Question

准噶尔盆地常见火山岩类型

Answer 1

准噶尔盆地火山岩岩性以中基性喷出岩为主, 酸性喷出岩、 火山碎屑岩次之。 侵入岩、岩脉、碎屑熔岩局布可见。针对盆地发育的主要岩石类型,按岩石的颜色、物质成分、 结构构造、 裂缝发育等特征, 描述如下。

(一) 火山熔岩类

由喷溢出地表的熔浆经过冷凝固结方式形成的岩石类型, 具有火山熔岩结构。这类岩石矿物颗粒细, 其大部分单个晶体不能用肉眼识别, 常含玻璃质, 通常为斑状结构, 常见气孔杏仁构造、 流纹构造以及块状构造。

1.玄武岩

SiO₂含量45%～52%的基性火山熔岩颜色一般较深, 色率35%～65%, 呈暗黑色、风化面紫红色或深褐色, 比重较大, 具有斑状结构 (图3-5D), 由斑晶和基质组成, 基质间粒结构、 间隐结构或拉玄结构, 有时为无斑或少斑细粒结构、交织结构等。斑晶主要为斜长石、辉石等, 其上有轻度方解石蚀变为绢云母化和绿泥石化现象; 基质主要为微晶斜长石杂乱分布, 其间充填钛铁矿、玻璃质、绿泥石、方解石和少量沸石等; 局部见杏仁体, 呈不规则状, 有拉长、 压扁现象, 其间常被石英、 沸石、方解石和绿泥石充填, 可见碎裂构造, 发育裂缝多被方解石等次生矿物多期充填, 常见斑状构造 (图3-5C)、 气孔杏仁构造 (图3-5A, B, D)。 腹部陆梁地区玄武岩的斑晶和基质矿物, 除辉石、斜长石外, 普遍有橄榄石; 东部五彩湾玄武岩又以基质具拉斑玄武结构, 无间隙结构和交织结构而别于西部五八区玄武岩。

图3-5 玄武岩

2. 玄武安山岩

中基性火山熔岩类, SiO₂含量52%～63%。 玄武安山岩是玄武岩和安山岩的过渡种属, 多为斑状结构 (图3-6A), 可见杏仁构造 (图3-6B); 斑晶以斜长石为主, 可见辉石和角闪石斑晶, 基质有斑晶交织结构、 拉斑玄武结构、 玻璃质结构和间隙结构等。

图3-6 玄武安山岩

3. 安山岩

中性火山熔岩类, SiO₂含量52%～63%。安山岩多为灰色、灰绿色、褐灰色 (图3-7A),风化面紫红色或灰绿色, 颜色较浅, 色率约30%。 常见斑状结构 (图3-7B), 气孔杏仁构造 (图3-7C, D)。 斑晶主要为斜长石, 次为角闪石、 辉石和黑云母; 基质为微细、 细条状斜长石杂乱分布, 局部平行排列, 其间充填有绿泥石、 磁铁矿、 钛铁矿、 玻璃质和少量角闪石、 辉石等 (图3-7E), 具安山结构 (图3-7F); 多见气孔、 杏仁体, 杏仁体呈不规则状, 边缘被自生长石充填, 有的充填绿泥石和碳酸盐岩, 局部方解石充填在裂缝中。 安山岩是克拉美丽地区石炭系巴塔玛依内山组出露最广最常见的熔岩类型, 露头上为典型暗红褐色, 岩石多有不同程度的蚀变, 斜长石和角闪石斑晶颗粒大, 含量高。 不同地区, 安山岩类发育稍有差异, 准噶尔盆地北三台-吉木萨尔地区以安山岩为主, 准噶尔盆地西北缘则以玄武质安山岩为主, 准噶尔盆地陆东-五彩湾地区安山岩类相对较少。

图3-7 安山岩

4.英安岩

中酸性火山熔岩类, SiO₂含量63%～69%。斑状结构,块状构造。斑晶主要为斜长石、 石英, 少量角闪石。基质主要由细小的长石质微晶组成, 部分样品呈霏细结构、交织结构、 玻璃质结构 (图3-8A, 3-8B)。

图3-8 英安岩

5. 流纹岩

酸性火山熔岩类, SiO₂含量>69%。 颜色较浅, 色率低, 比重小, 呈斑状结构 (图3-9A), 由斑晶和基质组成。 斑晶主要碱性长石和石英, 偶见斜长石、 暗化黑云母, 辉石更少见, 斑晶斜长石有中等程度的碳酸盐现象, 部分绿泥石、 霏细状长石集合体呈带状分布; 基质多为霏细结构、 球粒结构 (图3-9F) 或玻璃质结构。 常见流纹构造 (图3-9B,3-9C), 有时发育气孔杏仁构造 (图3-9D, 3-9E)、 石泡构造。

6.霏细岩

酸性火山熔岩类, SiO₂含量>69%。 酸性喷出岩中通常存在斑状结构, 也有无斑状结构, 全部由隐晶质组成, 即为霏细岩。 灰黄色、 灰绿色, 具霏细结构 (图3-10A,3-10B)、块状构造。 主要由微晶斜长石和石英组成, 斜长石杂乱分布, 含量约75%, 他形石英微晶均匀散布在斜长石颗粒间, 含量约25%, 另可见少量绢云母、 磁铁矿等暗色矿物。 部分长石斑晶已被铁Ⅲ方解石交代。 局部见角闪石斑晶, 角闪石多已发生蚀变, 另可见少量绢云母、 磁铁矿等暗色矿物。

7.珍珠岩

中酸性火山熔岩类, SiO₂含量>63%。 珍珠岩是一种火山喷发的经急剧冷却而成的玻璃质岩石, 因具有类似珍珠状碎片构造而得名 (王璞珺等, 2008)。 颜色多变, 多呈油脂光泽 (图3-11A)。 最为特征的是具有同心状 (球状、 椭球状、 多面体状) 一涡卷状裂纹构造, 即珍珠构造 (图3-12B)。 珍珠岩属于玻璃质岩石, 稳定性极差, 极易发生蚀变而表现出不同程度的脱玻化或膨润土化, 出现隐晶质或球粒微晶。

图3-9 流纹岩

图3-10 霏细岩

图3-11 珍珠岩

8. 黑曜岩

黑曜岩是一种致密块状或熔渣状的酸性玻璃质火山岩 (图3-12)。 黑色, 玻璃质结构, 具有玻璃光泽与贝壳状断口, 石泡构造 (酸性熔岩中较常见的一种原生的球状构造。 其表面由于黑曜岩中的石泡构造凝固时气体逸出、 体积缩小而产生的具有空腔的多层同心圆球体。 石泡空腔内被微细的次生石英、 玉髓等矿物充填)。 球粒十分发育, 少量排列成层。

(二) 火山碎屑岩类

火山碎屑岩类是介于沉积岩和岩浆岩之间的一种过渡岩石类型, 按其物质组成和成岩方式, 可以进一步分为火山碎屑熔岩、 (正常) 火山碎屑岩 (熔结火山碎屑岩和普通火山碎屑岩)、 火山-沉积碎屑岩 (沉火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩)。 由于火山碎屑沉积岩已经属于典型的沉积岩范畴, 在此, 仅讨论前3亚类。

图3-12 黑曜岩, 老山沟剖面巴塔玛依内山组 (野外露头)

1. 火山碎屑熔岩类

火山碎屑熔岩是介于火山碎屑岩与熔岩之间的过渡性岩石, 熔岩基质中可含10%～90%的火山碎屑物质。 根据碎屑大小可分为集块熔岩、 角砾熔岩、 凝灰熔岩3类。

从分布上看, 往往局限于火口附近, 其碎屑为火山喷发抛入空中的熔岩团或刚性火山块, 落地后被熔岩胶结成岩而成。 所成岩石常具有两方面的特征: ①碎块和胶结物在成分和结构构造上均不一致, 或成分相似而结构构造有差别, 比如: 火山弹被致密的熔岩胶结、 致密的火山块被多气孔的熔岩胶结、 复成分火山块, 包括来自火山基底的异源碎屑被致密或多孔的熔岩胶结, 如旗8井最为典型; ②碎块和碎屑边部有时出现烧熔、 烤裂的迹象, 例如棱角被溶蚀而圆化, 碎块变小或发红, 出现面包壳状裂纹。 该类岩石可能的发育情境包括: ①火山弹、 火山渣从空中坠入熔岩湖而被胶结, 火山颈附近; ②喷发使得通道壁岩石破裂, 并被熔岩胶结, 火山通道壁部; ③火山锥决口, 火山碎屑物被熔岩胶结成岩, 围绕火山通道附近。

图3-13 安山质凝灰熔岩, 百73井,1448.25m, (+)

(1) 凝灰熔岩

安山质凝灰熔岩: 安山质熔浆将火山凝灰物质胶结在一起形成的火山碎屑岩, 其中的火山碎屑物质占岩石成分的10%～90%。 这里的火山凝灰物质是粒度小于2mm岩屑、 晶屑或玻屑及火山尘物质等 (图3-13), 褐色, 具碎屑熔岩结构。 安山质岩屑含铁质较多, 见个别角砾被具安山结构的安山熔岩胶结而成, 熔岩中见有斑晶和基质, 斑晶为斜长石, 基质成分主要为斜长石微晶、 绿泥石、 玻璃质, 见少量绿帘石, 玻璃质未脱玻化。

流纹质凝灰熔岩: 灰色, 由火山碎屑和胶结物组成, 具碎屑熔岩结构。 火山碎屑岩主要为安山岩、 玄武质岩屑和长石晶屑, 被具流纹构造的霏细结构的流纹岩胶结而成。

(2) 火山角砾熔岩

火山角砾熔岩 (图3-14A) 属于火山碎屑熔岩类, 是介于火山角砾岩与火山熔岩之间的一种过渡型岩石类型。 物性比火山角砾岩稍差, 比熔岩好, 钻井取心描述角砾熔岩发育有气孔、 杏仁构造, 也具有斑状结构。 按照岩石常量元素化学成分可以冠以玄武质、 安山质、 流纹质等 (图3-14B, 3-14C, 3-14D)。 在乌夏地区, 流纹质火山角砾熔岩根据成因可以分为4种类型 (表3-3): 再堆积型流纹质火山角砾熔岩 (旗8井, 4563.15～4565.55m)、 岩流自碎型流纹质火山角砾熔岩 (夏201井, 4922～4925m; 风南1井,4469.25～4472.46m) 和泡沫熔岩型流纹质火山角砾熔岩 (玛东1井, 4264.08～4266.78m)。

图3-14 火山角砾熔岩

表3-3 乌夏地区风城组流纹质火山角砾熔岩成因类型划分

再堆积型流纹质火山角砾熔岩球状体为椭球-圆球状 (图3-15A), 基质灰白色, 颜色较球状体浅, 成分为熔浆, 与具有明显玻屑定向排列特征的强熔结成因球状颗粒存在明显差别。 认为其早期射气-岩浆喷发所成的已固结熔结凝灰岩 (火山碎屑流成因) 被后期岩浆喷发爆裂破碎, 并随其后发生的熔浆热液流动, 近距离搬运中快速冷凝固结形成。

岩流自碎型流纹质火山角砾熔岩其中浆屑形态不规则 (图3-15B), 个别内部见晶屑或岩屑, 应为多期小规模爆溢相叠置而成。 每期堆积物上部为岩流自碎型流纹质火山角砾熔岩, 半塑性浆屑发育, 但由于规模小, 气孔易于逸散而不发育。

泡沫型流纹质火山角砾熔岩其中富含球状体 (图3-15C), 推测其为强烈爆发破碎所成浆屑或火山弹, 中下部残余气孔少、 上部增多; 球状体的大小在0.5～2.5cm间, 气孔多见于颗粒较大者, 多见开口笑形态, 气孔中均见充填或半充填的杏仁体, 其中下部几乎全充填 (气孔少), 也称泡沫熔岩。

(3) 隐爆火山角砾岩

需要特别说明的是, 隐爆角砾岩属火山碎屑熔岩类 (图3-15D), 但因其具有特殊的成因和火山通道岩相指示意义, 特将其单独列出。 隐爆角砾岩是熔浆在喷出地表以前, 由于岩浆运移过程中挥发分大量聚集, 在地下爆破释放, 后被熔浆胶结而成的角砾岩。 熔岩角砾成分和胶结物熔岩成分差别很小, 在新鲜面上熔岩角砾不易识别。

图3-15 火山角砾熔岩

隐爆角砾岩可以作为火山通道相的标志性岩石类型。 在百口泉地区靠近克-夏断裂的百重12井亦见有隐爆角砾岩, 推测为裂隙式喷发火山机构的产物。 而在克拉玛依地区远离断裂的克301井, 发育的隐爆角砾岩可能为中心式喷发火山机构形成的火山碎屑岩。

2. 火山碎屑岩类

火山碎屑岩类是火山作用形成的火山碎屑 (占90%以上) 经过压实作用成岩, 按粒度大小分为集块岩、 火山角砾岩和凝灰岩。

(1) 火山角砾岩

火山角砾岩碎屑物质主要由直径2～64mm的岩屑组成, 少量火山灰和晶屑 (图3-16)。胶结物为火山灰或更细的火山物质。 火山角砾结构, 角砾和岩屑在不同的井变化很大, 主要取决于岩浆的性质, 如在克118井角砾和岩屑主要由流纹岩、 霏细岩、 珍珠岩组成, 在克113井角砾和岩屑主要由玄武岩组成, 在克120井则主要由安山岩组成, 均具有角砾和岩屑成分单一的特征, 后期角砾和岩屑具铁质析出呈褐色。 后期火山灰具葡萄石化、 泥化、 绿泥石、 硅化和方解石化, 局部见火山灰残留。 角砾粒径一般0.5～8mm, 最大10cm×32cm, 棱角明显, 局部见塑性浆屑挤压变形、 撕裂状。

图3-16 火山角砾岩

(2) 凝灰岩

凝灰岩是火山喷出地表后, 细粒的火山碎屑物质下落地表堆积固结而成 (图3-17A),火山碎屑物质主要由直径小于2mm的玻屑、 晶屑、 和少量岩屑组成。 凝灰岩的成岩方式以压实固结为主。 根据其含有的火山碎屑成分可以进一步划分为晶屑凝灰岩、 玻屑凝灰岩和岩屑凝灰岩 (图3-17B, 3-17C, 3-17D)。

图3-17 凝灰岩

(3) 流纹质熔结角砾凝灰岩 (含球状体)

该类岩石属于熔结火山碎屑岩类, SiO₂含量一般大于63%。 在该区以夏72井区最为典型, 也是该区火山岩油气藏的主要储集岩层。 在夏201、 夏202等井的取心中均取到这种岩石类型。 其中, 在夏201井第三次取心 (4932～4937.48m) 中该类岩石以不规则圆球状的球状体发育和球状体内部气孔发育为显著特征 (图3-18)。 从内部结构上看球状体之间多见变形玻屑, 呈现假流纹构造。 其中的气孔可以来自两个方面: 一是颗粒内残余气泡逸散而留下的气孔, 二是颗粒自身为多气孔的浮岩碎块, 前者气孔体积大,数量也多。 当然, 颗粒内的气孔也可为后期各种矿物部分充填, 现今所见气孔应为残余型气孔。

(4) 流纹质熔结凝灰岩 (不含球状体)

该类岩石仍然属于熔结火山碎屑岩类, 但其中不含球状体, 颗粒细小, 属于凝灰岩级别。 以镜下玻屑或小规模的浆屑呈一定程度的定向排列为典型识别特征, 目前在旗8井第二筒取心段的下部发现较多。 由于粒度细、 储集物性差, 油田对这类岩石通常不取样进行薄片制作, 其实在其他不少井中仍见有类似岩心, 疑为弱熔结凝灰岩 (图3-19)。

图3-18 流纹质熔结凝灰岩

图3-19 绿泥石化弱熔结凝灰岩

3. 沉火山碎屑岩类

火山碎屑岩和沉积岩之间的过渡性岩石, 形成于火山作用和沉积改造的双重作用之下。 火山碎屑物质90%～50%, 其他为正常沉积物质, 经压实和水化学物胶结成岩。 常见的有沉凝灰岩和沉火山角砾岩 (图3-20)。

图3-20 沉火山碎屑岩类

(三) 次火山岩类

准噶尔盆地次火山岩分布较少, 但基性到酸性钻井均有揭示。 次火山岩类与喷出岩类同源, 只是没有喷出地表, 在近地表冷凝固结形成的浅层至超浅层侵入体。 其代表岩性为玢岩和斑岩。

1. 花岗斑岩

SiO₂含量大于63%, 岩石显肉红色、 酱色, 矿物成分与相应的深成岩——花岗岩和喷出岩——流纹岩相同。 不同的是它具有斑状结构, 表明它是浅成岩 (图3-21)。 花岗斑岩的斑晶含量一般为15%～20%, 主要为钾长石和石英, 有时也有黑云母和角闪石,石英斑晶往往呈六方双锥状, 钾长石为正长石或透长石。 黑云母和角闪石有时可见暗化边, 斑晶通常被熔蚀-基质为微晶斜长石、 石英和少量黑云母, 石英多呈等轴粒状分布于长石粒间。 基质为微晶斜长石、 石英和少量黑云母, 石英多呈等轴粒状分布于长石粒间。

图3-21 花岗斑岩

露头上主要分布在克拉美丽断裂以北的石炭系松喀尔苏组下段和巴塔玛依内山组, 中泥盆统克拉美丽组也有零星分布, 呈岩枝、 岩株形式产出。 在白碱沟西北近6km处巴塔玛依内山组发育环形花岗斑岩岩体, 可能是岩浆沿古火山机构断裂通道侵位形成。

2.二长玢岩

玢岩是具斑状结构的中—基性 (或弱酸性, 如花岗闪长玢岩) 喷出岩、 浅成岩和超浅成岩的总称。 以斜长石及暗色矿物为主要斑晶, 基质多为隐晶质—玻璃质, 如闪长玢岩、安山玢岩、 辉绿玢岩等, 常见闪长玢岩和安山玢岩。

SiO₂含量53%～59%, (Na₂O+K₂O) <8%, 矿物成分与相应的深成岩—二长岩和喷出岩-粗安岩相同, 不同的是它具有斑状结构, 表明它是浅成岩。 斑晶含量一般为10%～30%, 主要为板状中长石和斜长石, 斑晶长石表面具糟化和泥化。 基质由细小柱状斜长石和板状中长石组成, 长石间嵌有他形石英和次生绿泥石 (图3-22)。

3. 辉绿岩

辉绿岩为深源玄武质岩浆向地壳浅部侵入结晶形成, 是成分相当于辉长岩的基性浅成岩 (图3-23)。 辉绿岩为显晶质, 细—中粒, 常具辉绿结构或次辉绿结构。 所谓辉绿结构, 是由自形—半自形的长条形斜长石 (肉眼观察时呈细针状) 构成网格状骨架, 在骨架空隙中充填着大致等粒的辉石颗粒。 深灰、 灰黑色, 矿物成分主要由辉石和基性斜长石组成, 含少量橄榄石、 黑云母、 石英、 磷灰石、 磁铁矿、 钛铁矿等。 基性斜长石常蚀变为钠长石、 黝帘石、 绿帘石和高岭石; 辉石常蚀变为绿泥石、 角闪石和碳酸盐类矿物。 因绿泥石的颜色而整体常呈灰绿色。

图3-22 二长玢岩

图3-23 辉绿岩

4. 闪长玢岩

闪长玢岩是中性浅成岩, 其矿物成分与深成岩闪长岩相同。 主要矿物为中性斜长石和普通角闪石。 具明显斑状结构, 其斑晶多为自形、 宽板状斜长石, 其次为普通角闪石, 偶见黑云母 (图3-24A)。 中性斜长石斑晶其上往往可见环带结构。 基质是细粒至隐晶质,岩石整体颜色多为灰及灰绿色。 闪长玢岩既可以单独呈岩墙或其他小岩体产出, 也可成为闪长岩体的一个局部岩相。

5.安山玢岩

安山玢岩是岩浆岩的一种, 是中性喷出岩安山岩的次生岩石。 安山岩在受到次生变化时, 斜长石往往变成绿泥石、 绿帘石、 高岭石等, 失去光泽, 颜色变绿。 这种变化了的安山岩称安山玢岩, 或称玢岩 (但玢岩有时是一类岩石的总称) (图3-24B)。

图3-24 玢岩