2014, Vol. 29
2. 塔里木油田勘探开发研究院, 库尔勒 841000
2. Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Tarim Oilfield Company, Korla 841000, China
随着塔里木盆地石油勘探工作的深入，揭示了古生代火成岩在盆地内部广泛发育.与火山活动密切相关的火成岩体不仅对塔里木盆地不同层系的储层有着重要的改善作用(杨宁等，2005；温声明等，2005；朱东亚等，2010；邢秀娟等，2011；焦存礼等，2011)，同时对油气聚集有着重要的影响(苌衡等，2003；刘春晓等，2004；吕修祥等，2004；李彬等，2010；崔泽宏等，2010；汤良杰等，2012；杨辉等，2013)；此外，火成岩侵位引起上覆沉积岩层上隆错断，反映为散射波增强(刘晓等，2013)，对区域性的构造成图也有着重要的影响，因此研究塔里木盆地火成岩时空展布是许多学者关注及油田需要解决的重点问题.
对于塔里木盆地火成岩的形成与展布，前人已作了很多工作，主要围绕二叠纪火成岩，通过野外露头、钻井及地震资料，研究二叠系火山岩的空间展布情况(蒲仁海等，2011；于常青等，2012)；航磁资料识别盆地盆地基底及火成岩体时具有良好的效果(王耀辉等，2013)，贾承造等(2004)曾用150万航磁测量数据研究了塔里木盆地航磁场的异常特征，并分析了盆地基底结构.本文在前人的工作基础上，利用比例尺120万航磁测量数据，使航磁解释成果更接近客观实际，并结合地震及钻井资料，分析了塔里木盆地二叠纪火成岩展布特征，使得盆地内二叠系火成岩的平面展布形态更加清晰，对研究盆地的构造演化和油气影响具有十分重要的意义.
1 塔里木盆地地层及岩石磁性分析
岩石的磁性是产生磁异常的基础，在塔里木盆地和周边山区前人做了许多的磁性测量工作.塔里木盆地中、下元古界以结晶变质岩为主，该层分布广泛，以片岩、片麻岩、混合岩等为主，测量结果表明磁性一般不大，磁化率平均多在100×10-5 SI；局部片麻岩中存在强磁性区段，平均磁化率在1500×10-5 SI；此外，中、下元古界存在大量的火成岩，以中酸性为主，其次为中基性，中酸性火成岩磁化率多在0~500×10-5 SI变化，基性火山岩磁性较强，平均在10000×10-5 SI，最高可达10400×10-5 SI.
以碎屑岩为主的震旦系地层是无磁或弱磁性的，但局部夹有少量的辉绿岩、玄武岩、粗率岩等中基性火成岩通常具有强磁性，磁化率平均可以达到4300×10-5 SI；二叠纪玄武岩为主的基性火成岩分布较广，盆地内多口钻井资料均见二叠系火成岩(表 1)，二叠系玄武岩平均磁化率多在3000×10-5 SI；二叠纪凝灰岩也具有较强的磁性，如满西1井凝灰岩平均值为1206×10-5 SI.此外，盆地三叠系下统灰绿色粉砂岩、细砂岩也具有一定的磁性；综合认为前震旦系结晶基岩是盆地内的区域磁性层；二叠纪火成岩是除前震旦外分布最广、磁性最强的磁性层.
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表 1 塔里木盆地主要钻井岩芯磁化率统计表(据塔里木油田) Table 1 Magnetization rate statistics of drilling cores in Tarim basin(from Tarim oilfield) |
2 航磁异常特征
钻井及分析资料表明，塔里木盆地沉积岩的磁化率普遍很低，可以视为弱磁化和无磁性，盆地区域磁异常场主要反映了盆地太古代-元古代结晶基底、二叠系火成岩的磁性及构造形态的差异.
塔里木盆地航磁异常变化范围为(-1351～1125)nT，全区磁异常场变化剧烈；从侧面说明塔里木盆地在结晶基底形成后漫长的地质演化过程中，后期岩浆活动较强.
如下图 1所示，塔里木盆地内航磁异常形态比较简单，主要总结为以下几点：(1)盆地 北部为宽缓的负异常；(2)盆地中央为近东西向的正异常；(3)盆地南部磁异常北东向为主，正异常与负异常相互间隔为呈条带状展布；(4)盆地西部巴楚地区表现为区域正异常背景下，负异常呈片状;(5)盆地东南部以北东向负异常为主，近北东向正异常似点状叠加在负异常之上，沿北东向延伸.
 | 图 1 塔里木盆地航磁异常图 Fig. 1 Aeromagnetic anomaly map of Tarim basin |
盆地区域磁异常场由基底航磁异常及盖层的航磁异常组成，为了使规模小且埋深浅的地质体产生的高频异常更快的衰减，突出规模大且埋藏深的地质体产生的低频异常，对研究区的航磁资料进行不同高度的向上延拓处理.盆地内面积较小的局部正磁异常，多由沉积盖层中的局部磁性体引起，在航磁向上延拓异常图上已不存在；盆地西南部北东向的异常条带逐渐连片，表明向上延拓后的航磁异常明显受控于基底航磁响应，向上延拓后的航磁异常能够较好地识别盆地部地质构造的规模和延伸(图 2).钻井及分析测试资料表明，盆地北部基底岩性以片岩和片麻岩为主，磁化率较低，对应航磁异常图中北部宽缓的负异常；盆地南部及西南部基底岩性为新元古代早期的变质岩叠加后期的岩浆岩，强磁化率的岩浆岩条带对应北东向排列的正异常；盆地中部近东西向正异常条带附近的钻井较少，测年及岩性分析表明近东西向的正异常为古元古代花岗岩的磁性响应(邬光辉等，2012).
 | 图 2 塔里木盆地向上延拓20公里航磁异常图Fig. 2 Aeromagnetic anomaly map of upward continuation for 20 km of Tarim basin |
盆地基底断裂与火山活动密切相关，大型的基底断裂常伴随岩浆活动，造成断裂两侧物质存在差异，在航磁异常中将有明显特征，如出现异常梯度带、线性异常带和串珠状分布的异常带等.
3.1 基底断裂分布
本文主要应用塔里木盆地120万航磁测量数据开展盆地断裂构造的综合解释，应用航磁异常推测盆地断裂构造的标志如下：
①不同特征区域磁场的分界线，一般为深大断裂和大断裂的反映，断裂两侧不同的磁场特征多反映基岩性质的差异；②磁异常的梯度带，它往往是不同性质、不同深度磁性体的边界，以垂直运动为主的断裂或水平位移不大的断裂多表现此种异常特征；③磁异常的错动线，它是断裂的另一种表现形式，多表明沿断裂两侧基岩或地质体发生了水平位移；④线性磁异常带、串珠状磁异常分布带等.基于航磁异常、向上延拓等多种资料、方法解释断裂构造，得出了识别基底断裂的分布图(图 3).
 | 图 3 塔里木盆地航磁资料识别的基底断裂分布图Fig. 3 Basement faults distribution map of Tarim basin based on aeromagnetic data |
塔里木盆地主要基底断裂，可分为北东向、北西向、近东西向三个方向的断裂，呈直线或弧形展布.北东向基底断裂发育的规模大，延伸长度多在200 km以上，甚至达700~800 km，此方向上的基底断裂走向上近乎平行，呈一定的规律性.东西向基底断裂相对要少，主要分布在盆地北部和西部；北西向断裂主要分部在盆地西北部、中央隆起及盆地西南部，并切错北东向基底断裂.
3.2 火成岩分布
向上延拓后的航磁异常与盆地基底的岩性特征有着良好的对应关系，航磁剩余异常常对应盆地盖层的航磁响应，与沉积盖层中的磁化率较高的岩性体密切相关.
依据塔里木盆地的岩石物性参数特征，火成岩基本具备较高的磁化率，但是基底中的一些变质岩也表现为高磁化率，仅依靠平面磁异常幅度则很难圈定变质岩与火成岩的空间展布.岩浆沿着结晶基底断裂上一系列火山口喷发，其对应的磁异常通常是沿着断裂展布的串珠状高磁异常.依据火山岩的形成机理，提出了一种利用磁异常识别火山机构的方法：利用航磁剩余异常，以磁异常大小为凸凹起伏数据，用磁异常数据进行着色，对磁异常进行立体成图(图 4).依据磁异常空间立体形态及与基底断裂间的空间相关关系，进行火山机构的识别：在基底断裂附近的串珠状、似圆锥型航磁异常，即为火山机构的识别标志，这种现象可以在地震剖面上观测到(图 5)，侵入岩一般分布在深大断裂构造附近，呈现似片状、似圆锥状型磁异常.
 | 图 4 塔里木盆地剩余航磁异常三维显示图 Fig. 4 The residual aeromagnetic 3D graph display map of Tarim basin |
 | 图 5 火成岩体地震特征(剖面位置见图 3)Fig. 5 Characteristics of igneous rock on seismic profile(Location is shown in Figure 3) |
结合盆地地震资料和钻井资料，可将盆地二叠纪火成岩划分为以下几个区带(图 6)：
 | 图 6 塔里木盆地二叠纪火成岩分布图Fig. 6 Distribution map of permian igneous rocks in Tarim basin |
(1)塔北隆起-满加尔凹陷北坡火成岩带
该区位于阿克苏以东，尉犁县以西，在磁性异常上总体为区域负磁异常，在这宽缓背景下的区域负磁异常中出现了一些局部升高磁异常，局部升高的磁异常与基底断裂关系密切，岩性多为花岗岩、英安岩，以中酸性侵入岩为主.
(2)巴楚隆起-塔中隆起火成岩带
该火成岩带由塔中隆起以东，向西至巴楚地区及塔西南地区，向北至阿克苏；该区带火成岩在磁异常内主要表现为杂乱变化的高值异常，沿基底断裂多呈圆锥状分布，是沿某一岩浆上涌通道上升至当地表的喷发岩，呈水平分布于地层之内，岩性以玄武岩为主，为基性的火山岩；另外还发育一种呈线性分布和面积性分布的高值磁异常区，常沿基底断裂分布，岩性以辉绿岩为主夹杂少量玄武岩及凝灰岩，为沿断裂侵入的基性侵入岩.
(3)东北部火成岩带
该火山岩带位于盆地的东北部，在航磁图上以强度较大的负背景异常为特征，并在负背景场上有变化剧烈的局部异常存在.这一异常特征是沿断裂喷发的中酸性岩体所产生的伴生异常迭加在负背景场上.
(4)盆地南部火成岩带
该火成岩带位于盆地的南部，在区域负磁异常背景上迭加了局部升高的正异常.该带火成岩主要沿断裂发育，岩性以中酸性为主，总体走向为北东向，推测其与阿尔金断裂活动相关.
塔里木盆地的火成岩的发育，与盆地边界的板块强烈活动具有密切的成因联系.盆地内部分布最广的基性火成岩带，是早二叠世时期塔里木板块来自地球深部的地幔柱源的岩浆上升时导致塔里木板块的地壳抬升，造成岩石圈破裂，发生大规模的岩浆作用而形成(陈汉林，2006).盆地北部的中酸性侵入岩带的形成，可能与中天山岛弧与塔里木北缘发生弧一陆碰撞出现大规模俯冲作用有关(陈汉林，1997).
4 结 论
塔里木盆地二叠纪火山岩发育广泛，而且与基底断裂密切相关，在航磁异常图上表现为基底断裂附近的串珠状、似圆锥型航磁异常.通过航磁异常、地震及钻井资料对盆地二叠纪火成岩进行区带划分：盆地北部地区以中酸性火山岩为主；盆地中西部以基性火山作用为主，喷发大量的玄武岩，并有同期的侵入岩发育，是盆地深部地幔柱上涌的产物；盆地南部及东北部以中酸性火山岩为主，与盆地边界的板块强烈活动具有密切的联系.
致 谢 感谢核工业地质研究院柯丹的帮助，感谢编辑的精心审定.
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