鄂爾多斯盆地西南緣火成巖巖性及測井曲線特征

趙宏波，張于勤，溫美洲，李興寶

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安 710021）

鄂爾多斯盆地西南緣西臨賀蘭－六盤山構造帶，南被渭河地塹所截，并與緊密鄰接的秦嶺造山帶隔塹相望，處于穩定的鄂爾多斯地臺與活動的秦嶺造山帶之間的交接地帶，其形成、演化必然與秦嶺－祁連海槽和賀蘭－六盤山構造帶的形成與演化緊密相關。該區火成巖發育，因發現火成巖具有有利的成藏條件[1]，故該區也是鄂爾多斯盆地的勘探區塊之一。由于火成巖油氣藏已經作為油氣勘探的一個新領域，逐漸成為油氣勘探的熱點，已引起了人們的普遍關注和高度重視，世界上許多國家也發現了火成巖油氣藏，故分析鄂爾多斯盆地西南緣火成巖巖性與測井曲線特征，對于識別火成巖巖性和尋找火成巖油氣藏具有重要的現實意義。

1 區域地質背景

中生代，由于多種作用，鄂爾多斯盆地淺表部處于總體伸展應力場、深部處于總體擠壓應力場，造成巖石圈局部減薄，產生大范圍巖漿活動和構造運動，在盆地的西緣、西南緣、北緣和東緣、東南緣不同構造部位均產生了不同規模的構造運動，期次不少于三次，年齡大致為215 Ma、135 Ma 和72 Ma[2]。在此背景下，盆地西緣于晚三疊世、侏羅紀和早白堊世最少發生過三次推擠沖斷變動[3]；南緣于三疊紀在秦嶺地區發生由海盆向大陸造山帶的轉變[4]、早白堊世晚期在秦嶺造山帶與領區陸內造山帶之間發生了俯沖作用、新生代早期在渭河斷裂帶發生了左行走滑運動[5、6]。以上作用影響到了鄂爾多斯盆地西南地區，在西南緣發生多次火山運動并形成了一系列火山侵入巖和火山噴出巖，在崇信銅城、隴縣-安溝一帶露頭區均見到印支-燕山期火成巖體，鋯石U-Pb 年齡分析為111～245 Ma。X1 井位于盆地西南緣的一個火成巖侵入體隆起構造高點的東側，在不同層位沉積巖中發育了近距離的火成巖脈狀侵入體。

2 X1 井火成巖巖性組合規律

2.1 礦物的結晶順序

火成巖是由熾熱巖漿溶液結晶而成的，巖漿的結晶作用與巖漿的成分、粘度、冷卻速度等因素有密切的關系。按照鮑文反應系列，火成巖中只有那些結晶溫度相近的礦物才能夠共生。

另外，相同成分的巖漿在成巖時，粘度小結晶能力強則結晶速度快，晶體自形程度較高；粘度大結晶能力弱則結晶速度慢，晶體自形程度較低。冷卻速度緩慢，巖漿有充分的時間結晶，因而結晶程度高，可生成較大的晶體；相反的巖漿冷卻速度快，結晶程度低，生成較細粒的晶體。同時巖漿生成的礦物在流動的條件下，會形成一定的定向性，流動的距離越遠其礦物晶體的長軸方向沿流動方向排布越規律。

2.2 X1 井火成巖形成模式

X1 井火成巖在巖漿的上升、侵入過程中開始生成，侵入后急劇冷卻形成了較小的礦物晶體；從巖漿期的后期開始，溫度降低的速度較慢，結晶時間充足，生成結晶程度高的較大的礦物晶體。另外，火成巖礦物晶體具有弱定向性～基本不具定向性，說明其屬于近距離侵入后冷卻形成的。

2.3 X1 井火成巖巖性

根據鋯石U-Pb 年齡分析，X1 井區于245～111 Ma間發生過多次火山侵入事件，對應的地質時代為印支期～燕山期之間，巖漿順沉積巖層侵入，形成了41 個火山透鏡體（或稱巖床），主要巖性有斑狀霞石正長巖、斑狀角閃二長閃長巖、斑狀堿長粗面巖、斑狀蝕變石榴正長巖、二長閃長巖和斑狀霓輝正長巖。

3 X1 井火成巖礦物成份及測井曲線特征

火山巖的識別方法較多，X1 井所用測井項目有自然伽瑪（GR）、密度（DEN）、聲波時差（AC）、補償中子（CN）、PE 和電阻率。

3.1 斑狀霞石正長巖

斑狀霞石正長巖是X1 井火成巖之一，以延長組長7 段1 962.4～1 965.6 m 為例進行說明。其具斑狀結構，塊狀、氣孔及杏仁狀構造（見圖1A）。斑晶占25 %，主要為鉀長石（10 %）、霞石（7 %）和霓石（8 %），含少量方解石、斜長石和不穩定礦物斑晶，基質占75 %。鉀長石斑晶呈無色或白色板狀，部分見卡氏雙晶，表面較混濁，沿解理面和破裂紋發生褐鐵礦化（見圖1B，圖1C）；霞石斑晶易風化且呈肉紅色、褐紅色粒狀，與5 %稀HCl 反應劇烈（見圖1D，圖1E）；霓石斑晶為黃綠-綠-褐色，晶形多不完整，多蝕變為方解石和粘土等（見圖1F）；斜長石蝕變強烈（見圖1G）；不穩定礦物綠泥石化強烈（見圖1H）?；|以棕褐色細長柱狀正長石微晶體為主，定向性不明顯，局部具有小于0.2 mm 的淺灰綠色微晶質泥化斑點（見圖1D）。綜合判斷為不飽和堿性巖。

測井曲線AC 在190～200 μs/m，GR 在240～280 API，DEN在2.0～2.4 g/cm3，陣列側向各曲線值在1 000～1 200 Ω·m，除RLA1 值較低且與其它電阻率曲線分離明顯外，其它電阻率曲線間分離不明顯，PE 在2.5～3.9 巴/電子，CN 在14 %～23 %（見圖2）。

圖1 井段1 962.4～1 965.6 m，斑狀霞石正長巖

3.2 斑狀角閃二長閃長巖

X1 井發現共斑狀角閃二長巖5 層，累計厚度240多米，是X1 井的主要火成巖之一?，F在以三疊系中統紙坊組井段2 233～2 250 m 為例對其巖性及測井曲線特征進行說明。具（似）斑狀結構，塊狀構造，斑晶占71%，其中蝕變角閃石17 %、斜長石41 %、鉀長石13 %；基質占29 %，其中鉀長石4 %、斜長石21 %、石英1 %、隱晶質3 %、含微量螢石。斜長石斑晶以全自形為主，聚片雙晶和環帶均比較發育，鉀長石斑晶以它形為主，而且可見分解條紋結構；角閃石斑晶全部蝕變，可見交代環帶結構，碳酸鹽化比較普遍（見圖3）。屬于飽和的中性巖。

圖2 斑狀霞石正長巖測井曲線

圖3 井段2 233～2 350 m，斑狀角閃二長閃長巖

測井曲線AC 在165～180 μs/m，GR 在150～180 API，DEN 在2.6～2.8 g/cm3，陣列側向各曲線有所分離，值均大于1 500 Ω·m ，RLA1、RLA2 值較低，與其它曲線分離最為明顯，PE 在3.0 巴/電子左右震蕩，CN 在0 %～10 %，變化幅度大。與霞石正長斑巖的明顯區別在陣列感應值明顯高于霞石正長斑巖，GR 低于霞石正長斑巖（見圖4）。

3.3 斑狀堿長粗面巖

圖4 角閃二長閃長巖測井曲線特征

X1 井于三疊系中統紙坊組井段3 390.00～3 398.20 m鉆遇斑狀堿長粗面巖，具斑狀結構，基質似粗面結構。斑晶含量23&，主要為鉀長石（17 %），次為斜長石（6 %）；基質含量77 %，主要為鉀長石（66 %），次為斜長石（11 %），石英含量較少，蝕變礦物有絹云母、碳酸鹽和高嶺土。鉀長石斑晶以周圍出現斜長石環帶的寬板狀為主（見圖5A），部分硅化（見圖5B）。屬于不飽和的堿性巖。

圖5 3 390.00 m～3 398.20 m，堿長粗面斑巖

測井曲線AC 在165～180 μs/m，GR 在220～245 API，DEN 在2.5 g/cm3左右，陣列側向各曲線分離不明顯，值大于300 Ω·m，RLA1 值較低，與其他曲線有所分離，PE 在2.4～2.6 巴/電子左右震蕩，CN 在2.2 %～3.5 %變化，變化幅度不大，堿長粗面斑巖與霞石正長斑巖、角閃二長閃長巖的明顯區別也在陣列感應、GR 上，堿長粗面斑巖的電阻率介于角閃二長閃長巖霞石正長斑巖之間，GR 與霞石正長斑巖接近，但稍低（見圖6）。

3.4 蝕變石榴正長巖

X1 井二疊系上統石盒子組3 556.00～3 557.80 m為蝕變石榴正長巖，具它形粒狀結構和蝕變角巖結構。原巖礦物占68 %，以鉀長石（64 %）為主，石榴石（4 %）次之（見圖7A），蝕變礦物占26 %，其中黝簾石占7 %，絹云母占15 %，葡萄石占4 %；熱變礦物占6 %，主要為白云母化黑云母。鉀長石主要以正長石為主，具卡式雙晶。石榴石以全自形鐵榴石為主，晶形發育不完整（見圖7B）。鉀長石被絹云母交代，形成絹云母團（見圖7C）。巖石在絹云母化之前有過一期熱變質，熱變礦物主要為黑云母，在絹云母化過程中變為白云母，晶形保留（見圖7D）。鉀長石之間的部分暗色礦物被細粒黝簾石交代，但原充填位置沒有改變（見圖7B）。屬于不飽和堿性巖。

圖7 3 556～3557.8 m，斑狀蝕變石榴正長巖

電測聲AC 在170 μs/m 左右，GR 在290～300 API，DEN 在2.5 g/cm3左右，陣列側向各曲線有所分離，除LA1、RLA2 明顯低值外，其他曲線值在900～2 515 Ω·m變化，PE 在2.8～3.5 巴/電子變化，CN 在3.0 %左右變化，蝕變石榴正長巖與堿長粗面斑巖、霞石正長斑巖、角閃二長閃長巖解釋模式的明顯區別也在陣列感應、GR、曲線，蝕變石榴正長巖電阻率介于堿長粗面斑巖與角閃二長閃長巖之間，霞石正長斑巖最低，GR 最高，PE 較大（見圖8）。

3.5 二長閃長玢巖

X1 井二疊系下統山西組3 653.40～3 657.20 m 為二長閃長玢巖，具斑狀結構，基質具隱晶結構。斑晶占60 %, 其中鉀長石占9 %，斜長石占37 %，角閃石占14 %；基質占40 %，其中鉀長石占4 %，隱晶長英質占36 %。蝕變礦物有斑晶角閃石蝕變金紅石、綠泥石、碳酸鹽和白云母，及少量長石蝕變綠泥石。斑晶角閃石全部被綠泥石交代；斜長石斑晶具卡氏雙晶和環帶結構，且被輕微絹云母化；鉀長石斑晶內可以見到被包裹斜長石；長石斑晶具綠泥石蝕變現象；基質由于顆粒太細而無法判別，屬于飽和中性巖。

AC 在170 μs/m 左右，GR 在290～300 API，DEN在2.5 g/cm3左右，陣列側向各曲線有所分離，除LA1、RLA2 值較低且與其他曲線有分離外，其它曲線值在大于900～2 515 Ω·m 變化，PE 在2.8～3.5 巴/電子變化，CN 在3.0 %左右變化，蝕變石榴正長巖與堿長粗面斑巖、霞石正長斑巖、角閃二長閃長巖解釋模式的明顯區別也在陣列感應、GR、PE 上，蝕變石榴正長巖電阻率介于、堿長粗面斑巖與角閃二長閃長巖之間，霞石正長斑巖最低，GR 最高，PE 較大（見圖9）。

3.6 斑狀霓輝正長巖

X1 井二疊系下統山西組3 702.00～3 707.80 m 為斑狀霓輝正長巖。具斑狀結構，基質具自碎結構。礦物成分中斑晶占55 %，其中鉀長石占32 %，碎粒霓輝石占23 %；基質占45 %，其中斜長石占21 %，鉀長石占18 %，石榴石占4 %，榍石占2 %。蝕變礦物有綠泥石，絹云母，碳酸鹽。斑晶以直徑在1 mm 以上的寬板狀無雙晶全自形微斜長石為主，破碎和重結晶均較強的碎粒霓輝石次之?；|中斜長石具較高自形程度，鉀長石全部破碎，斜長石部分破碎（見圖10）。屬于不飽和堿性巖。

圖8 蝕變石榴正長巖電測解釋圖

圖9 二長閃長玢巖電測解釋圖

圖10 斑狀霓輝正長巖

AC 在170 μs/m 左右，GR 在240～260 API，DEN在2.7 g/cm3左右，陣列側向除RLA3、RLA4、RLA5外其它各曲線分離明顯, 值變化范圍較大，PE 在2.0～4.4 巴/電子變化，CN 在1.0 %～3.2 %，霓輝正長斑巖與二長閃長玢巖相近，但電阻率的較二長閃長玢巖高（見圖11）。

綜合上述知，X1 井火成巖屬于硅酸鹽不飽和～飽和的堿性巖～中性巖，雖然火成巖測井曲線均表現為高自然伽瑪、高電阻率、高放射性、高密度和低聲波時差的特點，但是不同巖性火成巖間電性組合特征不同。

4 總結

鄂爾多斯盆地西南緣火山侵入巖和火山噴出巖發育，其是油氣勘探的目標區之一，準確識別火成巖巖性是火成巖勘探的重點之一。

圖11 霓輝正長斑巖電測解釋

本文以X1 井為例，揭示了鄂爾多斯盆地西南緣斑狀霞石正長巖、斑狀角閃二長巖、斑狀堿長粗面巖、斑狀蝕變石榴正長巖、二長閃長玢巖和斑狀霓輝正長巖的測井曲線特征。雖然火成巖整體表現為高自然伽瑪、高電阻率、高放射性、高密度，低聲波時差的特點，但是巖性不同，測井曲線的組合特征不同，根據不同火成巖間測井曲線組合特征的差異是識別火成巖的主要途徑之一。

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