摘 要:西湖凹陷南部新生代巖漿活動強(qiáng)烈,厘清巖漿巖時空分布特征,對認(rèn)識該區(qū)巖漿活動與油氣成藏關(guān)系具有重要意義。本文基于三維地震資料,通過邊緣檢測、振幅屬性過濾、多Z 值聯(lián)合解釋、層面自動追蹤等多種地球物理手段對區(qū)內(nèi)巖漿巖體形成時間和空間分布進(jìn)行刻畫,分析了巖漿巖體分布規(guī)律及控制因素;結(jié)合巖漿活動演化規(guī)律,探討了巖漿活動對油氣成藏的影響作用。研究結(jié)果表明:西湖凹陷南部新生代巖漿活動區(qū)主要分布在天臺斜坡北段和天臺西斷裂附近,中新世以來南部巖漿活動逐漸強(qiáng)烈,在上新世早期巖漿活動作用達(dá)到高峰;巖漿巖體的分布主要受斷裂體系的發(fā)育、巖漿活動的滯后效應(yīng)、沉積蓋層厚度等因素影響;巖漿活動加快烴源巖成熟,同時也有利于強(qiáng)制背斜等圈閉的形成,但是晚期巖漿活動也會使早期形成的圈閉破壞。本次研究將助力西湖凹陷南部的區(qū)帶評價,并指導(dǎo)巖漿巖相關(guān)圈閉的勘探。
關(guān)鍵詞:西湖凹陷;巖漿活動;時空分布;油氣成藏
中圖分類號:P588.1;P744.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:2095-1329(2024)02-0132-07
西湖凹陷南部新生代巖漿活動極為頻繁。巖漿活動對油氣成藏的影響是多方面的:(1)通過提高區(qū)域地溫梯度加速烴源巖成熟;(2)巖漿活動伴隨區(qū)域高溫以及巖漿活動過程中的刺穿作用產(chǎn)生的圍巖裂隙,讓流體更容易搬運(yùn),遷移,在此過程中提高了排烴效率;(3)巖漿侵入刺穿地層阻礙油氣運(yùn)移;(4)巖漿侵入使得上部地層發(fā)生變形,易于形成圓形底辟圈閉[1]。西湖凹陷南部巖漿活動時間和空間上如何分布,對油氣產(chǎn)生怎樣的影響,成為該區(qū)油氣勘探研究工作的關(guān)鍵問題。
目前對西湖凹陷巖漿活動特征的研究還處于初步階段。前人已開展了西湖凹陷新生代巖漿時空分布規(guī)律,平北、平南的火山巖儲層特征及分布規(guī)律,平湖斜坡帶巖漿活動發(fā)育構(gòu)造環(huán)境,基底斷裂與巖漿的關(guān)系,巖漿活動熱事件與儲層的關(guān)系[2] 等研究工作。針對西湖凹陷南段的巖漿活動進(jìn)行過一些研究,如:對天臺西地區(qū)火成巖進(jìn)行識別并分析對成藏的意義[3];通過地震屬性對火成巖進(jìn)行了三維雕刻,提出天臺斜坡火山噴發(fā)存在中心式噴發(fā)和裂隙式噴發(fā)2 種類型[4]?;仡櫱叭搜芯抗ぷ?,主要存在兩方面問題:(1)前期工作主要針對平北地區(qū)、平南地區(qū)的巖漿活動研究,西湖凹陷南部巖漿活動認(rèn)識不足。(2)對凹陷南部花港組之上的巖漿展布與活動規(guī)律缺乏精細(xì)化刻畫與認(rèn)識,對各個時期巖漿活動特點(diǎn)缺乏整體認(rèn)識。西湖凹陷油氣成藏的時間大多屬于晚期成藏[5],花港組之后的火山活動對于圈閉的形成及油氣的運(yùn)移等起著至關(guān)重要的作用,因此對該區(qū)巖漿活動的時空分布進(jìn)行刻畫有利于進(jìn)一步理清該區(qū)巖漿活動與油氣成藏關(guān)系。
本文基于最新的三維地震資料,通過邊緣檢測、振幅屬性過濾、多Z 值聯(lián)合解釋、層面自動追蹤等多種地球物理技術(shù)對西湖凹陷南段新生代巖漿巖體時間和空間分布的特征進(jìn)行刻畫,進(jìn)一步揭示巖漿巖體平面形態(tài)特征及分布特征、形成時間、空間位置關(guān)系等。在此基礎(chǔ)上,分析區(qū)域巖漿巖體分布規(guī)律、成因機(jī)制及對油氣的控制作用。
1 區(qū)域地質(zhì)概況
西湖凹陷是在伸展斷陷盆地基礎(chǔ)上發(fā)育的疊合盆地[6],經(jīng)歷了斷陷、斷拗轉(zhuǎn)換、拗陷、反轉(zhuǎn)和區(qū)域沉降五大演化階段[7]。西湖凹陷已鉆遇新生代地層由老到新依次為始新統(tǒng)寶石組、平湖組,漸新統(tǒng)花港組,中新統(tǒng)龍井組、玉泉組、柳浪組,上新統(tǒng)三潭組和第四系[8]。新生代以來凹陷經(jīng)歷了雁蕩、平湖、玉泉、花港、龍井、沖繩等多期構(gòu)造運(yùn)動,構(gòu)造圈閉基本定型于龍井運(yùn)動時期[9]。
本次研究區(qū)主要位于凹陷南部(圖1),包含西部斜坡帶南段、天臺斜坡和中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶南段,巖漿活動在天臺斜坡最為發(fā)育。斜坡帶以天臺西斷裂為界分為南北兩段,天臺斜坡北段是由一系列西傾反向斷裂組成的緩坡帶,發(fā)育走向近南北的弧形斷裂;天臺斜坡南段是由寶石大斷裂控制的陡斷帶,大斷裂上升盤地形極為平緩,斷裂較不發(fā)育。
2 巖漿巖巖相識別及特征
火山通道相、溢流相、侵入相三種巖漿巖相是火山機(jī)構(gòu)的重要組成部分,具有規(guī)模較大、可以指示運(yùn)動時間、容易識別等特點(diǎn),對其進(jìn)行刻畫可以幫助深入了解該區(qū)巖漿活動的形成與分布。火山通道相可指示火山噴發(fā)活動時間;溢流相對于區(qū)域物源供給及對沉積作用的控制具有較大影響;侵入相的強(qiáng)制侵入作用引起上覆地層變形,形成的不整合現(xiàn)象也可以指示活動的時間,同時侵入相對其賦存層位的油氣形成過程及分布特征也產(chǎn)生了重要影響。
2.1 火山通道相特征
平面上形態(tài)呈斑點(diǎn)狀,剖面上通道頂部呈倒三角、深部火山通道呈直線型、火山通道內(nèi)部地震反射特征呈雜亂反射是火山通道相識別主要標(biāo)志。該區(qū)域有裂隙式火山和中心式火山兩種。裂隙式火山主要發(fā)育在天臺西斷裂,在斷裂位置以點(diǎn)狀的形式噴發(fā),發(fā)育的數(shù)量較少;而中心式火山是該區(qū)主體發(fā)育的火山類型,火山通道較大,平面上呈圓形。通過對中心式火山通道特征進(jìn)行歸納總結(jié),主要分為簡單形態(tài)和復(fù)合形態(tài)兩種類型,簡單形態(tài)類型呈頂錐型、平頂型(圖2 a/b)。復(fù)合形態(tài)類型呈多期疊加型、強(qiáng)制褶皺伴生型,前者為后期噴出作用與前期噴出作用共用通道形成的復(fù)合形態(tài),后者為后期噴發(fā)與早期發(fā)生侵入作用共用通道形成的復(fù)合形態(tài)(圖2 c/d)。
2.2 溢流相特征
溢流相剖面上位于火山通道相倒三角頂部,地震反射軸特征表現(xiàn)為低頻、強(qiáng)振幅連續(xù)反射,分布面積廣,平面形態(tài)較為不規(guī)則,在平面上呈現(xiàn)出長條形、多期扇形、圓形、不規(guī)則形態(tài)(圖3)。
2.3 侵入相特征
該區(qū)域侵入相常與柱形火山通道相連,地震反射軸為低頻、強(qiáng)振幅連續(xù)反射,主要表現(xiàn)特征為刺穿地層或是平行地層發(fā)育。侵入相形態(tài)類型有巖床、巖墻以及巖席等(圖4)。
巖床的侵入巖體產(chǎn)狀與圍巖平行。巖墻表現(xiàn)特征為巖漿巖體刺穿上部巖層,與巖層斜交,但并未引起上部地層變形。巖盤的巖漿巖體呈弧形或碟形,上部巖層被巖漿巖體強(qiáng)制擠入發(fā)生變形,形成強(qiáng)制褶皺。巖盤平面形態(tài)為圓形,圓形特征的侵入體在埋深上表現(xiàn)為四周高,中間低的地貌特征。
3 巖漿巖時空分布特征
按照區(qū)域巖漿活動強(qiáng)度,該區(qū)可劃分為4 個大區(qū)6 個小區(qū)(圖5)。
I 區(qū)位于天臺斜坡北部和天臺西斷裂東南段,巖漿活動性最強(qiáng);Ⅱ位于天臺西斷裂西北段,該區(qū)在中生代發(fā)育有一個洼陷,區(qū)域沉積厚度大,該區(qū)巖漿活動在天臺西斷裂附近較強(qiáng);Ⅲ位于天臺斜坡南部,根據(jù)巖漿活動聚集區(qū)可分為Ⅲ 1、Ⅲ 2;Ⅳ位于洼陷區(qū),主要根據(jù)洼陷結(jié)構(gòu),區(qū)域斷裂形態(tài)等特征進(jìn)行劃分,可分為Ⅳ 1、Ⅳ 2 區(qū)。
3.1 火山通道相分布特征
花港組沉積后,火山活動逐漸活躍。玉泉組—柳浪組時期開始噴發(fā),活動較弱,在區(qū)內(nèi)零散分布;三潭組早期強(qiáng)烈噴發(fā),廣泛分布于天臺斜坡(圖6)。
從各個時期火山通道發(fā)育的情況來看(圖6、表1),通道主要位于天臺斜坡,在洼陷區(qū)域不發(fā)育。在龍井組時期,火山通道發(fā)育的區(qū)域主要在斜坡區(qū)域的Ⅱ區(qū),發(fā)育具有一定規(guī)模的火山通道數(shù)量11 個,火山通道直徑在1000~1500 m 范圍內(nèi)居多。發(fā)育的類型為頂錐型和多期復(fù)合型,整體噴發(fā)規(guī)模較小,以頂錐型為主。
在玉泉組時期,火山通道發(fā)育的區(qū)域主要在斜坡區(qū)域的Ⅱ區(qū),發(fā)育具有一定規(guī)模的火山通道數(shù)量8 個,火山通道直徑在500~1000 m 范圍內(nèi)居多。發(fā)育的類型為頂錐型和復(fù)合型。整體噴發(fā)規(guī)模較小,以頂錐型為主。
在柳浪組時期,火山通道發(fā)育的區(qū)域主要在斜坡區(qū)域的Ⅰ、Ⅱ區(qū),發(fā)育具有一定規(guī)模的火山通道數(shù)量34 個,火山通道直徑在500~1000 m 范圍內(nèi)居多。發(fā)育的類型為頂錐型和復(fù)合型,以頂錐型為主,強(qiáng)制褶皺伴生型分布于斜坡帶。
在三潭組時期,火山通道發(fā)育的區(qū)域主要在斜坡區(qū)域的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 1、Ⅲ 2 區(qū),發(fā)育具有一定規(guī)模的火山通道數(shù)量114 個?;鹕酵ǖ乐睆皆?00~1000 m 范圍內(nèi)居多,數(shù)量超50 個。發(fā)育的類型為頂錐型、平頂型和復(fù)合型。以頂錐型為主,平頂型發(fā)育于Ⅲ 2 區(qū),其他類型發(fā)育數(shù)量較少。
總的來說,頂錐型為主要的噴發(fā)巖形態(tài)模式,區(qū)域覆蓋廣,覆蓋層系多。平頂型T10 時期,南部區(qū)域廣泛分布。復(fù)合型噴發(fā)模式主要位于天臺斜坡北段核心噴發(fā)區(qū),但是噴發(fā)規(guī)模較小。與強(qiáng)制褶皺伴生型的火山通道較小,常與侵入體伴生,侵入作用強(qiáng)烈。
3.2 侵入相分布特征
通過對該區(qū)域的侵入相刻畫,總結(jié)出該區(qū)域侵入相賦存的層位較多,在花上段、龍井組、玉泉組、柳浪組等多個層位都有分布(圖7)。
花上段侵入巖體最為發(fā)育,廣泛分布于西湖凹陷南部,在天臺西斷裂西北側(cè),中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶,天臺斜坡南段均較為發(fā)育;龍井組侵入巖體主要分布于環(huán)斜坡邊緣帶;而玉泉組和柳浪組侵入巖體在西湖凹陷南部僅零星分布。
少數(shù)侵入相由于受到不同時期火山通道刺穿影響或是呈巖墻賦存于沉積巖層內(nèi),無法準(zhǔn)確判斷其形成時期,但對其余侵入相發(fā)育時間進(jìn)行識別后,發(fā)現(xiàn)侵入相主體形成期為三潭組時期,該時期也是火山通道相最發(fā)育時期。在斜坡帶侵入相發(fā)育類型多為巖床,也發(fā)育較多蝶狀巖席。蝶狀巖席上涌使得上覆巖層強(qiáng)制變形頂面形成不整合,由此可推斷蝶狀巖席形成的時間。蝶狀巖席時間和空間上分布特征也具有較強(qiáng)的規(guī)律性,蝶狀巖席空間上分布于環(huán)天臺斜坡和天臺西斷裂附近。環(huán)天臺斜坡蝶狀巖席形成期為龍井組晚期至柳浪組時期,形成時期自北向南具有由老到新的趨勢。天臺西斷裂周圍的蝶狀巖席主要形成于玉泉組時期,少量形成于龍井組時期。洼陷區(qū)侵入相主要類型為巖墻。
3.3 巖漿巖分布影響因素
(1)斷裂體系發(fā)育
天臺斜坡已鉆探龍井組中噴出巖巖石類型為玄武巖,并且東海陸架盆地北部[10]、麗水凹陷、臺灣海峽、珠江口盆地沉積層中均發(fā)現(xiàn)有玄武巖,說明在島弧—盆構(gòu)造背景下板塊俯沖,深部巖漿活躍。在巖漿活動時期,深部巖漿會沿著早期形成的基底深大斷裂向上運(yùn)移。該區(qū)基底斷裂體系發(fā)育(圖8),具有較強(qiáng)的輸導(dǎo)能力。
區(qū)域發(fā)育四套不同的基底斷裂體系,包括天臺斜坡北段的系列反向基底斷裂和天臺西斷裂,天臺斜坡南段兩套西、西南傾向的斷裂體系。在斜坡帶北段主要受控于天臺西斷裂,天臺西斷裂深入基底且活動一直持續(xù)。環(huán)洼陷帶發(fā)育反向基底斷裂,呈階梯狀,繞斜坡帶弧形生長,斷層向西傾斜。天臺斜坡南段發(fā)育兩條基底斷裂傾角存在差異,兩套基底斷裂斷層面在基底深部匯聚。正是基底斷裂的空間分布特征影響并形成了該區(qū)的巖漿活動的三大核心區(qū)—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)。從巖漿的分布來看,天臺西斷裂為主要的巖漿輸送通道,同時該區(qū)域侵入巖發(fā)育最多的層位為花下段,區(qū)域斷層活動也在花下段終止,這也說明了沉積蓋層斷層在巖漿運(yùn)輸過程中對運(yùn)輸效率具有積極作用。
(2)巖漿活動的滯后效應(yīng)
巖漿的滯后效應(yīng)是指當(dāng)在板塊尺度上發(fā)生陸—陸碰撞或是洋—陸碰撞時,板塊內(nèi)部先期發(fā)生構(gòu)造變形,而巖漿的活動會在構(gòu)造變形后期發(fā)生,例如印度—亞洲板塊碰撞過程中和東秦嶺—大別地區(qū)中生代巖石圈拆沉過程中均發(fā)現(xiàn)有巖漿活動滯后的效應(yīng)[11]。該區(qū)域主要經(jīng)歷了四個大階段的構(gòu)造運(yùn)動,平湖組—前平湖組之前為斷陷期,花港組—龍井組為拗陷期,玉泉組—柳浪組為反轉(zhuǎn)期,三潭組—東海群為區(qū)域沉降期。然而區(qū)域巖漿活動的時間及活動強(qiáng)度顯示,巖漿活動開始噴發(fā)時間是從花港組沉積期開始,在三潭組時期組早期活動最強(qiáng)。巖漿活動在強(qiáng)烈斷陷期之后,強(qiáng)烈噴發(fā)的時期相對于構(gòu)造活動強(qiáng)烈反轉(zhuǎn)的時期要晚,說明該區(qū)巖漿活動具有滯后的效應(yīng)。
(3)沉積蓋層厚度影響
巖漿可通過斷層向上運(yùn)移,在斷層不發(fā)育的區(qū)域,巖漿會通過刺穿巖層不斷的向上噴發(fā)。其活動模式是巖漿先期破裂圍巖,而后斷裂擴(kuò)展,之后巖漿注入,如此反復(fù)巖漿不斷向上運(yùn)移[12]。當(dāng)巖漿動力足夠時,該過程可在短時間內(nèi)完成。花港組上段可見明顯特征,巖漿先期沿著斷層運(yùn)移,而后向上刺穿地層,在強(qiáng)烈?guī)r漿活動作用下,火山通道呈直立狀。在巖漿大規(guī)模噴發(fā)時,斜坡區(qū)沉積蓋層厚度約1 km,而洼陷區(qū)厚度近9 km(圖9),洼陷區(qū)和斜坡區(qū)厚度相差較為大。巖漿從深部往上運(yùn)移,上覆沉積層較厚的區(qū)域,巖漿受到的阻力更大,巖漿活動更容易往易于突破的地方發(fā)育。最后導(dǎo)致在斜坡地層沉積厚度較小區(qū)域,巖漿活動性也最強(qiáng),而在洼陷沉積厚度大的區(qū)域,火山噴發(fā)作用零星分布。
4 巖漿活動對成藏的影響
4.1 加速烴源巖成熟
烴源巖的成熟與巖漿熱場關(guān)系密切。烴源巖成熟過程主要受到巖漿的區(qū)域熱傳導(dǎo)和局部熱烘烤的影響。區(qū)域熱傳導(dǎo)主要與巖石圈深部巖漿房的形成有關(guān),斷陷期內(nèi),巖石圈厚度減薄,地幔物質(zhì)上涌會提高區(qū)域地溫梯度。巖石性質(zhì)不同熱傳導(dǎo)效率也不同,相比較而言,砂巖的熱導(dǎo)率比泥巖高。區(qū)域熱傳導(dǎo)也會通過流體進(jìn)行傳導(dǎo),通常情況下,有斷層發(fā)育的區(qū)域傳導(dǎo)能力更強(qiáng)。局部熱烘烤發(fā)生在沉積蓋層內(nèi),受巖漿規(guī)模影響,熱烘烤的影響范圍有限,并且距離巖漿巖體越遠(yuǎn)受到的影響越小。西湖凹陷模擬熱史演化可以看出,西湖凹陷從裂陷期至今是一個熱盆[13],并且在該時期區(qū)域火山通道與侵入體的廣泛分布,是該區(qū)區(qū)域地溫升高的重要因素。溢流相位于淺地表覆蓋面積廣,但是冷凝速度快,熱量易于在地表散失,對區(qū)域地溫升高影響有限。周瑾[14] 通過對比中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶南部地區(qū)殘雪1 井熱傳導(dǎo)和熱疊加機(jī)制下的烴源巖成熟速率,發(fā)現(xiàn)早中新世末期巖漿活動,引起局部熱場的疊加,加速了平湖組烴源巖成熟,該時期生烴速率大于正常熱傳導(dǎo)下的生烴速率。這與我們發(fā)現(xiàn)的區(qū)域巖漿活動開始的時期相吻合,并且包裹體測溫資料對區(qū)域的巖漿活動也進(jìn)行了佐證。
4.2 巖漿活動有利圈閉形成
該區(qū)域形成的主要圈閉類型為披覆圈閉和底辟圈閉(圖10)。披覆圈閉是由于火山活動強(qiáng)烈噴發(fā)作用,火山口會形成錐形體,當(dāng)接受沉積時,上覆沉積層會形成背斜形態(tài)。形成的底辟圈閉有兩種,一種底辟圈閉是由于火山噴發(fā)活動中,巖漿不斷上涌,對周圍圍巖有刺穿作用,周圍圍巖向上拖拽,圍繞著火山通道形成的圈閉(圖10a),該類圈閉常與披覆圈閉伴生。但有時受控于火山活動強(qiáng)度等性質(zhì),火山通道頂面也會較為平坦,僅發(fā)育底辟圈閉(圖10b)。還有種強(qiáng)制褶皺類型的底辟圈閉,它是由于巖漿的侵入作用,上覆地層發(fā)生變形形成的圈閉(圖10c)。
強(qiáng)制褶皺型底辟圈閉平面上常呈圓形,具有圈閉面積大、圈閉形態(tài)和油氣運(yùn)匯背景好等特征,也成為一種優(yōu)勢油氣圈閉類型,主要分布于環(huán)斜坡帶。區(qū)域上斷層在平湖組—花港組內(nèi)較為發(fā)育,至花港組之上斷層的活動性較差,僅僅有幾條大斷裂在活動,淺層活動斷裂僅在洼陷邊緣帶及天臺西斷裂發(fā)育,這些斷層斷至強(qiáng)制褶皺圈閉層系,有效的溝通深部烴源巖與淺部儲層,使得該類圈閉具備良好的油氣成藏條件(圖11)。從形成時間上來看,該類圈閉的形成期是在花港組時期—三潭組早期,具備充足的油氣充注時間窗口。相對來說,天臺斜坡環(huán)邊北部的強(qiáng)制褶皺的形成時間早,油氣充注時間更長,環(huán)邊南部的強(qiáng)制褶皺的形成時間晚,油氣充注時間短。
但是該類圈閉也存在勘探風(fēng)險。早期由于巖漿侵入作用形成圈閉,后期三潭組時期巖漿大規(guī)模噴發(fā)(圖12),巖漿沿著原有的火山通道噴發(fā)至地表,可能會造成原有圈閉的破壞。
5 結(jié)論
(1)從火山通道相的時空分布特征來看,自花港組沉積后,西湖凹陷南部巖漿噴發(fā)作用逐漸增強(qiáng),在三潭組早期巖漿活動作用達(dá)到高峰,強(qiáng)烈噴發(fā)的區(qū)域主要位于天臺斜坡北段,同時伴隨有巖漿侵入作用,侵入巖主要賦存層位為花下段和龍井組。
(2)受斷裂體系的發(fā)育、巖漿活動的滯后效應(yīng)、沉積蓋層厚度等因素影響,巖漿活動在時間上具有活動強(qiáng)度的變化,在空間上具有分區(qū)的特征。
(3)區(qū)域巖漿活動對油氣成藏建設(shè)與破壞作用并存,一方面巖漿活動有利于區(qū)域烴源巖成熟和圈閉形成,但另一方面三潭組晚期的巖漿活動可能會對原有圈閉進(jìn)行破壞。
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