的特點，即侏羅紀較為豐富，早白堊世出現(xiàn)較為稀少，反映出早白堊世早期的特點。

皺體雙囊粉Rugubivesiculites在侏羅紀就有發(fā)現(xiàn)，在早白堊世也較為常見。隱孔粉Exesipollenites和微囊粉Parvisaccites是早白堊世中晚期至晚白堊世頻繁出現(xiàn)的分子，但早白堊世早期也有少量出現(xiàn)。

綜上所述，無突肋紋孢Cicatricosisporites-原始松柏粉Protoconiferus-周壁粉Perinopollenites孢粉組合中的蕨類孢子和裸子類花粉均呈現(xiàn)出早白堊世早期的特點，故孢粉組合的地質時代應為早白堊世早期，考慮到組合中古松柏類花粉類型多樣且百分含量較高，同時海金砂科分子類型尚未達到多樣化，百分含量低，遠未達到繁盛期，其地質時代可進一步確定為Berriasian—Valanginian期。

5 孢粉組合的地層對比意義

紅旗凹陷Hong-5井1631～ 2270m井段層位歸屬上有兩種意見。第一種意見認為，該井段巖性上為砂礫巖與砂泥巖不等厚互層(圖2)，具備銅缽廟組的典型特征，應劃歸為銅缽廟組。第二種意見認為，1 631～1 870.5m井段雙側向視電阻率，明顯低于1 870.5～2 270m井段雙側向視電阻率，兩段雙側向視電阻率曲線以1 870.5m井深處為界，整體形態(tài)形成一個突升的臺階。據(jù)此認為1 870.5～2 270m井段可能不屬于早白堊世銅缽廟組，有可能是時代更老的侏羅紀塔木蘭溝組或南平組(萬寶組)。

解決這類問題的方案通常是地層古生物學方法和同位素年代學方法。而Hong-5井1 631～2 270m井段沒有可供測年的火山巖，因此只能選擇古生物地層學中的孢粉地層學方法來解決這一問題。

Hong-5井1 631～2 270m井段的8塊孢粉樣品的孢粉組合特征顯示，1 631～1 870.5m井段與1 870.5～2 270m井段的孢粉組合特征一致(表1)，因此1 631～2 270m井段的孢粉組合可命名為無突肋紋孢Cicatricosisporites-原始松柏粉Protoconiferus-周壁粉Perinopollenites組合。該組合的特征與下伏塔木蘭溝組孢粉組合特征不同[2]，前者見有僅出現(xiàn)在早白堊世，或在早白堊世繁盛的孢粉類型：無突肋紋孢Cicatricosisporites、膜環(huán)弱縫孢Aequitriradites、光面海金砂孢Lygodiumsporites、瘤面海金沙孢Lygodioisporites、密穴孢Foveotriletes、刺毛孢Pilosisporites、萊托萊蕨孢Leptolepidites、斑紋孢Maculatisporites、費克斯孢Fixisporites、科克遜孢Cooksonites、庫里孢Kuylisporites、隱孔粉Exesipollenites、蛟河粉Jiaohepollis、冠翼粉Callialasporites、二連粉Erlianpollis、微囊粉Parvisaccites、雛囊粉Parcisporites和廣口粉Chasmatosporites等。這些孢粉類型在后者中沒有出現(xiàn)，因此從孢粉組合特征和地質時代的區(qū)別上可證明1 631～2 270m井段不能劃歸到中晚侏羅世的塔木蘭溝組。

Hong-5井1 631～2 270m井段出現(xiàn)的早白堊世特征分子也出現(xiàn)在鄰井Hong-6井銅缽廟組上部孢粉組合的孢粉譜中，且兩者孢粉組合中的優(yōu)勢特征分子原始松柏粉Protoconiferus和周壁粉Perinopollenites的百分含量均屬高含量,可形成較好的對比,據(jù)此可以證明1 631～2 270m井段應劃歸到早白堊世銅缽廟組。

6 結論

1)Hong-5井1 631-2 270m井段孢粉化石豐富，可建立Cicatricosisporites-Protoconiferus-Perinopollenites孢粉組合。組合特征為，裸子植物花粉百分含量(82.29%～93.08%)遠高于蕨類植物孢子百分含量(6.92%～17.71%)，裸子植物花粉Protoconiferus和Perinopollenites百分含量高是本組合的突出特征，出現(xiàn)了下伏塔木蘭溝組沒有的類型Cicatricosisporites、Aequitriradites、Foveotriletes、Pilosisporites、Leptolepidites、Maculatisporites、Fixisporites、Cooksonites、Kuylisporites、Exesipollenites、Jiaohepollis、Erlianpollis、Parvisaccites和Parcisporites等，可作為鄰井地層對比的孢粉地層學標準。

2)Hong-5井1 631～2 270m井段孢粉組合中的特征分子確定的地質時代為早白堊世早期，鑒于組合中古松柏類Paleoconifer花粉類型多樣，且百分含量較高，同時海金砂科分子類型尚未達到多樣化，百分含量低，遠未達到繁盛期，其地質時代可進一步確定為Berriasian—Valanginian期。

3)Hong-5井1 631～2 270m井段孢粉組合地質時代為早白堊世早期，因此該井段不能劃歸到中晚侏羅世的塔木蘭溝組，該井段孢粉組合特征可與Hong-6井銅缽廟組上部的孢粉組合對比，因此該井段可劃歸到銅缽廟組。