湖相烃源岩中的火山—热液深源物质与油气生成耦合关系研究进展*

陆内湖相烃源岩系是中国含油气盆地广泛发育的一类组分复杂且富含有机质的细粒沉积岩。随着非常规油气资源需求量日益增加,该岩系被作为致密油或页岩油层系受到广泛关注。然而,其极细的粒度增加了精细岩石学、矿物学研究难度,使它长期被简单视为陆源沉积岩。研究发现,该岩系中发育丰富的火山喷发及热液喷流产生的深源物质,并与油气的生成和富集表现出了极强的耦合关系。因此,探索深源物质如何参与烃源岩形成并影响油气生成亟待深入研究。作者详细总结并探讨了国内外近年来关于湖相烃源岩成因以及火山—热液活动带来的深源物质与油气形成关系的现阶段新发现与认识。并结合笔者研究团队基于新疆三塘湖盆地二叠系芦草沟组烃源岩的新发现,采用精细的岩石学、矿物学方法,结合无机和有机地球化学等方法,初步开展了该耦合关系的机理研究。认为火山—热液深源物质参与了烃源岩的沉积与成岩作用,并与正常湖相沉积物共同影响着油气的形成。建议重新认识湖相烃源岩的物质组成,从而拓展陆相生油理论,同时为同类型非常规油气资源勘探开发提供理论指导。     

辽宁省火山间歇期沉积煤系特点与找煤方向

辽宁省有火山岩7000km2,岩垣3条,大型锥火山50个,火山丘80余个,边缘带上都有间歇期沉积煤系赋存,成煤空间局限火山边缘带,时间局限间歇期。煤系具火山-沉积成岩、多变、多层次、依赖火山特点,属新的火山成煤类型。愈往西北岩体愈大,煤系呈愈发育的趋势。煤层发育在火山岩系顶、底部,可采煤层厚1-37.49m。煤种齐全,埋藏的数量和广度均大,具有重要的经济价值。找煤方向为各岩体边缘并围绕中心旋转一周。     

裂谷盆地的火山热液活动和油气生成

我国东部裂谷盆地主力烃源岩中均不同程度地发育有玄武岩和辉长岩等基性火成岩,并且伴有规模不等的热液活动。火山热液活动会给烃源岩带来热量,促使有机质快速生烃和异常成熟。玄武岩活动期间的热液作用为烃源岩提供了大量矿物质和养料,使周围泥质岩富含碳酸盐和有机质,可以形成优质烃源岩;热液活动向烃源岩提供了大量过渡金属元素,作者的实验证明了过渡金属对有机质生烃具有强烈的催化作用,使烃源岩在较低温度下生成较多数量的油气;火成岩周围的烃源岩可以提前进入生烃门限。     

陆上、水下喷发成因火山岩储层发育特征和成藏控制因素对比分析

火山岩油气藏的研究一般以陆上喷发沉积的火山岩体为主,事实上全世界四分之三的火山活动是在水下发生的,只是水下喷发沉积的火山岩在各个方面的研究还比较少,在勘探中尚未引起注意。本文以三塘湖盆地石炭系火山岩油藏为例,对比分析了陆上与水下喷发沉积形成的火山岩在岩性、颜色、结构构造以及储集空间特征和地震反射特征等方面的差异,指出了三塘湖盆地石炭系哈尔加乌组火山岩为水下喷发环境形成。通过对研究区两种类型的火山岩油藏系统的研究,总结出了水下喷发沉积的火山岩储层的形成机理以及其形成规模油气藏的条件,为今后的火山岩油气藏的勘探指出了新的方向。     

古地理环境对火山喷发样式的影响:以准噶尔盆地玛湖凹陷东部下二叠统风城组为例*

自然界中,火山的喷发样式常因岩浆或周围环境的变化而发生转换。为了探索沉积盆地古地理环境对古代火山喷发样式的可能影响,文中利用地震、钻测井及岩心资料,厘定准噶尔盆地玛湖凹陷东部下二叠统风城组古地理环境及火山岩的分布;利用岩心和薄片观察、扫描电镜、元素地球化学、电子探针等技术,对取心段火山岩岩石类型、岩石组合和地球化学特征开展了研究。结果表明:(1)取心段火山岩发育4种岩石类型和3种岩石组合,射气岩浆喷发和岩浆喷发2种火山喷发样式类型;(2)射气岩浆喷发以发育熔积岩,具面包皮结构、熔结结构、熔结珍珠结构的熔结凝灰岩和增生火山砾为特征,而岩浆喷发以胶结增生火山砾而形成含增生火山砾熔岩为特征;(3)火山口古地理环境的演化控制着火山喷发样式的类型及其转换,进而影响喷发产物的特征:古地理环境为水下环境时,足量的水和上升的高温岩浆相互作用发生射气岩浆喷发;古地理环境变为陆上时,岩浆发生溢流式岩浆喷发。取心段古地理环境变化的主要原因可能是喷发产物在火山口附近的堆积或季节性气候变化引起的湖平面变化;(4)古地理环境对古代火山喷发的样式类型、喷发过程、喷发产物特征具有重要影响,这可以为盆地中火山岩成因分析和喷发过程重建提供新的视角,为火山岩油气藏的精细勘探开发提供新的思路。     

胜利油区第三纪火山活动对油气生成的影响

本文介绍了胜利油区第三纪期间火山岩的类型和分布状况,在此基础上讨论了禹城凹陷和东营凹陷南坡火山活动对烃源岩生烃作用的影响,认为小规模的火山活动对生烃作用并没有明显的负面效应,但可能改造已形成的油藏。这一认识对含火山岩盆地的油气成藏评价有着重要意义。     

准噶尔盆地西泉地区石炭系火山岩有利储层主控因素研究

准噶尔盆地东部西泉地区石炭系火山岩储层分布受多种因素的控制。通过岩心观察、铸体薄片、物性分析,结合成 像测井及试油资料,对西泉地区石炭系火山岩的孔隙分布特征、主控因素及孔隙演化进行了综合研究。结果表明,石炭系 火山岩的物性高值区主要分布在距石炭系不整合面之下0~50 m、70~115 m 及130~155 m 区域内,有利储层的分布受火山岩 的岩性、风化淋滤作用和构造作用的控制。岩性对储集性能的影响取决于火山岩的喷发强度及岩相类型、岩石的矿物成分 和结构构造以及力学性质;风化淋滤作用主要控制了不整合面之下0~50 m 范围内安山岩和英安岩次生孔隙及有利储层的形 成;构造运动产生的裂缝对不整合之下70~115 m、130~155 m 区域内的火山角砾岩有利储层的形成起主要控制作用。火山 岩储集空间的形成与演化主要经历了同生成岩阶段、表生成岩阶段和埋藏成岩阶段,不同成岩阶段对孔隙的演化具有不同 的影响。     

香港世界地质公园晚侏罗世荔枝庄组岩石组合及其成岩地质过程解析

中国东南大陆晚侏罗世地层普遍缺失,仅零星见于个别地区,香港新界东北的荔枝庄组即为其一。荔枝庄组出露于香港世界地质公园沉积岩园区的荔枝庄地区,自下往上由火山岩—沉积岩—火山岩组合而成,沉积岩中发育大型包卷层理和滑塌构造等典型沉积构造,是香港地区最具代表性的晚侏罗世火山—沉积岩系。通过实测地层剖面研究,确定其成岩过程大体上可划分为早期普林尼式火山爆发、中期破火山口湖相沉积和晚期普林尼式火山爆发三个阶段,以湖相沉积作用为主、火山喷发作用为辅;受晚期火山岩浆活动的影响,沉积岩层普遍发生硅化或炭化。荔枝庄组独特的岩石组合与形成的古地理环境,为探讨中国东南大陆中生代火山活动—沉积作用方式与成岩过程,提供了难得的研究实例。     

新疆阿尔泰诺尔特地区石炭纪火山作用

诺尔特地区位于阿尔泰北部地区，西伯利亚板块西南缘。区内石炭纪火山岩主要沿红山嘴断裂带分布，赋存于下石炭统红山嘴组中，岩性主要为晶屑凝灰岩、碎斑熔岩、凝灰岩、火山角砾岩、流纹岩等。火山作用中爆发、喷溢、侵出3种喷发形式均存在，产生了爆发－喷溢相、降落相、侵出相及火山喷发沉积相等火山岩相。诺尔特地区石炭纪火山构造为裂隙－中心式，断裂导致岩浆上升喷发，火山活动的中心位于西部的托格尔托别、阔科依达拉斯等地，而东部的塔斯比格、阿克提什坎、库马苏等地则位于远火山活动中心地区，火山活动从西向东逐渐减弱，西部以爆发－喷溢为主，东部则以侵出为主。     

火山岩陆上与水下喷发环境的氧化系数判别方法

火山喷发沉积期的古地理环境是控制火山岩油气储层发育的关键因素之一。目前对陆上喷发沉积火山岩与水下喷发沉积火山岩的判别研究主要集中在岩性组合特征、结构与构造特征、蚀变特征、产状、孔隙及裂缝发育特点等方面,而利用火山岩地球化学特征来反映和记录火山喷发环境的研究尚未引起注意。研究使用Fe₂O₃/FeO和Fe₂O₃/（Fe₂O₃+FeO）作为火山岩氧化系数,充分考虑岩石酸度、风化淋滤作用、溶蚀蚀变作用、构造背景等因素的影响,改进了传统意义上基于火山岩氧化系数的火山喷发环境判别标准。在新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统实际应用结果表明,卡拉岗组火山岩喷发沉积环境复杂,以陆上氧化环境为主,频繁水陆交替的复杂环境也存在,哈尔加乌组火山岩喷发沉积环境相对单一,主要沉积保存于水下还原环境;与前人基于本区上石炭统火山岩共生岩石与化石组合、风化壳以及火山岩夹持的部分泥岩微量元素比值特征等有效判别依据得到的喷发环境结果是相符的,且该地球化学方法具有普适性,可应用于不同盆地、不同地质时代火山岩喷发沉积古地理环境的判别研究中。     

梨树断陷双龙地区火山发育特征及油气成藏规律

松辽盆地梨树断陷双龙地区白垩系火石岭组发育中心式和裂隙式两种喷发型火山,其在发育规模、油气成藏等方面存在不同。中心式喷发型火山活动剧烈,持续时间长,火山岩分布面积广,厚度大,岩性从基性火山岩逐渐向中性火山岩转变;裂隙式喷发型火山活动弱,持续时间短,火山岩分布面积小,厚度薄,岩性主要为中性火山岩。中心式喷发型火山与湖盆水体相邻,形成火山-湖泊沉积环境,火山岩、砂砾岩、深湖-半深湖泥岩交替沉积,使得中心式喷发型火山发育区的火石岭组具有良好的生、储、盖条件,并形成自生自储型生储盖组合方式;裂隙式喷发型火山远离湖盆水体,火山岩的分布与深湖相泥岩没有直接接触,加之储层物性差,因此裂隙式喷发型火山发育区的火石岭组油气成藏条件差。通过对研究区钻井、试油、地震等资料的综合分析认为,研究区西部中心式喷发型火山发育区是火石岭组有利的勘探区域,其烃源岩为深湖-半深湖泥岩,储集体包括火山碎屑岩、砂砾岩和火山岩,储集空间主要为裂缝和孔隙。     

海拉尔盆地侏罗系火山-沉积岩地震识别和岩相古地理重建

海拉尔盆地侏罗系塔木兰沟组火山岩显示有巨大油气勘探潜力. 海拉尔盆地内侏罗系“塔木兰沟组”火山喷发期次和岩相分布尚不清楚,制约了盆内火山岩型油气藏勘探部署.针对海拉尔盆地火山岩相复杂且相变快,火山机构类型多样等特点,通过野外露头调查、年代学资料和单井和连井地震对比,利用地震剖面、时间切片、三维可视化和均方根振幅属性提取等技术,对盆内各个凹陷开展火山-沉积岩识别、旋回划分和岩相古地理恢复.野外露头、测井、地震反射、火山岩U?Pb年代学等证据都表明海拉尔盆地侏罗系发育2期火山-沉积旋回. 火山喷发沉静期于火山机构外围发育沉积岩夹层,在地震剖面上形成的连续反射且可区域追踪对比,可以作为旋回划分依据. 利用均方根振幅属性对岩性敏感特性来勾勒火山机构和外围的沉积岩.盆内第1期火山-沉积旋回岩以中基性火山岩、酸性火山岩和沉积岩为特征,对应于盆地外围的塔木兰沟组. 第2期火山-沉积旋回岩以酸性火山岩和沉积岩为主,对应于盆地外围的玛尼吐组. 盆内西部凹陷带主要发育火山机构和裙边砂砾岩体,中部和东部凹陷带主要发育湖相砂岩和泥岩. 各个凹陷内火山机构主要集中在盆地或斜坡带,侏罗系火山-沉积发育具有明显的火山-断陷湖盆特征,与区域上额尔古纳和德尔布干断裂空间展布关系密切.      

吐哈盆地及邻区早二叠世沉积特征与构造发育的耦合关系

通过对不同露头剖面和探井资料的分析,在吐哈盆地及邻区区分出三种不同类型沉积相：（1）裂谷型海相火山喷发沉积相;（2）裂谷型陆相火山喷发沉积相;（3）造山带磨拉石相;不同沉积相特征并结合构造分析认为,早二叠世在吐哈及邻区存在二种不同类型的盆地,即前陆盆地和裂谷盆地,同时,还探讨了大陆一大陆碰撞带上两种不同类型盆地的形成机理。     

浙江东部火山岩地区的地层时代和划分

通过对浙东地区地层特征与划分、同位素年龄等综合分析,结合近年来的新资料,认为该区前寒武纪地层由太古宙地壳物质再循环重熔结晶形成;芝溪头变质杂岩原岩可能由古元古界八都(岩)群与石炭系—二叠系沉积地层组成,二者共同于晚二叠世—中三叠世发生变质作用;中生代大规模火山岩浆活动主要发生在早白垩世晚期:磨石山群形成于早白垩世晚期,以大规模喷发酸性火山岩为特征;永康群、天台群中的众多地层也主要形成于早白垩世晚期,是不同火山构造盆地(洼地)喷发—沉积的同期异相堆积物或同期同物异名地层,以双峰式火山岩、"红层"为特征。     

广西合山马滩大隆组的沉积序列研究及其环境指示意义

马滩地区的大隆组,以火山碎屑岩和硅质岩沉积为主。镜下研究表明,火山碎屑岩可分为凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质沉积岩3亚类共8种岩石微相;硅质岩可分为生物成因硅质岩和生物火山成因硅质岩两亚类共5种岩石微相。这些岩石微相构成了12种主要的岩石相,而岩石相垂向上组成了6种主要的沉积序列。沉积序列指示该区存在两种类型的浊流沉积,一种是水下火山喷发形成的火山碎屑流向高密度浊流进而向低密度浊流演化的沉积,一种是早期沉积的凝灰质和硅质生物颗粒在滑塌作用下形成的浊流沉积。沉积序列研究并结合马滩地区大隆组沉积时期的古地形,表明当时该区不易发育海底扇沉积,而易接受低密度浊流沉积,形成了连续性好的较薄层沉积。     

长江源区新生代火山岩的年代学研究

长江源区的火山岩包含了青藏高原北部新生代火山岩形成及演化的全部信息，其年代学研究对查明青藏高原北部新生代火山活动时空演化具有重要意义。通过K—Ar同位素年代学研究，将长江源区新生代的火山活动划分为3期：第Ⅰ期(40．1-35．1Ma)火山喷发较弱，形成小范围分布的细粒安粗岩和斑状粗面岩；第Ⅱ期(26．5～17．6Ma)火山喷溢最为强烈，形成大面积厚层黑色气孔状安粗岩；第Ⅲ期(5．5-4．61Ma)由潜火山作用形成球粒状、斑状粗面岩岩丘。长江源区3个期次的火山喷发与青藏高原北部火山活动的阶段性相对应。长江源区新生代火山岩的演化特征为：从早到晚，岩石系列由高钾钙碱性系列→钾玄岩系列演化；岩性由安粗岩→粗面岩演化。     

白银地区火山—沉积岩系岩相学特征

白银地区火山—沉积岩系为大陆裂谷火山作用的产物。震旦系火山喷发旋回划分为13个喷发韵律和3个喷发亚旋回,成岩环境为半深海相沉积环境,具古陆壳陆内初始裂谷阶段背景;寒武系火山喷发旋回划分为13个喷发韵律和两个喷发亚旋回,黑茨沟组的成岩环境为半深海相沉积环境,是继震旦纪白银岩群后陆壳进一步拉张裂解的产物,代表了裂谷的发展阶段,香毛山组具海底扩张阶段的大陆边缘裂谷沉积背景。     

松辽盆地含CO_2火山岩气藏的形成和分布

松辽盆地特有的深部构造背景和裂谷演化特征,造成盆地内含CO_2火山岩气藏的形成和富集。松辽裂谷盆地中新生代火山岩浆活动发育,总体上具有多期喷发、分布广泛和储集条件良好的特点。火山活动以中心式喷发为主,主要发育中基性-酸性火山岩,发育流纹岩、凝灰岩等多种岩石类型,爆发相和溢流相2种火山岩相。中生代火山岩在盆地内分布广泛,营域组构成深层有利储层,新生代火山岩在盆地外围出露较多,而在盆内出露较少。盆地高含量的二氧化碳为无机幔源成因,由青山口期和新生代幔源岩浆脱气形成。含CO_2火山岩气藏的形成主要受深部构造背景、深大断裂和中新生代火山岩控制。已发现含CO_2火山岩气藏主要分布于古中央隆起带及其两侧断陷的营城组火山岩中,具有点状、带状分布,局部富集的特点。根据主控因素分析,预测了5个CO_2富集区带。     

塔河油田火山岩的层位归属、火山岩岩石学与岩相学特征

火山岩顶、底地层中的微古化石组合研究表明:塔河油田火山岩的形成时代为二叠纪。岩石学、岩相学、地球物理测井与地震学综合研究结果显示,火山岩主要为英安岩和玄武岩。存在两次火山喷发旋回,形成下部玄武岩、上部英安岩或单一英安岩的垂向火山喷发序列。玄武岩呈带状分布于研究区西部和南部古地貌低洼区,以上平下凸的透镜状河谷充填式地震反射为特点;英安岩分布于北部及东北部地区,以下平上凸的丘形反射形态为特征。可划分出火山爆发相、火山溢流相和火山沉积相3个岩相带。火山爆发相位于火山喷发中心地带,研究区以火山熔岩溢流相为主,火山沉积相布范围局限,位于岩体边缘。火山活动具有喷发频率低、间隔时间短、以宁静的溢流式喷发为主间或伴随较强烈的爆发式喷发为特点。火山活动喷发中心可能是由西南逐渐向东北方向迁移的。     

渤海海域莱南斜坡带沙三下亚段混合沉积发育特征及主控因素

渤海海域沙一、二时期混合沉积分布广泛,而在沙三段发现较少,其沉积特征及控制因素尚不明确.以莱南斜坡带沙三下亚段为例,通过壁心、薄片、钻测井、三维地震等多种资料,对研究区混合沉积特征开展综合研究,预测混合沉积平面及垂向的分布,并探讨混合沉积发育的主控因素.研究表明,莱南斜坡带沙三下亚段发育湖相与火山喷发伴生的混合沉积,在垂向发育组分式混合和互层式混合的2类混积样式;发育混积相、辫状河三角洲、火山碎屑岩相等3类沉积相类型,其中,早期陆源碎屑影响较大,发育远岸混积泥晶滩;晚期陆源碎屑影响较弱,但波浪作用增强,发育近岸和远岸共生的混积碎屑滩.温暖湿热的古气候、相对闭塞的浅水环境、同期火山形成的营养物质为混合沉积发育提供了良好条件;西部远物源和东部近物源供给控制了混合沉积发育类型;水下古隆起控制其平面分布位置及富集程度;局部火山活动形成了特殊的混合沉积岩性及其组合.该成果不仅完善和深化了渤海海域混合沉积新认识,对在沙三段寻找类似的混合沉积提供指导,也可为研究区优质动用储量及开发井网部署研究提供参考.