塔西北震旦系中輝綠巖侵入體的年代學意義

肖瑩瑩，樊太亮，于炳松

(中國地質大學，北京 100083)

塔西北震旦系中輝綠巖侵入體的年代學意義

肖瑩瑩，樊太亮，于炳松

(中國地質大學，北京 100083)

塔里木盆地西北緣阿克蘇地區(qū)肖爾布拉克剖面震旦系順層侵入了4個輝綠巖床，K－Ar法測得侵入年齡為早石炭世329.36～343.07 Ma，這與塔里木盆地內部鉆井老資料一致。此次研究表明，早石炭世塔里木盆地西北緣及塔里木盆地內部都有巖漿活動發(fā)生;塔里木盆地西北緣阿克蘇地區(qū)早石炭世進入造山后大陸裂谷拉伸階段，屬塔里木板塊西北部塔里木裂谷的一部分;塔里木盆地西北緣阿克蘇地區(qū)早石炭世與天山主體部分一起構成與石炭紀古地幔柱活動有關的大火成巖省，大火成巖省基性熔巖的主元素、微量元素和同位素地球化學變異反映了軟流圈源熔體與巖石圈地幔源熔體間的混合;而且這次規(guī)模巨大的大陸裂谷活動對塔里木盆地內部也產(chǎn)生一定的影響，表現(xiàn)為沉積地層中有微弱巖漿活動發(fā)生。

塔里木盆地阿克蘇地區(qū);震旦系侵入巖;K－Ar法年齡測試;大火成巖省

1 區(qū)域地質背景

塔里木盆地西北緣阿克蘇地區(qū)肖爾布拉克剖面震旦系蘇蓋特布拉特組地層中，順層侵入了4個輝綠巖床，與地層產(chǎn)狀一致，與震旦系蘇蓋特布拉特組的砂巖呈整合接觸關系的砂巖呈整合接觸關系。蘇蓋特布拉特組分為上下2個亞組，下亞組主要為強氧化環(huán)境中形成的紫紅色濱海－淺海相碎屑巖，上部夾有輝綠巖順層侵入體，富含微古植物化石，厚度變化較大(108～758 m);上亞組為淺海相弱還原環(huán)境中形成的碳酸鹽巖、細碎屑巖，含有海綠石和少量微古生物、疊層石化石，厚度為61～160 m不等。這些特征表明自新元古代蘇蓋特布拉特時期以來，塔西北地區(qū)已經(jīng)進入造山后的伸展海盆環(huán)境。上述的4個順層輝綠巖床:第1個寬度為8 m，第2個寬度為17 m，第3個寬度為34 m，第4個寬度為37 m(圖1)。

2 輝綠巖侵入體的巖石學特征

4個火山巖床均為輝綠巖順層侵入的巖床，是

圖1 阿克蘇地區(qū)肖爾布拉克剖面(N40°55.171'，E79°50.120')震旦系下統(tǒng)蘇蓋特布拉特組輝綠巖侵入體

淺成相的基性侵入巖，接觸帶見薄層紅色砂巖烘烤層，為熱接觸變質現(xiàn)象。輝綠巖床為黑綠色，塊狀構造，具有典型的輝綠結構。主要礦物成分為基性斜長石(拉長石或培長石)和單斜輝石(異剝輝石、透輝石或普通輝石)，次要礦物有橄欖石、斜方輝石、棕色普通角閃石以及黑云母。暗色礦物和淺色礦物含量近于相等。長條狀斜長石自形程度較好，輝石為它形充填于斜長石之間(圖2)。

鈉黝簾石化是基性斜長石經(jīng)常發(fā)生的一種蝕變現(xiàn)象，“納黝簾石”是納長石、黝簾石、綠簾石等礦物的集合體，由于這些礦物凸起較高，顆粒細小，鏡下表現(xiàn)為渾濁不清(圖3)。

圖2 樣1輝綠結構

圖3 樣2納黝簾石化

3 K－Ar法年齡測試及結果

在這4個輝綠巖床分別取樣，自下而上分別為樣1、樣2、樣3、樣4。K－Ar法年齡測試流程如下:

測試樣品前處理:①切去表面氧化層;②手工粉碎至60～80目;③5% ～10%稀硝酸浸泡2 h;④6%氫氟酸浸泡5 min;⑤清水沖洗5次，并浸泡過夜，以除去可能殘存的酸;⑥用去離子水沖洗3～5次，并用超聲波清洗5 min;⑦在烘箱中烘干，烘烤溫度小于100℃;⑧放至干燥皿中備用。

鉀含量測量:采用鋰內標鈉緩沖火焰光度計法，本次測量所用標樣2個。①房山花崗閃長巖體黑云母，樣品號為ZBH－25，標準值為7.60%，實測值為7.65%;②廣東南?？h走馬營粗面巖，樣品號為ZGC，標準值為4.58%，實測值為4.56%。

氬含量測量:采用RGA10質譜計，稀釋法靜態(tài)測量。①ZBH－25，標準值為132.9 Ma±1.3 Ma，實測值為129.8 Ma。②粗面巖 ZBC，標準值為52.2 Ma±0.5 Ma，實測值為51.6 Ma。計算過程中的標準值見文獻［1］。

計算所用參數(shù):衰變常數(shù)λ=5.543×10－10/a，40K/∑K=1.167 ×10－4。

實驗室名稱及儀器型號:造山帶與地殼演化教育部重點實驗室(北京大學);質譜儀型號(測氬)為RGA－10，火焰光度計型號(測鉀)為6400。

測試結果見表1。當鉀含量超過1%時，可信度比較大，因此，329.36 Ma和343.07 Ma的年齡可信，即這套侵入巖的侵入年齡介于329.36～343.07 Ma，為早石炭世侵入。

表1 K－Ar法年齡測試結果

4 相關鉆井證據(jù)

方1井輝綠巖樣品的Ar－Ar年齡測試結果(表2)表明古生代發(fā)生過多期熱事件，1 160～1 200℃階段年齡值(312.50～313.90 Ma)和264.5±16.6 Ma的Ar－Ar反等時年齡指示了海西期的熱事件，說明在早石炭世312.50～313.90 Ma侵入，在二疊紀264.5 Ma±16.6 Ma再次發(fā)生過熱事件活動［2－3］。

在塔里木盆地內部鉆井(Zhong1、TZ18、TZ22、TZ47)中，也在早石炭世地層中發(fā)現(xiàn)了噴出巖(玄武巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r)。

Zhong1井在石炭系卡拉沙依組及巴楚組中，見到了凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r和輝綠巖。其中，凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r主要分布于埋深3 975.0～3 978.0 m、3 994.0～3 997.0 m，其火山碎屑占70% ～92%，主要為火山灰、少量晶屑，正常沉積物為石英，局部見杏仁充填方解石，碳酸鹽巖化，局部發(fā)育裂隙，被方解石和黃鐵礦充填;輝綠巖主要分布于埋深4 408.0～4 412.0 m，輝綠結構、嵌晶含長結構，主要成分為斜長石、輝石、黑云母，副礦物為磁鐵礦，綠泥石化和碳酸鹽巖化。

表2 方1井輝綠巖的40－39Ar定年分析結果

TZ18井3 960～4 205 m井段，據(jù)巖、電性可分為2個亞段:

(1)3 960～4 023 m，厚63 m。為石炭系小海子組灰?guī)r。巖性特征為厚巨－厚層灰?guī)r夾厚層玄武巖，安山巖和白云巖?；?guī)r:淺灰色，局部深灰色，粉－泥晶結構，致密、性硬、脆，瓷狀斷口;取心薄片分析顯示方解石含量為78% ～99%，凝灰質、泥質含量為1% ～22%，見少量腕足、棘皮類碎片;火山灰泥具脫?；⒎浇馐咧亟Y晶現(xiàn)象。白云巖:淺灰色，粉晶結構，致密，性硬脆，瓷狀斷口。玄武巖:灰黑色，巖性致密，硬;巖屑呈片狀，取心見火山豆;氣孔較為發(fā)育，多被方解石、綠泥石充填;薄片分析顯示其成分為基性斜長石、玻晶，少量磁鐵礦，局部見輝石及綠泥石化玻晶，具微－顯微晶結構。安山巖:深灰色。薄片分析顯示成分由玻晶、斜長石組成，少量磁鐵礦;似流紋狀玻晶－顯微晶結構;氣孔較發(fā)育，多為方解石充填，個別為鐵白云石和綠泥石充填。

(2)4 023～4 205 m，厚182 m。為石炭紀火山活動時，巖漿沿2號斷層侵入所形成的一套火成巖。巖性特征:為厚－巨厚層狀玄武巖與厚層狀凝灰?guī)r呈不等厚互層。玄武巖:灰黑色，巖性致密、硬，巖屑呈片狀，見少量氣孔，多被方解石充填。凝灰?guī)r:深灰色，由隱晶火山灰及安山巖巖屑組成，具巖屑凝灰質結構;巖屑表面粗糙，具不規(guī)則變形小氣孔，孔內為方解石、硅質充填;軟—中硬，手可捻碎，粉末具滑感，巖屑呈粒狀。

TZ22井，于石炭系下泥巖段中，即井段4 125～4 220 m，鉆遇7層，厚40 m的玄武巖、安山巖。該段巖性共進行薄片鑒定樣品7個，其中4個為巖心樣品，3個為巖屑樣品，巖屑、巖心普遍見氣孔構造，含量約占5%，直徑1 mm左右，孔中均被鐵方解石、綠泥石等充填。巖心樣品經(jīng)薄片鑒定具水下噴發(fā)的特征，因此該段火山侵入巖為石炭紀火山噴發(fā)的產(chǎn)物。本井于石炭系以下，井段4 322～4 650 m，鉆遇了328 m厚的輝綠巖，為石炭紀火山噴發(fā)期形成的火山巖頸部(或稱火成巖巖墻)。地震形態(tài)上表現(xiàn)為刺穿狀(圖4)。

圖4 過TZ22井火山巖不同方向地震測線的刺穿狀地震形態(tài)

TZ47井，4 084.5～4 195.0 m，鉆厚110.5 m火成巖亞段(C2)。巖性特征為中厚－巨厚塊狀玄武巖為主，頂部為巨厚層狀凝灰?guī)r，下部為中厚－巨厚層狀輝綠巖。凝灰?guī)r:灰色，成分主要為火山灰，少量泥晶方解石、火山豆;凝灰結構，性較軟，吸水性強，巖屑呈團塊狀;于井段4 084～4 094 m取1個樣品作薄片鑒定，定名為凝灰?guī)r，為火山灰凝灰結構，巖石由細小的不規(guī)則的棱角狀的晶屑(0.01～0.10 mm)等火山凝灰物、少量泥晶方解石及泥質物等組成。玄武巖:灰黑色，間粒結構，塊狀構造;偶見氣泡，性堅硬，巖屑呈碎塊狀;分別于4 094～4 118 m、4 150～4 153 m各取1個巖屑樣品作薄片鑒定，定名為玄武巖?；|間粒或基質間隱間粒結構、塊狀構造，巖石成分斜長石微晶含量為63% ～64%，輝石含量為18% ～25%，磁鐵礦含量為4% ～5%，玻璃質含量為0% ～15%，少量綠泥石;基性、中基性斜長石微晶呈細小的長柱狀晶體雜亂排列，大小為0.01 mm×0.05 mm～0.04 mm×0.20 mm，在其棱角狀的孔隙中，充填著他形粒狀輝石、磁鐵礦的顆粒、綠泥石或脫玻綠泥石隱晶集合體等，部分輝石顆粒被綠簾石及黑云母替代，巖石中還分布著少量不規(guī)則方解石團塊。輝綠巖:深灰色，成分主要為輝石及長石，少量橄欖石及角閃石，微量黑云母片;斑狀結構，塊狀構造，性硬，巖屑多呈碎塊狀。

5 地質學意義

塔里木盆地西北緣阿克蘇地區(qū)肖爾布拉克剖面震旦系蘇蓋特布拉特組中順層侵入的4套輝綠巖巖床侵入年齡介于329.36～343.07 Ma，表明阿克蘇地區(qū)早石炭世已經(jīng)進入到造山后大陸裂谷拉伸階段［4］，屬于塔里木板塊西北部的塔里木裂谷(包括西北緣的柯坪裂谷和西部的塔里木裂谷)［5］，與天山主體部分一起構成了與石炭紀古地幔柱活動有關的大火成巖省(由裂谷火山巖系及其同時代的花崗質和基性－超基性侵入巖共同構成)，該火山巖系中基性熔巖的主元素、微量元素和同位素地球化學變異反映了軟流圈源熔體與巖石圈地幔源熔體間的混合［6］。

塔里木盆地內部鉆井資料顯示:①方1井輝綠巖312.50～313.9Ma的侵入年齡;②Zhong1井在早石炭世地層中發(fā)現(xiàn)了噴出巖(玄武巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r);③TZ18井在早石炭世地層中發(fā)現(xiàn)了噴出巖(玄武巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r);④TZ22井在早石炭世地層中發(fā)現(xiàn)了噴出巖(玄武巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r);⑤TZ47井在早石炭世地層中發(fā)現(xiàn)了噴出巖(玄武巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r)。以上資料說明早石炭世規(guī)模巨大的大陸裂谷活動對塔里木盆地內部也有一定的影響，引起了一系列的巖漿活動。

6 結論

(1)塔里木盆地阿克蘇地區(qū)震旦系蘇蓋特布拉特組中順層侵入的輝綠巖巖床K－Ar法測得侵入時間介于329.36～343.07 Ma，為早石炭世。

(2)塔里木盆地內部鉆井資料揭示，方1井中輝綠巖的Ar－Ar法年齡測試結果312.50～313.9 Ma，Zhong1、TZ18、TZ22、TZ47 井中，也在石炭紀地層中發(fā)現(xiàn)了噴出巖(玄武巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r)。說明早石炭世塔里木盆地的西北緣及其中央隆起帶有巖漿活動發(fā)生。

(3)阿克蘇地區(qū)早石炭世已經(jīng)進入到造山后大陸裂谷拉伸階段，屬于塔里木板塊西北部的塔里木裂谷的一部分，與天山主體部分一起構成了與石炭紀古地幔柱活動有關的大火成巖省，該火山巖系中基性熔巖的主元素、微量元素和同位素地球化學變異反映了軟流圈源熔體與巖石圈地幔源熔體間的混合。

(4)塔里木盆地內部鉆井資料表明，早石炭世規(guī)模巨大的大陸裂谷活動對塔里木盆地內部也產(chǎn)生了一定的影響，表現(xiàn)為沉積地層中有微弱巖漿活動發(fā)生。

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Geochronological implication of the diabase intrusion into the Sinian strata in northwest Tarim Basin

XIAO Ying－ying，F(xiàn)AN Tai－liang，YU Bing－song
(China University of Geosciences，Beijing100083，China)

There are 4 concordant intrusions of diabase into the Sinian on the Xiaoerbulak profile of the Aksu area in the northwest of Tarim Basin．The intrusion age measured by K －Ar method is early Carboniferous from 329．36 －343．07 Ma，which is consistent with the oil drilling data of the basin．The study indicates that there are magmatic activities in the early Carboniferous of both the northwest margin and the inside of the Tarim Basin．The early Carboniferous in the Aksu area had entered postorogenic continental rift extension phase，constituting part of the Tarim rift in the northwest of the Tarim plate．The early Carboniferous in the Aksu area together with the main body of the Tianshan Mountain had constituted an igneous mega－province related with Carboniferous mantle plume activity．The major element，trace element and isotope geochemical variation of basic lava in the igneous mega－province reflect the mixing of source melts between asthenosphere and lithosphere mantle．The large－scale continental rift activity had a certain impact on inner Tarim Basin，manifesting as weak magmatic activity in sedimentary formation．

Aksu area in Tarim Basin;Sinian intrusive rock;K－Ar age measurement;igneous mega－province

TE121

A

1006－6535(2011)05－0021－04

20110429;改回日期20110628

國家重點基礎研究發(fā)展計劃“973”項目“中國海相碳酸鹽巖層系多種儲層形成機理與分布模式”(2005CB422103)

肖瑩瑩(1981－)，女，2005年畢業(yè)于中國地質大學(北京)古生物學與地層學專業(yè)，現(xiàn)為中國地質大學能源學院在讀博士研究生，主要從事油氣勘探研究。

編輯 林樹龍