西湖凹陷新生代火成岩发育特征及区域背景分析

朱立新

西湖凹陷新生代火成岩发育特征及区域背景分析

朱立新

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）

东海西湖凹陷的勘探实践表明,凹陷内火成岩非常活跃，它发育于西湖凹陷构造运动的各个时期，其分布与发育对盆地、构造的形成演化和油气成藏都有影响。依据磁力资料及最新的钻井、地震等资料的近期研究成果揭示：西湖凹陷为新生代沉积盆地，火成岩分布广泛，具有南、东多北少的分布特征；已知钻井钻遇的火成岩主要为凝灰岩、安山岩与花岗岩，具有高密度、高电阻率与低自然伽马、低声波时差的特征；新生代岩浆岩活动分喜山早、中、晚3期，具有西早东晚，北早南晚特点，南部岩浆岩改造作用强；岩浆岩成分显示主体为板内或板缘岩浆岩。这些研究成果对西湖凹陷的油气地质研究具有指导作用。

火成岩；地震反射；地球化学；岩浆活动期

东海陆架盆地除了在岛屿上有岩石出露外，几乎都为水体与沉积层所覆盖，很难对岩浆活动情况有一个全面的认识。以往对西湖凹陷火成岩的研究相对薄弱，早期见一些利用东海陆架盆地重磁异常、地震剖面及同位素测年来分析西湖凹陷东部断阶带火成岩分布特征[1]及平南地区火成岩特征及其对圈闭形成的影响[2]的文章发表，但缺乏一个全凹陷较全面系统的论述。近年来，随着西湖凹陷勘探开发的进展，随着愈来愈多高品质地震资料的获取，对凹陷内岩浆的侵入活动及地层接触关系有了一些更全面的认识；而随着钻井钻遇火成岩的增多，为火成岩的识别与研究提供了有利条件，利用最新的地球化学测试技术，对岩石的同位素年代学（K-Ar法等）和地球化学的深入研究，使我们对凹陷内中生代以来岩浆活动期次以及成盆动力学背景有了进一步的了解。由此，本文从以下几方面对西湖凹陷的火成岩发育特征开展较全面的研究工作。

1 区域地质背景

西湖凹陷位于东海陆架盆地东部坳陷内，是一个新生代沉积盆地，东邻钓鱼岛隆褶带，西部以虎皮礁凸起、海礁凸起、鱼山凸起为界。地质结构上，西湖凹陷呈现明显的“东西分带”的构造格局，自西向东依次为保俶斜坡、三潭深凹、中央背斜带、白堤深凹和天屏断裂带五个NNE向延伸的构造单元（图1）。

图1 西湖凹陷构造格局及火成岩分布（据地震资料）

西湖凹陷以前第三系变质岩为基础层，新生代沉积盆地经历了断陷、拗陷和区域沉降三大演化阶段，层序地层自下而上可分为断陷期（表1）：古新统（E1）、始新统（宝石组E2b+平湖组E2p）；拗陷期：渐新统（花港组E3h）、中新统（龙井组N11l +玉泉组N12y +柳浪组N13l）；区域沉降期：上新统（三潭组N2s）和第四纪东海群（Qd）。断陷期在太平洋板块的陆续俯冲以及印度板块碰撞和欧亚板块的楔入联合作用下[3]，盆地右旋张扭；拗陷期菲律宾板块扩张太平洋板块的转向，盆地压扭反转、隆升褶皱。在盆地演化的过程中经历了多次构造运动，新生代地层遭受多次剥蚀，其中波及面广对盆地演化影响大的有晚白垩世、始新世和中新世末期的三次运动：雁荡运动、玉泉运动、龙井运动[4]。

表1 西湖凹陷构造层序及主要构造运动

在东海陆架统一的盆地演化背景下，随着构造运动作用，沿北北东向断裂带形成西湖凹陷断陷盆地，并伴随着大量岩浆岩的侵入和喷发活动。

2 火成岩的分布

西湖凹陷火成岩纵向上主要发育时代在早白垩世至渐新世，以新生代火山岩为主。火成岩平面上分布较广，我们可以依据其磁性特征进行预测。对火成岩来讲，磁法勘探是最有效的一种地球物理勘探方法，因为一般的火成岩均含有铁磁性矿物，具有较强的磁性，可引起强度大、范围小的尖峰异常。在同类型的火成岩中，一般侵入岩比喷发岩的密度要大些，磁性要强些。而绝大多数沉积岩为无磁性或弱磁性，变质岩为弱到中等磁性。磁力异常图（图2）反映， 西湖凹陷以西的凸起区和以东的钓鱼岛隆褶带表现为大范围高值磁异常区。西凸起区的高磁异常，可能为深部分布广的中生代晚期喷发岩及中酸性侵入岩的反映，这套岩系可能构成了陆架盆地中部低隆起新生代沉积的重要物质来源；东钓鱼岛隆褶带是早期古隆经多期岩浆岩剧烈活动改造褶皱隆升剥蚀而成，其突出的高磁异常反映了岩浆岩分布广。西湖凹陷内的磁异常明显不同于东西两侧的异常特征，磁异常反映了燕山期岩浆岩侵入和喜山多期喷发活动的地带，结合现有地震资料对火成岩的识别，凹陷内岩浆岩活动具有南、东强，中北部弱的特征（图1、图2），而西北部几个高磁异常较强，反映了西北部受中生代晚期岩浆岩影响的古鼻隆的分布特征。

图2 西湖凹陷局部磁力异常图

表2 西湖凹陷部分钻井揭示的火山岩年代统计[1]

3 火成岩的基本特征分析

3.1 火成岩的岩电特征

西湖凹陷的多口钻井揭示的火成岩以喷发岩为主夹碎屑岩的地层，是边沉积边喷发的产物。

从已知钻井钻遇的火成岩岩性，主要为凝灰岩、安山岩与花岗岩（表2）。如凹陷中西部的B1井在井深3 840.5~4 053.5 m钻遇深层视厚213 m火山岩，样品岩性为花岗岩；中南部的T1井在井深4 895~4 983 m层段内钻遇视厚21.5 m火山岩，以夹层出现于碎屑岩地层中，样品岩性为安山岩。

测井资料反映，火成岩的电性特征相对其上下层段砂、泥岩普遍呈高密度、高电阻率与低自然伽马、低声波时差。如图3所示的GS1井在1 995~2 012.5 m钻遇的凝灰岩以及PX1井在近基底2 809~3 204 m钻遇的三套连续的英安岩、安山岩和凝灰岩的电性特征。

我们可以从测井数据的这些电性特征，结合岩性在井上很好地辨别火成岩。

3.2 火成岩地震反射特征

岩浆沿火山口及深大断裂多次喷发或侵入，形成了火成岩与沉积岩交互发育的地层，由于火成岩特殊的成因而形成特殊的地震反射特征。

侵入岩常表现顺层强反射，在地震剖面上呈现层状、板状、丘状、弯曲状等强反射，平面分布广。侵入岩一般致密坚硬，具有高密度高速度的特点，所以火成岩与围岩碎屑岩之间存在明显的速度差和密度差，在常规地震剖面上多形成连续性非常好的中—低频强反射波组特征，见图4。

图3 火成岩的地震剖面及测井曲线特征

喷发溢流火成岩常表现为与反射界面近垂直的弱反射，在地震剖面上呈现蘑菇状、宝塔状、乱丘状特征等不同的火山岩体、岩柱，其地震波组反应为内部杂乱空白反射，同相轴呈蟒蚂状，连续性差，或虽有一定的成层性，但层状延伸范围较局限。而顶部波组呈上弓或下凹的强反射特征[5]，形态上反映了火山口或火山锥形态。

由此，在地震剖面上根据火成岩的地震反射特征及与地层的接触关系来识别火成岩。

3.3 火成岩地球化学特征

火山岩来源于深部岩浆，携带大量认识地球深部的信息，通过对钻井采集到的火山岩样品的地球化学特征分析，有助于了解和推断盆地形成的大地构造环境、区域性热事件等地质事件之间的关系。

图4 火成岩地震反射特征

由西湖凹陷钻遇的火山岩样品岩性分析资料（表2）以及主量元素（Na2O + K2O）—SiO2图（图5）显示，火山岩样品落入玄武质安山岩—安山岩—英安岩区间，为亚碱性系列。火山岩样品SiO2质量分数（无水体系）变化范围在56.36% ~ 72.03%，为中性—酸性火山岩（据火成岩化学成分分类IUGS标准，超基性、基性、中性、酸性火山岩的SiO2质量分数分界线为45%、52%、63%），因此，西湖凹陷以中、酸性火成岩为特征。

西湖凹陷火山岩样品富集Cs、Rb、Ba等大离子亲石元素（LILE），且具有相对较高的高场强元素（HFSE）含量、轻稀土（LREE）相对富集和重稀土（HREE）相对亏损的特征，并表现出Nb、Ta、Ti的相对亏损（图6）。

西湖凹陷早期火山岩样品具有较高的Zr含量和Zr/Y比值，表现出板内岩浆的特征，指示在凹陷形成期为板内拉张环境（图7）。但在Th/Yb-Ta/ Yb图上（图8），火山岩却与典型板内玄武岩有区别，更多反映出俯冲带富集趋势与结晶分异作用的相结合，或是经历了地壳物质的混染作用。其表现出的Nb、Ta、Ti亏损特征可能是继承性的，反映了火山岩源区先前经历了俯冲流体交代。

图5 火山岩（Na2O + K2O）—SiO2图

图6 火山岩原始地幔标准化不相容元素配分图

图7 火山岩Zr/Y-Zr图

图8 火山岩Th/Yb-Ta/Yb图

总体上，火山岩成分显示西湖凹陷火成岩主体为板内或板缘岩浆岩，推测与喜山期构造运动的密切相关。

4 活动期次与火成岩成因

晚中生代以来东海陆架盆地在太平洋板块和菲律宾板块的影响下，构造运动较为频繁，出现大范围岩浆侵入及火山喷发活动。在东海陆架地区，断裂控制了东海大陆边缘的岩浆活动[6]，岩浆活动主要沿着断裂分布，而且岩浆活动时代自西北向东南逐渐变新，这与断裂活动时间自西向东变晚、盆地沉积中心自西向东迁移吻合。东海岩浆活动期次主要有燕山期和喜马拉雅期2期，活动方式有侵入和喷发两种，形成了以中酸性岩类为主的侵入岩和火山岩。

燕山期岩浆岩活动主要分布在凹陷以西的虎皮礁、海礁及鱼山凸起部位，是东海陆架盆地基础层的重要组成部分，为中酸性至中性的花岗岩、花岗闪长岩等侵入岩以及安山岩、英安质凝灰岩等喷发岩和火山碎屑岩。

西湖凹陷新生代岩浆岩活动，根据现有资料可以分为喜山早、中、晚3个活动期次。

（1）喜山早期（古新世E1~始新世E2）

该期岩浆活动于古新世~始新世，在剖面上未穿始新统（图9）。该期火成岩主要分布于西湖凹陷保俶斜坡的南中部以及北部地区。目前已有多口井钻遇该期岩浆岩，如平湖地区的PX1井、PH2井及PH3井钻遇的火成岩，均属于火山喷发岩，岩性以中性、中酸性的安山岩、英安岩为主，测年时代推测相当于始新世早期（表2）。

图9 西湖凹陷三期火成岩的地震反射特征

（2）喜山中期（渐新世E3~ 中新世N1）

该期岩浆活动于渐新世~中新世，在剖面上穿始新统、未穿中新统（图9）。该期火成岩分布较广，主要分布于西湖凹陷保俶斜坡南部的平南和宝石地区、中央背斜带南部的春晓地区以及东部天屏断阶带，中央背斜带的北部玉皇地区也有少量分布。如保俶斜坡中部W1井井深4 300 m的凝灰岩中锆石测年的平均值为32.6f1.3 Ma，为渐新世；三潭深凹南部GS1井在中新统玉泉组底部钻遇了两层橄榄拉斑玄武岩，K-Ar法测年为14.7 Ma（表2）；中央背斜带中北部Y1井在2 162.5~2 167.9 m井段的渐新统花港组中钻遇了灰绿色晶屑凝灰岩。推测都属于喜山中期岩浆活动。

（3）喜山晚期（上新世N2s ~ 第四纪Q）

该期岩浆活动于晚期为上新世~第四纪，在剖面上穿中新统（图9）。在西湖凹陷主要分布于南部的平南、宝石、春南及望山桥等地区，在钓鱼岛隆褶带有该期岩浆活动。钓鱼岛隆褶带北端的五岛列岛一带，上新世和更新世的火山岩分布较广，上新世的火山岩主要由玄武岩、辉岩、角闪石安山岩及流纹岩等组成，更新世的火山喷发岩以安山岩为主，其次为橄榄玄武岩。

结合地震、钻井、地球化学等资料及东海区域地质综合分析认为，西湖凹陷火成岩主要成因有：侵入岩明显受断裂控制，有些火成岩虽不出现在断裂构造带上，但与断裂有一定的配置关系；而岩浆活动受深部因素及区域性的构造演化背景影响。凹陷内的岩浆活动受到东海盆地发生发展中的白垩世、始新世和中新世末期的三次主要构造运动（雁荡运动、玉泉运动、龙井运动）的影响。盆地早期拉张与断陷扩展，深部热流上涌，早始新世中酸性火山岩喷溢；当菲律宾板块俯冲，钓鱼岛隆褶带剧烈隆升，盆地处于活动陆缘背景，晚渐新世中酸性火山岩喷发；随着菲律宾板块剧烈俯冲，钓鱼岛隆褶带持续隆升，冲绳海槽开始张开，东部火山活动剧烈，中新世火山岩喷发和侵入。

5 结论

综合以上对西湖凹陷火成岩发育特征的分析，认为西湖凹陷新生代岩浆岩具有以下特点：岩浆岩分布广泛，南、东多北少；新生代岩浆岩活动分喜山早、中、晚3期，具有西早东晚，北早南晚特点，南部岩浆岩改造作用强；岩浆岩成分显示主体为板内或板缘岩浆岩。同时研究认为，发育在西湖凹陷保俶斜坡南部的平南和宝石一带的大部分构造圈闭都与火成岩密切关联，而在中央背斜带的南部的残雪、断桥、春晓等局部构造部位也都均不同程度地遭受岩浆活动的侵袭，这些火成岩的分布和发育，将影响到构造圈闭形成和油气藏的后期保存，应进一步细化研究。

[1]龚建明， 陈国威. 西湖凹陷东部断阶带火成岩的分布特征[J].中国海上油气（地质）， 1995， 9（1）： 13-17.

[2]张卫华， 郭全仕. 平南地区火成岩分布特征及其对圈闭形成的影响[J]. 勘探地球物理进展， 2004， 27（5）： 359-362.

[3]武法东， 张燕梅， 周平， 等. 东海陆架盆地第三系沉积-构造动力背景分析[J]. 现代地质， 1999， 13（2）： 157-161.

[4]李上卿. 东海西湖凹陷新生代地质构造特征与演化[J]. 海洋石油， 2000（2）： 8-14.

[5]胡惠娟， 陶国保. 东海西湖凹陷第三纪岩浆活动与油气聚集的关系[J]. 海洋石油， 1997（3）： 13-17.

[6]苏程， 李春峰， 葛和平. 东海陆架盆地西湖凹陷渐-中新世异常反射体的特征与成因[J]. 海洋学研究， 2010， 28（4）： 14-21.

“涠6井”完钻

7月29日凌晨两点，勘探七号平台承钻的“涠6井”顺利完钻，完钻井深2 480 m，钻井周期47 d，在8-1/2英寸井段，成功完成取心作业6次，测井2次，并有较好的油气显示。

“涠6井”是勘探七号出厂后的首钻井位，面对新设备，新队伍等困难，“勘七人”兢兢业业，攻坚克难，不断加深对设备的认知，增强对设备故障的处理能力，加强人机磨合和队伍磨合，稳定推进钻井工程进度，逐步提高作业时效。整口井作业过程中，面对设备故障率高的特点，设备人员加班加点查资料、排故障；甲板人员针对南海海域台风多发的特点，提前试验潜水泵吊装等工作；井队针对队伍新，井控压力大等情况，值班钻井领班在关键层位常驻钻台值班，同时加强井控实操演习，提高井控应急能力和井控意识。

“涠6井”完钻标识着勘探七号平台配备的设备和系统满足钻井作业的需求，“勘七人”具备操作信息化、自动化程度较高平台的能力。

摘编自《上海海洋石油报》2016年7月20日

我国测井重大技术与装备研发取得突破

7月13日，由中国石油测井有限公司牵头承担的国家重大专项——油气测井重大技术与装备，在北京顺利通过国家科技部等三部委组织的验收。这标志着我国已实现了从常规测井向成像测井的重大跨越，技术装备整体水平达到国际先进水平。

作为新一代技术，成像测井可以将沿井壁或井周的地层信息以三维电子图像的方式直观显示出来，比以往的曲线表达方式更精准、更直观、更方便，是当今国际测井技术发展的最高水平。

评审专家一致认为，中国石油测井公司联合国内43家优势研究力量，协同创新，联合攻关，成功研发出具有自主知识产权的测井成套产品，既满足了国内油气勘探开发的需要，又打破了国外公司对测井高端市场的垄断，与世界先进水平的差距大大缩小，提高了我国测井行业在国际市场的竞争力。

据统计，“十二五”期间，这个项目在国内外18个油气田推广应用，完成测井4.22万口，解释油气层40余万层，减少引进费用50亿元，创造利润11.5亿元。同时，形成知识产权796件，获得发明专利授权75件，制定各类标准142项，出版著作14部。

摘编自《中国石油报》2016年7月25日

Characteristics and Regional Background of Cenozoic Igneous Rocks in Xihu Sag

ZHU Lixin
（Institute of Exploration and Development, SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company, Shanghai 200120, China）

The exploration activities in Xihu Sag of East China Sea revealed that igneous rocks are well developed and have activated in the different stages of the tectonic movement. Their distribution and development have affected the formation and evolution of the basin and structures as well as the hydrocarbon accumulation. The study of magnetic data and the latest drilling and seismic data shows that Xihu sag is a Cenozoic sedimentary basin and the igneous rocks are widespread distributed widely, with the characteristics of being common in the southern and eastern but scarce in the northern area; The igneous rock encountered by drilling wells are mainly tuff, andesite and granite, with the characteristics of high density and resistivity, low natural gamma and acoustic; the Cenozoic magma activity can be divided into three periods i.e. early Himalayan, middle Himalayan and late Himalayan, with the characteristics of the western and northern area being earlier than the eastern and southern area, strong reforming occurring in the southern; The compositions of magmatic rocks indicate they were produced in the environment of intra-plate or plate margin. These research results have the important guiding significance for the petroleum geology research in Xihu sag.

Igneous rocks； seismic reflection； geochemistry； magma active period

P631.4

A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.03.001

1008-2336（2016）03-0001-07

2016-02-26；改回日期：2016-04-27

朱立新，男，1967年生，高级工程师，硕士，毕业于同济大学勘探地球物理专业，主要从事海洋石油物探方面研究工作。

E-mail：zhulixin.shhy@sinopec.com。