松辽盆地北部火山岩锆石SHRIMP测年与营城组时代探讨

前人对松辽盆地营城组的时代存在不同认识。利用松辽盆地北部徐家围子断陷区营城组广泛发育的中—酸性火山岩取芯资料,开展了详细的火山岩锆石SHRIMP U-Pb年代学研究,结果表明营城组火山岩年龄集中在113—111Ma之间,属于早白垩世晚期的Aptian与Albian界线附近,从而明确该套火山岩应发育在营城组中上部的新认识,并由此说明营城组的顶界已跨入Albian。因此,认为松辽盆地营城组的时代为Hauterivian到Albian。     

松辽盆地北部营城组火山岩地球化学特征及地质意义

松辽盆地北部早白垩世营城组发育一套以流纹岩为主的中酸性火山岩,其具有高硅、铝,富碱和低镁、铁的特征,不同类型火山岩均具有轻稀土富集、重稀土亏损、轻重分异严重的特征。其中：酸性流纹岩表现为富集Pb、U、Th、Ta、Hf和Zr等元素,亏损Sr、Ba、Eu等元素;中性安山岩、粗安岩和基性玄武岩则亏损不明显;中酸性英安岩介于两者之间。地化特征分析表明,营城组岩浆来源于亏损地幔,是地幔底侵导致地壳部分熔融,并受到地幔物质的混染,酸性岩喷出前经历了较强的岩浆分异作用。构造判别图解指示营城组火山岩形成于板内伸展环境,具有与板块俯冲作用有关的、发育于活动陆缘或岛弧的火山岩类似的演化特征。结合中国东部构造环境演化特征,认为松辽盆地北部早白垩世火山活动可能是古太平洋板块北北西方向高速俯冲导致地壳岩石圈减薄、地幔物质上涌的产物。     

松辽盆地营城组火山岩储层裂缝特征

松辽盆地营城组火山岩储层裂缝普遍发育, 但不同相带内裂缝的发育规模存在较大差异。通过对外围露头火山岩储层裂缝的实测数据及微观特征观察并结合钻井岩芯研究, 认为松辽盆地营城组火山岩储层裂缝可分为原生裂缝、次生裂缝和人为诱导裂缝3种成因类型。其中次生裂缝中的构造裂缝对油气运移及聚集起决定性作用; 喷溢相、侵出相和火山通道相是构造裂缝最发育的相带, 线密度分别为22条/m、18条/m和14条/m; 爆发相不发育, 线密度为4条/m。构造裂缝的形成期分为早白垩世营城组早期、营城组末期和晚白垩世嫩江组早期等3期, 裂缝主要形成于前两个时期; 裂缝走向以北东向最为发育, 占总量的50%以上, 其次为北西向、南北向和近东西向; 裂缝的整体充填程度低, 开启情况及有效性较好。研究成果与徐家围子断陷内裂缝的发育规律具有一定的可对比性。     

辽西地区阜新组与松辽盆地营城组、登楼库组的对比及其时代

在系统总结古生物资料的基础上,结合区域岩石地层分布情况及近年来同位素测年资料,得出如下结论：阜新组中下部（高德层-孙家湾层）可与营城组对比,时代为巴列姆期-阿普特期;阜新组上部（水泉层）可与登楼库组下部（一、二段）对比,时代为阿普特期;登楼库组上部（三、四段）与阜新组顶部火山岩（张老公屯组）层位相当,时代为阿普特期-阿尔布期.     

松辽盆地东南隆起区下白垩统营城组三段火山岩岩性、岩相序列

通过大比例尺野外岩性岩相填图、掌子面二维岩性岩相描述和详细岩矿鉴定,研究营城组三段内幕。本区营三段自下而上岩性序列表现为2个中基性到中酸性的火山岩旋回：①下部为石英安山岩、安山岩、安山质集块熔岩、安山质集块岩、安山质角砾岩和安山质角砾凝灰岩,向上过渡为砂质凝灰岩和英安质凝灰熔岩;②上部为玄武安山岩和玄武质集块熔岩,向上过渡为英安岩、珍珠岩、英安岩、英安质凝灰熔岩、英安质沉凝灰岩和英安岩。旋回①岩相纵向序列：溢流相下部亚相、火山通道相火山颈亚相、爆发相空落亚相、火山沉积相再搬运亚相、爆发相热碎屑流亚相。旋回②岩相纵向序列：溢流相上部亚相和下部亚相、火山通道相火山颈亚相、溢流相下部亚相、侵出相内带亚相、溢流相下部亚相、爆发相热碎屑流亚相、火山沉积相再搬运亚相、溢流相下部亚相。营三段火山岩发育于松辽盆地断陷末期,是盆地断陷转为坳陷过程的重要岩石记录。     

松辽盆地营城组火山岩相量化表征与应用

盆地火山岩及其储层的地震解释需要量化的岩相模型提供地质约束。三维揭露的盆缘剖面是实现岩相量化表征的最佳区。在松辽盆地东南隆起营城组建组剖面区开展了爆发相、喷溢相和侵出相的三维量化研究。爆发相出现在火山旋回早期,延伸千米量级、厚度百米量级,外形呈楔形尖灭状,坡度上陡下缓、呈平均15°左右的上凹形轮廓;始于热基浪亚相、向上为热基浪与空落亚相互层,终于热碎屑流亚相。喷溢相多出现在火山旋回中后期,覆于爆发相之上,延伸千米量级、厚度百米量级,外形呈凸透镜向外尖灭状,坡度上缓下陡、呈平均20°左右的上凸形轮廓;自下而上依次为下部、中部和上部亚相。侵出相出现在火山旋回后期,可见对其它相带呈切割-披覆关系的内、中、外三个亚相,侧向延伸和垂向厚度多为百米量级、通常最大不超过1km,呈顶缓缘陡的蘑菇状。用火山岩相模型约束井旁地震解释、建立岩相-地震相响应关系,可为无井区的火山岩地震识别提供模板。火山机构的后期改造只改变相序的完整性、不改变原始喷发相带间的相邻与相依性,不影响用岩相模式预测相变关系。非同源喷出物之间的叠置会干扰盆地火山岩相的解译,且使岩相模型的约束作用失效。     

松辽盆地东南隆起区营城组火山岩相和储层的空间展布特征

松辽盆地东南隆起区营城组火山岩岩相类型涵盖5种岩相中的12种亚相。物性统计分析结果表明,喷溢相上部亚相、侵出相内带亚相、火山通道相隐爆角砾岩亚相的储层物性较好。将物性结果结合平面岩性岩相图,确定出裂缝面孔率高的区域主要集中在火山机构中心附近的火山通道相火山颈亚相和隐爆角砾岩亚相、侵出相内带亚相、爆发相热碎屑流和热基浪亚相、喷溢相下部亚相;气孔面孔率高的区域集中在距离火山口较近的斜坡处,亚相主要为喷溢相上部、中部亚相。最后根据有利储层的定义和种类,得出有利储层主要位于古火山口及其附近的山脊处,面孔率值向外呈环带状减少或单向减少。     

松辽盆地徐家围子断陷营城组火山岩相和火山机构分析

徐家围子断陷营城组火山岩极为发育。文章通过对火山岩的岩芯观察、薄片鉴定、岩芯测试及测井资料、二维、三维地震资料的综合分析 ,将营城组火山岩盆地分为 3大相区 ,即火山喷发区、过渡区和沉积区。火山喷发区岩性由各种熔岩、火山碎屑岩和少量砂砾岩组成 ;过渡区岩性以火山碎屑岩与沉积岩互层为特征 ,夹少量火山熔岩 ;沉积区岩性包括砂砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩。火山喷发区内可识别出 8种类型的火山岩相 (空落相、溢流相、基底涌流相、火山碎屑流相、火山泥石流相、火山沉积相、次火山相、隐爆角砾岩相 )和 3种类型的火山机构 (层火山、微型盾火山和渣锥火山 )。不同类型的火山机构具有不同火山作用、岩相分布特征和含油气性。因此火山岩相及火山机构分析对火山作用研究和油气勘探均有重要意义。     

松辽盆地白垩系营城组火山岩喷发旋回划分

鉴于松辽盆地白垩纪营城组火山活动多中心、多旋回、火山物质运动方向多变、成分复杂等特征,依据火山旋回的三个基本要素,即共生序列、内在规律的外部结构表现、同源性,着重考虑对储层研究的指导作用,采用"组内划段-段内划旋回-旋回内划期次"的方案,定义火山旋回为火山活动强度由平静到强烈再到平静而构成的喷发周期内形成的一套火山岩组...     

松辽盆地营城组两类酸性火山岩地球化学特征与成因

松辽盆地断陷期营城组发育一套厚层火山岩,钻井岩心及薄片观察发现,火山岩以流纹岩、英安岩、流纹质凝灰岩及熔结凝灰岩等酸性火山岩为主,中基性岩相对较少。在对样品精细挑选基础上,开展了岩石主量元素、微量元素及Sr-Nd同位素测试分析。结果显示,该套酸性火山岩依据TiO2含量可明显分为两类,其中高Ti酸性火山岩(TiO2>0.45%),规模较小,SiO2含量介于64.87%～68.79%之间,其主量元素、微量元素与亚碱性中基性岩呈连续变化趋势且具有相似的Sr-Nd同位素组成;低Ti酸性火山岩(TiO2<0.4%)SiO2含量为68.93%～76.69%,该类岩石为营城组酸性火山岩主体,与碱性基性岩呈双峰式组合,元素含量及同位素比值变化范围较大。研究表明,两类酸性火山岩的形成都与晚中生代东北地区受古太平洋板块俯冲引起的岩石圈拆沉减薄软流圈上涌有关。在板块俯冲影响下,被富集的亏损地幔源区发生部分熔融,在岩浆演化过程中经历了一定分离结晶作用形成了少量高Ti酸性火山岩岩浆。与此同时,在底侵作用下新生地壳与下地壳物质发生混合熔融,受上地壳不同程度混染后形成了大规模的低Ti酸性火山岩岩浆。     

陆上与水下喷发火山岩的区别及其对储层的影响——以松辽盆地营城组为例

陆上与水下喷发火山岩在岩性、结构构造、蚀变特征、产状、与下伏地层接触关系、孔隙和裂缝发育特点等6方面有显著区别。陆上喷发火山岩包括各种熔岩、碎屑熔岩、火山碎屑岩和沉火山碎屑岩;熔岩流纹构造发育,火山碎屑岩除发育常见层理外,还可见反丘构造;同生蚀变弱;与下伏地层多呈角度不整合接触,古风化壳常见,常含有陆相植物;主要储集空间为原生孔隙和冷凝收缩节理缝、次生溶蚀孔、矿物解理缝和构造裂缝。水下喷发火山岩多为具玻璃质结构的熔岩和含晶屑玻屑的层/沉凝灰岩、膨润土/伊利石岩/蒙脱石岩/沸石岩;常具枕状、球状构造,水平层理、粒序层理、变形层理;蚀变强烈;水下熔岩呈穹隆状、透镜状,凝灰岩为层状,近火山口的膨润土/伊利石岩/蒙脱石岩/沸石岩呈松散团窝状并夹有火山弹;与下伏地层呈整合、假整合或侵蚀接触;原生气孔、杏仁体内溶蚀孔和炸裂纹,岩球岩枕间孔和粒间孔,基质和斑晶蚀变孔缝,后期构造缝是主要储集空间。松辽盆地营城组陆上、水下喷发火山岩均有发育。其陆上喷发火山岩的典型标志为流纹构造、柱状节理,含炭化木/硅化木,与下伏地层呈角度不整合接触。水下喷发火山岩典型标志为珍珠岩、玻璃质结构、枕状构造、纹层状凝灰岩和膨润土。松辽盆地营城组的储层火山岩以陆上喷发火山岩为主;水下喷发火山岩中侵出相内带亚相珍珠岩为优质储层。     

火山碎屑岩的储层物性——以松辽盆地营城组为例

对松辽盆地营城组35口盆内深层钻井和2口剖面浅钻全取心井的对比研究揭示：在浅层（埋深<500 m）,火山碎屑岩储层物性（平均孔隙度18.7%、渗透率0.32×10^-3μm²）好于熔岩（14.0%,0.18×10^-3μm²）;在深层（埋深>2 800 m）,火山碎屑岩物性（2.6%,0.05×10^-3μm²）明显差于熔岩（7.3%,0.07×10^-3μm²）。熔岩和火山碎屑岩的储层物性总体上都随埋深增加而变差,但火山碎屑岩的变化率显著大于熔岩;所以当大于一定埋深（2 500~3 000 m）时,熔岩的物性优于火山碎屑岩而成为主力储层。熔岩与火山碎屑岩物性随埋深变化的差异主要源于它们成岩方式的不同：前者冷凝固结,骨架体积受压实影响很小;后者压实固结成岩,其特点同沉积岩。在中浅层勘探中（埋深小于2 500 m）火山碎屑岩可作为重点目标。     

松辽盆地营城组火山岩冷却单元及地层结构分析

火山岩冷却单元的识别是火山岩地层和岩相研究的重要环节。松辽盆地东南缘露头区和徐家围子断陷营城组火山岩剖面的剖析显示,冷却单元主要存在4种主要的单元类型:碎屑岩型、熔岩型、碎屑岩+熔岩型和熔岩+碎屑岩型。碎屑岩型和熔岩型是端元类型,分别反映蒸汽喷发和岩浆喷发的作用过程;碎屑岩+熔岩型是基本组合单元类型,反映蒸汽-岩浆喷发的连续作用过程;熔岩+碎屑岩型属于改造的或特殊机制的类型。冷却单元本身及其堆叠具有相的意义,是火山岩地层的基本成因地层单元,因此成为解释火山岩地层结构、了解形成与保存过程的重要基础。通过火山岩冷却单元识别与叠置分析,构建了松辽盆地徐家围子断陷营城组一段的地层结构。     

松辽盆地白垩系营城组火山岩孔缝单元类型和特征

目前火山岩储层评价的主要依据是储集空间类型和孔渗参数,但储集空间类型与物性参数之间的关系尚不明确。为此,依据松辽盆地全取心井(营一D1井和营三D1井)开展营城组火山岩孔缝单元类型研究及其与孔渗参数关系的分析,取得如下主要认识。首先,研究区火山岩主要发育5种原生孔隙、3种次生孔隙、3种原生裂缝和3种次生裂缝;根据发育过程、分布排列特征的相似性,把储集空间归并为7种孔隙类和2种裂缝类;将上述孔隙类与裂缝类划分为7种组合类型,即7型孔缝单元,分别为①型离散气孔类-次生裂缝类组合型、②型定向气孔类-脱玻化类-次生裂缝类组合型、③型离散粒间孔类-溶蚀孔类组合型、④型离散粒间孔类-溶蚀孔类-原生裂缝类组合型、⑤型离散粒间孔类-溶蚀孔类-次生裂缝类组合型、⑥型定向粒间孔类-溶蚀孔类-次生裂缝类组合型和⑦型裂缝类组合型。其次,对比按孔隙单元拟合孔渗关系与按整体拟合孔渗关系的函数斜率,7型孔缝单元可划分为3组,即,略低于总体拟合函数(A组)的①型和②型孔缝单元,略高于总体拟合函数(B组)的③型、④型、⑤型和⑥型孔缝单元,远远高于总体拟合函数(C组)的⑦型孔缝单元。第三,除②型单元和⑦型单元之外的其他5型单元的储层物性较好;各型孔缝单元的孔喉分选系数随孔喉半径均值增大而增大,储层非均质性变强;多数孔缝单元具有复杂的岩性-岩相组合;孔缝单元分布与火山机构类型和相带关系密切。第四,依据孔缝单元的孔渗条件和孔渗相关拟合函数可知,应该依据孔缝单元进行储层评价分析,即使赋存于相同岩性的①型、②型单元也需要分别对待。     

松辽盆地安达地区营城组中基性火山岩成藏主控因素

松辽盆地中基性火山岩主要发育于安达次洼陷地区,其产出的天然气量占研究区深层产能总量的60%左右。研究区中基性火山岩气藏以沙河子组暗色泥岩和煤层为烃源岩,营城组三段粗面岩、玄武岩、中基性火山角砾岩等为储层,登娄库组二段泥岩为直接区域盖层,并发育多种岩性、构造圈闭,具备有利的成藏条件。利用地质资料和物性数据分析有效储层特征,结合测井综合解释和试气结果分析了气藏在剖面和平面上的分布特点,研究了安达次洼陷地区营城组中基性火山岩成藏主控因素。结果表明：岩性和岩相影响有效储层的发育,喷溢相粗面岩和玄武岩是该区主要的有效储层类型,爆发相中基性火山角砾岩储层物性最好,今后勘探中应予以重视;火山旋回控制气藏的纵向分布,即气藏主要位于各个火山旋回/期次顶部和上部;火山机构相带控制气藏的平面分布,气藏主要分布于火山口-近火山口相带。     

松辽盆地徐家围子断陷火山岩裂缝形成机理

松辽盆地徐家围子断陷是位于松辽盆地北部深层的半地堑型晚侏罗世-早白垩世伸展断陷,火山岩发育。在已有研究成果的基础上,结合野外露头和岩心观测及镜下研究发现：本区火山岩构造裂缝和溶蚀裂缝都比较发育,具有明显的规律性,多数原生缝被后期的构造应力或溶蚀作用改造成次生缝。本区裂缝形成的控制因素较多,主要有应力、构造、岩性和岩相、溶蚀作用、风化淋滤、构造应力场演化等,其中构造应力场演化、岩性和岩相及风化溶蚀作用是控制裂缝形成的主要因素。构造裂缝以高角度的张扭性和张性缝为主,多为半充填和无充填,具有多期、多方向、组合复杂等特点,是晚侏罗世至新近纪各种地质作用相互叠加的结果。构造通过控制不同构造部位的局部应力场分布来控制裂缝发育程度,沿断裂带存在明显的应力集中,形成裂缝发育带,特别在正断层上升盘、断层端部、背斜轴部等应力集中部位容易形成构造裂缝。有效火山岩油气储层为各类原生孔隙与裂缝的有效组合。由于火山喷发多个旋回叠加,加之风化剥蚀及不整合面的存在,造成裂缝在纵向上发育具有旋回性,溶蚀裂缝主要在不整合面附近发育。在平面上,裂缝主要发育在断裂密集区、断裂交汇部位和背形或向形构造发育的地区。本区处于爆发相和溢流相火山岩的发育区,气孔和裂缝最发育,特别是溢流相的流纹岩中,裂缝和气孔均较为发育,是本区的优质储层最发育区,也是天然气富集区。     

Chronological and Geochemical Characterisitics of Volcanic Rocks of the Yingcheng Formation in the Southern Songliao Basin: Constraints on the Early Cretaceous Evolution of the Songliao Basin

The discoveries of oil and gas reservoirs in the volcanic rocks of the Songliao Basin(SB) have attracted the attention of many researchers. However, the lack of studies on the genesis of the volcanic rocks has led to different opinions being presented for the genesis of the SB. In order to solve this problem, this study selected the volcanic rocks of the Yingcheng Formation in the Southern Songliao Basin(SSB) as the research object, and determined the genesis and tectonic setting of the volcanic rocks by using LA-ICP-MS zircon U-Pb dating and a geochemical analysis method(major elements, trace elements, and Hf isotopes). The volcanic rocks of the Yingcheng Formation are mainly composed of rhyolites with minor dacites and pyroclastic rocks. Our new zircon U-Pb dating results show that these volcanic rocks were erupted in the Early Cretaceous(113–118 Ma). The primary zircons from the rhyolites have εHf(t) values of +4.70 to +12.46 and twostage model age(TDM2) of 876–374 Ma. The geochemical data presented in this study allow these rhyolites to be divided into I-type rhyolites and A-type rhyolites, both of which were formed by the partial melting of the crust. They have SiO2 contents of 71.62 wt.%–75.76 wt.% and Al2 O3 contentsof 10.88 wt.% to 12.92 wt.%. The rhyolites have distinctively higher REE contents than those of ordinary granites, with obvious negative Eu anomalies. The light to heavy REE fractionation is not obvious, and the LaN/YbN(average value = 9.78) is less than 10. The A-type rhyolites depleted in Ba, Sr, P, and Ti, with relatively low Nb/Ta, indicating that the rocks belong A2 subtype granites formed in an extensional environment. The adakitic dacites are characterized by high Sr contents(624 to 1,082 ppm), low Y contents(10.6 to 12.6 ppm), high Sr/Y and Sr/Yb ratios, and low Mg# values(14.77 to 36.46), indicating that they belong to "C" type adakites. The adakitic dacite with high Sr and low Yb were likely generated by partial melting of the lower crust under high pressure conditions at least 40 km depth. The I-type rhyolites with low Sr and high Yb, and the A-type rhyolites with very low Sr and high Yb, were formed in the middle and upper crust under low pressure conditions, respectively. In addition, the formation depths of the former were approximately 30 km, whereas those of the latter were less than 30 km. The geochemical characteristics reveal that the volcanic rocks of Yingcheng Formation were formed in an extensional environment which was related to the retreat of subducted Paleo-Pacific Plate. At the late Early Cretaceous Period, the upwelling of the asthenosphere mantle and the lithosphere delamination caused by the retreat of the subducted Paleo-Pacific Plate, had resulted in lithosheric extension in the eastern part of China. Subsequently, a large area of volcanic rocks had formed. The SB has also been confirmed to be a product of the tectonic stress field in that region.     

松辽盆地长岭断陷中基性火山岩的时代与其成因

锆石U-Pb定年结果显示,松辽盆地长岭断陷松南180井中基性火山岩形成于101～116 Ma的早白垩世晚期,属于营城组,非火石岭组火山岩。岩相学观察主要由安山岩和橄榄玄武岩组成,化学成分显示为玄武岩、粗面玄武岩和玄武质粗面安山岩,属碱性系列,镁质量分数较低,镁值较小（Mg^#=0.27~0.53）。稀土元素总量较高（w（∑REE）=（164.98~257.27）×10^-6）,轻重稀土分馏明显（（La/Yb）_N=6.60~10.96）,铕异常微弱（δEu=0.85~1.02）。富集大离子亲石元素和轻稀土元素, Rb,K 相对亏损,相容元素（Cr、Co、Ni）质量分数低,高场强元素Nb、Ta弱富集,整体表现出与 OIB(洋岛玄武岩)一致的稀土图谱和微量元素特征。岩浆源区为软流圈地幔,经历了深部地幔流体的交代富集作用,岩浆未遭受地壳物质的混染。