柴西南昆北地区花岗岩基岩地球化学特征及成因

黄丽梅，李建明 （长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023）

马达德，吴光大 （中石油青海油田分公司勘探开发研究院，甘肃 敦煌736202）

柴西南昆北地区花岗岩基岩地球化学特征及成因

黄丽梅，李建明 （长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023）

马达德，吴光大 （中石油青海油田分公司勘探开发研究院，甘肃 敦煌736202）

研究区位于柴达木盆地和祁漫塔格－东昆仑造山带的过渡带的昆北断阶带。钻探揭示第三系盆地基底广泛分布花岗岩基岩。岩石学特征表明属二长花岗岩类，副矿物以锆石为主。化学成分分析结果表明，岩石具较高含量的SiO2和Al2O3，属过铝的钙碱性系列。岩石中强不相容元素Rb、Ba、Zr等强烈富集，Ta、Ce、Nb、Sr、Th等中等不相容元素富集中等；弱不相容元素Y富集。岩石稀土总含量大多在194.41～231.63μg／g之间；LREE／HREE比值为2.31～2.4；岩石属轻稀土富集型。岩石中Eu负异常明显，中等亏损；Ce略有亏损；Eu／Sm值在0.15～0.16间。地球化学特征显示岩石物质来源于下地壳物质的熔融，构造环境判别图解中样品投影于同碰撞期的区间，岩石是同碰撞构造环境下形成，为早古生代洋陆转换时的岩浆活动，属于加里东期造山旋回时期产物。

花岗岩；地球化学；岩石成因；昆北地区；柴西南

随着油气勘探的深入，在沉积岩储层中发现的油气越来越不能满足经济增长的需要，勘探家正关注着能储集油气的非沉积岩储层，而基岩可能是含有相当大的油气藏的一个重要目标，尤其是花岗岩类的基岩。柴达木中、新生代盆地的形成演化受控于基底的构造变动以及基底与周边造山带的相互作用。柴达木盆地基底包括前震旦纪结晶基底和震旦纪－三叠纪未变质和浅变质基底两部分，属于双层基底。盆地周缘分别被祁连山、昆仑山和阿尔金山所限，具有特殊的盆山构造格局和岩石圈板块地球动力学背景。柴达木盆地的北西边界是阿尔金断裂，东北边界为祁连山－南山逆冲断层带，南界为祁漫塔格逆冲断层带。盆地西南区基底发育广泛的花岗岩侵入，中酸性侵入岩往往形成规模较大的岩基，侵入活动加里东期、海西期、印支期、燕山期均有［1～3］。

研究区位于柴达木盆地和祁漫塔格－东昆仑造山带的过渡带的昆北断阶带。该地区是柴达木盆地勘探程度最高、目前发现油气最多的地区，也是青海油田的主要产油地区。近几年来，柴西南昆北地区的大量钻井勘探，众多钻井在结晶基底钻遇了岩浆岩、变质岩类，查明了研究区基底结构特征 （图1），发现了基岩油藏与基岩储层与风化壳的发育［4］，花岗岩基岩的研究越来越受到广泛的关注。

1 花岗岩岩石学基本特征

根据昆北断阶带钻井过程中切12井、切11井、切121井、切10井、切401井岩屑、岩心薄片显微镜下的鉴定分析可知：花岗岩的主要矿物成分为石英、钾长石、斜长石和黑云母等，其中暗色矿物包括黑云母、角闪石等。石英含量25%～35%，钾长石含量30%～35%、斜长石含量20%左右，黑云母含量5%～15%。次要矿物主要为角闪石、白云母，含量1%～3%，角闪石只在个别井段出现。花岗岩副矿物主要有：锆石、榍石、绿帘石、绿泥石、磁铁矿等。根据以上矿物的组合与含量的多少，可以将研究区花岗岩命名为二长花岗岩或正长花岗岩。岩石中见多种蚀变现象，蚀变程度各有差别，主要包括黑云母的绿泥石化、钾长石的高岭石化、斜长石绢云母化、长石钠黝帘石化等。

花岗岩的构造为块状构造，岩石中各种矿物晶体颗粒分布均匀、结合较紧密、无定向排列，无气孔或流纹构造，呈块状。结构为半自形细－中晶质等粒结构，按照矿物晶粒大小为细－中晶结构，晶粒粒径一般为0.5～2mm，相对大小为等粒结构，结晶程度为全晶质结构，形态为半自形粒状。其中偶见有钾长石似斑晶。斜长石呈半自形板状或粒状晶，发育环带构造、聚片双晶，斜长石的钠长石律双晶常见，主要为中长石；钾长石它形晶，主要为微斜长石、微斜条纹长石；石英它形粒状，石英普遍具波状消光。黑云母板状、片状。

图1 柴西南昆北地区基底花岗岩分布与基岩结构图

2 花岗岩主量元素特征

昆北地区取心花岗岩岩石化学成分分析结果 （测试分析项目委托西安国家资源环境信息工程有限公司完成，下同）见表1。由表1可以看出，昆北断阶带基底花岗岩的SiO2的含量相对稳定，大多数在65%，属于酸性岩。花岗岩的Al2O3含量变化在12.64%～14.55%，K2O含量3.66%～4.77%，Na2O含量3.01%～3.75%；K2O含量大于Na2O。Al2O3的含量大于CaO＋K2O＋Na2O的含量，属于过铝质岩石，δ值 （δ＝ （K2O ＋Na2O）2／ （SiO2－43））在1.665～2.47之间，小于3.3，属于钙碱性岩。总体岩石属于过铝的钙碱性系列。FeOt／（FeOt＋MgO）含量大部分在0.968～0.98。

表1 昆北断阶带基底花岗岩主量元素化学成分分析表

Barbarin［5］将花岗质岩石分为7种类型：含白云母的过铝质花岗岩类 （MPG）、含堇青石的过铝质花岗岩类 （CPG）、富钾的钙碱性斑状钾长石花岗岩类 （KCG）、富角闪石钙碱性花岗岩类 （ACG）、岛弧拉斑系列花岗岩类 （ATG）、洋中脊拉斑质花岗岩类 （RTG）、过碱性和碱性花岗岩类 （PAG），并详细说明了这些类型花岗质岩石的主要矿物组合、野外地质学和岩相学特征、主要元素和同位素特征和地球动力学环境［5］。研究区花岗岩元素特征表明岩石成因类型为MPG型，岩浆源于地壳上部的重熔。

3 花岗岩微量元素和稀土元素特征

3.1 微量元素特征

研究区花岗岩的微量元素分析结果见表2。由表2可以看出，岩石中强不相容元素Rb、Ba、Zr等强烈富集；Ta、Ce、Nb、Sr、Th等中等不相容元素富集中等；弱不相容元素Y富集。岩石中部分Ni、Pb、Zn显较低丰度值。微量元素蜘蛛网图中曲线均呈右倾斜型。微量元素之间的比值或微量元素与常量之间的比值通常与岩石的类型和成因相关。

表2 昆北断阶带基底花岗岩微量元素特征表

3.2 稀土元素特征

在岩浆形成和演化过程中，由于地球重力场的作用、它们自身性质及其在矿物中赋存状态的不同，导致轻重稀土元素分离，因此对岩石中稀土元素自身及稀土元素分离状况的研究，能很好地反映岩石的成因。

表3 昆北断阶带基底花岗岩稀土元素特征表

昆北断阶带基底花岗岩稀土元素总含量大多在194.41～231.63μg／g （表3）；轻稀土元素含量 （LREE）为 136.21 ～163.56μg／g，重 稀 土 元 素 含 量 （HREE）为 58.25～68.07μg／g，LREE／ HREE 比 值为2.31～2.4；岩石属轻稀土富集型。岩石中δEu值为0.7～0.8，Eu负异常明显，中等亏损；δCe值0.94～1.06，Ce略有亏损；Eu／Sm 值在0.15～0.16间。其稀土元素配分曲线均呈右倾斜型，较陡 （图2）。其稀土元素特征显示岩石物质来源于下地壳物质的熔融。

图2 昆北地区花岗岩稀土元素配分曲线（球粒陨石标准化值据文献 ［6］）

4 花岗岩成因类型和构造环境

研究区花岗岩岩石组合为二长花岗岩－正长花岗岩类。岩石色率不高，黑云母含量在5%～7%间，见有2%的角闪石矿物；斜长石矿物多为更长石，发育环带构造、聚片双晶；钾长石为微斜长石、微斜条纹长石；石英普遍具波状消光；副矿物以锆石为主，包体以围岩包体多见。侵入体中矿物粒度从边部到内部逐渐变粗。岩石学、岩石化学特征显示过铝质花岗岩属过铝高钾的钙碱性系列，岩石成因类型为MPG型，稀土元素、微量元素特征表明岩石岩浆成因源于地壳上部的部分重熔。

线形造山带花岗岩的演化规律一般是：前碰撞花岗岩～同碰撞花岗岩～后碰撞花岗岩，亦可表述为俯冲型花岗岩～碰撞型花岗岩～伸展型花岗岩，其对应的岩石类型一般为S型花岗岩～I型花岗岩～A型花岗岩［7］。在R1-R2构造环境判别图［8］上，研究区样品的成分点落入同碰撞造山区 （图3）。

通过对切603井、切6井和切7井花岗岩ICP-MS单颗粒锆石微区U-Pb同位素年龄测定和研究，获得 （450～467）±2.5Ma的锆石U-Pb同位素年龄，证明区内花岗岩时代为晚奥陶世，为加里东期岩浆的侵入，属于加里东期的同碰撞花岗岩。

图3 柴西南昆北地区花岗岩R1-R2图解

5 结 语

昆北地区同碰撞花岗岩是祁漫塔格－东昆仑造山带演化阶段重要物质记录之一，是早古生代柴达木板块与塔里木板块碰撞导致地壳加厚，并在地幔热流注入参与作用下，地壳深部发生熔融作用形成花岗岩浆侵位形成的同碰撞花岗岩。

在以往的构造油藏勘探过程中，柴西众多探井先后分别在盆地基底－基岩和风化壳内不同程度地获得工业油流或油气显示。青海油田近2年在昆北地区切6号、切4号和切11号等构造区块，基岩油藏的勘探取得了重要的实质性进展，先后在切603井、切611井、切612井、切404井等多口探井获得工业油流。进一步加强柴达木盆地的基岩研究，具有重要的理论与实际意义。

［1］汤良杰，金之钧，张明利，等.柴达木震旦纪－三叠纪盆地演化研究 ［J］.地质科学，1999，34（3）：289～300.

［2］莫宣学，罗照华，邓晋福，等.东昆仑造山带花岗岩及地壳生长 ［J］.高校地质学报，2007，13（3）：403～414.

［3］伍跃中，王战，过磊，等.东昆仑祁漫塔格地区花岗岩类时空变化的构造控制 ［J］.地质学报，2009，83（7）：964～981.

［4］李建明，史玲玲，汪立群，等.柴西南地区昆北断阶带基岩油藏储层特征分析 ［J］.岩性油气藏，2011，23（2）：20～23.

［5］Barbarin B.A review of the relationships between granitoid types，their origins and their geodynamic environments［J］.Lithos，1999，46：605～626.

［6］Boynton W V.Cosmochemistry of the rare earth elements；meteorite studies ［A］.Henderson P.Rare earth element geochemistry［C］.Amsterdam：Elsevier Sci Publ Co，1984.63～114.

［7］肖庆辉.当代花岗岩研究的几个重要前沿问题 ［J］.地学前缘，2003，10（3）：221～229.

［8］Batchelor R A，Bowden P.Petrogenetic interpretation of granitoid rock series using multicationic parameters ［J］.Chem Geol，1985，48：43～55.

Geochemical Characteristics of Granite Matrix in Kunbei Area of Southwestern Qaidam Basin

HUANG Li-mei，LI Jian-ming，MA Da-de，WU Guang-da（First Author’s Address：College of Geosciences，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）

The studied area was located in Kunbei Fault Terrace Belt，which was the transitional zone of Qaidam Basin and Qimantage Mountain in the Eastern Kunlun Orogenic Belt.The drilling results revealed that numerous granite matrixes were distributed in the basement of Tertiary sedimentary basins.Petrological characteristics suggested that the granites were monzogranites，and the accessory minerals were mainly zircons.Chemical composition analysis indicated that the granites belonged to the peraluminous calc alkaline series for their higher content of SiO2and Al2O3.The highly incompatible elements（Rb，Ba，Zr）of the granites were strongly enriched while the moderately incompatible elements（Ta，Ce，Nb，Sr，Th）were enriched mildly and the weakly incompatible elements（Y）were enriched.ΣREE in the rock was mostly among 194.41～231.63（μg／g）with LREE／HREE ratio being 2.31～2.4and belonged to type of LREE enrichment.The REE distribution patterns show that there exists obvious Eu anomaly and mediate Eu depletion，and Ce is slightly depleted.And Eu／Sm value generally ranges from 0.15to 0.16.The geochemical characteristics reveal that its source materials are from the lower crust melting.On the identification diagram of tectonic setting，samples are plotted in the area at the syn-collision stage，the granites are formed during the syn-collision circumstances，they belong to the magma movement in the Early Paleozoic ocean-land transition，and they are considered as the products of Caledonian orogenic cycle.

granites；geochemistry；petrogenesis；Kunbei Area；Southwestern Qaidam Basin

P588.121

A

1000-9752 （2012）04-0057-04

2012-03-07

中国石油天然气股份有限公司重大科技专项 （07-01Z-01）。

黄丽梅 （1985-），女，2009年大学毕业，硕士生，现主要从事沉积学与岩石学方面的研究工作。

李建明，Tel：＋86-716-8060342；E-mail：ljm＠yangtzeu.edu.cn。

［编辑］ 宋换新