牛永斌, 程怡高, 邵威猛, 荆楚涵, 程梦园. (2024). 琼东南盆地北部新近系三亚组遗迹组构特征及其沉积环境* [J]. 古地理学报, 26(2): 326-340.
NIU Yongbin, CHENG Yigao, SHAO Weimeng, JING Chuhan, CHENG Mengyuan. (2024). Ichnofabric characteristics and sedimentary environment of the Neogene Sanya Formation in northern Qiongdongnan Basin[J]. Journal Of Palaeogeography, 26(2): 326-340.   
Doi: 10.7605/gdlxb.2024.02.025
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琼东南盆地北部新近系三亚组遗迹组构特征及其沉积环境*
牛永斌, 程怡高, 邵威猛, 荆楚涵, 程梦园
河南理工大学资源环境学院,河南焦作 454003

第一作者简介 牛永斌,男,1980年生,博士,河南理工大学资源环境学院教授,主要从事应用遗迹学与沉积学研究工作。E-mail: niuyongbin@hpu.edu.cn。

收稿日期:2023-06-14 修回日期:2023-07-13
基金资助:*国家自然科学基金项目(编号: 41472104,42272178)、河南省高校科技创新团队项目(编号: 21IRTSTHN007)和河南理工大学科技创新团队项目(编号: T2020-4)联合资助
摘要

琼东南盆地北部新近系地层厚度巨大,遗迹化石非常发育。在对 7口取心井岩心详细观测的基础上,综合利用薄片分析、成像测井与相关实验等资料,对琼东南盆地北部新近系三亚组遗迹组构特征及其沉积环境进行了研究。结果表明: ( 1)琼东南盆地北部新近系三亚组共识别出遗迹化石 14属,根据遗迹化石的类型、产状、丰度和分异度、扰动程度、生物潜穴之间的共生关系等,可划分出 5种遗迹组构, 其中Ophiomorpha-Thalassinoides遗迹组构主要发育在临滨上部沉积环境中, Palaeophycus遗迹组构主要发育在临滨中部沉积环境中, Planolites-Thalassinoides遗迹组构主要发育在临滨下部沉积环境中, Phycosiphon-Planolites遗迹组构主要发育在浅海上部沉积环境中, Phycosiphon-Chondrites遗迹组构主要发育在浅海下部沉积环境中;( 2)根据遗迹组构和测井相分析认为琼东南盆地北部新近系三亚组沉积环境为滨-浅海, 三亚组一段的沉积环境为由滨岸向浅海过渡,而三亚组二段的沉积环境为浅海;( 3)综合岩相、生物化石、遗迹组构、测井相和沉积微相分析结果,建立了琼东南盆地北部新近系三亚组的沉积模式。本项研究对指导南海北部新近系的油气勘探具有重要的借鉴意义。

关键词: 遗迹组构; 沉积环境; 三亚组; 新近系; 琼东南盆地
中图分类号:Q911.28 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2024)02-0326-15
Ichnofabric characteristics and sedimentary environment of the Neogene Sanya Formation in northern Qiongdongnan Basin
NIU Yongbin, CHENG Yigao, SHAO Weimeng, JING Chuhan, CHENG Mengyuan
School of Resources and Environment,Henan Polytechnic University,Henan Jiaozuo 454003,China

About the first author NIU Yongbin,born in 1980,is a professor of School of Resources and Environment,Henan Polytechnic University. He is mainly engaged in applied ichnology and sedimentolgy. E-mail: niuyongbin@hpu.edu.cn.

Fund:Co-funded by the National Natural Science Foundation of China(No.41472104,42272178),the program for Innovative Research Team(in Science and Technology)in Universities of Henan Province,China(No.21IRTSTHN007),and the program for Innovative Research Team(in Science and Technology)of Henan Polytechnic University(No. T2020-4)
Abstract

The trace fossils are well developed in the Neogene strata with the huge thickness in northern Qiongdongnan Basin. Based on detailed observation of the cores from seven drilling wells,combining with the thin section analysis,imaging logging and related experiments,the ichnofabric characteristics and sedimentary environment of the Neogene Sanya Formation were studied in detail. The results show that a total of 14 genera of trace fossils have been identified in the Neogene Sanya Formation in northern part of the Qiongdongnan Basin. Based on the types,occurrence,abundance and diversity of trace fossils,biodisturbance degree,and symbiotic relationship between biological burrows,five ichnofabrics can be classified. Among them,the Ophiomorpha-Thalassinoides ichnofabric was mainly developed in the upper shoreface,the Palaeophycus ichnofabric was mainly developed in the middle shoreface,the Planolites-Talassionides ichnofabric was mainly developed in the lower shoreface,the Phycosiphon-Planolites ichnofabric is mainly developed in the upper shallow sea,and the Phycosiphon-Chondrites ichnofabric was mainly developed in the lower shallow sea. Based on analysis of the ichnofabrics and logging facies,it is believed that the coastal and offshore sedimentary environment was mainly dominated in the Neogene Sanya Formation in the study area. The first section of Sanya Formation transited from coast to shallow marine,while the second section of Sanya Formation was mainly dominated by shallow sea deposition. Based on the analysis of lithofacies,fossils,ichnofabric characteristics,logging facies and sedimentary microfacies of Sanya Formation,the sedimentary model of Neogene Sanya Formation in the northern part of the Qiongdongnan Basin has been established. It has an important guidance for the hydrocarbon exploration of the Neogene in the northern South China Sea.

Key words: ichnofabric; sedimentary environment; Sanya Formation; Neogene; Qiongdongnan Basin
1 概述

遗迹组构是沉积物(岩)中生物扰动或生物侵蚀作用遗留下来的总体结构和内部构造特征, 为物理过程和生物过程相互作用的产物(Ekdale and Bromley, 1983, 1991)。它可以表征地层的遗迹学属性和沉积学属性, 其中遗迹学属性包括遗迹组构中遗迹化石的组成和分异度、潜穴大小和丰度、交切关系、阶层分布及生物扰动强度等(Taylor and Goldring, 1993), 沉积学属性包括岩性、粒度、沉积构造、伴生的实体化石等。遗迹组构的控制因素主要是生物的殖居方式和殖居策略, 这不仅涉及到生物个体的行为习性, 而且还和沉积环境中的颗粒大小、底质特征、含氧量、营养水平、水体盐度、沉积速率、殖居窗和阶层类型等有关, 此外还受到生态演替、遗迹群落和成岩作用等的影响(Taylor et al., 2003)。与传统遗迹化石研究方法不同的是, 遗迹组构分析更强调生物活动与沉积物之间的相互关系, 特别是将底栖生物群落垂向分带的概念应用到遗迹组构的研究以后(Bromley and Ekdale, 1986), 更能充分利用沉积物中的遗迹学信息精确地解译沉积环境(Aguirre et al., 2010; Qi et al., 2012; 齐永安等, 2012; 宋慧波等, 2012; Dorador and Rodrí guez-Tovar, 2016; 牛永斌等, 2018)。

琼东南盆地是中国南海重要的天然气盆地, 前人以地震、测井资料为基础, 对该盆地进行了区域范围上的层序地层、物源和沉积相分析(Yuan et al., 2009; Yu et al., 2014; 黄卫等, 2015; Su et al., 2016; 付超等, 2017; 李超等, 2017), 研究重点主要集中于盆地中部深水区的坳陷带和南部的隆起带(杨玉卿等, 2011; 崔维平, 2012; 蔡国富, 2013), 而对盆地北部中央隆起带和坳陷带的研究相对较少, 详细的沉积环境和沉积演化分析尚未见公开报道。另外, 已有的相关研究手段和方法多以地震、测井资料为基础, 辅以岩心观测、实体化石和地球化学分析(魏魁生等, 2001; 张功成等, 2009; 蔡佳和王华, 2011; 邵磊等, 2010; 张义娜等, 2012; 刘传联, 2010), 从而缺乏与沉积环境紧密相关且研究区内发育非常丰富的遗迹学地质资料和研究证据。

因此, 笔者在对研究区7口取心井岩心详细观测的基础上, 识别出典型的遗迹化石; 利用成像测井、岩心室内切片、薄片观测与相关实验测试等, 分析遗迹化石的宏观、微观发育特征; 根据遗迹化石的类型、产状、丰度和分异度、扰动程度、生物潜穴之间的共生关系等划分遗迹组构; 通过遗迹组构的遗迹学和沉积学属性分析, 结合颗粒粒度、沉积构造和常规测井资料分析, 对琼东南盆地新近系的沉积环境进行详细分析, 并建立研究区新近系的沉积模式。该研究不仅为深入了解琼东南盆地沉积环境和沉积演化提供了新实证资料和研究视角, 而且在油气资源开发地质方面也有助于确定研究区储集层的规模、形态、走向、非均质性等, 从而指导井位部署和开发方案设计, 以提高琼东南盆地北部新近系的油气资源开发效率并降低成本。

2 地质背景

琼东南盆地位于南海北部的海南岛与西沙群岛之间海域(图 1), 是一个新生代含油气盆地。其北部为海南隆起, 南部为永乐隆起, 西部与莺歌海盆地相邻, 东北为神狐隆起(宋鹏等, 2021), 分布范围在东经108° 50'~111° 50'、北纬16° 50'~19° 00'之间, 总面积为3.9× 104~4.1× 104 km2(李绪宣和朱光辉, 2005; 赵民等, 2010; 刘见宝等, 2012; 何小胡等, 2017)。琼东南盆地是在中生代基底上发育的新生代陆内裂谷盆地, 新近系地层厚度一般大于3000 m, 最厚超过6000 m(蔡佳, 2017)。钻、录井资料揭示研究区地层自下而上依次为渐新统陵水组, 中新统三亚组、梅山组和黄流组, 上新统莺歌海组(图 2)。中新统三亚组是目前区域油气勘探的主要目的层, 也是文中研究的重点层位。三亚组可分为2段: 一段岩性为砂、泥岩的等厚互层, 局部见灰质; 二段以浅灰色、灰白色粉— 细砂岩和砾状砂岩为主, 夹薄层灰色泥岩和砂质泥岩。研究区新近系三亚组沉积环境为无障壁岛的滨— 浅海(蔡佳, 2017)。

图 1 琼东南盆地地理位置Fig.1 Location of Qiongdongnan Basin

图 2 琼东南盆地地层柱状图Fig.2 Stratigraphic column of Qiongdongnan Basin

3 遗迹组构特征

在对琼东南盆地7口取心井岩心详细观测的基础上, 识别出两大生态习性类型(居住迹和进食迹)的遗迹化石, 共14个属(表 1)。根据遗迹化石的类型、产状、丰度和分异度、扰动程度、生物潜穴之间的共生关系等, 可划分出5种遗迹组构: (1)Ophiomorpha-Thalassinoides 遗迹组构: (2)Palaeophycus 遗迹组构; (3)Planolites-Thalassinoides遗迹组构; (4)Phycosiphon-Planolites遗迹组构; (5)Phycosiphon-Chondrites遗迹组构。

表 1 琼东南盆地新近系三亚组遗迹化石统计 Table1 Statistics of ichnofossil of the Neogene Sanya Formation in Qiongdongnan Basin
3.1 Ophiomorpha-Thalassinoides遗迹组构特征

Ophiomorpha-Thalassinoides遗迹组构岩性以细砂岩为主, 夹泥岩薄层。在该遗迹组构中, 共识别出Arenicolites、Diplocraterion、Macaronichuns、Ophiomorpha、Palaeophycus和Thalassinoides等6种遗迹化石(图 3), 其中Arenicolites约占4.9%, Diplocraterion约占2.4%, Macaronichuns约占12.2%, Ophiomorpha约占39.0%, Palaeophycus约占12.2%, Thalassinoides约占29.3%。在岩心切面上, 以Ophiomorpha和Thalassinoides遗迹化石分布占比较大。生物扰动等级按Knaust(2012)的划分方案一般为2~4。生物潜穴交切关系分析表明, Ophiomorpha和Thalassinoides遗迹化石交切Arenicolites、Diplocraterion、Palaeophycus遗迹化石, 而Macaronichnus处于该遗迹组构底部, 不易被其他遗迹化石交切。在对应的成像测井动态图像上颜色变化幅度较大, 但整体颜色偏亮, 常见棕色或亮黄色斑点或条带, 揭示该遗迹组构生物潜穴充填物多为高电阻的砂质成分, 而生物潜穴周围的暗色条带则可能是Ophiomorpha潜穴的泥质衬壁, 一般呈低阻响应特征 (图 3-a红色箭头指示); 此外, 还有一些呈暗色斑点或短棒状的低阻响应特征一般为Palaeophycus类生物潜穴 (图 3-a绿色箭头指示)。生物潜穴伴生的沉积构造有块状层理、板状交错层理等。前人研究认为, 该遗迹组构中多数组成分子通常生活于滨岸环境中(Buatois and Má ngano, 1998)。综合岩性、遗迹化石和物理沉积构造特征, 认为该遗迹组构发育于临滨上部。

图 3 琼东南盆地新近系三亚组Ophiomorpha-Thalassinoides遗迹组构
a— 琼东南盆地, 新近系, STXX-X-1井的动态图像及岩心照片, 深度: 2571.58~2572.58 m, 动态图像上红色箭头指示该遗迹组构中Ophimorpha和Thalassinoides遗迹化石的生物潜穴的成像响应特征, 绿色箭头指示Palaeophycus生物潜穴成像响应特征; b— 遗迹组构素描图; c— 遗迹组构内各遗迹化石间的交切关系; d— 遗迹组构的分子组成与阶层分布。Fig.3 Ophiomorpha-Thalassinoides ichnofabric of the Neogene Sanya Formation in Qiongdongnan Basin
Op:Ophiomorpha; Th:Thalassinoides; Pa:Palaeophycus; Ar:Arenicolites; Di:Diplocraterion; Ma:Macaronichuns

3.2 Palaeophycus遗迹组构特征

Palaeophycus遗迹组构岩性以粉细砂岩、灰质细砂岩为主, 可见灰质斑块, 岩性较致密。在该遗迹组构中(图 4), 共识别出Bichordites、Palaeophycus、Planolites、Scolicia、Teichichnus和Thalassinoides等6种遗迹化石。遗迹化石分布面积统计结果表明: Bichordites约占1.3%, Palaeophycus约占58.8%, Planolites约占24.0%, Scolicia约占4.0%, Teichichnus约占2.6%, Thalassinoides约占9.3%, 以Palaeophycus遗迹化石在岩心上占比最大。生物扰动等级按Knaust(2012)的划分方案一般可达4~5。生物潜穴交切关系分析表明, 通常由Thalassinoides遗迹化石交切Bichordites、Palaeophycus、Planolites、Scolicia遗迹化石, 而Bichordites、Palaeophycus、Planolites、Scolicia遗迹化石不易相互交切, Teichichnus处于该遗迹组构最深阶层, 不易被其他遗迹化石交切 (图 4)。在对应成像测井动态图像上整体颜色偏亮, 可见大量沿层面分布的亮白色亮斑块或条带, 揭示潜穴充填物多为高阻的砂质充填 (图 4-a红色箭头指示)。该遗迹组构宿主沉积物层理遭受严重破坏, 成像图像上呈现亮暗相间的斑块模式 (图 4-a绿色箭头指示)。前人研究认为, 该遗迹组构中多数组成分子通常生活于滨岸的中— 下临滨环境中(Knaust and Bromley, 2012)。综合岩性、遗迹化石和物理沉积构造特征, 认为该遗迹组构发育于临滨中部。

图 4 琼东南盆地新近系三亚组Palaeophycus遗迹组构
a— 琼东南盆地, 新近系, STXX-X-1井的动态图像及岩心照片, 深度: 2568.58~2569.58 m, 动态图像上红色箭头指示该遗迹组构Palaeophycus类生物潜穴的成像响应特征, 绿色箭头指示沉积层理被生物扰动破坏, 呈斑块状; b— 遗迹组构素描图; c— 遗迹组构内各遗迹化石间的交切关系; d— 遗迹组构的分子组成与阶层分布。Fig.4 Palaeophycus ichnofabric of the Neogene Sanya Formation in Qiongdongnan Basin
Pa:Palaeophycus; Pl:Planolites; Th:Thalassinoides; Bi:Bichordites; Sc:Scolicia; Tei:Teichichnus

3.3 Planolites-Thalassinoides遗迹组构特征

Planolites-Thalassinoides遗迹组构岩性以粉砂岩、灰质细砂岩为主。在该遗迹组构中, 共识别出Bichordites、Palaeophycus、Planolites、Phycosiphon、Rhizocorallium、Scolicia、Teichichnus、Terebellina和Thalassinoides等9种遗迹化石 (图 5; 图 6)。各遗迹化石分布面积统计结果表明, Planolites和Thalassinoides遗迹化石在岩心上占比较大, 分别为21.7%和41.7%。生物扰动等级按Knaust(2012)的划分方案一般可达4~5。生物潜穴交切关系分析表明, 通常由Thalassinoides遗迹化石交切除Teichichnus以外的其他种类遗迹化石, 而Teichichnus遗迹化石依旧处于该遗迹组构的最深阶层, 不易被其他遗迹化石交切。在对应的成像测井动态图像上整体颜色偏亮, 常见亮色的网状潜穴或墙形潜穴, 揭示潜穴内部多为高阻的砂质充填 (图 5红色箭头指示, 图 6红色和绿色箭头所示), 也见有一些沿层面或微清晰的细小潜穴, 潜穴内颜色较暗, 揭示多为低阻的泥质充填 (图 5绿色箭头所示)。该遗迹组构伴生沉积构造有脉状层理、槽状交错层理、小型板状交错层理, 单个层系厚度变化较快。前人研究认为, 该遗迹组构中多数组成分子通常生活于临滨下部— 远滨环境中(MacEachern et al., 2010)。综合岩性、遗迹化石和物理沉积构造特征, 认为该遗迹组构发育于临滨下部。

图 5 琼东南盆地新近系三亚组Planolites-Thalassinoides遗迹组构(一)
a— 琼东南盆地, 新近系, STXX-X-1井的动态图像及岩心照片, 深度: 2575.58~2576.58 m, 动态图像上红色箭头指示Thalassinoides类遗迹化石生物潜穴成像响应特征, 绿色箭头指示该遗迹组构Planolites类遗迹化石的生物潜穴的成像响应特征; b— 遗迹组构素描图; c— 遗迹组构内各遗迹化石间的交切关系; d— 遗迹组构的分子组成与阶层分布。Fig.5 Planolites-Thalassinoides ichnofabric of the Neogene Sanya Formation in Qiongdongnan Basin(Ⅰ )
Pl:Planolites; Pa:Palaeophycus; Th:Thalassinoides; Bi:Bichordites; Sc:Scolicia; Tei:Teichichnus; Ph:Phycosiphon; Rh:Rhizocorallium; Ter:Terebellina

图 6 琼东南盆地新近系三亚组Planolites-Thalassinoides遗迹组构(二)
a— 琼东南盆地, 新近系, STXX-X-1井的动态图像及岩心照片, 深度: 2566.18~2567.18 m, 动态图像上红色箭头指示Thalassinoides类遗迹化石生物潜穴成像响应特征, 绿色箭头指示该遗迹组构Teichichnus类生物潜穴的成像响应特征; b— 遗迹组构素描图; c— 遗迹组构内各遗迹化石间的交切关系; d— 遗迹组构的分子组成与阶层分布。Fig.6 Planolites-Thalassinoides ichnofabric of the Neogene Sanya Formation in Qiongdongnan Basin(Ⅱ )
Pl:Planolites; Pa:Palaeophycus; Th:Thalassinoides; Bi:Bichordites; Sc:Scolicia; Tei:Teichichnus; Ph:Phycosiphon; Rh:Rhizocorallium; Ter:Terebellina

3.4 Phycosiphon-Planolites遗迹组构特征

Phycosiphon-Chondrites遗迹组构岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。在该遗迹组构中, 共识别出Chondrites、Palaeophycus、Phycosiphon、Planolites、Teichichnus和Terebellina等6种遗迹化石(图 7)。各遗迹化石分布面积统计结果表明: Phycosiphon约占38.8%, Planolites约占35.3%, Chondrites约占18.8%, Palaeophycus约占2.0%, Teichichnus约占4.1%, Terebellina约占1.0%。生物扰动等级按Knaust(2012)的划分方案一般可达2~3。生物潜穴交切关系分析表明, 通常由Chondrites遗迹化石交切其他种类遗迹化石。前人众多研究表明, Chondrites是厌氧环境前最后出现的遗迹化石, 通常处于较深阶层。在对应的成像测井动态图像上可见层状反射特征, 单层相对较薄; 成像测井图像上, 类似“ 鱼籽” 能连成片状的亮色斑多为Phycosiphon生物潜穴的成像测井响应特征(图 7红色箭头指示), 而离散的亮色斑点或短棒则多为 Planolites 生物潜穴的测井响应特征(图 7绿色箭头指示), 这和岩心上生物潜穴的形态与充填物非常一致。该遗迹组构伴生沉积构造有脉状层理、水平层理和小型交错层理等。前人研究认为, 该遗迹组构中多数组成分子通常生活于潮下带或浅海环境中(McIlroy, 2008)。综合岩性、遗迹化石和物理沉积构造特征, 认为该遗迹组构发育于浅海上部。

图 7 琼东南盆地新近系三亚组Phycosiphon-Planolites遗迹组构
a— 琼东南盆地, 新近系, STXX-X-1井的动态图像及岩心照片, 深度: 2564.18~2565.18 m, 动态图像上红色箭头指示该遗迹组构中Phycosiphon类的生物潜穴的成像响应特征, 绿色箭头指示Planolites类的生物潜穴的成像响应特征; b— 遗迹组构素描图; c— 遗迹组构内各遗迹化石间的交切关系; d— 遗迹组构的分子组成与阶层分布。Fig.7 Phycosiphon-Planolites ichnofabric of the Neogene Sanya Formation in Qiongdongnan Basin
Pl:Planolites; Ph:Phycosiphon; Ch:Chondrites; Pa:Palaeophycus; Tei:Teichichnus; Ter:Terebellina

3.5 Phycosiphon-Chondrites遗迹组构特征

Phycosiphon-Chondrites遗迹组构岩性以泥岩、泥质粉砂岩为主。在该遗迹组构中, 共识别出Chondrites、Phycosiphon、Planolites、Scolicia和Terebellina等5种遗迹化石(图 8)。各遗迹化石分布面积统计结果表明: Chondrites约占22.2%, Phycosiphon约占49.4%, Planolites约占18.0%, Scolicia约占2.2%, Terebellina约占8.2%, 以 Planolites 和Chondrites分布最多。生物扰动等级按Knaust(2012)的划分方案一般可达1~2。生物潜穴交切关系分析表明, 通常由Chondrites遗迹化石交切其他种类遗迹化石。在对应的成像测井动态图像上可见明暗相间的薄互层, 泥质层电阻率较低故在动态图像上呈现为暗色, 而砂质层电阻较高一般呈现为亮色; 成像测井图像上, 类似“ 鱼籽” 能连成片状的亮色斑多为Phycosiphon生物潜穴的成像测井响应特征(图 8红色箭头指示), 而离散的从簇式亮色斑点则多为Chondrites生物潜穴的响应特征(图 8绿色箭头指示)。前人研究认为该遗迹组构多数组成分子通常生活于潮下带或浅海环境中(Knaust, 2017)。综合岩性、遗迹化石和物理沉积构造特征, 认为该遗迹组构发育于浅海下部。

图 8 琼东南盆地新近系三亚组Phycosiphon-Chondrites遗迹组构
a— 琼东南盆地, 新近系, STXX-X-1井的动态图像及岩心照片, 深度: 2559.18-2560.18 m, 动态图像上红色箭头指示该遗迹组构Phycosiphon类的生物潜穴的成像响应特征, 绿色箭头指示Chondrites类的生物潜穴的成像响应特征; b— 遗迹组构素描图; c— 遗迹组构内各遗迹化石间的交切关系; d— 遗迹组构的分子组成与阶层分布。Fig.8 Phycosiphon-Chondrites ichnofabric of the Neogene Sanya Formation in Qiongdongnan Basin
Ph:Phycosiphon; Pl:Planolites; Ch:Chondrites; Ter:Terebellina; Sc:Scolicia

4 沉积环境与沉积演化

在对研究区遗迹组构精细解译的基础上, 结合研究区的岩石岩性、沉积序列、沉积构造、常规测井和电成像测井等地质资料的沉积属性信息的精细解译, 认为研究区三亚组沉积环境主要为滨岸— 浅海。根据岩石的矿物定量分析、微观结构特征、遗迹组构和测井资料详细分析, 又将研究区三亚组滨岸沉积环境细分为临滨上部、临滨中部和临滨下部, 浅海沉积环境细分为浅海上部和浅海下部。

4.1 滨岸沉积环境

4.1.1 临滨上部

岩性主要以细砂岩、灰质细砂岩为主, 碎屑颗粒分选中等, 以细粒为主, 部分中粒, 少量极细粒。镜下统计结果表明: 主要成分为石英, 占69.5%; 长石以钾长石为主, 部分长石被溶蚀形成铸模孔、长石溶孔; 少量泥晶菱铁矿充填于粒间孔内; 孔隙中等, 连通性中等。常规测井曲线呈微齿化钟形, 顶、底界面接触关系为突变型, 自然伽马值介于63~103 API之间。在成像测井图上表现为亮色, 常见棕色及亮黄色斑点或条带。常发育槽状交错层理和小型交错层理, 层内偶见暗色细层。Ophiomorpha-Thalassinoides遗迹组构大量发育, 一般以垂直潜穴和倾斜潜穴为主, 多为居住迹生物潜穴。

4.1.2 临滨中部

岩性主要以粉细砂岩、细砂岩为主, 碎屑颗粒以细粒为主, 部分中粒。镜下统计结果表明: 主要成分为石英, 占67%左右; 钾长石以正长石为主, 部分长石溶蚀形成铸模孔和长石溶孔, 见少量有孔虫等生屑; 孔隙中等, 连通性一般; 粒间孔隙多为泥质充填或粉晶菱铁矿充填, 偶见海绿石。测井曲线呈微齿化钟形, 自然伽马值整体低, 介于89~103 API之间。在成像测井图上整体表现为浅亮色, 可见大量沿层面分布的亮白色亮斑或条带, 潜穴充填物多为高阻的砂质充填。常发育小型交错层理。 Palaeophycus遗迹组构大量发育, 一般以倾斜潜穴和箱式网状潜穴为主, 多为居住迹生物潜穴。

4.1.3 临滨下部

岩性主要以细粉砂岩、灰质细砂岩为主, 碎屑颗粒分选较好, 以细粒为主, 部分中粒, 少量极细粒。镜下统计结果表明: 主要成分为石英, 占76%左右, 长石以钾长石为主; 少量泥质呈杂基不均匀分布于粒间孔内, 此外少量碳酸盐胶结物呈粉晶状不均匀分布; 孔隙中等发育, 但连通性较差。测井曲线呈中— 低幅度齿化箱形, 自然伽马值为90~123 API, 自上而下逐渐变大。在成像测井图上整体表现为浅亮色, 常见亮色的网状潜穴或倾斜的潜穴。常发育脉状层理、槽状交错层理和小型板状交错层理。Planolites-Thalassinoides遗迹组构大量发育, 遗迹化石分子开始多样化, 一般以倾斜潜穴和水平网状潜穴为主, 多为进食迹生物潜穴。

4.2 浅海沉积环境

4.2.1 浅海上部

岩性主要以粉砂质泥岩、泥岩为主, 碎屑颗粒分选较好, 以细粒为主, 部分极细粒, 少量中粒、粉砂。镜下统计结果表明: 主要成分为石英, 占64%左右; 长石以钾长石为主, 部分长石被溶蚀形成长石溶孔、铸模孔; 部分泥质与粉砂混杂呈杂基产出, 少部分呈条带状贯穿于岩石中, 见少量粉晶菱铁矿粉于粒间孔内; 此外, 少量黄铁矿产于沥青条带中, 岩石孔隙整体不发育, 连通性也差。测井曲线呈高幅度齿化箱形, 自然伽马值为123~164 API, 自上而下迅速增大。在成像测井图上, 整体颜色偏暗, 多处呈亮色的沿层面或近层面分布亮色棒状或条状斑块。常发育脉状层理、水平层理和小型交错层理。Phycosiphon-Planolites遗迹组构大量发育, 一般以倾斜潜穴和蹼状构造为主, 多为进食迹生物潜穴。

4.2.2 浅海下部

岩性主要以泥岩、泥质粉砂岩为主, 碎屑颗粒分选较好, 以极细粒为主, 部分细粒。镜下统计结果表明: 主要成分为石英, 占60%左右, 长石以钾长石为主; 岩屑以变质岩为主; 有孔虫不均匀产于粒间, 以体积较小的浮游型为主, 粒间见少量海绿石呈椭圆状产出; 岩石孔隙不发育, 局部见泥质呈杂基分布粒间孔内。测井曲线呈微齿形, 自然伽马值为124~158 API, 相较于其他沉积环境数值整体较大。在成像测井图上整体颜色为暗色, 可见明暗相间的薄互层。常发育水平层理和块状层理。Phycosiphon-Chondrites遗迹组构大量发育, 一般以近水平潜穴为主, 多为进食迹。

通过对取心段三亚组一段的遗迹组构详细分析, 发现遗迹组构自下而上表现为Ophiomorpha-Thalassinoides→ Palaeophycus→ Planolites-Thalassinoides→ Phycosiphon-Planolites→ Phycosiphon-Chondrites的演变规律, 揭示出沉积环境由滨岸过渡为浅海, 沉积微相依次为:临滨下部→ 临滨中部→ 临滨上部→ 临滨中部→ 临滨上部→ 临滨中部→ 临滨下部→ 浅海上部→ 浅海下部(图 9)。三亚组二段的岩性总体以粉砂质泥岩、泥岩为主, 自然伽马曲线值整体偏大, 呈高幅度变化, 曲线形态为齿化箱形; 在成像测井图上整体颜色偏暗, 可见明暗相间的薄互层, 常发育水平层理; 测井相分析表明三亚组二段的沉积环境主要为浅海沉积。最后, 综合研究区三亚组岩相、生物化石、遗迹组构特征和测井相和沉积微相分析, 建立了琼东南盆地中央隆起区新近系三亚组的沉积模式(图 10)。

图 9 琼东南盆地STXX-X-6井新近系三亚组岩心段沉积相综合柱状图Fig.9 Comprehensive histogram of sedimentary facies of the Neogene Sanya Formation from Well STXX-X-6 in Qiongdongnan Basin

图 10 琼东南盆地新近系沉积模式Fig.10 Sedimentary model of the Neogene in Qiongdongnan Basin

5 结论

1)在对琼东南盆地新近系三亚组7口取心井岩心详细观测的基础上, 识别出两大生态习性类型(居住迹和进食迹)的遗迹化石, 共14个属。根据遗迹化石的类型、产状、丰度和分异度、扰动程度、生物潜穴之间的共生关系等, 共划分出5种遗迹组构: Ophiomorpha-Thalassinoides遗迹组构主要发育在临滨上部沉积环境中; Palaeophycus遗迹组构主要发育在临滨中部沉积环境中; Planolites-Thalassinoides遗迹组构主要发育在临滨下部沉积环境中; Phycosiphon-Planolites遗迹组构主要发育在浅海上部沉积环境中; Phycosiphon-Chondrites遗迹组构主要发育在浅海下部沉积环境中。

2)在遗迹组构精细解译的基础上, 结合岩性、沉积序列、沉积构造、常规测井和电成像测井等地质资料的沉积属性信息的精细解译, 认为琼东南盆地北部三亚组沉积环境主要为滨岸— 浅海, 滨岸沉积环境细分为临滨上部、临滨中部和临滨下部, 浅海沉积环境细分为浅海上部和浅海下部。遗迹组构自下而上的演变揭示三亚组一段沉积环境由滨岸过渡为浅海, 三亚组二段的沉积环境主要为浅海。综合岩相、生物化石、遗迹组构特征和测井相和沉积微相分析, 建立了琼东南盆地中央隆起区新近系三亚组的沉积模式。

(责任编辑 张西娟; 英文审校 刘贺娟)

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