浙閩地區下白堊統黑色泥巖沉積環境初探:微體古生物與有機地球化學證據①

謝小敏 胡文瑄 曹劍 姚素平 邊立曾 高玉巧

(1.中國石油化工股份有限公司無錫石油地質研究所江蘇無錫214151;2.南京大學地球科學系南京210093)

浙閩地區下白堊統黑色泥巖沉積環境初探:微體古生物與有機地球化學證據①

謝小敏1，2胡文瑄2曹劍2姚素平2邊立曾2高玉巧2

(1.中國石油化工股份有限公司無錫石油地質研究所江蘇無錫214151;2.南京大學地球科學系南京210093)

在中國東南沿海浙閩地區的中生代火山巖分布區，廣泛發育有中生代沉積巖系，關于這套沉積巖是否受到海水作用影響，目前還存在爭論。通過對福建下白堊統坂頭組(K1b)、浙江地區為壽昌組(K1s)和館頭組(K1g)地層進行系統觀察及采樣，并進行詳細的古生物化石觀察及有機地球化學研究，發現該區沉積巖中除陸相高等植物之外，還見過渡相的線葉植物和海相紅藻和褐藻化石;同時某些有機地球化學特征亦顯示其具有一定的海相沉積特征，如普遍存在較高的伽馬蠟烷含量，伽馬蠟烷/C30藿烷比值較低(0.11～0.18，平均值0.14)，以及C30重排藿烷檢出。因此，從古生物學與有機地球化學特征來看，該區的確受到海侵作用影響，結合地質背景，推測海侵事件主要受古太平洋域的影響。

浙閩地區下白堊統有機地球化學海相化石沉積環境

浙閩地區是中新生代火山巖大面積分布地區，因此前人對浙閩地區的研究多從火成巖入手，討論許多重要科學問題［1～4］等，而對火成巖中的沉積巖層往往開展工作較少。事實上，在廣袤的中生代火成巖覆蓋區，沉積巖層分布亦比較廣泛，如下白堊統，與火山巖呈互層、夾層共生有厚度不等的暗色沉積巖，其中有的大套黑色泥巖發育，前人對這套沉積巖的研究主要集中于進行古生物時代劃分［5～8］。

關于其沉積環境，一致認為是內陸山間湖盆沉積［9～11］。徐北煤［12］對浙江象山石浦地區下白堊統石浦群地層進行詳細的古生物及地球化學分析，并結合臺灣地區的地質，認為浙閩地區受到不同程度海水入侵的影響，自臺灣海峽向陸上，沉積環境存在海相、海陸過渡、陸相的過渡演化。因此，該地區下白堊統沉積巖是否曾受到海水作用的影響?是否存在這樣一個從海相至陸相的過渡演化?這是研究該地區下白堊統沉積環境的一個基礎地質問題，本研究試圖在對浙閩地區下白堊統沉積巖的分布及其發育特征詳細研究的基礎上，期望能從古生物與有機地球化學特征來探討該區的沉積環境，為今后的研究提供新的地質資料。

1 地質背景及地層分布

浙閩地區北臨大別印支期造山帶、南為東南亞陸緣島弧帶、西接北越馬江(松馬)印支期造山帶、東濱太平洋—菲律賓大洋板塊［13］。侏羅紀一白堊紀前主要受特提斯構造域和印支期造山的影響，白堊紀以來則主要受太平洋構造作用的制約，陸內構造、巖漿作用也較發育，形成各具特色的中小型盆地［14］，下白堊統沉積巖也主要分布在這些中小型盆地中。

由于該地區下白堊統沉積地層類型比較復雜，巖性、巖相及厚度多變，古生物化石分布不均，因此，對該地區的地層對比存在分歧與爭議［8，9，15～18］。本次工作通過大量的野外剖面實際觀測研究，并經與地質隊老專家交流(徐克定，梁詩經等)，對浙閩地區的地層劃分方案參考丁保良等［19］的劃分標準，并進行了一定的修改(表1)。

總體上，江山—紹興斷裂和政和—大埔斷裂將浙閩地區分成東、西兩大部分(表1)。西部地區，早白堊世最早期火山活動開始，但仍以沉積巖為主，到黃尖組時期，火山活動極為頻繁。壽昌組(福建坂頭組)，火山活動衰竭，處于相對平靜階段，沉積巖較發育。到下白堊統中晚期，西部地區火山活動基本結束，普遍缺失館頭組;東部地區火山活動一度活躍，館頭組有火山巖夾層，沿海地區館頭組火山巖明顯增多。閩東石帽山群上下主要由火山巖組成［19］。由此可見，沉積巖主要集中在早白堊世中晚期(浙江壽昌組—館頭組，福建坂頭組)地層。同時在東、西部不同地區，由于火山活動結束時間不同，西部地區的火山活動結束較早，沉積巖發育較厚，東部地區火山活動延續時間較長，整體以火山碎屑巖為主。

表1 浙閩地區下白堊統地層劃分對比(參考丁保良等，1989;修改)Table 1Stratigraphic classification and correlation of lower Cretaceous in Zhejiang and Fujian provinces (after Ding Baoliang，et al.1989)

2 樣品與實驗

樣品主要來自于福建地區坂頭組，浙江地區壽昌組、館頭組及象山石浦群(與館頭組層位相當［12］)地層，詳細采樣地點及采樣情況見表2。其中福建地區坂頭組主要分布在閩西永安盆地、舉嵐盆地及崇安盆地，整體巖性以黑色泥巖及砂巖、粉砂巖為主，黑色泥巖在崇安盆地發育最好(圖1a)，顏色最深、污手，厚度最大。浙江地區壽昌組主要分布在浙江西部地區，黑色泥巖發育，向西泥巖變薄(圖1b);館頭組主要分布在浙江中西部地區，其中黑色泥巖發育較少，以砂巖為主，且地層多受到火山作用影響，如浙江寧溪長潭盆地(圖1c);石浦群分布在浙江象山石浦地區，巖性以砂巖、灰巖為主，黑色泥灰巖發育，但由于火山巖脈發育，大量灰巖、泥灰巖已強烈的硅化蝕變(圖1d)。

野外樣品首先進行薄片磨制，黑色泥巖樣品在中科院南京古生物研究所實驗中心進行鏡解，制成薄片，以便古生物觀察鑒定。顯微鏡系統觀察后，精選黑色泥巖樣品在中國石油化工集團無錫石油地質研究所實驗中心進行有機地球化學實驗分析。

3 實驗結果及討論

3.1 古生物特征

精細的薄片觀測及古生物鏡鑒，發現本區樣品中含有大量高等植物碎片(圖2a，b)，孢子，以及生長在過渡相環境的線葉植物(圖2c)，顯示復雜的沉積環境，如濱湖等。此外，更重要的發現是，在福建地區坂頭組黑色泥巖中存在底棲宏觀藻類，包括紅藻和褐藻(圖2d，e，f)，紅藻具有明顯的髓部，褐藻具有雙層結構。紅藻和褐藻一般生活在海相環境中，其中紅藻只有少數種屬生活在高山湍急流水中，其沉積以碎屑狀散布為特征［20］。可見，該區底棲宏觀藻類反映的是海相沉積特征，說明該地區具有海相沉積，曾受到過海水作用影響。

實際上，早在1977年，張彌漫等［21］就在浙江下白堊統中發現過指示海相環境的浙東鮒鱭魚化石。徐北煤［12］在對浙江地區的工作中，在浙江象山石浦地區石浦群中發現咸水、半咸水生物—龍介科蟲管化石，都曾暗示該區具有海相沉積層。

表2 浙閩地區野外工作剖面基本信息及樣品分析情況Table 2 Basic information of the outcrops and the analyzed samples in Zhejiang and Fujian provinces

圖1 浙閩地區下白堊統地層野外照片。a.福建崇安盆地武夷山下白堊統坂頭組(K1b)黑色泥巖;b.浙江地區建德盆地壽昌中學旁壽昌組(K1s)雜色泥巖;c.浙江寧溪長潭盆地館頭組(K1g)下部火山巖脈發育;d.浙江象山石浦地區石浦群(K1sh)中段硅化泥灰巖與砂巖互層Fig.1Photographs of lower Cretaceous strata in Zhejiang and Fujian provinces

圖2 浙閩地區下白堊統地層微體化石照片a.Wy-11，高等植物，福建崇安盆地武夷山坂頭組(K1b);b.Wy-11，高等植物，福建崇安盆地武夷山坂頭組(K1b);c.Wy-15，線葉植物，福建崇安盆地武夷山坂頭組(K1b);d.K1b-26，紅藻，福建永安盆地吉山村坂頭組(K1b);e.K1bn-15，褐藻，福建永安盆地吉山村坂頭組(K1b);f.Wy-23，紅藻，福建崇安盆地武夷山坂頭組(K1b)Fig.2The photomicrographs occurrence of microfossils of samples from lower Cretaceous strata in Zhejiang and Fujian provinces

以上可見，本區湖盆的沉積過程中，的確受到過海侵作用的影響，結合本期黑色泥巖在浙江壽昌組，館頭組均有分布的事實，可以推測這種影響可能是廣泛的。

3.2 生物標志化合物特征

(1)鏈烷烴

如表3，浙閩地區下白堊統暗色泥巖的正構烷烴碳數分布范圍C13～C40，主要為單峰型，主峰碳以C16或C18為主，反映有機質來源主要為低等水生藻類［22～24］。此外，福建坂頭村坂頭組的1件泥巖樣品其主峰碳為C24(Bt-9)，武夷山的一個樣品(Wy-8)為C23，浙江寧溪長潭水庫館頭組樣品(Ct-9)和浙江象山石浦石浦群樣品(Xs-1)主峰碳為C25，在一定程度上反映母質來源于沉水和漂浮水生植物。由此可見，根據有機質的正構烷烴組成特征，本區泥巖有機質的來源總體上以低等浮游生物為主，也包括沉水和漂浮水生植物。

表3 浙閩地區下白堊統黑色泥巖飽和烴色譜參數Table 3Saturated hydrocarbon chromatography biomarker parameters of black mudstone in lower Cretaceous in Zhejiang and Fujian provinces

Pr/Ph值的高低反映沉積環境的氧化還原性質［25～26］。一般認為，Pr/Ph＜1時反映有機質的沉積環境為還原環境，大于1時為氧化環境［22］。如表3，浙閩地區下白堊統暗色泥巖具明顯的植烷優勢，其Pr/Ph均＜1，大部分為0.2～0.6之間，為強還原環境，這種情況一般只出現在高鹽度沉積環境中［25，27，28］，如咸水湖泊［29，30］，或者海相環境。

(2)甾萜烷

三環萜烷

在本次工作所分析的12塊樣品中，三環萜烷通常以C21或C23為主峰，C19～C25三環萜烷相對分布總體以C19、C20、C21(或C19、C20、C21、C23)呈上升型為特征(圖3)，反映了湖相沉積的特征［31］。

伽馬蠟烷

浙閩地區樣品中均檢測出伽馬蠟烷，一般認為高含量的伽馬蠟烷是高鹽度水體沉積的標志，許多湖相石油和瀝青中，伽馬蠟烷是主要的生物標志化合物，如美國猶他州的綠河泥灰巖和我國西北地區［27，32－37］;但同時在海相烴源巖中也普遍檢測出伽馬蠟烷［38，39］。兩者的差異在于，在Pr/Ph＜1的還原沉積環境中，海相沉積中伽馬蠟烷/C30藿烷比值多數較低，＜0.2［23，39］，而陸相湖泊相中該比值要高［40，41］。本區伽馬蠟烷/C30藿烷分布在0.11～0.18范圍(表4)，平均值為0.14，與藏北的情況相似［23］。可見，根據浙閩地區下白堊統暗色泥巖的伽馬蠟烷豐度來看，這套泥巖具有海相沉積特征。

C30重排藿烷

在該區樣品中均檢測出高含量的C30重排藿烷，C30重排藿烷/C30藿烷在0.08～0.12范圍。曹劍等［31，42］在柴達木盆地北緣地區通過對重排藿烷與藻類含量的對比分析，指出重排藿烷可以指示底棲宏觀紅藻，與該地區紅藻化石的發現相一致，顯示海相沉積特征。

甾烷類

本研究過程中檢測出的甾類化合物主要成分為規則甾烷(C27～C29)和重排甾烷(C27～C29)，其次為C21～C22孕甾烷，和少量4-甲基甾烷(圖4)。其中規則甾烷呈不對稱“V”字型分布，表現為C27＞C29＞C28的分布特征，福建坂頭組少量樣品(Bt-9，Jl-7，Wy-8)則表現為C27＞C28＞C29(表4)，代表了低等水生生物，特別是藻類對有機質母質的影響。這一特征與藏北羌塘盆地晚侏羅世海相油頁巖生物標志物特征一致［43］，說明該套暗示泥巖具有海相沉積特征。

4 關于海侵作用

根據古生物特征和生物標志物地球化學兩方面的研究結果，結合地質背景，可以基本明確浙閩地區下白堊統暗色巖系的沉積環境屬于受海侵影響的湖相沉積。主要證據如下:

古生物特征:暗色泥巖中除了普遍發現低等水生藻類體，部分高等植物外，還普遍發現了典型的海相藻類，即底棲宏觀藻;

圖3 浙閩地區下白堊統暗色泥巖部分樣品m/z 191色質譜圖與m/z 217色質圖Fig.3The biomarker characteristics of black mudstone in lower Cretaceous in Zhejiang and Fujian provinces

表4 浙閩地區下白堊統黑色泥巖的主要生物標志物地球化學特征Table 4The main biomarker index of black mudstone in lower Cretaceous in Zhejiang and Fujian provinces

圖4 浙閩地區下白堊統古生物化石分布簡圖Fig.4Simplified diagram showing fossils distribution of lower Cretaceous in Zhejiang and Fujian provinces

有機地球化學研究:大量生物標志物特征指示還原環境，以及低等水生藻類和海相底棲宏觀藻類有機質生源特征，反映海相和陸相沉積的雙重影響。某些生標，如Pr/Ph比值較低所反映的強還原環境、C31～C35藿烷的下降型分布和規則甾烷的C27＞C29＞C28分布特征反映的有機質主要來源于低等水生生物等，可能指示鹽湖環境，但根據伽馬蠟烷的豐度，以及與香港坪洲島典型第三系鹽湖相泥巖生標組成特征的對比［44，45］，可知浙閩地區的這套暗色巖系不屬于鹽湖相沉積。那些可以反映鹽湖沉積特征的生標組成實際上主要表明了沉積水體具有一定的鹽度，而這正是海水區別于正常湖水的重要特征。

前人研究表明，在我國東部地區，中、新生代可能曾受到過兩次海侵作用的影響，一次發生在晚三疊世—早侏羅世，一次即是本次研究的早白堊世［46］。海相白堊系地層主要見于珠江口盆地［46，47］及臺灣地區［48］。關于海相地層形成機制，一種觀點認為，以雅魯藏布江縫合帶為遺跡的新特提斯多洋島在中生代曾向東延伸，經過紅河裂谷抵南海地區后分為兩支，一支沿中南半島進入南海南部，另一支經瓊州海峽沿現今的南海北部大陸架延伸至臺灣西部海域，在南海東北部及臺灣地區沉積海相地層［46］，這一分支海泛時期也可能到達福建境內。

根據本次工作，新發現在浙閩地區下白堊統中普遍見海相沉積特征，但這種海相沉積可能并不等同于珠江口和臺灣地區的海相沉積，浙閩地區的海相沉積實際上是海侵。徐克定［49］曾指出浙江地區小嶺原始盆地較大，可達到浙江象山石浦地區，盆地在下陷過程中就會受到海水入侵。通過巖石學和古生物上來看(圖4)，巖石學上，在福建永安和武夷山地區該套暗色巖系以“砂巖+泥巖”為主，到仙居盆地，館頭組地層發育薄層泥灰巖，在往東到象山石浦地區，見到多套灰黑色泥灰巖，臺灣西海岸有典型的早白堊世海相沉積，海相成分從西向東逐漸增加;古生物上，在福建永安和武夷山地區發現了海陸過渡相的線葉植物和紅藻，在浙江臨海小嶺盆地和福建安溪田底等地，發現浙東付鱭魚［50］，往東石浦地區，見到藻疊層石和龍介科化石［12］，在臺灣地區發現有完整的菊石，也說明了海相成分從西向東逐漸增多(圖4)。因此，對于海侵的形成機制，結合區域構造背景，可能主要受太平洋體系域的影響，在正常海平面時，故太平洋難以越過沿脈山系，但在古太平洋海平面上升期間，可能越過沿岸山脈，侵入到浙閩地區(如圖5)，沉積灰黑色泥巖。

致謝感謝南京古生物無錫所唐鵬老師及中國石化無錫石油地質研究所秦建中教授及承秋全老師對本文實驗的指導，同時感謝評審老師提出的寶貴意見，衷心感謝!

圖5 早白堊世浙閩地區受古太平洋海侵作用模式圖Fig.5Model chart of transgression from paleo-pacific in lower Cretaceous，Zhejiang and Fujian provinces

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Preliminary Investigation on Depositional Environment of Black Mud in Lower Cretaceous，Zhejiang and Fujian Provinces: Micropaleontology and Organic Geochemical Evidences

XIE Xiao-min1HU Wen-xuan2CAO Jian2YAO Su-ping2BIAN Li-zeng2GAO Yu-qiao2
(1.Wuxi Research Institute of Petroleum Geology，SINOPEC，Wuxi Jiangsu 214151; 2.Department of Earth Sciences，Nanjing University，Nanjing 210093)

Sedimentary rocks of lower Cretaceous widely distribute in volcanic-covered area in Zhejiang and Fujiang provinces，southeast China，and its sedimentary environment that whether it has been influenced by marine water is still controversial.Though carefully observation in outcrops，we have systematically sampled dark sedimentary rocks，including Bantou Formation(K1b)in Fujian province，Shouchang Formation(K1s)and Guantou Formation(K1g) in Zhejiang province.Under microscope，besides high plant，marine fossils such as red algae and brown algae，were found in these samples.Organic geochemistry features，such as lower γ/C30hopanoid values(range from 0.11 to 0.18，0.14 on average)and C30rearrangement hopanoid，are furthermore to approve the marine influence.Combining with geological background，it is presupposed that it is mainly influenced by paleo-Pacific.

Zhejiang and Fujian provinces;lower Cretaceous;organic geochemistry;marine fossils;sedimentary environment

book=6,ebook=504

謝小敏女1984年出生碩士油氣地球化學E-mail:xiexm0842@gmail.com

P534.53

A

1000-0550(2010)06-1108-09

①中國石油化工股份有限公司海相油氣前瞻性研究項目(中國東南部海相盆地差異演化與油氣潛力研究)、國家自然科學基金項目(地質環境及生物演化與海相優質烴源巖形成)聯合資助。

2009-06-20;收修改稿日期:2009-11-20