楊碧瑩，潘愛(ài)芳，陳樹(shù)旺

（1．長(zhǎng)安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054；2．中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽(yáng) 110032）

0 引 言

地質(zhì)體中地球化學(xué)元素的含量是地殼演化過(guò)程中各種地質(zhì)作用的綜合結(jié)果［1］。能源礦產(chǎn)的形成也是有機(jī)地球化學(xué)和無(wú)機(jī)地球化學(xué)共同作用的產(chǎn)物，因此以前僅局限于用有機(jī)地球化學(xué)理論去研究有機(jī)礦產(chǎn)以及用無(wú)機(jī)地球化學(xué)理論去研究無(wú)機(jī)礦產(chǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能全面解決能源礦產(chǎn)成藏（礦）中的各種問(wèn)題，迫切需要通過(guò)多種學(xué)科交叉研究，來(lái)逐步解決一些問(wèn)題。

目前，很多學(xué)者嘗試探討有機(jī)礦產(chǎn)研究中相對(duì)薄弱的無(wú)機(jī)地球化學(xué)，揭示有機(jī)與無(wú)機(jī)礦產(chǎn)的關(guān)系［2］。在無(wú)機(jī)地球化學(xué)研究中，微量元素地球化學(xué)近20年來(lái)得到了迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，成為地球化學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支學(xué)科［3－4］。無(wú)機(jī)組分雖然不是油氣的基本組分，但它們種類(lèi)繁多，與油氣烴類(lèi)的生成運(yùn)移有著不可分割的聯(lián)系。因此，研究與油氣田伴生的微量元素，是一種有效的地球化學(xué)勘查方法［5］。研究微量元素共生組合對(duì)解決地質(zhì)學(xué)許多重大問(wèn)題具有重要意義，如揭示地質(zhì)作用中各源區(qū)特征及其后期地質(zhì)作用中的各種地球化學(xué)行為［6－7］?；诖耍P者運(yùn)用無(wú)機(jī)地球化學(xué)方法來(lái)尋找油氣潛力區(qū)段，通過(guò)分析研究區(qū)內(nèi)鐵族元素、低溫元素、高溫元素異常特征，圈定這些元素的組合異常，并利用元素組合異常分布特征初步預(yù)測(cè)含油氣有利區(qū)段。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于克什克騰—五分地—喀喇沁—敖漢—赤峰—建平地區(qū)。主要地層為：二疊系中統(tǒng)林西組（P2l）灰綠色長(zhǎng)石巖屑砂巖，灰綠色、灰黑色粉砂巖，灰黑色、灰綠色板巖，灰黑色泥質(zhì)板巖；侏羅系上統(tǒng)義縣組（J3y）火山碎屑巖、英安巖；侏羅系上統(tǒng)白音高老組（J3b）中酸性火山巖、凝灰砂頁(yè)巖；侏羅系上統(tǒng)瑪尼吐組（J3mn）中基性—酸性火山巖；侏羅系上統(tǒng)滿(mǎn)克頭鄂博組（J3m）火山巖、火山碎屑巖及正常沉積巖組成的含煤地層；白堊系熱河群義縣組（K1y）中酸性火山巖、火山碎屑巖、酸性火山巖、堿性火山巖、火山碎屑巖夾碎屑巖；第三系漢諾壩組（N1h）灰黑色玄武巖夾雜砂質(zhì)黏土（圖1）。

研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，其中近東西向的西拉木倫深大斷裂和黑里河—宋三家斷裂分別發(fā)育在北部和南部，北東向的紅山八里罕斷裂和錦山美林?jǐn)嗔逊謩e發(fā)育在中部和東南部。西拉木倫深大斷裂長(zhǎng)1 100km以上，影響寬度大于10km，最寬可達(dá)30～40km，呈近東西向展布，是一條多次活動(dòng)長(zhǎng)期發(fā)展的超巖石圈深大斷裂帶，具有重要的構(gòu)造意義。黑里河—宋三家斷裂長(zhǎng)約100km，沿走向呈舒緩波狀，在東段被北北東向斷裂切錯(cuò)。紅山—八里罕韌性剪切帶走向?yàn)楸睎|30°，傾向南東，傾角30°～50°，寬度5～10km。韌性剪切帶切過(guò)前寒武紀(jì)變質(zhì)巖和喀喇沁花崗巖體的東部邊緣，形成清楚的糜棱巖面理（圖1）。

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為晚三疊世二長(zhǎng)花崗巖、晚侏羅世花崗閃長(zhǎng)斑巖、晚侏羅世石英二長(zhǎng)斑巖、侏羅世花崗巖、早白堊世二長(zhǎng)斑巖、早白堊世花崗斑巖（圖1）。

2 元素地球化學(xué)異常的圈定

以測(cè)區(qū)背景平均值X加二倍標(biāo)準(zhǔn)離差2s求出單元素異常下限計(jì)算值T0。單元素含量高于T0的都是地球化學(xué)異常，單元素含量低于T0的則屬于地球化學(xué)背景范圍；標(biāo)準(zhǔn)離差s用來(lái)評(píng)估數(shù)據(jù)波動(dòng)程度，波動(dòng)程度越大，成礦幾率越大。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合地球化學(xué)等量線(xiàn)、圈定效果、各元素的背景含量、離散情況，確定全區(qū)元素的最終異常下限使用值T1（表1）。

本文數(shù)據(jù)來(lái)源于原地質(zhì)礦產(chǎn)部基礎(chǔ)地球化學(xué)調(diào)查克什克騰旗 K－50－（10）、五分地 K－50－（11）、赤峰K－51－（17）、敖 漢 旗 K－50－（18）、喀 喇 沁 旗 K－50－（23）、建平 K－50－（24）1∶200 000水系沉積物測(cè)量成果報(bào)告資料。以全區(qū)元素的最終異常下限使用值為界限，用MAPGIS軟件制作單元素地球化學(xué)異常圖，在此基礎(chǔ)上圈定組合異常。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖Fig．1 Geology Map of Study Area

3 元素異常分布特征

依據(jù)元素化學(xué)性質(zhì)以及元素對(duì)油氣的指示作用，將研究區(qū)元素分為7個(gè)元素組合：①Ni、Cr、Co、V、Ti、Fe、Mn等鐵族元素組合；② Ca、Sr、Ba、Si、K等造巖元素組合；③ W、Sn、Bi、Mo等高溫元素組合；④ Cu、Pb、Zn、Cd等中溫元素的組合；⑤ Ag、As、Sb、Hg等低溫元素組合；⑥ B、P、F等巖漿射氣元素組合；⑦ Be、Li、Y、Th、La、Rb、Zr等稀有稀土元素組合。

3．1 鐵族元素

鐵族元素（Fe、Ni、Cr、Co、V、Ti、Mn）在研究區(qū)內(nèi)發(fā)育有五分地—土城子—赤峰—北十二家子環(huán)狀異常帶（異常Ⅰ～Ⅶ），規(guī)模大，異常強(qiáng)度高，重合性好，連續(xù)性很好，具有較好的濃集中心。另外，在該環(huán)帶南東緣，異常呈串珠狀分布（異常Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ），連續(xù)性較好；廣德公鎮(zhèn)西南向發(fā)育2條小規(guī)模近平行排列的北西向異常帶（異常Ⅷ、Ⅸ），異常強(qiáng)度較高，濃集中心明顯，呈串珠狀線(xiàn)性分布，異常長(zhǎng)軸呈北西向，連續(xù)性較好；研究區(qū)南部大明鎮(zhèn)西南向（異常Ⅹ）有零星分布的鐵族元素異常，異常強(qiáng)度較低，連續(xù)性差，無(wú)濃集中心（圖2）。

表1 單元素異常下限Tab．1 Anomaly Threshold of Each Single Element

圖2 鐵族元素組合異常Fig．2 Combination Anomaly of Iron Group Elements

鐵族元素是地表化探中常用指標(biāo)［8］。油氣藏或者油氣田水及其周?chē)鶠樗嵝原h(huán)境，鐵族元素易于流體遷移而產(chǎn)生富集，富含鐵族元素的油氣藏或者油氣田水沿著盆地或圈閉邊緣的微裂隙，隨微滲漏烴以離子或絡(luò)合物形式遷移到地表，形成后生地球化學(xué)異常。值得注意的是，如果僅僅存在微滲漏烴的作用，高背景場(chǎng)是無(wú)法形成的，而應(yīng)該同時(shí)存在裂隙或微裂隙才可能形成，且往往形成于盆地邊緣或圈閉邊緣，呈環(huán)狀，且油氣藏邊緣為高值異常區(qū)［9－11］。因此，可以推斷鐵族元素高值環(huán)帶內(nèi)的地球化學(xué)低背景區(qū)為含油氣有利區(qū)段。另外，鐵族元素高值環(huán)帶內(nèi)的低值區(qū)內(nèi)有2條北西向異常帶（異常Ⅷ、Ⅸ），可知此處有斷裂發(fā)育，但是從圖2可以看出，此異常規(guī)模較小，不足以對(duì)含油氣有利區(qū)段形成破壞，因此可以推斷鐵族元素高值環(huán)帶內(nèi)的地球化學(xué)低背景區(qū)為含油氣有利區(qū)段。此外，鐵族元素高值環(huán)帶中雖然廣泛分布白堊系和侏羅系火山巖，但這些火山巖都屬于中酸性火山巖，而門(mén)捷列夫元素周期表中除鐵族元素之外的副族元素都是典型的親花崗巖成礦元素［12－14］，因此中酸性火山巖不能形成鐵族元素高值，鐵族元素高值環(huán)帶的形成與白堊系和侏羅系火山巖無(wú)密切關(guān)系。

3．2 低溫元素

低溫元素（Ag、As、Sb、Hg）在克什克騰正西向有一異常區(qū)（異常Ⅰ），規(guī)模小，異常強(qiáng)度高，重合性較好，有濃集中心，但不明顯，連續(xù)性較好，異常長(zhǎng)軸近東西和北北東向；在克什克騰南東向有一北東向異常帶（異常Ⅱ、Ⅲ），規(guī)模小，異常強(qiáng)度高，重合性較好，有一明顯濃集中心，呈串珠狀分布，線(xiàn)性明顯，連續(xù)性較好，異常長(zhǎng)軸近北東向；五分地—土城子鎮(zhèn)一帶的北東向異常帶和廣德公鎮(zhèn)東南部的北東向異常帶平行（異常Ⅳ～Ⅵ），規(guī)模小，異常強(qiáng)度高，重合性好，有明顯濃集中心，呈串珠狀分布，連續(xù)性好，異常長(zhǎng)軸呈北東向；在敖漢旗西北部分布一條北東向異常帶（異常Ⅶ），規(guī)模小，異常強(qiáng)度較高，重合性較好，呈串珠狀分布，連續(xù)性差，有濃集中心（圖3）。

圖3 低溫元素組合異常Fig．3 Combination Anomaly of Low－temperature Elements

低溫元素中，Hg對(duì)油氣有很好的指示作用。Hg是石油和天然氣中普遍存在的非烴類(lèi)氣態(tài)組分，Hg異常可以推斷下伏油氣田的分布范圍［8］。研究區(qū)Hg在鐵族元素高值環(huán)帶內(nèi)的低值區(qū)呈現(xiàn)高值異常，該高值異常地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系不明顯。由此可以推斷，該低值區(qū)下方可能有油氣藏存在，這和鐵族元素地球化學(xué)異常對(duì)含油氣有利區(qū)的推斷是一致的。Hg異常在鐵族元素高值帶也有零星分布，這些異常可能受到斷裂控制，Hg沿著斷裂運(yùn)移到地表，形成Hg異常。

3．3 高溫元素

高溫元素（W、Sn、Bi、Mo）在克什克騰有一異常區(qū)（異常Ⅰ），規(guī)模大，異常強(qiáng)度高，重合性較好，有明顯濃集中心，連續(xù)性好，異常長(zhǎng)軸呈北東向；在克什克騰東南部有一北東向異常帶（異常Ⅱ），規(guī)模大，異常強(qiáng)度高，重合性好，有明顯的濃集中心，呈串珠狀分布，連續(xù)性好，異常長(zhǎng)軸近北東向；在五分地—廣德公一帶有一北西向異常帶（異常Ⅲ、Ⅳ），規(guī)模小，異常強(qiáng)度較高，呈串珠狀分布，連續(xù)性差，有濃集中心；在旺業(yè)甸—喀喇沁—黑水—敖漢一帶分布一條北東向異常帶（異常Ⅶ～Ⅸ），規(guī)模大，異常強(qiáng)度較高，重合性差，呈串珠狀分布，連續(xù)性差，有濃集中心，但不明顯，異常長(zhǎng)軸呈北東向（圖4）。

鎢鉬族元素組合異常分布特征與鐵族元素組合異常分布特征相反，它在鐵族元素高值環(huán)帶呈現(xiàn)低值，而在鐵族元素高值環(huán)帶內(nèi)的低值區(qū)呈現(xiàn)高值?；◢弾r中鎢鉬族元素的含量較高［15］。研究區(qū)異常Ⅰ～Ⅲ、Ⅵ和花崗巖背景值的分布是一致的，說(shuō)明地球化學(xué)低值區(qū)沒(méi)有高溫?zé)嵋夯顒?dòng)，這可以推斷含油氣有利區(qū)段沒(méi)有受到高溫?zé)嵋旱钠茐?。在地質(zhì)圖中，異常Ⅶ～Ⅸ組成的異常帶是沿著北東向的大斷裂分布，由此推斷此異常是受斷裂構(gòu)造控制。

圖4 高溫元素組合異常Fig．4 Combination Anomaly of High－temperature Elements

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）鐵族元素在五分地—土城子—赤峰—北十二家子呈高值環(huán)狀異常帶，在該異常環(huán)帶所圈閉的區(qū)域內(nèi)，發(fā)育地球化學(xué)低背景區(qū)。據(jù)此推斷認(rèn)為：該地球化學(xué)低背景區(qū)是尋找油氣的有利區(qū)域；低溫元素異常在鐵族元素高值環(huán)帶內(nèi)的低背景區(qū)呈現(xiàn)高值異常。其中，Hg對(duì)油氣有很好的指示作用，Hg元素在鐵族元素高值環(huán)帶內(nèi)的低值區(qū)呈現(xiàn)高值異常，因此該鐵族元素高值環(huán)帶內(nèi)的地球化學(xué)低背景區(qū)下方可能有油氣藏存在。

（2）高溫元素在鐵族元素高值環(huán)帶內(nèi)的地球化學(xué)低值區(qū)呈高值異常，其與花崗巖在地質(zhì)上的分布是一致的，這說(shuō)明含油氣有利區(qū)段沒(méi)有受高溫?zé)嵋旱钠茐?。雖然鐵族元素在其高值環(huán)帶內(nèi)的地球化學(xué)低值區(qū)內(nèi)有2條北西向的異常帶，其可能受小型斷裂構(gòu)造控制，但其規(guī)模小，不足以對(duì)含油氣有利區(qū)段形成破壞，因此鐵族元素高值環(huán)帶內(nèi)的地球化學(xué)低背景區(qū)為含油氣有利區(qū)段。

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