(北京大學石油與天然氣研究中心，北京大學地球與空間科學研究所，北京100871)
作者簡介:毛翔，男，研究生，郵箱:maoxiang.pku @ 163.com。
摘要:本文收集了新疆北部已報道的晚古生代火山機構136個，其中準噶爾盆地周邊23個，主要集中在博羅科努山、博格達山和克拉梅裏山，涵蓋了破火山口、火山穹窿、層狀火山和錐形火山等多種類型的火山機構。準噶爾盆地發現和識別出85個火山構造，主要分布在西北緣的白克斷裂帶、三南凹陷、滴水泉凹陷和五彩灣凹陷三個凹陷和六個凸起(夏衍凸起、三個泉凸起、貝蒂凸起、迪南凸起、滴水泉凸起和北三臺凸起)。盆地內火山機構的分布主要受海西期斷裂系統控制，大致沿斷裂北東向和NWW向分布，在斷裂交匯處最為發育。由於後期改造，晚古生代火山巖普遍遭受剝蝕，發生強烈變形、風化剝蝕、淋濾改造。在目前的深地震資料下，很難識別完整的火山機構。不同地區火山機構的破壞和轉化方式不同:車排子隆起玄武巖區和西施隆起安山巖區以構造破壞為主，北三臺隆起以風化、剝蝕和淋濾為主(與其石炭紀長期的陸上環境有關)，五彩灣以埋藏為主。準噶爾盆地晚古生代火山機構主要分布在泥盆紀至早石炭世的海洋環境中，而晚石炭世至二疊紀主要分布在陸相環境中。盆地及周圍火山巖反映了噴發環境從水下到水上、從大陸邊緣到內陸的變化趨勢。
關鍵詞:準噶爾盆地；火山機構；沈積環境
準噶爾盆地晚古生代火山分布及發育環境研究
毛翔、李、
(北京大學石油與天然氣研究所；北京大學地球與空間科學學院，北京100871
文摘:收集和分析了新疆北部136座古生代火山，其中包括準噶爾盆地邊緣的23座火山，它們主要集中在波羅克努山、博格達山和喀拉梅裏山。它們可分為4類，如破火山口、火山穹丘、層狀火山和火山錐。準噶爾盆地還有85座火山，主要分布在準噶爾盆地西北緣的克-白斷裂帶，3個凹陷(三南凹陷、滴水泉凹陷和五彩灣凹陷)和6個隆起(夏衍隆起、三個泉隆起、貝蒂隆起、迪南隆起、滴水泉隆起和北三臺隆起)。盆地內的火山主要受海西期斷裂系統控制，沿北東向和NWW向斷裂分布，在斷裂交匯處最為發育。後期風化淋濾作用的長期改造，使火山在現有水平下難以從地震資料中識別。火山破壞模式和蝕變類型的區域差異較大:在車排子隆起玄武巖區和西施隆起安山巖區，構造作用是主要的破壞模式；在北三臺凸起，風化和淋濾是主要因素(這可能是由於該地區在石炭紀曾長期處於大陸環境)；而在五彩灣凹陷，埋藏是主導因素。古生代火山主要分布的大部分地區從泥盆紀到早石炭世屬於海洋環境，從晚石炭世到二疊紀屬於大陸環境。準噶爾盆地邊緣和盆地內的火山巖表現出從海底到大陸、從大陸邊緣到陸內的噴發環境變化趨勢。
關鍵詞:準噶爾盆地；火山；沈積環境
介紹
準噶爾盆地位於中國新疆。北以中蒙邊境的阿爾泰山為界，南以博格達山和哈比爾的加山為界。盆地呈三角形，東西長1120km，南北寬約800km，面積380000km2。它是中國第二大盆地。盆地海拔在500米至1000米之間，總體上東高西低。
晚古生代，準噶爾盆地所屬的古亞洲洋構造域處於古亞洲洋盆向北漂移、洋殼逐漸減薄、陸殼未完全形成的過渡時期。地殼活動強烈，火山活動頻繁，火山巖地層的分布約占全盆地面積的三分之二。近年來，準噶爾盆地西北緣斷裂帶、東準噶爾陸東-五彩灣克拉美麗等地區晚古生代火山巖地層油氣勘探取得大量突破，表明石炭-二疊系火山巖已成為準噶爾盆地油氣勘探的重要目的層。火山機構是巖漿到達地表的通道，其規模和分布特征對研究火山巖和火山巖儲層具有重要的指導作用。因此，弄清準噶爾盆地火山機構的分布和發育環境具有重要意義。
根據晚古生代火山活動時期準噶爾盆地的構造背景和沈積環境，前人做了大量的研究，如:金軍等[1]，吳曉誌等[2]從地球化學角度分析了準噶爾盆地乃至北疆石炭系的沈積環境，[3]，吳等[4]，王方正等[5]從地球化學角度研究了準噶爾盆地蔡五灣。然而，現有的對火山機構分布的研究多局限於準噶爾盆地局部地區(如文獻[6]~[8])，而全盆地的研究多針對火山巖分布[2，9]，沒有對整個準噶爾盆地火山機構的特征、分布及發育環境進行研究。本文收集了前人報道的準噶爾盆地火山機構，系統總結了火山機構在全盆地的分布特征，並結合前人相關火山活動期間的沈積環境研究，分析了火山噴發環境。
1的地質背景
準噶爾盆地屬於哈薩克斯坦板塊及其邊緣活動帶的東延部分，位於中亞構造域(古生代)和特提斯構造域(中新生代)之間，是塔裏木板塊、哈薩克斯坦板塊、蒙古板塊和阿爾泰造山帶的交匯處。盆地西北緣為中生代沖斷帶，南緣為新近紀沖斷帶。東北緣古生代造山帶是推斷盆地腹地構造整體性的重要線索和依據。
地質上，準噶爾盆地位於晚古生代中亞兩個巨型馬蹄形島弧火山巖帶之間的增生楔雜巖之間，是大洋盆地最新閉合的部分。與增生楔礦床相比，島弧雜巖帶具有剛性特征。準噶爾盆地是壹個典型的疊合盆地，主要經歷了古生代末島弧增生、陸塊組合、中生代初熱點伸展和新生代南緣前陸盆地發育三個階段。
2準噶爾盆地及鄰區火山機構的分布
新疆北部發現並識別出晚古生代火山機構136，位於準噶爾和唐三湖盆的23個外圍地區和113(圖1)。
2.1準噶爾盆地周邊火山機構分布及特征
準噶爾盆地外圍已報道23個火山機構，主要集中在博羅科努山、博格達山和克拉梅裏山。此外，吐哈盆地南部的壹些火山機構呈V字形分布。準噶爾周圍發現的火山機構涵蓋了火山口、火山穹丘、層狀火山、錐形火山等多種類型的火山機構。
圖1新疆北部及石炭系-下二疊統火山巖分布圖(火山巖分布根據文獻[10]；根據文獻[6 ~ 8，14 ~ 17]的火山分布
環形山包括爆炸環形山和塌陷環形山，分布數量較多，往往具有以下特點:(1)環形山多為圓形或橢圓形盆地，中心凹陷；(2)面積為1 ~ 5 km2；；(3)出露在破火山口的火山巖和火山碎屑巖呈環狀分布；(4)內側巖層產狀平緩，向中心傾斜，外側巖層產狀變陡；(5)常有1或數條火山通道，但大部分被充填，火山頸具環狀結構；(6)火山口在平面上呈圓形、橢圓形或環形；(7)破火山口的火山碎屑巖常發育強烈的圍巖蝕變，並呈分帶性；(8)塌陷角礫巖分布在塌陷火山口內。
準噶爾周邊火山穹窿特征最突出:(1)地層呈環狀分布，向外傾斜；(2)頂部傾角平緩，壹般為10 ~ 20°，向側面逐漸變陡；(3)穹窿中央壹般有1至數條火山通道，但大部分被充填，通道直徑約為1km；(4)火山角礫巖在通道周圍呈斷續環狀分布。另外，阿齊山地區的紅山爆巖鐘也是火山穹窿構造。
準噶爾周圍的古火山機構大多經歷了嚴重的風化和侵蝕，許多只保留了火山通道和火山頸。因此，火山通道和火山頸是本區最常見的古火山機構，其特征如下:(1)多數位於火山口中心或火山穹窿頂部；(2)形狀多為圓形、橢圓形或近圓形；(3)直徑壹般為200 ~ 500 m，但數十米、近千米的直徑也有發現；(4)環向和徑向裂紋分布在通道周圍；(5)河道周圍常有蝕變帶；(6)巖體柱狀節理發育，可見點狀構造和流動構造；(7)巖體與圍巖的接觸帶較陡。
2.2準噶爾盆地火山構造分布及特征
通過野外調查、文獻研究和地震解釋，準噶爾盆地發現並識別出85個火山構造，主要分布在白克斷裂帶、西北緣的三個凹陷(三南凹陷、滴水泉凹陷和五彩灣凹陷)和六個凸起(夏衍凸起、三泉凸起、貝蒂凸起、迪南凸起、滴水泉凸起和北三臺凸起)。
由於後期改造，石炭紀火山巖普遍遭受剝蝕，發生強烈的變形、剝蝕、風化和淋濾作用。在目前的深地震資料條件下，很難識別完整的火山機構，不同的火山機構之間往往會發育斷層。不同地區火山機構的破壞和轉化方式不同:車排子隆起玄武巖區和西施隆起安山巖區以構造破壞為主，北三臺隆起以風化、剝蝕和淋濾為主(與其石炭紀長期的陸地環境有關)，五彩灣以埋藏為主。
(1)準西北緣的爆發相和火山通道相主要沿主斷層分布，大體反映了火山機構的位置。火山巖主要為安山巖-凝灰巖和玄武巖，也沿主斷層分布。遠離主斷層的火山巖逐漸被沈積巖取代[6]。(2)地震相反映的長期繼承性活動的火山通道相揭示了北三臺隆起的火山機制。石炭系地下鉆孔巖性主要為火山巖和碎屑巖，火山巖巖性主要為綠色安山巖、安山巖火山角礫巖、灰色凝灰巖、凝灰巖、蛋藍色玄武巖、玄武質火山角礫巖、紫色英安巖、肉紅色流紋巖和流紋質火山角礫巖，碎屑巖主要為黃色凝灰巖礫石。(3)魯西地區觀察到7個火山構造[8]，石炭系-下二疊統大面積出現火山巖。總體上以堿性巖為主，從西北部的基性逐漸向東南部的中酸性轉變。火山巖相在東北-西南方向呈條帶狀分布，西北部的基性火山巖以噴發為主，然後在東南部相繼變為爆發型火山巖和噴發型中性火山巖，在西北方向再次出現爆發相。(4)魯東-五彩灣地區石炭紀火山巖由於後期改造，普遍遭受剝蝕，強烈變形移位。在目前的深地震資料下，很難識別完整的火山機構。石炭系被沈積碎屑巖劃分為兩套火山巖層序，上部火山巖層序自下而上發育基性、中性、酸性火山巖，下部火山巖層序尚缺乏研究。其中，滴南隆起上壹系列縱橫疊加的火山巖主要沿滴水泉北斷裂和滴水泉斷裂呈珠狀分布，火山口往往位於東西向和北東向基底斷裂的交匯處，因此推斷火山機制多為沿斷裂的裂隙噴發，常經歷多次噴發，形成多期火山巖序列[17]。
2.3構造地貌對火山分布的影響
準噶爾盆地古生代火山的分布主要受海西期斷裂系統控制，中生代斷裂對火山機構的隆升有重要影響。火山機構沿斷層呈兩個方向分布:西北邊緣為東北，盆地中北部為西北，盆地東部為東北。火山機構在斷層交匯處最為發育(圖2)。
圖2準噶爾盆地火山機構斷層分布圖
構造和地形對火山機構的分布有重要影響。壹般來說，斷裂帶控制著火山機構的分布，如紅車斷裂帶突出的車排子、魯東隆起、夏衍隆起東西兩側、馬湖凹陷、馬朗凹陷、五彩灣凹陷和地南隆起。地貌影響熔巖流，比如準西北緣。
3準噶爾盆地火山發育環境
根據現有文獻，對盆地內火山巖的時代進行了調查，發現盆地內火山巖主要為石炭紀，特別是早石炭世(圖3)，也發育壹些泥盆紀和二疊紀火山巖。根據測年資料，準噶爾盆地及周邊地區古生代-早中生代火山巖的年齡分布較為廣泛，但以325 ~ 350 Ma為最多，峰值為335 ~ 340 Ma(圖3，表1)。
圖3準噶爾盆地火山巖年齡分布圖
表1準噶爾火山巖年齡表
繼續的
準噶爾盆地泥盆系-下石炭統以海相噴發火山巖為主(晚古生代火山機構此時集中在淺海至海陸交互環境，如圖4)，而上石炭統-二疊紀以陸相噴發火山巖為主(晚古生代火山機構集中在海陸交互環境，如圖4)。盆地及周邊地區的火山巖反映了噴發環境由水下向水中、由陸緣向內陸的變化趨勢。
圖4新疆北部早石炭世(上)和晚石炭世(下)沈積環境-火山分布圖。
晚古生代，隨著海西地槽的閉合，該區海水逐漸向東南退去。到早二疊世，盆地東北緣以沖積扇-河流環境為主，西北緣以殘余海環境為主，南緣以局限海為主。中二疊世中期，受北部海槽海水入侵的影響，盆地東部形成了廣闊的濱海湖泊環境。中二疊世晚期，北海開始東退，湖泊面積減少，局部隆起被侵蝕。晚二疊世早期，環境以沖洪積扇為主，後期地殼沈降。整個盆地東部為海侵沈積序列，盆地腹部和西北緣為沖積扇-河流沈積環境。
早石炭世西伯利亞與哈薩克斯坦板塊碰撞後，東、西準噶爾開始大規模海侵[19]。這壹時期的火山活動主要集中在準噶爾盆地北部阿爾曼臺克-克拉美麗縫合帶後緣的濱海-亞深海環境和烏倫古裂谷區的海陸過渡環境。早石炭世晚期，海侵範圍擴大(圖4)。在此期間，晚古生代火山機構集中在幾個地區，盆地西北緣位於美麗的達拉布特-克拉殘余洋的邊緣，北三臺凸起和三南凹陷位於陸地，滴水泉凹陷、夏衍凸起、三泉凸起、二北泉凸起和滴水泉凸起位於近海環境，五彩灣凹陷位於河湖環境，迪南凸起位於近海環境與河湖環境的過渡位置。因此，推測早石炭世的火山活動可能主要集中在近海環境，其次是陸上-河湖環境。
晚石炭世早期，準噶爾盆地西北和東部的有限洋盆閉合，盆地西、南兩側為瀉湖-陸緣海。博格達三叉裂谷和北天山洋是北疆僅有的深海和洋盆環境。西準噶爾達爾布特山前隆起帶和中央隆起帶以及東準噶爾克拉美麗隆起帶具有陸內伸展構造環境。山前中酸性火山巖沿斷裂帶廣泛發育，中基性火山巖沿中央隆起帶繼承性深大斷裂發育，形成海陸過渡相和濱海火山巖沈積組合[2]。晚古生代，火山機構集中的地區除盆地西北緣外，大部分處於陸地環境。因此可以推斷，晚石炭世準噶爾地區的火山活動大多在陸地上，而早石炭世形成的火山機構大多在此時開始遭受風化和侵蝕。晚石炭世晚期，除西準噶爾托裏以南、與哈比爾嘎-博格達山接壤的南準噶爾、克拉美麗山前南坡海水大面積後退外，準噶爾地區整體隆升[2]。
二疊紀時期，準噶爾地區位於西伯利亞和塔裏木火山區之間。早二疊世，準噶爾盆地外圍海槽基本閉合，盆地內形成許多巨大的坳陷和隆起。中、晚二疊世，沈積範圍擴大；二疊紀末，盆地處於相對平坦狀態，盆地內二疊系頂部廣泛分布，厚度相對穩定[2]。
火山巖油氣藏實例分析
西地地區是準噶爾盆地火山巖油氣藏發育的重要地區之壹。根據西地地區14取心井482m巖心的研究，發現該區發育玄武巖、玄武安山巖、正長斑巖、二長花崗巖、粗面巖、流紋巖、熔融凝灰巖、凝灰巖、熔融火山角礫巖和火山角礫巖。通過對巴山組火山巖的全堿矽圖(TAS圖，圖5)分析發現，該套火山巖主要由基性和酸性巖石組成，中間巖不太發育，表明其具有典型的裂谷火山巖特征。
根據巖心觀察和薄片分析的巖性命名，對研究區單井進行了測井巖性解釋，確定了井控區的巖相類型。在巖性識別的基礎上，井震結合，建立了不同巖相的地震相模型和測井相模型。然後，通過均方根振幅、波形分類等屬性的綜合分析，圈定不同特征的相帶。最後綜合考慮單井鉆井相劃分和地震剖面相劃分的結果以及時間切片上識別的火山口。
研究區熔巖流呈扇形，頂部與噴發中心相連，向下遊分叉，流向低窪地區，隨沈積作用逐漸變化。早期流紋巖分布在火山中心附近，流動不遠。中期安山巖被北緣斷裂疊加，晚期玄武巖堆積受西緣低窪部位控制。空亞相圍繞火山遺跡中心分布，火山噴發中心由東南向西北逐漸移動。總的來說，研究區的巖相以西北部的中基性溢流相為主，中部為爆炸相和火山沈積相，東南部為中酸性溢流相。不同井區主要巖相類型不同，特征明顯。
圖5西地地區石炭系火山巖TAS圖(根據新疆油田資料)
圖6西地地區石炭系火山巖優勢巖性巖相分布預測圖。
5結論
(1) 136新疆北部發現並鑒定了晚古生代火山機構。
(2)準噶爾盆地周邊共報道了23個火山機構，主要集中在博羅科努山、博格達山和克拉梅裏山，涵蓋了破火山口、火山穹窿、層狀火山和錐形火山等多種類型的火山機構。
(3)準噶爾盆地共發現* *識別的火山構造85個，主要分布在西北緣的白克斷裂帶、三南凹陷、滴水泉凹陷和五彩灣凹陷三個凹陷和六個凸起(夏衍凸起、三個泉凸起、貝蒂凸起、迪南凸起、滴水泉凸起和北三臺凸起)；這些火山機構的分布主要受海西期斷裂系統控制，它們壹般沿兩個方向分布，西北邊緣為東北，盆地中北部為西北，盆地東部為東北。火山機構在斷層交匯處最為發育。
(4)晚古生代火山機構在泥盆紀-早石炭世主要分布於海相環境，而晚石炭世-二疊紀主要分布在陸相環境。盆地及周邊地區的火山巖反映了噴發環境從水下到水中、從陸緣到內陸的變化趨勢。
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