柴西南昆北地區(qū)基底花崗巖巖石學(xué)特征

黃麗梅，李建明 (長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

馬達(dá)德 (中石油青海油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，甘肅 敦煌 736202)

柴西南昆北地區(qū)基底花崗巖巖石學(xué)特征

黃麗梅，李建明 (長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

馬達(dá)德 (中石油青海油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，甘肅 敦煌 736202)

近幾年來(lái)鉆井揭示柴西南昆北地區(qū)基底廣泛分布花崗巖。花崗巖的主要礦物成分為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和黑云母等，次要礦物包括角閃石、白云母等。依據(jù)礦物成分可命名為二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖。巖石化學(xué)成分分析表明，巖石屬于過(guò)鋁的鈣堿性系列，巖石成因類型為MPG型，巖漿源于地殼上部的重熔，鋯石U-Pb年齡測(cè)定分別為(450.4±1.7)Ma、(467.0±4.0)Ma,屬加里東期與印支期的巖漿巖。花崗巖的構(gòu)造為塊狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)為半自形細(xì)-中晶質(zhì)等粒結(jié)構(gòu)，主要發(fā)育溶蝕、充填、碎裂與風(fēng)化作用等成巖后生變化。該類型花崗巖是研究區(qū)一種新類型的油氣儲(chǔ)集巖。

柴西南；花崗巖；化學(xué)成分；成巖后生作用

柴達(dá)木中、新生代盆地的形成演化受控于基底的構(gòu)造變動(dòng)以及基底與周邊造山帶的相互作用。柴達(dá)木盆地基底包括前震旦紀(jì)結(jié)晶基底和震旦紀(jì)-三疊紀(jì)未變質(zhì)和淺變質(zhì)基底兩部分，屬于雙層基底[1]。盆地周緣分別被祁連山、昆侖山和阿爾金山所限，具有特殊的盆山構(gòu)造格局和巖石圈板塊地球動(dòng)力學(xué)背景。柴達(dá)木盆地的北西邊界是阿爾金斷裂，東北邊界為祁連山-南山逆沖斷層帶，南界為祁漫塔格逆沖斷層帶。二疊紀(jì)末期，松潘-甘孜-可可西里洋底開(kāi)始向東昆侖-柴達(dá)木地體之下俯沖，導(dǎo)致東昆侖-柴達(dá)木地體二疊紀(jì)末抬升，南部火山噴發(fā)和花崗巖的侵入。與古生代火山活動(dòng)相伴，東昆侖-柴達(dá)木地體發(fā)育廣泛的花崗巖侵入，中酸性侵入巖往往形成規(guī)模較大的巖基，侵入活動(dòng)加里東期、海西期、印支期、燕山期均有[2-4]。

圖1 柴西南昆北地區(qū)基底結(jié)構(gòu)與花崗巖基巖分布圖

柴西南區(qū)是柴達(dá)木盆地石油地質(zhì)條件最好的地區(qū)之一，也是目前青海油田油氣勘探開(kāi)發(fā)的主要地區(qū)。昆北斷階帶位于柴西南昆北逆沖帶南側(cè)祁漫塔格山前，該區(qū)處在昆侖山前，昆北斷裂下盤(pán)地層俯沖在上盤(pán)基巖之下，具典型的前陸盆地模式。近幾年來(lái)，柴西南昆北地區(qū)的大量鉆井勘探，眾多鉆井在結(jié)晶基底鉆遇了巖漿巖、變質(zhì)巖類，查明了研究區(qū)基底結(jié)構(gòu)與花崗巖分布情況(見(jiàn)圖1)，發(fā)現(xiàn)了基巖油藏的發(fā)育[5]。基底巖漿巖主要巖性為酸性侵入巖，通過(guò)分布并結(jié)合區(qū)域的區(qū)調(diào)資料，研究區(qū)巖漿巖為深成侵入巖，產(chǎn)狀為巖基，與圍巖成侵入接觸。

1 花崗巖成分

1.1礦物成分

根據(jù)昆北斷階帶鉆井過(guò)程中切12井、切11井、切121井、切10井、切401井巖屑、巖心薄片顯微鏡下的鑒定分析可知：花崗巖的主要礦物成分為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和黑云母等，其中暗色礦物包括黑云母、角閃石等。石英含量25%～35%，鉀長(zhǎng)石含量30%～35%、斜長(zhǎng)石含量20%左右，黑云母含量5%～15%。次要礦物主要為角閃石、白云母，含量1%～3%，角閃石只在個(gè)別井段出現(xiàn)。花崗巖副礦物主要有榍石、鋯石、綠簾石、綠泥石、磁鐵礦等。根據(jù)以上礦物的組合與含量的多少，可以將研究區(qū)花崗巖命名為二長(zhǎng)花崗巖或正長(zhǎng)花崗巖。巖石中見(jiàn)多種蝕變現(xiàn)象，蝕變程度各有不同，主要包括黑云母的綠泥石化、鉀長(zhǎng)石的高嶺石化、斜長(zhǎng)石絹云母化、長(zhǎng)石鈉黝簾石化等。通過(guò)對(duì)切603井、切6井和切7井花崗巖ICP-MS單顆粒鋯石微區(qū)U-Pb同位素年齡測(cè)定和研究，分別獲得(450.4±1.7)Ma、(467.0±4.0)Ma的鋯石U-Pb同位素年齡，證明區(qū)內(nèi)花崗巖時(shí)代為晚奧陶世，為加里東期巖漿的侵入。對(duì)切401井和切11井花崗巖ICP-MS單顆粒鋯石微區(qū)U-Pb同位素年齡進(jìn)行研究，獲得(244.5±2.1)Ma的鋯石U-Pb同位素年齡，證明切4和切11構(gòu)造花崗巖時(shí)代為早三疊世，屬于印支期的侵入。

1.2化學(xué)成分

昆北地區(qū)花崗巖巖石化學(xué)成分分析結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，昆北斷階帶基地花崗巖的SiO2的含量相對(duì)穩(wěn)定，一般在65%左右，屬于酸性巖。研究區(qū)花崗巖巖石Al2O3含量在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，屬于過(guò)鋁質(zhì)巖石，總體巖石屬于過(guò)鋁的鈣堿性系列。FeOt/(FeOt+MgO)含量大部分在0.968～0.98。上述特征表明巖石成因類型為MPG型[6]，巖漿源于地殼上部的重熔。

表1 昆北斷階帶基底花崗巖化學(xué)成分分析表

2 花崗巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造與成巖后生變化

2.1結(jié)構(gòu)構(gòu)造

花崗巖的構(gòu)造為塊狀構(gòu)造，巖石中各種礦物晶體顆粒分布均勻、結(jié)合較緊密、無(wú)定向排列，無(wú)氣孔或流紋構(gòu)造，呈塊狀，包體以圍巖包體多見(jiàn)。結(jié)構(gòu)特征按照礦物晶粒大小為細(xì)-中晶結(jié)構(gòu)，晶粒粒徑一般為0.5～2mm，相對(duì)大小為等粒結(jié)構(gòu)，其中偶見(jiàn)有鉀長(zhǎng)石似斑晶，結(jié)晶程度為全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，形態(tài)為半自形粒狀。巖石中斜長(zhǎng)石呈半自形板狀或粒狀晶，發(fā)育環(huán)帶構(gòu)造、聚片雙晶，主要為中長(zhǎng)石；鉀長(zhǎng)石以它形晶為主，主要為微斜長(zhǎng)石、微斜條紋長(zhǎng)石；石英呈它形粒狀，石英普遍具波狀消光；黑云母呈板狀、片狀。

2.2成巖后生變化

花崗巖主要發(fā)育溶蝕、充填、碎裂與風(fēng)化作用等成巖后生變化。

1)溶蝕作用 花崗巖中不穩(wěn)定的暗色礦物以及鋁硅酸鹽的長(zhǎng)石類礦物等受環(huán)境條件的變化，地層水溶液的溶解發(fā)生結(jié)構(gòu)元素的改變而形成孔隙。一般來(lái)說(shuō)，基巖的溶蝕作用總是沿裂縫或解理縫進(jìn)行的，裂縫具有雙重作用：儲(chǔ)集空間和滲流通道，使得礦物質(zhì)元素發(fā)生遷移產(chǎn)生溶蝕。因此溶蝕作用對(duì)基巖儲(chǔ)層具有積極的意義，擴(kuò)大了儲(chǔ)集空間，增加儲(chǔ)層物性，是基巖最有利的成巖后生作用。研究區(qū)基巖花崗巖在局部層段溶蝕作用發(fā)育相對(duì)較強(qiáng)，如切606井基巖取心段2127.9～2129.42m。

2)充填作用 已經(jīng)形成的儲(chǔ)集空間，經(jīng)過(guò)地層水溶液的部分飽和元素的沉淀，填充部分孔隙，對(duì)儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)起到負(fù)面影響，昆北油田基巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層主要為半充填裂縫，膠結(jié)物多為方解石，少量的石英、白云石和泥質(zhì)等，充填作用強(qiáng)度中-弱等。

3)碎裂作用 主要是指基巖受構(gòu)造應(yīng)力作用而形成的裂縫而破裂。裂縫分為解理縫、構(gòu)造縫、溶蝕縫和風(fēng)化裂隙等4種：①解理縫。主要是長(zhǎng)石類晶體的解理發(fā)育，在基巖表面經(jīng)受構(gòu)造應(yīng)力或風(fēng)化過(guò)程中，沿著解理面形成的縫。切603井花崗巖中大量存在該類解理縫，半充填或充填方解石等礦物，從熒光分析看具有明顯的發(fā)光特征，表明其經(jīng)歷過(guò)油氣注入。②構(gòu)造縫。花崗巖受到應(yīng)力的作用形成的剪切或拉張縫，往往產(chǎn)生晶體的錯(cuò)動(dòng)或位移，具有明顯的切割特征，走向主要為北北東-南南西方向。如切606井花崗巖主要發(fā)育2期構(gòu)造裂縫，一期主要為張性裂縫，充填物多，巖心上最大裂縫寬度1.5cm，裂縫角度大小各異，以垂直裂理或高角度斜交縫為主；另一期為剪切縫，數(shù)量少，裂面擦痕明顯，未有充填物或很少量的方解石等充填物，裂縫角度較小，屬于低角度縫，縫面規(guī)則，切割力較弱、延伸較短。③溶蝕縫。基巖中的相對(duì)不穩(wěn)定礦物成分受各種地層溶液的溶解，發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的改變而形成溶蝕縫。研究區(qū)溶蝕縫主要沿早期構(gòu)造縫發(fā)生，其邊緣不規(guī)則，在切601井、切606井、切4井、切12井等井測(cè)井FMI成像成果圖上裂縫明顯。④風(fēng)化裂隙。基巖受地表物理和化學(xué)風(fēng)化的作用使得巖石風(fēng)化破碎產(chǎn)生大量風(fēng)化裂隙。研究區(qū)基巖風(fēng)化殼普遍發(fā)育這類裂隙，常見(jiàn)有泥質(zhì)或方解石等礦物充填。

研究區(qū)花崗巖沿裂縫蝕變發(fā)育，包括云母綠泥石化、菱鐵礦化、長(zhǎng)石鈉黝簾石化等。

4)風(fēng)化作用 在地表各種地質(zhì)營(yíng)力的作用下，基巖形成風(fēng)化殼，產(chǎn)生各種儲(chǔ)集空間，包括物理風(fēng)化作用和化學(xué)風(fēng)化作用。受古氣候條件的影響，結(jié)合下干柴溝組下段底部礫巖的特征，推測(cè)該區(qū)在該儲(chǔ)層砂巖沉積前的時(shí)期形成的風(fēng)化殼主要以物理風(fēng)化作用為主。因此，表現(xiàn)為裂縫系統(tǒng)十分發(fā)育，化學(xué)充填作用相對(duì)較弱的基巖風(fēng)化殼體。

3 結(jié) 語(yǔ)

研究區(qū)巖漿源于地殼上部的重熔是碰撞構(gòu)造環(huán)境下形成的，基底花崗巖分布廣泛。近幾年來(lái)，在昆北斷階上鉆探的切1井的基巖風(fēng)化殼上見(jiàn)到氣測(cè)異常顯示。在相同的構(gòu)造區(qū)塊鉆探的切4井、切401井、切402、切161井、切163井也在基巖風(fēng)化殼見(jiàn)到氣測(cè)異常和油斑花崗巖。對(duì)切6井、切603井等井通過(guò)基巖取心，發(fā)現(xiàn)雜色花崗巖中裂縫發(fā)育，裂縫面見(jiàn)油斑。因此，開(kāi)展柴西南地區(qū)基巖花崗巖的研究具有重要意義，尤其值得進(jìn)一步開(kāi)展基巖風(fēng)化殼油藏成藏模式研究。

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[2] 莫宣學(xué),羅照華,鄧晉福，等.東昆侖造山帶花崗巖及地殼生長(zhǎng)[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，2007，13 (3)：403-414.

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[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.013

P588.121

A

1673-1409(2012)03-N036-03

2012-01-26

黃麗梅(1985-)，女，2009年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事沉積學(xué)與巖石學(xué)方面的研究工作。

李建明(1962-)，男，1982年大學(xué)畢業(yè)，教授，現(xiàn)主要從事沉積學(xué)方面的教學(xué)與研究工作。