塔西北震旦系中辉绿岩侵入体的年代学意义

肖莹莹，樊太亮，于炳松

(中国地质大学，北京 100083)

塔西北震旦系中辉绿岩侵入体的年代学意义

肖莹莹，樊太亮，于炳松

(中国地质大学，北京 100083)

塔里木盆地西北缘阿克苏地区肖尔布拉克剖面震旦系顺层侵入了4个辉绿岩床，K－Ar法测得侵入年龄为早石炭世329.36～343.07 Ma，这与塔里木盆地内部钻井老资料一致。此次研究表明，早石炭世塔里木盆地西北缘及塔里木盆地内部都有岩浆活动发生;塔里木盆地西北缘阿克苏地区早石炭世进入造山后大陆裂谷拉伸阶段，属塔里木板块西北部塔里木裂谷的一部分;塔里木盆地西北缘阿克苏地区早石炭世与天山主体部分一起构成与石炭纪古地幔柱活动有关的大火成岩省，大火成岩省基性熔岩的主元素、微量元素和同位素地球化学变异反映了软流圈源熔体与岩石圈地幔源熔体间的混合;而且这次规模巨大的大陆裂谷活动对塔里木盆地内部也产生一定的影响，表现为沉积地层中有微弱岩浆活动发生。

塔里木盆地阿克苏地区;震旦系侵入岩;K－Ar法年龄测试;大火成岩省

1 区域地质背景

塔里木盆地西北缘阿克苏地区肖尔布拉克剖面震旦系苏盖特布拉特组地层中，顺层侵入了4个辉绿岩床，与地层产状一致，与震旦系苏盖特布拉特组的砂岩呈整合接触关系的砂岩呈整合接触关系。苏盖特布拉特组分为上下2个亚组，下亚组主要为强氧化环境中形成的紫红色滨海－浅海相碎屑岩，上部夹有辉绿岩顺层侵入体，富含微古植物化石，厚度变化较大(108～758 m);上亚组为浅海相弱还原环境中形成的碳酸盐岩、细碎屑岩，含有海绿石和少量微古生物、叠层石化石，厚度为61～160 m不等。这些特征表明自新元古代苏盖特布拉特时期以来，塔西北地区已经进入造山后的伸展海盆环境。上述的4个顺层辉绿岩床:第1个宽度为8 m，第2个宽度为17 m，第3个宽度为34 m，第4个宽度为37 m(图1)。

2 辉绿岩侵入体的岩石学特征

4个火山岩床均为辉绿岩顺层侵入的岩床，是

图1 阿克苏地区肖尔布拉克剖面(N40°55.171'，E79°50.120')震旦系下统苏盖特布拉特组辉绿岩侵入体

浅成相的基性侵入岩，接触带见薄层红色砂岩烘烤层，为热接触变质现象。辉绿岩床为黑绿色，块状构造，具有典型的辉绿结构。主要矿物成分为基性斜长石(拉长石或培长石)和单斜辉石(异剥辉石、透辉石或普通辉石)，次要矿物有橄榄石、斜方辉石、棕色普通角闪石以及黑云母。暗色矿物和浅色矿物含量近于相等。长条状斜长石自形程度较好，辉石为它形充填于斜长石之间(图2)。

钠黝帘石化是基性斜长石经常发生的一种蚀变现象，“纳黝帘石”是纳长石、黝帘石、绿帘石等矿物的集合体，由于这些矿物凸起较高，颗粒细小，镜下表现为浑浊不清(图3)。

图2 样1辉绿结构

图3 样2纳黝帘石化

3 K－Ar法年龄测试及结果

在这4个辉绿岩床分别取样，自下而上分别为样1、样2、样3、样4。K－Ar法年龄测试流程如下:

测试样品前处理:①切去表面氧化层;②手工粉碎至60～80目;③5% ～10%稀硝酸浸泡2 h;④6%氢氟酸浸泡5 min;⑤清水冲洗5次，并浸泡过夜，以除去可能残存的酸;⑥用去离子水冲洗3～5次，并用超声波清洗5 min;⑦在烘箱中烘干，烘烤温度小于100℃;⑧放至干燥皿中备用。

钾含量测量:采用锂内标钠缓冲火焰光度计法，本次测量所用标样2个。①房山花岗闪长岩体黑云母，样品号为ZBH－25，标准值为7.60%，实测值为7.65%;②广东南海县走马营粗面岩，样品号为ZGC，标准值为4.58%，实测值为4.56%。

氩含量测量:采用RGA10质谱计，稀释法静态测量。①ZBH－25，标准值为132.9 Ma±1.3 Ma，实测值为129.8 Ma。②粗面岩 ZBC，标准值为52.2 Ma±0.5 Ma，实测值为51.6 Ma。计算过程中的标准值见文献［1］。

计算所用参数:衰变常数λ=5.543×10－10/a，40K/∑K=1.167 ×10－4。

实验室名称及仪器型号:造山带与地壳演化教育部重点实验室(北京大学);质谱仪型号(测氩)为RGA－10，火焰光度计型号(测钾)为6400。

测试结果见表1。当钾含量超过1%时，可信度比较大，因此，329.36 Ma和343.07 Ma的年龄可信，即这套侵入岩的侵入年龄介于329.36～343.07 Ma，为早石炭世侵入。

表1 K－Ar法年龄测试结果

4 相关钻井证据

方1井辉绿岩样品的Ar－Ar年龄测试结果(表2)表明古生代发生过多期热事件，1 160～1 200℃阶段年龄值(312.50～313.90 Ma)和264.5±16.6 Ma的Ar－Ar反等时年龄指示了海西期的热事件，说明在早石炭世312.50～313.90 Ma侵入，在二叠纪264.5 Ma±16.6 Ma再次发生过热事件活动［2－3］。

在塔里木盆地内部钻井(Zhong1、TZ18、TZ22、TZ47)中，也在早石炭世地层中发现了喷出岩(玄武岩、凝灰岩、沉凝灰岩)。

Zhong1井在石炭系卡拉沙依组及巴楚组中，见到了凝灰岩、沉凝灰岩和辉绿岩。其中，凝灰岩、沉凝灰岩主要分布于埋深3 975.0～3 978.0 m、3 994.0～3 997.0 m，其火山碎屑占70% ～92%，主要为火山灰、少量晶屑，正常沉积物为石英，局部见杏仁充填方解石，碳酸盐岩化，局部发育裂隙，被方解石和黄铁矿充填;辉绿岩主要分布于埋深4 408.0～4 412.0 m，辉绿结构、嵌晶含长结构，主要成分为斜长石、辉石、黑云母，副矿物为磁铁矿，绿泥石化和碳酸盐岩化。

表2 方1井辉绿岩的40－39Ar定年分析结果

TZ18井3 960～4 205 m井段，据岩、电性可分为2个亚段:

(1)3 960～4 023 m，厚63 m。为石炭系小海子组灰岩。岩性特征为厚巨－厚层灰岩夹厚层玄武岩，安山岩和白云岩。灰岩:浅灰色，局部深灰色，粉－泥晶结构，致密、性硬、脆，瓷状断口;取心薄片分析显示方解石含量为78% ～99%，凝灰质、泥质含量为1% ～22%，见少量腕足、棘皮类碎片;火山灰泥具脱玻化、方解石具重结晶现象。白云岩:浅灰色，粉晶结构，致密，性硬脆，瓷状断口。玄武岩:灰黑色，岩性致密，硬;岩屑呈片状，取心见火山豆;气孔较为发育，多被方解石、绿泥石充填;薄片分析显示其成分为基性斜长石、玻晶，少量磁铁矿，局部见辉石及绿泥石化玻晶，具微－显微晶结构。安山岩:深灰色。薄片分析显示成分由玻晶、斜长石组成，少量磁铁矿;似流纹状玻晶－显微晶结构;气孔较发育，多为方解石充填，个别为铁白云石和绿泥石充填。

(2)4 023～4 205 m，厚182 m。为石炭纪火山活动时，岩浆沿2号断层侵入所形成的一套火成岩。岩性特征:为厚－巨厚层状玄武岩与厚层状凝灰岩呈不等厚互层。玄武岩:灰黑色，岩性致密、硬，岩屑呈片状，见少量气孔，多被方解石充填。凝灰岩:深灰色，由隐晶火山灰及安山岩岩屑组成，具岩屑凝灰质结构;岩屑表面粗糙，具不规则变形小气孔，孔内为方解石、硅质充填;软—中硬，手可捻碎，粉末具滑感，岩屑呈粒状。

TZ22井，于石炭系下泥岩段中，即井段4 125～4 220 m，钻遇7层，厚40 m的玄武岩、安山岩。该段岩性共进行薄片鉴定样品7个，其中4个为岩心样品，3个为岩屑样品，岩屑、岩心普遍见气孔构造，含量约占5%，直径1 mm左右，孔中均被铁方解石、绿泥石等充填。岩心样品经薄片鉴定具水下喷发的特征，因此该段火山侵入岩为石炭纪火山喷发的产物。本井于石炭系以下，井段4 322～4 650 m，钻遇了328 m厚的辉绿岩，为石炭纪火山喷发期形成的火山岩颈部(或称火成岩岩墙)。地震形态上表现为刺穿状(图4)。

图4 过TZ22井火山岩不同方向地震测线的刺穿状地震形态

TZ47井，4 084.5～4 195.0 m，钻厚110.5 m火成岩亚段(C2)。岩性特征为中厚－巨厚块状玄武岩为主，顶部为巨厚层状凝灰岩，下部为中厚－巨厚层状辉绿岩。凝灰岩:灰色，成分主要为火山灰，少量泥晶方解石、火山豆;凝灰结构，性较软，吸水性强，岩屑呈团块状;于井段4 084～4 094 m取1个样品作薄片鉴定，定名为凝灰岩，为火山灰凝灰结构，岩石由细小的不规则的棱角状的晶屑(0.01～0.10 mm)等火山凝灰物、少量泥晶方解石及泥质物等组成。玄武岩:灰黑色，间粒结构，块状构造;偶见气泡，性坚硬，岩屑呈碎块状;分别于4 094～4 118 m、4 150～4 153 m各取1个岩屑样品作薄片鉴定，定名为玄武岩。基质间粒或基质间隐间粒结构、块状构造，岩石成分斜长石微晶含量为63% ～64%，辉石含量为18% ～25%，磁铁矿含量为4% ～5%，玻璃质含量为0% ～15%，少量绿泥石;基性、中基性斜长石微晶呈细小的长柱状晶体杂乱排列，大小为0.01 mm×0.05 mm～0.04 mm×0.20 mm，在其棱角状的孔隙中，充填着他形粒状辉石、磁铁矿的颗粒、绿泥石或脱玻绿泥石隐晶集合体等，部分辉石颗粒被绿帘石及黑云母替代，岩石中还分布着少量不规则方解石团块。辉绿岩:深灰色，成分主要为辉石及长石，少量橄榄石及角闪石，微量黑云母片;斑状结构，块状构造，性硬，岩屑多呈碎块状。

5 地质学意义

塔里木盆地西北缘阿克苏地区肖尔布拉克剖面震旦系苏盖特布拉特组中顺层侵入的4套辉绿岩岩床侵入年龄介于329.36～343.07 Ma，表明阿克苏地区早石炭世已经进入到造山后大陆裂谷拉伸阶段［4］，属于塔里木板块西北部的塔里木裂谷(包括西北缘的柯坪裂谷和西部的塔里木裂谷)［5］，与天山主体部分一起构成了与石炭纪古地幔柱活动有关的大火成岩省(由裂谷火山岩系及其同时代的花岗质和基性－超基性侵入岩共同构成)，该火山岩系中基性熔岩的主元素、微量元素和同位素地球化学变异反映了软流圈源熔体与岩石圈地幔源熔体间的混合［6］。

塔里木盆地内部钻井资料显示:①方1井辉绿岩312.50～313.9Ma的侵入年龄;②Zhong1井在早石炭世地层中发现了喷出岩(玄武岩、凝灰岩、沉凝灰岩);③TZ18井在早石炭世地层中发现了喷出岩(玄武岩、凝灰岩、沉凝灰岩);④TZ22井在早石炭世地层中发现了喷出岩(玄武岩、凝灰岩、沉凝灰岩);⑤TZ47井在早石炭世地层中发现了喷出岩(玄武岩、凝灰岩、沉凝灰岩)。以上资料说明早石炭世规模巨大的大陆裂谷活动对塔里木盆地内部也有一定的影响，引起了一系列的岩浆活动。

6 结论

(1)塔里木盆地阿克苏地区震旦系苏盖特布拉特组中顺层侵入的辉绿岩岩床K－Ar法测得侵入时间介于329.36～343.07 Ma，为早石炭世。

(2)塔里木盆地内部钻井资料揭示，方1井中辉绿岩的Ar－Ar法年龄测试结果312.50～313.9 Ma，Zhong1、TZ18、TZ22、TZ47 井中，也在石炭纪地层中发现了喷出岩(玄武岩、凝灰岩、沉凝灰岩)。说明早石炭世塔里木盆地的西北缘及其中央隆起带有岩浆活动发生。

(3)阿克苏地区早石炭世已经进入到造山后大陆裂谷拉伸阶段，属于塔里木板块西北部的塔里木裂谷的一部分，与天山主体部分一起构成了与石炭纪古地幔柱活动有关的大火成岩省，该火山岩系中基性熔岩的主元素、微量元素和同位素地球化学变异反映了软流圈源熔体与岩石圈地幔源熔体间的混合。

(4)塔里木盆地内部钻井资料表明，早石炭世规模巨大的大陆裂谷活动对塔里木盆地内部也产生了一定的影响，表现为沉积地层中有微弱岩浆活动发生。

［1］桑海清，王非，贺怀宇，等.K－Ar法地质年龄国家一级标准物质ZBH－25黑云母的研制［J］.地质科学，2006，22(12):3059 －3078.

［2］张洪安，李曰俊，吴根耀，等.塔里木盆地二叠纪火成岩的同位素年代学［J］.地质科学，2009，44(1):137－158.

［3］罗俊成，李曰俊，雷刚林.巴楚断隆火成岩研究［C］//王福同.第三届天山地质矿产资源学术讨论会论文集．乌鲁木齐:新疆人民出版社，2000:475－482.

［4］夏林圻，夏祖春，徐学义，等.天山古生代洋陆转化特点的几点思考［J］.西北地质，2002，35(4):9－20.

［5］夏林圻，夏祖春，徐学义，等.天山及邻区石炭纪－早二叠世裂谷火山岩岩石成因［J］.西北地质，2008，41(4):1－68.

［6］夏林圻，夏祖春，徐学义，等.天山石炭纪大火成岩省与地幔柱［J］.地质通报，2004，23(9):903－910.

Geochronological implication of the diabase intrusion into the Sinian strata in northwest Tarim Basin

XIAO Ying－ying，FAN Tai－liang，YU Bing－song
(China University of Geosciences，Beijing100083，China)

There are 4 concordant intrusions of diabase into the Sinian on the Xiaoerbulak profile of the Aksu area in the northwest of Tarim Basin．The intrusion age measured by K －Ar method is early Carboniferous from 329．36 －343．07 Ma，which is consistent with the oil drilling data of the basin．The study indicates that there are magmatic activities in the early Carboniferous of both the northwest margin and the inside of the Tarim Basin．The early Carboniferous in the Aksu area had entered postorogenic continental rift extension phase，constituting part of the Tarim rift in the northwest of the Tarim plate．The early Carboniferous in the Aksu area together with the main body of the Tianshan Mountain had constituted an igneous mega－province related with Carboniferous mantle plume activity．The major element，trace element and isotope geochemical variation of basic lava in the igneous mega－province reflect the mixing of source melts between asthenosphere and lithosphere mantle．The large－scale continental rift activity had a certain impact on inner Tarim Basin，manifesting as weak magmatic activity in sedimentary formation．

Aksu area in Tarim Basin;Sinian intrusive rock;K－Ar age measurement;igneous mega－province

TE121

A

1006－6535(2011)05－0021－04

20110429;改回日期20110628

国家重点基础研究发展计划“973”项目“中国海相碳酸盐岩层系多种储层形成机理与分布模式”(2005CB422103)

肖莹莹(1981－)，女，2005年毕业于中国地质大学(北京)古生物学与地层学专业，现为中国地质大学能源学院在读博士研究生，主要从事油气勘探研究。

编辑 林树龙