0 引言

苏北—南黄海盆地位于下扬子块体东缘，发育巨厚的中-古生代海相碳酸盐岩沉积和中-新生代陆相沉积，是一个典型的叠合盆地^[1]。随着我国油气勘探进程的不断深入，下扬子苏北盆地已陆续发现草舍油田、张家垛油田、朱家墩气田、句容残留油田等油气资源区，在花X33井、秦3井、CSDP-2井等50余口钻井中见到油气显示^[2-3]，这些勘探成果表明下扬子块体存在油气生成和运聚的成藏过程，具有良好的油气勘探潜力^[4-7]。迄今为止，南黄海盆地尚无工业油气突破，其虽与苏北盆地同为被海岸线所隔的同一沉积盆地，但限于资料缺乏，尚未建立完整详细的地层格架。早期对南黄海盆地的研究中，钻井较少且主要聚焦于新生代地层，与建立完整地层层序的目标相距甚远；而对于海相碳酸盐岩沉积层而言，地震资料品质较差^[8]。上述钻井、研究层位、地震品质等问题严重制约了南黄海盆地海相油气的勘探步伐。大陆架科学钻探CSDP-2井是一口深达2 843.4 m的全取心井，在629.0~2 843.4 m井段依次钻遇中生界三叠系，古生界二叠系、石炭系、泥盆系和志留系多套中-古生代海相地层，明确了南黄海盆地为下扬子块体的重要组成部分^[9-10]，其岩心取心率高达99.7%，填补了第一手岩心资料的空白。南黄海盆地上二叠统—下三叠统发育有重要的烃源岩层，生油潜力较好^[11]，且曾发生二叠纪—三叠纪生物大灭绝等重大地质事件^[12-13]，具有重要的研究意义。

本文以层序地层学和沉积学理论为指导，主要利用CSDP-2井及南黄海盆地其他钻井、下扬子陆区苏北盆地钻井的岩心、测井资料，并参考南京江宁地区野外剖面(淳化天宝山龙潭组、大隆组剖面^[14]，青龙山青龙组剖面^①)，通过海陆对比，系统认识苏北—南黄海盆地上二叠统—下三叠统发育特征，进一步探讨下扬子海区与陆区的异同，最终建立苏北—南黄海盆地较为精确的地层格架，以期为该区油气勘探、古海洋、古气候等研究工作提供参考。

① 江苏省地质调查研究院.1:250 000区域地质调查报告(南京市幅).南京：江苏省地质调查研究院，2003.

苏北—南黄海盆地位于下扬子块体之上，东邻环太平洋构造带，西接郯庐断裂带，南部以江山—绍兴断裂为界，北部与苏鲁造山带相邻^[15](图 1)，面积约18万km²，为中-古生代海相地层与中-新生代陆相地层构成的大型叠合盆地^[16]。其构造演化主要经历了震旦纪—早古生代的克拉通发育时期、晚古生代—中三叠世的稳定地台时期、晚白垩世—古近纪的断陷期以及新近纪以来的坳陷期^{[15, 17]}。在古生代—中生代早期，南黄海盆地与苏北盆地为一个整体，至白垩纪，两盆地的构造演化出现分化^[18]。其中，南黄海盆地根据晚白垩世—古近纪分布范围自北向南可划分为千里岩隆起、北部坳陷、中部隆起、南部坳陷、勿南沙隆起5个构造单元^[19]。

据文献[15]修编。 图 1 苏北—南黄海盆地地理位置 Fig. 1 Geographical location of the north Jiangsu and South Yellow Sea basin

图选项

早二叠世，研究区继承了石炭纪的古地貌和古地理格局^[20]，处于清水碳酸盐岩台地沉积环境^[21]，但受陆源沉积物影响加强，同时发育浅海碎屑岩沉积。受早二叠世末期构造运动的影响，我国南方地层强烈抬升，发生快速海退，苏北—南黄海盆地沉积高地发生短期暴露，如浙江地区、安徽东北—江苏西北部及相应周缘地区^[22]，而沉积洼地则连续沉积。龙潭组沉积时期的岩相古地理面貌与早二叠世有所不同，研究区海域中出现华夏古陆剥蚀区^[21]，其向外围提供了大量碎屑物质，形成的广阔碎屑岩滨海区主要发育潮坪、浅海陆棚及三角洲沉积相，形成了一套含煤的碎屑岩，顶部通常发育一套压煤灰岩。大隆组沉积时期，华夏古陆仍然存在，古地理演化表现出明显的继承性，自东南至西北，分别为东南部碎屑岩滨海、东南部局限海、江南碳酸盐岩台地、北部斜坡和北部盆地^[23]。苏浙皖扬子陆区主要为深水、贫氧的深水陆棚沉积^[24-25]，沉积了硅质岩、泥岩、泥灰岩等；扬子海域主要为浅海陆棚及滨—浅海相，发育以泥岩、粉—细砂岩为主的碎屑岩，体现了西深东浅的盆地沉积格局。早三叠世，扬子区发生多次海侵，形成了广阔、温暖的陆表海^[26]，水体由东南向西北逐渐加深，至安徽巢湖一带水体最深^[27]，主要发育碳酸盐岩开阔台地相、斜坡相等，沉积了大套灰岩、泥灰岩、泥晶灰岩等。至早三叠世晚期，研究区发生缓慢海退，水体变浅，沉积环境由开阔台地转变为局限台地，泥质含量增多。后期由于印支运动的抬升，三叠世地层暴露出水面遭受剥蚀，区域不整合形成。

CSDP-2井的龙潭组位于井深914.8~1 635.1 m(图 2)，厚度720.3 m。龙潭组初期发生海侵，淹没研究区古台地形成障壁海岸沉积环境^[15]，在该组下部发育大套黑色、灰黑色泥岩和泥质粉砂岩，底部夹多套煤层(图 3a)，主要为潮坪相沉积；随后，海水快速上升并达到最大海泛面，发育浅海陆棚相沉积，在该组中部沉积了深黑色泥岩及泥质粉砂岩；再之后发生海退，水体变浅，形成三角洲沉积环境^[20]，沉积了灰色细砂岩、粉砂岩及深灰色泥岩，粉砂岩中可见平行层理(图 3b)及小型波状交错层理，砂岩分选较好，部分细砂岩中含泥砾(图 3c)，反映沉积水体能量较高。龙潭组上部岩性为深灰色粉砂质泥岩和灰黑色炭质泥岩夹浅灰色细砂岩、粉砂岩，顶部发育灰绿色凝灰岩(图 3d)，厚约8 cm；同时，在该井岩心中发现龙潭组的典型腕足类古生物化石Cathaysia chonetoides。

CNL.补偿中子；GR.自然伽马；AC.声波时差；DEN.密度；RLLS.浅侧向电阻率；RLLD.深侧向电阻率。ft(英尺)为非法定计量单位，1 ft =30.48 cm。下同。 图 2 CSDP-2井晚二叠世—早三叠世地层综合柱状图 Fig. 2 Late Permian to Early Triassic stratigraphic columnar section of the Well CSDP-2

图选项

a.煤层(红色虚线间)，二叠系龙潭组，1 633.7~1 634.3 m；b.粉砂岩中含平行层理，二叠系龙潭组，1 307.8 m；c.深灰色含泥砾细砂岩，二叠系龙潭组，1 117.4 m；d.灰绿色凝灰岩，二叠系龙潭组，914.85 m；e.灰黑色炭质泥岩，二叠系大隆组，913.6 m；f.泥晶生物碎屑白云岩，二叠系大隆组，872.0 m，单偏光，可见大量生物化石碎屑，生物碎屑间充填泥晶白云石，裂缝较发育；g.灰色钙质细砂岩，二叠系大隆组，887.4 m；h.灰白色瘤状灰岩，三叠系青龙组，850.2 m；i.白云岩中发育生物潜穴，三叠系青龙组，864.6 m；j.泥晶灰岩，三叠系青龙组，736.1 m；单偏光，呈泥晶结构，主要由泥晶方解石晶体组成，见个别粉砂级碎屑颗粒；k.丘状交错层理，三叠系青龙组，714.4 m；l. Ophiceratida菊石，三叠系青龙组，856.2 m。 图 3 CSDP-2井晚二叠世—早三叠世岩石类型及特征 Fig. 3 Rock types and characteristics of sediment from Late Permian to Early Triassic of the Well CSDP-2

图选项

CSDP-2井于866.2~914.8 m井段钻遇大隆组(图 2)，地层厚约48.6 m。该组沉积期水体较浅^[20]，为潮坪相沉积，下部岩性为灰色含灰砂岩及灰黑色炭质泥岩(图 3e)；上部岩性主要为灰色生物碎屑白云岩(图 3f)和钙质细砂岩(图 3g)。分析认为，该组白云岩可能是在浅水、高盐度的潮间带经蒸发作用形成的^{[15, 20]}，反映大隆组沉积时期气候温热^[14]。

CSDP-2井的青龙组位于629.0~866.2 m(图 2)，厚约237.2 m。青龙组再次发生海侵，形成陆表海环境^[26]，下部岩性为绿黑色、红褐色灰质泥岩夹灰白色灰岩和薄层瘤状灰岩(图 3h)，生物潜穴发育(图 3i)，沉积环境为局限台地相；随后沉积水体进一步加深，上部岩性主要为深灰色薄层—中层泥晶灰岩(图 3j)，中间夹少量青灰色、红褐色灰质泥岩，为开阔台地相沉积，泥晶灰岩中可见丘状交错层理(图 3k)，反映其沉积时期曾受风暴浪影响。青龙组自下而上沉积的灰岩占比逐渐增多，而泥岩逐渐减少，反映水体由浅变深，碳酸盐岩产率增大，受陆源物质影响减小。青龙组自下而上多发育Ophiceras, Gyronites和Flemigites 3个菊石带^[28]，而在CSDP-2井青龙组中发现蛇菊石Ophiceratida(843.71, 856.20, 860.70 m)^[29](图 3l)及Flemigites(712.26 m)2个菊石带，分析认为CSDP-2井下三叠统残余地层主要为下青龙组。

根据Vail等^[30-32]的层序理论，通过分析岩性、测井曲线、古生物组合等资料，识别CSDP-2井目的层段的各级层序界面及其所限定的层序单元，将苏北—南黄海盆地晚二叠世—早三叠世地层划分为2个长期基准面旋回(LC1、LC2)和3个中期基准面旋回(MC1—MC3)，其中，LC2因后期地层剥蚀仅残余上升半旋回。

研究区晚二叠世—早三叠世经历了2次海侵和1次较大规模海退，构成一个非对称的长期基准面完整旋回(LC1)及一个长期基准面上升半旋回(LC2)(图 2)。由于构造运动的抬升作用，LC1层序底界面在区域上存在沉积间断，但中部隆起在龙潭组沉积期为沉积洼地，接受连续沉积，层序底界面(SB1)表现为龙潭组泥岩与孤峰组硅质泥岩的岩性转换面；同时界面处自然伽马值显著增大，而补偿中子和密度值显著减小(图 2)。LC1底部发育低水位体系域，为潮坪沼泽环境下形成的含多套薄煤层的黑色泥岩段；向上基准面快速升高，发育海侵体系域潮下带砂体；在井深1 497.5 m附近识别出最大海泛面(MFS1)，主要发育浅海陆棚相的深黑色泥岩凝缩段，形成高水位体系域；而后基准面进入下降期，沉积环境由浅海陆棚相转变为三角洲相，主要沉积粉砂岩、细砂岩及泥岩，构成LC1的海退体系域。LC1与LC2层序界面(SB3)为大隆组顶部生物碎屑白云岩与青龙组底部泥晶白云岩的岩性转换面，同时可见自然电位、补偿中子及双侧向电阻率曲线的明显变化(图 2)。LC2长期基准面旋回早期，水体较浅，主要发育灰绿色、红褐色含灰质泥岩夹灰白色薄层瘤状灰岩和灰色泥晶灰岩，沉积环境为局限台地相，构成低水位体系域；随后基准面上升，沉积环境由局限台地相变为开阔台地相，地层中泥晶灰岩增多、厚度增大，进入海侵体系域。由于后期印支运动隆升作用，盆地暴露遭受剥蚀，CSDP-2井下青龙组与新近系直接接触，构成长期基准面旋回LC2的顶界面(SB4)。

MC1中期旋回主要发育一套潮坪相、三角洲相及浅海陆棚相形成的碎屑岩沉积，其层序顶界面(SB2)发育厚约8 cm的灰绿色凝灰岩(914.85 m)；同时，测井曲线表现为补偿中子曲线由高值向低值的突变及双侧向电阻率曲线由低值向高值的变化。MC1下降半旋回的沉积厚度大于上升半旋回，不对称性明显，最大海泛面MFS1处沉积陆棚相的深黑色泥岩凝缩段。MFS1之上，泥岩的颜色由深黑色变为灰黑色，反映水体开始变浅。MC1早期为潮间带沼泽环境下的大套黑色泥岩夹薄煤层，随后水体变深，可容空间增大，沉积环境进入潮下带，水体能量变强，物源供应增多，出现大量砂体；MC1下降半旋回下部以浅海陆棚相砂岩和泥岩沉积为主，上部主要为三角洲前缘亚相、平原亚相的中细砂岩和泥岩。在井深1 200.0 m处，发育厚约20.0 m的含泥质泥晶白云岩，分析为在三角洲平原亚相蒸发环境下形成；在1 000.0, 1 300.0 m附近可见正反复合韵律(图 2)，为三角洲前缘亚相典型沉积相序^[20]。

MC2中期旋回主要发育潮间带环境的碎屑岩沉积，上部与青龙组灰岩整合接触，层序界面(SB3)下部867.4, 870.1 m处发育二叠纪最晚期的Clarkina yini指示化石(图 2)，代表大隆组顶部^[21]；测井曲线上表现为自然伽马曲线和双侧向电阻率曲线由高值向低值的突变(图 2)。MC2底部位于高潮线附近，主要沉积泥和粉砂，为泥坪沉积。基准面上升半旋回初期，水动力增强，物源供应增多，沉积物向盆地方向进积，砂泥比增大^[33]，岩性表现为灰色钙质砂岩夹灰黑色薄层泥岩，为砂坪沉积；基准面下降半旋回晚期，海水较浅，处于蒸发环境，盐度较高，形成顶部的生物碎屑白云岩。

MC3中期旋回主要发育局限台地与开阔台地两种沉积亚相，沉积一套碳酸盐岩夹泥岩，其顶界面为印支运动造成的区域不整合面，底界面附近863.5 m处可见Hindeodus parvus牙形刺首现面^[31](图 2)，代表了三叠系的底界^[34]。MC3旋回初期，海平面上升，盆地可容空间增大，加之陆源碎屑减少，沉积物中泥质减少，随着水体进一步加深，主要沉积碳酸盐岩，发育灰色薄层泥晶灰岩；MC3旋回上部为薄层—中层深灰色泥晶灰岩，中间夹少量灰质泥岩。下青龙组自下而上泥质减少，灰质增多，灰岩厚度增大，反映沉积环境由局限台地转变为开阔台地，水体加深，碳酸盐岩产率增大。

南黄海盆地迄今为止共有钻井27口，其中有9口井钻遇三叠系及以下地层；苏北盆地钻有N5井、华泰3井等，并出露良好的露头。钻井资料揭示南黄海盆地发育与苏北盆地相似的地台型海相沉积^[35]。根据现有钻井及收集资料的丰度，本文以陆区N5井^[36]和海区CSDP-2井、WX5-ST1井^[9]为研究对象，并参考南京江宁地区野外剖面，通过海陆对比(表 1)，对苏北—南黄海盆地晚二叠世—早三叠世地层格架展开讨论。

龙潭组在苏北—南黄海盆地陆区普遍出露厚度较小(表 1)：江宁地区出露约108.0 m，N5井厚150.9 m，中部隆起CSDP-2井钻遇720.3 m厚地层，南部拗陷WX5-STI井地层厚329.8 m(未钻穿)；自南西向北东，地层整体有增厚趋势。苏北—南黄海盆地龙潭组岩性整体稳定，自下而上可分为3部分，中部岩性以粉细砂岩为主，而上、下发育更多泥岩。但不同地区的龙潭组也存在差异：下扬子陆区龙潭组上部地层易出现“反碱”现象，盐分析出，岩石表面发白，反映沉积水体咸化，而海区岩层“反碱”现象不明显；苏北—南黄海盆地不同地区含煤层位存在差异，CSDP-2井、N5井主要在龙潭组下部发育煤层，而江宁地区、WX5-ST1井龙潭组煤层主要分布在层位中部；陆区煤层之上多发育压煤灰岩，但海区钻井未见明显压煤灰岩。研究区龙潭组与上覆大隆组整合接触。

大隆组在各钻井及剖面中均较薄，但不同位置岩性差异明显(表 1)：南京江宁地区厚24.3 m，N5井仅厚13.4 m；苏北—南黄海盆地陆区大隆组多发育硅质岩、硅质页岩，而海区主要发育泥岩、粉细砂岩、白云岩，研究区大隆组与龙潭组、青龙组均为整合接触。

青龙组在苏北—南黄海盆地各地区厚度差异较大(表 1)，应为后期印支运动差异剥蚀所致。其中，南京江宁地区野外剖面仅出露176.2 m，N5井中青龙组厚1 128.1 m，CSDP-2井钻遇厚度237.2 m，WX5- ST1井中青龙组厚1 402.0 m。青龙组岩性在区域上变化不大，主要发育泥晶灰岩、细粉晶灰岩等碳酸盐岩沉积，盆地中西部地区的下部多发育一套泥岩为主夹泥灰岩沉积。碳酸盐岩自下而上呈现由泥晶灰岩向细粉晶灰岩演化且厚度略有增大的规律。研究区青龙组与下伏大隆组整合接触，上部因地层差异剥蚀不整合于不同层位下部，如CSDP-2井青龙组与新近系直接接触，而N5井、WX5-ST1井青龙组与白垩系不整合接触。

在对苏北—南黄海盆地内多口钻井单井层序划分的基础上，结合前人的研究^{[15, 20, 37-39]}，依据下扬子区的区域地质背景及构造演化过程，选取C1连井剖面(图 1)进行区域连井层序地层对比。由于中期基准面旋回在横向上具有较强的稳定性和对比性，本文的区域层序地层对比以中期基准面旋回进行开展(图 4)。

图 4 苏北-南黄海盆地连井剖面图 Fig. 4 Cross-section of the north Jiangsu and South Yellow Sea basin

图选项

C1连井剖面横跨下扬子陆区与海区，近苏北—南黄海盆地长轴方向，由陆区的南京江宁地区、N5井、海区中部隆起CSDP-2井及南部坳陷WX5-ST1井组成(图 1)。北部坳陷地层由于后期抬升剧烈，本文研究层位仅呈残余状分布，钻井未有明显揭示(仅Kachi-1井钻遇少量三叠系)，故不作讨论。孤峰组晚期，地层构造差异抬升形成快速海退，局部露出水面遭受剥蚀，形成MC1底部的不整合面，如南部坳陷、中部隆起的西部地区^[10]，沉积洼地则接受连续沉积。龙潭组初期基准面上升，MC1中期旋回自南西向北东依次发育三角洲相、潮坪、泻湖相(南京江宁地区)，潮坪、泻湖相(N5井)，潮坪、浅海陆棚及三角洲相(CSDP-2井、WX5-ST1井)，主要发育一套砂泥岩为主的碎屑岩沉积，各地水深差别不大。MC2中期旋回自南西向北东依次发育浅海陆棚相(南京江宁地区、N5井)，潮坪相(CSDP-2井)，潮坪、泻湖相(WX5-ST1井)。MC2时期，苏北—南黄海盆地不同位置水深差异较大，岩性存在差异：陆区发育硅质岩、硅质页岩，而海区钻井中未见硅质岩。同时，在CSDP-2井大隆组中发现白云岩。硅质岩为深水环境产物，研究区白云岩为蒸发环境产物，反映了MC2沉积时期苏北—南黄海盆地南西侧为相对坳陷，水体较深，而北东侧为相对隆起。MC3旋回自南西向北东依次发育浅海陆棚相、开阔台地相(南京江宁地区、N5井)及开阔台地与局限台地的交互沉积(CSDP-2井、WX5-ST1井)，反映该期海平面经历多次小规模升降。MC3时期，南京江宁地区及N5井中的灰岩为粉晶结构、细晶结构，而南黄海海域钻井的灰岩多为泥晶结构，反映青龙组时期南西部陆区水体较深，水动力较弱，灰岩重结晶程度更好。苏北—南黄海盆地水体由MC1时期各地区相对稳定变为MC2、MC3时期南西深北东浅，分析认为是东吴运动时期苏北—南黄海盆地快速差异抬升的结果。

1) CSDP-2井上二叠统—下三叠统可划分为2个长期基准面旋回层序(LC1、LC2)和3个中期基准面旋回(MC1—MC3)。

2) 苏北—南黄海盆地龙潭组在区域上岩性稳定，中部以粉、细砂岩为主，上、下发育更多泥岩；各地均有煤层发育，但煤层位置不同，且海区钻井未见陆区发育明显的“压煤灰岩”。各地大隆组岩性变化较大，陆区多发育硅质岩、硅质页岩，而海区主要发育泥岩、粉细砂岩、白云岩等。各地青龙组均为一套碳酸盐岩沉积，自下而上碳酸盐岩整体厚度变大，结晶程度变高；陆区碳酸盐岩相对海区结晶程度更高，多具有细粉晶结构。

3) 南黄海盆地与苏北盆地地层具有良好的可对比性，为被海岸线分割的同一盆地。MC1旋回时期研究区主要发育潮坪、泻湖、三角洲等海陆过渡相，各地水深相差不大；而MC2、MC3时期依次发育浅海陆棚、潮坪、泻湖及碳酸盐岩台地等沉积相，水体变为南西深北东浅，应为东吴运动时期盆地差异抬升的结果。