第２６卷１ｌ期 ２０１４年１１月 ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７４—１８０３．２０１４．１１．０２ 中国煤炭地质 ＣＯＡＬ ＧＥＯＬＯＧＹ ＯＦ ＣＨＩＮＡ Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．１１ ＮＯＶ． ２０１４ 文章编号：１６７４一ｌ８Ｏ３（２Ｏｌ４）１ １—００１２－０５ 济阳坳陷桩海地区中生界同位素年代地层学研究 刘华 （中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营２５７０１５） 摘要：济阳坳陷中生界分布广泛，具有油气成藏的基本地质条件，并取得了一定的勘探发现，但其勘探程度和研究 程度相对较低，包括地层划分、沉积体系、储层特征、控藏因素等。特别是地层时代、分层与分界等基本的地质问题 尚存在不同的观点和认识。根据区内１４口井的１Ｏ个火山岩全岩样品和７９个小于２ｔｒｍ的泥岩自生伊利石样品，开 展Ｋ—Ａｒ法同位素年代地层学测定，分别确定了中生界的坊子组、蒙阴组、三台组和西洼组的绝对年龄值，将坊子 组划归下侏罗统，蒙阴组为中侏罗统，缺失上侏罗统，并明确了各组的接触关系。 关键词：火山岩；自生伊利石；Ｋ—Ａｒ法同位素测年；中生界；济阳坳陷 中图分类号：Ｐ５９５ 文献标志码：Ａ Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｍｅｓｏｚｏｉｃ Ｉｓｏｔｏｐｉｃ Ｃｈｒｏｎｏｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙ ｉｎ Ｚｈｕａｎｇｈａｉ Ａｒｅａ，Ｊｉｙａｎｇ Ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ ＬｉｕＨｕａ （Ｇｅｏｓｅｉｅｎｅｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｇｌｉ Ｏｉｌｉｆｅｌｄ Ｂｒａｎｃｈ，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２５７０１５） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅｓｏｚｏｉｃ ｓｔｒａｔａ ａｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｊｉｙａｎｇ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ ｂａｓｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｉｎｇ．Ｓｏｍｅ ｐｒｏｓ・ ｐｅｃｔｉｎｇ ｆｉｎｄｉｎｇｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｒｃｈｉｖｅｄ，ｂｕｔ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｌｏｗ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｅｇｒｅｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｏｎ ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｖｉ— ｓｉｏｎ，ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｓｙｓｔｅｍ，ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｄｅａｓ ａｎｄ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｓ ｅｘｉｓｔ— ｅｄ Ｏｉｌ ｂａｓｉｃ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｓｔｒａｔａ ａｇｅｓ，ｄｉｖｉｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ １０ ｖｏｌｃａｎｉｃ ｒｏｃｋ ｂｕｌｋ—ｒｏｃｋ ｓａｍｐｌｅｓ ａｎｄ ７９ ｍｕｄｓｔｏｎｅ＜ ２ｔｚｍ ａｕｔｈｉｇｅｎｉｅ ｉｌｌｉｔｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｆｒｏｍ １４ ｂｏｒｅｈｏｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ，ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｓｏｔｏｐｉｃ Ｋ—Ａｒ ｍｅｔｈｏｄ ｃｈｒｏｎｏｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃ ｄａｔｉｎｇ．Ｔｈｕｓ ａｂｓｏ・ ｌｕｔｅ ａｇｅｓ ｏｆ Ｍｅｓｏｚｏｉｃ Ｆａｎｇｚｉ，Ｍｅｎｇｙｉｎ，Ｓａｎｔａｉ ａｎｄ Ｘｉｗａ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈａｔ ｉｓ ｓｅｔｔｌｅｄ ｔｈｅ Ｆａｎｚｉ Ｆｏｒｍａ— ｔｉｏｎ ｉｎｔｏ Ｌｏｗｅｒ Ｊｕｒａｓｓｉｃ Ｓｅｒｉｅｓ，Ｍｅｎｇｙｉｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｉｄｄｌｅ Ｊｕｒａｓｓｉｃ Ｓｅｒｉｅｓ，ｗｈｉｌｅ Ｕｐｐｅｒ Ｊｕｒａｓｓｉｃ Ｓｅｒｉｅｓ ｈｉａｔｕｓ，ｔｈｅｎ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｍ ｄｅｃｉｄｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｏｌｃａｎｉｃ ｒｏｃｋ；ａｕｔｈｉｇｅｎｉｃ ｉｌｌｉｔｅ；ｉｓｏｔｏｐｉｃ Ｋ—Ａｒ ｍｅｔｈｏｄ ｄａｔｉｎｇ；Ｍｅｓｏｚｏｉｃ Ｅｒａｔｈｅｍ；Ｊｉｙａｎｇ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ ０引言 与松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔、塔里木等以中 生界为主要烃源层系和勘查层系的盆地相比ｎ ，渤 陷、富林洼陷和高青凸起开展了以中生界为主要目 的层系的油气专探，并取得了油气新发现，中生界表 海湾、南黄海、南阳等盆地的中生界仅仅是勘探层系 之一 。其勘查程度和研究程度远不如上部的古 近系、新近系以及下部的古生界和太古界。 济阳坳陷钻遇到中生界的探井近７００口，其中 近１／４钻井有油气显示。先后发现了义和庄凸起北 坡中生界碎屑岩油藏和煌斑岩油藏、孤南２—７井区 砂砾岩油藏、新桩１０１井区和老２１井区的火山岩油 现出良好的含油气远景。 由于受沉积环境和后期构造运动改造的影响， 中生界横向变化较大、内部结构复杂、地震反射特征 不清晰、古生物化石稀少，因而研究程度相对较低， 包括地层划分、沉积体系、储层特征、控藏因素等，特 别是地层时代、分层与分界等基本的地质问题尚存 在不同的观点和认识 。 桩海地区位于济阳坳陷东北部，包括埕北断裂 与桩西断裂之间的桩西洼陷及五号桩一长堤断裂以 藏、埕北１１Ａ一５井中生界潜山风化壳油藏和埕北古 ６井潜山内幕砂岩油气藏 。近年来，先后在青东凹 基金项目：中石化胜利油田公司勘探项目《桩海地区中生界同位素 年龄测定与地层划分对比》资助。 作者简介：刘华（１９６２－－），男，四川成都人，高级工程师，博士，主要研 究方向为沉积学与油气资源评价。 收稿日期：２０１４－０９－２３ 责任编辑：唐锦秀 东的黄河口凹陷（图１）。 本文选择钻遇中生界火山岩和泥岩样品，拟通 过同位素年代地层学测定，解决中生界地层的年代 归属问题。 １中生代地层划分现状 中生界在鲁东、鲁西和郯庐断裂带内部地区有 着不同的岩石地层单元。自２０世纪２０年代，谭锡畴 １１期 刘华：济阳坳陷桩海地区中生界同位素年代地层学研究 １５ 岩、暗红色泥岩、灰绿色泥岩、碳质泥岩及粉砂质泥 伴随放出一个 光子而形成稳定同位素４０Ａｒ，衰变 的这部分４０Ｋ约占１０．６７％。 ４－２＿２测年结果的解释 岩等。采集的这些样品新鲜，适合进行同位素定年。 ４．１．１火山岩样品的处理 将所采集的ｌ０块火山岩样品，进行了人工破 碎，然后过５０目筛，选取每个样品５ｇ左右用于Ｋ—Ａｒ 法分析。 ４．１．２泥岩样品的处理 火山岩与伊利石样Ｋ—Ａｒ同位素年龄测试是在 中国石油天然气股份有限公司石油勘探开发研究院 实验中心测定的。利用分光光度计对样品的Ｋ含量 进行测定。Ａｒ同位素测试仪器为ＭＭ５４００静态真空 在泥岩、粉砂质泥岩等的形成过程中，自生的伊 利石为＜２ ｍ的粘土粒级Ｉ 】，而陆源碎屑物＞２１．ｚｍ，从 而可以通过沉淀法、离心机法分选出自生的伊利石 质谱仪。样品在１ ５００￣Ｃ左右熔化的同时，加入准确 定量的３８Ａｒ稀释剂，测定混合稀释剂后的同位素比 值（４０Ａｒ／３８Ａｒ）ｍ和（３８Ａｆｆ３６Ａｒ）ｍ，进而求出样品的 样品。 对所采集的１９块泥岩岩心和ｌ块岩屑样品经手 工仔细破碎后，过２００目筛，然后倒入试管中与蒸馏 水混合。按Ｓｔｏｋｅ沉降公式，通过控制沉淀时间，使＞ ２ｌｘｍ陆源碎屑物沉入水底，悬浮液中保留着＜２１ｘｍ 的自生伊利石。将此悬浮液在离心机中通过控制转 速与时间，就可以提取不同粒级的自生伊利石样 。 进行同位素测年过程中，确定样品曾经历过的 温度至关重要。伊利石结晶度反映的是其结晶程 度，可以用于划分变质等级和分析热演化程度，国际 上广泛采用的是Ｋｕｂｌｅｒ指数ｎ １，即ｘ射线衍射图上 伊利石（ＯＯ１）主衍射峰（１０Ａ＝１．０ｎｍ）的半高宽。结晶 度大于０．４２时为成岩阶段（温度＜２００￣Ｃ），０．４２ ０．２５ 为埋藏变质阶段（２ｏ０℃～３ｏ０℃），而小于０．２５时指 示浅变质阶段（相当于低绿片岩相，＞３００￣Ｃ）。 样品测年之前，对所分选出的ｌ一２１ｘｍ自生伊 利石在自然定向片上通过ｘ射线衍射进行了结晶度 分析。针对所采集的２０个含泥碎屑岩样品，经碎样 后分选出了７９个小于２ ｍ的伊利石样品，通过ｘ射 线衍射分析了矿物成分与多型及伊利石、绿泥石结 晶度。从而确定了所测年样品中的具体矿物成分及 伊利石多型与结晶度，从测试结果来看，样品结晶度 均大于０．４２，符合Ｋ—Ａｒ法测年的要求。 ４＿２ Ｋ—Ａｒ测年的原理与结果解释 应用沉积岩中自生伊利石Ｋ—Ａｒ同位素测年确 定沉积年龄，是目前国内外以同位素年代学法确定 沉积年龄中使用广泛、相对较成功的方法。 根据使用样品可分为全岩样和伊利石样两种方 法。利用沉积岩中＜２１，ｚｍ自生伊利石的Ｋ—Ａｒ同位 素测年获得沉积年龄，国际上已有成功的先例［１８－２０ 。 ４．２．１ Ｋ—Ａｒｉ＇￣Ｊ年的基本原理 Ｋ－Ａｒ法测定地质年龄的原理是基于４０Ｋ经自 然衰变转变为稳定同位素４０Ａｒ。４０Ｋ具有两种衰变 方式：一是以 一衰变形成稳定同位素４０Ｃａ，衰变的 这部分４０Ｋ占其总量的８９．３３％；二是以电子俘获并 放射性成因４０Ａｒ＊。再根据样品的钾含量测定值， 由公式计算Ｋ—Ａｒ同位素年龄。 表２列出了７口探井中１０个火山岩的全岩Ｋ— Ａｒ同位素年龄值，这１０个样品的年龄值介于１１３～ １０４Ｍａ，都属于早白垩世晚期，指示所测样品皆属于 西洼组火山岩。 表２桩海地区钻井中生界火山岩 岩心采样及Ｋ—Ａｒ法测年数据表 Ｔａｂｌｅ ２ Ｄａｔａ ｓｈｅｅｔ ｏｆ ｂｏｒｅｈｏｌｅ Ｍｅｓｏｚｏｉｃ ｖｏｌｃａｎｉｃ ｒｏｃｋ ｓａｍｐｌｉｎｇ ａｎｄ Ｋ—Ａｒ ｍｅｔｈｏｄ ｄａｔｉｎｇ ｉｎ Ｚｈｕａｎｇｈａｉ ａｒｅａ 井号 岩性 年龄胁 表３为桩海地区８口探井７９个伊利石分析的部 分数据，样品的Ｋ—Ａｒ同位素年龄测定结果表明，坊 子组样品的同位素年龄为１７９ １９９Ｍａ，三台组样品 的同位素年龄为１７５～１６６Ｍａ，蒙阴组样品的同位素 年龄为１３８～１４１Ｍａ，西洼组样品的同位素年龄为 １２２～１０４Ｍａ。其中，７口井中的１０个火山岩全岩Ｋ— Ａｒ同位素年龄值为１１３～１０４Ｍａ，都属于早白垩世晚 期，指示火山岩形成于西洼组沉积期的火山活动。 本次定年结果给出了研究区１９９ １０４Ｍａ的地 层时代，包括早侏罗世、中侏罗世与早白垩世，分别 代表了区内坊子组、三台组、蒙阴组与西洼组的地层 时代。没有发现晚侏罗世的地层时代，表明区内晚 侏罗世为沉积缺失期。 根据山东地区中生界的实测年龄、化石与地层 １６ 中国煤炭地质 第２６卷 表３桩海地区钻井中生界伊利石样品Ｋ－Ａｒ分析数据表 Ｔａｂｌｅ ３ Ｄａｔａ ｓｈｅｅｔ ｏｆ ｂｏｒｅｈｏｌｅ Ｍｅｓｏｚｏｉｃ ｉｌｌｉｔｅ ｓａｍｐｌｅｓ Ｋ＇Ａｒ ｍｅｔｈｏｄ ｄａｔｉｎｇ ｉｎ Ｚｈｕａｎｇｈａｉ ａｒｅａ 年表，总结出研究区各组的同位素年龄值（表４）。 表４济阳坳陷中生界各组同位素年龄值 Ｔａｂｌｅ ４ Ｉｓｏｔｏｐｉｃ ａｇｅ ｒａｎｇｅｓ ｏｆ Ｍｅｓｏｚｏｉｃ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｊｉｙａｎｇ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ 测年结果表明，坊子组应为下侏罗统，测年过程 中没有得到坊子组具有中侏罗世的年龄值。三台组 测年结果都指示为中侏罗世，不包含晚侏罗世沉积 物，表明区内应没有晚侏罗世地层，这期间为１５Ｍａ 的沉积缺失期。蒙阴组为早白垩世早期地层，而西 洼组为早白垩世晚期地层。 ５结论 通过对桩海地区中生界火山岩和泥岩自生伊利 石的同位素测年结果的分析，认为坊子组时代为早 侏罗世，三台组时代为中侏罗世，两者为整合接触； 蒙阴组为早白垩世早期地层，西洼组为早白垩世晚 期地层；坊子组与三台组之间为整合接触，而三台组 与蒙阴组之间为不整合接触，两者间缺失晚侏罗世 沉积，蒙阴组与西洼组之间为整合接触；中生界火成 岩都属于早白垩世晚期，指示火山岩形成于西洼组 沉积期的火山活动。研究区没有取到上白垩统“王 氏组”的样品，其地层绝对年龄还有待今后新测年资 料的补充来解决。 参考文献： ［１］中国石油地质志（卷二）大庆、吉林油田分册［Ｍ］．北京：石油工业出 版社，１９９３． ［２］中国石油地质志（卷十二）长庆油田分册ｌＭ】．北京：石油工业出版 社．１９９３． ［３］中国石油地质志（卷七）中原、南阳油田分册［Ｍ］．北京：石油工业出 版社．１９９３． ［４］中国石油地质志（卷六）胜利油田分册［Ｍ】．北京：石油工业出版社， １９９３：２９—３１． 【５］杨贵丽，将有录，吕希学．济阳坳陷火成岩油气藏成藏特征分析［Ｊ１ ．油气地质与采收率，２００５，１２（１）：２４—２６． ［６］王锋，解习农．济阳坳陷沾车地区中生界沉积体系［Ｊ】．油气地质与 采收率，２００７，１４（２）：４２—４５． 【７］李保利，贺振健，陈长贞．济阳坳陷中生界滤波分割综合地层划分 方法Ⅲ舳气地质与采收率，２００４，１１（５）：７－９． 【８】陈丕基，曹美珍，潘华璋，等．山东中生代陆相地层问题［Ｊ］．地层学 杂志，１９８０，４（４）：３０１—３０９． 【９】谭锡畴．山东中生代及旧第三纪地层 地质汇报，１９２３，５（２）：５５— ７９． ［１０】山东省地质矿产局．山东省区域地质志（Ｍ】．北京：地质出版社， １９９１：１－５９５． ［１１】李守军，何文渊．山东省中生代地层划分与对ｔｔ［Ｊ］．高校地质学 报，１９９７，３（１）：８７—９３． 【１２】张增奇，刘明渭．山东省岩石地层【Ｊ】．武汉：中国地质大学出版社， １９９６：１－３２８． ［１３１王秉海，钱凯．胜利油区地质研究与勘探实践【Ｊ］．山东东营：石油 大学出版社，１９９２：３０—３３． （１４Ｊ李守军，贺霖，杨彝，等．山东省中生代地层分区、划分与对比『ＪＩ． 地层学杂志，２０１０，３４（２）：１６７—１７２． 【１５］Ｈｕｎｚｉｋｅｒ ｃｊ，Ｆｒｅｙ Ｍ，Ｃｌａｕｅｒ Ｎ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆｉｌｌｉｔｅ ｔｏ ｍｎｓ— ｃｏｖｉｔｅ：ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｉｓｏｔｏｐｉｃ ｄａｔａ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｇｌａｒｕｓ Ａｌｐｓ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ ［Ｊ】．Ｃｏｎｔｉｒｂｕｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｍｉｎｅｒａｌｏｇｙ ａｎｄ Ｐｅｔｒｏｌｏｇｙ，１９８６，９２：１５７—１８０． ［１ ６］朱光．用伊利石结晶度确定碎屑沉积岩甚低级变质等级Ⅲ．石油 勘探与开发，１９９５，２２（１）：３３—３５． ［１７］Ｋ Ｕ ｂｌｅｒ Ｂ．Ｌａ ｃｒｉｓｔｌａｌｉｎｉｔｅ ｄｅ ｌ＇ｉｌｌｉｔｅ ｅｔ ｌｅｓ ｚｏｎｅｓ ｔｏｕｔ ａ ｆａｉｔ ＳＵ． ｐｅｒｉｅｕｒｅｓ ｄｕ ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ．Ｉｎ：Ｅｔａｇｅｓ Ｔｅｃｔｏｎｉｑｕｅｓ．Ｃｏｌｌｏｑｕｅｄｅ Ｎｅｕ－ ｃｈａｔｅｌ［Ｄ］．１９６７，１０５—１２２． ［１８］Ｐｅｒｒｙ Ｅ Ａ Ｊｒ．Ｄｉａｇｅｎｅｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｋ—Ａｒ ｄａｔｉｎｇ ｏｆ ｓｈａｌｅｓａｎｄ ｃｌａｙ ｍｉｎｅｒａｌｓ［Ｊ［．Ｇｅｏ１．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ｂｕｌ１．１９７４，８５：８２７—８３０． ［１９］ＡｒｏｎｓｏｎＪ Ｌ＆Ｄｏｕｔｈｉｔｔ Ｃ Ｂ．Ｋ—Ａｒ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｓ ｏｆａｃｉｄ—ｔｒｅｓａｔｅｄ ｉｌｌｉｔｅ— ｓｍｅｃｔｉｔｅ：ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｖｏｌｕｔｉｎｇ ａｇｅ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｃｌａｙｓ ａｎｄ Ｃｌａｙ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，１９８６，（３４）：４７３—４８２． 【２０】Ｃｌａｕｅｒ Ｎ，Ｓｒｏｄｏｎ Ｊ，Ｆｒａｎｃｕ Ｊ＆Ｓｕｃｈａ Ｖ．Ｋ—Ａｒ ｄａｔｉｎｇ ｏｆｉｌｉｉｔｅ ｆｕｎｄａ ｍｅｎｔｌａ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｉｌｌｉｔｅ—ｓｍｅｃｔｉｔｅ［Ｊ］．ＣｌａｙＭ ｉｎｅｒａｌｓ，１９９７， ３２：１８】一１９６．