川西YS-1井玄武巖特征及與峨眉山玄武巖對比

陳 輝, 鄧江紅, 劉樹根, 陳 飛, 雍自權(quán), 孫 瑋, 宋金民, 潘 菲

(油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學(xué))，成都 610059)

廣泛分布于中國西南地區(qū)的峨眉山大火成巖省(ELIP)，是中國唯一被國際學(xué)術(shù)界認(rèn)可的大火成巖省[1-5](LIPs)，有關(guān)峨眉山大火成巖省和峨眉山玄武巖的研究成果頗豐[6-20]。峨眉山玄武巖的分布范圍大致呈南北為長軸的四邊形，南北長超過 1 000 km,東西寬超過900 km[21]；出露面積為(2.5～3)×105km2[22-23]；體積(0.3～0. 6)×106km3[14]。而邊界的劃分上，普遍的認(rèn)識是以哀牢山-紅河斷裂為西界(但Xiao等[24]研究發(fā)現(xiàn)，哀牢山-紅河斷裂的西南一側(cè)仍有玄武巖分布)；西北界為龍門山-小金河斷裂[25-27]；東南界為師宗-彌勒縫合帶[28]，東界為貴陽以東的福泉-甕安一線；東北以寶興-宜賓斷裂為界。

巖石類型上，汪云亮等[29]將MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wMgO)<8%的歸為低鎂玄武巖，8%～12%則歸為高鎂玄武巖，認(rèn)為二者為不同的母巖漿分異結(jié)晶的產(chǎn)物。張招崇等[30]根據(jù)TiO2和P2O5含量關(guān)系將其分成高磷高鈦(HPT)和低磷低鈦(LPT)型。徐義剛等[5]將TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wTiO2)>2.8%或wTi/wY>500定為高鈦玄武巖(HT)，而wTiO2<2.8%或wTi/wY<500定為低鈦(LT)玄武巖，并認(rèn)為它們能反映巖漿的源區(qū)特征。

空間分布上，張云湘等[31]將峨眉山玄武巖分為西、中、東三大巖區(qū)，西巖區(qū)為鹽源—麗江陸緣裂谷海相玄武巖區(qū)，中巖區(qū)為攀西裂谷雙峰式火山巖區(qū)，東巖區(qū)為大陸溢流玄武巖區(qū)；并認(rèn)為玄武巖厚度自西向東逐漸變薄，受地殼混染也逐漸增強。何斌等[14]根據(jù)不同地區(qū)的古生物、地層、沉積學(xué)及巖石地球化學(xué)等特征，將峨眉山大火成巖省劃分為內(nèi)、中和外3個帶。內(nèi)帶為云南大理和四川鹽邊、米易一帶；中帶包括滇東北昆明、武定、巧家一帶和川西南；外帶邊界大致劃在峨眉山-貴陽一線，但范圍目前尚未明確。

近年來，在桂西玉鳳、巴馬[32]，黔東北的福泉[33]、黔西北的大方[34-35]等傳統(tǒng)的峨眉山玄武巖分布范圍以外的地區(qū)發(fā)現(xiàn)了峨眉山玄武巖出露。同時，油氣勘探鉆井資料顯示，在傳統(tǒng)峨眉山玄武巖的東北界(寶興-宜賓斷裂一線)以北的成都等地，也出現(xiàn)了同期的隱伏玄武巖，但目前對這些新近發(fā)現(xiàn)的玄武巖的研究程度還比較低。

筆者借鑒前人諸多的研究成果，以YS-1井玄武巖測井資料為基礎(chǔ)，對鉆井巖心進行重新觀察和采取代表性樣品，進行主元素、痕量元素測試分析，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景資料，研究其巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)等特征，探討其巖漿的來源和性質(zhì)、形成的構(gòu)造背景及其與峨眉山玄武巖之間的關(guān)系，意在為區(qū)域上同期玄武巖的研究及油氣勘探提供參考。

1 區(qū)域概況

圖1 研究區(qū)構(gòu)造單元劃分及斷裂分布Fig.1 Division of tectonic units and distribution of fault belts (據(jù)文獻[37]和[38]，有修改)F1.龍泉山-三臺-巴中-鎮(zhèn)巴斷裂帶; F2.犍為-安岳斷裂帶; F3.樂山-宜賓斷裂帶; F4.什邡-簡陽-隆昌斷裂帶; F5.綿陽-三臺-潼南斷裂帶; F6.南部-大竹-中顯斷裂帶; F7.綦江斷裂帶。Ⅰ.川西拗陷; Ⅰ1.川西拗陷北段; Ⅰ2.川西拗陷中段; Ⅰ3.川西拗陷南段; Ⅱ.川中隆起; Ⅱ1.川中隆起北段; Ⅱ2.川中隆起中段; Ⅱ3.川中隆起南段; Ⅲ.川東高陡褶皺區(qū);Ⅲ1.川東北復(fù)合高陡構(gòu)造帶;Ⅲ2.川東中段高陡構(gòu)造帶; Ⅲ3.川東南褶皺構(gòu)造帶

YS-1井位于四川盆地西南緣龍泉山附近，大地構(gòu)造分區(qū)上屬揚子陸塊Ⅰ級構(gòu)造單元、上揚子陸塊Ⅱ級構(gòu)造單元、四川陸內(nèi)前陸盆地Ⅲ級構(gòu)造單元、川西拗陷Ⅳ級構(gòu)造單元的北段[36]。區(qū)域內(nèi)發(fā)育的斷層主要為NE-SW向的龍泉山—三臺—巴中—鎮(zhèn)巴斷裂帶(圖1)。區(qū)域地層除缺失泥盆系和石炭系以外，其余各個時代均有出露。鉆井揭露該套玄武巖總厚度達258 m，向下與中二疊統(tǒng)茅口組呈火山噴發(fā)不整合接觸，向上與上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M呈沉積不整合接觸(圖2)。

圖2 YS-1井玄武巖柱狀圖Fig.2 Stratigraphical histogram for the Well YS-1 basalt

依據(jù)傳統(tǒng)的峨眉山大火成巖省分布來看[14]，研究區(qū)位于分布帶的外帶，接近東巖區(qū)；若以寶興-宜賓斷裂為東北界，YS-1井則在峨眉山大火成巖省分布范圍以外的成都地區(qū)。因此，該套玄武巖的發(fā)現(xiàn)，不論是對區(qū)域地質(zhì)，還是油氣勘查來說，都具有重要的意義。

2 巖石學(xué)特征

依據(jù)火山巖分類原則[39]，YS-1井玄武巖以火山熔巖為主(圖3)，火山碎屑熔巖和火山碎屑巖次之，茅口組灰?guī)r之上、玄武巖之下，及第一旋回與第二旋回間發(fā)育一套次火山巖相的玄武玢巖(圖4)。

2.1 巖石類型及成分

YS-1井玄武巖主要以熔巖與火山碎屑巖及其過渡類型為主，熔巖類見含斑-斑狀玄武巖、隱晶-微晶玄武巖、杏仁狀玄武巖、玄武質(zhì)多孔熔巖；火山碎屑熔巖類有玄武質(zhì)凝灰熔巖、玄武質(zhì)漿屑熔巖、玄武-灰?guī)r質(zhì)角礫熔巖，火山碎屑巖類少量，出現(xiàn)玄武質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、玄武質(zhì)凝灰?guī)r，此外還有次火山巖類的玄武玢巖等，另有灰?guī)r、大理巖角礫夾雜在其中(表1)。

2.2 巖相及旋回特征

依據(jù)巖性、巖相和地球化學(xué)特征，結(jié)合巖漿演化和區(qū)域?qū)Ρ?，YS-1井玄武巖(不包含玄武玢巖)可劃分為16個噴發(fā)韻律組合，歸納為3個噴發(fā)旋回(表2)。

第一旋回包含Ⅰ、Ⅱ韻律，向上杏仁體逐漸增多。第二旋回包含Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ韻律，下部以溢流相含斑、斑狀玄武巖、杏仁狀玄武巖開始，向上斜長石斑晶逐漸減少、杏仁體含量逐漸增加；上部為灰流相凝灰熔巖，總體表現(xiàn)溢流-灰流。第三旋回包含Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ、ⅩⅢ、ⅩⅣ、ⅩⅤ、ⅩⅥ韻律，中下部溢流相多孔熔巖-噴溢相火山碎屑熔巖交替疊置，上部一套爆發(fā)相碎屑巖；整個旋回少見斜長石斑晶，反映原始巖漿經(jīng)斜長石結(jié)晶分異后噴溢的特點。3個旋回間無明顯的風(fēng)化標(biāo)志或古風(fēng)化殼，暗示其巖漿噴發(fā)間隔時間可能較短。

圖3 玄武質(zhì)角礫熔巖特征Fig.3 Characteristics of basaltic breccia lava(A)和(B)為玄武質(zhì)角礫熔巖巖心; (C)為玄武質(zhì)角礫熔巖鏡下照片,單偏光; (D)為玄武質(zhì)角礫熔巖鏡下照片，正交偏光

圖4 玄武玢巖顯微特征Fig.4 Microscopic photographs showing basaltic porphyrite in the Well YS-1(A)和(C)單偏光; (B)和(D)正交偏光。Pl.斜長石; Chl.綠泥石; Cpx.單斜輝石; Ol.橄欖石; Fe.鐵質(zhì)

3 地球化學(xué)特征

3.1 樣品及分析方法

在YS-1井玄武巖巖心中選取了盡量新鮮的、蝕變程度低的、少含杏仁體的15件樣品，包括玄武玢巖3件，同時盡量考慮取樣在縱向上均勻分布，由中國石化無錫石油地質(zhì)研究所進行測試。主元素的測試儀器為電子天平(型號為AB104L, AL104)和X射線熒光光譜儀(型號為AxiosmAX)，溫度為23℃，相對濕度為33%；痕量和稀土元素測試儀器為等離子體質(zhì)譜儀(型號為ELEMENT XR)，溫度為22.7℃，相對濕度為42.9%。檢測方法均依據(jù)GB/T 14506.30-2010的相關(guān)規(guī)定。

表1 YS-1井玄武巖類型及成分特征Table 1 Rock types and compositional characteristics of basalt in Well YS-1

(續(xù)表1)

巖石類型巖石名稱結(jié)構(gòu)構(gòu)造成分特征及含量(體積分?jǐn)?shù))分布范圍、厚度及占比、孔隙度次火山巖玄武玢巖斑狀結(jié)構(gòu)、輝綠結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)塊狀斜長石斑晶:20%～40%,自形-半自形板條狀、寬板條狀,多在3 mm左右,最大>10 mm,較大斑晶包含暗色礦物,較小斑晶包含于輝石斑晶中;單斜輝石:10%～50%,粒狀,0.3～3 mm,皂石化普遍;隱晶質(zhì)<10%發(fā)育在茅口組灰?guī)r之上、玄武巖之下及Ⅱ、Ⅲ之間;厚度約36 m,占總進尺13.9%;孔隙度普遍較低碳酸鹽類及其他微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、白云石化生屑灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r、大理巖微晶結(jié)構(gòu)、生物碎屑結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)等塊狀方解石:30%～99%,無色透明、淡黃色,粒狀,大理巖為中-細粒粒狀變晶結(jié)構(gòu),具有明顯的閃突起,有一組極完全解理,具高級白干涉色,沿解理方向?qū)ΨQ消光,部分顆粒因重結(jié)晶顆粒明顯變大;生物碎屑:0%～60%,主要為介殼類、有孔蟲類;填隙物:5%～30%,有泥晶基質(zhì)和亮晶方解石多經(jīng)后期重結(jié)晶作用,膠結(jié)類型為基底-孔隙式膠結(jié);泥質(zhì):0%～5%,成分為鈣質(zhì),部分夾雜方解石細脈;白云石:0%～10%,灰色、灰白色,部分晶體顆粒呈現(xiàn)完整的菱形,具有明顯的閃突起,有一組極完全解理,具高級白干涉色主要出現(xiàn)在第一、第三旋回中,其中第三旋回多以被熔漿包裹的角礫形式出現(xiàn);厚度約30 m,占總進尺11.6%;晶間孔隙、溶蝕孔隙(洞)等均有出現(xiàn),總體孔隙度優(yōu)于微晶玄武巖等,但劣于多孔熔巖

表2 YS-1井玄武巖巖相-旋回-韻律劃分Table 2 Divisions of volcanic lithofacies-cycles-rhythms of the basalt in Well YS-1

3.2 主元素

YS-1井玄武巖SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45.43%～50.59%，平均為49.06%；玄武玢巖SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與玄武巖接近，分別為49.92%、50.05%、50.50%。玄武巖Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.40%～12.51%，平均為12.99%；玄武玢巖Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為14%、13.92%、13.62%。玄武巖CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.56%～19.19%，平均為12.02%；玄武玢巖CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%、13.92%、13.62%，由下到上逐漸增加，其原因可能為灰?guī)r質(zhì)的圍巖不斷混入，與鏡下觀察到灰?guī)r角礫含量增加的情況相符。玄武巖和玄武玢巖MnO的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)皆為0.16%；玄武巖P2O5的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.42%，玄武玢巖P2O5的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.47%；全堿(Na2O+K2O)含量表現(xiàn)出由玢巖段到第三旋回逐漸減少的特點，其中玄武巖的全堿平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.72%，玄武玢巖則為6.04%。校正后[40]的玄武巖FeO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.08%～7.7%，玄武玢巖與之相近；玄武巖Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.46%～5.41%，玄武巖玢巖Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為5.35%；玄武巖MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.27%～5.22%，玄武玢巖MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為4.45%。玄武巖TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.34%～4.22%%，平均為3.92%；玄武玢巖TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.15%、4.17%、4.22%。玄武巖和玄武玢巖的Ti/Y值為640～739，均大于500，平均值687.63，依照徐義剛等[5]的劃分方法，屬于高鈦玄武巖；鎂指數(shù)Mg#(Mg#=Mg2+/(Mg2++Fe2+))為0.37～0.42，玄武巖平均值為0.39，而玄武玢巖的值均為0.37(表3)。本文使用(Zr/TiO2)-(Nb/Y)圖判別其巖石類型，能最大程度地降低因蝕變而導(dǎo)致結(jié)果的不準(zhǔn)確性。在判別圖(圖5)中，YS-1井玄武巖多數(shù)落在堿性玄武巖區(qū)，少數(shù)落在亞堿性玄武巖區(qū)，表現(xiàn)出堿性-亞堿性過渡的特點，與賓川地區(qū)[41]3種玄武巖中的高鈦玄武巖(HT)相似，與低鈦玄武巖LT1及LT2有所差異(圖5-A)；同時，YS-1井玄武巖的巖石類型整體上與馬邊-雷波地區(qū)的峨眉山玄武巖[42]相匹配(圖5-B)。

3.3 痕量元素

YS-1井玄武巖富集Rb、Sr等大離子親石元素，尤其是Ba和Pb表現(xiàn)出高度的富集，同時也富集U和Ta、Nb、Hf、Th、Zr等高場強元素；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化分布型式大體上與賓川HT玄武巖及馬邊-雷波地區(qū)峨眉山玄武巖相似，呈現(xiàn)洋島玄武巖(OIB)的分布型(圖6)。Rb 、K和Ba的標(biāo)準(zhǔn)化值波動較明顯，變化范圍較大，可能與樣品后期遭受的蝕變有關(guān)，這一特點與鏡下觀察到有較多的綠泥石等蝕變礦物相吻合；P的虧損可能與含P的磷灰石等礦物晶出有關(guān)。

3.4 稀土元素

總的來說，YS-1井玄武巖和玄武巖玢巖的稀土總量較高，但變化范圍不大，且玄武玢巖的稀土總量要略高于玄武巖。玄武巖的稀土總量(ΣREE質(zhì)量分?jǐn)?shù))在(222.98～296.72)×10-6，平均為257.55×10-6；玄武玢巖的ΣREE質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為278.31×10-6、 296.72×10-6、255.13×10-6。玄武巖的LREE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(198.07～263.57)×10-6，平均為228.30×10-6；玄武玢巖的LREE質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為247.47×10-6、263.57×10-6、224.86×10-6。玄武巖HREE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(25.05～33.15)×10-6，平均為29.25×10-6；玄武玢巖HREE質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為30.84×10-6、33.15×10-6、30.27×10-6。玄武巖的LREE/HREE 為7.17～8.75，平均為7.83；玄武玢巖的LREE/HREE為7.43～8.02，平均為7.80。玄武巖和玄武玢巖均表現(xiàn)為明顯的輕重稀土分餾。玄武巖(La/Yb)N值為8.46～11.12.04，玄武玢巖則為9.30～10.37；玄武巖和玄武玢巖δCe為0.93～1.02，大多數(shù)表現(xiàn)為弱的負(fù)異常，可能與低溫蝕變作用有關(guān)，鏡下觀察到的玄武巖普遍蝕變現(xiàn)象與之吻合；玄武巖和玄武玢巖的δEu為0.79～0.98，Eu的異常通常與斜長石的分離結(jié)晶作用有關(guān)，YS-1井玄武巖和玄武玢巖均出現(xiàn)較弱的Eu異常，暗示其在巖漿演化過程中發(fā)生了輕微的斜長石分離結(jié)晶作用，與鏡下見少量斑晶的現(xiàn)象一致。

圖5 (Zr/TiO2)-(Nb/Y)巖石類型判別圖Fig.5 (Zr/TiO2)-(Nb/Y) diagram for rock type discrimination plots

圖6 YS-1井玄武巖痕量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams for basalt in Well YS-1(A)與賓川地區(qū)HT玄武巖對比; (B)與馬邊-雷波地區(qū)峨眉山玄武巖對比。OIB數(shù)據(jù)和原始地幔元素標(biāo)準(zhǔn)值引自文獻 [43]

YS-1井玄武巖整體呈現(xiàn)輕稀土強烈富集而重稀土虧損的平滑右傾式的配分模式(圖7)，包括玢巖在內(nèi)的所有樣品的輕、重稀土分配曲線斜率相近，表明玄武巖和玄武玢巖可能來自于同一源區(qū)，且?guī)r漿演化過程具有相似性。YS-1井玄武巖與賓川HT玄武巖、馬邊-雷波地區(qū)峨眉山玄武巖以及洋島玄武巖(OIB)具有高度相似的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式。

4 討 論

4.1 巖漿源區(qū)

基性、超基性巖一般以上地幔為物源區(qū)，其中尖晶石橄欖巖存在于地幔的最上部，深部為石榴子石二輝橄欖巖，且2種巖石之間存在尖晶石-石榴子石的過渡[44]。重稀土和輕稀土元素在2種巖石中的表現(xiàn)截然相反，因此使用幾個特定的元素(標(biāo)準(zhǔn)化)比值的組合圖來判斷源區(qū)性質(zhì)及熔融程度。

圖7 YS-1井玄武巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖Fig.7 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams for basalt in Well YS-1(A)與賓川地區(qū)HT玄武巖對比; (B)與馬邊-雷波地區(qū)峨眉山玄武巖對比OIB數(shù)據(jù)和球粒隕石元素標(biāo)準(zhǔn)值引自文獻 [43]

(Tb/Yb)N-(La/Sm)N圖解中(圖8)，(Tb/Yb)=1.8為石榴子石相和尖晶石相的分界線，YS-1井玄武巖樣品落于石榴子石穩(wěn)定區(qū)，其源區(qū)應(yīng)該為>80 km的深部地幔。Sm-(Sm/Yb)圖解中(圖9)，樣品投點落于石榴子石二輝橄欖巖源區(qū)一側(cè)，熔融的程度較低，為3%～5%熔融；(La/Sm)-(Sm/Yb)圖中(圖10)，樣品投在由石榴子石二輝橄欖巖組成的原始地幔熔融線上，同樣指示其源區(qū)是由接近原始地幔成分的石榴子石二輝橄欖巖低程度熔融形成的。低Ti玄武巖是地幔柱在淺部(<60 km)高程度部分熔融(16%)形成，而高Ti玄武巖則是地幔柱在相對較深的部位低程度部分熔融形成[5]。肖龍等[41]認(rèn)為賓川LT玄武巖可能產(chǎn)生于較淺的尖晶石-石榴子石穩(wěn)定區(qū)(< 70 km)；而HT玄武巖形成的深度較大,可能為石榴子石穩(wěn)定區(qū)(> 80 km)。YS-1井玄武巖按照上述的劃分方法屬于高Ti玄武巖，其地球化學(xué)特征都顯示其巖漿源區(qū)應(yīng)與賓川HT玄武巖具有高度相似性，即深部地幔(石榴子石穩(wěn)定區(qū)，>80 km)低程度熔融區(qū),代表地幔熱柱邊緣的熔融或者熱柱消亡階段的產(chǎn)物[5]。

圖8 YS-1井玄武巖(Tb/Yb)N-(La/Sm)N判別圖Fig.8 (Tb/Yb)N-(La/Sm)N diagram for basalt in Well YS-1(作圖方法據(jù)文獻[45])

圖9 YS-1井玄武巖Sm-(Sm/Yb)圖解Fig.9 Sm-(Sm/Yb) diagram for basalt in Well YS-1尖晶石二輝橄欖巖和石榴子石二輝橄欖巖熔融曲線分別據(jù)文獻[46]和[47]; 礦物/熔體分配系數(shù)引自文獻[48]; DMM.虧損地幔引自文獻[49]; PM.原始地幔; N-MORB.正常洋中脊地幔; E-MORB.富集型地幔，均引自文獻[43]。每條曲線上的數(shù)字對應(yīng)于給定地幔源區(qū)的部分熔融程度

圖10 (La/Sm)-(Sm/Yb)圖解Fig.10 (La/Sm)-(Sm/Yb) diagram for basalt in Well YS-1PM.原始地幔[48]; DMM.虧損地幔[48]; CLM.大陸巖石圈地幔[43]; CC.平均大陸地殼[50]; LC.下地殼[50]; UC.上地殼[50]

4.2 巖漿演化

含橄欖巖包體、Mg#=0.68～0.72和Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wNi)>300×106被作為玄武巖原始巖漿的標(biāo)志[51]；近原始巖漿成分的玄武巖，具有SiO2含量、不相容元素及LREE含量較低等特點[52]。YS-1井玄武巖的Mg#值在0.37～0.42之間，平均值為0.39；Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(63.2～105)×106，都低于原始巖漿的含量；不相容元素含量多為正異常，LREE富集。對比可知YS-1井的玄武巖巖漿成分明顯不同于原始巖漿，是經(jīng)過高度演化過的巖漿。

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的痕量元素蛛網(wǎng)圖中，地幔柱來源的玄武巖類富集強不相容元素，無Nb、Ta、Ti異常，而洋中脊玄武巖則虧損強不相容元素[53]。YS-1井痕量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中的元素符合地幔柱來源的玄武巖的特征(與OIB的配分式相似)，但當(dāng)?shù)蒯Ｖ鶐r漿受到大陸下巖石圈和地殼混染時需結(jié)合其他元素來識別巖漿來源及混染的程度。

Nb/U、Th/Ta、La/Yb可以用來作為識別陸殼貢獻的指標(biāo)[54]。在大陸殼和島弧火山中，Nb/U的值偏低，大陸殼中為9.7，洋島玄武巖和洋中脊玄武巖中為47，球粒隕石和原始地幔為34；YS-1井玄武巖的Nb/U值為16.37～24.45，平均為20.48，高于陸殼的值，但低于球粒隕石和原始地幔的值，表明其可能受地殼或巖石圈地幔的輕微混染。原始地幔的Th/Ta值約為2.3，上地殼的Th/Ta值約為10，當(dāng)Th/Ta>2時，反映了地殼的混染或陸殼在地幔中的再循環(huán)[55]；YS-1井玄武巖的Th/Ta值為2.36～8.12，平均為3.53，顯示出混染的特征；而賓川HT玄武巖成分接近富集型地幔低程度部分熔融產(chǎn)生的母巖漿,無明顯的后期混染[41]。馬邊-雷波地區(qū)峨眉山玄武巖的混染程度較YS-1井玄武巖也較弱，這與峨眉山玄武巖東巖區(qū)受地殼混染程度加強的特征相吻合。

4.3 構(gòu)造背景

在晚古生代，研究區(qū)在早二疊-中二疊世為碳酸鹽陸表海環(huán)境；晚二疊世的早期為陸內(nèi)裂谷邊緣環(huán)境；晚二疊世晚期-早三疊世早期為陸源碎屑-碳酸鹽陸表海環(huán)境[36]。區(qū)內(nèi)晚古生代的沉積建造以開闊臺地碳酸鹽組合為主，夾有臺地陸源碎屑-碳酸鹽巖組合及溢流相火山巖組合[36]。總的來說研究區(qū)內(nèi)的巖石組合具有穩(wěn)定臺地型沉積向深水沉積過渡的特征，各時代地層多呈假整合或整合接觸,研究區(qū)晚古生代處于板內(nèi)構(gòu)造相對穩(wěn)定階段[36]。

從巖性和結(jié)構(gòu)構(gòu)造上來看，YS-1井玄武巖以火山熔巖類的巖石為主，多具有隱晶-微晶、多孔狀、杏仁狀等結(jié)構(gòu)，基質(zhì)多具?；㈤g粒-間隱結(jié)構(gòu)，未見淬火和中空骸晶等水下噴發(fā)的玄武巖的典型結(jié)構(gòu)；火山碎屑巖較少，多為晶屑凝灰?guī)r、玄武質(zhì)-灰質(zhì)角礫巖，未見火山彈、熔巖餅等強烈爆發(fā)相的產(chǎn)物。與四川馬邊-雷波、云南香格里拉九龍等地區(qū)的二疊系玄武巖特征相似，表明YS-1井玄武巖同樣是產(chǎn)生于拉張環(huán)境的陸內(nèi)火山溢流相的產(chǎn)物，這一結(jié)論與上述的研究區(qū)在中-晚二疊世的古構(gòu)造環(huán)境相吻合。

Ta、Hf、Th等高場強元素受巖漿的結(jié)晶分離和同化混染及蝕變的影響小，其含量隨分離結(jié)晶程度的不斷進行而增加，使用這些元素中的某幾種元素或兩兩元素含量之間的比值來對玄武巖進行構(gòu)造環(huán)境的判別，具有較高的準(zhǔn)確性[56]。

在Zr-(Zr/Y)判別圖中(圖11)，樣品落入板內(nèi)玄武巖區(qū)域；(Ti/100)-Zr-(Y×3)判別圖中(圖12)，樣品同樣落入板內(nèi)玄武巖，與上述結(jié)論一致。

(Nb/Zr)-(La/Zr)、(Nb/Zr)-(Th/Zr)雙對數(shù)判別圖中，絕大多數(shù)樣品落在大陸裂谷及大陸裂谷堿性玄武巖區(qū)，在(Ta/Hf)-(Th/Hf)判別圖中有少數(shù)的點落在大陸拉張帶(初始裂谷)區(qū)(圖13)，與YS-1井玄武巖是堿性-亞堿性過渡性質(zhì)及其巖漿為拉張環(huán)境下噴發(fā)的推論相吻合。

4.4 與峨眉山玄武巖的對比

YS-1井玄武巖與下伏茅口組呈火山噴發(fā)不整合，與上覆龍?zhí)督M呈沉積不整合，和區(qū)域上其他峨眉山玄武巖的地層接觸關(guān)系具有一致性。

圖11 YS-1井玄武巖Zr-(Zr/Y)判別圖Fig.11 Zr-(Zr/Y) diagram for basalts in Well YS-1(作圖方法據(jù)文獻[57])

圖12 YS-1井玄武巖(Ti/100)-Zr-(Y×3)判別圖Fig.12 (Ti/100)-Zr-(Y×3) diagram for basalts in Well YS-1(作圖方法據(jù)文獻[58])

圖13 YS-1井玄武巖構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.13 Diagram showing tectonic setting discrimination for basalt in Well YS-1(作圖方法據(jù)文獻[57～59])Ⅰ.板塊發(fā)散邊緣N-MORB區(qū); Ⅱ.板塊匯集邊緣; Ⅱ1.大洋島弧玄武巖; Ⅱ2.陸緣島弧及陸緣火山弧; Ⅲ.大洋板內(nèi)洋島、海山、 T-MORB、 E-MORB; Ⅳ.大陸板內(nèi); Ⅳ1.陸內(nèi)裂谷及陸源拉斑玄武巖; Ⅳ2.陸內(nèi)裂谷堿性玄武巖; Ⅳ3.大陸拉張帶或初始裂谷玄武巖; Ⅴ.地幔熱柱玄武巖

圖14 峨眉山大火成巖省分布圖Fig.14 Geological map showing the Emeishan flood basalt province(據(jù)文獻[60]修改)1.峨眉山玄武巖; 2.隱伏玄武巖; 3.斷裂(帶); 4.地幔柱的柱頭中心; 5.差異剝蝕界線; 6.四川盆地邊界; 7.鉆井位置及名稱; 8.城鎮(zhèn); 9.峨眉山大火成巖省東北邊舊界線; 10.峨眉山大火成巖省東北邊新界線

巖石類型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造表明YS-1井玄武巖為安靜溢流的拉張環(huán)境的陸相火山溢流相的產(chǎn)物，與區(qū)域上峨眉山玄武巖相似。

YS-1井玄武巖具堿性-亞堿性過渡性質(zhì)；稀土元素表現(xiàn)出LREE富集、HREE相對虧損的平滑右傾式配分模式；富集Rb、Sr等大離子親石元素的同時也富集U和Ta、Nb、Hf、Th、Zr等高場強元素，與洋島玄武巖(OIB)、四川馬邊-雷波地區(qū)、賓川HT峨眉山玄武巖的配分模式相似，表明其與峨眉山玄武巖的巖漿源區(qū)具有相似性。構(gòu)造判別圖顯示YS-1井玄武巖產(chǎn)于板內(nèi)環(huán)境，與區(qū)域上其他峨眉山玄武巖的產(chǎn)出環(huán)境相似，屬于峨眉山玄武巖的一部分，與東巖區(qū)的峨眉山玄武巖特征相似。因此，峨眉山玄武巖的分布范圍至少已經(jīng)擴大到成都一帶(圖14)。

5 結(jié) 論

(1)YS-1井玄武巖以溢流-噴溢相為主，玄武巖底部發(fā)育一套次火山巖相的玄武玢巖；總體可劃分為3個噴發(fā)旋回和16個噴發(fā)韻律：第一旋回巖性組合為溢流相火山熔巖夾火山碎屑巖；第二旋回巖性組合與第一旋回相似；第三旋回溢流相熔巖與噴溢碎屑熔巖交替出現(xiàn)。其中第三旋回上部為儲層發(fā)育的有利部位，玄武質(zhì)多孔熔巖為主要的儲層巖石類型。

(2)巖石學(xué)和地球化學(xué)特征表明，YS-1井玄武巖是一套產(chǎn)于拉張環(huán)境的板內(nèi)-陸相-溢流相火山巖，屬于高Ti玄武巖，與賓川HT玄武巖、馬邊—雷波地區(qū)峨眉山玄武巖的巖漿源區(qū)高度相似。

(3)空間分布、地球化學(xué)特征、巖漿性質(zhì)、構(gòu)造環(huán)境等方面均顯示，YS-1井玄武巖與峨眉山玄武巖具有一致性，應(yīng)歸屬于峨眉山玄武巖，因此峨眉山玄武巖分布范圍的東北界至少到達成都一帶。