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黄骅坳陷中新生界火成岩的岩石学与地球化学特征及形成

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黄骅 坳陷中 新生界 火成岩 岩石 地球化学 特征 形成
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分类号: 学校代码:密 级: 公开 学 号:士 字 位 文黄骅坳陷中新生界火成岩的岩石学与地球化学特征及形成机理学科名称: 矿物学、 岩石学 、 矿床学作 者 郭永峰 指导老师: 罗静兰 教授西北大学学位评定委员会二〇一二年西北大学学位论文知识产权声明书本人完全了解西北大学关于收集、 保存、 使用学位论文的规定。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅 。 本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索, 可以釆用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到 《中国学位论文全文数据库》 或其它相关数据库。保密论文待解密后适 本丨声 。 对学位论文作者签名 : 指导教师签名 :年 〈 月 丨 日 年 月 日西北大学学位论文独创性声明本人声明 : 所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。 据我所知 , 除了文中特别加以标注和致谢的地方外, 本论文不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果, 也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名 :如; 年 月 丨 日播苗惘安渤海湾盆地黄骅坳陷是在中生代构造演化基础上发育起来的一个中 新生界断陷一坳陷盆地。 本文利用岩心观察、 薄片鉴定、 全岩主微量元素分析、 锆石 定年等方法, 通过对坳陷内中生界酸性 中性 基性火山岩和新生界基性火成岩的岩相学、 地球化学、 年代学等的研究, 追溯盆地的构造演化过程, 探讨火成岩的成因和形成的动力学背景。 研究结果表明 , 黄骅坳陷中新生界火成岩及其相关岩石包括火山熔岩类、 火山碎屑熔岩类、 火山碎屑岩类、 沉积火山碎屑岩类、 火山碎屑沉积岩类和浅成侵入岩类 大类十几种火成岩岩石类型。 中生界火山岩以碱性系列为主 , 从酸性岩到基性岩均表现为富集 和 , 贫 和 轻重稀土分馏强烈。 其中 , 中性岩和酸性岩以低钛、低磷、 富碱、 低铁镁为特征; 基性岩表现为高钛、 碱中等、 高铁镁的特点 。 酸性岩为地壳部分熔融的产物, 但受到地幔物质的混染; 基性岩显示富集地幔的特征, 但可能存在地壳物质的混染; 而中性岩是基性岩浆分离结晶的产物。 新生界火成岩以碱性系列为主,同时存在亚碱性系列岩石, 富集 和 、 贫 和 元素。 以高钛、 富铝,富碱、 低 为特征 , 同样显示富集地幔的特征, 但富集程度减弱 。 研究区中生界火成岩形成于早白至世, 中生界安山岩获得了 ± 和 ± 的错石年龄, 表明为早白垩世中晚期岩浆活动的产物。 多口钻井显示酸性岩和基性岩产出的层位都位于中性岩之上, 但仍属于下白垩统, 表明酸性岩和基性岩为早白垩纪更晚期岩浆活动的产物。 主量和微量元素分析表明 , 研究区中生界中性和酸性火成岩形成于挤压背景下的岛弧环境, 中生界和新生界基性火成岩形成于拉张背景下的初始裂谷环境。 由挤压岛弧环境向拉张初始裂谷背景的转化发生在早白垩世, 热 化学侵蚀作用是这种转化的主要动因 。关键字: 岩性与岩相, 地球化学, 成因机理, 构造背景 , 火成岩, 黄骅坳陷A b s t r a c tH u an gh u a D e p r e s s i o n o f th e B oh a i B a y B a s w a s d e v e l op e d d u r in g t h e C e n o z o i c th eb a s i s o f th e M e s o z o i c t e c to n i c e v o lu t i o n . B y ut i l iz in g su c h r e s e a r c h m e t h o d s a s c o r eo b s e rv a t i th s e c t i o n o b s e rv a t i o n , t r a c e e l em e n t s an a l y s i s an d U - P b d a t in g fo r z i r c o n s ,w es tu d i e d th e l i t h o l o g y a n d l i th o fa c i e s . g e o c h em i s t ry a n d g e o c hr o n o l o o f th e M e s o zo i ca c i d - b a s i c v o l c a n i c s an d t h e C e n o z o i c b a s i c i gn e o u s r o c k s i n t h e H u a n g h u a D ep r e s s i o n r a c e th e t e c t on i c e v o l u t i o n h i s t o r y o f t h e B a s i n a n d d i s c u s s t h e p e t ro ge n e s i s a n d d yn am i c s o ft h e i g n e o u s ro c k s . T h e r e s u l t s h o w s t h a t t h e C e n o z o i c i gn e ou s r o c k s an d a s s o c i a t e d ro c k si n c lu d e v o l c a n i c l a v a , p y ro c l a s t i c l a v a , p y r o c l a s t i c r o c k s ,,, ,目录选题依据及意义研究内容研究思路及方法第二章 区域地质概况区域构造特征盆地演化及地层特征盆地前新生代基底构造演化及地层分布特征盆地新生代构造演化及地层特征第三章 火成岩的岩石类型及空间分布火山熔岩类玄武岩安山岩类英安岩酸性熔岩类火山碎屑熔岩类火山碎屑岩类火山集块岩火山角石乐岩火山凝灰岩沉积火山碎屑岩类火山碎屑沉积岩类浅成侵入岩类第四章 火山岩岩相特征及时空展布规律火山岩的岩相类型及其特征爆发相溢流相火山沉积相浅成侵入相火山岩岩相组合类型及空间展布规律单井火山岩岩相与相序组合火山岩岩相在剖面上的展布规律火山岩岩相平面分布规律新生界火山岩岩相平面分布规律中生界火山岩岩相平面分布规律第五章 火成岩的地球化学特征样品制备与分析方法火山岩岩石系列及其类型火山岩主量元素地球化学特征中生界火山岩主量元素地球化学特征新生界火山岩主量元素地球化学特征火山岩微量及稀土元素地球化学特征中生界酸性岩微量及稀土元素特征中生界中性岩的微量及稀土元素特征中生界基性岩的微量及稀土元素特征新生界基性火山岩微量及稀土元素特征新生界辉绿岩微量及稀土元素特征第六章 火成岩的年代学第七章 岩石成因及动力学背景中生界酸性岩的成因中生界中性岩的成因中生界基性岩的成因新生界基性岩的成因岩石形成的构造环境及地球动力学背景结论参考文献西北大学硕士学位论文第一章 前言选题依据及意义沉积盆地内部发育的火山岩是研究盆地形成的大地构造环境以及探讨盆地形成演化的动力学背景的重要线索 。 对于含油气盆地中的火山岩, 深入研究火山岩的岩石组合、空间分布、 形成时代、 成因及物质来源等信息, 不仅可以反演盆地形成演化的地质作用过程, 同时可以为油气的勘探开发提供重要的依据。 自 世纪以来 , 美国、 俄罗斯、日本、 墨西哥、 印度尼西亚及乌克兰等国家相继发现了具有工业幵采价值的火成岩油气藏 (周动力等, 。 我国 自上世纪九十年代以来也陆续在勸海湾、 准喝尔、 二连、塔里木、 松辽等盆地发现了一批具有相当规模、 较大储量与产量、 以火山岩及其相关岩石为主要储层的油气田 。 随着油气勘探与开发的不断发展, 与火成岩有关的储层越来越多地被发现, 火山岩储层作为油气勘探的新领域, 已经引起了人们极大的的关注和兴趣 ( ; 罗静兰等, 赵海玲等 , ; 袁云峰等,。 我国东部盆地中广泛发育的中新生代火山岩 目前己成为众多油田油气勘探的重要目的层, 具有很好的勘探前景 (程日辉等, 马乾等, 冀国盛等,时应敏等, 陈孔全等, 。 如樹海湾盆地黄弊坳陷 目前已经发现两个千万吨级的整装含油火山岩体, 另外在张巨河、 沈家铺、 扣村、 港深 井区的玄武岩、 辉绿岩及蚀变带等区域也发现了不同程度的油气显示, 充分表明黄弊墙陷火成岩具有较好的油气勘探潜力 ( 肖敦清等, 。 黄弊拗陷作为渤海湾盆地的一部分, 其内部发育的火成岩对于进一步认识潮海湾盆地乃至华北地台的构造演化同样具有重要作用。前人 高知云等, 罗静兰, 高知云, 杜旭东等, 谷俐等,刘中云等, 侯贵廷等, 张超等, 对黄弊 陷火成岩的研究在火成岩的分布、 火成岩类型、 成因、 火山喷发旋回划分、 火成岩形成时代和形成环境等方面获得了很多研究成果。黄弊塌陷火成岩包括中生界和新生界火成岩。 中生界火成岩的岩石类型从酸性的流纹岩到基性的玄武岩均可见到。 空间上南区 、 中区和北区均有分布 , 主要分布在潜山构造带。 南区火成岩主要分布于两个地区 , 一是孔店潜山构造带中南部的王官屯和风化店地区, 二是徐黑潜山构造带。 由下至上火成岩在孔店组、 沙河街组、 东营组、 馆陶组、明化镇组地层中均可见到 。 孔店组火成岩仅分布在南部孔店地区; 沙河街组火成岩在整第一章 前言个场陷内均有分布, 但北区的分布更为广泛; 东营组火成岩主要分布于中北区, 平面上分布范围及厚度较沙河街组均有减小的趋势, 且以浅成侵入的辉绿岩为主; 馆陶组和明化镇组火成岩主要分布于中部和北部地区 , 分布局限, 厚度也明显减小 (高知云 , 。关于中生界火成岩的时代问题, 目前同位素年龄相对比较缺乏, 高知云 ( 给出了风化店地区 个样品的 『和 他等时线年龄为 谷俐等对麥北地区和歧古 井的中基性火山岩的全岩 同位素测年结果表明 , 其时代主要集中于 和 两个阶段。 以往的文献中多数认为风化店火成岩属于晚侏罗世 早白聖世, 根据国际地科联 年国际地层年代表侏罗纪一白至纪的界限 ( 士其应划归早白呈世早期 , 麥北地区中基性火成岩 和 的年龄数据表明其应属于早白里世晚期和三叠纪, 所以黄骅四陷中生界火成岩属于三叠纪和早白聖世, 缺乏侏罗纪火成岩 (张超等, 。 新生界火成岩的同位素年代学研究同样比较缺乏, 高知云 ( 获得 和 两个全岩 一 年龄, 谷倒等 给出的年龄范围为 。关于本区火成岩的形成环境目前有较多研究, 一般认为本区晚中生代为活动大陆边缘拉张环境 (罗静兰、 高知云等, 杜旭东等, 。 新生界玄武岩一般认为形成于板内裂谷环境 (张超, 高知云 。 但对于中新生代火成岩形成的动力学机制目前仍然存在分歧 (张超, , 包括 “主动裂陷” 和 “被动裂陷” 两类观点 ,前者是指由于软流圈对流、 热底辟并导致岩石圈发生热膨胀隆起和区域性裂陷作用 , 后者是指由于区域引张应力场导致发生裂陷作用 , 但二者往往相互叠加和转化 漆家福等,。关于本区火成岩的成因及岩装的演化目前还有较多的争议。 本区 目前发现的火成岩从基性到酸性均有, 张超 ( 认为早白堅世中晚期基性火山岩可能是俯冲带流体交代后的地幔楔部分擦融的产物, 而酸性火山岩主要来自下地壳的部分熔融, 并且有同时代俯冲带地慢楔基性岩装的混合, 二元岩柴混合作用是控制本区早白呈世早期中性火山岩形成的主要机制, 但不排除基性岩柴分离结晶的部分影响。 这三类火山岩是否属于同一个岩架演化系列目前的研究较为薄弱。 张超 ( 认为早白至世早期中性火山岩与早白里世中晚期基性火山岩可能具有类似的母岩装, 酸性火山岩并不是前两类岩衆分异的产物, 但三类火山岩在 广 图上都位于 型富集地幔区域内 , 表明它们可能具有相似的岩装源区或经历了岩装混合过程。关于黄弊 陷火成岩的活动期次与火山喷发旋回的问题目前研究很少, 高知云西北大学硕士学位论文根据沉积夹层对比、 火山活动强弱变化、 岩装成分差异的规律性、 同位素测年数据等指标, 将本区中生界火山岩划分为两个旋回, 一个是晚侏罗世中酸性火山喷发旋回, 另一个是早白呈世中晚期火山喷发旋回; 新生界第三系火山岩划分为两大旋回六个喷发期次, 两个旋回为始新世晚期至渐新世早中期、 渐新世晚期至中上新世 ; 六个喷发期次分别为孔一期、 沙三期、 沙一期、 东一期、 馆陶期和明化镇期。目前黄弊塌陷火成岩存在的主要问题有:火成岩岩性和岩相空间展布规律的研究比较薄弱 ;火成岩形成的时代尚有争议;黄弊 陷由晚中生代的活动大陆边缘如何向新生代的板内裂谷环境转化方面的研究较为薄弱 。本研究试图通过研究区火成岩的岩性、 岩相学研究, 主量与微量元素地球化学特征分析, 锆石微区 同位素定年、 全岩 同位素定年等测定方法, 确定中生界与新生界火成岩的形成时代, 探讨火成岩形成机制及其动力学背景。研究内容拟以中 国东部摄!海湾盆地黄骅四陷歧口四陷中生界、 新生界火成岩为研究对象 ,进行以下内容的研究:火成岩岩性与岩相学研究: 确定研究区中 、 新生界火成岩的岩性、 岩相类型及其特征, 查明不同岩性、 岩相火成岩在横向和纵向上的分布规律 。火成岩地球化学研究: 探讨中新生界火成岩主量、 微量、 稀土元素特征及意义。火成岩年代学研究: 通过锆石 同位素定年, 同时结合前人 、同位素年龄数据来确定火成岩的形成时代。火成岩的形成机理研究: 探讨岩石的成因、 形成的大地构造环境及动力学背景。研究思路及方法火成岩的岩石学与岩相学研究: 首先通过岩心观察对区内 口钻井的火成岩进行初步定名并初步确定其岩相类型; 然后对所有取心井岩心及部分钻遇火成岩井的岩屑进行取样磨制普通薄片, 在显微镜下对岩石进行准确定名; 最后通过岩石的产状、 结构构造、 所处的火山机构的位置等指标来判断火成岩的岩相。 同时结合前人对本区火成岩的研究成果以及油田三维地震资料, 推断火成岩岩相的空间分布规律, 总结出各岩相第一章 前言带的识别特征和相序组合规律。火成岩地球化学研究: 首先对岩心样品进行严格挑选, 将脉体和风化的岩石出去, 然后将样品碎成 目 以下的粉末, 之后进行 射线突光光谱法主量和微量元素分析的样品制备, 最后进行 测试。 对主量、 微量和稀土元素的测试结果进行详细的分析。火成岩年代学研究: 首先将岩石粉碎后经淘选和电磁法分离出错石颗粒。 此后在双目镜下进一步确定后将选出的错石粘贴于环氧树脂表面, 并打磨至露出结石表面,然后抛光, 最后进行锆石 定年分析。 将所得同位素年龄同地层, 古生物等因素相结合, 确定火山岩形成年龄。火成岩的形成时代与成因机理研究: 通过对火成岩样品的主量、 微量、 稀土元素等地球化学特征的分析, 结合盆地演化史及区域大地构造演化史探讨火成岩的形成环境与动力学背景。论文工作量表 论文工作量一览表工作项目 数量 地点岩心观察 口井 大港油田岩心库采集岩石样品 件 大港油田岩心库磨制岩石薄片 件 西安地质矿产研究所岩石主量元素分析 件 北大学大陆动力学国家重点实验室岩石微量元素分析 件 北大学大陆动力学国家重点实验室岩石稀土元素分析 件 西北大学大陆动力学国家重点实验室锆石定年 件 西北大学大陆动力学国家重点实验室西北大学硕士学位论文第二章 区域地质概况区域构造特征渤海湾盆地是位于华北板块东部的新生代含油气盆地, 总体呈北北东向展布 , 由南向北分布有临清、 济阳 、 黄骅、 冀中 、 樹中和辽河盆地等 个次级均陷盆地 ( 图 ,具有中 、 新生代叠合发育的特征 马杏垣等, 侯贵廷等, 。从中生代到新生代主要经历了印支期 伸展构造样式、 燕山早期 挤压褶皱背斜构造样式、 燕山晚期 负反转构造样式、 沙三一东营期 走滑构造样“ 〒辽隆; 例一陷 之 区時 问隆起区 断图 勸海湾盆地区域构造图式、 馆陶期 后构造样式等 个主要构造演化阶段 (夏斌等, 。 中生界发第二章 区域地质概况育下三叠统 下白聖统, 其中下一中株罗统发育含煤或泥炭地层, 上侏罗统 下白呈统发沧化,王王 官 免 抵 令 , 宁‘ 。參‘ 降‘起隆起区 断层图 黄弊塊陷构造单元划分图注: 张家口 蓬莱基底断裂带, 羊二庄羊三木基底断裂带; 南皮北基底断裂带’兰考聊城基底断裂带, 沿岸基底走滑断裂带育中基性火山岩和火山碎屑岩组合, 上白垩统为零星分布的冲积相碎屑岩, 黄弊拗陷缺失上白呈统 漆家福等, 。 新生界除缺失古新统之外, 其它时期的沉积较为连续,普遍发育火山培岩或火山碎屑岩夹层 (张超等, 。黄骅均陷位于潮海湾盆地的中部, 属于勸海湾盆地的一个二级构造单元, 北靠燕山褶皱隆起区, 东临埕宁隆起, 西接沧县隆起, 西南端收敛变窄后与临清墙陷相通, 东西北大学硕士学位论文北部伸入渤海海域后由海中隆起与勸中琐陷相隔, 是一个北北东 南南西向延伸、 宽、 长约 、 北宽南窄的古近纪沉降带 ( 图 李明刚等, 。其内部发育的凹陷和构造带呈北东向雁行排列, 形成一隆、 两凹、 两斜坡的构造格局。一隆是由凸起为主体的中央隆起带组成, 从北往南有老王庄、 塘沽、 板桥、 北大港、 孔店、 徐杨桥 黑龙村等凸起, 凸起西侧为南皮、 沧东、 板桥、 北塘等凹陷 ; 东侧一线为歧口 、 盐山 、 南堡等凹陷。 糊陷边缘为隆起与凹陷过渡区, 形成两个斜坡, 即东侧的羊二庄和盐山鼻状构造带及于家岭鼻状构造带。 依据构造格局特征, 可分为北区、 中区和南区 。 北区一般指塘沽 新港潜山以北地区, 处于燕山褶皱带前缘, 主要包括北塘、 南堡、 润南、 乐亭等凹陷和沙全田 、 马头营、 柏各庄、 老王庄等凸起构造带。 中区指塘沽新港潜山以南, 扣村 羊三木潜山以北地区, 东西两侧分别被埋宁隆起和沧县隆起所限,区内主要发育了北大港、 南大港、 沈青庄等潜山构造和歧北、 歧南、 板桥、 歧口 、 沙南等四陷以及埋北斜坡带。 南区指扣村 羊三木潜山以南地区 , 主要包括了孔店、 黄弊、徐黑等凸起和沧东、 南皮、 盐山等凹陷 , 整体呈现出北东向展布凹凸相间的构造格局 (高知云 , 李明刚等, 。黄骅坳陷内断裂构造相当发育, 不同时期、 不同尺度、 不同类型的断裂纵横交错,并明显控制着坳陷内的构造格局和演化过程, 同时也控制着区内火成岩的分布格局 。 前新生代断裂主要呈 向或 向延伸 , 其中以兰聊断裂规模最大, 同时也发育有 向或 向延伸的区域性走滑断裂带, 其中以张家口 蓬莱断裂最为典型 。 新生代断裂系统的发育可分为两个阶段, 从始新世到渐新世早、 中期, 发育的断裂以 向延伸为主, 从渐新世晚期到新近纪发育的断裂以 甚至 向延伸为主 (渠芳等, 。盆地演化及地层特征盆地前新生代基底构造演化及地层分布特征黄弊拗陷是在中生代构造演化的基础上在新生代发育起来的一个断陷一埃陷 (杨萍等, 和渤海湾盆地的其他拗陷一样, 其基底经历了复杂的构造变形过程。 在古生代期间黄弊拗陷基底还没有发生变形, 印支期末黄骅埙陷发生了一次近南北向的挤压构造, 形成了近东西走向的宽缓褶皱带和大型逆冲构造; 之后的燕山期构造运动发生了显著变化, 应力方向由印支期末的近南北向挤压变为北西西向的逆冲推覆和褶皱作用,形成了一系列北北东向的褶皱和断裂构造 李三忠等, 。黄骅拗陷中生界主要包括侏罗系和白垩系, 大部分地区缺失三叠系, 只在黄骅场陷第二章 区域地质概况以南地区零星分布中 下三叠统。 中 下侏罗统的分布也较为局限 , 呈狭长的条带状沿主断裂分布。 上侏罗统一下白至统在本区可见大面积的分布, 在均陷的北部、 中部及南部的盐山四陷以北地区均有分布。 上佚罗统棕红、 紫红色砂质泥岩及凝灰质砂岩之上部发育大量中酸性的火山岩, 下白登统碎屑岩的中下部夹数层玄武岩 (汪泽成等, 。盆地新生代构造演化及地层特征黄弊糊陷新生代的构造演化可分为 个主要的阶段, 先后经历了初始断陷期 始新世孔店期) 、 扩张断陷期 早渐新世沙三段沉积期) 、 稳定断陷期 渐新世中期沙二段一沙一段沉积期) 、 衰减期 (东营组沉积期 和堆陷期 新近纪 等发展阶段, 与勸海湾盆地新生代构造演化基本相似。 区内多个相对分散、 独立的次级四陷在这个发展过程中也彼此逐渐沟通, 最终形成了统一的断陷湖盆。 这种阶段性的发育过程反映了构造活动由弱到强再到弱、 扩张速度由低到高再到低的发 过程 (杨萍等, 。始新世早期孔店组沉积时期, 黄弊琐陷南部地区已经开始发生裂陷作用 , 其沉积厚度达到 米左右 , 但此时中部和北部地区仍然处于隆升状态 , 遭受了强烈的剥蚀作用 , 之后的沙河街组直接不整合覆盖于前新生代基底之上。 始新世末沙三段沉积时期,黄弊糊陷整体开始发生大规模的裂陷活动, 盆地的主要沉降中心开始向黄弊均 陷的中北部地区迁移 , 同时盆地的边界主断层 沧东断层及区内的众多 向延伸的二级断层在此时均发生了强烈活动, 极大程度上控制了此时的沉积和沉降中心, 呈 向分布的板桥、歧南、 歧北、 歧口 、 北塘等一系列次级凹陷成为主要的沉降区。 渐新世初沙二段沉积时期 , 黄弊均陷发生了区域性的隆升, 沉降范围大规模减小 , 湖盆仅局限在歧口 凹陷主体区内 , 凹陷的发育特征已经由沙三段沉积时期的多沉积一沉降中心逐渐转变为单一的沉积一沉降中心。 同时 , 盆地内部断层的的活动在这个过程中也逐渐趋于平稳, 对沉积沉降中心的控制作用明显减弱。 渐新世中后期的沙一段沉积时期, 黄弊墙陷再一次进入了全面的沉降阶段, 向断层的活动较沙三期明显减弱 , 但仍然控制着等次级凹陷的发育。 东营组沉积时期 , 断裂活动进一步减弱 , 中北部的板桥、 歧南、 歧北、 北塘以及歧口主四逐渐相互连通, 成为一个统一的沉降单元。 新近纪馆陶组 明化镇组沉积时期,黄骅塌陷整体四陷, 进入全面的沉降阶段 (李三忠等, 。孔店组 ( 在黄弊糊陷的分布较为局限, 只在南部地区可以见到 , 主要沿糊陷西南部、 沧东边界断裂下降侧分布, 自下而上由 “红 黑 红” 三大岩性段组成一个完整旋回层, 其顶部和底部分别与中生界和渐新统呈不整合接触关系。 孔三段厚约 米, 主西北大学硕士学位论文要为红色砂硕质泥岩, 期间发育规模不等的玄武岩层; 孔二段最大厚度可达 米, 平均厚度约 米, 以灰黑色泥页岩为主 , 夹少量砂岩及玄武岩; 孔一段厚度约米, 主要发育紫红色泥质砂岩, 夹少量玄武岩 (高知云, 。孔店组之上的沙河街组 ( 厚度较大, 最大厚度可达 米以上, 沉积中心主要沿均陷西界和北界的边界断裂下降侧分布, 按其岩性类型、 化石组合和接触关系可分为沙三段、 沙二段和沙一段, 三段之间均为不整合接触 (高知云 , 。 沙三段沉积时期其断裂活动较为强烈, 所以出现多个次级沉积、 沉降中心并行分布的特点 , 沉积厚度 。 岩性上为一套多旋回暗色砂、 泥岩沉积, 不同地区沉积特点有所变化,由南至北沉积厚度逐渐增大。 沙二段厚度较小且分布不均, 厚度 米不等, 该段地层是沙三段末期盆地隆升剥烛后再次水进的早期沉积, 主要分布在歧口四陷和板桥凹陷地区 , 在南部地区分布局限且厚度较小, 其岩性主要为砂岩 , 局部可见少量的湖相碳酸盐岩和泥岩地层 (蒲秀刚等, 。 沙一段厚 米, 下部为典型的水进正旋回 , 该段下部广泛超覆在不同时代的地层之上。 剖面上, 南北岩性差别较大, 以增福台 六间房 赵家堡为界 , 其北部由暗色砂泥岩组成, 南部又灰岩、 泥质白云岩和 丐质页岩组成; 上部为深灰色泥页岩 (高知云 , 。东营组 ( 厚 米, 构成一个大型反旋回 , 其顶部与上第三系为区域性不整合, 底部与沙河街组在場陷内整合过渡。 地层下部偏细 , 主要以湖相泥岩、 油页岩沉积为主, 局部可见辉绿岩、 玄武岩; 而上部主要以泥质砂岩为主 (李三忠等, 。馆陶组 ( —般厚 米, 为灰白色、 杂色含碌砂岩, 下部粗, 上部细 , 中夹薄层红色泥岩, 局部地区发育玄武岩及火山碎屑岩。明化镇组 ( 厚 米左右, 以紫红色、 灰绿色泥岩为主, 夹少量砂层, 可见少量玄武岩层发育。第三章 火成岩的岩石类型及空间分布第三章 火成岩的岩石类型及空间分布本研究釆用国际地科联推荐的 的火成岩分类方案对研究区的火成岩进行分类 。 对于火山碎屑岩的分类则釆用采用孙善平等的分类方案 (邱家骧, , ; 孙善平等, 。在以上火成岩分类原则与方案基础上 , 通过黄弊场陷 口井、 一百多个普通薄片以及铸体薄片显微镜下观察与鉴定, 结合火成岩全岩化学分析, 将黄弊均陷中生界与新生界火成岩划分为火山焰岩类、 火山碎屑溶岩类、 浅成侵入岩类、 火山碎屑岩类、 沉积火山碎屑岩类和火山碎屑沉积岩类 大类十几种岩石类型。火山溶岩类歧口四陷新生界火山溶岩类以玄武岩占绝对优势, 少量安山岩。 与新生界火山焰岩相比 , 中生界火山溶岩的岩石类型较多 , 包括玄武岩、 安山玄武岩、 安山岩、 粗安岩、英安岩、 流纹岩。玄武岩一般呈灰色 灰黑色, 致密块状构造, 部分发育气孔 杏仁构造 ( 图 多数具斑状结构 ( 图 部分为无斑隐晶质结构。 具斑状结构者斑晶主要为辉石和斜长石 ( 图 部分样品出现橄榄石斑晶 ( 图 , 故根据斑晶成分又可分为辉石玄武岩和橄榄玄武岩, 辉石的绿泥石化较常见, 橄榄石多数发生了伊丁石化 ( 图或被方解石所交代。 发育气孔 杏仁构造者杏仁体以方解石为主, 绿泥石次之。 基质多数具间粒 间隐结构, 可见粗玄结构或间隐结构 。新生界玄武岩分布广泛, 见于麥 井、 军 井、 扣 井、 张 井、 埋海井、 滨海 井、 滨海 井、 滨海 井、 滨 井、 滨 、 羊 等井。 中生界玄武岩分布局限, 主要分布在歧古 、 扣 井、 官 井等井中 。安山岩类岩石多为灰红色、 灰绿色、 深灰色 , 多数为致密块状构造, 具斑状结构, 斑晶含量低, 一般左右, 可见气孔 杏仁构造(图 。 根据矿物成分与结构特征, 研究区安山岩类又可分为韩碱性系列的安山岩 (图 与偏碱性系列的粗面安山岩。 安山岩的斑晶主要为西北大学硕士学位论文角闪石 (图 与斜长石(图 , 少量黑云母 图 , 基质具交织结构或玻基 ( 晶) 交织结构 , 主要由板条状斜长石微晶和火山玻璃组成, 部分火山玻璃已发生脱图 黄弊场陷玄武岩及辉绿岩显微照片玻化, 少量被绿泥石交代, 基质中有少量微粒状磁铁矿分布。 发育气孔杏仁构造的安山岩其杏仁体多以绿泥石为主, 绿泥石经常呈同心圆状充填于气孔内 图 , 少量杏仁体为方解石。 粗面安山岩除斜长石、 角闪石与黑云母斑晶外, 含碱性长石斑晶 , 基质具粗面结构 图 。研究区安山岩较玄武岩分布局限 , 新生界见于滨 井、 羊 等井。 中生界安山岩类见于扣 井。第三章 火成岩的岩石类型及空间分布■图 黄弊塊陷中性岩类显微照片英安岩岩石多为深灰色或灰白色, 块状构造, 具玻基斑状结构或无斑隐晶质结构。 斑晶含量约 以黑云母和斜长石斑晶为主, 少量角闪石与石英斑晶 , 长石和石英斑晶常被溶蚀成港湾状或浑圆状(图 黑云母斑晶常发生暗化。 基质多具隐晶质结构 ,局部见球粒结构。英安岩的分布非常有限, 新生界无英安岩。 中生界英安岩主要位于研究区南部的风化店 専园地区。酸性溶岩类岩石为灰白色, 块状构造或流纹构造, 包括英安流纹岩和流纹岩。 岩石具斑状结构,斑晶含量低一般 左右, 斑晶成分为斜长石、 黑云母、 碱性长石和石英。 基质具西北大学硕士学位论文霏细结构, 少量可见球粒结构。 主要分布在南部风化店 麥园地区的中生界 (高知云 ,。火山碎屑燒岩类指碎屑主要为火山碎屑 ( 被火山溶岩胶结的火山岩类。 根据碎屑颗粒大小可分为火山集块溶岩、 火山角碌溶岩和火山凝灰熔岩; 根据成分可分为玄武质火山碎屑溶岩、 安山质火山碎屑溶岩、 英安质火山碎屑焰岩、 流纹质火山碎屑培岩等。研究区少量火山角碌焰岩主要分布在新生界, 为玄武质火山角碌溶岩, 其主要特征是玄武岩角烁被玄武质溶岩胶结, 见于西南部孔店潜山的军 井。火山碎屑岩类一般指火山碎屑的含量在 以上的岩石类型。 根据成岩方式及结构构造又可分为火山碎屑岩与焰结火山碎屑岩两个亚类。 在火山碎屑岩中 , 根据碎屑颗粒大小又可分为火山集块岩、 火山角砾岩和火山凝灰岩; 在恪结火山碎屑岩中 , 根据碎屑颗粒大小又可分为溶结火山集块岩、 恪结火山角砾岩、 焰结火山凝灰岩, 研究区只见到少量溶结火山凝灰岩。研究区火山碎屑岩主要分布于新生界, 岩石类型以火山凝灰岩为主, 少量火山角烁岩及火山集块岩。火山集块岩火山集块岩是指火山碎屑粒度大于 的火山碎屑岩, 多由形状不规则的多孔状或致密块状玄武质岩块组成, 岩块之间多由凝灰质充填。 火山集块岩一般堆积于火山 口附近, 是寻找和鉴定火山口的重要标志 。 研究区只在麥北地区麥 井见到厚约 的玄武质火山集块岩 (高知云, 。火山角 乐岩火山角烁岩中火山碎屑粒度为 画, 常与火山集块岩共生, 二者界线不易划分。研究区火山角碌岩以新生界的玄武质火山角烁岩为代表, 其分布局限, 仅见于寧 井图 厚度 。第三章 火成岩的岩石类型及空间分布火山凝灰岩凝灰岩中火山碎屑粒度小于 , 研究区火山凝灰岩发育较为广泛, 且全部发育在新生代地层中 , 岩石类型主要包括火山尘凝灰岩, 三屑凝灰岩与培结玻屑凝灰岩。 火山尘凝灰岩一呈为浅灰色、 灰白色、 黄绿色, 致密块状构造。 具火山凝灰结构, 主要由火山尘组成, 可含少量陆源碎屑。 火山尘已重结晶为伊 蒙粘土矿物。 火山尘凝灰岩见于埋海 井、 埋海 井、 埋海 井、 滨海 井、 滨 等井。溶结玻屑凝灰岩具培结凝灰结构 , 主要由玻屑与火山尘组成, 少量长石晶屑与桂质岩岩—丨 ‘ ■ ■图 黄弊墙陷火山角碌岩、 英安岩、 凝灰岩照片屑等, 玻屑呈明显的定向性, 由溶结作用而成, 溶结玻屑凝灰岩见于滨海 井 (图 。三屑凝灰岩具凝灰结构 , 含石英晶屑 、 长石晶屑以及玻肩 , 填隙物为火山尘与泥质物,三屑凝灰岩见于埋海 井 ( 图 。沉积火山碎屑岩类指火山碎屑物质的含量在 之间 , 其它为正常沉积物质, 通过沉积作用形成的岩石。 根据碎屑颗粒大小一般可分为沉集块岩、 沉火山角烁岩和沉凝灰岩。西北大学硕士学位论文研究区沉火山碎屑岩主要分布在埋海地区的新生界地层中 , 岩石类型包括沉火山角砾岩、 沉凝灰岩以及之间的过渡岩石沉火山角碌凝灰岩。火山碎屑沉积岩类指火山碎屑物质的含量在 之间 , 其它为正常沉积物质, 通过沉积作用形成的岩石。 根据碎屑颗粒大小可分为凝灰质碌岩、 凝灰质砂烁岩、 凝灰质砂岩、 凝灰质粉砂岩、 凝灰质泥岩。 研究区火山碎屑沉积岩类主要分布在埋海地区的新生界地层中 , 岩石类型包括凝灰质含烁砂岩、 凝灰质砂岩、 凝灰质粉砂岩、 凝灰质泥岩。浅成侵入岩类本区浅成侵入岩分布较为广泛, 主要为辉绿岩、 辉长辉绿岩, 但二者并无明显界线。它们主要赋存于孔二段、 孔一段、 沙一段、 东三段地层中 , 分布于孔店、 扣村、 张巨河及北塘地区。 如扣 、 扣 、 扣 、 扣 、 麥 、 张 、 张 、 张 、 张 、 塘等井均见到了厚度不一的辉绿岩。 钻井及地震资料显示辉绿岩与地层斜交, 具明显的穿时性 , 但交角较小 , 形成岩床或脉状岩体。辉绿岩一般呈灰黑色, 致密块状, 全晶质结构, 主要由斜长石和单斜辉石组成, 斜长石多呈板条状, 辉石呈粒状充填于斜长石组成的格架中 , 组成典型的辉绿结构 (图。 部分样品可见自形的斜长石被粗大的辉石包裹, 形成特征的嵌晶辉绿结构 ( 图。第四章 火山岩岩相特征及时空展布规律第四章 火山岩岩相特征及时空展布规律火山岩的岩相类型及其特征所谓火山岩火山岩岩相是指火山作用产物在空间上的分布格局、 产出方式及这些产物所呈现的外貌特征 (高知云 , 。 决定火山岩岩相的因素众多 , 但火山作用的方式是主要的。 依据火山作用的方式、 火山产物的特点、 距火山 口距离的远近及其空间分布规律, 黄骅塌陷火山岩及其相关岩石可划分为四个岩相带, 即①火山爆发相 ; ②火山溢流相; ③火山沉积相 ; ④浅成侵入相。 其中 , 以火山溢流相为主, 其次浅成侵入相和火山沉积相 , 少量火山爆发相 (表 。表 】 黄 华均陷火成岩岩相及其特征爆发相 溢流相 火山沉积相 浅成侵入相固态碎屑在爆发气射作 火山喷发产物与 山,士文 、用下自 : ; 降落或灼执碎 溶奴 山火山通 后 陆源沉积物通过 石梁挤入围形成机制 重力作用下沿地表 岩裂隙或层屑 奴屑在后续喷出物的 正常沉积作用而, 、 入 、流动形成 士 间冷被形成推动下流动而成岩性组合 火山碎屑岩 鮮火为山 肩角:? 巧火山碎屑结构 、 火山碎屑 斑状结构、 火山碎肩馆 沉凝灰结构 、 沉积 辉绿结构 、 次““ 培结结构 结结构 结构 辉绿结构:; 块状、 气孔、 杏仁、 石 交错层理、 序层 彳 、 、构造 块状、 颗 支撑正权广卞 泡、 流纹构造 理、 块状层理 块状构造产状 层状、 锥状 岩流、 岩丨 绳状、 渣 层状、 透镜状 、 、岩床岩枝代表井 井, 扣 井 井, 井 井, 井开爆发相爆发相是火山爆发所产生的各种火山碎屑物在近火山 口堆积后经成岩作用所形成的岩石类型的综合。 可形成于火山作用的不同阶段, 它的形成主要与气体的大量聚集和突然释放有关, 所以一般在火山喷发的早期最为发育。 其岩石类型一般包括培结火山碎屑岩、 火山碎屑岩、 火山碎屑溶岩、 沉火山碎屑岩等。黄弊均陷中新生界火山爆发相的岩石类型主要包括玄武质火山角烁炼岩、 玄武质火山角砾岩。 角碌包括玄武岩、 安山岩、 火山尘凝灰岩、 石英与长石晶屑 、 塑性岩屑 、 玻西北大学硕士学位论文屑等多种焰楽与火山碎屑物组成, 此外含陆源泥灰岩、 石英岩与娃质岩、 粉砂质泥岩、石英与长石, 反映爆发产物来源较多 。 火山角烁培岩的胶结物以玄武质培岩为主, 少量安山玄武质培岩。 火山角硕岩的填隙物主要为火山凝灰质物、 凝灰质泥质与砂质物。 爆发相岩石主要分布于北大港及孔店地区 。溢流相溢流相溶岩可形成于火山喷发的各个时期, 可以是岩装一次溢出地表形成, 也可以是间隔时间很短的多次涌出地表形成。 若呈带状延伸和流动, 则形成溶岩流; 若呈面式分布和延伸 , 则形成焰岩被。 从成分上来看, 从酸性到超基性都可, 但以基性岩最为多见。溢流相广泛发育于黄骅拗陷中新生界地层中 。 新生界溢流相以基性玄武岩为主, 岩石多 由基质为拉斑玄武结构、 或无斑隐晶质结构的玄武岩与伊丁石化橄榄玄武岩, 少量黑云母辉石安山玄武岩组成。 少量安山岩主要分布在研究区西南部的羊三木潜山与南部南大港潜山 。 中生界溢流相以中酸性和酸性溶岩为主, 主要分布在研究区西南部与南部的孔店潜山 、 羊三木潜山 、 南大港潜山一带, 少量玄武质溶岩分布于羊三木潜山构造带。火山沉积相火山沉积岩相可形成于火山作用的不同阶段, 以火山灰、 火山尘以及火山碎屑角碌等经一定距离搬运至正常沉积物中 , 通过正常沉积作用而成。 这类岩石多形成于火山岩体的远端 。 火山沉积相的主要岩石类型包括火山碎屑岩类、 沉积火山碎屑岩类及火山碎屑沉积岩类岩石。 研究区埋海地区部分井如埋海 井 埋海 井分别发育一段向上碎肩粒度变小、 碎屑含量变少的正粒序, 向上碎屑粒度变小 、 碎肩含量变少而后碎屑含量变多 、 粒度变大, 表现为正粒序过渡到逆粒序的火山沉积岩岩相。 这种现
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本文标题:黄骅坳陷中新生界火成岩的岩石学与地球化学特征及形成
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