柴西南昆北地區(qū)花崗巖基巖地球化學特征及成因

黃麗梅，李建明 （長江大學地球科學學院，湖北 荊州434023）

馬達德，吳光大 （中石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅 敦煌736202）

柴西南昆北地區(qū)花崗巖基巖地球化學特征及成因

黃麗梅，李建明 （長江大學地球科學學院，湖北 荊州434023）

馬達德，吳光大 （中石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅 敦煌736202）

研究區(qū)位于柴達木盆地和祁漫塔格－東昆侖造山帶的過渡帶的昆北斷階帶。鉆探揭示第三系盆地基底廣泛分布花崗巖基巖。巖石學特征表明屬二長花崗巖類，副礦物以鋯石為主。化學成分分析結(jié)果表明，巖石具較高含量的SiO2和Al2O3，屬過鋁的鈣堿性系列。巖石中強不相容元素Rb、Ba、Zr等強烈富集，Ta、Ce、Nb、Sr、Th等中等不相容元素富集中等；弱不相容元素Y富集。巖石稀土總含量大多在194.41～231.63μg／g之間；LREE／HREE比值為2.31～2.4；巖石屬輕稀土富集型。巖石中Eu負異常明顯，中等虧損；Ce略有虧損；Eu／Sm值在0.15～0.16間。地球化學特征顯示巖石物質(zhì)來源于下地殼物質(zhì)的熔融，構造環(huán)境判別圖解中樣品投影于同碰撞期的區(qū)間，巖石是同碰撞構造環(huán)境下形成，為早古生代洋陸轉(zhuǎn)換時的巖漿活動，屬于加里東期造山旋回時期產(chǎn)物。

花崗巖；地球化學；巖石成因；昆北地區(qū)；柴西南

隨著油氣勘探的深入，在沉積巖儲層中發(fā)現(xiàn)的油氣越來越不能滿足經(jīng)濟增長的需要，勘探家正關注著能儲集油氣的非沉積巖儲層，而基巖可能是含有相當大的油氣藏的一個重要目標，尤其是花崗巖類的基巖。柴達木中、新生代盆地的形成演化受控于基底的構造變動以及基底與周邊造山帶的相互作用。柴達木盆地基底包括前震旦紀結(jié)晶基底和震旦紀－三疊紀未變質(zhì)和淺變質(zhì)基底兩部分，屬于雙層基底。盆地周緣分別被祁連山、昆侖山和阿爾金山所限，具有特殊的盆山構造格局和巖石圈板塊地球動力學背景。柴達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。盆地西南區(qū)基底發(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，侵入活動加里東期、海西期、印支期、燕山期均有［1～3］。

研究區(qū)位于柴達木盆地和祁漫塔格－東昆侖造山帶的過渡帶的昆北斷階帶。該地區(qū)是柴達木盆地勘探程度最高、目前發(fā)現(xiàn)油氣最多的地區(qū)，也是青海油田的主要產(chǎn)油地區(qū)。近幾年來，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)構特征 （圖1），發(fā)現(xiàn)了基巖油藏與基巖儲層與風化殼的發(fā)育［4］，花崗巖基巖的研究越來越受到廣泛的關注。

1 花崗巖巖石學基本特征

根據(jù)昆北斷階帶鉆井過程中切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、鉀長石、斜長石和黑云母等，其中暗色礦物包括黑云母、角閃石等。石英含量25%～35%，鉀長石含量30%～35%、斜長石含量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%，角閃石只在個別井段出現(xiàn)。花崗巖副礦物主要有：鋯石、榍石、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)花崗巖命名為二長花崗巖或正長花崗巖。巖石中見多種蝕變現(xiàn)象，蝕變程度各有差別，主要包括黑云母的綠泥石化、鉀長石的高嶺石化、斜長石絹云母化、長石鈉黝簾石化等。

花崗巖的構造為塊狀構造，巖石中各種礦物晶體顆粒分布均勻、結(jié)合較緊密、無定向排列，無氣孔或流紋構造，呈塊狀。結(jié)構為半自形細－中晶質(zhì)等粒結(jié)構，按照礦物晶粒大小為細－中晶結(jié)構，晶粒粒徑一般為0.5～2mm，相對大小為等粒結(jié)構，結(jié)晶程度為全晶質(zhì)結(jié)構，形態(tài)為半自形粒狀。其中偶見有鉀長石似斑晶。斜長石呈半自形板狀或粒狀晶，發(fā)育環(huán)帶構造、聚片雙晶，斜長石的鈉長石律雙晶常見，主要為中長石；鉀長石它形晶，主要為微斜長石、微斜條紋長石；石英它形粒狀，石英普遍具波狀消光。黑云母板狀、片狀。

圖1 柴西南昆北地區(qū)基底花崗巖分布與基巖結(jié)構圖

2 花崗巖主量元素特征

昆北地區(qū)取心花崗巖巖石化學成分分析結(jié)果 （測試分析項目委托西安國家資源環(huán)境信息工程有限公司完成，下同）見表1。由表1可以看出，昆北斷階帶基底花崗巖的SiO2的含量相對穩(wěn)定，大多數(shù)在65%，屬于酸性巖?；◢弾r的Al2O3含量變化在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，屬于過鋁質(zhì)巖石，δ值 （δ＝ （K2O ＋Na2O）2／ （SiO2－43））在1.665～2.47之間，小于3.3，屬于鈣堿性巖?？傮w巖石屬于過鋁的鈣堿性系列。FeOt／（FeOt＋MgO）含量大部分在0.968～0.98。

表1 昆北斷階帶基底花崗巖主量元素化學成分分析表

Barbarin［5］將花崗質(zhì)巖石分為7種類型：含白云母的過鋁質(zhì)花崗巖類 （MPG）、含堇青石的過鋁質(zhì)花崗巖類 （CPG）、富鉀的鈣堿性斑狀鉀長石花崗巖類 （KCG）、富角閃石鈣堿性花崗巖類 （ACG）、島弧拉斑系列花崗巖類 （ATG）、洋中脊拉斑質(zhì)花崗巖類 （RTG）、過堿性和堿性花崗巖類 （PAG），并詳細說明了這些類型花崗質(zhì)巖石的主要礦物組合、野外地質(zhì)學和巖相學特征、主要元素和同位素特征和地球動力學環(huán)境［5］。研究區(qū)花崗巖元素特征表明巖石成因類型為MPG型，巖漿源于地殼上部的重熔。

3 花崗巖微量元素和稀土元素特征

3.1 微量元素特征

研究區(qū)花崗巖的微量元素分析結(jié)果見表2。由表2可以看出，巖石中強不相容元素Rb、Ba、Zr等強烈富集；Ta、Ce、Nb、Sr、Th等中等不相容元素富集中等；弱不相容元素Y富集。巖石中部分Ni、Pb、Zn顯較低豐度值。微量元素蜘蛛網(wǎng)圖中曲線均呈右傾斜型。微量元素之間的比值或微量元素與常量之間的比值通常與巖石的類型和成因相關。

表2 昆北斷階帶基底花崗巖微量元素特征表

3.2 稀土元素特征

在巖漿形成和演化過程中，由于地球重力場的作用、它們自身性質(zhì)及其在礦物中賦存狀態(tài)的不同，導致輕重稀土元素分離，因此對巖石中稀土元素自身及稀土元素分離狀況的研究，能很好地反映巖石的成因。

表3 昆北斷階帶基底花崗巖稀土元素特征表

昆北斷階帶基底花崗巖稀土元素總含量大多在194.41～231.63μg／g （表3）；輕稀土元素含量 （LREE）為 136.21 ～163.56μg／g，重 稀 土 元 素 含 量 （HREE）為 58.25～68.07μg／g，LREE／ HREE 比 值為2.31～2.4；巖石屬輕稀土富集型。巖石中δEu值為0.7～0.8，Eu負異常明顯，中等虧損；δCe值0.94～1.06，Ce略有虧損；Eu／Sm 值在0.15～0.16間。其稀土元素配分曲線均呈右傾斜型，較陡 （圖2）。其稀土元素特征顯示巖石物質(zhì)來源于下地殼物質(zhì)的熔融。

圖2 昆北地區(qū)花崗巖稀土元素配分曲線（球粒隕石標準化值據(jù)文獻 ［6］）

4 花崗巖成因類型和構造環(huán)境

研究區(qū)花崗巖巖石組合為二長花崗巖－正長花崗巖類。巖石色率不高，黑云母含量在5%～7%間，見有2%的角閃石礦物；斜長石礦物多為更長石，發(fā)育環(huán)帶構造、聚片雙晶；鉀長石為微斜長石、微斜條紋長石；石英普遍具波狀消光；副礦物以鋯石為主，包體以圍巖包體多見。侵入體中礦物粒度從邊部到內(nèi)部逐漸變粗。巖石學、巖石化學特征顯示過鋁質(zhì)花崗巖屬過鋁高鉀的鈣堿性系列，巖石成因類型為MPG型，稀土元素、微量元素特征表明巖石巖漿成因源于地殼上部的部分重熔。

線形造山帶花崗巖的演化規(guī)律一般是：前碰撞花崗巖～同碰撞花崗巖～后碰撞花崗巖，亦可表述為俯沖型花崗巖～碰撞型花崗巖～伸展型花崗巖，其對應的巖石類型一般為S型花崗巖～I型花崗巖～A型花崗巖［7］。在R1-R2構造環(huán)境判別圖［8］上，研究區(qū)樣品的成分點落入同碰撞造山區(qū) （圖3）。

通過對切603井、切6井和切7井花崗巖ICP-MS單顆粒鋯石微區(qū)U-Pb同位素年齡測定和研究，獲得 （450～467）±2.5Ma的鋯石U-Pb同位素年齡，證明區(qū)內(nèi)花崗巖時代為晚奧陶世，為加里東期巖漿的侵入，屬于加里東期的同碰撞花崗巖。

圖3 柴西南昆北地區(qū)花崗巖R1-R2圖解

5 結(jié) 語

昆北地區(qū)同碰撞花崗巖是祁漫塔格－東昆侖造山帶演化階段重要物質(zhì)記錄之一，是早古生代柴達木板塊與塔里木板塊碰撞導致地殼加厚，并在地幔熱流注入?yún)⑴c作用下，地殼深部發(fā)生熔融作用形成花崗巖漿侵位形成的同碰撞花崗巖。

在以往的構造油藏勘探過程中，柴西眾多探井先后分別在盆地基底－基巖和風化殼內(nèi)不同程度地獲得工業(yè)油流或油氣顯示。青海油田近2年在昆北地區(qū)切6號、切4號和切11號等構造區(qū)塊，基巖油藏的勘探取得了重要的實質(zhì)性進展，先后在切603井、切611井、切612井、切404井等多口探井獲得工業(yè)油流。進一步加強柴達木盆地的基巖研究，具有重要的理論與實際意義。

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Geochemical Characteristics of Granite Matrix in Kunbei Area of Southwestern Qaidam Basin

HUANG Li-mei，LI Jian-ming，MA Da-de，WU Guang-da（First Author’s Address：College of Geosciences，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）

The studied area was located in Kunbei Fault Terrace Belt，which was the transitional zone of Qaidam Basin and Qimantage Mountain in the Eastern Kunlun Orogenic Belt.The drilling results revealed that numerous granite matrixes were distributed in the basement of Tertiary sedimentary basins.Petrological characteristics suggested that the granites were monzogranites，and the accessory minerals were mainly zircons.Chemical composition analysis indicated that the granites belonged to the peraluminous calc alkaline series for their higher content of SiO2and Al2O3.The highly incompatible elements（Rb，Ba，Zr）of the granites were strongly enriched while the moderately incompatible elements（Ta，Ce，Nb，Sr，Th）were enriched mildly and the weakly incompatible elements（Y）were enriched.ΣREE in the rock was mostly among 194.41～231.63（μg／g）with LREE／HREE ratio being 2.31～2.4and belonged to type of LREE enrichment.The REE distribution patterns show that there exists obvious Eu anomaly and mediate Eu depletion，and Ce is slightly depleted.And Eu／Sm value generally ranges from 0.15to 0.16.The geochemical characteristics reveal that its source materials are from the lower crust melting.On the identification diagram of tectonic setting，samples are plotted in the area at the syn-collision stage，the granites are formed during the syn-collision circumstances，they belong to the magma movement in the Early Paleozoic ocean-land transition，and they are considered as the products of Caledonian orogenic cycle.

granites；geochemistry；petrogenesis；Kunbei Area；Southwestern Qaidam Basin

P588.121

A

1000-9752 （2012）04-0057-04

2012-03-07

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項 （07-01Z-01）。

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

李建明，Tel：＋86-716-8060342；E-mail：ljm＠yangtzeu.edu.cn。

［編輯］ 宋換新