胜利油田惠民凹陷辉绿岩地球化学及成因

济阳拗陷（胜利油田）为我国仅次于大庆油田的石油生产基地，区内新生代火成岩广泛发育，且为重要的油气藏储层之一，有关该区火成岩与油气藏的成因联系一直是国内外地学工作极为关注的课题和生产部门亟待解的问题。前人对该区火成岩的研究主要集中在火山岩分布、岩石类型、储层性质等方面，很少涉及对火成岩地球化学、形成构造环境、地幔源区特征、岩浆演化以及在油气形成过程中的作用等方面的研究，对与之时空密切共生的次火山岩——辉绿岩研究相对较少，尤其是岩石地球化学的研究工作尚未开展，无法探讨其成岩动力学背景、地幔地球化学、壳幔相互作用以及与火山岩之间的成因联系等一系列问题。本论文主要对济阳拗陷惠民凹陷钻孔揭露的辉绿岩进行了系统的矿物学和地球化学研究，以此探讨了该区辉绿岩的成岩动力学背景、地幔源区特征、岩浆形成与演化，同时通过与区内沙三段中的火山岩（与辉绿岩时空密切共生）地球化学对比，揭示了辉绿岩与火山岩的成因联系。论文获得的主要认识如下： ① 研究区辉绿岩主要矿物为单斜辉石和斜长石，次要矿物主要为橄榄石、斜方辉石、云母、角闪石、钾长石和方解石等，副矿物主要为磷灰石、金属矿物，同时还出现种类繁多的次生矿物，常见的有蛇纹石、绿泥石、钠长石、高岭石、碳酸盐以及形态不则的云母和金属矿物等；光性测定和探针分析结果表明，各种矿物的化学成分变化范围较宽，可能主要与岩浆结晶分异作用和岩浆期后不同程度的热液蚀变作用有关。 ② 岩石的主要元素、微量元素和稀土元素（REE）的含量范围变化较大，富集高场强元素（HFSE）、具有异常Sr、Nd同位素组成（相对高87Sr/86Sr（0.704094～0.708223）和相对高143Nd/144Nd（0.512604～0.512856））是本区辉绿岩重要的地球化学特征。相关分析结果表明，该区辉绿岩HFSE和REE的含量受磷灰石含量控制，HFSE和REE之间存在较好的正相关关系，证实其HFSE高含量与岩浆地壳物质混染作用有关。 ③ 在一系列岩石分类和类型划分图解上，岩石为钠质碱性系列岩石；岩石具有相似的过渡元素、不相溶元素和REE配分模式，其大离子亲石元素（LILE）、HFSE和REE明显高于原始地幔（PM）和洋中脊玄武岩（MORB）；Sr、Nd同位素组成在87Sr/86Sr－143Nd/144Nd图中偏离典型地幔演化趋势，位于DMM与EM2地幔端元之间；成岩环境为大陆板内拉张环境；这些特征均表明本区辉绿岩具有异常地幔源区, 为DMM、EM1和EM2三端元混合的混合地幔。 ④ 研究区辉绿岩与区内沙三段中的火山岩具有相似的主要元素、微量元素、稀土元素和Sr-Nd同位素组成，过渡元素、不相容元素和REE配分模式不具明显区别，微量元素之间的比值变化范围重叠、且与交代富集地幔端元（EM1和EM2）相近，这些均表明两类岩石为同源不同岩相的产物，辉绿岩为火山岩为次火山岩相。 ⑤ 结合有关模拟计算结果，初步建立了研究区辉绿岩成因模式。新生代，随着太平洋板块向西俯冲，引发北东向郯庐深大断裂带的重新活动，俯冲进行地幔楔中的沉积物脱水形成的流体和沿郯庐深大断裂带上升的地幔深部流体与亏损地幔相互作用，形成该区具DMM、EM1和EM2三端元混合特征的异常地幔；这种异常地幔部分熔融形成的熔体（原始岩浆）在岩浆房（或上升过程中）遭受地壳物质的混染作用，形成本区辉绿岩和火山岩的母岩浆；大部分母岩浆沿区内构造薄弱地带快速喷发形成本区的火山岩，少量喷发速度较慢的岩浆结晶形成次火山岩相的辉绿岩。