東海盆地麗水-椒江凹陷前新生代巖石特征及基底新認(rèn)識*

侯凱文

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200000）

麗水-椒江凹陷位于東海陸架盆地臺北坳陷西南部，由麗水西次凹、麗水東次凹、靈峰凸起帶及椒江凹陷組成[1-2]。該區(qū)巖漿活動頻繁[3]，凹陷鉆探的20 余口探井，有多口井鉆遇火成巖，如玄武巖、安山巖和凝灰?guī)r等，且在個別井的基底變質(zhì)巖或花崗巖中發(fā)現(xiàn)熒光，甚至測試獲得原油?？梢?，麗水凹陷基底的變質(zhì)巖，以及花崗巖的裂隙是凹陷較好的油氣儲集空間，有較大的勘探前景[4]，另外，基底是沉積盆地重要的組成部分，其形態(tài)、結(jié)構(gòu)及巖石類型等對上覆沉積蓋層的發(fā)育和盆地的油氣地質(zhì)條件有重要的影響[5-6]，因此對該區(qū)新生代盆地下伏基底的巖性及其分布進(jìn)行研究顯得十分必要[7]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

麗水-椒江凹陷位于臺北坳陷的西南部，是夾持在雁蕩凸起和閩浙隆起區(qū)之間的一個NE 向展布的凹陷帶（圖1）[3]。目前勘探認(rèn)為凹陷內(nèi)沉積體主要由古新統(tǒng)、始新統(tǒng)和上第三系組成，其中古新統(tǒng)的泥質(zhì)巖層被視為該凹陷的主要生烴層系，該區(qū)也是東海陸架盆地油氣勘探潛力較大的地區(qū)之一[8]。凹陷總體表現(xiàn)為東斷西超的結(jié)構(gòu)特征，自下而上主要發(fā)育白堊系石門潭組、古新統(tǒng)月桂峰組、靈峰組、明月峰組、始新統(tǒng)甌江組和溫州組，缺失始新統(tǒng)平湖組和漸新統(tǒng)地層（表1）。

麗水-椒江凹陷及其鄰區(qū)已有很多鉆井鉆穿前新生代，而且已有學(xué)者根據(jù)地球物理、區(qū)域地質(zhì)及鉆探資料，對東海陸架盆地前新生界尤其對中生界開展了不同程度的研究，取得了一系列的成果[7-16]。楊香華等認(rèn)為麗水－椒江新生代凹陷的基底除中元古界片麻巖外，還有燕山期花崗巖（108-112Ma）、花崗閃長巖及燕山期中性噴出巖[9]；通過分析地震反射特征，陸健雄將東海盆地西南部聲波基底劃定在變質(zhì)巖頂面上，認(rèn)為基底巖性整體為片麻巖，局部為花崗巖[10]；王國純（1991）將東海陸架盆地第三系底界面地震反射特征分為四種類型，認(rèn)為該區(qū)大體上存在火山巖、變質(zhì)巖和沉積巖基底[6，12-16]；綜合地球物理及地質(zhì)資料，姜涌泉認(rèn)為東海陸架盆地西帶的基底在北部以前泥盆系淺變質(zhì)巖為主，南部以前泥盆系深變質(zhì)巖為主，且基底面整體為北高南低[17]；劉建華（2005）等認(rèn)為東海陸架新生代盆地基底主要由中生代的沉積巖、火山巖和前震旦紀(jì)的變質(zhì)巖組成，并可能存在晚古生代的淺變質(zhì)巖[18]。可見，前新生界基底特征較為復(fù)雜，前人也存在不同的認(rèn)識。

為了深入探討凹陷基底特征，繼而為后續(xù)學(xué)者提供凹陷演化-改造的依據(jù)，本文通過選取典型井的火成巖樣品，對巖石薄片、元素地球化學(xué)特征進(jìn)行分析，并結(jié)合前人對區(qū)域內(nèi)基底特征的研究開展分析。

圖1 麗水-椒江凹陷斷裂特征及構(gòu)造單元劃分圖（據(jù)蔡周榮等，2007 修改）

2 井點(diǎn)及樣品選取

選取位于麗水凹陷東次凹東部斷階帶上WZ-A 井（圖1）作為典型井，該井完鉆井深3046m，全井揭示了第四系、新近系、古近系、白堊系（?）及基底等地層（表1），并在基底取得大量巖屑樣品。本次在基底巖屑中選取3個不同深度的樣品，分別為：2946～2949m、3009～3012m、3022～3032m。

3 巖石薄片特征

為了確保測試結(jié)果的可靠性，對巖屑樣品進(jìn)行清洗、篩選，遴選粒徑大于0.5cm 的巖石顆粒，在雙目鏡下根據(jù)樣品的色澤及礦物顆粒特征，分選三種類型樣品（表2）：

（1）深色顆粒，多為灰綠色-深綠色巖屑顆粒，深度分布：2946～2949m、3022～3032m。

表1 WZ-A 井分層數(shù)據(jù)表

從薄片特征看，2946～2949m 為基性噴出巖，以薄片內(nèi)物質(zhì)為依據(jù)可定名為輝石安山玄武巖；3022～3032m 樣品中有細(xì)晶結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、花崗結(jié)構(gòu)，均為淺成巖漿巖特征。發(fā)育后期綠泥石化、碳酸鹽化和沸石化現(xiàn)象，均為塊狀構(gòu)造。部分巖屑內(nèi)可見綠泥石脈、方解石脈、也可見較早期沸石化、絹云母化現(xiàn)象，表明后期改造較為強(qiáng)烈，可能產(chǎn)于火山期后熱液通道分布部位。

（2）淺色-肉紅色巖屑顆粒，初步判斷為花崗巖，中含長石較多顆粒，塊狀結(jié)構(gòu)，深度分布為：2946～2949m、3009～3012m。

從該薄片看，推測2946～2949m 樣品本身為酸性淺成侵入巖，有斑狀結(jié)構(gòu)和全晶質(zhì)的基質(zhì)組分；3009～3012m 樣品總體成分單一，為中-酸性火山巖重結(jié)晶產(chǎn)物，無其它成分物質(zhì)，其中部分礫石內(nèi)可見一條石英脈，表明原巖為火山巖，后期重結(jié)晶作用，使得基質(zhì)全部變?yōu)榫з|(zhì)物。

（3）淺色或白色巖屑顆粒，深度分布為：2946～2949m、3009～3012m、3022～3032m。

從該薄片看，2946～2949m 樣品為超淺成中-酸性巖，斑晶為早期結(jié)晶物，到近地表則炸裂結(jié)構(gòu)較為發(fā)育，而主要物質(zhì)則結(jié)晶為細(xì)晶質(zhì)石英與堿性長石混合物，為典型超淺成酸性巖漿結(jié)晶特征。后期的熱液熔蝕作用，使得洞中充填有部分自生石英與方解石；3009～3012m 樣品明顯具有角礫狀結(jié)構(gòu)與塊狀構(gòu)造特征，角礫物質(zhì)主要為火山噴發(fā)的晶屑、巖屑等物質(zhì)，而基質(zhì)主要為碳酸鹽礦物質(zhì)，表明可能為海相噴發(fā)環(huán)境或?yàn)楦籆aCO3的后期熱液環(huán)境產(chǎn)物；3022～3032m 樣品中包含三種巖石：花崗巖，它形等粒結(jié)構(gòu)；花崗斑巖，斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)細(xì)晶結(jié)構(gòu)；蝕變?nèi)蹘r，等粒結(jié)構(gòu)，以上皆為塊狀構(gòu)造。

表2 WZ-A 井基底巖石薄片特征

從上述薄片特征，可見WZ-A 井鉆遇的基底巖石，總體以中-酸性淺成侵入巖（花崗巖類）為主，包括花崗巖、花崗巖斑巖、英安巖及粗面斑巖等，后期蝕變強(qiáng)烈，出現(xiàn)了綠泥石化、碳酸鹽化等蝕變。

4 元素地球化學(xué)特征

本次研究共對WZ-A 井基底的9 件巖屑樣品進(jìn)行了主微量元素分析，其中樣品1 和2 分別對應(yīng)薄片1 深色樣品和2 淺色樣品，樣品3 對應(yīng)薄片3 的淺色樣品，樣品4 對應(yīng)薄片3 的深色樣品，5-9 號樣品對應(yīng)薄片3 中的肉紅色巖屑樣品。

4.1 主量元素特征

主量元素分析結(jié)果（表3）顯示兩種特征，大部分所測樣品SiO2含量普遍較高，>65%，顯示具有酸性火成巖特征。其中1 號和4 號樣品中SiO2含量較小，屬中-酸性火成巖，與其薄片特征吻合度較高。所測樣品中Al2O3含量中等，為11.56%～13.42%；CaO 及MgO 含量較低，分別為：0.59%～2.58%和0.29%～2.41%。全堿含量（K2O+Na2O）較高，為：7.88%～8.93%，表現(xiàn)為堿性巖特征。

通過火山巖TAS 分類圖投點(diǎn)（圖2）可以看出，WZ-A井火成巖主要為流紋巖，且樣品中K2O 以及Na2O 含量均較高，顯示出富鉀且富鈉的特征。同樣比較特殊的1 號樣品和4 號樣品為粗面英安巖和粗面安山巖，因此可以推斷研究區(qū)火成巖主體為淺成或噴出酸性火成巖，具有堿性特征，同時包含少量中-酸性淺成或噴出巖類。

表3 WZ-A 井基底巖石主量元素平均含量

圖2 火山巖TAS 分類圖

圖3 花崗巖A/NK-A/KNC 判別圖

圖4 花崗巖Rb-（Y+Nb）判別圖解

圖5 花崗巖Nb-Y 判別圖解

通過花崗巖A/NK-A/KNC 判別圖（圖3），可以看出巖石樣品呈現(xiàn)準(zhǔn)鋁質(zhì)特征。結(jié)合花崗巖Rb-（Y+Nb）判別圖（圖4）和花崗巖Nb-Y 判別圖（圖5），可推測樣品物質(zhì)來源為大陸地殼，其構(gòu)造環(huán)境為板塊內(nèi)部。根據(jù)火成巖類R1-R2 因子判別圖解（圖6）可知，大部分樣品屬于同造山時期，而1 號樣品和4 號樣品屬于造山晚期，說明深色樣品或許晚于巖漿主侵入時期，而是巖漿交代上部地層使其變質(zhì)所形成的。

4.2 微量元素特征

與常量元素相比，微量元素在巖石中含量低，且在不同類型的巖石中含量變化大，因此對巖石類型具有較強(qiáng)的判別能力，但對于同一巖性其差別表現(xiàn)的相對較小[19]。微量元素分析結(jié)果見表4，WZ-A 井樣品表現(xiàn)出虧損Nb（30.18×10-6～36.93×10-6），Ta（38.00×10-6～47.73×10-6），Sr（1.27×10-6～7.71×10-6）和Eu（3.03×10-6～10.71×10-6）等元素，富集Th（196.23×10-6～290.31×10-6），Zr（31.20×10-6～42.53×10-6），并且出現(xiàn)Ba（33.29×10-6～166.67×10-6）差異性虧損的特征。在MORB 標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖上（圖7），巖石明顯相對虧損大離子親石元素（如Sr、Eu），富集高場強(qiáng)元素，Nb、Ta 表現(xiàn)為輕微的虧損。元素含量整體高于上地殼花崗巖標(biāo)準(zhǔn)，且特征與中上地殼形態(tài)最為相似，因此推斷，樣品原巖主要來自于中上地殼。

圖6 火成巖類R1-R2 因子判別圖解

圖7 WZ-A 井微量元素蛛網(wǎng)圖

4.3 稀土元素特征

稀土元素的地球化學(xué)性質(zhì)極為相似，在風(fēng)化、成巖等作用下都表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性[20]，因此能夠更多地反映源區(qū)性質(zhì)[21]。WZ-A 井樣品稀土含量見表5。從稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線（圖8）中可以看出，整體稀土曲線呈右傾式，輕稀土富集較為明顯，（La/Yb）N 變化范圍為7.31～10.02；輕稀土和重稀土各自分餾不明顯，分別介于（La/Sm）N=3.52～4.13、（Gd/Yb）N=1.28～1.62 之間；所有樣品都顯示出強(qiáng)烈Eu 虧損（δEu 變化于0.13～0.55 之間），而Ce 未顯示異常。這樣的稀土元素分配結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)樣品主要為一套Eu 強(qiáng)烈虧損的中-酸性火成巖。結(jié)合主微量元素分析，推測本次實(shí)驗(yàn)樣品性質(zhì)為穩(wěn)定地殼上，上地殼物質(zhì)上涌形成一套淺成酸性火山巖。

圖8 稀土元素配分圖（球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化）

表4 WZ-A 井基底巖石微量元素平均含量（ppm）

表5 WZ-A 井基底巖石稀土元素平均含量（ppm）

5 前新生代基底的認(rèn)識

從鉆孔資料看，麗水-椒江及其鄰區(qū)新生代凹陷的基底巖性有變質(zhì)巖、花崗巖、火山巖、沉積巖及火山巖-沉積巖互層等類型，對鉆井鉆遇前新生代的情況作如下分析：

（1）變質(zhì)巖分布地區(qū)：靈峰凸起中部LF-1 井鉆遇了黑云母角閃斜長片麻巖基底，RB-Sr 法測定其絕對年齡約為1680Ma[22]；椒江凹陷東部鉆遇的基底為一套燕山中晚期的動力變質(zhì)巖，其下為一套區(qū)域變質(zhì)巖。從鉆遇變質(zhì)的鉆井分布位置看主要分布在麗水-椒江凹陷中部，大致在靈峰凸起帶南北一線。

（2）花崗巖分布地區(qū)：麗水西次凹的東北部鉆遇了花崗巖基底；本次研究的WZ-A 鉆井，鋯石U-Pb 年齡為190～230Ma[22]，另外在麗水-椒江凹陷中北部、凸起上部或凸起邊部均鉆遇花崗巖。

（3）白堊系火山碎屑巖分布地區(qū)：主要分布在凸起上部或凸起邊部，主要位于福州凹陷西北側(cè)靠近雁蕩凸起東側(cè)及鄰近雁蕩凸起東南側(cè)。

（4）白堊系碎屑巖分布地區(qū)：主要位于麗水東次凹、麗水西次凹及福州凹陷，均位于凹陷內(nèi)部。

6 結(jié)束語

（1）WZ-A 井基底巖屑的巖石薄片鑒定、主微量測試分析及鋯石U-Pb 年定年分析，共同表明WZ-A 井底部鉆遇的基底為中-酸性巖漿巖，而從構(gòu)造環(huán)境來看可能為板內(nèi)花崗巖或同碰撞花崗巖，其物質(zhì)來源為中、上地殼，而其主要形成于三疊紀(jì)晚期-侏羅紀(jì)早期。

（2）麗水-椒江凹陷前新生代基底較為復(fù)雜，變質(zhì)巖基底主要分布在麗水西次凹西側(cè)邊坡及中部靈峰凸起帶，主體以元古界為主；花崗巖類基底主要分布在研究區(qū)中北部，除了燕山期-喜山期巖體外，還存在印支期巖體；沉積-火山巖基底主要在凸起上部及邊部分布；而在西南部深凹陷區(qū)目前應(yīng)該還殘存大量白堊系甚或三疊系-侏羅系。