大兴安岭地区突泉盆地侏罗系充填序列及暗色泥岩发育特征

丁秋红，陈树旺，郑月娟，王杰，李永飞，张健，苏飞，李晓海，郜晓勇

（沈阳地质矿产研究所，辽宁沈阳110034）

大兴安岭地区突泉盆地侏罗系充填序列及暗色泥岩发育特征

丁秋红，陈树旺，郑月娟，王杰，李永飞，张健，苏飞，李晓海，郜晓勇

（沈阳地质矿产研究所，辽宁沈阳110034）

突泉盆地的侏罗系火山－沉积地层充填序列划分为3个级别的火山－沉积旋回，包括2个一级旋回，5个二级旋回.主要发育于红旗组的暗色泥岩具有一定的生烃潜力，综合评价为中等—好烃源岩，万宝组暗色泥岩生烃潜力较差.上古生界二叠系暗色泥岩具有较大的生烃潜力，是今后进一步加强油气基础调查的工作方向.

暗色泥岩；充填序列；侏罗系；突泉盆地；大兴安岭

近年来，随着油气勘探领域的不断扩展［1］，松辽外围地区中新生代盆地群与油气有关的基础地质调查工作逐步深入，笔者在大兴安岭油气地质工作程度较低的重点盆地区开展的油气基础地质调查工作也取得了一定的成果.本文主要根据近2年来对突泉盆地的地质调查工作，结合煤田部门的钻孔资料，对突泉盆地的侏罗系充填地层序列特征进行了研究，对暗色泥岩的有机质性质、成熟度及生烃潜力进行了初步探讨，为研究盆地的演化、区域构造、寻找有力烃源岩和勘探目的层系提供重要依据.

1 区域地质特征

突泉盆地地处大兴安岭中段东麓，位于大兴安岭隆起带与松辽沉降带之间，呈北东向展布，面积约为2160 km2，为典型的陆内盆地.晚三叠世前为盆地基底演化阶段.盆地内东西向构造主要发育在晚古生代地层中，尤其是东西向褶皱构造均发育在中二叠统哲斯组（P2z）中，东西向构造形迹普遍遭到强烈的破坏，致使形迹连续性较差,是本区形成早的构造，被多次改造.北东、北西向构造在本区较为发育，其构造形迹遍布全区，地质体无论老新均遭其切割，山脉、河谷的展布均受其影响.盆地区内的褶皱和断裂构造较为发育.

盆地内的侏罗系以陆相火山－沉积岩系发育为特征，尤其晚侏罗世火山活动强烈、频繁，经历了2次完整的火山－沉积作用旋回.早、中侏罗世含煤地层发育，晚侏罗世火山岩、火山碎屑岩发育，在盆地内沉积了巨厚的中生代火山－沉积地层（图1）.

2 盆地充填物及其沉积岩相

盆地内侏罗系自下而上包括红旗组、万宝组、巨宝组［2］、付家洼子组、满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组，为厚度达916～5469 m的陆相碎屑沉积岩－火山岩－火山碎屑岩充填（图2）.

（1）下侏罗统红旗组（J1h）

厚63～820 m.其底界不整合在古生代变质火山岩、砂板岩之上.根据岩性和岩相特征可以分为上下两段.下部砾岩段（J1h1）厚20～220 m，为灰白色砾岩夹薄层砂岩；上部含煤段（J1h2）厚43～600 m，为砂岩、粉砂岩、泥岩及数层可采煤层组成.产植物、双壳类等化石［3］.主相序为河流冲积扇相－沼泽相－滨、浅湖相－半深湖相－沼泽相及河流相.下段由2个沉积成因单元构成，沉积主相序由下至上依次为①冲积相：杂色、黄褐色、灰绿色砾岩、细砾岩，砾石物质成分复杂，有轻变质砂岩、板岩、变质凝灰岩、花岗岩、石英岩等，粒径一般2～5 cm，大者25 cm，砾石分选磨圆均较差，砂质胶结；②河流－沼泽相：灰色、灰黑色砂岩、细砾岩、粉砂岩、泥岩.上段由3个沉积成因单元构成，沉积主相序由下至上依次为①河流－沼泽相：灰色、深灰色砂岩，含1～2层，局部可采，具斜交层理，含植物化石；②滨、浅湖相-半深湖－沼泽相：以黑色泥岩、粉砂岩为主，含可采煤层13～15层，具水平层理、波状层理，含植物、双壳、孢粉化石；③河流相：灰色、灰绿色砾岩夹薄层状砂岩、泥岩，具平行层理.

（2）中侏罗统万宝组（J2w）

厚240～688 m.平行不整合于红旗组之上的一套陆相含煤地层.根据岩性和岩相特征可以分为上下两段.下部砾岩段（J2w1）：灰黄色、灰色砾岩夹砂岩，灰白色、灰色中、细砂岩为主，夹粗砂岩及角砾岩薄层，局部夹凝灰岩；上部含煤段（J2w2）：灰黑色和黑色细砂岩、粉砂岩、泥岩夹凝灰质砂岩及可采煤层1～5层.产植物、孢粉和双壳类化石.由2个沉积成因单元构成，沉积主相序由上至下依次为①洪、冲积－河流相：底部灰色、灰白色砾岩，砾石成分以轻变质砂岩、板岩、石英岩砾、泥岩砾为主，下部砾石一般5～10 cm，最大者达35 cm，上部砾石一般2～3 cm，最大者达7 cm，次圆状，无分选，泥质胶结；②滨、浅湖相－湖沼相：灰色、灰黑色细砂岩，粉砂岩，黑色泥岩，具水平层理，发育泥质结核.

（3）中侏罗统巨宝组（J2j）

厚300～1425 m.现定义为整合于万宝组之上的一套酸性火山碎屑岩.下部和上部为酸性凝灰岩，中部为凝灰质砂、砾岩.底界以厚层状灰色凝灰岩与万宝组分界，其顶界以付家洼子组杂色凝灰质砾岩出现分界.

该组由喷发相的空落堆积及间歇性的火山沉积物组成.由3个成因地层单元构成，由下至上依次为①喷发-沉积相：灰色、浅灰色凝灰岩、晶屑凝灰岩，凝灰质粉砂岩，平行层理发育，岩质致密坚硬，具有沉积特点，产植物化石碎片.局部发育凝灰质砾岩、角砾岩；②河流、湖泊相：灰绿色、灰黄色凝灰质砾岩、砂岩，砾石成分以变质砂岩、凝灰岩为主，磨圆好，分选差，粒度0.5～3 cm，凝灰质胶结；③喷发-沉积相：黄褐色、灰白色晶屑凝灰岩.

（4）侏罗统付家洼子组（J3f）

厚度15～500 m.介于巨宝组与满克头鄂博组之间的特定层位［4］，岩性为紫色、紫灰色砾岩、凝灰质砾岩、砂砾岩、砂岩夹灰绿色、暗灰色凝灰质砂岩、粉砂岩和页岩.其底界以凝灰质砾岩与巨宝组凝灰岩分界，与下伏地层巨宝组平行不整合接触，上部被满克头鄂博组凝灰质熔岩或凝灰质砂岩所覆盖，呈整合接触.

该组以紫色火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩为特征.总体为1个成因地层单元，以河流－湖泊相沉积为主，间有火山喷发－沉积相.下部以紫灰色、浅灰色凝灰质砾岩、砂岩为主，厚层状，致密坚硬（可用为建筑石材）❶吉林省煤炭工业管理局煤田地质勘探公司.吉林省洮南县万红区找矿地质报告.1965.，水平层理发育；中部以晶屑岩屑凝灰岩为主；上部紫色凝灰质细、中砂岩，具交错层理.

（5）上侏罗统满克头鄂博组（J3mk）

厚58～488 m.本次工作在突泉盆地划分的满克头鄂博组为吉林区调队（1977）在1∶20万突泉幅划分的付家洼子组的酸性熔岩及其火山碎屑岩段部分❷吉林省地质矿产局.1∶20万突泉幅区域地质调查报告（地质部分）.1977..将突泉县阎家屯－夏家屯付家洼子组剖面中岩石成分以酸性和酸性偏碱性为主的1～8层划归满克头鄂博组，宝石－大黑山付家洼子组的另一条剖面的1～5层亦划归满克头鄂博组.满克头鄂博组在突泉盆地岩性为偏碱性流纹岩、偏碱性流纹质熔结角砾岩、凝灰质角砾岩、中酸性熔结凝灰岩夹含角砾中酸性岩屑晶屑凝灰岩，平行不整合在付家洼子组之上，被玛尼吐组紫灰色安山岩整合覆盖.

该组以酸性火山熔岩、酸性火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩为主，总体由1个成因地层单元构成.以火山喷发－沉积相为主，火山喷发间隙发育湖泊环境沉积.由流纹岩、岩屑晶屑凝灰岩、熔结角砾岩、凝灰质中砂岩构成2个酸性火山喷发旋回.

（6）上侏罗统玛尼吐组（J3mn）

厚度100～779 m.本次工作在突泉盆地划分的玛尼吐组为吉林区调队（1977）在1∶20万突泉幅划分的付家洼子组粗面安山岩、安山岩段部分.将突泉县阎家屯－夏家屯付家洼子组剖面中岩石成分以中性和中性偏碱性为主的9～25层划归玛尼吐组，宝石－大黑山付家洼子组的另一条剖面的6～28层亦划归玛尼吐组.玛尼吐组在突泉盆地岩性为中性和中性偏碱性火山熔岩，岩性包括粗面安山岩、火山碎屑岩夹沉积岩和少量酸性火山岩的地层，与上覆白音高老组为整合接触.

该组以中性和中性偏碱性火山熔岩为主，总体由1个成因地层单元构成.以火山喷发－溢流相为主，火山喷发间隙发育湖泊环境沉积.由粗面安山岩、安山质凝灰角砾溶岩、层凝灰岩构成2个中酸性火山喷发旋回.

（7）上侏罗统白音高老组（J3b）

厚度140～769 m.在洮安万红盆地至突泉地区，吉林省区测队（1977）称为宝石组，吉林省地矿局（1997）在《吉林省岩石地层》［2］一书中统一改称为白音高老组.白音高老组在突泉盆地岩性为灰绿色、灰黄色、灰白色等火山碎屑沉积岩、沉积火山碎屑岩及少量火山碎屑岩，局部夹正常碎屑沉积岩、中酸性、酸性凝灰质熔岩及磁铁矿砂岩薄层.产昆虫、叶肢介化石.

白音高老组以火山碎屑沉积岩、沉积火山碎屑岩为主，总体由1个成因地层单元构成.以湖泊沉积环境为主，间夹火山喷发－沉积.

3 火山－沉积地层充填序列

目前，对陆相盆地地层充填序列的研究较多［5-9］，相对于海相地层，陆相盆地地层充填序列更具复杂性和控制因素多样性.根据突泉盆地火山－沉积充填物的演化特点，充分考虑了构造运动、岩浆活动的控制因素，在对突泉盆地进行岩石地层划分的基础上，依据岩石组合、岩性及岩相演化特点、沉积构造、构造界面的观察和研究，将突泉盆地的侏罗系火山－沉积地层充填序列划分为3个级别的火山－沉积旋回.其中，包括2个一级旋回，5个二级旋回和12个三级旋回（图2）.

第一个一级旋回（Ⅰ1）由3个二级旋回组成，即红旗组（Ⅱ1）、万宝组（Ⅱ2）和巨宝组（Ⅱ3）火山－沉积岩系组成，为盆地的第一个火山－沉积作用阶段.第二个一级旋回（Ⅰ2）由2个二级旋回组成，即付家洼子组（Ⅱ4）、满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组（Ⅱ5）火山－沉积岩系组成，为盆地的第二个火山－沉积作用阶段.

二级旋回Ⅱ1，相当于红旗组沉积岩系，按岩性特征和形成条件进一步划分为3个三级旋回（Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3）.红旗组为盆地内的重要煤系地层，是在二叠系基底上发育起来的.煤系沉积初期，地形高差较大，形成了多个阶段性的冲积型沉积，随着地壳升降运动的相对稳定和夷平作用，形成了湖泊相和沼泽相的交互沉积.旋回的演变特征为山间河流冲积相→沼泽相→滨、浅湖相-半深湖相→沼泽相→河流相.

二级旋回Ⅱ2，相当于万宝组沉积岩系，可进一步划分为2个三级旋回（Ⅲ4、Ⅲ5）.万宝组为盆地内的第二次成煤环境，但当时地壳振荡运动频繁，沉积均衡时期少，不利于成煤.旋回的演变特征为山间冲积、河流相→滨、浅湖相→沼泽相.

二级旋回Ⅱ3，相当于巨宝组沉积岩系，可进一步划分为3个三级旋回（Ⅲ6、Ⅲ7、Ⅲ8）.此时附近地区可能有间歇性火山喷发，以火山凝灰物质为主夹沉积岩.旋回的演变特征为喷发－沉积相→河流、湖泊相→喷发－沉积相.

二级旋回Ⅱ4，相当于付家洼子组沉积岩系，由1个三级旋回（Ⅲ9）构成.为远离火山喷发地的河流－湖泊相沉积，沉积物中有大量凝灰物质.

二级旋回Ⅱ5，相当于满克头鄂博组、玛尼吐组和白音高老组火山－沉积岩系，由3个三级旋回（Ⅲ10、Ⅲ11、Ⅲ12）构成，为一套酸性-中酸性-酸（偏碱）性火山喷发旋回，沿北北东向大兴安岭主脊断裂喷发，在盆地内形成北东东向展布的流纹质、英安质及粗安质火山熔岩及其火山碎屑岩沉积.该旋回在全区比较稳定，喷发沉积韵律普遍发育，由8～12个韵律组成.大量火山碎屑物质经流水搬运作用，沉积在湖盆内，形成磨圆度好、水平层理和微层理发育的多层火山碎屑沉积和正常沉积，并保存有湖相生物化石.

4 暗色泥岩的发育特征

4.1 地质特征

盆地内的侏罗系暗色泥岩发育在红旗组和万宝组.红旗组出露面积很小，在突泉北部仅见于在杨家油坊-碱土屯一带，呈北东-南西向零星出露；在突泉南部见于葛家屯一带.据钻孔资料揭露的地层，红旗组（J1h）暗色泥岩累计厚度大于90.4 m，单层最大厚度为14.7 m.万宝组主要分布在突泉黑顶山南部，莲花山-龙门山的西侧和团结、万宝及闹牛山周围.据钻孔资料揭露，在接触面上见有次生铁染现象，故具有底砾岩的特征，不整合于红旗组之上，并与二叠系哲斯组呈超覆接触关系.万宝组（J2w）暗色泥岩累计厚度大于43.3 m，单层最大厚度为24.3 m.

4.2 有机地球化学特征

突泉盆地的侏罗系暗色泥岩样品，分别采自煤矿井和野外露头剖面.

有机地球化学分析结果表明，在煤矿样品中，红旗煤矿的烃源岩为黑色泥岩，其有机质含量（TOC）均大于2%，氯仿沥青“A”最大值为0.08%，最小值为0.015%，平均值为0.05%.综合评价红旗煤矿烃源岩为中等—好.牛海煤矿区的烃源岩为暗色泥岩，其有机质含量（TOC）最大值为6.9%，最小值为1.15%，平均值为3.43%；氯仿沥青“A”最大值为0.11%，最小值为0.029%，平均值为0.067%.综合评价牛海煤矿烃源岩为好烃源岩.

在露头剖面中，黑顶山剖面烃源岩为暗色泥岩，其有机质含量（TOC）最大值为1.53%，最小值为0.99%，平均值为1.05%；氯仿沥青“A”较低，为好烃源岩.永安剖面烃源岩的有机质含量（TOC）和氯仿沥青“A”较低，为差烃源岩［10］.

突泉盆地周边的晚古生代中二叠统哲斯组暗色泥岩样品，采自好田附近的野外露头剖面，其泥岩有机碳含量（TOC）为0.54%；烃源岩热解最高峰温度（Tmax）为450～580℃，属高成熟阶段［11］.

5 结论

突泉盆地的侏罗系火山－沉积地层充填序列划分为3个级别的火山－沉积旋回，包括2个一级旋回，5个二级旋回，12个三级旋回.主要发育于红旗组的暗色泥岩具有一定的生烃潜力，综合评价为中等—好烃源岩，万宝组暗色泥岩生烃潜力较差.红旗组、万宝组沉积充填物具沉积成因的碎屑储集岩有砂岩、砂砾岩等，具有较好的储层条件.其上覆地层为中基性－酸性火山岩、火山碎屑岩，部分层段因裂隙发育并串通孔隙，也可构成较好的油气储集层.此外，突泉盆地上古生界二叠系暗色泥岩具有较大的生烃潜力，烃源岩热解最高峰温度属高成熟阶段，并且具有海相沉积的优越沉积环境，所以，古生界含油气系统也应是今后进一步加强油气基础调查的工作方向.

致谢：本文所涉及的所有暗色泥岩样品由大庆油田有限责任公司勘探开发研究院有机地球化学实验室分析.共同参加野外工作的还有沈阳地质矿产研究所的庞庆邦研究员、刘世伟教授级高级工程师，对他们的辛勤劳动和支持表示衷心的谢意！

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Abstract：According to the evolvement features,the filling sequence of the Jurassic volcanic-sedimentary strata in the Tuquan Basin,Daxinganling region can be assigned to three grades of volcanic-sedimentary cycles,including 2 cycles of Grade I,5 cycles of Grade II and several cycles of Grade III.The organic geochemical characteristics show that the melamudstone in Jurassic Hongqi formation is medium to good grade of source rock for hydrocarbon,while that in the Wanbao formation is relatively poor.The high maturity of the Permian melamudstone is favorable to the formation of Permian hydrocarbon source rocks,indicating that the Paleozoic strata should be the focal point for the future investigation.

Key words：melamudstone;filling sequence;Jurassic;Tuquan Basin;Daxinganling region

THE DEVELOPMENT OF MELAMUDSTONE AND THE JURASSIC FILLING SEQUENCE IN TUQUAN BASIN,DAXINGANLING REGION

DING Qiu-hong,CHEN Shu-wang,ZHENG Yue-juan,WANG Jie,LI Yong-fei,ZHANG Jian,SU Fei,LI Xiao-hai,GAO Xiao-yong
（Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,Shenyang 110034,China）

1671-1947（2010）03-0203-05

P588.2

A

2009－12－17；

2009-12-24.李兰英编辑.

中国地质调查局“松辽外围中新生代盆地群油气地质综合调查”项目（编号1212010782001）资助.

丁秋红（1964—），女，博士，研究员，1990年毕业于长春地质学院地质系地层古生物专业，现从事中生代地层古生物研究及区域地质调查工作，通信地址沈阳市黄河北大街1号，邮政编码110034，E-mail//sydqiuhong@cgs.gov.cn