松辽盆地白垩纪古气候特征及其变化机制

本文综合研究了松辽盆地白垩纪古气候的沉积记录、孢份古植物群记录及碳、氧同位素地球化学特征，得出了松辽盆地白垩纪古气候的演变规律。并认为碳族国与古气候旋回有密切的对应关系，大气中ＣＯ＿２含量的变化是古气候变化的根本原因。每一温暖时期的开始都与大气中ＣＯ＿２含量的增加有关，随着固碳作用的增强，温室效应削弱。碳旋回是古气候变化的重要机制。     

松辽盆地白垩纪缺氧地质事件的地质地球化学特征

松辽盆地白垩纪出现多期缺氧地质事件,它与全球白垩纪的地质事件相对应。青山口组一段及嫩江组一段出现较明显的缺氧地质事件,表现为有机质丰度高的源岩沉积。可溶有机质具有较低的姥植比,生物标志物出现了28,30 双降藿烷及保存了相对较为完整的C34或C35藿烷、重排甾烷的含量很低、有伽马蜡烷的存在等特征。松辽盆地在白垩纪时存在缺氧事件和海侵事件,与此同时,缺氧事件造成了这些地层中富含并具有高度分散性区域特征的生物化石的组合,形成了层序地层学上的密集段;缺氧事件又反作用于底栖生物,导致了松辽盆地古生物演化史上的生物绝灭事件。松辽盆地以持续沉降为主,湖盆水域迅速扩大,水体加深,近岸湖水表层生物生产率提高,底层水循环不畅导致了湖水底层水体缺氧,引发了古湖泊缺氧事件。在松辽盆地的缺氧事件中形成了青山口组一段及嫩江组一段的黑色泥岩(部分地区发育页岩),成为松辽盆地的主力油源层,为大庆油田的形成奠定了良好的物质基础。     

古温度估算问题

本文对古温度估算问题进行论证和讨论，给出了利用古今生态习性类似植被来估算古温度的计算公式，指出了估算温度时所应考虑的影响因素，特别是要考虑地壳升降幅度问题。     

松辽盆地白垩纪地层特征

松辽盆地发育一套比较完整的白垩纪地层组合,主要为湖相细碎屑岩和泥质岩夹有机岩。是主要的生油岩系。从上到下共划分为7个旋回,含有多门类的淡水化石。盆地中蕴藏丰富的油气、油页岩、二氧化碳等矿产资源。     

松辽盆地北部白垩纪超层序特征

松辽盆地北部白垩系由3个超层序组、8个超层序、28个沉积层序组成。断陷湖盆期发育3个超层序和6个沉积层序,以火山岩与粗碎屑岩组合为特征。断拗转化期形成1个超层序和4个沉积层序,以中粗碎屑岩为特征。典型的大型拗陷湖盆期,可识别出3个超层序和15个沉积层序,以湖泊、三角洲相中细碎屑岩沉积为主,水进体系域和高水位体系域沉积时期半深湖-深湖相暗色泥岩广为发育。湖盆萎缩期,可识别出1个超层序和3个沉积层序,以湖泊、三角洲相中粗碎屑岩沉积为主。超层序组界面包括白垩系基岩顶面、营城组顶界面和嫩江组顶界面,与燕山运动各主要幕次形成的区域不整合面相对应,区域构造运动对其起着重要的控制作用。超层序界面可以是上述超层序组界面,也可由平行不整合面和剥蚀界面构成。超层序界面处沉积间断的时间较长,河道下切、地层缺失、暴露等沉积现象发育,与岩石地层单位界面一致。沉积层序界面处沉积间断的时间相对超层序界面要短,与岩石地层单位界面往往不一致。超层序界面在地震剖面上最明显的特征是出现削截、上超和顶超等反射终止现象,岩性、测井曲线也发生剧烈变化。     

白垩纪特殊沉积的古气候指示及红层定量古温度测量研究

介绍了白垩纪陆相红层研究的现状及前景,特别是其在白垩纪陆相古气候恢复方面所具有的重要意义。系统讨论了白垩纪陆相红层中的特殊沉积及其古气候指示意义,并讨论了碳酸盐岩氧同位素方法定量古温度恢复的可能性及其局限性。指出白垩纪古气候具有时间上和空间上的不均匀性;并结合陆相红层的类型、特殊沉积的分布,参照古生物的地理分区对白垩纪古气候进行初步地理分区。     

松辽盆地白垩纪孢粉颜色指数与有机质成熟度

The relatiouship between posen colour and the degree of maturity of organic material is discussed with regard to petroleum formation and evolution as typified by Daqing oil field in Cretaceous system, central Songliao basin, Northeast China. Colour variation of pollen is considered as a function of sedimentary environment and metamorphism. Pollen colour is divided into seven grades and the degree of metamorphism is studied in terms of this colour index. Results show that the pollen colonr index of the strata at depth of 1000-3000m (stratigraphieally from the first section of Liangjiang formation to the upper Quantou formation) ranges from 2.5 to 5, corresponding to an ancient temperature of 60--140℃. This is the most.optimum strata for oil-generation. Strata beneath the lower Quantou formation under 3000 m with colour index in excess of 5 and ancient temperature of over 140℃ should be favorable for gas accumulation. For strata at shallower depth than 100O m, stratigraphically above the second section of Liengjiang formation, which is characterized by a colour index of 1--1.5 and a temperature of lower than 600℃, the maturity degree is lower than that necessary for oil-generation.     

松辽盆地断陷期白垩纪营城组的时代归属

本文结合生物地层,同位素年代学,古地磁及地层序列的最新研究成果,探讨了松辽盆地断陷期营城组的时代归属。营城组孢粉组合多繁盛于白垩纪早—中期的Hauterivian期—Albian期;营城组同位素年龄分布表现出两个峰值135 ~ 120Ma和115 ~ 110Ma,结合采样层位及地层序列特征认为135~130Ma代表营城组下段中基性火山岩的年龄,130 ~ 120Ma代表营城组一段酸性火山岩的年龄,115~110Ma代表营城组三段基性火山岩及顶部酸性火山岩的年龄;古地磁研究表明在Hauterivian期底界偏上的135Ma发生过磁性的倒转以及松辽盆地的快速北移。这些特征表明营城组的时代为Hauterivian期—Albian早期,同位素年龄为135 ~ 110Ma。     

松辽盆地白垩纪冰筏沉积的发现及其地质意义

冰筏沉积是负载沉积物的冰块在春夏之交筏运到海洋或湖泊中，冰块融化沉积物坠落所形成的。它们可见于高海拔具有明显气候垂直分带的低纬度地区或者是高纬度地区。在研究松辽盆地白垩纪古气候时，首次在泉头组红层中发现冰筏沉积。根据泉头组孢粉组合的研究表明，它们除了具有热带—亚热带植物的孢粉以外，还有少量喜冷分子混生现象。经研究这些矛盾现象，反映泉头组时期盆地外围地形高差大，形成明显的气候垂直分带现象，这是造成这些矛盾现象的主要原因。冰筏沉积的发现对松辽盆地古气候古地理的恢复皆具有十分重要的意义     

松辽盆地青山口组二段下部湖泊水体环境变化

以松辽盆地李家坨子露头剖面为研究对象,利用热解和生物标志化合物数据研究了青山口组二段下部(K_2qn~2)的沉积水体环境。该剖面样品成熟度均较低,氢指数和氧指数分别介于210~773(mg HC/g TOC)和2~188(mg CO_2/g TOC),其交叉图表明有机质主要来源于水生生物。根据地球化学数据,整个剖面湖泊水体环境演化可分为3个演化时期:阶段Ⅰ的伽马蜡烷指数及芳基类异戊二烯/菲比值较低,结合低的重排甾烷/规则甾烷比值及姥鲛烷/植烷比值和脱羟基维生素指数交叉图,指示湖水以半咸水的缺氧条件为主。阶段Ⅱ中,24-正丙基-胆甾烷和24-异丙基-胆甾烷含量变化证明该阶段发生短时间尺度的海水入侵事件,并导致半深湖到深湖相的缺氧环境;海水入侵带来大量的海洋生物、氧气、营养有机质及含硫物质,使得湖水盐度升高并以半咸水到咸水为主;高丰度的芳基类异戊二烯化合物反映该时期水体中富含自由态的H_2S,并且伴随水体分层、透光带缺氧及化跃层上移现象。但是,阶段Ⅱ演化的后期阶段湖水以淡水到半咸水沉积为主,同时氧含量升高,指示淡水输入量增加。阶段Ⅲ沉积时期因受到半干旱气候条件的影响,水体出现高盐度、缺氧且化跃层较浅的沉积环境,此时期动荡的水体不利于绿硫细菌的生长发育及游离态H_2S的保存。     

Chronostratigraphy and Stratigraphic Classification of the Cretaceous of the Songliao Basin

Isotopic ages of synsedimentary clay minerals were directly determined with the ultrasonicscattering-settlement separation-K-Ar dilution technique. The apparent age of black mudstoneis 123 Ma for the Quantou Formation, 111.9-89.0 Ma for the Qingshankou Formation and77.6-76.8 Ma for the upper part of the Nenjiang Formation. The Rb-Sr isochrone age of themuddy limestone-mudstone sequence of the lower part of the Nenjiang Formation is 81 Ma andthat of the muddy evaporite of the middle part of the Quantou Formation is 122.2 Ma. On thebasis of the above isotopic ages, the authors propose a modified scheme of stratigraphic classifi-cation of the Cretaceous of the Songliao basin.     

松辽盆地上白垩统陆相遗迹化石及其沉积环境

松辽盆地上白垩统中含有丰富的遗迹化石,通过对该盆地20余口取心井岩心的详细观察,发现了6大类动物遗迹化石15属20种。根据这些遗迹化石的分布规律,在松辽盆地上白垩统中划分出5种遗迹化石组合：（1）Scoyenia遗迹组合,主要成分有Scoyenia gracilis、Skolithos和Planolites,偶见停息迹化石,反映的是遭受周期性暴露的极浅水环境;（2）Skolithos遗迹组合,主要以Skolithos和Cylindricum十分发育为特征,分异度小,丰度高,反映的是高能动水环境。（3）Arenicolites遗迹组合,主要以Arenicolites和Polykladichnus大量发育为特征,还见有Skolithos、Planolites、Thalassinoides和逃逸迹等化石,分异度较高,反映了水流能量较低的浅水环境;（4）Planolites遗迹组合,以密集分布的Planolites十分发育为特征,分异度小,丰度高,见有少量指示缺氧环境的Chondrites化石,反映了水体较平静的还原环境;（5）Fuersichnus遗迹组合,主要由Fuersichnus、Glockeria、Gordia、Megagrapton和Planolites等遗迹分子构成,反映了相对平静的深水环境。     

松辽盆地白垩纪青山口阶的同位素地层标志及其与海相Cenomanian阶的对比

本研究利用大庆油田在松辽盆地中部的岩心样品进行了青山口组有机碳稳定同位素的测试,通过化学地层和生物地层研究提出了青山口阶的顶底标志。在青山口组底部同位素值最低,为- 32 .2‰,与介形虫Cypridea elliptica的消失界面吻合。同位素值随后迅速上升,形成底界之上的第一个峰值,为- 2 8.1‰。随后的4个峰值自下而上分别是- 2 8‰、- 2 7.8‰、- 2 7.3‰和- 2 6 .6‰,相间的低峰值一般处于- 30‰～- 2 9‰左右。最为重要的是,有机碳稳定同位素值在青山口组顶部出现一个明显的异常,由- 2 9.5‰急剧升为- 2 3.1‰,随后又迅速降为- 30 .12‰,形成一个明显的正向峰值。这一正向偏移的位置与介形类Cypridea panda和Triangulicyprisfusiformis的消失界面基本吻合,并与全球Cenom anian- Turonian界线稳定同位素事件表现一致。据此,将这一稳定同位素正向偏移确定为青山口阶顶界的化学标志。通过这一标志可以将青山口阶的顶界与海相Cenom anian阶顶界进行对比。研究结果表明,化学地层标志是陆相与海相地层的对比的渠道。青山口阶的有机碳稳定同位素值具有全球一致的意义,与我国西藏南部海相地层,乃至全球重要地区Cenomanian- Turonian阶稳定同位素界线均具有可比性。     

松辽盆地上、下白垩统界线划分

松辽盆地白垩纪发育有热河生物群、松花江生物群和明水生物群,表现为三大生物群有序演化与更替。白垩纪中期是松花江生物群发育期,松花江生物群具有明显的地域性色彩,泉头组被子植物化石Trapaangulata、Platanus septentrionalis和孢粉化石Crenwellia、Xinjiangpollis、Quantonenpollenites、Lythraites和Gothanipollis显示其时代已进入晚白垩世。火山岩锆石SHRI MP法U-Pb年龄测试结果表明,营城组的年龄为(115.1±1.2)~(111.1±0.9)Ma,说明营城组已属晚Aptian期至早Albian期。磁性地层学研究表明,登娄库组-姚家组以稳定的正极性为主,仅在登娄库组上部和姚家组下部分别出现一次短暂的反极性事件。青山口阶下部具一套广泛分布富含有机碳的黑色页岩、油页岩沉积,其干酪根碳同位素表现为明显的正向偏移特征,为古湖泊缺氧事件的产物。结合生物、同位素年代、磁性地层研究的结果,认为青山口阶底部缺氧事件层对应于白垩纪古海洋Cenomanian-Turonian期界线缺氧事件,由此,给出的松辽盆地上、下白垩统的界线划分在泉头组和登娄库组之间。     

松辽盆地白垩系青山口组核形石的发现及其环境意义

在松辽盆地上白垩统青山口组中首次发现核形石灰岩,见于细砂岩、粉砂岩和泥质岩层系中。核形石有三种类型：环状、石笋状和姜状核形石。多数核形石由核心和多环纹层组成,少数具不明显核心或呈单层环状。该套核形石形成于湖泊三角洲前缘分流河口砂坝侧翼的水下分流间湾环境。地形坡度和三角洲前缘的生长,致使核形石普遍发生准同生变形。由于核形石出现于青山口组二、三段,处于温湿向干热气候转变时期,因此核形石可能作为重要的古气候变迁标志。     

松辽盆地晚白垩世古气候变化的测井替代指标

寻求指示古气候变化的测井替代指标是近年来古气候研究的重要途径和方向。测井曲线是地层岩 石学、岩石物理学、岩石地球化学特征的综合反映,具有连续性好、纵向分辨率高的特点,为反演古气候变化 提供了新的手段。松科１井作为专门为研究松辽盆地晚白垩世重大地质事件与古气候变化而部署的一口科学探 索井,具有系统的岩心资料和较完整的测井系列资料。文中在对松科１井南孔自然伽马能谱测井资料进行统计 的基础上,结合放射性元素地球化学分析结果,论证了钍／钾比（Th/K） 可以作为指示气候变化良好替代指标 的可行性,并据此对松辽盆地青山口组-嫩江组沉积时期的气候干湿变化进行了反演。结果表明：松辽盆地从 泉头组３段-嫩江组２段沉积时期气候总体表现为从潮湿向半干旱转化的趋势,垂向上可划分为３个完整的干 湿变化旋回。这一研究结论与前人在松辽盆地南部采用古生物学以及元素地球化学分析得出的结论相吻合,表 明根据自然伽马能谱资料统计得出的Yh/K值可以作为反演古气候变化的替代指标。     

松辽盆地北部上白垩统地层颜色变化及其沉积环境指示意义

通过颜色指数的方法对松辽盆地北部上白垩统地层颜色进行了统计分析,将地层颜色变化特征与古气候、介形虫演化、古地貌恢复和物源分析等方面的研究证据进行对比,得到了地层颜色变化的影响因素。时间上,从上白垩统青山口组底部至嫩江组四段顶部存在两个明显的颜色变化旋回,主要受气候变化的影响,从嫩江组五段底部至明水组地层颜色表现为复杂频繁的突变特征,受强烈构造活动的作用。空间上,嫩江组三、四段氧化色地层主要分布于盆地东部、东北部,主要受沉积体系分布控制,证实了松辽盆地北部嫩江组三段主物源来自东部、东北部,及嫩三段至嫩四段主物源转向北部的变化。分析得出地层的颜色指数主要受沉积介质浓度和水体扰动情况两个因素作用,可以有效地反映所在时间和空间内的沉积环境变化,可在区域性研究中替代孟塞尔颜色标定法,为古气候、盆地沉积演化和古地貌恢复的分析提供证据。