东海盆地丽水-椒江凹陷前新生代岩石特征及基底新认识*

侯凯文

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200000）

丽水-椒江凹陷位于东海陆架盆地台北坳陷西南部，由丽水西次凹、丽水东次凹、灵峰凸起带及椒江凹陷组成[1-2]。该区岩浆活动频繁[3]，凹陷钻探的20 余口探井，有多口井钻遇火成岩，如玄武岩、安山岩和凝灰岩等，且在个别井的基底变质岩或花岗岩中发现荧光，甚至测试获得原油。可见，丽水凹陷基底的变质岩，以及花岗岩的裂隙是凹陷较好的油气储集空间，有较大的勘探前景[4]，另外，基底是沉积盆地重要的组成部分，其形态、结构及岩石类型等对上覆沉积盖层的发育和盆地的油气地质条件有重要的影响[5-6]，因此对该区新生代盆地下伏基底的岩性及其分布进行研究显得十分必要[7]。

1 区域地质背景

丽水-椒江凹陷位于台北坳陷的西南部，是夹持在雁荡凸起和闽浙隆起区之间的一个NE 向展布的凹陷带（图1）[3]。目前勘探认为凹陷内沉积体主要由古新统、始新统和上第三系组成，其中古新统的泥质岩层被视为该凹陷的主要生烃层系，该区也是东海陆架盆地油气勘探潜力较大的地区之一[8]。凹陷总体表现为东断西超的结构特征，自下而上主要发育白垩系石门潭组、古新统月桂峰组、灵峰组、明月峰组、始新统瓯江组和温州组，缺失始新统平湖组和渐新统地层（表1）。

丽水-椒江凹陷及其邻区已有很多钻井钻穿前新生代，而且已有学者根据地球物理、区域地质及钻探资料，对东海陆架盆地前新生界尤其对中生界开展了不同程度的研究，取得了一系列的成果[7-16]。杨香华等认为丽水－椒江新生代凹陷的基底除中元古界片麻岩外，还有燕山期花岗岩（108-112Ma）、花岗闪长岩及燕山期中性喷出岩[9]；通过分析地震反射特征，陆健雄将东海盆地西南部声波基底划定在变质岩顶面上，认为基底岩性整体为片麻岩，局部为花岗岩[10]；王国纯（1991）将东海陆架盆地第三系底界面地震反射特征分为四种类型，认为该区大体上存在火山岩、变质岩和沉积岩基底[6，12-16]；综合地球物理及地质资料，姜涌泉认为东海陆架盆地西带的基底在北部以前泥盆系浅变质岩为主，南部以前泥盆系深变质岩为主，且基底面整体为北高南低[17]；刘建华（2005）等认为东海陆架新生代盆地基底主要由中生代的沉积岩、火山岩和前震旦纪的变质岩组成，并可能存在晚古生代的浅变质岩[18]。可见，前新生界基底特征较为复杂，前人也存在不同的认识。

为了深入探讨凹陷基底特征，继而为后续学者提供凹陷演化-改造的依据，本文通过选取典型井的火成岩样品，对岩石薄片、元素地球化学特征进行分析，并结合前人对区域内基底特征的研究开展分析。

图1 丽水-椒江凹陷断裂特征及构造单元划分图（据蔡周荣等，2007 修改）

2 井点及样品选取

选取位于丽水凹陷东次凹东部断阶带上WZ-A 井（图1）作为典型井，该井完钻井深3046m，全井揭示了第四系、新近系、古近系、白垩系（?）及基底等地层（表1），并在基底取得大量岩屑样品。本次在基底岩屑中选取3个不同深度的样品，分别为：2946～2949m、3009～3012m、3022～3032m。

3 岩石薄片特征

为了确保测试结果的可靠性，对岩屑样品进行清洗、筛选，遴选粒径大于0.5cm 的岩石颗粒，在双目镜下根据样品的色泽及矿物颗粒特征，分选三种类型样品（表2）：

（1）深色颗粒，多为灰绿色-深绿色岩屑颗粒，深度分布：2946～2949m、3022～3032m。

表1 WZ-A 井分层数据表

从薄片特征看，2946～2949m 为基性喷出岩，以薄片内物质为依据可定名为辉石安山玄武岩；3022～3032m 样品中有细晶结构、斑状结构、花岗结构，均为浅成岩浆岩特征。发育后期绿泥石化、碳酸盐化和沸石化现象，均为块状构造。部分岩屑内可见绿泥石脉、方解石脉、也可见较早期沸石化、绢云母化现象，表明后期改造较为强烈，可能产于火山期后热液通道分布部位。

（2）浅色-肉红色岩屑颗粒，初步判断为花岗岩，中含长石较多颗粒，块状结构，深度分布为：2946～2949m、3009～3012m。

从该薄片看，推测2946～2949m 样品本身为酸性浅成侵入岩，有斑状结构和全晶质的基质组分；3009～3012m 样品总体成分单一，为中-酸性火山岩重结晶产物，无其它成分物质，其中部分砾石内可见一条石英脉，表明原岩为火山岩，后期重结晶作用，使得基质全部变为晶质物。

（3）浅色或白色岩屑颗粒，深度分布为：2946～2949m、3009～3012m、3022～3032m。

从该薄片看，2946～2949m 样品为超浅成中-酸性岩，斑晶为早期结晶物，到近地表则炸裂结构较为发育，而主要物质则结晶为细晶质石英与碱性长石混合物，为典型超浅成酸性岩浆结晶特征。后期的热液熔蚀作用，使得洞中充填有部分自生石英与方解石；3009～3012m 样品明显具有角砾状结构与块状构造特征，角砾物质主要为火山喷发的晶屑、岩屑等物质，而基质主要为碳酸盐矿物质，表明可能为海相喷发环境或为富CaCO3的后期热液环境产物；3022～3032m 样品中包含三种岩石：花岗岩，它形等粒结构；花岗斑岩，斑状结构、基质细晶结构；蚀变熔岩，等粒结构，以上皆为块状构造。

表2 WZ-A 井基底岩石薄片特征

从上述薄片特征，可见WZ-A 井钻遇的基底岩石，总体以中-酸性浅成侵入岩（花岗岩类）为主，包括花岗岩、花岗岩斑岩、英安岩及粗面斑岩等，后期蚀变强烈，出现了绿泥石化、碳酸盐化等蚀变。

4 元素地球化学特征

本次研究共对WZ-A 井基底的9 件岩屑样品进行了主微量元素分析，其中样品1 和2 分别对应薄片1 深色样品和2 浅色样品，样品3 对应薄片3 的浅色样品，样品4 对应薄片3 的深色样品，5-9 号样品对应薄片3 中的肉红色岩屑样品。

4.1 主量元素特征

主量元素分析结果（表3）显示两种特征，大部分所测样品SiO2含量普遍较高，>65%，显示具有酸性火成岩特征。其中1 号和4 号样品中SiO2含量较小，属中-酸性火成岩，与其薄片特征吻合度较高。所测样品中Al2O3含量中等，为11.56%～13.42%；CaO 及MgO 含量较低，分别为：0.59%～2.58%和0.29%～2.41%。全碱含量（K2O+Na2O）较高，为：7.88%～8.93%，表现为碱性岩特征。

通过火山岩TAS 分类图投点（图2）可以看出，WZ-A井火成岩主要为流纹岩，且样品中K2O 以及Na2O 含量均较高，显示出富钾且富钠的特征。同样比较特殊的1 号样品和4 号样品为粗面英安岩和粗面安山岩，因此可以推断研究区火成岩主体为浅成或喷出酸性火成岩，具有碱性特征，同时包含少量中-酸性浅成或喷出岩类。

表3 WZ-A 井基底岩石主量元素平均含量

图2 火山岩TAS 分类图

图3 花岗岩A/NK-A/KNC 判别图

图4 花岗岩Rb-（Y+Nb）判别图解

图5 花岗岩Nb-Y 判别图解

通过花岗岩A/NK-A/KNC 判别图（图3），可以看出岩石样品呈现准铝质特征。结合花岗岩Rb-（Y+Nb）判别图（图4）和花岗岩Nb-Y 判别图（图5），可推测样品物质来源为大陆地壳，其构造环境为板块内部。根据火成岩类R1-R2 因子判别图解（图6）可知，大部分样品属于同造山时期，而1 号样品和4 号样品属于造山晚期，说明深色样品或许晚于岩浆主侵入时期，而是岩浆交代上部地层使其变质所形成的。

4.2 微量元素特征

与常量元素相比，微量元素在岩石中含量低，且在不同类型的岩石中含量变化大，因此对岩石类型具有较强的判别能力，但对于同一岩性其差别表现的相对较小[19]。微量元素分析结果见表4，WZ-A 井样品表现出亏损Nb（30.18×10-6～36.93×10-6），Ta（38.00×10-6～47.73×10-6），Sr（1.27×10-6～7.71×10-6）和Eu（3.03×10-6～10.71×10-6）等元素，富集Th（196.23×10-6～290.31×10-6），Zr（31.20×10-6～42.53×10-6），并且出现Ba（33.29×10-6～166.67×10-6）差异性亏损的特征。在MORB 标准化的微量元素蛛网图上（图7），岩石明显相对亏损大离子亲石元素（如Sr、Eu），富集高场强元素，Nb、Ta 表现为轻微的亏损。元素含量整体高于上地壳花岗岩标准，且特征与中上地壳形态最为相似，因此推断，样品原岩主要来自于中上地壳。

图6 火成岩类R1-R2 因子判别图解

图7 WZ-A 井微量元素蛛网图

4.3 稀土元素特征

稀土元素的地球化学性质极为相似，在风化、成岩等作用下都表现出较好的稳定性[20]，因此能够更多地反映源区性质[21]。WZ-A 井样品稀土含量见表5。从稀土元素球粒陨石标准化曲线（图8）中可以看出，整体稀土曲线呈右倾式，轻稀土富集较为明显，（La/Yb）N 变化范围为7.31～10.02；轻稀土和重稀土各自分馏不明显，分别介于（La/Sm）N=3.52～4.13、（Gd/Yb）N=1.28～1.62 之间；所有样品都显示出强烈Eu 亏损（δEu 变化于0.13～0.55 之间），而Ce 未显示异常。这样的稀土元素分配结果显示，实验样品主要为一套Eu 强烈亏损的中-酸性火成岩。结合主微量元素分析，推测本次实验样品性质为稳定地壳上，上地壳物质上涌形成一套浅成酸性火山岩。

图8 稀土元素配分图（球粒陨石标准化）

表4 WZ-A 井基底岩石微量元素平均含量（ppm）

表5 WZ-A 井基底岩石稀土元素平均含量（ppm）

5 前新生代基底的认识

从钻孔资料看，丽水-椒江及其邻区新生代凹陷的基底岩性有变质岩、花岗岩、火山岩、沉积岩及火山岩-沉积岩互层等类型，对钻井钻遇前新生代的情况作如下分析：

（1）变质岩分布地区：灵峰凸起中部LF-1 井钻遇了黑云母角闪斜长片麻岩基底，RB-Sr 法测定其绝对年龄约为1680Ma[22]；椒江凹陷东部钻遇的基底为一套燕山中晚期的动力变质岩，其下为一套区域变质岩。从钻遇变质的钻井分布位置看主要分布在丽水-椒江凹陷中部，大致在灵峰凸起带南北一线。

（2）花岗岩分布地区：丽水西次凹的东北部钻遇了花岗岩基底；本次研究的WZ-A 钻井，锆石U-Pb 年龄为190～230Ma[22]，另外在丽水-椒江凹陷中北部、凸起上部或凸起边部均钻遇花岗岩。

（3）白垩系火山碎屑岩分布地区：主要分布在凸起上部或凸起边部，主要位于福州凹陷西北侧靠近雁荡凸起东侧及邻近雁荡凸起东南侧。

（4）白垩系碎屑岩分布地区：主要位于丽水东次凹、丽水西次凹及福州凹陷，均位于凹陷内部。

6 结束语

（1）WZ-A 井基底岩屑的岩石薄片鉴定、主微量测试分析及锆石U-Pb 年定年分析，共同表明WZ-A 井底部钻遇的基底为中-酸性岩浆岩，而从构造环境来看可能为板内花岗岩或同碰撞花岗岩，其物质来源为中、上地壳，而其主要形成于三叠纪晚期-侏罗纪早期。

（2）丽水-椒江凹陷前新生代基底较为复杂，变质岩基底主要分布在丽水西次凹西侧边坡及中部灵峰凸起带，主体以元古界为主；花岗岩类基底主要分布在研究区中北部，除了燕山期-喜山期岩体外，还存在印支期岩体；沉积-火山岩基底主要在凸起上部及边部分布；而在西南部深凹陷区目前应该还残存大量白垩系甚或三叠系-侏罗系。