塔里木盆地北部星火3井前中生界巖漿巖年代學(xué)特征及地質(zhì)意義

楊子川,韓強,趙淵,胡金祥,王夢楠,李弘艷

(中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

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塔里木盆地北部星火3井前中生界巖漿巖年代學(xué)特征及地質(zhì)意義

楊子川,韓強,趙淵,胡金祥,王夢楠,李弘艷

(中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011)

筆者對塔里木盆地北部庫車坳陷南緣斜坡的星火3井鉆遇的一套巖漿巖進(jìn)行巖石學(xué)分析及年代學(xué)研究。星火3井區(qū)巖漿巖主要由酸性、基性噴出巖組成，星火3井主要鉆揭霏細(xì)巖。對星火3井的1個巖心樣品進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測定，獲得霏細(xì)巖年齡為(294±10)Ma，代表該區(qū)二疊紀(jì)巖漿噴發(fā)的最晚年齡。表明庫車坳陷南緣與塔北其他地區(qū)一樣，發(fā)育二疊系巖漿巖。

二疊紀(jì)；(294±10)Ma；鋯石U-Pb年齡；霏細(xì)巖；星火3井；庫車坳陷南緣

塔里木盆地自震旦紀(jì)—二疊紀(jì)均發(fā)育強度不同、分布范圍不一的巖漿活動(陳漢林等，1997)。隨著油氣勘探的不斷深入，塔北北部英買力—雅克拉地區(qū)的沙53井、齊滿1井、東河24井、東河22井等多口井在不同地層鉆遇巖漿巖。前人對塔北地區(qū)巖漿巖巖石學(xué)特征、儲層及時代等均做過不同程度的研究(員海鵬等，2003；楊金龍等，2004)。星火3井位于庫車坳陷南斜坡，緊鄰雅克拉斷凸西北端(圖1)，該井在三疊系之下也鉆遇一套巖漿巖。由于星火3井與沙53、東河24等鉆井分別處于不同構(gòu)造單元，星火3井鉆遇的巖漿巖與其他鉆井的巖漿巖在巖性、形成年齡是否具有可對比性，需要進(jìn)一步研究。通過巖漿巖年齡的測定，對于認(rèn)識本區(qū)構(gòu)造演化具有重要意義，為油氣勘探提供基礎(chǔ)地質(zhì)支撐。

圖1 星火3井區(qū)鉆遇巖漿巖鉆井的位置平面圖Fig.1 Location map of the XH3 well and other wells drilled magmatic rocks

1 巖漿巖特征

1.1 巖石學(xué)特征

星火3井6 546～6 570 m鉆遇了厚度24 m為褐黃、褐灰色霏細(xì)巖夾深灰色霏細(xì)巖，未穿。霏細(xì)巖在測井曲線上表現(xiàn)為高自然伽馬(180API)、低電阻率(280 m·m)、低密度(2.4 g/cm3)、低聲波時差(73us/ft)，與上覆三疊系俄霍布拉克組電性特征差異明顯(圖2)。

圖2 星火3井巖漿巖測井曲線及顯微薄片照片特征圖Fig.2 The characteristics of magmatic rocks of XH3 well about its logging curve and microsection photos

霏細(xì)巖：主要礦物有鉀長石(34%)、斜長石(10%)、石英(7%)和蝕變暗色礦物(4%)；具霏細(xì)結(jié)構(gòu)，由長英質(zhì)及少量塵點狀磁鐵礦組成。長石斑晶多見黏土化、碳酸鹽化，少量見綠泥石化。暗色礦物已綠泥石化、碳酸鹽化、硅化(圖2a、圖2b)。

1.2 地震剖面產(chǎn)狀特征

從星火3井南北向地震剖面可以看出，雅克拉斷凸與庫車坳陷以星火3井南斷裂為界，斷裂兩側(cè)前中生界結(jié)構(gòu)差異明顯。星火3井南斷裂為南傾逆斷裂，斷裂上盤發(fā)育震旦系—寒武系的元古界—古生界，潛山斷裂下盤為星火3井所鉆遇的地層結(jié)構(gòu)，星火3井前中生界發(fā)育巨厚的巖漿巖，巖漿巖之下古生界缺失(圖3a)，星火3井巖漿巖之上依次發(fā)育三疊系、白堊系、古近系及新近系。與星火3井區(qū)相比，斷裂上盤沉積缺失三疊系、侏羅系，白堊系由北向南超覆沉積(圖3a)。白堊系之上依次發(fā)育古近系、新近系。

霏細(xì)巖地震剖面上表現(xiàn)為空白弱反射特征，呈火炬狀，其反射特征與塔北地區(qū)酸性噴發(fā)巖相似(羅靜蘭等，2006)。酸性火山巖之下為一套中強振幅、雜亂狀反射波，波組連續(xù)性較差，形狀不規(guī)則，有別于常見沉積地層的地震反射。結(jié)合前人在塔北地區(qū)火山巖地震識別研究，推測霏細(xì)巖之下的這套波組可能為基性巖漿巖的反射，基性巖漿巖之下為前震旦系基底，缺失下寒武統(tǒng)—震旦系沉積地層。

圖3 星火3井巖漿巖地震反射特征圖Fig.3 Characteristics seismic reflection of magmatic rocks in XH3 well area in the southern margin of the Kuche depression, Tarim basin

2 鋯石U-Pb年齡

2.1 分析方法

鋯石的同位素定年在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室(GPMR)完成。采用常規(guī)方法將樣品粉碎至80～100目，經(jīng)淘選和電磁方法分離后，在雙目鏡下挑選出晶形和透明度較好的鋯石顆粒。鋯石制靶首先將鋯石黏在雙面膠上，其次用環(huán)氧樹脂固定，最后打磨拋光至鋯石暴露。鋯石結(jié)構(gòu)圖像系應(yīng)用透射光、反射光和陰極發(fā)光(CL)采集。鋯石U-Pb定年所用激光剝蝕系統(tǒng)為Geolas 2005, ICP-MS為Agilent 7 500a，采用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500做外標(biāo)進(jìn)行同位素質(zhì)量分餾校正。普通鉛校正采用Anderson(2002)的方法，U-Pb年齡協(xié)和圖繪制和年齡權(quán)重均采用Isoplot程序(LUDWIG, 2003)。本次鋯石的原位LA-ICP-MS U-Pb定年和微量元素分析結(jié)果見表1。

表1 星火3井霏細(xì)巖鋯石U-Pb同位素分析數(shù)據(jù)表

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 陰極發(fā)光特征

鋯石呈柱狀或長柱狀，長徑大者可達(dá)300 μm，長寬比2∶1～3∶1， CL圖像顯示鋯石發(fā)育清晰的巖漿生長環(huán)帶，部分核部具有不發(fā)光的礦物包裹體(圖4)。

2.2.2 測年結(jié)果

星火3井霏細(xì)巖樣品的13個鋯石樣品U和Th含量分別為58.6×10-6～230×10-6，47.1×10-6～196×10-6，Th/U值為0.473～0.852，平均為0.672，屬于典型的巖漿鋯石(錢一雄等，2007)。

圖4 星火3井霏細(xì)巖鋯石CL圖像及測點位置圖Fig.4 CL image and measuring point position of zircon of XH3 felsite in the southern margin of the kuche depression, Tarim basin

13個分析點給出的206Pb/238U加權(quán)平均值為(294±10)Ma，代表霏細(xì)巖的結(jié)晶年齡(圖5)。

3 討論

3.1 與鄰區(qū)鉆井巖漿巖年代學(xué)對比

前人對塔里木盆地鉆井揭示的巖漿巖的同位素年代學(xué)進(jìn)行過研究，積累了一批可靠的年齡數(shù)據(jù)(表2)。對比這些數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，塔北北部存在3組不同時代的巖漿巖年齡。庫車坳陷星火3井前中生界巖漿巖的年齡與沙西凸起、阿克庫勒凸起(塔河油田)二疊系巖漿巖可對比性較好，不同于雅克拉斷凸沙53井、東河24井等鉆井巖漿巖年代。

圖5 星火3井霏細(xì)巖樣品鋯石U-Pb諧和圖Fig.5 The U-Pb harmonic figure of the zircon from felsite sample in the southern margin of the kuche depression，Tarim basin

構(gòu)造單元鉆井巖石類型測試方法年齡(Ma)參考文獻(xiàn)庫車坳陷星火3井霏細(xì)巖LA?ICP?MS2959±79本文雅克拉斷凸沙53井花崗巖LA?ICP?MS1851許志琴等，2012東河24井玄武巖K?Ar4885±93陳漢林等，1997沙西凸起南喀1井流紋巖LA?ICP?MS2717±22TIANetal，2010馬納1井流紋巖SHRIMP2773±25TIANetal，2010英買16井流紋巖LA?ICP?MS2829±25TIANetal，2010英買9井正長巖K?Ar2876±08楊樹鋒等，1996英買8井玄武巖K?Ar29050±421黃智斌等，2003羊塔6井玄武巖Ar?Ar2611±489劉亞雷等，2012勝利1井安山巖K?Ar25964劉亞雷等，2012阿克庫勒凸起沙79英安巖SHRIMP2798±3于峻川等，2011沙99英安巖LA?ICP?MS2737±32于峻川等，2011沙102英安巖LA?ICP?MS2810±3于峻川等，2011沙114英安巖LA?ICP?MS2766±27于峻川等，2011

許志琴等對沙53井前中生界花崗巖進(jìn)行U-Pb年齡測定，獲得了鋯石年齡1 851 Ma，代表了古元古代巖漿巖的變質(zhì)年齡，說明該區(qū)花崗巖塔北北部為古老的前震旦基底。陳漢林等對東河24井寒武系頂部伊丁石化橄欖玄武巖進(jìn)行K-Ar測年，獲得的年齡為(488.5±9.3)Ma，代表了加里東早期的一次構(gòu)造熱事件(表2)。

羅靜蘭2006年研究塔河油田二疊紀(jì)火山巖的巖相及其分布，利用鋯石U-Pb法測得的年齡為(276±3)～245±Ma，表明塔河地區(qū)火山噴發(fā)時代為二疊紀(jì)。于峻川等近期又對塔河油田二疊紀(jì)長英質(zhì)火山巖鋯石U-Pb年代學(xué)進(jìn)行研究，塔河地區(qū)二疊系長英質(zhì)火山巖形成于274～281 Ma。劉亞雷、楊樹峰及黃智斌等對沙西凸起部分鉆井所鉆遇到的巖漿巖做過年代學(xué)研究，獲得290～280 Ma的同位年齡，并認(rèn)為在沙西凸起存在一大火成巖省，巖漿活動主要受地慢柱控制(表2)。

本次獲得的霏細(xì)巖年齡(294±10)Ma，年齡比塔河地區(qū)、沙西凸起鉆井巖漿巖年齡略大，說明庫車坳陷南緣也存在早二疊紀(jì)巖漿噴發(fā)活動。

3.2 與二疊紀(jì)巖漿巖特征對比

星火3井所揭示巖漿巖與塔北地區(qū)鉆井所揭示的二疊紀(jì)巖漿巖是可對比的。塔河地區(qū)巖漿巖主要為英安巖和玄武巖。存在兩次火山噴發(fā)旋回，形成下部玄武巖、上部英安巖或單一英安巖的垂向火山噴發(fā)序列(楊金龍等，2004)。在塔北西部英買力地區(qū)、玉東—勝利地區(qū)的二疊系中，廣泛發(fā)育噴發(fā)巖、侵入巖，根據(jù)地震資料解釋結(jié)果巖漿巖的面積可達(dá)8 000 km2，巖性主要有玄武巖、輝綠巖、流紋巖、凝灰?guī)r和英安巖等。巖漿巖產(chǎn)狀類型主要為基性噴出巖、中酸性噴出巖、基性侵入巖和中酸性侵入巖等(程海艷等，2010)。結(jié)合星火3井鉆井巖性及地震產(chǎn)狀，星火3井區(qū)巖漿巖可能由基性噴出巖和中酸性噴出巖組成。在英買力地區(qū)的英買16井鉆遇了1 010 m厚的流紋巖、霏細(xì)斑巖等酸性噴發(fā)巖。沙42井卡普沙良群泥巖及角礫巖之下5 187～5 240 m厚53 m為二疊系褐棕色、綠灰色流紋巖不整合接觸(陳漢林等，2009)。

此外，星火3井鉆遇的巖漿巖表明庫車坳陷在二疊紀(jì)巖漿巖廣泛發(fā)育，從庫車坳陷南緣至北部露頭均發(fā)育火山巖。塔里木盆地北部庫車地區(qū)卡普沙良河露頭地質(zhì)剖面，二疊系閃長玢巖與三疊系砂礫巖不整合接觸；庫車河剖面上二疊統(tǒng)比尤勒包谷孜(P3by)紫紅、灰綠色泥巖不整合在中下二疊統(tǒng)花崗斑巖之上(羅金海等，2012)。這可能也證實了前人關(guān)于二疊紀(jì)大火成巖省的推論(楊樹峰等，2005)。同時也說明了庫車坳陷三疊系不整合覆蓋在二疊系之上，缺失古生界。

4 結(jié)論

(1)結(jié)合星火3井鉆井和地震結(jié)構(gòu)特征資料，庫車坳陷南緣發(fā)育二疊系巖漿巖，巖性可能有酸性噴發(fā)巖和基性噴發(fā)巖，酸性噴發(fā)巖地震剖面上表現(xiàn)為空白弱反射特征，基性噴發(fā)巖地震剖面上表現(xiàn)為中強振幅、雜亂狀反射。

(2)星火3井霏細(xì)巖鋯石年齡為(294±10)Ma，代表了該區(qū)二疊系巖漿巖的最晚噴發(fā)年齡，與塔北塔河油田、塔北西部等鉆井鉆遇的酸性噴發(fā)巖的年齡是可對比的，不同于雅克拉斷凸沙53井、東河24井鉆遇的巖漿巖年齡。

(3)星火3井巖漿巖的鉆遇說明庫車坳陷與塔北其他地區(qū)一樣廣泛發(fā)育二疊系巖漿巖。

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Geochronology of Pre-Mesozoic Magmatic Rocks from XH3 Well in Northern Tarim Basin and its Geological Implications

YANG Zichuan,HAN Qiang, ZHAO Yuan, HU Jinxiang, LI Hongyan

(Exploration and Development Research Institute of Northwest Branch Oilfield Company, Sinopec, Urumq 830011, Xinjiang， China)

In this paper, a set of magmatic rocks drilled from XH3 well in the southern margin of Kuche depression have been studied on lithology and chronology. These magmatic rocks are mainly composed of acidic and basic extrusive rocks, and a set of felsite have beendrilled from XH3 well. A core sample of XH3 well has been studied on U-Pb zircon geochronology by LA-ICP-MS. The zircon U-Pb dates are (294±10)Ma, which stands for the latest age of Permian magmatic eruption.This dating data suggests that the Permian magmatic rocks extensively developed in the southern part of the Kuche depression, corresponding to the other parts of northern Tarim basin.

Permian; (294±10)Ma; aircon dating; felsite; XH3 well; southern margin of Kuche depression

2016-03-10；

2016-05-10

國家重大專項課題“海相碳酸鹽巖層系大中型油氣田分布規(guī)律及勘探評價”(2011ZX05005-002)資助

楊子川(1968-)，男，高級工程師，目前在中石化西北油田分公司從事油氣勘探的研究工作。E-mail：yzcmy2012@sina.com

P588.12

A

1009-6248(2016)04-0084-07