鄂爾多斯盆地西南緣火成巖巖性及測(cè)井曲線特征

趙宏波，張于勤，溫美洲，李興寶

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安 710021）

鄂爾多斯盆地西南緣西臨賀蘭－六盤山構(gòu)造帶，南被渭河地塹所截，并與緊密鄰接的秦嶺造山帶隔塹相望，處于穩(wěn)定的鄂爾多斯地臺(tái)與活動(dòng)的秦嶺造山帶之間的交接地帶，其形成、演化必然與秦嶺－祁連海槽和賀蘭－六盤山構(gòu)造帶的形成與演化緊密相關(guān)。該區(qū)火成巖發(fā)育，因發(fā)現(xiàn)火成巖具有有利的成藏條件[1]，故該區(qū)也是鄂爾多斯盆地的勘探區(qū)塊之一。由于火成巖油氣藏已經(jīng)作為油氣勘探的一個(gè)新領(lǐng)域，逐漸成為油氣勘探的熱點(diǎn)，已引起了人們的普遍關(guān)注和高度重視，世界上許多國家也發(fā)現(xiàn)了火成巖油氣藏，故分析鄂爾多斯盆地西南緣火成巖巖性與測(cè)井曲線特征，對(duì)于識(shí)別火成巖巖性和尋找火成巖油氣藏具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

中生代，由于多種作用，鄂爾多斯盆地淺表部處于總體伸展應(yīng)力場(chǎng)、深部處于總體擠壓應(yīng)力場(chǎng)，造成巖石圈局部減薄，產(chǎn)生大范圍巖漿活動(dòng)和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在盆地的西緣、西南緣、北緣和東緣、東南緣不同構(gòu)造部位均產(chǎn)生了不同規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，期次不少于三次，年齡大致為215 Ma、135 Ma 和72 Ma[2]。在此背景下，盆地西緣于晚三疊世、侏羅紀(jì)和早白堊世最少發(fā)生過三次推擠沖斷變動(dòng)[3]；南緣于三疊紀(jì)在秦嶺地區(qū)發(fā)生由海盆向大陸造山帶的轉(zhuǎn)變[4]、早白堊世晚期在秦嶺造山帶與領(lǐng)區(qū)陸內(nèi)造山帶之間發(fā)生了俯沖作用、新生代早期在渭河斷裂帶發(fā)生了左行走滑運(yùn)動(dòng)[5、6]。以上作用影響到了鄂爾多斯盆地西南地區(qū)，在西南緣發(fā)生多次火山運(yùn)動(dòng)并形成了一系列火山侵入巖和火山噴出巖，在崇信銅城、隴縣-安溝一帶露頭區(qū)均見到印支-燕山期火成巖體，鋯石U-Pb 年齡分析為111～245 Ma。X1 井位于盆地西南緣的一個(gè)火成巖侵入體隆起構(gòu)造高點(diǎn)的東側(cè)，在不同層位沉積巖中發(fā)育了近距離的火成巖脈狀侵入體。

2 X1 井火成巖巖性組合規(guī)律

2.1 礦物的結(jié)晶順序

火成巖是由熾熱巖漿溶液結(jié)晶而成的，巖漿的結(jié)晶作用與巖漿的成分、粘度、冷卻速度等因素有密切的關(guān)系。按照鮑文反應(yīng)系列，火成巖中只有那些結(jié)晶溫度相近的礦物才能夠共生。

另外，相同成分的巖漿在成巖時(shí)，粘度小結(jié)晶能力強(qiáng)則結(jié)晶速度快，晶體自形程度較高；粘度大結(jié)晶能力弱則結(jié)晶速度慢，晶體自形程度較低。冷卻速度緩慢，巖漿有充分的時(shí)間結(jié)晶，因而結(jié)晶程度高，可生成較大的晶體；相反的巖漿冷卻速度快，結(jié)晶程度低，生成較細(xì)粒的晶體。同時(shí)巖漿生成的礦物在流動(dòng)的條件下，會(huì)形成一定的定向性，流動(dòng)的距離越遠(yuǎn)其礦物晶體的長軸方向沿流動(dòng)方向排布越規(guī)律。

2.2 X1 井火成巖形成模式

X1 井火成巖在巖漿的上升、侵入過程中開始生成，侵入后急劇冷卻形成了較小的礦物晶體；從巖漿期的后期開始，溫度降低的速度較慢，結(jié)晶時(shí)間充足，生成結(jié)晶程度高的較大的礦物晶體。另外，火成巖礦物晶體具有弱定向性～基本不具定向性，說明其屬于近距離侵入后冷卻形成的。

2.3 X1 井火成巖巖性

根據(jù)鋯石U-Pb 年齡分析，X1 井區(qū)于245～111 Ma間發(fā)生過多次火山侵入事件，對(duì)應(yīng)的地質(zhì)時(shí)代為印支期～燕山期之間，巖漿順沉積巖層侵入，形成了41 個(gè)火山透鏡體（或稱巖床），主要巖性有斑狀霞石正長巖、斑狀角閃二長閃長巖、斑狀堿長粗面巖、斑狀蝕變石榴正長巖、二長閃長巖和斑狀霓輝正長巖。

3 X1 井火成巖礦物成份及測(cè)井曲線特征

火山巖的識(shí)別方法較多，X1 井所用測(cè)井項(xiàng)目有自然伽瑪（GR）、密度（DEN）、聲波時(shí)差（AC）、補(bǔ)償中子（CN）、PE 和電阻率。

3.1 斑狀霞石正長巖

斑狀霞石正長巖是X1 井火成巖之一，以延長組長7 段1 962.4～1 965.6 m 為例進(jìn)行說明。其具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀、氣孔及杏仁狀構(gòu)造（見圖1A）。斑晶占25 %，主要為鉀長石（10 %）、霞石（7 %）和霓石（8 %），含少量方解石、斜長石和不穩(wěn)定礦物斑晶，基質(zhì)占75 %。鉀長石斑晶呈無色或白色板狀，部分見卡氏雙晶，表面較混濁，沿解理面和破裂紋發(fā)生褐鐵礦化（見圖1B，圖1C）；霞石斑晶易風(fēng)化且呈肉紅色、褐紅色粒狀，與5 %稀HCl 反應(yīng)劇烈（見圖1D，圖1E）；霓石斑晶為黃綠-綠-褐色，晶形多不完整，多蝕變?yōu)榉浇馐驼惩恋龋ㄒ妶D1F）；斜長石蝕變強(qiáng)烈（見圖1G）；不穩(wěn)定礦物綠泥石化強(qiáng)烈（見圖1H）?；|(zhì)以棕褐色細(xì)長柱狀正長石微晶體為主，定向性不明顯，局部具有小于0.2 mm 的淺灰綠色微晶質(zhì)泥化斑點(diǎn)（見圖1D）。綜合判斷為不飽和堿性巖。

測(cè)井曲線AC 在190～200 μs/m，GR 在240～280 API，DEN在2.0～2.4 g/cm3，陣列側(cè)向各曲線值在1 000～1 200 Ω·m，除RLA1 值較低且與其它電阻率曲線分離明顯外，其它電阻率曲線間分離不明顯，PE 在2.5～3.9 巴/電子，CN 在14 %～23 %（見圖2）。

圖1 井段1 962.4～1 965.6 m，斑狀霞石正長巖

3.2 斑狀角閃二長閃長巖

X1 井發(fā)現(xiàn)共斑狀角閃二長巖5 層，累計(jì)厚度240多米，是X1 井的主要火成巖之一?，F(xiàn)在以三疊系中統(tǒng)紙坊組井段2 233～2 250 m 為例對(duì)其巖性及測(cè)井曲線特征進(jìn)行說明。具（似）斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶占71%，其中蝕變角閃石17 %、斜長石41 %、鉀長石13 %；基質(zhì)占29 %，其中鉀長石4 %、斜長石21 %、石英1 %、隱晶質(zhì)3 %、含微量螢石。斜長石斑晶以全自形為主，聚片雙晶和環(huán)帶均比較發(fā)育，鉀長石斑晶以它形為主，而且可見分解條紋結(jié)構(gòu)；角閃石斑晶全部蝕變，可見交代環(huán)帶結(jié)構(gòu)，碳酸鹽化比較普遍（見圖3）。屬于飽和的中性巖。

圖2 斑狀霞石正長巖測(cè)井曲線

圖3 井段2 233～2 350 m，斑狀角閃二長閃長巖

測(cè)井曲線AC 在165～180 μs/m，GR 在150～180 API，DEN 在2.6～2.8 g/cm3，陣列側(cè)向各曲線有所分離，值均大于1 500 Ω·m ，RLA1、RLA2 值較低，與其它曲線分離最為明顯，PE 在3.0 巴/電子左右震蕩，CN 在0 %～10 %，變化幅度大。與霞石正長斑巖的明顯區(qū)別在陣列感應(yīng)值明顯高于霞石正長斑巖，GR 低于霞石正長斑巖（見圖4）。

3.3 斑狀堿長粗面巖

圖4 角閃二長閃長巖測(cè)井曲線特征

X1 井于三疊系中統(tǒng)紙坊組井段3 390.00～3 398.20 m鉆遇斑狀堿長粗面巖，具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)似粗面結(jié)構(gòu)。斑晶含量23&，主要為鉀長石（17 %），次為斜長石（6 %）；基質(zhì)含量77 %，主要為鉀長石（66 %），次為斜長石（11 %），石英含量較少，蝕變礦物有絹云母、碳酸鹽和高嶺土。鉀長石斑晶以周圍出現(xiàn)斜長石環(huán)帶的寬板狀為主（見圖5A），部分硅化（見圖5B）。屬于不飽和的堿性巖。

圖5 3 390.00 m～3 398.20 m，堿長粗面斑巖

測(cè)井曲線AC 在165～180 μs/m，GR 在220～245 API，DEN 在2.5 g/cm3左右，陣列側(cè)向各曲線分離不明顯，值大于300 Ω·m，RLA1 值較低，與其他曲線有所分離，PE 在2.4～2.6 巴/電子左右震蕩，CN 在2.2 %～3.5 %變化，變化幅度不大，堿長粗面斑巖與霞石正長斑巖、角閃二長閃長巖的明顯區(qū)別也在陣列感應(yīng)、GR 上，堿長粗面斑巖的電阻率介于角閃二長閃長巖霞石正長斑巖之間，GR 與霞石正長斑巖接近，但稍低（見圖6）。

3.4 蝕變石榴正長巖

X1 井二疊系上統(tǒng)石盒子組3 556.00～3 557.80 m為蝕變石榴正長巖，具它形粒狀結(jié)構(gòu)和蝕變角巖結(jié)構(gòu)。原巖礦物占68 %，以鉀長石（64 %）為主，石榴石（4 %）次之（見圖7A），蝕變礦物占26 %，其中黝簾石占7 %，絹云母占15 %，葡萄石占4 %；熱變礦物占6 %，主要為白云母化黑云母。鉀長石主要以正長石為主，具卡式雙晶。石榴石以全自形鐵榴石為主，晶形發(fā)育不完整（見圖7B）。鉀長石被絹云母交代，形成絹云母團(tuán)（見圖7C）。巖石在絹云母化之前有過一期熱變質(zhì)，熱變礦物主要為黑云母，在絹云母化過程中變?yōu)榘自颇?，晶形保留（見圖7D）。鉀長石之間的部分暗色礦物被細(xì)粒黝簾石交代，但原充填位置沒有改變（見圖7B）。屬于不飽和堿性巖。

圖7 3 556～3557.8 m，斑狀蝕變石榴正長巖

電測(cè)聲AC 在170 μs/m 左右，GR 在290～300 API，DEN 在2.5 g/cm3左右，陣列側(cè)向各曲線有所分離，除LA1、RLA2 明顯低值外，其他曲線值在900～2 515 Ω·m變化，PE 在2.8～3.5 巴/電子變化，CN 在3.0 %左右變化，蝕變石榴正長巖與堿長粗面斑巖、霞石正長斑巖、角閃二長閃長巖解釋模式的明顯區(qū)別也在陣列感應(yīng)、GR、曲線，蝕變石榴正長巖電阻率介于堿長粗面斑巖與角閃二長閃長巖之間，霞石正長斑巖最低，GR 最高，PE 較大（見圖8）。

3.5 二長閃長玢巖

X1 井二疊系下統(tǒng)山西組3 653.40～3 657.20 m 為二長閃長玢巖，具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具隱晶結(jié)構(gòu)。斑晶占60 %, 其中鉀長石占9 %，斜長石占37 %，角閃石占14 %；基質(zhì)占40 %，其中鉀長石占4 %，隱晶長英質(zhì)占36 %。蝕變礦物有斑晶角閃石蝕變金紅石、綠泥石、碳酸鹽和白云母，及少量長石蝕變綠泥石。斑晶角閃石全部被綠泥石交代；斜長石斑晶具卡氏雙晶和環(huán)帶結(jié)構(gòu)，且被輕微絹云母化；鉀長石斑晶內(nèi)可以見到被包裹斜長石；長石斑晶具綠泥石蝕變現(xiàn)象；基質(zhì)由于顆粒太細(xì)而無法判別，屬于飽和中性巖。

AC 在170 μs/m 左右，GR 在290～300 API，DEN在2.5 g/cm3左右，陣列側(cè)向各曲線有所分離，除LA1、RLA2 值較低且與其他曲線有分離外，其它曲線值在大于900～2 515 Ω·m 變化，PE 在2.8～3.5 巴/電子變化，CN 在3.0 %左右變化，蝕變石榴正長巖與堿長粗面斑巖、霞石正長斑巖、角閃二長閃長巖解釋模式的明顯區(qū)別也在陣列感應(yīng)、GR、PE 上，蝕變石榴正長巖電阻率介于、堿長粗面斑巖與角閃二長閃長巖之間，霞石正長斑巖最低，GR 最高，PE 較大（見圖9）。

3.6 斑狀霓輝正長巖

X1 井二疊系下統(tǒng)山西組3 702.00～3 707.80 m 為斑狀霓輝正長巖。具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具自碎結(jié)構(gòu)。礦物成分中斑晶占55 %，其中鉀長石占32 %，碎粒霓輝石占23 %；基質(zhì)占45 %，其中斜長石占21 %，鉀長石占18 %，石榴石占4 %，榍石占2 %。蝕變礦物有綠泥石，絹云母，碳酸鹽。斑晶以直徑在1 mm 以上的寬板狀無雙晶全自形微斜長石為主，破碎和重結(jié)晶均較強(qiáng)的碎粒霓輝石次之?；|(zhì)中斜長石具較高自形程度，鉀長石全部破碎，斜長石部分破碎（見圖10）。屬于不飽和堿性巖。

圖8 蝕變石榴正長巖電測(cè)解釋圖

圖9 二長閃長玢巖電測(cè)解釋圖

圖10 斑狀霓輝正長巖

AC 在170 μs/m 左右，GR 在240～260 API，DEN在2.7 g/cm3左右，陣列側(cè)向除RLA3、RLA4、RLA5外其它各曲線分離明顯, 值變化范圍較大，PE 在2.0～4.4 巴/電子變化，CN 在1.0 %～3.2 %，霓輝正長斑巖與二長閃長玢巖相近，但電阻率的較二長閃長玢巖高（見圖11）。

綜合上述知，X1 井火成巖屬于硅酸鹽不飽和～飽和的堿性巖～中性巖，雖然火成巖測(cè)井曲線均表現(xiàn)為高自然伽瑪、高電阻率、高放射性、高密度和低聲波時(shí)差的特點(diǎn)，但是不同巖性火成巖間電性組合特征不同。

4 總結(jié)

鄂爾多斯盆地西南緣火山侵入巖和火山噴出巖發(fā)育，其是油氣勘探的目標(biāo)區(qū)之一，準(zhǔn)確識(shí)別火成巖巖性是火成巖勘探的重點(diǎn)之一。

圖11 霓輝正長斑巖電測(cè)解釋

本文以X1 井為例，揭示了鄂爾多斯盆地西南緣斑狀霞石正長巖、斑狀角閃二長巖、斑狀堿長粗面巖、斑狀蝕變石榴正長巖、二長閃長玢巖和斑狀霓輝正長巖的測(cè)井曲線特征。雖然火成巖整體表現(xiàn)為高自然伽瑪、高電阻率、高放射性、高密度，低聲波時(shí)差的特點(diǎn)，但是巖性不同，測(cè)井曲線的組合特征不同，根據(jù)不同火成巖間測(cè)井曲線組合特征的差異是識(shí)別火成巖的主要途徑之一。

［1］ 牛嘉玉，張映紅，袁選俊，等.中國東部中、新生代火成巖石油地質(zhì)研究、油氣勘探前景及面臨問題［J］.特種油氣藏，2003，10（1）：7-12.

［2］ 孫少華，李小明.鄂爾多斯盆地構(gòu)造熱事件研究［J］.科學(xué)通報(bào)，1997，42（3）：306-309.

［3］ 楊圣彬，耿新霞，郭慶銀，等.鄂爾多斯盆地西緣北段中生代構(gòu)造演化［J］.地質(zhì)論評(píng)，2008，54（3）：307-315.

［4］ 陳衍景.秦嶺印支期構(gòu)造背景、巖漿活動(dòng)及成礦作用［J］.中國地質(zhì)，2010，37（4）：854-865.

［5］ 裴先治，丁仨平，胡波，等.西秦嶺天水地區(qū)新生代酸性火山巖地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義［J］. 巖石礦物學(xué)雜志，2004，23（3）：227-235.

［6］ 謝桂青，毛景文，李瑞玲，等.東秦嶺寶豐盆地大營組火山巖SHRIMP 定年及其意義［J］. 巖石學(xué)報(bào)，2007，23（10），2389-2396.