曹自成,蔣華山,張俊程,耿 峰,沙旭光,郝建龍,李 通,郭小文,陶 澤,3

1.中國石化 西北油田分公司,烏魯木齊 830011;2.中國地質大學(武漢) 構造與油氣資源教育部重點實驗室,武漢 430074;3.長江大學 油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,武漢 430100

塔里木盆地是我國陸上面積最大的含油氣盆地[1],盆地周緣被造山帶所圍限,北側為天山造山帶,南側為西昆侖—阿爾金造山帶,呈現(xiàn)了典型的盆山構造格局。盆地內油氣資源豐富,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)塔河、哈拉哈塘、順北、塔中等多個億噸級大型油氣田。塔里木盆地屬大型多旋回疊合盆地,前人利用重力、航磁、電測深剖面等技術對塔里木基底的結構展開了大量研究[2-3]。郭召杰等[4]以塔里木中央磁異常帶為界線劃分了南北塔里木盆地;張耀榮等[5]將塔里木分為以北東走向條帶狀分布正航磁異常為主要特征的南塔里木地塊及以寬緩負航磁異常的北塔里木地塊。楊鑫等[6]認為南塔里木地塊基底為古元古界片麻巖—麻粒巖,北塔里木是以新元古界阿克蘇片巖為主的低變質基底,南華紀—震旦紀地層在元古界基底背景之上沉積。塔里木盆地周邊露頭及盆內鉆井資料表明,受羅迪尼亞大陸裂解影響,庫魯克塔格、阿克蘇、西昆侖等地區(qū)發(fā)育大量南華紀—震旦紀裂谷[7-8]。但針對盆內前寒武紀基底的研究大多數(shù)集中于阿爾金斷隆[9]、鐵克里克斷隆[10]、柯坪斷隆[11]、庫魯克塔格斷隆[12]等盆地邊緣地區(qū)。盆內受顯生宙沉積物覆蓋限制,鉆遇前寒武紀基底的鉆井有限,研究資料較少,深部地層研究程度低,盆地的基底結構特征缺乏系統(tǒng)全面的認識。塔西南地區(qū)除北部山前露頭及個別鉆井[13-14]揭示前寒武紀基底地層外,大部分區(qū)域基底埋深大,基底礦物組成、地層結構等資料很難獲取,客觀上為準確識別基底特征、刻畫基底結構等工作帶來了困難。

本文基于鉆遇前寒武紀基底新的鉆井、巖屑樣品同位素年齡數(shù)據(jù)、地震、大地電磁和電測深剖面等資料,綜合分析了塔西南地區(qū)前寒武紀基底結構及其演化過程,闡述了前寒武紀構造對下寒武統(tǒng)地層沉積的控制作用,以期為南華紀—震旦紀裂谷分布、震旦系及下寒武統(tǒng)烴源巖分布及油氣富集有利區(qū)評價提供支撐。

1 區(qū)域地質概況

塔西南地區(qū)位于塔里木盆地西南,毗鄰西昆侖及鐵克里克構造帶,包括巴楚隆起南緣和西南坳陷、麥蓋提斜坡、山前凹陷等構造單元(圖1)。塔里木盆地發(fā)育經(jīng)歷多期地質事件,具有復雜的構造演化過程,是典型的多旋回疊合盆地。前寒武紀地質演化先后經(jīng)歷了太古代陸殼生長、元古代哥倫比亞超大陸匯聚及解體[15-16]、羅迪尼亞超大陸聚合—裂解事件[17]。現(xiàn)有資料表明,阿爾金地區(qū)的阿克塔什雜巖體是研究區(qū)最古老的巖體(3.5 Ga)[18],其代表塔里木板塊可能存在古太古代基底。盆地周緣廣泛出露的2.6～2.4 Ga的TTG巖石組合代表了初始大陸地殼的生長[19-21]。古元古代中—晚期(2.1～1.8 Ga),受哥倫比亞大陸聚合和裂解事件影響[22-23],塔里木盆地發(fā)育了一系列俯沖造山和陸內裂谷,并由多個分散的小地塊最終聚合形成了塔里木前寒武紀基底。中元古代中期,哥倫比亞大陸裂解[24],塔里木板塊受此影響在盆內部分地區(qū)發(fā)育年齡為1.4 Ga的A型花崗巖[25]及1.55 Ga的基性侵入巖。古元古代晚期—新元古代早期,伴隨著羅迪尼亞超級大陸的聚合[26],南塔里木地塊和澳大利亞板塊發(fā)生碰撞,在盆地內形成大量的碰撞花崗巖。隨后南塔里木地塊和北塔里木地塊發(fā)生匯聚拼合[27],并在760～780 Ma最終拼合成為統(tǒng)一的整體[28]。青白口紀至南華紀早期,受羅迪尼亞超大陸裂解影響,塔里木板塊與澳大利亞板塊分離[29],盆地內部處于拉張的構造環(huán)境[30],發(fā)育多個裂谷盆地。南華紀晚期—震旦紀早期,盆地內部構造環(huán)境由裂陷向坳陷轉變[31]。震旦紀末,塔里木板塊受柯坪運動影響產生區(qū)域性抬升剝蝕,盆地內部形成大量前寒武紀地層與寒武系的不整合面。

圖1 塔里木盆地西南地區(qū)構造單元劃分、地層柱狀圖及本文數(shù)據(jù)分布

古生代至今,塔西南地區(qū)經(jīng)歷了加里東期、海西期、印支期、燕山期和喜馬拉雅期五期大的區(qū)域構造運動,在前寒武紀地層基礎上自下而上發(fā)育寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系(圖1)。塔西南地區(qū)前寒武紀地層出露較少,僅在葉城地區(qū)及西昆侖山前新藏公路沿線發(fā)現(xiàn)零星的南華系—震旦系露頭。巴楚隆起—麥蓋提斜坡大面積缺失南華系—震旦系[32]。研究區(qū)內已有數(shù)口井鉆遇前寒武紀地層,其多分布于巴楚隆起。其中巴探5井揭示南華系雜色角礫巖,上覆下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組白云巖,缺失下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組及震旦系。BC3井鉆遇古元古界片麻巖,上覆下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組白云巖,缺失南華系—下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組。F1井、T1井和XH1井鉆遇上震旦統(tǒng)蘇蓋特布拉克組巖漿巖,上覆下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組泥頁巖,缺失奇格布拉克組[33-35]。上述資料表明,巴楚隆起及其周緣在前寒武紀可能處于剝蝕高地。

2 數(shù)據(jù)、樣品和分析方法

本文采集了位于塔西南地區(qū)巴楚隆起的BC1、BC2、BC3、BC4和BC5五口鉆井的巖心和巖屑樣品,在對前寒武紀基底巖性特征分析的基礎之上,從巖屑樣品中挑選鋯石開展微量元素及U-Pb同位素地球化學測試。從中國石化西北油田分公司收集了兩條位于塔西南的電測深反演剖面,結合對應的區(qū)域二維地震測線(圖1),對塔西南地區(qū)前寒武紀基底剖面結構進行了刻畫,在此基礎之上,結合大地構造背景對塔西南基底演化進行恢復。

鋯石的分選及制靶工作由河北省誠信地質分析公司(廊坊)完成,隨后對樣品進行透反射光及陰極發(fā)光照相;陰極發(fā)光照相在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室進行。利用激光剝蝕—電感耦合等離子體質譜儀(LA-ICP-MS),對鋯石的U-Pb同位素及微量元素進行測試。ICP-MS 為Agilent 7900型, 激光器為 ArF 193 nm 準分子激光器, 單脈沖能量 200 mJ,本次分析的激光束斑和頻率分別為44 μm和10 Hz。激光剝蝕過程中,采用氦氣作載氣、氬氣為補償氣以調節(jié)靈敏度。每個分析點的采集時間包括大約30 s的空白信號采集和50 s的樣品測試信號采集。鋯石的同位素測試與微量元素含量測試同步進行。

樣品的分析使用標準諧和鋯石91500作為進行同位素分餾校正,選取沒有裂紋及包裹體的鋯石作為測試對象,根據(jù)鋯石的成因及陰極發(fā)光特征確定測試位置。測試數(shù)據(jù)使用ICP-MSdatacal10.8處理,譜圖使用ISOPLOT4.0繪制。由于所采集的鋯石含有大量新元古代之前的年齡值,因此對于大于1 000 Ma的鋯石,其可能存在一定程度的鉛丟失,采用207Pb/206Pb表面年齡;對于小于1 000 Ma的鋯石,由于放射性成因Pb含量低,普通Pb校正的不確定性,采用206Pb/238U表面年齡。

塔西南前寒武紀基底由于其埋深大、結構復雜的特點,單純依靠地震數(shù)據(jù)解釋存在諸多的不確定性,區(qū)域大地電磁及電測深剖面可以對區(qū)域二維地震數(shù)據(jù)解釋提供重要的約束。本文采用了兩條位于塔西南的電測深反演剖面,結合對應的區(qū)域二維地震測線,對塔西南地區(qū)前寒武紀基底剖面結構進行了刻畫,并且對塔西南基底演化進行恢復。

3 基底巖石特征與年代學分析

3.1 基底巖石特征

從BC1井采集的前寒武紀基底巖屑樣品來自南華系,巖性為角礫巖;鏡下可見主要礦物石英和斜長石,礦物多為半自形粒狀,石英含量約為55%～60%,部分經(jīng)歷了后期的變質重結晶作用;斜長石含量約15%～20%,部分經(jīng)歷了蝕變作用變?yōu)榻佋颇?巖屑含量為20%～30%(圖2)。從BC3井—BC5井采集的前寒武紀基底巖屑樣品均來自古元古界。BC2井樣品巖性主要為玄武巖,鏡下呈間粒結構;樣品中主要礦物含量為斜長石約 50%～60%,單斜輝石 10%～15%,角閃石 5%～15%,磁鐵礦等暗色礦物1%～2%。BC3井樣品巖性為花崗片麻巖,鏡下具有變晶結構;主要礦物為黑云母(3%～6%)、粒狀變晶斜長石(20%～30%)、鉀長石(5%～8%)、石英(20%～30%)及少量磁鐵礦(<5%)(圖2)。BC4井樣品巖性主要為輝巖,輝石含量大于90%,含少量角閃石(5%～8%)、斜長石(3%～6%)及少量磁鐵礦(<1%);鏡下呈中粗粒變晶結構(圖2)。BC5井樣品巖性為堿長片麻巖,鏡下呈不等粒片狀、粒狀變晶結構;巖石由鉀長石(條紋長石40%～59%)、斜長石(8%～10%)、角閃石(3%～7%)、輝石(10%～20%)、石英(1%～3%)和磁鐵礦(<1%)等組成(圖2)。

圖2 塔里木盆地巴楚隆起前寒武紀地層樣品顯微特征

3.2 基底巖石年代學分析

大量研究表明,不同成因鋯石的Th/U值及U、Th含量有一定差別。由于U作為不相容微量元素在巖漿作用過程中會產生結晶分異和部分熔融富集,在變質過程中,U、Th在固相重結晶中被排出晶格而降低,因此巖漿來源的鋯石具有較高的Th、U含量,Th/U值一般大于0.4;變質鋯石的Th、U含量較低,Th/U值小于0.1;再沉積循環(huán)來源的鋯石Th/U值及U、Th含量在其之間。

BC1井樣品中的鋯石以無色—淡棕色為主,粒徑在50～250 μm之間,長寬比達到約1∶1.5～1∶2,形態(tài)多呈短柱狀—次圓型粒狀,陰極發(fā)光圖像顯示部分鋯石具有震蕩環(huán)帶(圖3)。對該樣品共分析了60顆鋯石年齡數(shù)據(jù),其中包括52個諧和年齡及8個不諧和年齡數(shù)據(jù);得到四組年齡,分別為761～1 061、1 505～1 644、1 768～1 994、2 005～2 405 Ma(圖4a)。鋯石的Th/U值分布范圍較廣(范圍0.14～1.92,平均0.92),表明其有沉積鋯石的特點。沉積巖鋯石中最年輕的單顆粒鋯石年齡通常代表地層的最大沉積年齡,本次測試中最年輕的鋯石年齡為761 Ma,這表明該地層的沉積年齡可能為南華紀中晚期—震旦紀早期。

圖3 塔里木盆地西南地區(qū)前寒武紀基底樣品典型鋯石陰極發(fā)光圖像

圖4 塔里木盆地西南地區(qū)前寒武紀基底樣品U-Pb鋯石諧和年齡(左圖)及稀土元素球粒隕石標準化模式(右圖)

BC2井樣品中的鋯石多呈短柱狀—粒狀,粒徑在100～300 μm之間,長寬比達到約1∶1.5～1∶3;反射光下呈無色—淡黃色,陰極發(fā)光下具有清晰的巖漿振蕩生長環(huán)帶(圖3)。鋯石的稀土元素配分模式顯示,其具有一致的來源。鋯石的Th/U值在0.19～1.79,平均0.68,表明其為巖漿成因。對樣品中的40顆鋯石進行了207Pb/206Pb年齡測試,結果顯示其年齡在1 821～2 571 Ma范圍。在U-Pb年齡諧和圖上部分點位于諧和線下方, 可能受到后期變質作用影響,鋯石發(fā)生一定程度的Pb丟失(圖4c)。其中32個測點獲得206Pb/238U、207Pb/235U諧和年齡,207Pb/206Pb加權平均年齡為(1 957.1±3.4) Ma,代表玄武巖巖漿的生成年齡。鋯石的稀土元素配分模式表現(xiàn)為Ce正異常,Eu負異常。結合陰極發(fā)光特征可以確定1 957.1 Ma為玄武巖巖漿的生成時間。

BC3井樣品的鋯石多呈柱狀—短柱狀,晶體長度為100～300 μm,長寬比為3∶1之間(圖3),反射光下呈半透明至淺黃色。陰極發(fā)光圖像顯示,鋯石具有清晰的震蕩環(huán)帶,部分鋯石具有變質增生邊。在鋯石核部測試的11個點,產生了一致的加權平均207Pb/206Pb年齡值為(2 708.6±3.3) Ma,核部Th/U值比較高(范圍為0.35～0.98,平均值0.65);結合陰極發(fā)光圖像特征,這些鋯石核部為巖漿成因,(2 708.6±3.3) Ma代表了花崗巖的結晶年齡。在鋯石邊部測試的29個點,得出的一致加權平均207Pb/206Pb年齡值為(1 938±1.6) Ma(圖4e),相較于核部,鋯石邊部Th/U值相對較低(范圍為0.13～1.40,平均值0.58)。鋯石的稀土元素配分曲線顯示,鋯石核部和邊部均顯示輕稀土虧損重稀土富集的特點。但是相對邊部,核部具有明顯的Ce正異常(圖4f)。綜合這些特征,認為(1 938±1.6) Ma代表了花崗片麻巖的變質時代。核部和邊部年齡差表明,鋯石可能經(jīng)歷了多期構造熱事件改造。

BC4井樣品鋯石多呈柱狀—短柱狀、顆粒狀,晶體長度 100～350 μm,長寬比為 1∶1～3∶1,反射光下呈無色—淡棕色;陰極發(fā)光下鋯石多具有震蕩環(huán)帶,大顆粒一般可見明亮的振蕩環(huán)帶,少量鋯石具有重結晶現(xiàn)象(圖3)。測試顯示,鋯石207Pb/206Pb年齡諧和度較高,34個點均位于諧和曲線上,-諧和年齡為(2 055.71±3.2) Ma(MSWD=1.3)(圖4g)。Th/U值為0.15～1.18,平均0.55。鋯石的稀土元素配分曲線顯示出左傾、負Eu異常的一致特征(圖4h),綜合鋯石陰極發(fā)光特征,可以確定輝巖的形成年代為(2 055.71±3.2) Ma。

BC5井樣品中的鋯石均較為自形,形態(tài)以柱狀—長柱狀為主,晶體長度為100～250 μm,長寬比在1～2之間(圖3);陰極發(fā)光圖像中這些鋯石大部分具有清晰的震蕩環(huán)帶和變質邊。選取了鋯石震蕩環(huán)帶及核心共36個點進行207Pb/206Pb年齡測試,測得樣品的上交點年齡為(1 972.82±4.73) Ma(圖4i)。鋯石Th/U值相對較低,范圍在0.12～0.79之間,平均0.30。鋯石的稀土元素配分基本一致,說明樣品中的鋯石具有相同的來源(圖4j)。綜合分析認為,(1 972.82±4.73) Ma為片麻巖的形成年齡。

4 前寒武紀基底剖面結構與演化

4.1 塔西南前寒武紀基底剖面結構

塔西南前寒武紀基底年代覆蓋范圍較為廣泛,根據(jù)巴楚隆起鉆井巖性資料揭示,其可能發(fā)育一套南華紀—震旦紀的沉積建造;下伏基底主要有古元古代(副)片麻巖、(變)花崗巖及溢流玄武巖。前人研究表明,南華紀—震旦紀沉積階段,塔西南主要經(jīng)歷了裂陷—坳陷的構造演化過程[36]。自阿瓦提坳陷到麥蓋提斜坡的電測深反演剖面顯示,巴楚隆起前寒武紀基底主要表現(xiàn)出高電阻率的基底,其揭示的前寒武紀基底性質主要以巴楚隆起北緣的早新元古代溢流玄武巖(XH2井)、古元古代花崗巖(BC3井)和古元古代片麻巖(BC2井)為主。電測深剖面顯示,寒武系的底界面(T90)表現(xiàn)為一個低阻的連續(xù)界面(圖5a),其對應的區(qū)域二維地震測線顯示T90界面表現(xiàn)為一個連續(xù)的強軸反射界面(圖5b),兩者的對應關系明顯,吻合度很高(圖5)。麥蓋提斜坡前寒武紀基底發(fā)育埋深大于10 km的低阻地層,該低阻地層往昆侖山前有加厚加深的趨勢(圖5a)。相對應的二維地震測線顯示,麥蓋提斜坡前寒武紀基底發(fā)育深層的裂陷結構,裂陷邊界斷裂特征清晰,其所反映的南華紀裂陷發(fā)育特征與電測深剖面顯示的低阻地層特征結構一致(圖5c)。T90界面下發(fā)育一套連續(xù)地震反射特征的地層(圖5b),其直接超覆在南華系裂陷體系之上,該套地層往巴楚隆起方向出現(xiàn)逐漸減薄的特征(圖5)。該套地層揭示了新元古代坳陷期震旦系的沉積。

圖5 塔里木盆地西南地區(qū)電測深剖面和地震剖面解釋(一)

根據(jù)區(qū)域電測深反演及其對應的二維地震剖面揭示的前寒武紀地層特征表明,塔西南前寒武紀基底結構在巴楚隆起表現(xiàn)為寒武系直接覆蓋于古元古代古老基底之上,其中巴楚隆起西北緣受到早新元古代溢流玄武巖的改造作用(BC1,圖5)。而在麥蓋提斜坡—昆侖山前地區(qū),其剖面結構顯示為古元古代古老基底—南華紀裂陷層—震旦紀坳陷層的三層結構(圖5),該結構給塔西南前寒武紀關鍵構造事件提供了直接參考。

圖6展示了更為精細的塔西南地區(qū)前寒武紀基底結構的電測深反演和對應的二維地震剖面解釋結果。電測深剖面反演結果揭示,自BC5井到MD8井前寒武紀地層中發(fā)育多個高阻隆起(圖6a)。鉆井結果揭示BC5井前寒武紀基底為古元古代片麻巖,瑪探1井前寒武紀基底為古元古代花崗巖(圖6a)。BC5井的古元古代片麻巖地震反射特征主要以平行的強反射為主;古元古代花崗巖地震反射特征主要表現(xiàn)為斷續(xù)—中等反射特征(圖6b)。地震剖面解釋結果表明,塔西南地區(qū)寒武紀—前寒武紀地層多呈角度不整合(圖5和圖6)。南華紀發(fā)育一系列正斷層控制的裂谷沉積,與下覆雜亂的反射特征不同,裂谷內部沉積地層總體表現(xiàn)為連續(xù)層狀地震反射特征(圖6b)。震旦系地層總體表現(xiàn)為連續(xù)的層狀反射特征,部分地區(qū)出現(xiàn)非連續(xù)—強反射特征的火山碎屑巖反射特征(圖6b)。圖6所顯示的震旦系與圖5出現(xiàn)明顯的差異,圖5顯示震旦系往南逐漸加厚的特征,而圖6所顯示的震旦系受到2個高阻隆起的控制,局部發(fā)育,其上覆的下寒武統(tǒng)也受到該隆—坳結構的影響。圖5和圖6所揭示的前寒武紀基底特征表明,塔西南地區(qū)新元古代整體經(jīng)歷了南華紀—震旦紀的裂陷—坳陷的演化過程。但是裂陷末期在廣大的塔西南形成了局部的隆—坳結構(圖6),其對坳陷期震旦系的沉積和下寒武統(tǒng)的沉積有著重要的影響。

4.2 塔西南前寒武紀基底演化

巖漿巖及碎屑巖的鋯石年齡能為地質歷史上構造—熱事件提供最直接的證據(jù)。本次研究5口鉆井呈現(xiàn)出多組年齡數(shù)據(jù),分別為2.1～1.8 Ga、1 505～1 644 Ma和761～1 061 Ma,其中2.1～1.8 Ga的年齡數(shù)據(jù)最為普遍(圖4)。根據(jù)鉆井揭示的基底年齡數(shù)據(jù),結合電測深反演和區(qū)域二維地震剖面解釋結果表明,塔西南前寒武紀基底演化主要經(jīng)歷了5個階段(圖7)。

圖7 塔里木盆地西南地區(qū)中—新元古代構造演化

塔里木盆地南部具有2.4～2.3 Ga的古陸核,后期主要經(jīng)歷了三期火成巖入侵及變質作用,分別為2.0～1.75 Ga[37]、1.0～0.9 Ga[38-39]和 800～780 Ma[40-41]。本次研究的塔里木前寒武紀基底年齡揭示,2.1～1.8 Ga數(shù)據(jù)最為普遍(圖4),其表明了塔西南地區(qū)在古陸核基礎上發(fā)生的一期廣泛的火成巖入侵及變質作用[42-43]。古元古代時期,全球范圍內發(fā)生了大規(guī)模造山事件,多個古老克拉通聚攏拼合形成了哥倫比亞超大陸[44],塔里木陸塊成為哥倫比亞超大陸的一部分[41,45]。塔里木陸塊在哥倫比亞超大陸匯聚期間經(jīng)歷了碰撞造山運動。本研究中BC3井片麻中出現(xiàn)的(1 938±1.6) Ma及BC5井堿長片麻巖中出現(xiàn)的1 972 Ma的鋯石年齡表明,巴楚隆起經(jīng)歷了2.0～1.9 Ga的變質作用。BC2井玄武巖中(1 957.1±3.4) Ma及BC4井輝巖中2 055 Ma的鋯石年齡說明巴楚隆起在2.0～1.8 Ga之間也發(fā)生了大規(guī)模巖漿熱事件。

隨后在1.7 Ga時哥倫比亞超大陸開始發(fā)生裂解,在此拉張背景下形成了阿喀孜基性巖墻、約1.4 Ga 的 A 型花崗巖[25]以及晚期約1.1 Ga的A型花崗巖[46],表明在中元古代,塔西南主要處于伸展構造背景(圖7a)。直到約1.0 Ga,塔里木西南地體匯聚到澳大利亞北緣[40](圖7b)。

在塔西南地體匯聚到澳大利亞北緣的演化階段,是否存在和全球格倫維爾造山運動相對應的造山事件是地質學家廣泛討論的問題。其中格倫維爾造山運動在澳大利亞北緣記錄了大量的火成巖和變質巖的形成,但是塔西南地塊目前缺乏相關的證據(jù)表明該造山事件對塔西南的影響[47]。相關研究認為稍晚于1.0 Ga時,塔里木中部的洋殼向-南俯沖,在850～840 Ma于塔里木西南地體上形成初生的弧后盆地(圖7c),其沉積以塞拉加茲塔格群上段的火山—沉積地層為代表[48]。本研究在巴楚隆起的北緣記錄了早新元古代的溢流玄武巖(BC1井),該年齡記錄了羅迪尼亞大陸裂解地質事件。該火成巖事件主要集中在巴楚隆起的北緣(圖6)。同時,在塔里木盆地周緣也記錄了該次新元古代的巖漿活動事件,其發(fā)育背景可能是在羅迪尼亞大陸裂解早期沿先存斷裂出現(xiàn)的巖漿噴發(fā)。

進入南華紀早期,羅迪尼亞大陸在受超級地幔柱活動影響裂解的背景下[49],塔里木板塊與澳大利亞板塊分離,塔里木內部處于強烈的拉張環(huán)境。巴楚地區(qū)的方1井、同1井及塔中的塔參1井[50]等均鉆遇南華紀巖漿巖。BC1井碎屑鋯石年齡數(shù)據(jù)(圖8)表明,在全部52個數(shù)據(jù)中,761～1 061 Ma占17.3%,1 505～1 644 Ma占5.8%,而1 768～2 405 Ma的年齡占76.9%。新元古代的物源較少,而古元古代的物源占比較大,這表明BC1井的物源可能主要來自于巴楚隆起附近太古宙基底的巖漿巖及變質巖。

圖8 塔里木盆地西南地區(qū)BC1井碎屑鋯石 207Pb/235U年齡頻譜

田雷等[51]指出該期巖漿巖的地球化學特征表明,南塔里木地區(qū)處于較強的拉張環(huán)境,同時強烈的火山活動使巴楚地區(qū)地層抬升成為剝蝕區(qū),因此整體缺失南華紀地層;而較強的拉張作用,使塔西南地區(qū)處于裂陷發(fā)育期[52]。電測深反演剖面和二維地震剖面均顯示了前寒武紀的裂陷結構(圖5和圖6)。隨著塔西南油氣勘探的進一步深入,越來越多相關地震和航磁資料揭示,塔西南發(fā)育兩支北東向分布的南華紀裂谷[51](圖9):一支位于斜坡中段,可能延伸至巴探5井,為羅南裂谷;另一支位于斜坡東段延伸過玉北1井,為玉北裂谷[53]。受羅南裂谷影響,巴探5井沉積南華紀雜色角礫巖(圖3 和7d)。

圖9 塔里木盆地西南地區(qū)南華紀裂谷分布[51]

南華紀末期,塔里木盆地整體發(fā)生構造抬升活動,這次抬升導致盆內構造由裂陷向坳陷體系的轉換,盆內拉張作用逐漸減弱,塔西南裂陷與塔西南整體相互連通,并在海侵背景下接受沉積。同時,塔西南在南華紀形成的隆坳結構,直接控制了震旦系和下寒武統(tǒng)的沉積分布(圖7e)。

5 結論與認識

(1)塔西南地區(qū)多口鉆井揭示前寒武紀基底地層多樣,年齡分布范圍較廣,巖性復雜,包括古元古代片麻巖、花崗巖、輝巖、堿長片麻巖以及南華紀角礫巖等。前寒武紀基底鋯石多期年齡可能代表了多期構造—巖漿事件,其中包含2.1～1.8 Ga、1 505～1 644 Ma和761～1 061 Ma三組年齡,其中2.1～1.8 Ga的鋯石年齡數(shù)據(jù)最為普遍。

(2)塔西南前寒武紀基底剖面結構揭示,在巴楚隆起區(qū)為古生界直接覆蓋在古元古代變質巖/花崗巖之上;在麥蓋提斜坡—西南坳陷表現(xiàn)為典型的三層結構,最底部為古元古代變質巖/花崗巖,上覆為南華紀裂陷—震旦紀坳陷演化過程的沉積建造,其中南華紀裂陷期的隆坳結構控制了震旦紀—早寒武世沉積地層的發(fā)育。

(3)塔西南中—新元古代基底演化主要經(jīng)歷了5個階段:哥倫比亞超大陸裂解期在板塊邊緣發(fā)育火成巖(1.7 Ga);塔西南地塊—澳大利亞板塊匯聚期,主要在塔西南北緣發(fā)生巖漿活動,發(fā)育溢流玄武巖(約1.0 Ga);北塔里木地塊—南塔里木地塊匯聚期(800～900 Ma),形成以塞拉加茲塔格群為代表的弧后盆地,受熔融地幔物質上涌的影響,盆內發(fā)生火成巖侵入活動;南華紀塔西南受羅迪尼亞大陸裂解的影響,塔西南進入裂陷期(760～640 Ma),盆內伴生巖漿活動;震旦紀塔西南進入坳陷階段(<635 Ma)。

致謝:感謝編輯及審稿人對文章的大力斧正及詳細修改,感謝中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院的相關工作人員對本文獲取相關測試樣品提供的幫助!

利益沖突聲明/Conflict of Interests

所有作者聲明不存在利益沖突。

All authors disclose no relevant conflict of interests.

作者貢獻/Authors’Contributions

曹自成、蔣華山、耿峰、沙旭光、郝建龍及郭小文參與實驗設計;張俊程、李通及陶澤完成實驗操作;曹自成、陶澤和張俊程參與論文寫作,所有作者均參與了文章的修改。所有作者均閱讀并同意最終稿件的提交。

The study was designed by CAO Zicheng, JIANG Huashan, GENG Feng, SHA Xuguang, HAO Jianlong, and GUO Xiaowen. The experimental operation was completed by ZHANG Juncheng, LI Tong and TAO Ze. The manuscript was drafted by CAO Zicheng, TAO Ze and ZHANG Juncheng and revised by all the authors. All the authors have read the last version of paper and consented for submission.