準噶爾盆地火山巖巖性以中基性噴出巖為主, 酸性噴出巖、 火山碎屑巖次之。 侵入巖、巖脈、碎屑熔巖局布可見。針對盆地發育的主要巖石類型,按巖石的顏色、物質成分、 結構構造、 裂縫發育等特征, 描述如下。
(壹) 火山熔巖類
由噴溢出地表的熔漿經過冷凝固結方式形成的巖石類型, 具有火山熔巖結構。這類巖石礦物顆粒細, 其大部分單個晶體不能用肉眼識別, 常含玻璃質, 通常為斑狀結構, 常見氣孔杏仁構造、 流紋構造以及塊狀構造。
1.玄武巖
SiO2含量45%～52%的基性火山熔巖顏色壹般較深, 色率35%～65%, 呈暗黑色、風化面紫紅色或深褐色, 比重較大, 具有斑狀結構 (圖3-5D), 由斑晶和基質組成, 基質間粒結構、 間隱結構或拉玄結構, 有時為無斑或少斑細粒結構、交織結構等。斑晶主要為斜長石、輝石等, 其上有輕度方解石蝕變為絹雲母化和綠泥石化現象; 基質主要為微晶斜長石雜亂分布, 其間充填鈦鐵礦、玻璃質、綠泥石、方解石和少量沸石等; 局部見杏仁體, 呈不規則狀, 有拉長、 壓扁現象, 其間常被石英、 沸石、方解石和綠泥石充填, 可見碎裂構造, 發育裂縫多被方解石等次生礦物多期充填, 常見斑狀構造 (圖3-5C)、 氣孔杏仁構造 (圖3-5A, B, D)。 腹部陸梁地區玄武巖的斑晶和基質礦物, 除輝石、斜長石外, 普遍有橄欖石; 東部五彩灣玄武巖又以基質具拉斑玄武結構, 無間隙結構和交織結構而別於西部五八區玄武巖。
圖3-5 玄武巖
2. 玄武安山巖
中基性火山熔巖類, SiO2含量52%～63%。 玄武安山巖是玄武巖和安山巖的過渡種屬, 多為斑狀結構 (圖3-6A), 可見杏仁構造 (圖3-6B); 斑晶以斜長石為主, 可見輝石和角閃石斑晶, 基質有斑晶交織結構、 拉斑玄武結構、 玻璃質結構和間隙結構等。
圖3-6 玄武安山巖
3. 安山巖
中性火山熔巖類, SiO2含量52%～63%。安山巖多為灰色、灰綠色、褐灰色 (圖3-7A),風化面紫紅色或灰綠色, 顏色較淺, 色率約30%。 常見斑狀結構 (圖3-7B), 氣孔杏仁構造 (圖3-7C, D)。 斑晶主要為斜長石, 次為角閃石、 輝石和黑雲母; 基質為微細、 細條狀斜長石雜亂分布, 局部平行排列, 其間充填有綠泥石、 磁鐵礦、 鈦鐵礦、 玻璃質和少量角閃石、 輝石等 (圖3-7E), 具安山結構 (圖3-7F); 多見氣孔、 杏仁體, 杏仁體呈不規則狀, 邊緣被自生長石充填, 有的充填綠泥石和碳酸鹽巖, 局部方解石充填在裂縫中。 安山巖是克拉美麗地區石炭系巴塔瑪依內山組出露最廣最常見的熔巖類型, 露頭上為典型暗紅褐色, 巖石多有不同程度的蝕變, 斜長石和角閃石斑晶顆粒大, 含量高。 不同地區, 安山巖類發育稍有差異, 準噶爾盆地北三臺-吉木薩爾地區以安山巖為主, 準噶爾盆地西北緣則以玄武質安山巖為主, 準噶爾盆地陸東-五彩灣地區安山巖類相對較少。
圖3-7 安山巖
4.英安巖
中酸性火山熔巖類, SiO2含量63%～69%。斑狀結構,塊狀構造。斑晶主要為斜長石、 石英, 少量角閃石。基質主要由細小的長石質微晶組成, 部分樣品呈霏細結構、交織結構、 玻璃質結構 (圖3-8A, 3-8B)。
圖3-8 英安巖
5. 流紋巖
酸性火山熔巖類, SiO2含量>69%。 顏色較淺, 色率低, 比重小, 呈斑狀結構 (圖3-9A), 由斑晶和基質組成。 斑晶主要堿性長石和石英, 偶見斜長石、 暗化黑雲母, 輝石更少見, 斑晶斜長石有中等程度的碳酸鹽現象, 部分綠泥石、 霏細狀長石集合體呈帶狀分布; 基質多為霏細結構、 球粒結構 (圖3-9F) 或玻璃質結構。 常見流紋構造 (圖3-9B,3-9C), 有時發育氣孔杏仁構造 (圖3-9D, 3-9E)、 石泡構造。
6.霏細巖
酸性火山熔巖類, SiO2含量>69%。 酸性噴出巖中通常存在斑狀結構, 也有無斑狀結構, 全部由隱晶質組成, 即為霏細巖。 灰黃色、 灰綠色, 具霏細結構 (圖3-10A,3-10B)、塊狀構造。 主要由微晶斜長石和石英組成, 斜長石雜亂分布, 含量約75%, 他形石英微晶均勻散布在斜長石顆粒間, 含量約25%, 另可見少量絹雲母、 磁鐵礦等暗色礦物。 部分長石斑晶已被鐵Ⅲ方解石交代。 局部見角閃石斑晶, 角閃石多已發生蝕變, 另可見少量絹雲母、 磁鐵礦等暗色礦物。
7.珍珠巖
中酸性火山熔巖類, SiO2含量>63%。 珍珠巖是壹種火山噴發的經急劇冷卻而成的玻璃質巖石, 因具有類似珍珠狀碎片構造而得名 (王璞珺等, 2008)。 顏色多變, 多呈油脂光澤 (圖3-11A)。 最為特征的是具有同心狀 (球狀、 橢球狀、 多面體狀) 壹渦卷狀裂紋構造, 即珍珠構造 (圖3-12B)。 珍珠巖屬於玻璃質巖石, 穩定性極差, 極易發生蝕變而表現出不同程度的脫玻化或膨潤土化, 出現隱晶質或球粒微晶。
圖3-9 流紋巖
圖3-10 霏細巖
圖3-11 珍珠巖
8. 黑曜巖
黑曜巖是壹種致密塊狀或熔渣狀的酸性玻璃質火山巖 (圖3-12)。 黑色, 玻璃質結構, 具有玻璃光澤與貝殼狀斷口, 石泡構造 (酸性熔巖中較常見的壹種原生的球狀構造。 其表面由於黑曜巖中的石泡構造凝固時氣體逸出、 體積縮小而產生的具有空腔的多層同心圓球體。 石泡空腔內被微細的次生石英、 玉髓等礦物充填)。 球粒十分發育, 少量排列成層。
(二) 火山碎屑巖類
火山碎屑巖類是介於沈積巖和巖漿巖之間的壹種過渡巖石類型, 按其物質組成和成巖方式, 可以進壹步分為火山碎屑熔巖、 (正常) 火山碎屑巖 (熔結火山碎屑巖和普通火山碎屑巖)、 火山-沈積碎屑巖 (沈火山碎屑巖和火山碎屑沈積巖)。 由於火山碎屑沈積巖已經屬於典型的沈積巖範疇, 在此, 僅討論前3亞類。
圖3-12 黑曜巖, 老山溝剖面巴塔瑪依內山組 (野外露頭)
1. 火山碎屑熔巖類
火山碎屑熔巖是介於火山碎屑巖與熔巖之間的過渡性巖石, 熔巖基質中可含10%～90%的火山碎屑物質。 根據碎屑大小可分為集塊熔巖、 角礫熔巖、 凝灰熔巖3類。
從分布上看, 往往局限於火口附近, 其碎屑為火山噴發拋入空中的熔巖團或剛性火山塊, 落地後被熔巖膠結成巖而成。 所成巖石常具有兩方面的特征: ①碎塊和膠結物在成分和結構構造上均不壹致, 或成分相似而結構構造有差別, 比如: 火山彈被致密的熔巖膠結、 致密的火山塊被多氣孔的熔巖膠結、 復成分火山塊, 包括來自火山基底的異源碎屑被致密或多孔的熔巖膠結, 如旗8井最為典型; ②碎塊和碎屑邊部有時出現燒熔、 烤裂的跡象, 例如棱角被溶蝕而圓化, 碎塊變小或發紅, 出現面包殼狀裂紋。 該類巖石可能的發育情境包括: ①火山彈、 火山渣從空中墜入熔巖湖而被膠結, 火山頸附近; ②噴發使得通道壁巖石破裂, 並被熔巖膠結, 火山通道壁部; ③火山錐決口, 火山碎屑物被熔巖膠結成巖, 圍繞火山通道附近。
圖3-13 安山質凝灰熔巖, 百73井,1448.25m, (+)
(1) 凝灰熔巖
安山質凝灰熔巖: 安山質熔漿將火山凝灰物質膠結在壹起形成的火山碎屑巖, 其中的火山碎屑物質占巖石成分的10%～90%。 這裏的火山凝灰物質是粒度小於2mm巖屑、 晶屑或玻屑及火山塵物質等 (圖3-13), 褐色, 具碎屑熔巖結構。 安山質巖屑含鐵質較多, 見個別角礫被具安山結構的安山熔巖膠結而成, 熔巖中見有斑晶和基質, 斑晶為斜長石, 基質成分主要為斜長石微晶、 綠泥石、 玻璃質, 見少量綠簾石, 玻璃質未脫玻化。
流紋質凝灰熔巖: 灰色, 由火山碎屑和膠結物組成, 具碎屑熔巖結構。 火山碎屑巖主要為安山巖、 玄武質巖屑和長石晶屑, 被具流紋構造的霏細結構的流紋巖膠結而成。
(2) 火山角礫熔巖
火山角礫熔巖 (圖3-14A) 屬於火山碎屑熔巖類, 是介於火山角礫巖與火山熔巖之間的壹種過渡型巖石類型。 物性比火山角礫巖稍差, 比熔巖好, 鉆井取心描述角礫熔巖發育有氣孔、 杏仁構造, 也具有斑狀結構。 按照巖石常量元素化學成分可以冠以玄武質、 安山質、 流紋質等 (圖3-14B, 3-14C, 3-14D)。 在烏夏地區, 流紋質火山角礫熔巖根據成因可以分為4種類型 (表3-3): 再堆積型流紋質火山角礫熔巖 (旗8井, 4563.15～4565.55m)、 巖流自碎型流紋質火山角礫熔巖 (夏201井, 4922～4925m; 風南1井,4469.25～4472.46m) 和泡沫熔巖型流紋質火山角礫熔巖 (瑪東1井, 4264.08～4266.78m)。
圖3-14 火山角礫熔巖
表3-3 烏夏地區風城組流紋質火山角礫熔巖成因類型劃分
再堆積型流紋質火山角礫熔巖球狀體為橢球-圓球狀 (圖3-15A), 基質灰白色, 顏色較球狀體淺, 成分為熔漿, 與具有明顯玻屑定向排列特征的強熔結成因球狀顆粒存在明顯差別。 認為其早期射氣-巖漿噴發所成的已固結熔結凝灰巖 (火山碎屑流成因) 被後期巖漿噴發爆裂破碎, 並隨其後發生的熔漿熱液流動, 近距離搬運中快速冷凝固結形成。
巖流自碎型流紋質火山角礫熔巖其中漿屑形態不規則 (圖3-15B), 個別內部見晶屑或巖屑, 應為多期小規模爆溢相疊置而成。 每期堆積物上部為巖流自碎型流紋質火山角礫熔巖, 半塑性漿屑發育, 但由於規模小, 氣孔易於逸散而不發育。
泡沫型流紋質火山角礫熔巖其中富含球狀體 (圖3-15C), 推測其為強烈爆發破碎所成漿屑或火山彈, 中下部殘余氣孔少、 上部增多; 球狀體的大小在0.5～2.5cm間, 氣孔多見於顆粒較大者, 多見開口笑形態, 氣孔中均見充填或半充填的杏仁體, 其中下部幾乎全充填 (氣孔少), 也稱泡沫熔巖。
(3) 隱爆火山角礫巖
需要特別說明的是, 隱爆角礫巖屬火山碎屑熔巖類 (圖3-15D), 但因其具有特殊的成因和火山通道巖相指示意義, 特將其單獨列出。 隱爆角礫巖是熔漿在噴出地表以前, 由於巖漿運移過程中揮發分大量聚集, 在地下爆破釋放, 後被熔漿膠結而成的角礫巖。 熔巖角礫成分和膠結物熔巖成分差別很小, 在新鮮面上熔巖角礫不易識別。
圖3-15 火山角礫熔巖
隱爆角礫巖可以作為火山通道相的標誌性巖石類型。 在百口泉地區靠近克-夏斷裂的百重12井亦見有隱爆角礫巖, 推測為裂隙式噴發火山機構的產物。 而在克拉瑪依地區遠離斷裂的克301井, 發育的隱爆角礫巖可能為中心式噴發火山機構形成的火山碎屑巖。
2. 火山碎屑巖類
火山碎屑巖類是火山作用形成的火山碎屑 (占90%以上) 經過壓實作用成巖, 按粒度大小分為集塊巖、 火山角礫巖和凝灰巖。
(1) 火山角礫巖
火山角礫巖碎屑物質主要由直徑2～64mm的巖屑組成, 少量火山灰和晶屑 (圖3-16)。膠結物為火山灰或更細的火山物質。 火山角礫結構, 角礫和巖屑在不同的井變化很大, 主要取決於巖漿的性質, 如在克118井角礫和巖屑主要由流紋巖、 霏細巖、 珍珠巖組成, 在克113井角礫和巖屑主要由玄武巖組成, 在克120井則主要由安山巖組成, 均具有角礫和巖屑成分單壹的特征, 後期角礫和巖屑具鐵質析出呈褐色。 後期火山灰具葡萄石化、 泥化、 綠泥石、 矽化和方解石化, 局部見火山灰殘留。 角礫粒徑壹般0.5～8mm, 最大10cm×32cm, 棱角明顯, 局部見塑性漿屑擠壓變形、 撕裂狀。
圖3-16 火山角礫巖
(2) 凝灰巖
凝灰巖是火山噴出地表後, 細粒的火山碎屑物質下落地表堆積固結而成 (圖3-17A),火山碎屑物質主要由直徑小於2mm的玻屑、 晶屑、 和少量巖屑組成。 凝灰巖的成巖方式以壓實固結為主。 根據其含有的火山碎屑成分可以進壹步劃分為晶屑凝灰巖、 玻屑凝灰巖和巖屑凝灰巖 (圖3-17B, 3-17C, 3-17D)。
圖3-17 凝灰巖
(3) 流紋質熔結角礫凝灰巖 (含球狀體)
該類巖石屬於熔結火山碎屑巖類, SiO2含量壹般大於63%。 在該區以夏72井區最為典型, 也是該區火山巖油氣藏的主要儲集巖層。 在夏201、 夏202等井的取心中均取到這種巖石類型。 其中, 在夏201井第三次取心 (4932～4937.48m) 中該類巖石以不規則圓球狀的球狀體發育和球狀體內部氣孔發育為顯著特征 (圖3-18)。 從內部結構上看球狀體之間多見變形玻屑, 呈現假流紋構造。 其中的氣孔可以來自兩個方面: 壹是顆粒內殘余氣泡逸散而留下的氣孔, 二是顆粒自身為多氣孔的浮巖碎塊, 前者氣孔體積大,數量也多。 當然, 顆粒內的氣孔也可為後期各種礦物部分充填, 現今所見氣孔應為殘余型氣孔。
(4) 流紋質熔結凝灰巖 (不含球狀體)
該類巖石仍然屬於熔結火山碎屑巖類, 但其中不含球狀體, 顆粒細小, 屬於凝灰巖級別。 以鏡下玻屑或小規模的漿屑呈壹定程度的定向排列為典型識別特征, 目前在旗8井第二筒取心段的下部發現較多。 由於粒度細、 儲集物性差, 油田對這類巖石通常不取樣進行薄片制作, 其實在其他不少井中仍見有類似巖心, 疑為弱熔結凝灰巖 (圖3-19)。
圖3-18 流紋質熔結凝灰巖
圖3-19 綠泥石化弱熔結凝灰巖
3. 沈火山碎屑巖類
火山碎屑巖和沈積巖之間的過渡性巖石, 形成於火山作用和沈積改造的雙重作用之下。 火山碎屑物質90%～50%, 其他為正常沈積物質, 經壓實和水化學物膠結成巖。 常見的有沈凝灰巖和沈火山角礫巖 (圖3-20)。
圖3-20 沈火山碎屑巖類
(三) 次火山巖類
準噶爾盆地次火山巖分布較少, 但基性到酸性鉆井均有揭示。 次火山巖類與噴出巖類同源, 只是沒有噴出地表, 在近地表冷凝固結形成的淺層至超淺層侵入體。 其代表巖性為玢巖和斑巖。
1. 花崗斑巖
SiO2含量大於63%, 巖石顯肉紅色、 醬色, 礦物成分與相應的深成巖——花崗巖和噴出巖——流紋巖相同。 不同的是它具有斑狀結構, 表明它是淺成巖 (圖3-21)。 花崗斑巖的斑晶含量壹般為15%～20%, 主要為鉀長石和石英, 有時也有黑雲母和角閃石,石英斑晶往往呈六方雙錐狀, 鉀長石為正長石或透長石。 黑雲母和角閃石有時可見暗化邊, 斑晶通常被熔蝕-基質為微晶斜長石、 石英和少量黑雲母, 石英多呈等軸粒狀分布於長石粒間。 基質為微晶斜長石、 石英和少量黑雲母, 石英多呈等軸粒狀分布於長石粒間。
圖3-21 花崗斑巖
露頭上主要分布在克拉美麗斷裂以北的石炭系松喀爾蘇組下段和巴塔瑪依內山組, 中泥盆統克拉美麗組也有零星分布, 呈巖枝、 巖株形式產出。 在白堿溝西北近6km處巴塔瑪依內山組發育環形花崗斑巖巖體, 可能是巖漿沿古火山機構斷裂通道侵位形成。
2.二長玢巖
玢巖是具斑狀結構的中—基性 (或弱酸性, 如花崗閃長玢巖) 噴出巖、 淺成巖和超淺成巖的總稱。 以斜長石及暗色礦物為主要斑晶, 基質多為隱晶質—玻璃質, 如閃長玢巖、安山玢巖、 輝綠玢巖等, 常見閃長玢巖和安山玢巖。
SiO2含量53%～59%, (Na2O+K2O) <8%, 礦物成分與相應的深成巖—二長巖和噴出巖-粗安巖相同, 不同的是它具有斑狀結構, 表明它是淺成巖。 斑晶含量壹般為10%～30%, 主要為板狀中長石和斜長石, 斑晶長石表面具糟化和泥化。 基質由細小柱狀斜長石和板狀中長石組成, 長石間嵌有他形石英和次生綠泥石 (圖3-22)。
3. 輝綠巖
輝綠巖為深源玄武質巖漿向地殼淺部侵入結晶形成, 是成分相當於輝長巖的基性淺成巖 (圖3-23)。 輝綠巖為顯晶質, 細—中粒, 常具輝綠結構或次輝綠結構。 所謂輝綠結構, 是由自形—半自形的長條形斜長石 (肉眼觀察時呈細針狀) 構成網格狀骨架, 在骨架空隙中充填著大致等粒的輝石顆粒。 深灰、 灰黑色, 礦物成分主要由輝石和基性斜長石組成, 含少量橄欖石、 黑雲母、 石英、 磷灰石、 磁鐵礦、 鈦鐵礦等。 基性斜長石常蝕變為鈉長石、 黝簾石、 綠簾石和高嶺石; 輝石常蝕變為綠泥石、 角閃石和碳酸鹽類礦物。 因綠泥石的顏色而整體常呈灰綠色。
圖3-22 二長玢巖
圖3-23 輝綠巖
4. 閃長玢巖
閃長玢巖是中性淺成巖, 其礦物成分與深成巖閃長巖相同。 主要礦物為中性斜長石和普通角閃石。 具明顯斑狀結構, 其斑晶多為自形、 寬板狀斜長石, 其次為普通角閃石, 偶見黑雲母 (圖3-24A)。 中性斜長石斑晶其上往往可見環帶結構。 基質是細粒至隱晶質,巖石整體顏色多為灰及灰綠色。 閃長玢巖既可以單獨呈巖墻或其他小巖體產出, 也可成為閃長巖體的壹個局部巖相。
5.安山玢巖
安山玢巖是巖漿巖的壹種, 是中性噴出巖安山巖的次生巖石。 安山巖在受到次生變化時, 斜長石往往變成綠泥石、 綠簾石、 高嶺石等, 失去光澤, 顏色變綠。 這種變化了的安山巖稱安山玢巖, 或稱玢巖 (但玢巖有時是壹類巖石的總稱) (圖3-24B)。
圖3-24 玢巖