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新疆东准噶尔地区卡拉麦里大气田的主要储层是石炭纪巴塔玛依内山组火山岩。由于火山岩埋深大、时代老以及后期改造强烈等因素的影响,目前对这套储层火山岩属性的识别和认识存在着困难。主要问题有:火山岩的时代存在争议;火山岩层序和期次的认识不完整以及火山机构和喷发特征的解剖和分析存在困难。本文从巴塔玛依内山组野外露头的地质考察出发,通过实测剖面和地质填图以及室内分析等工作,呈现巴塔玛依内山组火山岩的特征与属性,为油气勘探服务。
巴塔玛依内山组火山岩主要分布在卡拉麦里缝合带以南,博格达山前大石头以北区域。野外露头丰富,火山岩岩石特征清晰,易于识别,受断裂和火山机构控制分布特征明显,可见古火山机构特征。靠近卡拉麦里断裂附近,地层改造强烈,火山岩野外露头多为起伏丘状体。往南,地层变形弱,可见近水平产出的火山岩地层,岩石风化蚀变较弱。
样品薄片和地化分析表明巴塔玛依内山组火山岩主要是中基性火山岩。火山岩类型多样,熔岩主要包括玄武岩、安山岩、流纹岩、英安岩等,其中碱性的粗面岩,粗面安山岩分布范围广。火山碎屑岩主要包括火山角砾岩、火山集块岩岩,凝灰岩等。火山-沉积岩系列广泛分布,主要是凝灰质砾岩、凝灰质砂岩、凝灰质粉砂岩等。火山岩岩相丰富,除溢流相熔岩、爆发相火山碎屑岩等外,火山通道相隐爆角砾岩,侵出相安山玢岩分布广泛。
实测巴塔玛依内山组火山岩地层剖面特征表明,完整的巴塔玛依内山组火山岩至少可以划分为三个喷发期次,沉积夹层是主要的喷发间断面。三个喷发期次中,最早一个喷发期次特征为:1)喷发沉积相厚度大;2)爆发相和溢流相交替出现,3)溢流相中基性玄武岩分布广泛;第二个喷发期次特征为:1)溢流相与爆发相交替出现且溢流相厚层、爆发相相对薄层分布,2)溢流相玄武岩仅在喷发初始出现;第三个喷发期次特征为溢流相为主,夹少量爆发相且溢流相中无基性玄武岩出现。
野外地质填图表明巴塔玛依内山组火山岩喷发特征复杂,古火山机构类型多样。东准噶尔广泛分布的隐爆角砾岩是识别古火山通道的有效标志。借助这一标志,结合其它特征和资料,总结出了巴塔玛依内山组古火山机构类型有:以大石头层状火山、柯克巴斯套锥状火山为代表的中心式古火山机构、以巴塔玛依内山附近古火山通道线性分布为特征的裂隙式古火山机构以及东黑山古火山口串珠状分布为特征的裂隙-中心式古火山机构。
关于巴塔玛依内山组火山岩地层的时代问题,采用精确的SHRIMP U-Pb锆石定年法对巴塔玛依内山组的安山岩进行了精确定年,两个火山岩年龄数据分别为350.0±6.3Ma和345.6±7.1Ma,为早石炭世火山岩,并结合上覆地层石钱滩组宾夕法利亚期(下石炭统)早期的牙形石化石认为巴塔玛依内山组火山岩地层的时代为早石炭世,而不是以前所说的晚石炭世。巴塔玛依内山组火山活动的时限为早石炭世。