松辽盆地青山口组地质时代探讨.pdf

摇 2011 年 8 月 第 30 卷第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 大庆石油地质与开发 Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 Aug郾 , 2011 Vol郾 30 No郾 4 摇 收稿日期 2011鄄03鄄02摇 摇 改回日期 2011鄄06鄄01 摇 基金项目 国家重点基础研究发展计划 “973冶 项目 2006CB701403 和国家自然科学基金项目 40802012 资助。 摇 作者简介 党毅敏, 男, 1959 年生, 工程师, 从事石油地质研究。 摇 摇 摇 摇 E鄄mail dangyimin petrochina郾 com郾 cn DOI 10郾 3969/ J郾 ISSN郾 1000鄄3754郾 2011郾 04郾 008 松辽盆地青山口组地质时代探讨 党毅敏 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院, 黑龙江省 大庆摇 163712 摘要 茂 206 井是中国白垩纪大陆科学钻探工程井之一, 获取了青山口组 497郾 02 m 长的连续岩心资料。 通过对 该井青山口组下部黑色泥岩夹层斑脱岩中锆石矿物的年代学分析, 在井深 1 780郾 1 m、 1 705郾 8 m 和 1 673郾 1 m 处 得到 3 个同位素 U鄄Pb 谐和年龄, 分别为 91郾 35依0郾 48 Ma、 90郾 05依0郾 56 Ma 和 90郾 4依0郾 44 Ma, 证实了青山口组的 底界已属 Turonian 阶, 而非 Cenomanian 阶; 金 6 井青山口组二、 三段火山岩所得到的40Ar/ 39Ar 同位素坪年龄和 等时线年龄值均为 88郾 0依0郾 3 Ma, 证实青山口组顶界已上延至 Coniacian 阶。 同时, 正型粉类被子植物花粉在青 山口组的发现, 也证明了青山口组底界已经上延至 Turonian 阶。 关键词 松辽盆地; 青山口组; 斑脱岩; 锆石; 同位素 U鄄Pb 谐和年龄; 正型粉类被子植物 中图分类号TE121郾 3摇 摇 摇文献标识码A摇 摇 摇文章编号1000鄄3754 2011 04鄄0031鄄04 DISCUSSION OF THE GEOLOGICAL AGE OF QINGSHANKOU ATION IN SONGLIAO BASIN DANG Yimin Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield Company Ltd郾 , Daqing 163712, China Abstract Mao No郾 206 Well is one of the wells of Cretaceous Continental Scientific Drilling Engineering in China; herein 497郾 02 m end鄄to鄄end core data have obtained in Qingshankou ation郾 Through the chronological analysis of the zircon mineral in the bentonite of black interbeded mudstone in the bottom of Qingshankou ation, three harmonic ages of U鄄Pb isotope are obtained at three depths 91郾 35 依 0郾 48 Ma at 1 780郾 1 m depth, 90郾 05 依 0郾 56 Ma at 1 705郾 8 m depth and 90郾 4 依 0郾 44 Ma at 1 673郾 1 m depth郾 The bottom of Qingshankou ation is proven to belong to Turonian Stage, not Cenomanian Stage; the obtained age values of 40Ar/39Ar isotope plateau and isoch鄄 rone in the volcanic rocks of Qingshankou ation in Jing No郾 6 Well are all 88郾 0依0郾 3 Ma, so the top of the for鄄 mation is made sure to upward extend to Coniacian Stage. At the same time, the discovery of the pollens of Norma鄄 polles ignosperm in Qingshankou ation also proves that the bottom of above ation is extended to Turonian stage. Key words Songliao Basin; Qingshankou ation; bentonite; zircon; harmonic age of U鄄Pb isotope; Norma鄄 polles ignosperm 摇 摇 松辽盆地是白垩纪亚洲古陆上最大的陆相沉积 盆地, 也是中国陆相白垩系发育最为完整的地区, 晚白垩世青山口组地层发育巨厚的富含有机碳的黑 色泥岩、 页岩, 在盆地内广泛分布, 构成这一时期 独具特色的沉积建造。 青山口组系 1958 年松辽石 油普查大队创建, 命名剖面位于吉林省农安县东北 距县城70 km 处的第二松花江南岸的青山口乡。 青 山口组地层从下至上划分为青一段和青二、 三段, 东北地区区域地层表 吉林省分册 中详细介 绍了青山口组地层在盆地内发育及分布情况[1]。 2002 年, 全国地层委员会正式出版颁布的 中国 区域年代地层 地质年代 表说明书 认为青山 口阶与国际地层表中的 Cenomanian 阶大致相当[2]。 2006 年, 国家重点基础研究发展计划 973 计划 白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变 化 项目在松辽盆地北部实施了第一口陆相白垩 系科学钻探全取心工程井 茂 206 井, 获取了青 山口组全息地层学剖面, 尤其是青山口组斑脱岩锆 石 U-Pb 同位素谐和年龄的获得, 为科学界定青山 口组的地质时代归属提供了重要证据。 1 茂 206 井青山口组地层剖面 茂 206 井位于松辽盆地中央坳陷区古龙凹陷内 的敖南鼻状构造, 青山口组全取心井段为 1 285郾 91 1 782郾 93 m, 累计取心长度为497郾 02 m, 全部岩 心直径的 2/3 经剖切后用胶体密闭保存。 茂 206 井青山口组剖面自上而下分层描述如 下 姚家组 绿灰色泥岩、 粉砂质泥岩夹浅灰色粉 砂岩。 假整合接触 青 山 口 组, 1 285郾 91 1 782郾 93m, 厚 497郾 02 m。 青二、 三 段, 1 285郾 91 1 701郾 52 m, 厚 415郾 61 m。 9郾 灰绿色、 紫红色泥岩、 粉砂质泥岩夹浅灰 色粉砂岩和少量介形类碎屑岩条带。13郾 20 m 8郾 灰色、 深灰色泥岩夹大量介形类碎屑岩条 带, 见丰富的介形类化石和少量叶肢介化石。 56郾 54 m 7郾 深灰色、 绿灰色泥岩夹大量介形类碎屑岩 条带, 见丰富的介形类化石和少量叶肢介、 双壳类 化石。127郾 90 m 6郾 黑灰、 深灰色泥岩夹少量浅灰色钙质粉砂 岩和介形类碎屑岩条带, 见较丰富的介形类和叶肢 介化石。137郾 92 m 5郾 深灰色、 黑灰色泥岩夹大量极薄层浅灰色 白云岩及少量钙质粉砂岩和介形类碎屑岩条带, 距 底 109郾 83 m 见 1 层厚约 0郾 5 cm 的斑脱岩夹层, 见 少量介形类化石和叶肢介化石, 介形类化石局部富 集成层。80郾 05 m。 整合接触 青一段, 1 701郾 52 1 782郾 93 m, 厚 81郾 41 m。 4郾 黑灰色、 灰黑色泥岩夹少量浅灰色薄层白 云岩和钙质粉砂岩条带, 在距底 77郾 13 m 处见 1 层 厚约 0郾 5 cm 的斑脱岩夹层, 偶见生物化石碎片和 遗迹化石。15郾 75 m 3郾 黑灰色、 灰黑色泥岩夹大量浅灰色薄层白 云岩, 局部见介形类化石富集。39郾 23 m 2郾 黑灰色、 灰黑色泥岩夹浅灰色薄层白云岩 及褐黑色油页岩, 偶见介形类化石。14郾 00 m 1郾 黑灰色、 灰黑色泥岩夹浅灰色薄层白云岩 及少量浅灰色钙质粉砂岩, 在距底 2郾 83 m 处见 1 层厚约 1郾 5 cm 的斑脱岩夹层, 偶见介形类化石。 12郾 43 m 整合接触 泉头组 浅灰色钙质粉砂岩夹灰色泥岩。 茂 206 井所揭示的青山口组主要为大套黑色、 深灰色泥岩, 泥岩中夹少量薄层白云岩和钙质粉砂 岩条带, 为典型的半深湖深湖相沉积。 底部发育 的 3 层褐黑色油页岩, 是全盆地一级对比标志层。 尤其值得一提的是青一段顶、 底界线附近以及青 二、 三段下部识别出的 3 层斑脱岩, 为开展同位素 锆石定年分析提供了物质基础。 2 青山口组年代地层学特征及其时代 归属 摇 摇松辽盆地钻井揭示到青山口组火山岩、 火山 碎屑岩的井有中央坳陷区齐家凹陷的金 6 井、 长岭 凹陷的乾 109、 乾 124 井, 金 6 井青二、 三段下部 发育一套厚达 191郾 0 m 的玄武安山岩和安山玄武岩 夹火山角砾岩地层。 前人对金 6 井 1 972郾 8 m 处所 采集的火山岩样品进行了同位素年龄测试。 通过选 取火山岩样品中的斜长石斑晶和不含气孔的杏仁体 的基质部分, 采用40Ar/ 39Ar 同位素测年分析方法, 获得的混样的同位素坪年龄和等时线年龄值均为 23摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 大庆石油地质与开发摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2011 年 88郾 0依0郾 3 Ma, 反等时线年龄值为86郾 1依0郾 2 Ma[3]。 茂 206 井青山口组湖相暗色泥岩中发现了 3 层灰白色斑脱岩 火山灰 薄夹层, 分别位于青 一段的 1 780郾 1 m、 1 705郾 8 m 和青二、 三段的 1 673郾 1 m处。 经实验室镜下重矿物挑选, 在斑脱 岩样品中获得了丰富的锆石颗粒, 锆石颗粒晶形 完整, 振荡环带清晰。 经过中国科学院地质与地 球物理研究所离子探针实验室测试, 获得 3 个锆 石 U-Pb 同位素谐和年龄值, 分别为 91郾 35依0郾 48 Ma、 90郾 05依0郾 56 Ma 和 90郾 4依0郾 44 Ma, 见图 1。 摇 摇 青山口组是松辽盆地地质演化进程中第一次大 规模湖侵作用的产物, 盆地中央坳陷区广泛分布一 套以黑色泥岩、 页岩为主的湖相细碎屑岩沉积组 合, 是松辽盆地后期主要油气生成的贡献者。 关于青山口组的地质时代归属, 历来存在争 议。 基于传统的生物地层学研究成果, 高瑞祺等人 和叶得泉等人将青山口组底界置于晚白垩世 Ceno鄄 manian 阶底部, 而陈丕基等人则将其置于晚 Ceno鄄 manian 阶; 对于青山口组顶界, 学术界分歧则更 加明显, 或置于 Cenomanian 阶顶部, 或置于 Turo鄄 nian 阶下部, 或置于 Turonian 阶顶部[4鄄7]。 前人利 用沉积碎屑岩中的磷灰石或锆石裂变径迹法对青山 口组的地质时代归属进行了探索性研究, 获得的青 山口组地质视年龄为 93 98 Ma[8]。 应该指出的 是, 对于埋藏深度较大且已经进入生油门限的青山 口组地层而言, 磷灰石或锆石裂变径迹法由于裂变 径迹退火的原因, 可能导致测试结果系统误差过 大, 因此, 视年龄为 93 98 Ma 的测试结果所表征 的青山口组地质时代值得商榷。 依据 Gradstein 所提出的白垩纪年代地层划分 方案[9], Cenomanian 阶的底界年龄为 99郾 6 Ma, Turonian 阶的底界年龄为 93郾 6 Ma, Coniacian 阶底 界年龄为 88郾 6 Ma。 根据茂 206 井的 3 个斑脱岩锆 石 U鄄Pb 同位素谐和年龄推断, 松辽盆地青山口组 应属 Turonian 期。 考虑到金 6 井青二、 三段底部的 火山岩40Ar/ 39Ar 同位素坪年龄和等时线年龄均为 88郾 0依0郾 3 Ma, 则青山口组顶界至少已经上延至 Coniacian 阶 表 1。 摇 摇 同时, 在已完成的茂 206 井泉头组和青山口组 生物地层研究中发现了具有重要地质时代意义的正 型粉类被子植物花粉化石, 如 Borealipollis、 Plica鄄 pollis、 Complexiopollis 等。 一般认为, 正型粉类被 子植物花粉初现于晚白垩世 Cenomanian 期晚期, 而 Complexiopollis 是一种口器和壁层都较复杂的正 型粉类, 它的出现代表了晚白垩世 Turonian 期以后 的被子植物花粉色彩[10]。 茂 206 井泉头组四段和 青山口组地层都发现了 Complexiopollis 属孢粉化石, 从另一个方面暗示青山口组的底界已经进入了晚白 垩世的 Turonian 阶。 3 结摇 论 1 茂 206 井青山口组正型粉类被子植物花 粉 Borealipollis , Plicapollis , Complexiopollis 等 的 发 33第 30 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 党毅敏 松辽盆地青山口组地质时代探讨 现, 暗示青山口组底界已经上延至 Turonian 阶。 2 茂 206 井距青山口组底部 2郾 83 m 处的斑 脱岩锆石 U鄄Pb 同位素谐和年龄值为 91郾 35 Ma, 证 实青山口组底界大体相当于晚白垩世 Turonian 阶下 部。 3 茂 206 井 距 青 山 口 组 二、 三 段 底 部 28郾 42 m处的斑脱岩锆石 U鄄Pb 同位素谐和年龄值 为 90郾 4 Ma, 金 6 井距青山口组二段底部 43郾 2 m 处的火山岩40Ar/ 39Ar 同位素坪年龄值为 88郾 0 Ma, 证实青山口组顶界至少已经上延至 Coniacian 阶。 参考文献 [1] 吉林省区域地层表编写组. 东北地区区域地层表 吉林省分 册 [M] 郾 北京 地质出版社, 1978 31鄄80郾 [2] 全国地层委员会. 中国区域年代地层 地质年代 表说明书 [M] 郾 北京 地质出版社, 2002 22鄄23郾 [3] 王璞珺, 高有峰, 任延广, 等. 松辽盆地青山口组橄榄粗安 岩40Ar/ 39Ar 年龄、 地球化学及其成盆、 成烃和成藏意义 [J] 郾 岩石学报, 2009, 25 5 1178鄄1190郾 [4] 万传彪, 乔秀云, 王洪艳. 中国东北地区藻类组合序列与 5 次 海侵事件 [ J] 郾 大 庆 石 油 地 质 与 开 发, 1998, 17 6 11鄄15郾 [5] 高瑞祺, 赵传本, 乔秀云, 等. 松辽盆地白垩纪石油地层孢粉 学 [M] 郾 北京 地质出版社, 1999 55鄄69郾 [6] 叶得泉, 黄清华, 张莹, 等. 松辽盆地白垩纪介形类生物地层 学 [M] 郾 北京 石油工业出版社, 2002 112鄄127郾 [7] 陈丕基, 施泽龙, 叶宁, 等. 松花江生物群与东北白垩系地层 序列 [J] 郾 古生物学报, 1998, 37 3 380鄄385郾 [8] 黄清华, 谭伟, 杨会臣. 松辽盆地白垩纪地层序列与年代地层 [J] 郾 大庆石油地质与开发, 1999, 18 6 15鄄17郾 [9] Gradstein F M, Ogg J G, Smith A G. A Geological Time Scale 2004 [M] 郾 London Cambridge University Press, 2005 70鄄84郾 [10] 宋之琛. 中国孢粉化石 晚白垩世和第三纪孢粉 [M] 郾 北京 科学出版社, 1999 741鄄748郾 编辑徐衍彬 43摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 大庆石油地质与开发摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2011 年