塔里木盆地北部星火3井前中生界岩浆岩年代学特征及地质意义

杨子川,韩强,赵渊,胡金祥,王梦楠,李弘艳

(中国石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830011)



塔里木盆地北部星火3井前中生界岩浆岩年代学特征及地质意义

杨子川,韩强,赵渊,胡金祥,王梦楠,李弘艳

(中国石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830011)

笔者对塔里木盆地北部库车坳陷南缘斜坡的星火3井钻遇的一套岩浆岩进行岩石学分析及年代学研究。星火3井区岩浆岩主要由酸性、基性喷出岩组成，星火3井主要钻揭霏细岩。对星火3井的1个岩心样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定，获得霏细岩年龄为(294±10)Ma，代表该区二叠纪岩浆喷发的最晚年龄。表明库车坳陷南缘与塔北其他地区一样，发育二叠系岩浆岩。

二叠纪；(294±10)Ma；锆石U-Pb年龄；霏细岩；星火3井；库车坳陷南缘

塔里木盆地自震旦纪—二叠纪均发育强度不同、分布范围不一的岩浆活动(陈汉林等，1997)。随着油气勘探的不断深入，塔北北部英买力—雅克拉地区的沙53井、齐满1井、东河24井、东河22井等多口井在不同地层钻遇岩浆岩。前人对塔北地区岩浆岩岩石学特征、储层及时代等均做过不同程度的研究(员海鹏等，2003；杨金龙等，2004)。星火3井位于库车坳陷南斜坡，紧邻雅克拉断凸西北端(图1)，该井在三叠系之下也钻遇一套岩浆岩。由于星火3井与沙53、东河24等钻井分别处于不同构造单元，星火3井钻遇的岩浆岩与其他钻井的岩浆岩在岩性、形成年龄是否具有可对比性，需要进一步研究。通过岩浆岩年龄的测定，对于认识本区构造演化具有重要意义，为油气勘探提供基础地质支撑。

图1 星火3井区钻遇岩浆岩钻井的位置平面图Fig.1 Location map of the XH3 well and other wells drilled magmatic rocks

1 岩浆岩特征

1.1 岩石学特征

星火3井6 546～6 570 m钻遇了厚度24 m为褐黄、褐灰色霏细岩夹深灰色霏细岩，未穿。霏细岩在测井曲线上表现为高自然伽马(180API)、低电阻率(280 m·m)、低密度(2.4 g/cm3)、低声波时差(73us/ft)，与上覆三叠系俄霍布拉克组电性特征差异明显(图2)。

图2 星火3井岩浆岩测井曲线及显微薄片照片特征图Fig.2 The characteristics of magmatic rocks of XH3 well about its logging curve and microsection photos

霏细岩：主要矿物有钾长石(34%)、斜长石(10%)、石英(7%)和蚀变暗色矿物(4%)；具霏细结构，由长英质及少量尘点状磁铁矿组成。长石斑晶多见黏土化、碳酸盐化，少量见绿泥石化。暗色矿物已绿泥石化、碳酸盐化、硅化(图2a、图2b)。

1.2 地震剖面产状特征

从星火3井南北向地震剖面可以看出，雅克拉断凸与库车坳陷以星火3井南断裂为界，断裂两侧前中生界结构差异明显。星火3井南断裂为南倾逆断裂，断裂上盘发育震旦系—寒武系的元古界—古生界，潜山断裂下盘为星火3井所钻遇的地层结构，星火3井前中生界发育巨厚的岩浆岩，岩浆岩之下古生界缺失(图3a)，星火3井岩浆岩之上依次发育三叠系、白垩系、古近系及新近系。与星火3井区相比，断裂上盘沉积缺失三叠系、侏罗系，白垩系由北向南超覆沉积(图3a)。白垩系之上依次发育古近系、新近系。

霏细岩地震剖面上表现为空白弱反射特征，呈火炬状，其反射特征与塔北地区酸性喷发岩相似(罗静兰等，2006)。酸性火山岩之下为一套中强振幅、杂乱状反射波，波组连续性较差，形状不规则，有别于常见沉积地层的地震反射。结合前人在塔北地区火山岩地震识别研究，推测霏细岩之下的这套波组可能为基性岩浆岩的反射，基性岩浆岩之下为前震旦系基底，缺失下寒武统—震旦系沉积地层。

图3 星火3井岩浆岩地震反射特征图Fig.3 Characteristics seismic reflection of magmatic rocks in XH3 well area in the southern margin of the Kuche depression, Tarim basin

2 锆石U-Pb年龄

2.1 分析方法

锆石的同位素定年在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)完成。采用常规方法将样品粉碎至80～100目，经淘选和电磁方法分离后，在双目镜下挑选出晶形和透明度较好的锆石颗粒。锆石制靶首先将锆石黏在双面胶上，其次用环氧树脂固定，最后打磨抛光至锆石暴露。锆石结构图像系应用透射光、反射光和阴极发光(CL)采集。锆石U-Pb定年所用激光剥蚀系统为Geolas 2005, ICP-MS为Agilent 7 500a，采用国际标准锆石91500做外标进行同位素质量分馏校正。普通铅校正采用Anderson(2002)的方法，U-Pb年龄协和图绘制和年龄权重均采用Isoplot程序(LUDWIG, 2003)。本次锆石的原位LA-ICP-MS U-Pb定年和微量元素分析结果见表1。

表1 星火3井霏细岩锆石U-Pb同位素分析数据表

2.2 结果分析

2.2.1 阴极发光特征

锆石呈柱状或长柱状，长径大者可达300 μm，长宽比2∶1～3∶1， CL图像显示锆石发育清晰的岩浆生长环带，部分核部具有不发光的矿物包裹体(图4)。

2.2.2 测年结果

星火3井霏细岩样品的13个锆石样品U和Th含量分别为58.6×10-6～230×10-6，47.1×10-6～196×10-6，Th/U值为0.473～0.852，平均为0.672，属于典型的岩浆锆石(钱一雄等，2007)。

图4 星火3井霏细岩锆石CL图像及测点位置图Fig.4 CL image and measuring point position of zircon of XH3 felsite in the southern margin of the kuche depression, Tarim basin

13个分析点给出的206Pb/238U加权平均值为(294±10)Ma，代表霏细岩的结晶年龄(图5)。

3 讨论

3.1 与邻区钻井岩浆岩年代学对比

前人对塔里木盆地钻井揭示的岩浆岩的同位素年代学进行过研究，积累了一批可靠的年龄数据(表2)。对比这些数据可以发现，塔北北部存在3组不同时代的岩浆岩年龄。库车坳陷星火3井前中生界岩浆岩的年龄与沙西凸起、阿克库勒凸起(塔河油田)二叠系岩浆岩可对比性较好，不同于雅克拉断凸沙53井、东河24井等钻井岩浆岩年代。

图5 星火3井霏细岩样品锆石U-Pb谐和图Fig.5 The U-Pb harmonic figure of the zircon from felsite sample in the southern margin of the kuche depression，Tarim basin

构造单元钻井岩石类型测试方法年龄(Ma)参考文献库车坳陷星火3井霏细岩LA⁃ICP⁃MS2959±79本文雅克拉断凸沙53井花岗岩LA⁃ICP⁃MS1851许志琴等，2012东河24井玄武岩K⁃Ar4885±93陈汉林等，1997沙西凸起南喀1井流纹岩LA⁃ICP⁃MS2717±22TIANetal，2010马纳1井流纹岩SHRIMP2773±25TIANetal，2010英买16井流纹岩LA⁃ICP⁃MS2829±25TIANetal，2010英买9井正长岩K⁃Ar2876±08杨树锋等，1996英买8井玄武岩K⁃Ar29050±421黄智斌等，2003羊塔6井玄武岩Ar⁃Ar2611±489刘亚雷等，2012胜利1井安山岩K⁃Ar25964刘亚雷等，2012阿克库勒凸起沙79英安岩SHRIMP2798±3于峻川等，2011沙99英安岩LA⁃ICP⁃MS2737±32于峻川等，2011沙102英安岩LA⁃ICP⁃MS2810±3于峻川等，2011沙114英安岩LA⁃ICP⁃MS2766±27于峻川等，2011

许志琴等对沙53井前中生界花岗岩进行U-Pb年龄测定，获得了锆石年龄1 851 Ma，代表了古元古代岩浆岩的变质年龄，说明该区花岗岩塔北北部为古老的前震旦基底。陈汉林等对东河24井寒武系顶部伊丁石化橄榄玄武岩进行K-Ar测年，获得的年龄为(488.5±9.3)Ma，代表了加里东早期的一次构造热事件(表2)。

罗静兰2006年研究塔河油田二叠纪火山岩的岩相及其分布，利用锆石U-Pb法测得的年龄为(276±3)～245±Ma，表明塔河地区火山喷发时代为二叠纪。于峻川等近期又对塔河油田二叠纪长英质火山岩锆石U-Pb年代学进行研究，塔河地区二叠系长英质火山岩形成于274～281 Ma。刘亚雷、杨树峰及黄智斌等对沙西凸起部分钻井所钻遇到的岩浆岩做过年代学研究，获得290～280 Ma的同位年龄，并认为在沙西凸起存在一大火成岩省，岩浆活动主要受地慢柱控制(表2)。

本次获得的霏细岩年龄(294±10)Ma，年龄比塔河地区、沙西凸起钻井岩浆岩年龄略大，说明库车坳陷南缘也存在早二叠纪岩浆喷发活动。

3.2 与二叠纪岩浆岩特征对比

星火3井所揭示岩浆岩与塔北地区钻井所揭示的二叠纪岩浆岩是可对比的。塔河地区岩浆岩主要为英安岩和玄武岩。存在两次火山喷发旋回，形成下部玄武岩、上部英安岩或单一英安岩的垂向火山喷发序列(杨金龙等，2004)。在塔北西部英买力地区、玉东—胜利地区的二叠系中，广泛发育喷发岩、侵入岩，根据地震资料解释结果岩浆岩的面积可达8 000 km2，岩性主要有玄武岩、辉绿岩、流纹岩、凝灰岩和英安岩等。岩浆岩产状类型主要为基性喷出岩、中酸性喷出岩、基性侵入岩和中酸性侵入岩等(程海艳等，2010)。结合星火3井钻井岩性及地震产状，星火3井区岩浆岩可能由基性喷出岩和中酸性喷出岩组成。在英买力地区的英买16井钻遇了1 010 m厚的流纹岩、霏细斑岩等酸性喷发岩。沙42井卡普沙良群泥岩及角砾岩之下5 187～5 240 m厚53 m为二叠系褐棕色、绿灰色流纹岩不整合接触(陈汉林等，2009)。

此外，星火3井钻遇的岩浆岩表明库车坳陷在二叠纪岩浆岩广泛发育，从库车坳陷南缘至北部露头均发育火山岩。塔里木盆地北部库车地区卡普沙良河露头地质剖面，二叠系闪长玢岩与三叠系砂砾岩不整合接触；库车河剖面上二叠统比尤勒包谷孜(P3by)紫红、灰绿色泥岩不整合在中下二叠统花岗斑岩之上(罗金海等，2012)。这可能也证实了前人关于二叠纪大火成岩省的推论(杨树峰等，2005)。同时也说明了库车坳陷三叠系不整合覆盖在二叠系之上，缺失古生界。

4 结论

(1)结合星火3井钻井和地震结构特征资料，库车坳陷南缘发育二叠系岩浆岩，岩性可能有酸性喷发岩和基性喷发岩，酸性喷发岩地震剖面上表现为空白弱反射特征，基性喷发岩地震剖面上表现为中强振幅、杂乱状反射。

(2)星火3井霏细岩锆石年龄为(294±10)Ma，代表了该区二叠系岩浆岩的最晚喷发年龄，与塔北塔河油田、塔北西部等钻井钻遇的酸性喷发岩的年龄是可对比的，不同于雅克拉断凸沙53井、东河24井钻遇的岩浆岩年龄。

(3)星火3井岩浆岩的钻遇说明库车坳陷与塔北其他地区一样广泛发育二叠系岩浆岩。

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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

国家重大专项课题“海相碳酸盐岩层系大中型油气田分布规律及勘探评价”(2011ZX05005-002)资助

杨子川(1968-)，男，高级工程师，目前在中石化西北油田分公司从事油气勘探的研究工作。E-mail：yzcmy2012@sina.com

P588.12

A

1009-6248(2016)04-0084-07