苏北—南黄海盆地白垩纪—古近纪淡水有孔虫的发现及其意义

刘玉瑞

(中国石化 江苏油田分公司 科技装备处，江苏 扬州 225009)

有孔虫曾被认为是海相或咸化水域的生物种群，不会生活于淡水环境中。1974年，汪品先报道江汉盆地古近系荆河镇组发现有孔虫；翌年，报道济阳坳陷古近系沙四段发现有孔虫，认为这些化石产层系海陆过渡相，中国东部传统陆相古近纪有过海侵[1-2]。嗣后，不断有报道在苏北、渤海湾、江汉、三水、四川、松辽等盆地，发现有孔虫、多毛纲虫管、介形类、钙质超微、沟鞭藻、鱼类等海相化石，白垩纪、古近纪遭受多期次海侵，发育海陆过渡相或浅海相，海侵建设主要烃源岩，可寻找大型礁灰岩油气藏[3-25]。

古近纪，苏北—南黄海盆地比渤海湾、江汉盆地更邻近古海洋。李道琪[26]认为苏北盆地古近纪不存在真正海侵，可能仅受有限的海水混入。童晓光[27]指出中国东部古近纪没有海侵，“海相”化石是湖盆水体半咸化的产物。由此，不断出现质疑海侵的论著[28-36]，掀起中国中东部白垩纪—古近纪及内陆第四纪有孔虫等“海源”化石的非海侵与海侵不同古生态的持久争论。

图1 苏北-南黄海盆地构造纲要及与东海盆地的关系

由此导致认识有误，文献被引用不断放大错误。鉴于此，本文对含有孔虫的地层重新划分对比，明确化石层位；根据东海盆地钻探新成果，首次阐明古海洋与本区的时空关系；综合各门类化石、指相岩矿、体系域相带等分析，认为苏北—南黄海盆地白垩纪—古近纪无海侵，K2t2、E1f2、E1f4湖侵水质未咸化，有孔虫来自淡水古环境。

1 有孔虫产出层位新认识

《华东区域地层表》1978年最早报道本区E1f4发现有孔虫，其后文献[4-16]简要记载E1f4、E1f2、K2t2发现有孔虫；1987年何炎[11]报道黄3、钦28、新仪1井化石鉴定认识(表1)。这些化石主要由原地矿、煤炭、石油系统早期钻井发现，因当时资料少、地层划分未统一，导致有些错误分层延用至今。经与区域地层对比，发现表1中前人佐证海侵的K2t2、E1f4不含有孔虫，E1f2仅3枚化石，其余97枚在4个新层系。

1.1 发现基底浦口组有孔虫

1960年代，原地矿部六普在东台坳陷海安凹陷曲塘次凹南坡缘钻探黄3井，完井深度987 m；在取心段896.2～901.5 m棕红色粉砂质泥岩中，获得2属4种10枚有孔虫(表1)。当时全盆钻井稀少，区域地层对比难，本段化石不能提供时代，原分层有两种意见：文献[11,29-30]将化石产层归E1f2；文献[8,26]则置于K2t2。

1.2 发现阜宁组一段有孔虫

1978年，原江苏煤田勘探队在涟水凹陷钻探钦28井，对E1f4、E1f3、E1f2、E1f1各段大量取心，在深度793.5～806 m岩心段，发现2层4属6种80枚有孔虫，上层褐灰色泥质粉砂岩化石少，下层棕褐色粉砂质泥岩化石多(图2)；所含先希望虫、诺宁虫的时代跨古近纪。1984年前，苏北盆地地层系统尚未统一，古生物不能准确识别E1f各段间的具体分界，原施工单位将有孔虫置E1f2，各文献误用至今。

图2 苏北盆地古近系阜宁组二段相剖面对比

图3 苏北盆地古近纪有孔虫产地与沉积体系关系

1.3 归位阜宁组二段有孔虫

表1 苏北盆地有孔虫实际资料

1.4 发现戴南组二段有孔虫

1975年，原地矿部六普在金湖西斜坡中段外缘钻探洪2井，从井深232.10～1 200.85 m系统取心，在深度492～498 m灰褐色砂质泥岩、灰绿杂色泥岩中，找到3枚圆盘虫[6，12]。1980年前，本区E1f4与上覆地层分界遵循E1f4泥岩结束、上覆E2d或E2s砂岩开始为原则。前人将本井E1f4泥岩上覆井深492～493 m一层砾岩当作不整合面底砾岩，确定E1f4顶深在493 m，上覆为E2s1地层(缺失E2d)，E1f4/E1f3分界在558 m，将有孔虫归置E1f4层系，各文献误用至今。

可见，本井有孔虫层位归E2d2无疑，属封闭断陷层序Ⅲ5高位域辫状三角洲平原环境。

1.5 发现三垛组二段有孔虫

1960年代，高邮凹陷秦栏次凹钻探新仪1井，完井深1 020.12 m；在岩心深度525 m棕红色砂质泥岩中发现4枚有孔虫(表1)。该井是高邮凹陷最早的“野猫”浅井，因工程事故测井等资料未取到，原始分层存在系统错误，将化石误划入E1f4层系，各文献误用至今。

除有孔虫外，新仪1井资料早被遗忘不用了。秦栏次凹现有一批探井，大2井与新仪1井在同一断块，位于后者东南3.3 km处，大2井钻遇Ny、E2s2、E2s1、E2d2、E2d1、E1f4等地层，底界深度分别为455，658，736，930，1 184，1 414 m；北部相邻断块的公参1井钻遇各段埋深与大2井接近，次凹西南部高台阶的天69井E1f4顶深600 m，上覆为E2s1层系。这些井分层与三维地震资料反映的次凹结构层深度一致。根据岩性组合、E2s1底玄武岩层等时对比，新仪1井钻遇Ny、E2s2、E2s1底深分别为468，711，856 m，完钻于E2d2顶部，有孔虫产自E2s2确切无疑，属封闭断陷层序Ⅲ6河流冲积体系域河泛平原环境(图3d)。

2 否定海侵的证据

按沉积学湖泊盐度分类：淡水<1‰，微(半)咸水1‰～10‰，咸水10‰～35‰，盐水>35‰，重新评价苏北—南黄海盆地海侵和咸化问题。

严钦尚等[6]首报E1f2、E1f4海侵，张国栋等[12]出版海侵论著，两文论述最系统、长期被引用；其他海侵论证据不出其左，如文献[14]K2t-E1f海侵湖泊论，无一新证据。50年的勘探成果证实，本区不存在海侵沉积的产物和源头条件。

2.1 不存在海侵的任何沉积地层

2.2 不存在海侵的任一古生物化石

海侵论者[4-16]将有孔虫、多毛纲虫管、藻类、鱼类和个别介形类当作海侵的关键证据，认为K2t2、E1f2、E1f4如此多门类“海相”化石出现集中、层位稳定、分布有序，就是海侵的结果[14]。这与实际地质不符。

2.2.1 有孔虫

一是权威认定内陆水域存在无海侵的有孔虫，可形成“海源陆生化石”。1990年前，汪品先[1-4]认为有孔虫是海洋生物，生活在海洋或时空上与海洋关联的河口、潟湖及残留海、海侵湖泊等环境，不能经风、鸟、昆虫等媒介空中携入内陆。其后，郝诒纯[38]、汪品先[40]等权威和各高校古生物教程，纷纷修正观点，认定内陆水域有非海相的有孔虫，其种群具有属种单调、分异度小，壳体小薄、壳饰简单，种内变异大、畸形个体多的共性特征，有别于海陆过渡、正常海洋的化石面貌。譬如，冀晋陕鄂鲁等白垩系—新生界，德国、澳洲现代盐湖和北非撒哈拉全新统，皆发现非海相的有孔虫群，美澳学者实验证实有孔虫、介形类能经空中媒介搬运传播[40-41]；泥河湾、延庆盆地第四纪有孔虫群为与海无关的类群，锶同位素反映化石宿主水体与本地河水一致[36，42-43]；中国西部高原第四系含原地生活和埋葬的广盐性有孔虫和介形类，就是空中传播的有力例证[44-45]。

二是皆为广盐性属种，无正常海相属；化石稀少，孤单点状分布。有孔虫计4属11种，皆为广盐性底栖种群，无正常海相属，与大量的淡水介形类、腹足类等共生，具内陆有孔虫的典型特征。这些特点与四川、松辽、江汉、渤海湾、河套、泥河湾等盆地非海相有孔虫群相似，而与渤海沿岸第四纪有孔虫等海侵生物群不同，后者伴生丰富的窄盐性海相分子。化石计100枚产自7口井，散布4凹4组5段6个亚段中(表1)，K2t2、E1f4无化石，E1f2有3枚化石，仅盱3井1枚化石与虫管共生，东65井1枚化石与钵球藻共生，其余的都不与“海相”化石伴生。汪品先[3]指出，在大批的陆相介形类化石群中发现1枚有孔虫，竟然也被称作“海相”，显然是不足信的。

三是淡水里生存有孔虫。据汪品先[2]，国外已发现5个超科广盐性属8种以上有孔虫，包括诺宁虫、先希望虫等可生活在盐度约为0.5‰的淡水中；如法国利翁湾潟湖盐度小于0.05‰，生活着卷转虫、诺宁虫；委内瑞拉马拉开波湖表层盐度约为0，生活1种砂栗虫；海峡水域盐度0.9‰～1.17‰，生存砂轮虫等11种有孔虫。据郝诒纯[38]，阿尔及利亚距海岸超400 km的沙漠淡水中，发现沿海常见的2个超科广盐性属的多种有孔虫。

2.2.2 多毛纲虫管

作为海侵硬核证据，众文献未述细节，称本区广布虫管灰岩、藻灰岩，这是误导。

一是虫管属种少，化石数量多。据俞昌民等[7]鉴定，有龙介虫、蛰龙介虫和双栉虫3科6属7种化石：锥状中华角管虫，簇状簇管虫，四沟小耶雷虫，江苏右旋虫，螺旋虫(未定种)，金湖蛰龙介虫，规则筛管虫，皆为广盐性属种。金湖井下E1f2以中华角管虫为主，形成薄—中厚层生物灰岩，与大量的藻类共生，含丰富的介形类，见腹足类伴生；仪征露头E1f2以簇管虫为主。E1f4有中华角管虫、簇状簇管虫，数量很少，分散于薄层鲕粒、泥灰岩或砂岩中。

三是虫管相带不符合海相。文献[7]据现代龙介类多生活在水深3～65 m潮间—潮下带浅海，有些半咸水种生活河口湾、潟湖，少数淡水种苏北未见相似的，螺旋虫见于石炭系陆相，推测本区虫管沉积与海侵有关。文献[6,12]据此认为虫管是典型的海洋生物，金湖凹陷处于河口湾环境，其他海侵论也秉此观点。但是，上述龙介虫古生态分布恰恰反证无海侵：①苏北—南黄海E1f原型湖盆约10×104km2(图1b)，钻探证实E1f2、E1f4生物灰岩属浅湖碳酸盐滩坝、砂质滩坝、台地鲕滩相(图3b)，不存在文献[6-12]河口湾或潮间带及向海相递变的模式；渤海湾、三水、洞庭、长河、清江等盆地

虫管相带，都不符合海相模式。②时间上，E1f2、E1f4虫管只出现在三角洲前缘结束后的浅湖阶段，初始、最深、最大湖侵节点皆无此物；空间上，只生长在近岸或盆内浅水低隆处。说明只要湖泊具备与浅海潮汐带相似的水动力环境，多毛纲生物就能生长繁衍，无关水质咸化。③叠层藻、虫管灰岩含丰富的介形类、藻类、腹足类、轮藻等多门类淡水化石，可形成介壳藻、介壳虫管灰岩。如金湖虫管与陆相蜗牛共生，刘1井1 419.98～1 420.49 m虫管灰岩含大量盘星藻，各共生的化石都指示虫管为淡水成因。

2.2.3 藻类

一是典型的非海相浮游藻类面貌。藻类化石计有沟鞭藻8属10种，疑源类6属10种，绿藻类3属4种(表2)，属种比海相的少得多，也比渤海湾、松辽、二连盆地少，个体数量远不如后者繁盛，且壳壁薄、侏儒化，有非海相浮游藻类的典型特征[28，38]。其中，藻类属种以E1f3淡水环境更多，个体数量也颇丰。

表2 苏北盆地微体浮游藻类属种统计

此外，E1f2叠层石的蓝绿藻可生活于淡水、海水中，无法区分海、陆环境。K2t-E1f发现的一些钙质超微化石，属原生或属再沉积的尚有争议[47]。可见，本区藻类无海相属种，化石组合带无法证明K2t2、E1f2、E1f4海侵和水体咸化；相反，佐证淡水相的依据很充分。

2.2.4 鱼类

2.2.5 新单角介

二是据杨恒仁面告(2019年)，曾对膨胀新单角介与东部沿海现生和第四纪的新单角介做过深入比较，认为两者存在明显差异，膨胀新单角介不具有海相属新单角介的特征，应为陆相属种，不能作为海侵证据。此观点与侯祐堂[17]等总结的中国东部地区古近纪陆相介形类动物群特征相一致。况且，膨胀新单角介与大量的介形类、腹足类、盘星藻等淡水生物共生。

由此印证，洪泽坳陷无窄盐性海相和高盐广盐性介形类，新单角介等个别属种在微半咸水域勉强生存，主盆区的大量介形类种群无法在微半咸水环境存活，全区无海侵，主盆区也不存在水质咸化，共生的有孔虫、虫管、钵球藻、鲱类和鳜类等系淡水环境化石。

2.3 不存在海侵的古海洋入侵条件

持中国东部盆地古近纪海侵来自古东海洋观点的文献[1-21]，存在如下问题：盆地间地层对比穿时突出，东海盆地钻井稀少，古东海洋靠推测、无细节，无限放大海侵能力。现以文献[30]原CNPC中国油气区古近系地层时代为准，分析如下。

2.3.1 时空上无古东海洋可入侵

一是东海盆地夹在闽浙隆起区和钓鱼岛隆褶带间(图1)，构造呈东西分带、南北分块格局[48]。钻探证实，东海盆地白垩系为陆相红层和火山岩，古近纪海侵不从古太平洋来，而从古台湾海由南向北入侵，西南部台北坳陷沉积海相，东部浙东坳陷陆相比海相更发育，距苏北—南黄海盆地最近的西北部长江坳陷无海侵，纯陆相[49]。二是台北坳陷下古新统月桂峰组为陆相，晚古新世早期发育的灵峰组下部为陆相夹海相、上部以海相为主，晚古新世晚期形成的明月峰组为海陆过渡煤系地层；此期，该区呈东断西翘箕状断陷，古长江未生成[50]，闽浙隆起区物源注入，沿西部斜坡带各组发育一系列河流—三角洲沉积。始新世，与全球海平面上升一致，台北、浙东坳陷发生大规模海侵，广泛建造海相。据区域地层对比[30]，月桂峰组时代与苏北E1f1相当，灵峰组下部与E1f2、上部与E1f3时代相当，明月峰组时代与E1f4相当，说明东海盆地海侵期与苏北—南黄海盆地湖侵期不同时。事实上，苏北—南黄海盆地3次区域湖侵期与全球海平面上升期都不一致。此期，尚无古东海洋，台北坳陷是半封闭海湾，海侵都未波及毗邻的长江坳陷，浙东坳陷只有海陆过渡相，海水又如何改变运动方向，朝西横跨宽度超350 km的闽浙隆起区(图1b，c)，入侵苏北—南黄海盆地？

古新世末，吴堡事件使苏北—南黄海盆地全面抬升剥蚀，原先统一拗陷湖盆解体为彼此分隔独立演化的箕状断陷小盆地群[37，39]，如图3c-d沉积体系，E2d2、E2s2有孔虫绝不可能由海侵带来。可见，白垩纪—古近纪时空，东海盆地不具有向苏北—南黄海盆地海侵的源头条件。

2.3.2 将今论古，不存在海侵

一是海侵只会波及沿海平原。从渤海沿岸华北平原第四纪历次海侵的海岸线叠合外界看[3,40,42]，海侵仅局限沿海平原低洼处，中国东部第四纪海侵皆如此；印尼、日本现代海啸都无法跨越高处入侵内地。内蒙古河套、青海柴达木、甘肃玉门等晚新生代有孔虫、钙质超微化石，印证远离海洋的山间盆地“海相”分子不是海侵来的[44-45]。二是海潮沿河逆溯远，盐侵水质咸化段很短。东海最大涨潮流逆溯长江最远达距入海口324 km的镇江市太平洲岛[51]，这里底层水质盐度小于0.015‰，长江一级河口距入海口84 km，其表层、底层始终为水质盐度小于0.15‰淡水，一级河口到南支流二级河口62 km河段，始终维持水质盐度小于1‰淡水，再到入海口仅31 km，海口水质平均盐度11‰。钱塘江是强潮河，自杭州湾口盐度10‰上溯到断面盐度0.5‰的河长约90 km，其中大于1‰的河段不足70 km。美国詹姆斯河入海口盐度为18‰，盐侵大于1‰的河段约30 km[2]。马拉开波湖面积16 300 km2、水深30 m，以长约28 km海峡与委内瑞拉海湾相通，湖面一般高出海平面18 m，枯水期海水侵入、湖水微弱咸化，卡塔通博河注入、湖水淡化，湖区表层为淡水，中上层盐度1.2‰，底层水盐度3.0‰[18]。

可见，海侵只能波及沿海平原低地，无法跨越巨大的褶皱隆起带；盐侵致河流达微咸水的最长距离不到70 km，对临海湖泊水质都影响微弱，绝不会影响到内陆湖泊水质。故此，无论闽浙隆起区是否存在海侵论推测的古河道、古断谷通道，苏北—南黄海盆地都不可能有海侵。

2.4 没有指示海侵和湖水咸化的矿物

2.4.1 膏盐沉积物分布特点

可见，除洪泽顺河次凹外，指示“海侵”化石都不与膏盐类矿物共生，说明水体未咸化。

2.4.2 其他指相矿物分布特点

一是海绿石曾作为海相矿物，被文献[6，12，14]等列为海侵标志。现已知，陆相有海绿石，云南抚仙现代淡水湖泊也沉积海绿石。本区K2t到E1f各段都含海绿石，分布不稳定，据此佐证海侵是误导。二是局部E1f确有方沸石化凝灰岩夹层，其形成和分布与火山活动有关，呈窝状分布，与海侵无关。文献[6，12]所指含稳定的沸石化凝灰岩夹层，单层自东向西渐少、厚度变薄的情况不存在。

2.5 地球化学法不能区分海、陆相

2.5.1 微量元素法

严钦尚等[6]用此法证明E1f海侵，1982年他主编的高等院校教材《海洋地质学》，指出该法划分相带有可能，区分海洋与淡水湖泊值得怀疑。汪品先[3]指出该法不灵敏。迄今，国内外用此法识别海、陆相无成功的。失例1：按锶(Sr)钡(Ba)比值法，w(Sr)/w(Ba)>1为海相，w(Sr)/w(Ba)<1为陆相，东海盆地古近系海相将呈“淡水相”(表3)，松辽白垩纪湖水比东海海水咸，苏北陆相水质最咸，属“纯海相”，而松辽比苏北更富含广盐性生物。硼(B)镓(Ga)比值法也是这样。失例2：据文献[14]，E1f1→E1f4含硼量由高→低，得出E1f1→E1f4古水质盐度逐渐降低，微量元素比值却得出海侵期K2t2、E1f2、E1f4盐度显著增高。失例3：常见本区泥岩w(Sr)/w(Ba)、w(B)/w(Ga)比值不同步升降，而是反向变化。失例4：文献[13]用该法计算古盐度E1f1小于20‰淡水，E1f2-4在20‰～30‰半咸水，证明有海侵。文献[10]计算古盐度E1f2达31‰、E1f4达35‰，有海侵。这显然错误，如此高的盐度水域大量的陆相生物早灭绝了；青海湖是干旱高原半咸水湖，1962年湖水盐度仅12.49‰，其生物为典型的咸水湖种群[45]。

表3 不同盆地泥岩微量元素对比

可见，微量元素不能区分海、陆相环境，也无法衡量古盐度。事实上，微量元素受物源、相带控制远超过沉积水介质的影响。

2.5.2 碳氧稳定同位素法

3 湖侵淡水古环境的证据

依托前述新发现，综合古气候、古水文、古生物时空关系特征，认为苏北—南黄海盆地区域湖侵古环境的水质无咸化现象。

3.1 古气候、古水文不支持湖侵水域咸化

3.1.1 古气候特点

3.1.2 古水文特点

总之，K2t2、E1f2、E1f4湖侵期气候湿润，古环境水深，无干旱、湖水过量蒸发和咸水的条件；相反，河流持续超补，淡水湖泊辽阔。

3.2 大量的淡水古生物佐证湖侵水域未咸化

苏北—南黄海主盆区K2t2、E1f2、E1f4湖侵逐次增强、湖泊更大、水体更深，沉积的各套地层皆不含膏盐，都富含多门类的淡水古生物。

上述不同门类的广盐性古生物之间很少共生一起，但与同层段多门类大量的淡水化石共生，反映出这些广盐性古生物能适应淡水环境。

4 地质意义

根据有孔虫层位新变化，深入分析苏北—南黄海盆地古生物的古生态及沉积环境具有重要的理论和油气勘探现实意义。

(1)丰富古生物的古生态内涵。业已证实，微咸—咸水湖泊存在有孔虫[27-36，40-45]；未曾报道，国内淡水湖泊、不通海的河流见有孔虫，本区相带分布有孔虫推进了古生态认知。同时，各门类广盐性古生物与丰富的淡水古生物共存环境在时空上的协调和连续性，与指相矿物、相带及古气候、古构造条件的匹配和一致性，反映有孔虫、虫管、新单角介、鲱类、鳜类、钵球藻、弗罗姆藻等广盐性分子的淡水古生态新内涵。

(2)还原苏北—南黄海成盆成烃本真。长期以来，认为K2t2、E1f2、E1f4遭受海侵或有限的海水混入[1-16，26，46]，致湖泊水体咸化，或无海侵湖水曾数度咸化[27，29-30]，由此建设3套优质烃源岩，具有早期未熟—低熟油、成熟油双峰生烃，咸化是影响油气资源的重要因素[53]。50年来的勘探证实，不存在未熟—低熟油；各套烃源岩淡水成因，成熟度是控制油气资源的关键，烃源岩Ro<0.6%不生烃，Ro>0.7%烃灶才能形成商业油气藏[54]。可见，利用广盐性和淡水古生物总貌，结合古气候、古构造、指相岩矿和沉积相等资料，还原盆地古环境，否定海侵和湖侵咸化建造烃源岩，对重塑生烃模式和预测油气富集领域尤为重要。

(3)推进中国陆相盆地古生态及生烃富油理论发展。中国中东部中—新生代陆相盆地是油气勘探和生产的主要领域，湖侵期淡水与广盐性生物勃发建造最好烃源岩是一大特征；苏北—南黄海盆地临海，海侵论者视其为内陆海侵中途站，常引苏北含有孔虫及海侵为凭，佐证内陆盆地海侵。随着本区有孔虫层位更正，广盐性生物及湖侵淡水环境的新认识，必然颠覆前人的论据和观点。据此对比，中国中东部白垩纪—古近纪陆相盆地湖侵期为淡水深湖环境，广泛沉积大规模的优质烃源岩，如松辽盆地青山口组、嫩江组；有些盆地低位期有咸化湖泊沉积优质烃源岩，如渤海湾盆地沙四段。勘探证实，鄂尔多斯盆地三叠系延长组、四川盆地侏罗系大安寨段淡水优质烃源岩，形成大规模的常规和非常规油气田[55-56]。可见，淡水烃源岩具有极好的油气资源生成能力，中国中生代—古近纪陆相盆地油气勘探，无需专门寻找所谓的咸化环境烃源岩。

5 结论

(2)苏北—南黄海盆地3期湖侵水体无咸化现象，良好烃源岩为淡水深湖沉积；同样地，中国中—新生代众多陆相盆地淡水湖泊可以广泛建造大规模的优质烃源岩，提供主要的油气资源，形成大型—特大型油气田。