Question

上侏罗统—下白垩统成因地层分析

Answer 1

1.晚侏罗世—早白垩世沉积岩系概况

华北南部地区现今残留的晚侏罗世—早白垩世沉积岩系，主要分布于开封坳陷的济源凹陷和黄口凹陷、周口坳陷的谭庄－沈丘凹陷、临泉凹陷、阜阳凹陷和信阳坳陷、合肥坳陷，均为独立坳陷或凹陷原型的产物。其中研究程度较高的有黄口凹陷、谭庄－沈丘凹陷和合肥坳陷。

这些凹陷的研究程度及地层分层单元不尽一致，为了便于盆地原型内部不同分层单元沉积相的分析和叠置显示，这里采用沉积相类型＋地层单元的方式进行描述。在华北南部地区各坳陷或凹陷的上侏罗统—下白垩统地层单元中，沉积相类型的分类编号见表3-5。

表3-5 华北南部地区晚侏罗世以来沉积相类型及代号

2.各坳陷上侏罗统—下白垩统沉积特征

（1）开封坳陷上侏罗统—下白垩统沉积特征

开封坳陷的上侏罗统—下白垩统厚0～2100m，分布相对广泛，主要为一套碎屑岩、火山碎屑岩和火山岩系。在黄口、成武、鱼台凹陷为分水岭组

和青山组

。分水岭组厚0～2000m，是一套灰色、深灰色泥岩为主的生油岩系；青山组厚0～1600m，为杂色或红色泥岩夹灰色粉砂岩、含砾砂岩等。济源凹陷缺失上侏罗统，仅有下白垩统韩庄组，厚0～1300m，为红色碎屑岩系，含有多层火山岩系，受NW 向断层控制的特征显著。该套地层与下伏中－下侏罗统、上覆古近系均为不整合接触。上侏罗统在中牟凹陷的北部也有一定分布，开23井钻遇上侏罗统，厚124m，岩性主要为灰色、深灰色砂泥岩互层，夹少许炭质泥岩。

在黄口凹陷，上侏罗统—下白垩统的沉积厚度最大可达2500m。其中，分水岭组（J₃-

）广泛分布于整个凹陷中，而青山组

分布偏于凹陷北部（图3-25）。分水岭组的沉积相可划分为浅湖－半深湖亚相（Ⅲd,J₃—K₁f）及半深湖亚相（Ⅲe,J₃-K₁f）两个亚相，其中，浅湖－半深湖亚相主要分布于凹陷的北部和西部，半深湖亚相主要分布于凹陷的南部。青山组的主要沉积相是洪积扇相及喷发玄武岩（Ⅰa,K₁q）、冲积扇相（Ⅰb,K₁q）、泛滥平原相（Ⅱc,K₁q）和泛滥盆地相（Ⅱe,K₁q）。洪积扇相及玄武岩喷发主要发育在凹陷东北部，冲积扇相位于凹陷西部和中北部。凹陷中部偏北为泛滥平原相（Ⅱc,K₁q），中部其他地区为泛滥平原相（Ⅱc,K₁q）。这种相分布特征，表明物源在凹陷北侧和西侧。

图3-25 黄口凹陷上侏罗统—下白垩统沉积相图

图中数字为沉积厚度，单位为m

现今与黄口凹陷同属开封坳陷的济源凹陷，仅发育下白垩统韩庄组。在济参1井中所钻遇的该套地层，为一套红色、砖红色河流相粗碎屑岩沉积。韩庄组走向可能为WE—SW（王定一等，1991），向东北可对比于汤阴地堑的白垩系，向西南可对比于义马至三门峡地区的白垩系。这说明现今的济源凹陷与黄口凹陷，在早白垩世不属于同一个坳陷原型。

（2）周口坳陷上侏罗统—下白垩统沉积特征

在周口坳陷南部东岳凹陷内的周参6井中，揭示了一套红色碎屑岩系。井深1342～1609m，钻厚267.5m。在固始、淮滨、息县一带的地质浅井，也揭示了该套地层，为紫红、暗红色泥岩与灰、灰白色泥岩互层，厚度大于500m。在固始—马集一带采到少量孢粉，其中PagiophyLLumpollenites含量丰富，主要分子还有Psophosphaera,Cyathidites minor。该组合与浙江建德县寿昌组下段的孢粉组合有相似之处。根据区域地层特征，将其划分为中－上侏罗统。

此外，周口坳陷周缘的马市坪、任店、舒城、白湾等地也发育有晚侏罗世—早白垩世的地层，为一套连续沉积。生物地层研究结果发现，该套地层产丰富的“热河生物群”，如三尾拟蜉蝣、费尔干蚌和叶肢介等化石，各门类化石有其自身的演化序列；在序列的上部共生有孢粉、轮藻及介形类化石，与坳陷内井下分析的3类微体化石有着相似的组合特征。

在谭庄－沈丘凹陷内，21口已完钻探井中有13口井钻遇下白垩统，其中揭露层系比较全、各种资料也较为丰富的有周参11井、周参12井、周15井和周18井。在凹陷边缘，钻穿下白垩统的井有：周参10井、周23井和周25井。这里的下白垩统超过5000m，分别与下伏的下二叠统、古元古界和太古宇呈不整合接触。将周缘与井下资料联系起来，自下而上建立了周口坳陷井下的4个早白垩世地层单元：巴村组、永丰组下段、永丰组上段和商水组。

巴村组 物源主要来自北部项城、东部曲集、东南部新桥和西南部周15井和周18井一带，发育冲积扇相（Ⅰb,K₁b），其他地区为冲积平原沉积（Ⅰb,K₁b）。

永丰组下段 该段沉积时期谭庄－沈丘凹陷有5个物源供给方向，依次是北部的商水和项城、东部的曲集、东南部的娄堤、西南部的周15井和周18井一带。在商水、项城和曲集物源方向上发育三角洲相（Ⅰf,K₁y），在娄堤和周15 井和周18井一带发育扇三角洲相（Ⅰd,K₁y），在郭平楼、莲池和永丰一带发育深湖相（Ⅲf,K₁y），其他地区为浅湖相（Ⅲc,K₁y）所覆盖（图3-26）。永丰组下段暗色泥岩发育，重矿物含量低，而黄铁矿含量却较高，反映深湖—较深湖区水介质的特点。

图3-26 谭庄-沈丘凹陷下白垩统永丰组下段及商水组沉积相图

图中数字为沉积厚度，单位为m

永丰组上段 该段沉积时期凹陷范围明显缩小，深湖区的范围也减小，但物源变化不大。共有5个物源供给方向：北部的商水、项城，东部的曲集，南部的娄堤，西南部的周18井和西部的漯河一带。在商水、项城和曲集附近发育三角洲相（Ⅰf,K₁y），在娄堤、周18井和漯河一带发育扇三角洲相（Ⅰd,K₁y），在郭平楼、王官桥一带发育深湖相（Ⅲf,K₁y），其余为浅湖相（Ⅲc,K₁y）所覆盖。

商水组 商水组沉积时期湖泊范围进一步缩小，湖泊被填满，主要发育泛滥平原。商水组沉积时期有4个物源供给方向，依次是北部的项城，东南部的娄堤和西南部的周15井和周18井及西部漯河一带。在上述物源方向上发育冲积扇相（Ⅰb,K₁sh），其他地区为洪泛平原相（Ⅱc,K₁sh）所覆盖（图3-26）。商水组充填时期一个重要变化是沉降中心向凹陷北部迁移，反映坳陷南部负荷沉降作用已停止，沉降中心向沉积中心迁移，宣告前渊湖盆演化阶段的结束。

总之，周口坳陷的下白垩统主要分布于谭庄－沈丘凹陷、阜阳凹陷和临泉凹陷中，其主要沉积类型为陆相碎屑岩系和火山－碎屑岩系，而主要物源在凹陷的南侧和东侧。

（3）合肥坳陷上侏罗统—下白垩统沉积特征

在合肥坳陷南带的北淮阳地区，即六安－确山断裂至晓天－磨子潭断裂之间，晚侏罗世形成长约200km，宽约40km的火山－碎屑沉积凹陷。其沉积物在西部豫皖交界处称朱集组，在肥西为周公山组。受北淮阳断裂褶皱带内部的信阳－舒城断裂大规模岩浆活动影响，合肥坳陷南缘山前带发育火山岩和火山碎屑岩，坳陷内部发育河湖相并向北扩展到颍上－定远断裂附近。在这个阶段中，坳陷发展至最大规模。安参1井钻遇中－上侏罗统，厚约2400m；合深3井钻遇中－上侏罗统，厚约1600m。中－上侏罗统全坳陷均有分布，沉降－沉积中心位于郯庐断裂下降盘和大别造山带北侧，主要部分落在丁集－肥东凹陷东部的肥东次洼。综合各种研究成果所编制的沉积相图（图3-27）显示，合肥坳陷南部为火山岩（Ⅰa,J₃z）分布区，丁集凹陷、肥西凹陷为浅湖相沉积（Ⅲc,J₃z），六安－防虎山地区及北部为河流相沉积（Ⅱa,J₃z），其他地区以滨浅湖相沉积（Ⅲb,J₃z）为主。

图3-27 合肥坳陷上侏罗统周公山组沉积相图

数据单位为m

Ⅰa,J₃z—火山岩分布区；Ⅲc,J₃z—浅湖相；Ⅱa,J₃z—河流相；Ⅲb,J₃z—滨浅湖相

在合肥坳陷中北带，六安－肥西地区的露头资料表明（李忠等，2000）：上侏罗统周公山组由4个反粒序沉积成因单元构成，均为快速进积的砂砾质辫状河及冲积平原沉积。坳陷内部安参1井的岩心资料也证实，那里的上侏罗统为砂质岩类与泥质岩类不等厚互层，普遍含灰质，呈正旋回结构，应为曲流河相沉积。从相带及含砂率分布图看（徐嘉炜等，1995），周公山组的砾岩、砂岩等粗碎屑主要来自南侧造山带，少量来自北侧。

在晚侏罗世晚期，合肥坳陷整体抬升并遭受剥蚀，留下了显著的不整合面。进入早白垩世之后，合肥坳陷主体向EN方向迁徙，范围逐渐缩小，并分解成几个小型断陷型凹陷。从残余地层厚度图上看，下白垩统主要分布于盆地肥中断裂以北的地区，其中，以定远－大桥凹陷的厚度最大，可达2500m 以上，而在霍丘凸起上的残余厚度相对较小，只有400m 左右。在地震剖面上，自西向东存在一明显的“喇叭状”开口，到霍丘凸起上有明显的削蚀现象；在肥中断裂以南地区，地层厚度相对较小，最厚在2000m 左右，主要分布于丁集－肥东凹陷的东西两侧断层附近。在舒城凹陷东部靠近郯庐断裂一侧，最厚在1500m 左右。在蜀山断裂附近的下白垩统，厚度只有500m 左右，尤以安参1井处为最薄，仅380m 左右。下白垩统的岩性为砂质岩类与泥质岩类不等厚互层，砂岩以灰白色、绿灰色细砂岩和粉砂岩为主，泥岩以紫红色泥岩和砂质泥岩为主。其沉积相的分布在总体上仍有一定的格局（图3-28）。在合肥坳陷南缘发育山麓洪积扇沉积Ⅰa,K₁），主要充填火山岩及火山碎屑岩；在坳陷东部，由于郯庐断裂的活动明显加剧，其西侧大幅度断陷，发育了一套深湖－半深湖相暗色泥岩，即朱巷组，厚约600m，是目前已知的该坳陷最重要的生油岩系之一。在坳陷北部，同样发育有冲积扇Ⅰb,K₁）沉积体系。在坳陷的主体部分，自西向东依次为河流相（Ⅱa,K₁）、河流平原相（Ⅱf,K₁）、浅湖相（Ⅲc,K₁）、深湖相（Ⅲf,K₁）。相带分布特征指示，沉积中心明显偏东，反映了郯庐断裂的显著控制作用；但主要沉积物却来自坳陷的南、北和西侧，表明东张八岭隆起较为微弱。

图3-28 合肥坳陷下白垩统朱巷组沉积相图

数据单位为m

Ⅰa,K₁—山麓洪积扇沉积；Ⅰb,K₁—冲积扇；Ⅱa,K₁—河流相；Ⅱf,K_l—河流平原相；Ⅲc,K_l—浅湖相；Ⅲf,K₁—深湖相

在合肥坳陷西侧的信阳坳陷所发育的上侏罗统称为段集组，为一套紫红色冲积扇粗碎屑岩段；所发育的下白垩统称为陈棚组，为紫红—灰白色火山岩和火山碎屑岩段，其成因与沿信阳－商城大断裂带的大规模的陆相火山喷发有关。陈棚组与上覆的上侏罗统段集组呈不整合接触。信阳坳陷的上侏罗统—下白垩统充填序列和沉积相特征与合肥坳陷相一致，表明二者有相同的区域构造背景和演化历程，共同反映了南侧秦岭－大别造山带的运动体制。