柴達(dá)木盆地東部察7井第四紀(jì)生物組合帶古生態(tài)意義

柴達(dá)木盆地東部察7井第四紀(jì)生物組合帶古生態(tài)意義

柴達(dá)木盆地東部是一個巨大的第四紀(jì)坳陷，是盆地三個主要構(gòu)造區(qū)之一。喜馬拉雅晚期運(yùn)動使青藏高原不斷隆升,導(dǎo)致盆地西高東低,三湖坳陷地區(qū)(霍布遜湖-達(dá)布遜湖-臺吉乃爾湖)發(fā)生強(qiáng)烈沉降,成為第四紀(jì)的沉降中心。從而發(fā)育了巨厚的內(nèi)陸河、湖相地層,厚度均在2000m以上,且多為連續(xù)沉積,是當(dāng)前世界上運(yùn)用多學(xué)科綜合手段研究第四系的理想場所。察爾汗處于達(dá)布遜湖和北霍布遜湖之間(圖1),以前的鉆井取得了一批地質(zhì)數(shù)據(jù)和資料,但井深均未超過1200m,在解決該區(qū)包括地層序列、生物及環(huán)境演化和油氣地質(zhì)特征在內(nèi)的一系列科研和生產(chǎn)問題上作用有限。察7井是2006年察爾漢潛伏構(gòu)造上的一口重點(diǎn)探井,井深達(dá)2500m,基本鉆穿第四系,成為地質(zhì)科研的理想井剖面之一。察爾汗地區(qū)第四紀(jì)構(gòu)造運(yùn)動微弱,沉積相變化小,給地質(zhì)分層帶來了一定的困難,但察7井不同井段的生物組合特征不同,據(jù)此標(biāo)定不同井段的地質(zhì)屬性,可以進(jìn)行以生物地層為標(biāo)志的地層對比,反演當(dāng)時的沉積環(huán)境特征。1查7井微古生代組合特征1.1輪藻頂生物量和延限帶該帶輪藻化石豐富,可分為2個生物地層帶(圖2)。(1)輪藻頂峰帶(2400—2090m)頂峰帶一般指地層中某類化石在其種群發(fā)育階段內(nèi)數(shù)量最繁盛時所在的地層。本井輪藻頂峰帶有兩大特征,一是輪藻化石在整個井段豐度最高,二是共生有第四系下部的標(biāo)志化石強(qiáng)壯青星介Chinghaicypriscrassa。另外,球星介Cyclocypris、青星介等也較發(fā)育。(2)輪藻延限帶(2090—1740m)延限帶指某類化石在其種群發(fā)育史上繁盛之后逐步衰退,個體數(shù)量逐步減少的階段所代表的地層。本延限帶輪藻化石較發(fā)育,但比下亞帶明顯減少,組合特征為光滑土星介Ilyocyprisinermis、小玻璃介Candoniella、腹足類等共生。1.2帶石英分布范圍為井深1740—530m?；陨倭扛棺泐?、土星介為主,見少量輪藻,豐度小。1.3ilycyprisinermis生物地層帶分布范圍為井深530—120m。光滑土星介Ilyocyprisinermis豐富,另有少量腹足類、小玻璃介Candoniella等,以Ilyocyprisinermis豐度可分為2個生物地層帶。(1)光滑土星介發(fā)育帶(530—380m)光滑土星介Ilyocyprisinermis較發(fā)育,與其共生分子主要有腹足類;(2)光滑土星介頂峰帶(380—120m)組合分子以光滑土星介Ilyocyprisinermis占絕對優(yōu)勢,共生分子為少量腹足類、小玻璃介Candoniella等(圖2)。2“國內(nèi)東南角”采用麻黃地層組合帶察爾汗地區(qū)所鉆7口井的化石組合既有明顯的可比性,也有各自的特征(圖3)。察地2井井深1200m,全井土星介發(fā)育,光滑土星介Ilyocyprisinermis為組合中的重要分子。另見輪藻、白花介Leucocythere、腹足類、小玻璃介Candoniella等化石,相當(dāng)于察7井上部的土星介組合帶。察地3井完鉆井深1200m,1050m以上為土星介組合帶,但豐度明顯比察地2井小。察地4井井深1200m,全井為土星介組合帶,豐度與察地3井相近。察地5井井深1200m,全井為土星介發(fā)育帶,豐度比察地3、察地4井稍高。察地6井井深1200m,全井為土星介組合帶,約850m以下土星介明顯減少。3ilyncypris、leucocyhene、腹足類以上各井中察地2井和察地6井土星介Ilyocypris很豐富,其次是白花介Leucocythere,比其他井相對較多,腹足類比其他各井相對較少;而察地3、察地4、察地5各井的土星介Ilyocypris和白花介Leucocyther相對比察地2、察地6井少,腹足類又較多。在宏觀上似乎是察地2、察地6井的Ilyocypris、Leucocythere與察地3、察地4、察地5井的腹足類呈互為消長關(guān)系,這可能是一種生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性特征。另外,從各井稀有化石對比看,察7井土星介I-lyocypris發(fā)育段見少量湖花介Limnocythere,這與其他井的情況是相似的,因此,察7井的土星介組合帶(530~120m)可能與其他井的土星介發(fā)育帶相當(dāng),地質(zhì)層位可以對比。4古生態(tài)學(xué)因素古生態(tài)學(xué)專門研究地史時期生物之間及生物與其生存環(huán)境之間的相互關(guān)系,分個體古生態(tài)學(xué)和群體古生態(tài)學(xué)兩支。察7井總體化石分帶性明顯,除有利于生物地層對比外,還可進(jìn)行古生態(tài)演化特征研究。4.1砂體的沉積環(huán)境輪藻植物適應(yīng)的生活環(huán)境是淡水、淺水、安靜的濱淺湖和小型水域。察7井2090—2370m為輪藻頂峰帶,說明該段水體較淡、淺、靜。以巖性組合來看,該段地層泥質(zhì)粉砂巖和砂質(zhì)泥巖明顯較高,所占比例超過約30%,說明水動能低;分析表明氯根含量相對低,僅1100mg/L左右(圖4),水體較淡;全烴值全井最低,僅0.01%左右(圖5),這樣的沉積環(huán)境低等生物少,水體具有一定的流動性。產(chǎn)于該段的強(qiáng)壯青星介Chinghaicypriscrassa化石殼體光滑,個體大,鉸合構(gòu)造簡單,符合淡水介形蟲殼飾弱、鉸合構(gòu)造簡單的特點(diǎn)。另外,結(jié)合該種化石殼壁厚的特征,可能是營掘穴生活的類型,有利于在波基面以上躲避風(fēng)浪。上述現(xiàn)象說明,該段地層的沉積環(huán)境是缺乏有機(jī)質(zhì)、微流動的淡水砂泥質(zhì)濱淺湖。4.2青星介氣調(diào)濕2090m以上輪藻化石明顯減少,屬于該物種發(fā)育史上繁盛之后的衰退階段。柴達(dá)木盆地有無輪藻分布主要取決于水體的鹽度,適于淡水生存的輪藻類植物隨著環(huán)境鹽度的增加而快速減少是很自然的;強(qiáng)壯青星介Chinghaicypriscrassa的消失可能也與水體鹽度增大、湖泊退縮有關(guān)。約2000m以上Cl-含量總體快速升高,1740m以上更是一個小范圍的峰值(圖4),是水體鹽度增加一個直接證據(jù)。所以這一階段古氣候明顯趨于干旱,湖泊面積縮小,可能為較封閉湖灣類型。4.3咸化期巖石的來源1740-530m井段化石稀少,地層總體Cl-含量高,最高可達(dá)3200mg/L(圖4),是東部第四紀(jì)湖泊的咸化期,只見少數(shù)輪藻、土星介等化石。這種情況下化石的來源有3種可能:一是原地所產(chǎn);二是異地搬運(yùn);三是非本層所產(chǎn)的上部井段巖屑掉塊混入。不管哪種情況,在這里微體化石的缺乏是不適于水生物發(fā)育的陸上或高鹽度水體環(huán)境的反映;但巖性組合中以灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖為主,砂質(zhì)巖明顯減少,可反映兩點(diǎn):一是屬水下還原環(huán)境,二是氣候干旱、水體鹽度高。4.4不穩(wěn)定區(qū)域中的淺湖環(huán)境光滑土星介Ilyocyprisinermis和強(qiáng)壯青星介Chinghaicypriscrassa外形相似大小不同,在演化上有一定的親緣關(guān)系。Ilyocyprisinermis殼面光滑,具不明顯的淺蜂窩,這種類型一般生活的水體較淺,形體較瘦長,是流動水的適應(yīng)性特征。該段Cl-含量由3200mg/L突降為2050mg/L左右(圖4),而且在土星介繁盛段內(nèi)保持穩(wěn)定,之后又突然升高,說明土星介的發(fā)育與湖水含鹽度負(fù)相關(guān)。在第四紀(jì)氣候持續(xù)干熱,湖泊退縮的背景下,這一現(xiàn)象是沉積環(huán)境變化的標(biāo)志,經(jīng)常有淡水注入的河口-濱淺湖環(huán)境是對這種環(huán)境變化現(xiàn)象的合理解釋。同時,由于水體較淡,低等水生生物發(fā)育,使這段地層在有機(jī)質(zhì)較豐富的背景下的全烴值平均約0.3%,最高達(dá)1%以上(圖5)。5盆地成因分析第四紀(jì)以來,喜馬拉雅晚期運(yùn)動使柴達(dá)木盆地周圍山系迅速抬升,柴達(dá)木東部坳陷型湖盆快速形成,但周圍山系的抬升同時阻擋了暖濕氣流的進(jìn)入,所以干旱化也接踵而至。察7井輪藻組合帶處于第四紀(jì)早期,這時氣候較濕潤,淡水發(fā)育,青星介Chinghaicypris、球星介Cyclocypris也較為發(fā)育?；∩賻С醪椒治鲇?種成因,即水體太咸或者太深,根據(jù)其上部淺水土星介組合的發(fā)育和干旱的古氣候背景以及砂泥交互的巖相組合特征分析,形成深水盆地的可能性不大,其成因只能歸結(jié)為持續(xù)干旱所形成的咸水環(huán)境所致。前人研究認(rèn)為:察爾汗地區(qū)中、晚更新世地層中普遍發(fā)育腐殖層,是湖水范圍縮小,造成廣泛湖盆沼澤化的時期,因而是明顯的干旱期,湖水的咸化也就不可避免,這一結(jié)論與上述分析不謀而合。由于構(gòu)造活動相對平穩(wěn)微弱,水體較淡的光滑土星介I-lyocyprisinermis組合帶發(fā)育之前的沉積環(huán)境主控因素是氣候,但在這種較干旱的氣候背景下由土星介組合帶所代表的淡水生物再次繁盛,說明局部沉積環(huán)境發(fā)生了較大變化,這一變化的主控因素應(yīng)該是構(gòu)造活動(斷裂、沉降等),使原來較干旱的地區(qū)出現(xiàn)了河流,局部地區(qū)形成淡水環(huán)境,同時也可能受到第四紀(jì)氣候干冷與濕溫交替這一基本模式的影響。6生物地層和古生