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(1.宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽 宿州 234000；2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局成都綜合巖礦測(cè)試中心，四川 成都 610081 3.中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

0 引 言

新疆哈拉哈塘-新墾地區(qū)位于塔北隆起中部，具體包含英買力低突起的東部和哈拉哈塘凹陷，北與庫車凹陷相接，南與滿加爾凹陷相鄰[1～3](圖1)。其分布著大面積二疊紀(jì)火山巖，深度在5000m以上，這些火山巖厚度變化大，范圍為100～600m[4～7]。中上部為玄武巖、英安巖及流紋巖，下部為砂泥巖互層，夾多層灰色、深灰色凝灰?guī)r[8,9]。在對(duì)此區(qū)域利用三維地震勘探時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于火山巖巖性變化大，成因模式認(rèn)識(shí)不清，分布厚度不均，速度范圍廣，對(duì)其下伏的石炭系東河砂巖油氣儲(chǔ)層位置的圈定及構(gòu)造形態(tài)的解釋帶來很大的困難，導(dǎo)致地震資料解釋和實(shí)際的空間分布情況相差較大，影響了本區(qū)的油氣勘探進(jìn)程。

根據(jù)詳細(xì)的野外資料及鉆井資料，以火山巖特征為基礎(chǔ)，結(jié)合井-震剖面數(shù)據(jù)，初步建立研究區(qū)二疊紀(jì)火山巖噴發(fā)期次及演化過程，探討火山巖相類型及特征。

1 火山巖巖石學(xué)特征

結(jié)合研究區(qū)鉆井巖心和部分巖屑薄片觀察鑒定，將二疊紀(jì)火山巖分為火山熔巖和火山碎屑巖兩大類?；鹕饺蹘r主要有玄武巖、英安巖、流紋巖，及少量安山巖；火山碎屑巖主要有玻屑凝灰?guī)r、晶屑玻屑凝灰?guī)r、多屑凝灰?guī)r和沉凝灰?guī)r等。

圖1 塔里木北部區(qū)構(gòu)造單元?jiǎng)澐峙c研究區(qū)位置

圖2 研究區(qū)火山巖的TAS分類

火山巖化學(xué)成分投影到TAS圖(圖2)上可以看出火山巖多數(shù)是中酸性巖，剩余少數(shù)是基性巖。中酸性巖為流紋巖、英安巖和粗面巖，以及少量的玄武質(zhì)粗面安山巖和安山巖。

1.1 玄武巖

玄武巖主要在哈1、哈9、哈11、哈13井、東河22井等井中發(fā)現(xiàn)，哈1井取心深度為5483.60～5486.90m，取心段巖性均一(圖3a)。中-上部顏色為暗灰綠，具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，裂隙面被鐵質(zhì)浸染及可見綠泥石膜。下部巖心為角礫巖，極其破碎，被方解石所填隙，角礫0.5～5cm為主。

圖3 火山巖特征(a 塊狀玄武巖；b 玻屑凝灰?guī)r；c 流紋巖的結(jié)構(gòu)特征；d 安山巖，斑狀結(jié)構(gòu)；e 安山巖，交織結(jié)構(gòu)；f 英安巖的顯微結(jié)構(gòu)特征)

1.2 凝灰?guī)r

研究區(qū)內(nèi)哈1井、哈2井、哈9井、哈11井、哈13井等都含有凝灰?guī)r，其主要以玻屑凝灰?guī)r為主，玻屑含量在5%～25%之間，粒度0.05～0.2mm，以0.1mm左右為主，無磨圓，分選差。呈雞骨狀、桿狀、粒狀、弓狀等(圖3b)，多呈淺褐紅色，重結(jié)晶程度弱，在正交偏光下幾近于全消光，部分被浸染成紅色。

1.3 流紋巖

流紋巖主要在新墾9井中發(fā)現(xiàn)，深度為5280～5680m之間。流紋巖中斑晶主要以鉀長石和石英為主，熔巖基質(zhì)顯示流動(dòng)結(jié)構(gòu)(圖3c)，具火山角礫凝灰熔巖結(jié)構(gòu)，火山角礫含量一般在10%～20%左右，其主要成分為正長石，其次為酸性斜長石和石英，凝灰級(jí)晶屑為斜長石和石英為主，石英含量較低，占晶屑總量的10%。

1.4 安山巖

安山巖在研究區(qū)各井中比較少見，主要為斑狀結(jié)構(gòu)(圖3d)，基質(zhì)為交織結(jié)構(gòu)(圖3e)。斑晶主要為斜長石，0.2～0.4mm，具環(huán)帶結(jié)構(gòu)。斜長石微晶長0.01～0.03mm，半定向排列，在斑晶處繞之而過。有時(shí)少量堿性長石和石英呈微晶狀充填于基質(zhì)的斜長石晶體間，構(gòu)成霏細(xì)-交織結(jié)構(gòu)。

1.5 英安巖

英安巖在研究區(qū)廣泛存在。斑晶以斜長石為主，含少量石英，含火山角礫凝灰熔巖結(jié)構(gòu)(圖3f)，火山角礫含量一般在15%～20%左右。

2 巖漿噴發(fā)模式

根據(jù)地質(zhì)資料及井-震剖面圖(圖4)，將研究區(qū)的火山活動(dòng)分為三個(gè)期次(圖5)：第一期次階段，進(jìn)入二疊紀(jì)，研究區(qū)由海相沉積轉(zhuǎn)為陸相沉積，發(fā)生隆升。上地幔花崗質(zhì)巖體熔融形成酸性巖漿上升，由于壓力的降低，巖石熔融后產(chǎn)生的氣體與溶液混合，氣泡聚集在巖漿頂部，并上升至地表，發(fā)生破裂爆發(fā)，形成巖性主要為玻屑凝灰?guī)r。

第二期次階段，地幔柱頂托使地表進(jìn)一步隆起，發(fā)生強(qiáng)烈的斷裂活動(dòng)，使得壓力降低，地表下的玄武巖漿上升噴出地表，形成玄武巖，為第二次火山活動(dòng)。

第三期次階段，第二期次火山噴發(fā)結(jié)束以后，地幔柱作用繼續(xù)加強(qiáng)，斷裂發(fā)育，壓力減小，大量粘度大的酸性巖漿向上噴出，方式為溢流和爆發(fā)。由于密度較大，噴發(fā)柱下部形成火山碎屑流降落下來，這種高速高溫的密度流可流過很廣泛的范圍。因此第三期次火山活動(dòng)是規(guī)模最大的火山噴發(fā)活動(dòng)，這從英安巖的范圍和厚度也可以得出。

圖4 哈5-哈13-哈1-哈9井地震剖面圖

圖5 三個(gè)期次的火山發(fā)育階段示意圖

3 火山巖相特征

火山巖的巖相是指火山活動(dòng)環(huán)境及在該環(huán)境下所形成的特定火山巖巖石類型的總和[10]。研究區(qū)二疊紀(jì)火山巖相類型[11]劃分為：(1)空落相；(2)火山噴發(fā)沉積相(3)火山碎屑流相；(4)溢流相。

3.1 空落相

空落相屬于爆發(fā)相大類，是火山在噴發(fā)過程中受到氣流的影響，使噴發(fā)物在重力作用和水平風(fēng)力作用下落到地上所形成的產(chǎn)物。研究區(qū)內(nèi)主要見于火山第一期次噴發(fā)過程中，以玻屑凝灰?guī)r等為代表，凝灰級(jí)玻屑及與之共生的少量晶屑及大量火山塵屑粒度細(xì)小，質(zhì)輕，經(jīng)歷了爆發(fā)-形成噴發(fā)柱-被大氣氣流搬運(yùn)-降落沉積的過程。玻屑在空中快速冷卻，其在噴發(fā)爆炸中所形成的棱角狀碎屑能夠完整的保存。

3.2 火山噴發(fā)沉積相

火山噴發(fā)沉積相主要發(fā)育在火山活動(dòng)的低潮期-間歇期，是火山作用和沉積作用結(jié)合的產(chǎn)物，主要出現(xiàn)在研究區(qū)火山第一期次噴發(fā)堆積中。分為沉火山碎屑巖和火山碎屑沉積巖。前者火山碎屑含量較多，典型的巖性有沉凝灰?guī)r；后者火山碎屑含量較少，主要以陸源沉積碎屑為主，巖性有凝灰質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)砂巖等。這些巖石類型在研究區(qū)都有發(fā)現(xiàn)。

3.3 火山碎屑流相

火山碎屑流相是火山爆發(fā)產(chǎn)生的氣體、熱液及火山碎屑物混合一起的密度流形成的堆積物。主要見于研究區(qū)第三期次噴發(fā)過程中，主要是英安質(zhì)巖，具體巖石類型有英安質(zhì)火山角礫晶屑-漿屑熔結(jié)凝灰?guī)r和英安質(zhì)火山角礫晶屑凝灰?guī)r。

3.4 溢流相

溢流相又稱為噴溢相，可以形成在火山噴發(fā)的各個(gè)時(shí)期，但在強(qiáng)烈火山爆發(fā)之后形成的概率較高。見于研究區(qū)第二期次火山活動(dòng)，以玄武巖及部分井的凝灰質(zhì)流紋巖為代表。

粘度低的玄武巖漿從火山口平靜溢出，流動(dòng)能力強(qiáng)，流動(dòng)距離遠(yuǎn)。厚層熔巖的分層性較好，薄層較差。厚層可見于哈1、哈2、哈601等井，巖石結(jié)晶較好，粒度較大。薄層的熔巖流冷卻速度較快，結(jié)晶差，可見于哈7井。中酸性巖漿在爆發(fā)時(shí)在火山口附近溢流，流動(dòng)距離較短，連續(xù)性好。而且由于粘度較基性巖漿大，具有一定的爆發(fā)性質(zhì)。其中不含火山碎屑，或含量較少，主要見于哈4井、新墾6、新墾9等井內(nèi)，巖性以英安巖和流紋巖為主，厚度較大，巖性均一。

4 結(jié) 論

新疆哈拉哈塘-新墾地區(qū)二疊紀(jì)火山巖分為火山熔巖和火山碎屑巖兩大類，火山熔巖主要有玄武巖、英安巖、流紋巖，及少量安山巖；火山碎屑巖主要有玻屑凝灰?guī)r、晶屑玻屑凝灰?guī)r、多屑凝灰?guī)r和沉凝灰?guī)r。

火山活動(dòng)分為三個(gè)期次，第一期次主要形成玻屑凝灰?guī)r。第二期次主要形成玄武巖，第三期次是規(guī)模最大的火山噴發(fā)活動(dòng)，主要形成英安巖，厚度較大。

研究區(qū)二疊紀(jì)火山巖相類型劃分為四種：(1)空落相；(2)火山噴發(fā)沉積相(3)火山碎屑流相；(4)溢流相。

對(duì)二疊紀(jì)火山巖的巖性、空間分布研究，能夠?qū)ο路蜌鈨?chǔ)層位置及構(gòu)造的圈定提供一定依據(jù)。