西湖凹陷新生代火成巖發(fā)育特征及區(qū)域背景分析

朱立新

西湖凹陷新生代火成巖發(fā)育特征及區(qū)域背景分析

朱立新

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

東海西湖凹陷的勘探實踐表明,凹陷內(nèi)火成巖非?；钴S，它發(fā)育于西湖凹陷構(gòu)造運(yùn)動的各個時期，其分布與發(fā)育對盆地、構(gòu)造的形成演化和油氣成藏都有影響。依據(jù)磁力資料及最新的鉆井、地震等資料的近期研究成果揭示：西湖凹陷為新生代沉積盆地，火成巖分布廣泛，具有南、東多北少的分布特征；已知鉆井鉆遇的火成巖主要為凝灰?guī)r、安山巖與花崗巖，具有高密度、高電阻率與低自然伽馬、低聲波時差的特征；新生代巖漿巖活動分喜山早、中、晚3期，具有西早東晚，北早南晚特點，南部巖漿巖改造作用強(qiáng)；巖漿巖成分顯示主體為板內(nèi)或板緣巖漿巖。這些研究成果對西湖凹陷的油氣地質(zhì)研究具有指導(dǎo)作用。

火成巖；地震反射；地球化學(xué)；巖漿活動期

東海陸架盆地除了在島嶼上有巖石出露外，幾乎都為水體與沉積層所覆蓋，很難對巖漿活動情況有一個全面的認(rèn)識。以往對西湖凹陷火成巖的研究相對薄弱，早期見一些利用東海陸架盆地重磁異常、地震剖面及同位素測年來分析西湖凹陷東部斷階帶火成巖分布特征[1]及平南地區(qū)火成巖特征及其對圈閉形成的影響[2]的文章發(fā)表，但缺乏一個全凹陷較全面系統(tǒng)的論述。近年來，隨著西湖凹陷勘探開發(fā)的進(jìn)展，隨著愈來愈多高品質(zhì)地震資料的獲取，對凹陷內(nèi)巖漿的侵入活動及地層接觸關(guān)系有了一些更全面的認(rèn)識；而隨著鉆井鉆遇火成巖的增多，為火成巖的識別與研究提供了有利條件，利用最新的地球化學(xué)測試技術(shù)，對巖石的同位素年代學(xué)（K-Ar法等）和地球化學(xué)的深入研究，使我們對凹陷內(nèi)中生代以來巖漿活動期次以及成盆動力學(xué)背景有了進(jìn)一步的了解。由此，本文從以下幾方面對西湖凹陷的火成巖發(fā)育特征開展較全面的研究工作。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

西湖凹陷位于東海陸架盆地東部坳陷內(nèi)，是一個新生代沉積盆地，東鄰釣魚島隆褶帶，西部以虎皮礁凸起、海礁凸起、魚山凸起為界。地質(zhì)結(jié)構(gòu)上，西湖凹陷呈現(xiàn)明顯的“東西分帶”的構(gòu)造格局，自西向東依次為保俶斜坡、三潭深凹、中央背斜帶、白堤深凹和天屏斷裂帶五個NNE向延伸的構(gòu)造單元（圖1）。

圖1 西湖凹陷構(gòu)造格局及火成巖分布（據(jù)地震資料）

西湖凹陷以前第三系變質(zhì)巖為基礎(chǔ)層，新生代沉積盆地經(jīng)歷了斷陷、拗陷和區(qū)域沉降三大演化階段，層序地層自下而上可分為斷陷期（表1）：古新統(tǒng)（E1）、始新統(tǒng)（寶石組E2b+平湖組E2p）；拗陷期：漸新統(tǒng)（花港組E3h）、中新統(tǒng)（龍井組N11l +玉泉組N12y +柳浪組N13l）；區(qū)域沉降期：上新統(tǒng)（三潭組N2s）和第四紀(jì)東海群（Qd）。斷陷期在太平洋板塊的陸續(xù)俯沖以及印度板塊碰撞和歐亞板塊的楔入聯(lián)合作用下[3]，盆地右旋張扭；拗陷期菲律賓板塊擴(kuò)張?zhí)窖蟀鍓K的轉(zhuǎn)向，盆地壓扭反轉(zhuǎn)、隆升褶皺。在盆地演化的過程中經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動，新生代地層遭受多次剝蝕，其中波及面廣對盆地演化影響大的有晚白堊世、始新世和中新世末期的三次運(yùn)動：雁蕩運(yùn)動、玉泉運(yùn)動、龍井運(yùn)動[4]。

表1 西湖凹陷構(gòu)造層序及主要構(gòu)造運(yùn)動

在東海陸架統(tǒng)一的盆地演化背景下，隨著構(gòu)造運(yùn)動作用，沿北北東向斷裂帶形成西湖凹陷斷陷盆地，并伴隨著大量巖漿巖的侵入和噴發(fā)活動。

2 火成巖的分布

西湖凹陷火成巖縱向上主要發(fā)育時代在早白堊世至漸新世，以新生代火山巖為主?；鸪蓭r平面上分布較廣，我們可以依據(jù)其磁性特征進(jìn)行預(yù)測。對火成巖來講，磁法勘探是最有效的一種地球物理勘探方法，因為一般的火成巖均含有鐵磁性礦物，具有較強(qiáng)的磁性，可引起強(qiáng)度大、范圍小的尖峰異常。在同類型的火成巖中，一般侵入巖比噴發(fā)巖的密度要大些，磁性要強(qiáng)些。而絕大多數(shù)沉積巖為無磁性或弱磁性，變質(zhì)巖為弱到中等磁性。磁力異常圖（圖2）反映， 西湖凹陷以西的凸起區(qū)和以東的釣魚島隆褶帶表現(xiàn)為大范圍高值磁異常區(qū)。西凸起區(qū)的高磁異常，可能為深部分布廣的中生代晚期噴發(fā)巖及中酸性侵入巖的反映，這套巖系可能構(gòu)成了陸架盆地中部低隆起新生代沉積的重要物質(zhì)來源；東釣魚島隆褶帶是早期古隆經(jīng)多期巖漿巖劇烈活動改造褶皺隆升剝蝕而成，其突出的高磁異常反映了巖漿巖分布廣。西湖凹陷內(nèi)的磁異常明顯不同于東西兩側(cè)的異常特征，磁異常反映了燕山期巖漿巖侵入和喜山多期噴發(fā)活動的地帶，結(jié)合現(xiàn)有地震資料對火成巖的識別，凹陷內(nèi)巖漿巖活動具有南、東強(qiáng)，中北部弱的特征（圖1、圖2），而西北部幾個高磁異常較強(qiáng)，反映了西北部受中生代晚期巖漿巖影響的古鼻隆的分布特征。

圖2 西湖凹陷局部磁力異常圖

表2 西湖凹陷部分鉆井揭示的火山巖年代統(tǒng)計[1]

3 火成巖的基本特征分析

3.1 火成巖的巖電特征

西湖凹陷的多口鉆井揭示的火成巖以噴發(fā)巖為主夾碎屑巖的地層，是邊沉積邊噴發(fā)的產(chǎn)物。

從已知鉆井鉆遇的火成巖巖性，主要為凝灰?guī)r、安山巖與花崗巖（表2）。如凹陷中西部的B1井在井深3 840.5~4 053.5 m鉆遇深層視厚213 m火山巖，樣品巖性為花崗巖；中南部的T1井在井深4 895~4 983 m層段內(nèi)鉆遇視厚21.5 m火山巖，以夾層出現(xiàn)于碎屑巖地層中，樣品巖性為安山巖。

測井資料反映，火成巖的電性特征相對其上下層段砂、泥巖普遍呈高密度、高電阻率與低自然伽馬、低聲波時差。如圖3所示的GS1井在1 995~2 012.5 m鉆遇的凝灰?guī)r以及PX1井在近基底2 809~3 204 m鉆遇的三套連續(xù)的英安巖、安山巖和凝灰?guī)r的電性特征。

我們可以從測井?dāng)?shù)據(jù)的這些電性特征，結(jié)合巖性在井上很好地辨別火成巖。

3.2 火成巖地震反射特征

巖漿沿火山口及深大斷裂多次噴發(fā)或侵入，形成了火成巖與沉積巖交互發(fā)育的地層，由于火成巖特殊的成因而形成特殊的地震反射特征。

侵入巖常表現(xiàn)順層強(qiáng)反射，在地震剖面上呈現(xiàn)層狀、板狀、丘狀、彎曲狀等強(qiáng)反射，平面分布廣。侵入巖一般致密堅硬，具有高密度高速度的特點，所以火成巖與圍巖碎屑巖之間存在明顯的速度差和密度差，在常規(guī)地震剖面上多形成連續(xù)性非常好的中—低頻強(qiáng)反射波組特征，見圖4。

圖3 火成巖的地震剖面及測井曲線特征

噴發(fā)溢流火成巖常表現(xiàn)為與反射界面近垂直的弱反射，在地震剖面上呈現(xiàn)蘑菇狀、寶塔狀、亂丘狀特征等不同的火山巖體、巖柱，其地震波組反應(yīng)為內(nèi)部雜亂空白反射，同相軸呈蟒螞狀，連續(xù)性差，或雖有一定的成層性，但層狀延伸范圍較局限。而頂部波組呈上弓或下凹的強(qiáng)反射特征[5]，形態(tài)上反映了火山口或火山錐形態(tài)。

由此，在地震剖面上根據(jù)火成巖的地震反射特征及與地層的接觸關(guān)系來識別火成巖。

3.3 火成巖地球化學(xué)特征

火山巖來源于深部巖漿，攜帶大量認(rèn)識地球深部的信息，通過對鉆井采集到的火山巖樣品的地球化學(xué)特征分析，有助于了解和推斷盆地形成的大地構(gòu)造環(huán)境、區(qū)域性熱事件等地質(zhì)事件之間的關(guān)系。

圖4 火成巖地震反射特征

由西湖凹陷鉆遇的火山巖樣品巖性分析資料（表2）以及主量元素（Na2O + K2O）—SiO2圖（圖5）顯示，火山巖樣品落入玄武質(zhì)安山巖—安山巖—英安巖區(qū)間，為亞堿性系列?；鹕綆r樣品SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)（無水體系）變化范圍在56.36% ~ 72.03%，為中性—酸性火山巖（據(jù)火成巖化學(xué)成分分類IUGS標(biāo)準(zhǔn)，超基性、基性、中性、酸性火山巖的SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)分界線為45%、52%、63%），因此，西湖凹陷以中、酸性火成巖為特征。

西湖凹陷火山巖樣品富集Cs、Rb、Ba等大離子親石元素（LILE），且具有相對較高的高場強(qiáng)元素（HFSE）含量、輕稀土（LREE）相對富集和重稀土（HREE）相對虧損的特征，并表現(xiàn)出Nb、Ta、Ti的相對虧損（圖6）。

西湖凹陷早期火山巖樣品具有較高的Zr含量和Zr/Y比值，表現(xiàn)出板內(nèi)巖漿的特征，指示在凹陷形成期為板內(nèi)拉張環(huán)境（圖7）。但在Th/Yb-Ta/ Yb圖上（圖8），火山巖卻與典型板內(nèi)玄武巖有區(qū)別，更多反映出俯沖帶富集趨勢與結(jié)晶分異作用的相結(jié)合，或是經(jīng)歷了地殼物質(zhì)的混染作用。其表現(xiàn)出的Nb、Ta、Ti虧損特征可能是繼承性的，反映了火山巖源區(qū)先前經(jīng)歷了俯沖流體交代。

圖5 火山巖（Na2O + K2O）—SiO2圖

圖6 火山巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素配分圖

圖7 火山巖Zr/Y-Zr圖

圖8 火山巖Th/Yb-Ta/Yb圖

總體上，火山巖成分顯示西湖凹陷火成巖主體為板內(nèi)或板緣巖漿巖，推測與喜山期構(gòu)造運(yùn)動的密切相關(guān)。

4 活動期次與火成巖成因

晚中生代以來東海陸架盆地在太平洋板塊和菲律賓板塊的影響下，構(gòu)造運(yùn)動較為頻繁，出現(xiàn)大范圍巖漿侵入及火山噴發(fā)活動。在東海陸架地區(qū)，斷裂控制了東海大陸邊緣的巖漿活動[6]，巖漿活動主要沿著斷裂分布，而且?guī)r漿活動時代自西北向東南逐漸變新，這與斷裂活動時間自西向東變晚、盆地沉積中心自西向東遷移吻合。東海巖漿活動期次主要有燕山期和喜馬拉雅期2期，活動方式有侵入和噴發(fā)兩種，形成了以中酸性巖類為主的侵入巖和火山巖。

燕山期巖漿巖活動主要分布在凹陷以西的虎皮礁、海礁及魚山凸起部位，是東海陸架盆地基礎(chǔ)層的重要組成部分，為中酸性至中性的花崗巖、花崗閃長巖等侵入巖以及安山巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r等噴發(fā)巖和火山碎屑巖。

西湖凹陷新生代巖漿巖活動，根據(jù)現(xiàn)有資料可以分為喜山早、中、晚3個活動期次。

（1）喜山早期（古新世E1~始新世E2）

該期巖漿活動于古新世~始新世，在剖面上未穿始新統(tǒng)（圖9）。該期火成巖主要分布于西湖凹陷保俶斜坡的南中部以及北部地區(qū)。目前已有多口井鉆遇該期巖漿巖，如平湖地區(qū)的PX1井、PH2井及PH3井鉆遇的火成巖，均屬于火山噴發(fā)巖，巖性以中性、中酸性的安山巖、英安巖為主，測年時代推測相當(dāng)于始新世早期（表2）。

圖9 西湖凹陷三期火成巖的地震反射特征

（2）喜山中期（漸新世E3~ 中新世N1）

該期巖漿活動于漸新世~中新世，在剖面上穿始新統(tǒng)、未穿中新統(tǒng)（圖9）。該期火成巖分布較廣，主要分布于西湖凹陷保俶斜坡南部的平南和寶石地區(qū)、中央背斜帶南部的春曉地區(qū)以及東部天屏斷階帶，中央背斜帶的北部玉皇地區(qū)也有少量分布。如保俶斜坡中部W1井井深4 300 m的凝灰?guī)r中鋯石測年的平均值為32.6f1.3 Ma，為漸新世；三潭深凹南部GS1井在中新統(tǒng)玉泉組底部鉆遇了兩層橄欖拉斑玄武巖，K-Ar法測年為14.7 Ma（表2）；中央背斜帶中北部Y1井在2 162.5~2 167.9 m井段的漸新統(tǒng)花港組中鉆遇了灰綠色晶屑凝灰?guī)r。推測都屬于喜山中期巖漿活動。

（3）喜山晚期（上新世N2s ~ 第四紀(jì)Q）

該期巖漿活動于晚期為上新世~第四紀(jì)，在剖面上穿中新統(tǒng)（圖9）。在西湖凹陷主要分布于南部的平南、寶石、春南及望山橋等地區(qū)，在釣魚島隆褶帶有該期巖漿活動。釣魚島隆褶帶北端的五島列島一帶，上新世和更新世的火山巖分布較廣，上新世的火山巖主要由玄武巖、輝巖、角閃石安山巖及流紋巖等組成，更新世的火山噴發(fā)巖以安山巖為主，其次為橄欖玄武巖。

結(jié)合地震、鉆井、地球化學(xué)等資料及東海區(qū)域地質(zhì)綜合分析認(rèn)為，西湖凹陷火成巖主要成因有：侵入巖明顯受斷裂控制，有些火成巖雖不出現(xiàn)在斷裂構(gòu)造帶上，但與斷裂有一定的配置關(guān)系；而巖漿活動受深部因素及區(qū)域性的構(gòu)造演化背景影響。凹陷內(nèi)的巖漿活動受到東海盆地發(fā)生發(fā)展中的白堊世、始新世和中新世末期的三次主要構(gòu)造運(yùn)動（雁蕩運(yùn)動、玉泉運(yùn)動、龍井運(yùn)動）的影響。盆地早期拉張與斷陷擴(kuò)展，深部熱流上涌，早始新世中酸性火山巖噴溢；當(dāng)菲律賓板塊俯沖，釣魚島隆褶帶劇烈隆升，盆地處于活動陸緣背景，晚漸新世中酸性火山巖噴發(fā)；隨著菲律賓板塊劇烈俯沖，釣魚島隆褶帶持續(xù)隆升，沖繩海槽開始張開，東部火山活動劇烈，中新世火山巖噴發(fā)和侵入。

5 結(jié)論

綜合以上對西湖凹陷火成巖發(fā)育特征的分析，認(rèn)為西湖凹陷新生代巖漿巖具有以下特點：巖漿巖分布廣泛，南、東多北少；新生代巖漿巖活動分喜山早、中、晚3期，具有西早東晚，北早南晚特點，南部巖漿巖改造作用強(qiáng)；巖漿巖成分顯示主體為板內(nèi)或板緣巖漿巖。同時研究認(rèn)為，發(fā)育在西湖凹陷保俶斜坡南部的平南和寶石一帶的大部分構(gòu)造圈閉都與火成巖密切關(guān)聯(lián)，而在中央背斜帶的南部的殘雪、斷橋、春曉等局部構(gòu)造部位也都均不同程度地遭受巖漿活動的侵襲，這些火成巖的分布和發(fā)育，將影響到構(gòu)造圈閉形成和油氣藏的后期保存，應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化研究。

[1]龔建明， 陳國威. 西湖凹陷東部斷階帶火成巖的分布特征[J].中國海上油氣（地質(zhì)）， 1995， 9（1）： 13-17.

[2]張衛(wèi)華， 郭全仕. 平南地區(qū)火成巖分布特征及其對圈閉形成的影響[J]. 勘探地球物理進(jìn)展， 2004， 27（5）： 359-362.

[3]武法東， 張燕梅， 周平， 等. 東海陸架盆地第三系沉積-構(gòu)造動力背景分析[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)， 1999， 13（2）： 157-161.

[4]李上卿. 東海西湖凹陷新生代地質(zhì)構(gòu)造特征與演化[J]. 海洋石油， 2000（2）： 8-14.

[5]胡惠娟， 陶國保. 東海西湖凹陷第三紀(jì)巖漿活動與油氣聚集的關(guān)系[J]. 海洋石油， 1997（3）： 13-17.

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“潿6井”完鉆

7月29日凌晨兩點，勘探七號平臺承鉆的“潿6井”順利完鉆，完鉆井深2 480 m，鉆井周期47 d，在8-1/2英寸井段，成功完成取心作業(yè)6次，測井2次，并有較好的油氣顯示。

“潿6井”是勘探七號出廠后的首鉆井位，面對新設(shè)備，新隊伍等困難，“勘七人”兢兢業(yè)業(yè)，攻堅克難，不斷加深對設(shè)備的認(rèn)知，增強(qiáng)對設(shè)備故障的處理能力，加強(qiáng)人機(jī)磨合和隊伍磨合，穩(wěn)定推進(jìn)鉆井工程進(jìn)度，逐步提高作業(yè)時效。整口井作業(yè)過程中，面對設(shè)備故障率高的特點，設(shè)備人員加班加點查資料、排故障；甲板人員針對南海海域臺風(fēng)多發(fā)的特點，提前試驗潛水泵吊裝等工作；井隊針對隊伍新，井控壓力大等情況，值班鉆井領(lǐng)班在關(guān)鍵層位常駐鉆臺值班，同時加強(qiáng)井控實操演習(xí)，提高井控應(yīng)急能力和井控意識。

“潿6井”完鉆標(biāo)識著勘探七號平臺配備的設(shè)備和系統(tǒng)滿足鉆井作業(yè)的需求，“勘七人”具備操作信息化、自動化程度較高平臺的能力。

摘編自《上海海洋石油報》2016年7月20日

我國測井重大技術(shù)與裝備研發(fā)取得突破

7月13日，由中國石油測井有限公司牽頭承擔(dān)的國家重大專項——油氣測井重大技術(shù)與裝備，在北京順利通過國家科技部等三部委組織的驗收。這標(biāo)志著我國已實現(xiàn)了從常規(guī)測井向成像測井的重大跨越，技術(shù)裝備整體水平達(dá)到國際先進(jìn)水平。

作為新一代技術(shù)，成像測井可以將沿井壁或井周的地層信息以三維電子圖像的方式直觀顯示出來，比以往的曲線表達(dá)方式更精準(zhǔn)、更直觀、更方便，是當(dāng)今國際測井技術(shù)發(fā)展的最高水平。

評審專家一致認(rèn)為，中國石油測井公司聯(lián)合國內(nèi)43家優(yōu)勢研究力量，協(xié)同創(chuàng)新，聯(lián)合攻關(guān)，成功研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的測井成套產(chǎn)品，既滿足了國內(nèi)油氣勘探開發(fā)的需要，又打破了國外公司對測井高端市場的壟斷，與世界先進(jìn)水平的差距大大縮小，提高了我國測井行業(yè)在國際市場的競爭力。

據(jù)統(tǒng)計，“十二五”期間，這個項目在國內(nèi)外18個油氣田推廣應(yīng)用，完成測井4.22萬口，解釋油氣層40余萬層，減少引進(jìn)費(fèi)用50億元，創(chuàng)造利潤11.5億元。同時，形成知識產(chǎn)權(quán)796件，獲得發(fā)明專利授權(quán)75件，制定各類標(biāo)準(zhǔn)142項，出版著作14部。

摘編自《中國石油報》2016年7月25日

Characteristics and Regional Background of Cenozoic Igneous Rocks in Xihu Sag

ZHU Lixin
（Institute of Exploration and Development, SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company, Shanghai 200120, China）

The exploration activities in Xihu Sag of East China Sea revealed that igneous rocks are well developed and have activated in the different stages of the tectonic movement. Their distribution and development have affected the formation and evolution of the basin and structures as well as the hydrocarbon accumulation. The study of magnetic data and the latest drilling and seismic data shows that Xihu sag is a Cenozoic sedimentary basin and the igneous rocks are widespread distributed widely, with the characteristics of being common in the southern and eastern but scarce in the northern area; The igneous rock encountered by drilling wells are mainly tuff, andesite and granite, with the characteristics of high density and resistivity, low natural gamma and acoustic; the Cenozoic magma activity can be divided into three periods i.e. early Himalayan, middle Himalayan and late Himalayan, with the characteristics of the western and northern area being earlier than the eastern and southern area, strong reforming occurring in the southern; The compositions of magmatic rocks indicate they were produced in the environment of intra-plate or plate margin. These research results have the important guiding significance for the petroleum geology research in Xihu sag.

Igneous rocks； seismic reflection； geochemistry； magma active period

P631.4

A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.03.001

1008-2336（2016）03-0001-07

2016-02-26；改回日期：2016-04-27

朱立新，男，1967年生，高級工程師，碩士，畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)勘探地球物理專業(yè)，主要從事海洋石油物探方面研究工作。

E-mail：zhulixin.shhy@sinopec.com。