桂北南丹-河池构造带晚白垩世岩石圈伸展作用及其对油气成藏条件的影响.pdf

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第 3 O卷第 5期 天艇气比 O I LC A S G E 0 L 0 G Y 2 0 0 9年 1 0月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 0 9 0 5 0 6 1 9~ 0 7 桂北南丹一河池构造带 晚 白垩世岩石 圈伸展作用 及其对油气成藏条件 的影 响 罗 金海 , 车自 成 , 郭安 林 , 程顺 有 , 裴 先治 1 .西北大学 大陆 动力学 国家重 点实验室 地质学系 , 陕西 西安 7 1 0 0 6 9 2 .长安大学 地球科学与资源学院, 陕西 西安 7 1 0 0 5 4 摘要 在广西南丹大厂超大型多金属矿床的中泥盆统礁灰岩中发育大量的天然沥青, 表明这里曾经存在过大厂古油藏。 大厂古油藏东部车河花岗岩属于过铝质高钾钙碱性岩系, 花 岗岩的轻稀土富集, 具有显著 的负E u异常, 富集高场强元素 和大离子亲石元素, 该花岗岩具有壳幔混源的特点。对花岗岩中锆石进行的激光探针等离子体质谱 uP b定年获得了 8 6 . 2 7 0 . 6 8 Ma的加权 平均年龄。结合 区域地质分析认 为, 晚 白垩世 中期 南丹一河池 一带处 于强烈的岩 石 圈伸展状 态, 伸展 背景 下花 岗质 岩浆底辟作用一方面使先存古 油藏受到剥 蚀 , 破 坏 了古油藏 的保 存条 件 ; 另一方 面提高 了该地 区的地 温梯度, 使古生界烃源岩过成熟。晚白垩世 中期的岩石圈伸展作用强度大, 范围广, 对古生界油气系统的破坏作用比较严 重。对南盘江盆地东部古生界油气系统的油气勘探应该着眼于由残存封盖层封闭的次生油气藏。 关键词 花岗岩; 伸展作用; 古油藏; 次生油气藏; 晚白垩世中期; 南丹一河池构造带; 桂北地区 中图分类号 T E l 2 2 . 3 文献标识码 A La t e Cr e t a c e o u s l i t h o s ph e r i c e x t e ns i o n i n t he Na nda n. He c hi t e c t o n i c z o n e o f no r t he r n Gua n g x i Pr o v i n c e a nd i t s i n flu e nc e o n hy dr o c a r bo n a c c u mul a t i o n c o nd i t i o ns L u o J i n h a i , C h e Z i c h e n g , Gu o An l i n , C h e n g S h u n y o u , P e i Xi a n z h i 1 . S t a t e K e y L a b o f C o n t i n e n t a l D y n a m i c s , D e p a r t m e n t of G e o l o g y , N o n h w e s t U n iv e r s i t y , X i ’ a n , S h a a n x i 7 1 0 0 6 9, C h i n a; 2 . S c h o o Z o fE a r t h S c i e n c e a n d R e s o u r c e s , C h a n g ’ Ⅱ n U n i v e r s i t y , X i ’ a n , S h a Ⅱ 耽 7 1 O 0 5 4 . C i n a Ab s t r a c t Gr e a t a mo un t o f n a t ur a l b i t u me n wa s d e v e l o p e d i n t h e Mi d d l e De v o n i a n r e e f l i me s t o n e o f t he Da c ha n g g i a n t p o l y me t all i c o r e d e p o s i t i n N a n d a n, Gu a n g x i p r o v i n c e . T h i s r e v e a l s t h a t t h e r e i s a Da c h a n g f o s s i l o i l p o o l h e r e . T h e C h e h e g r a n i t e i n t h e e a s t e r n p a r t o f t h e Da c h a n g f o s s i l o i l p o o l b e l o n g s t o p e r alu mi n o u s c a l c a l k ali c r o c k s e rie s wi t h h i g h c o n t e n t o f k ali u m.T hi s t y p e o f g r a n i t e, ric h i n l i g h t r a r e e a r t h, i s c o ns i de r e d t o o rig i na t e b o t h f r o m t h e c r us t a n d ma nt l e. I t s h o ws s i g ni fic a n t ne g a t i v e a n o maly o f Eu, a n d i s r i c h i n h i g h fie l d s t r e n g t h e l e m e n t s a n d l a r g e i o n l i t h o p h i l e e l e m e n t s . T h e w e i g h t e d a v e r a g e a g e o f 8 6 . 2 7 0 . 6 8 Ma i s o b t a i n e d t h r o u g h t h e U Pb d a t i n g o f l a s e r p r o b e p l a s ma ma s s s pe c t r u m f o r z i r c o n i n g r a ni t e .Co mb i n e d wi t h t h e a n a l y s i s o f r e g i o n a l g e o l o g y, i t i s i n f e r r e d t h a t t h e Na n d a n He c h i a r e a e x p e rie n c e d s t r o n g l i t h o s p h e r i c e x t e n s i o n i n t h e mi d La t e Cr e - t a c e o u s . On o n e ha n d, t h e d i a pi r i s m o f gra n i t i c ma g ma un d e r e x t e ns i o n al s e t t i ng c a u s e d d e n u d a t i o n a n d d e - s t r o y e d t h e p r e s e r v a t i o n c o nd i t i o n s o f t h e f o s s i l p o o 1 . On t h e o t h e r ha n d, i t i n c r e a s e d t h e g e o t h e r ma l gra di e n t a n d ma d e t h e Pale o z o i c s o u r c e r o c k s o v e r ma t u r e .T he s t r o n g a nd wi de l y s p r e a d l i t h o s ph e r i e e x t e n s i o n i n t he mi d - L a t e Cr e t a c e o us ma d e s e v e r e da ma g e t o t h e Pa l e o z o i c pe t r o l e um s y s t e ms .Th e r e f o r e,s e c o nd a r y o i l /g a s p o o l s s e a l e d b y r e s i d ual c a p r o c ks s h o u l d b e t h e t a r g e t f o r hy d r o c a r b o n e x p l o r a t i o n i n t he Pa l e o z o i c h y d r o c a r bo n s y s . t e m s o f e a s t e rn N a n p a n j i a n g B a s i n . 收稿 日期 2 0 0 90 6 1 2 。 第一作者简 介 罗金海 1 9 6 7 一 , 男 , 教授 , 盆地分析和 山前带构造地质学 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 620 石油与天然气地质第30卷 Keyw ordsgranite;exten sion ;f ossiloilpool ; secondaryoil/gas pool; mid L ateCretaceou s;Nandan H echi tectoniczon e;norther nGu angxipr ovince 广西北部北 西向的南丹 一 河池构造带位于南 盘江盆地东部,是西南侧北西向构造区与北东侧 北东 向构造区的分界构造,该构造带 内的大厂龙 头山地区以超大型的富锡多金 属 矿床 闻名于世 图1。除了多 金 属 矿床之外 ,该地区的 中泥盆 统纳标组发育礁灰岩,礁灰岩属台盆 深水礁 12J 。 大厂锡矿床龙头山礁灰 岩 中发育透镜状 沥青,礁 灰岩顶部 的沥青 曾作 为煤矿 开采了二十多年 旧 J 。 自从 1957年以来 ,大厂地区已开采沥青5 ~ 6 10 。 t l⋯ 。数量如此庞大的沥青 说明,大厂古油藏 具有相当大的规模。对大厂龙头山沥青和 油气 生、储、盖条件的研究 表 明,大厂古油藏的最终破 坏与燕山期花岗岩浆侵入有关 旧 0 。 大厂龙头山出露 的花岗岩体与 富锡 多金 属 矿床的成因密切相关,花岗岩主体出露于南丹 一 河池断裂带内。矿区细 粒 花岗岩 岩床的年 龄 为 138.6MaK Ar法,层 状花岗质 岩石的全岩 K Ar法年龄为93.98 Ma ,黑云母花岗岩 的蚀变 年龄为72 ~ 8 9MaK Ar法 [4J 。矿区黑云母 花岗岩的R b Sr年龄为130 Ma ,斑状黑云母花岗 岩 的Rb Sr年龄 为1 15Ma ,花岗斑岩的年 龄 为 93 Ma【 ⋯ 。可见根据不同的同位素地质年代学方 法获得 的大厂花岗岩的形成 时代之间有比较大的 差异,这可能是 多期岩浆活动所致,也 可能是不同 的测年方法 的精度差异所致。对大厂多金 属矿区 图l广西南丹县大厂 一 车河地区及其邻区地质图 F i g .1Geologicalm apoftheDachang C hehe andits adjacentareasinNandancounty,n orthernGuangxipr ovi n ce 1.逆断层;2.正断层;3.花岗岩;4 .花岗斑岩 花岗岩 的地球化 学 研究 表明,该花岗岩属于过铝 质钙碱性 系列,反映了区内 由印支期的挤压造山 到后期拉张减薄的转换时期发生在燕山晚期 _5j 。 因此,南盘江盆地花岗岩 的地球化学性质与准 确定年不仅可以确定该盆地在燕山期的区域构造 背景,还可以为该盆地古油藏的改造过程及盆地的 油气保存条件提供 一 定的信息。文中选择大厂多 金属矿床东侧约5km处的南丹县车河镇车河花岗 岩图 1进行地球化学和激光探针等离子体质谱 L A ICP MS锆石u P b微区年龄测定 ,确定其 产出环境和形成时代,探讨南盘江盆地在燕山期的 构造背景,分 析花岗质岩浆活动对 油气成藏的影 响,并在此基础上提出该盆地的油气勘探建议。 1 车河花岗岩体的岩石学特征 车河地区的花岗岩体分别侵入于中 一 上 泥盆 统,多金属矿产勘探 的钻井查明地下还有不少岩 体。本文的花岗岩样品采 自车河 西 约 4km 处,采 样点位24 。52’00”N ,1 17 。37’4 0 ” E 。花岗岩体顺层 侵入 至 上泥盆统榴江 组扁豆状灰岩 内,二者 接 触 带具有强烈的矽卡岩化。 样 品为灰 白色细 一 中粒花岗岩,花岗结构。主 要矿物为钾 长石30% ~ 47% ,石英28% ~ 40% ,斜 长石20% ~ 4 5% ,黑云母 2% ~ 3% ,此外还含 有 少量白云母。副矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿 等。岩石的自变质作用比较强烈,部分斜长 石被 蚀变为绢云母或方解石,钾长石被蚀变为高岭石, 黑云母被蚀变为白云母或绿泥石。 样品的测试在西北大学大陆动力学国家重点 实验室完成。主量 元素在日本理学 R IX 2100 X R F 仪上测定,分析误差小于 5% 。微量 和稀土元素在 美国Perki nElm er公司Elan6100D R C型电感耦合 等离子质谱仪IC P MS 上进行,分析精度误差 一 般小于5%。锆石的u P h同位素组成利用四 极杆IC P MSElan6100D RC进行测定。激光剥蚀 系统为德国 MicroLas公司生产的GeoLas200M ,采 用激光束斑直径为 30 m,激光脉 冲为 10 Hz ,能 量为32 ~ 36mJ 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 罗金海, 等. 桂北南丹一河池构造带晚白垩世岩石圈伸展作用及其对油气成藏条件的影响 6 2 1 2 车河花岗岩体的地球化学 花岗岩的 S i O 2 介于 7 4 . 6 6 % 一7 5 . 7 3 %, N a 2 0 K 2 0含量较高 7 . 4 4 % ~ 7 . 9 2 % 且 K 2 O / N a 2 0 1 , T i O 2含 量 极 低 0 . 0 6 % ~0 . 0 9 % , A I 2 0 3为 1 3 . 3 4 %~ 1 4 . 0 0 %, 铝饱和指数 A / C N K为 1 . 1 0~ 1 . 1 9 , 具有壳 源岩石的过铝质特点。岩石 的里特 曼组合指数 为 1 . 3 1~1 . 7 2 , 小于 3 . 3 , 属于钙 碱性岩系。在 S i O 一K 0图解上主体落人高钾 区 域 图略 , 因而总体属于过铝质 的高钾钙碱性岩 系 表 1 。 表 1 车河花岗岩常量元素和微量 元素分析数据 T a b l e 1 C o n t e n t s o f t h e ma j o r e l e me n ts a n d t r a c e e l e me n ts i n C h e h e g r a n i t e s 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 622 石油与天然气地质第30卷 车河花岗岩 的稀土总量比较低46 .610 ~ ~ 60.010 “ ,稀土配分模式图图2显示轻稀土强 烈 富 集,重 稀土相 对亏损[La /Y b。 3.18 ~ 4.64] ;具有强烈的负 Eu异常8‰ 0. 14 ~ 0.18 图2。在原始地幔标准化蛛网图上图3,车河 花 岗岩明显富集T h,U,T a ,Nb,H f ,Tb,Y和 Yb等 高场强元素和大离子亲石 元素K,C s,R b。 3 车河花岗岩 的锆石 U P b年代学 车河花岗岩 中锆石 的阴极 发光CL图像显 示,锆石多为浅黄色 一 无色透明,总体为自形 一 半 自形,以中柱状为主,长 宽主要为2 1 ,粒度多 为120 ~ 230 Ixm ,表现出典型的岩浆韵律环带结构, 没有后期蚀 变 的痕迹,部分锆石含有核 晶 图4。 LaCePrN dSmEuG dTbDyHoErTmY bL“ 图2车河花岗岩稀土配分模式 ㈧ Fi g .2Modechartshowing partitioningofrareearthelements inC hehe g raniteschondritedatafromBoynton ‘‘’ 图3车河花岗岩微量元素蛛 网图 ⋯ Fi g .3Spiderdiagramfortr aceelementsinCheheg ra nites pri mitivemantledatafr omSu n ‘’’ 对锆石 进行 的激光探针等离子体质谱La ICP MSU Pb微区同位素分析得到的 。。。T h / 。。 。U 比值 在0 .48 ~ 2.09之间 ,大于0 .4 表 2,具有岩浆成 因锆石的特征。同时,锆石 。。。T h/ 。 。 。U 比值的变化 区间较大,反映各环带之间以及各锆石颗粒之间 具有较大 的差 异。 除第5和 14 测点之外,19个测点的 。嘶 Pb/ 。。。U 年龄值变化范围较小84 .1 88.3 Ma表2,可 能反 映 这些锆石大 致 同时 结晶。 19个测点的 。嘶 P b/ 。 。 。 U 加权 平均年龄 值为8 6 .270.68Ma 图5。第5和第14测点位于锆石内部核晶 ,其 。∞ P b/ 。竭 U 年龄值分别为824 .6和560.7 Ma ,说明 核晶形成于新元古代。车河 花岗岩 的源岩可能具 有复杂 的演化历史。 图4车河 花岗岩中锆石的阴极发光C L图像 Fi g .4C Limag es ofzir confromC hehegranites 图中圆圈为测点位置,数字为测点年龄/M a 图5车河花岗岩中锆石的 L A IC P M S U Pb谐和图 F i g .5LA ICPM SU Pbconcordi adiagramof zirconfromC heheg ra nites 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 罗金海, 等. 桂北南丹一河池构造带晚白垩世岩石圈伸展作用及其对油气成藏条件的影响 6 2 3 m n n n n 量 蠹 。 q d 餐杂辎 . q 导 一 _【 ∞ H 8 。 _【 n£ I 。.。 £ 0 。. 。 n _【 _【. 。 _【 8 .。 葛_【 。.。 . 【 ∞ .。 ∞ n n . 口 n . n 8 。.。 ∞ c l 。. 。 ∞ 乙 0 。. 。 n _【. 。 n _【 8 .。 £I_【 9 o.。 . _【 _【 ∞. 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A r e v i e w o f t h e r e l a t i o n s h i p s b e t we e n g r a n i t o i d t y pe s , t h e i r o n g i o n s a n d t h e i r g e o d y n a m i c e n v i r o n m e n t s [ j ] .L i t h o s , 1 9 9 9, 4 6 6 0 56 2 6 9 李璞 , 戴植谟 , 邱纯一 , 等. 内蒙和南岭地区某些伟晶岩和花 岗 岩 的钾一氩法绝对年龄测定 [ J ] . 地质科 学 , 1 9 6 3 , 1 1~ 9 1 O 孙涛. 新编华南花岗岩分布 图及其说 明 [ J ] . 地质通报 , 2 0 0 6 , 2 5 3 3 3 23 3 5 1 1 李献华. 华南 白垩纪 岩浆活 动与岩石 圈伸展地质年 代学 与地球化学限制 [ A] . 见 中国科 学院地球化学研究 所 , 编. 资 源环境与可持续发展 [ c] . 北 京 科学 出版社 , 1 9 9
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