1晚侏罗世—早白垩世沉积岩系概况

华北南部地区现今残留的晚侏罗世—早白垩世沉积岩系，主要分布于开封坳陷的济源凹陷和黄口凹陷、周口坳陷的谭庄－沈丘凹陷、临泉凹陷、阜阳凹陷和信阳坳陷、合肥坳陷，均为独立坳陷或凹陷原型的产物。其中研究程度较高的有黄口凹陷、谭庄－沈丘凹陷和合肥坳陷。

这些凹陷的研究程度及地层分层单元不尽一致，为了便于盆地原型内部不同分层单元沉积相的分析和叠置显示，这里采用沉积相类型＋地层单元的方式进行描述。在华北南部地区各坳陷或凹陷的上侏罗统—下白垩统地层单元中，沉积相类型的分类编号见表3-5。

表3-5 华北南部地区晚侏罗世以来沉积相类型及代号

2各坳陷上侏罗统—下白垩统沉积特征

（1）开封坳陷上侏罗统—下白垩统沉积特征

开封坳陷的上侏罗统—下白垩统厚0～2100m，分布相对广泛，主要为一套碎屑岩、火山碎屑岩和火山岩系。在黄口、成武、鱼台凹陷为分水岭组 和青山组 。分水岭组厚0～2000m，是一套灰色、深灰色泥岩为主的生油岩系；青山组厚0～1600m，为杂色或红色泥岩夹灰色粉砂岩、含砾砂岩等。济源凹陷缺失上侏罗统，仅有下白垩统韩庄组，厚0～1300m，为红色碎屑岩系，含有多层火山岩系，受NW 向断层控制的特征显著。该套地层与下伏中－下侏罗统、上覆古近系均为不整合接触。上侏罗统在中牟凹陷的北部也有一定分布，开23井钻遇上侏罗统，厚124m，岩性主要为灰色、深灰色砂泥岩互层，夹少许炭质泥岩。

在黄口凹陷，上侏罗统—下白垩统的沉积厚度最大可达2500m。其中，分水岭组（J3- ）广泛分布于整个凹陷中，而青山组 分布偏于凹陷北部（图3-25）。分水岭组的沉积相可划分为浅湖－半深湖亚相（Ⅲd,J3—K1f）及半深湖亚相（Ⅲe,J3-K1f）两个亚相，其中，浅湖－半深湖亚相主要分布于凹陷的北部和西部，半深湖亚相主要分布于凹陷的南部。青山组的主要沉积相是洪积扇相及喷发玄武岩（Ⅰa,K1q）、冲积扇相（Ⅰb,K1q）、泛滥平原相（Ⅱc,K1q）和泛滥盆地相（Ⅱe,K1q）。洪积扇相及玄武岩喷发主要发育在凹陷东北部，冲积扇相位于凹陷西部和中北部。凹陷中部偏北为泛滥平原相（Ⅱc,K1q），中部其他地区为泛滥平原相（Ⅱc,K1q）。这种相分布特征，表明物源在凹陷北侧和西侧。

图3-25 黄口凹陷上侏罗统—下白垩统沉积相图

图中数字为沉积厚度，单位为m

现今与黄口凹陷同属开封坳陷的济源凹陷，仅发育下白垩统韩庄组。在济参1井中所钻遇的该套地层，为一套红色、砖红色河流相粗碎屑岩沉积。韩庄组走向可能为WE—SW（王定一等，1991），向东北可对比于汤阴地堑的白垩系，向西南可对比于义马至三门峡地区的白垩系。这说明现今的济源凹陷与黄口凹陷，在早白垩世不属于同一个坳陷原型。

（2）周口坳陷上侏罗统—下白垩统沉积特征

在周口坳陷南部东岳凹陷内的周参6井中，揭示了一套红色碎屑岩系。井深1342～1609m，钻厚2675m。在固始、淮滨、息县一带的地质浅井，也揭示了该套地层，为紫红、暗红色泥岩与灰、灰白色泥岩互层，厚度大于500m。在固始—马集一带采到少量孢粉，其中PagiophyLLumpollenites含量丰富，主要分子还有Psophosphaera,Cyathidites minor。该组合与浙江建德县寿昌组下段的孢粉组合有相似之处。根据区域地层特征，将其划分为中－上侏罗统。

此外，周口坳陷周缘的马市坪、任店、舒城、白湾等地也发育有晚侏罗世—早白垩世的地层，为一套连续沉积。生物地层研究结果发现，该套地层产丰富的“热河生物群”，如三尾拟蜉蝣、费尔干蚌和叶肢介等化石，各门类化石有其自身的演化序列；在序列的上部共生有孢粉、轮藻及介形类化石，与坳陷内井下分析的3类微体化石有着相似的组合特征。

在谭庄－沈丘凹陷内，21口已完钻探井中有13口井钻遇下白垩统，其中揭露层系比较全、各种资料也较为丰富的有周参11井、周参12井、周15井和周18井。在凹陷边缘，钻穿下白垩统的井有：周参10井、周23井和周25井。这里的下白垩统超过5000m，分别与下伏的下二叠统、古元古界和太古宇呈不整合接触。将周缘与井下资料联系起来，自下而上建立了周口坳陷井下的4个早白垩世地层单元：巴村组、永丰组下段、永丰组上段和商水组。

巴村组 物源主要来自北部项城、东部曲集、东南部新桥和西南部周15井和周18井一带，发育冲积扇相（Ⅰb,K1b），其他地区为冲积平原沉积（Ⅰb,K1b）。

永丰组下段 该段沉积时期谭庄－沈丘凹陷有5个物源供给方向，依次是北部的商水和项城、东部的曲集、东南部的娄堤、西南部的周15井和周18井一带。在商水、项城和曲集物源方向上发育三角洲相（Ⅰf,K1y），在娄堤和周15 井和周18井一带发育扇三角洲相（Ⅰd,K1y），在郭平楼、莲池和永丰一带发育深湖相（Ⅲf,K1y），其他地区为浅湖相（Ⅲc,K1y）所覆盖（图3-26）。永丰组下段暗色泥岩发育，重矿物含量低，而黄铁矿含量却较高，反映深湖—较深湖区水介质的特点。

图3-26 谭庄-沈丘凹陷下白垩统永丰组下段及商水组沉积相图

图中数字为沉积厚度，单位为m

永丰组上段 该段沉积时期凹陷范围明显缩小，深湖区的范围也减小，但物源变化不大。共有5个物源供给方向：北部的商水、项城，东部的曲集，南部的娄堤，西南部的周18井和西部的漯河一带。在商水、项城和曲集附近发育三角洲相（Ⅰf,K1y），在娄堤、周18井和漯河一带发育扇三角洲相（Ⅰd,K1y），在郭平楼、王官桥一带发育深湖相（Ⅲf,K1y），其余为浅湖相（Ⅲc,K1y）所覆盖。

商水组 商水组沉积时期湖泊范围进一步缩小，湖泊被填满，主要发育泛滥平原。商水组沉积时期有4个物源供给方向，依次是北部的项城，东南部的娄堤和西南部的周15井和周18井及西部漯河一带。在上述物源方向上发育冲积扇相（Ⅰb,K1sh），其他地区为洪泛平原相（Ⅱc,K1sh）所覆盖（图3-26）。商水组充填时期一个重要变化是沉降中心向凹陷北部迁移，反映坳陷南部负荷沉降作用已停止，沉降中心向沉积中心迁移，宣告前渊湖盆演化阶段的结束。

总之，周口坳陷的下白垩统主要分布于谭庄－沈丘凹陷、阜阳凹陷和临泉凹陷中，其主要沉积类型为陆相碎屑岩系和火山－碎屑岩系，而主要物源在凹陷的南侧和东侧。

（3）合肥坳陷上侏罗统—下白垩统沉积特征

在合肥坳陷南带的北淮阳地区，即六安－确山断裂至晓天－磨子潭断裂之间，晚侏罗世形成长约200km，宽约40km的火山－碎屑沉积凹陷。其沉积物在西部豫皖交界处称朱集组，在肥西为周公山组。受北淮阳断裂褶皱带内部的信阳－舒城断裂大规模岩浆活动影响，合肥坳陷南缘山前带发育火山岩和火山碎屑岩，坳陷内部发育河湖相并向北扩展到颍上－定远断裂附近。在这个阶段中，坳陷发展至最大规模。安参1井钻遇中－上侏罗统，厚约2400m；合深3井钻遇中－上侏罗统，厚约1600m。中－上侏罗统全坳陷均有分布，沉降－沉积中心位于郯庐断裂下降盘和大别造山带北侧，主要部分落在丁集－肥东凹陷东部的肥东次洼。综合各种研究成果所编制的沉积相图（图3-27）显示，合肥坳陷南部为火山岩（Ⅰa,J3z）分布区，丁集凹陷、肥西凹陷为浅湖相沉积（Ⅲc,J3z），六安－防虎山地区及北部为河流相沉积（Ⅱa,J3z），其他地区以滨浅湖相沉积（Ⅲb,J3z）为主。

图3-27 合肥坳陷上侏罗统周公山组沉积相图

数据单位为m

Ⅰa,J3z—火山岩分布区；Ⅲc,J3z—浅湖相；Ⅱa,J3z—河流相；Ⅲb,J3z—滨浅湖相

在合肥坳陷中北带，六安－肥西地区的露头资料表明（李忠等，2000）：上侏罗统周公山组由4个反粒序沉积成因单元构成，均为快速进积的砂砾质辫状河及冲积平原沉积。坳陷内部安参1井的岩心资料也证实，那里的上侏罗统为砂质岩类与泥质岩类不等厚互层，普遍含灰质，呈正旋回结构，应为曲流河相沉积。从相带及含砂率分布图看（徐嘉炜等，1995），周公山组的砾岩、砂岩等粗碎屑主要来自南侧造山带，少量来自北侧。

在晚侏罗世晚期，合肥坳陷整体抬升并遭受剥蚀，留下了显著的不整合面。进入早白垩世之后，合肥坳陷主体向EN方向迁徙，范围逐渐缩小，并分解成几个小型断陷型凹陷。从残余地层厚度图上看，下白垩统主要分布于盆地肥中断裂以北的地区，其中，以定远－大桥凹陷的厚度最大，可达2500m 以上，而在霍丘凸起上的残余厚度相对较小，只有400m 左右。在地震剖面上，自西向东存在一明显的“喇叭状”开口，到霍丘凸起上有明显的削蚀现象；在肥中断裂以南地区，地层厚度相对较小，最厚在2000m 左右，主要分布于丁集－肥东凹陷的东西两侧断层附近。在舒城凹陷东部靠近郯庐断裂一侧，最厚在1500m 左右。在蜀山断裂附近的下白垩统，厚度只有500m 左右，尤以安参1井处为最薄，仅380m 左右。下白垩统的岩性为砂质岩类与泥质岩类不等厚互层，砂岩以灰白色、绿灰色细砂岩和粉砂岩为主，泥岩以紫红色泥岩和砂质泥岩为主。其沉积相的分布在总体上仍有一定的格局（图3-28）。在合肥坳陷南缘发育山麓洪积扇沉积Ⅰa,K1），主要充填火山岩及火山碎屑岩；在坳陷东部，由于郯庐断裂的活动明显加剧，其西侧大幅度断陷，发育了一套深湖－半深湖相暗色泥岩，即朱巷组，厚约600m，是目前已知的该坳陷最重要的生油岩系之一。在坳陷北部，同样发育有冲积扇Ⅰb,K1）沉积体系。在坳陷的主体部分，自西向东依次为河流相（Ⅱa,K1）、河流平原相（Ⅱf,K1）、浅湖相（Ⅲc,K1）、深湖相（Ⅲf,K1）。相带分布特征指示，沉积中心明显偏东，反映了郯庐断裂的显著控制作用；但主要沉积物却来自坳陷的南、北和西侧，表明东张八岭隆起较为微弱。

图3-28 合肥坳陷下白垩统朱巷组沉积相图

数据单位为m

Ⅰa,K1—山麓洪积扇沉积；Ⅰb,K1—冲积扇；Ⅱa,K1—河流相；Ⅱf,Kl—河流平原相；Ⅲc,Kl—浅湖相；Ⅲf,K1—深湖相

在合肥坳陷西侧的信阳坳陷所发育的上侏罗统称为段集组，为一套紫红色冲积扇粗碎屑岩段；所发育的下白垩统称为陈棚组，为紫红—灰白色火山岩和火山碎屑岩段，其成因与沿信阳－商城大断裂带的大规模的陆相火山喷发有关。陈棚组与上覆的上侏罗统段集组呈不整合接触。信阳坳陷的上侏罗统—下白垩统充填序列和沉积相特征与合肥坳陷相一致，表明二者有相同的区域构造背景和演化历程，共同反映了南侧秦岭－大别造山带的运动体制。

永丰原名百家冢铺，亦称百冢部（从淮阳县城计算到此有100个冢子）清宣统三年（1911）修案，更名“永丰”，取永年丰收之意。1965年由范集、南顿、丁集三个公社划出部分大队，成立永丰人民公社。1983年改为永丰乡。1997年，面积728平方千米，人口56万，辖永丰、王庄、郭大庄、鞠营、唐楼、徐冢、李大庄、克庄、马庄、毛集、沈庄、冯滩、郭平楼、前栾楼、朱滩店、马楼、栗营、大刘、大黄庄、火星阁、谷楼、大靳、后栾楼、樊冲、王楼、鲍庄、王营、罗集、阎庄29个行政村。

下白垩统烃源岩在周口坳陷颇具特色，该套烃源岩厚度大，分布区域相对稳定和集中，有机碳丰度较高，但可溶有机质和生烃潜量较低，不同构造部位热演化程度差异大。其中，永丰组和巴村组是一套较深湖相的沉积，被认为是下白垩统的主力烃源岩层段。

1下白垩统烃源岩分布

据周参10井、周参11井、周参12井、周15井、周18井、周22井、周23井、周25井、沈1井及南9井等探井资料分析，沈丘凹陷下白垩统暗色泥岩较谭庄凹陷发育，大部分属较深湖亚相沉积。其中周参11井下白垩统永丰组暗色泥岩特别发育，厚度达1227m，占相应地层厚度的53%。沈丘凹陷东部水体深，为沉积中心所在区，西部永丰组虽有一部分属较深湖亚相，但主要为浅湖亚相及滨浅湖亚相，而周14井和周18井都处于浅水区，周15井则更靠近物源区，几乎无暗色泥岩，反映谭庄凹陷较深水区分布面积局限，且持续时间较短。统计结果显示，下白垩统潜在烃源岩的分布基本上与凹陷的伸展方向一致，呈NWW—SEE向。各组段的分布也基本一致，唯永丰组上段在东部的中心位置向北偏移至郭平楼—关庄一带。其中心位置：西为双楼田—穆庄一带，最大厚度大于600m；东为萤子寨—周庄一带，最大厚度大于700m。厚度大于100m的区域大约有1378km2。

2下白垩统烃源岩有机地球化学特征

（1）下白垩统有机质丰度

谭庄－沈丘凹陷暗色泥岩有机碳含量平均为097%，氯仿沥青“A”平均含量为00472%，总烃平均含量为137×10-6，生烃潜量（S1+S2）平均为017mg/g（表6-23）。从平面上看，有机碳含量差别不大，但受热演化程度的影响，可溶烃含量和生油潜量具有南低北高的特点。南部周参10井、周参11井和南9井平均氯仿沥青“A”分别为91×10-6、182×10-6和320×10-6，北部周19井永丰组平均氯仿沥青“A”达933×10-6，高于全区平均值近2倍。凹陷北部的南2井、周19井，因热演化程度低（Ro<08），比较能够体现白垩系的原始有机质丰度。在纵向上，主要生油气层段为永丰组下段，其次为巴村组和永丰组上段，商水组较少。综合分析认为，下白垩统的烃源岩应属于中－好的烃源岩。

表6-23 周口坳陷谭庄-沈丘凹陷下白垩统有机质丰度

（2）下白垩统有机质类型

根据干酪根显微组分分析、元素分析、红外光谱测定得知下白垩统有机质基本为Ⅲ型，个别为ⅡB型。由于该烃源岩已经受了较高的热演化历程，采用人工热模拟的方法恢复处理后，其原始母质类型比直接测得的现存类型要好一些，原始母质类型以Ⅱ型为主（图6-18）。

图6-18 谭庄-沈丘凹陷下白垩统原始母质类型

3烃源岩有机质成熟度与生烃演化

（1）烃源岩有机质成熟度

该套烃源岩Ro在07%～15%之间较多，Tmax值以440～450℃居多，OEP值为12左右，生物标志化合物演化参数大多数落于低熟－成熟区间，综合说明尚处于生油液态窗之中。周口下白垩统的热演化程度在不同的构造部位上具明显的不均衡性，总的来讲呈北高南低的演化趋势，但亦有局部异常变化情况。演化程度最低的是沈丘凹陷北部斜坡区，其中周19井埋深3500m 时泥岩干酪根的镜质体反射率才达到049%，至今还未成熟；谭庄凹陷中生界生油岩处于成熟阶段，周参12井和周14井Ro介于05%～15%之间。沈丘凹陷娄堤构造带中生界生油岩成熟度相对最高，周参10井、周参11井及南9井一带存在一个高值区，Ro均大于15%，处于过成熟阶段，尤其是凹陷南部的周参11井Ro达229%～385%。该区并无火山岩分布，因而其原因一方面可能是沉积、沉降中心的深埋藏及后期的沉积叠加所致；另一方面可能与构造活动造成的局部热异常有关——下白垩统沉积后期（或期后），深部“热水”沿断裂上涌，形成了附加热源。

区内下白垩统沉积后，经历了燕山晚期的隆升剥蚀和喜马拉雅期的再度深埋改造，具有两期深埋、两次生烃的过程。其早白垩世末期的生烃范围较为局限，热演化程度较低，Ro值在05%～10%之间，且主要位于下白垩统的深凹区底部，即周18井－周参12井－周参11井一带。古近系沉积后，凹陷内下白垩统深埋至4000m 以下，进入生烃高峰期。开始大规模生烃。其二次生烃区主要位于古近系的深凹陷区，即商水断裂以南，周18井－周参12井－周参10井以北的地区。

（2）下白垩统永丰组暗色泥岩生烃模拟实验

实验结果获得了周参12井中生界样品C1、C2—C4及 生气、生油动力学参数——周口坳陷下白垩统永丰组暗色泥岩生油、生气活化能分布及其频率因子（图6-19）及K1泥岩Ro的动力学参数。结合谭庄凹陷、沈丘凹陷南部和沈丘凹陷北部典型井的埋藏史，得到了谭庄－沈丘凹陷不同洼陷下白垩统永丰组生油岩古地热史（图6-20）。由此得知，谭庄凹陷及沈丘凹陷南部K1生油岩在燕山中期曾演化到Ro为06%～12%，其后经历了约60～70Ma的热演化停顿，于喜马拉雅期再次深埋。于是，热演化增至Ro为12%～25+%，源岩开始了二次生烃的历程。沈丘凹陷北部的K1生油岩在燕山期基本处于生油门限附近，并且在长达近100Ma的时间里基本保持不变，直到喜马拉雅期才进一步增加至Ro为10%～12%左右，达到生油高峰，烃源岩仅有一次生烃的经历。

图6-19 周参12井源岩C1、C2—C4及 生气、生油动力学参数图

从图6-20可知，沈丘凹陷南部K1生油岩在60～40Ma左右达到生烃高峰，甲烷产率为90m L/g有机碳，C2—C4产率为3～35m L/g有机碳；沈丘凹陷北部K1生油岩生烃高峰相对南部要晚，在喜马拉雅晚期，但产率却低得多，甲烷产率为18～20m L/g有机碳，C2—C4产率小于002m L/g有机碳；谭庄凹陷K1生油岩虽属二次生烃，但与沈丘凹陷南部区块有所区别的是生烃高峰期更晚，为喜马拉雅运动晚期，但甲烷产率却与周19井相似，仅为18～20m L/g有机碳，C2—C4产率小于002m L/g有机碳。这是周参12井及周19井K1生油岩现今演化程度相对较低所致，两地该套烃源岩层目前演化程度最高Ro仅为10%～12%左右，而周参11井的Ro多超过20%，甚至30%，相应甲烷、C2—C4产率大大提高。

图6-20 谭庄－沈丘凹陷K1源岩产率、古地热史曲线图

根据图6-20的下白垩统源岩生油动力学参数，获得了不同地区 液态烃产率。其中，沈丘凹陷南部周参11井地区，燕山中期一次产油率为10mL/g·TOC，到50Ma左右达二次生烃高峰，产油率为10～18m L/g·TO C；北部周参19井地区，燕山中期源岩多未熟，几乎不产油，到喜马拉雅运动晚期产油率为6～7mL/g·TOC；谭庄凹陷周参12井地区燕山中期产油率为3～4mL/g·TOC，现今产油率为6～7mL/g·TOC。与下白垩统产气率相同，周参11井地区高演化也带来高产油率。