西沙群島晚第三紀藻類的造礁作用與演變特徵

《西沙群島晚第三紀藻類的造礁作用與演變特徵》是青島海洋地質研究所、中國科學院南京地質古生物研究所、中國新興石油公司華北石油局為主要研究單位，許紅、王玉淨、蔡峰、章炳高、龔建明、孫萍、勾韻嫻、張小筠、郝先鋒、孫和清為主要完成人的科研項目。

基本介紹

• 中文名：西沙群島晚第三紀藻類的造礁作用與演變特徵
• 依託單位：青島海洋地質研究所、中國科學院南京地質古生物研究所、中國新興石油公司華北石油局
• 完成人：許紅、王玉淨、蔡峰、章炳高、龔建明、孫萍、勾韻嫻、張小筠、郝先鋒、孫和清
• 類別：科研項目

基礎信息

獲獎序號	20030036
項目名稱	西沙群島晚第三紀藻類的造礁作用與演變特徵
主要完成單位	青島海洋地質研究所、中國科學院南京地質古生物研究所、中國新興石油公司華北石油局
主要完成人	許紅、王玉淨、蔡峰、章炳高、龔建明、孫萍、勾韻嫻、張小筠、郝先鋒、孫和清
獲獎證書編號	KJ2003－2－33
獎種	國土資源科學技術獎
等級	二等

項目摘要

20世紀70年代中期以後我國圍繞南海北部生物礁進行了油氣鑽探。首先在西沙群島完成了西永一井；1984年我國發現了第一個生物礁油氣田-惠州33-1油田，由於其中發現鈣藻8屬21種，因此南海東（西）部石油公司於1986年提出了鈣藻礁的認識。1983年，原地礦部石海局投資80萬元鑽探全取心的西琛一井。1985年開始該井的研究；1988年，全國第三屆生物礁油氣藏會議（深圳）召開，本項研究申請人“西沙群島琛航島一井中新統生物礁的發育”的論文報告了該井發現中新統生物礁藻類或以附著、粘結、結殼、纏繞狀形成礁區皮殼狀、迭層狀沉積物；或向上呈穹狀隆起，分枝狀生長，構成所謂原地生長態勢，最終石化成塊再膠結成岩，最終形成鈣藻長垣構造藻礁的情況。為此，獲大會優秀論文獎。1989年，《西沙生物礁碳酸鹽沉積地質學研究》一書提出“一般油氣、水文勘探鑽井和其它目的鑽井，均不易連續穿過不同時期的礁格架，而位於內部相的鑽井，一點礁格架見不到亦不奇怪，但從生物門類判斷礁類型卻必須以組成礁格架的主要生物為準。西琛1井上新統已見到礁格架，均為珊瑚，下更新統及其上所見的礁格架無一例外，全為珊瑚，足可證明西沙海域的生物礁，自成礁以來，始終為珊瑚礁。”。這樣，西沙海域中新世生物礁性質形成學術爭論，成為當時海洋石油業界學術爭論與研究難題，涉及基礎理論範疇，而且後來流花11-1，流花4-1，陸豐15-1等礁油田也發現以鈣藻為主造礁生物，但由於非全取心鑽探方式，上述學術爭議逐漸成為懸案。 注意到上述西琛1井始終為珊瑚礁的結論來自於研究該井上部上新統（350m以淺）岩心的推論，為此，我們在1990-1992年間多次對該井下部（343.15-802.17m）計458.92m岩心觀察研究，並對540-469m岩心剖面中大量出現的曾被解釋為“海百合莖”（實為“南海奇石藻”）的生物化石產生疑問，隨於1992年聯合中科院南古所專家提交了國家自然科學基金項目立項申請獲批准。 詳細科學技術內容 本項研究在地質礦產部“七五”重點科技攻關86034項目《中國海域及鄰區含油氣盆地對比》下述課題《西沙礁相地質》、《中國海域及鄰區含油氣盆地沉積相和沉積體系》研究基礎上進行，至專著出版，歷時15年。 科學技術內容綜述：以在西沙生物礁全取心鑽井中有關中新世植物藻類造礁作用的原始發現和科學鑑定結論為關鍵切入點，著眼於生物礁成因演化規律研究和完善生物礁形成演化的基礎理論，立足於植物骨架藻類的造礁作用事實和藻類的造礁造岩作用特徵，以事件地質學和古海洋學的觀點，在洞察生物礁發生髮展消亡與造礁生物發生髮展消亡過程基礎上，通過藻體電子探針，陰極發光，x光粉晶衍射，原子吸收光譜等新技術方法支持，力求全面揭示其中化石藻類學，古生物學，生物礁岩石學，古海洋學，事件地質學，石油與天然氣地質學信息，系統提出論述了植物藻類造礁作用的理論：包括鑽井礁序列生物化石群落，生物礁發育、演化期分析（生物礁微相），生物化石群落演替與取代，鈣藻種群造礁作用機理：鈣化-石化-埋藏化-化石化作用特徵，藻類埋藏學與比較埋藏學，鈣藻種群生物礁結構與造礁作用特徵，和西沙中新世鈣藻礁成因模式，提交了包括化石鑑定描述、標本、圖版、岩心照片在內的系列剖面實物成果。 其中，研究成果包括了微觀造礁生物與附礁生物化石鑑定，描述和測試分析比如電子探針，陰極發光，x光粉晶衍射，鍶含量，岩石化學與岩石薄片鑑定的成果；巨觀生物礁鑽井地層分析與二維地震剖面解釋的資料；提供了西沙群島中新生生物島礁全取心鑽井研究的認識，和南海北部珠江口盆地，瓊東南盆地生物礁油氣田鑽井，南海南部曾母盆地、萬安盆地二維多道地震剖面和外國石油公司鑽探生物礁油氣田的對比性研究結論；進一步提出“中國南海事件”的概念，並與地中海中新世“Messinian”事件期海退導致“古海洋事件”的結果實現對比分析；既注意到西沙生物礁鑽井地層剖面存在植物類造礁生物的事實和重視其造礁作用特徵分析、提出形成新的理論；又注意揭示了珊瑚、海綿、苔蘚等動物類造礁生物存在的事實，不忽視其造礁作用特徵的分析。特別相關植物藻類造礁作用及其基本原理和理論體系的建立與系統發現-理論闡述具有原創性開拓性特點。 本項研究被盛金章院士、曾鼎乾院士、穆西南院士等古生物學、藻類化石學、石油地質與海洋地質學評審認為是“在國內居於領先地位，在國外也不多見，開拓創新性強”的成果，詳細科學技術內容如下： （1）提供了項目組對西沙群島十餘個島礁地質—地貌特徵和4種基本地貌類型的調查結果及劃分方案；提交了西琛一井中新世458.92m135回次岩心的系統描述成果。 （2）提交了西琛一井346.92-552m之間405塊岩石薄片的鈣藻門類化石鑑定成果，發現236層鈣藻化石，計9屬43種，發現一個新種，3個未定種，提交了系統化石描述文字與配套的95件標本，十五個圖版，照片636張。 （3）在552-802.17m之間（弱成岩膠結非礁格架岩心段），採用微體化石實驗室分處理方法，根據660塊樣品發現了豐富海綿、珊瑚、棘屑、軟體、節肢、苔蘚等近十個動物門類化石。其中發現並描述有孔蟲31屬53種，提交了5個圖版110件標本，其中大有孔蟲11屬26種（含5個未定種）；發現並描述介形蟲24屬44種，提交了5個圖版108件標本，其中發現新種24種，11個未定種。完成了研究井段地層與化石分布特徵，化石特徵與地層時代分析，地層劃分方案與對比研究的結論。 （4）根據生物化石群落具多樣性特徵的理論，發現和建立了生物礁鑽井序列的九個生物化石群落，對應於五個生物化石帶，四個生物礁沉積相（對應於Jamas生物礁孕育期、發生期、發展期和消亡期），進一步提出和從理論上闡述了西琛一井生物礁化石群落演替、取代與進化的關係與實際研究結果。 （5）提出鈣藻形成生物礁歷經“鈣化-石化-埋藏化-化石化”階段，形成生物礁化石群歷經“生物群-遺體群-埋藏群-化石群”演化，形成生物礁歷經“古生態-過渡態-埋藏態-生物礁形態”的四位一體的相關關係。對比分析了紅藻門隱絲藻目珊瑚藻科和綠藻門管藻目松藻科化石的生長特徵，藻體鈣化位置，石化作用類型，以及在四種機械作用下鈣藻埋藏學和早期成岩-化學埋藏學；其中，利用了電子探針和陰極發光技術對南海奇石藻藻體進行分析，提出了藻體三類埋藏作用類型。 提出分析了三種不同鈣藻種群的生物礁結構岩石特徵，和五類岩石結構類型及其相互區別的岩石結構相。 （6）指出藻類造礁作用命題的核心內容：對於生物礁形成的四大主要貢獻：是生物礁區微小碳酸鹽顆粒沉積物最為重要的供應者群團，生物礁環境的開拓者群團，生物礁主要的造架者群團，生物礁的主要保護者群團。 提出了西沙中新世由不同藻類決定的植物鈣藻造礁作用模式： a、 由20種厚殼狀紅藻類形成生物礁的成因模式； b、 由有節類紅藻和綠藻類形成生物礁的成因模式； c、 由直立分枝-圓柱狀紅藻類形成生物礁的成因模式； （7）根據X射線粉晶衍射技術分析成果，提出生物礁序列礦物相的概念，劃分西琛一井七個生物礁礦物相；由此及岩石化學分析數據確定生物礁白雲岩厚度、分布與白雲石化機理。 （8）通過西沙-南海北部沉積盆地生物礁沉積背景、成礁基、成礁期、沉積環境、造礁生物、生物化石群落、岩石類型與特性、沉積成岩作用與特性對比研究，提出了南海北部二種成礁模式。 （9）通過西永一井、西琛一井儲油特性測試分析數據，確定了剖面系列生物礁孔隙類型，組合特徵，發現了三類11種孔隙空間，構成至少六種以上孔隙組合關係，與南沙萬安-曾母盆地生物礁鑽井、生物礁型油氣田特徵進行對比；通過二維地震剖面解釋，形成曾母盆地生物礁高精度層序地層解釋剖面，區分出了生物礁的7個發育世代進一步提出未來我國在南沙海域首口石油鑽井要預防生物礁型高孔滲層段形成的“高壓氣包”的警示和及早採取預防措施，杜絕井噴事故，確保鑽井工程萬無一失的建議。 （10）根據西琛一井生物礁鍶含量（Sr×10-6）變化測試的結果，礁序列白雲岩形成，古珠江三角洲沉積相成因演化特徵，100餘口石油鑽井確定的珠江口盆地早中新世-中中新世10次海平面升降旋迴及與全球層序旋迴的相關關係對比，和西琛一井鈣藻礁生物化石群落演替-取代規律，首次提出“中國南海事件”的概念。確定“中國南海事件”海退規模135.51m。提出地中海中新世“Messinian”事件具全球性的觀點，完成了“Messinian”事件由來、特徵和結果的分析及與“中國南海事件”的對比研究。