松辽盆地白垩系营城组再搬运火山碎屑与相模式

以松辽盆地东南缘营城组二段两类火山碎屑岩(沉凝灰岩、凝灰质砂岩)为研究对象, 进行了火山碎屑粒度特征、碎屑组成和火山碎屑岩相研究.结果显示, 火山碎屑搬运除受火山作用激发控制外, 还受牵引流、重力流以及牵引流和重力流的双重机制影响.火山碎屑微观特征、成因分析和岩相分析认为, 本区火山碎屑堆积主体为热基浪堆积和热碎屑流堆积, 部分为空落堆积.火山碎屑组成特征为晶屑含量多, 玻屑和岩屑含量少, 且岩屑仅在较粗粒级颗粒组成中存在.研究认为, 本区发育的火山碎屑为沉积环境中的再搬运火山碎屑, 共识别出4种火山碎屑岩相, 河流故道上的热基浪, 河流故道上的热碎屑流, 冲积平原上的热基浪和空落相.建立了松辽盆地东南缘露头区营城组二段河流-冲积平原沉积环境的再搬运火山碎屑岩相模式.      

松辽盆地白垩系营城组再搬运火山碎屑与相模式

以松辽盆地东南缘营城组二段两类火山碎屑岩(沉凝灰岩、凝灰质砂岩)为研究对象,进行了火山碎屑粒度特征、碎屑组成和火山碎屑岩相研究.结果显示,火山碎屑搬运除受火山作用激发控制外,还受牵引流、重力流以及牵引流和重力流的双重机制影响.火山碎屑微观特征、成因分析和岩相分析认为,本区火山碎屑堆积主体为热基浪堆积和热碎屑流堆积,部分为空落堆积.火山碎屑组成特征为晶屑含量多,玻屑和岩屑含量少,且岩屑仅在较粗粒级颗粒组成中存在.研究认为,本区发育的火山碎屑为沉积环境中的再搬运火山碎屑,共识别出4种火山碎屑岩相,河流故道上的热基浪,河流故道上的热碎屑流,冲积平原上的热基浪和空落相.建立了松辽盆地东南缘露头区营城组二段河流-冲积平原沉积环境的再搬运火山碎屑岩相模式.     

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。     

松辽盆地白垩系营城组古火山机构特征

在系统总结Hawaiian等7种喷发方式、互层状火山等3种火山机构的岩性岩相和垂向序列特征与识别标志基础上,通过剖面火山机构剖析及其与盆内埋藏火山机构对比,总结出营城组2类古火山机构特征。营城组玄武岩火山机构自下而上为枕状、渣状集块熔岩（占总厚度30%）,气孔杏仁和致密块状熔岩（70%）,喷溢相为主,火山口附近隐爆角砾岩发育,为夏威夷式喷发。火山机构厚度以200~500 m居多,顶面盾状,相对高差100~250 m,以坡角小于10°为特征,属于盾状火山。营城组流纹岩火山机构的纵向序列300~700 m,内部结构呈现上中下三段式：下部火山碎屑（熔）岩为主（30%）,爆发相为主,以基浪（base surge）沉积为标志,喷发方式主要表现为高粘度岩浆强烈气射作用的培雷式喷发;中部主要为气孔、石泡和流纹构造流纹岩（60%）,构成火山机构的主体,喷溢相为主,火山口附近常见侵出相珍珠岩穹隆,喷发类型接近于斯通博利式;上部主要为细粒（层）凝灰岩（火山灰湖相沉积,10%）,爆发相为主,以普林尼式喷发为主。流纹岩火山机构顶面呈丘状,相对高差200~300 m,以坡角多大于15°为特征,属于互层状火山。     

松辽盆地东南隆起区白垩系营城组二段沉积相分析及层序划分

依据吉林九台的野外地质勘察资料,通过分析营城组二段内部建筑结构、岩性、岩相等地质特征,运用层序地层学的理论和研究方法,对松辽盆地营城组二段砾岩进行精细的层序地层研究和层序划分对比。野外砾岩露头精细解剖揭示以辫状水道沉积最为发育,厚层砾岩由多期辫状水道垂向切叠而成,可划分为三级基准面旋回层序（1个长期、3个中期、8个短期）。     

松辽盆地营城组古火山机构的剖析——以东南隆起区三台珍珠岩山为例

三台地区下白垩统营城组一段岩石类型有隐爆角砾岩、角砾熔岩、熔结角砾岩、珍珠岩、流纹岩和凝灰岩,所属岩相为火山通道相、侵出相、喷溢相、爆发相。厘定古火山口位置的依据主要是通过分析隐爆角砾岩和珍珠岩的岩性岩相及其分布。整个火山机构划分为中心相组、近源相组和远源相组。中心相组即火山口相,主要包括火山通道相和侵出相,近源相组主要包括喷溢相,远源相组主要包括爆发相。相序（以火山口为基点）为火山通道相隐爆角砾岩亚相-侵出相中带亚相-侵出相内带亚相-喷溢相下部亚相-喷溢相中部亚相-爆发相热碎屑流亚相。近源相组较中心相组储层物性优越。其中喷溢相上部亚相是储层物性最好的岩相带。     

松辽盆地东缘下白垩统营城组二段火山碎屑沉积的过程、相和结构

松辽盆地东缘六台地区营城组露头地质调查和实验室分析显示,貌似正常碎屑岩的营二段是一套复杂的火山熔岩和沉积岩之间的过渡岩性。这套岩性包括了碎屑熔岩、凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质碎屑岩和正常碎屑岩,显示了它们形成于火山—沉积盆地的过渡环境,即火山斜坡过渡到冲积平原和湖泊环境。与火山作用有关岩相有4种端元的火山碎屑岩相:弹射坠落爆发空落相、喷射降落爆发空落相、热碎屑流相和热基浪相。火山物质堆积在火山斜坡以及前方的冲积平原上,往往以火山碎屑岩相或者冲积扇相、辫状河相保存;它们堆积在湖泊中则为三角洲相、扇三角洲相、较深水相和沼泽相。这些相的空间组合反映了火山喷发—碎屑堆积的过程。根据旋回发育营二段可以区分出3种类型的充填序列:沉积—火山充填序列、沉积充填序列和火山充填序列。较为完整的序列为粗碎屑岩—火山岩和火山碎屑岩—细碎屑岩,对应着裂谷类盆地断裂作用—火山作用—沉积充填的过程,记录在特定的地层结构中。     

松辽盆地东缘下白垩统营城组二段火山碎屑岩的发育特征

通过精细的野外剖面测量,发现松辽盆地东缘营城组二段中发育熔岩、凝灰岩和凝灰质砂岩。凝灰岩包括熔结凝灰岩、岩屑晶屑凝灰岩、灰球泥粒凝灰岩和角砾凝灰岩。这表明作为火山活动间歇期的营城组二段沉积期依然存在一定规模的火山活动,其沉积作用具有独特的火山和沉积双重控制的特点,区别于正常的沉积作用。营城组二段是一套介于火山岩和陆源碎屑岩之间的过渡岩性,物源既有来自同期火山喷发,也有来自营城组一段和营城组下段以及更老的地层的风化剥蚀。由于存在火山物质和陆源剥蚀物质的双重物源及存在火山物质堆积和沉积作用的双重机理,这套岩石在类型上具有特殊性。存在特殊的火山-沉积作用类型,主要为冲积平原上热碎屑流河道沉积、冲积平原泛滥盆地上热基浪沉积、冲积平原泛滥盆地上空落火山灰云沉积。     

松辽盆地东南隆起区营城组珍珠岩斑晶矿物研究

松辽盆地早白垩世营城组火山岩系含有丰富的珍珠岩,为松辽盆地重要的油气勘探目的层位。在松辽盆地边缘东南隆起九台地区出露有比较新鲜的珍珠岩,内部斑晶保存完好,裂隙发育;斑晶矿物主要有斜长石、黑云母、角闪石,还有镁铁质的单斜辉石和斜方辉石。对含斑晶珍珠岩和剔除斑晶后的珍珠岩玻璃质分别进行地球化学分析,斑晶矿物进行单矿物电子探针成分研究。其结果表明：该珍珠岩属于酸性高钾钙-碱性系列,微量和稀土元素特征显示与上部地壳相似;斑晶矿物单斜辉石为斜紫苏辉石和次透辉石,斜方辉石为紫苏辉石,均显示变质成因,属于捕虏晶;与珍珠岩相邻层位玄武岩的斑晶斜长石为拉长石,单斜辉石为铁次透辉石,属于岩浆成因。这些特征表明,珍珠岩原岩可能来自于上部地壳,其辉石等捕虏晶为岩浆上侵运移过程与围岩发生混染作用的结果。     

松辽盆地南部地区营城组典型火山机构地质特征

在松辽盆地地质背景研究的基础上,根据盆地南部地区营城组火山岩地质特征对火山机构进行分类,描述其地质特征,并讨论其储层特征。将研究区火山机构分成3类9种,即熔岩类火山机构、碎屑岩类火山机构和复合火山机构3类;熔岩类火山机构包括粗面质熔岩火山机构、玄武质熔岩火山机构、安山质熔岩火山机构、英安质熔岩火山机构和流纹质熔岩火山机构,碎屑岩类火山机构包括玄武质碎屑岩火山机构、安山质碎屑岩火山机构和流纹质碎屑岩火山机构,以及复合火山机构共计9种。并统计了不同类型流纹质火山机构储层的储集空间类型及孔隙度,结果表明：流纹质复合火山机构储集空间类型复杂,储层溶蚀孔缝十分发育,储层物性最好;流纹质碎屑岩火山机构储层溶蚀孔缝较为发育,储层物性中等;流纹质熔岩火山机构储集空间类型单一,储层物性最差。将长岭断陷火山机构内部储层分为高孔-高渗型、中孔-中渗型和低孔-低渗型3类,且有利储层受岩性影响较小,受岩相影响较大。     

松辽盆地断陷期白垩纪营城组的时代归属

本文结合生物地层,同位素年代学,古地磁及地层序列的最新研究成果,探讨了松辽盆地断陷期营城组的时代归属。营城组孢粉组合多繁盛于白垩纪早—中期的Hauterivian期—Albian期;营城组同位素年龄分布表现出两个峰值135 ~ 120Ma和115 ~ 110Ma,结合采样层位及地层序列特征认为135~130Ma代表营城组下段中基性火山岩的年龄,130 ~ 120Ma代表营城组一段酸性火山岩的年龄,115~110Ma代表营城组三段基性火山岩及顶部酸性火山岩的年龄;古地磁研究表明在Hauterivian期底界偏上的135Ma发生过磁性的倒转以及松辽盆地的快速北移。这些特征表明营城组的时代为Hauterivian期—Albian早期,同位素年龄为135 ~ 110Ma。     

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。     

松辽盆地东南隆起区营城组一段熔浆胶结复成分砾岩特征及其成因分析

对野外剖面实际测量及室内薄片鉴定等资料研究表明,松辽盆地营城组一段复成分砾岩共有4种胶结成岩类型：熔浆胶结、灰泥球胶结、凝灰质胶结和砂泥质胶结。其中以熔浆胶结发育最为广泛。砾岩中砾石成分复杂,以基底花岗岩及二叠系变质岩为主,原地火山岩次之。砾石整体分选性差,磨圆度中等-好,以次圆状-次棱角状最为发育。自基底向火山活动中心,砾岩中外来砾石逐渐减少,原地火山岩砾石逐渐增多。基质成分由底部的砂泥质向上过渡为凝灰质并最终完全过渡到熔浆质胶结。砾岩是冲积扇或辫状河等沉积环境下已经堆积但未固结或半固结的砂砾质沉积物,在火山活动期被火山碎屑流或熔浆流再搬运,这种碎屑流、熔浆流和水介质构成的多相混合物通过岩浆冷凝和压实复合成岩作用而形成的岩石,实质是爆发相热碎屑流亚相的另一种表现形式。由于该类砾岩主要见于断陷盆地边缘火山岩序列下部靠近基底一侧,说明其形成与构造-岩浆活动密切相关,是火山旋回早期所特有的产物。     

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。     

High-precision geochronology of the Early Cretaceous Yingcheng Formation and its stratigraphic implications for Songliao Basin,China

The Songliao Basin in Northeast Asia is the largest and longest-lived rift basin and preserves a near-continuous continental succession of the most of the Cretaceous period, providing great material to investigate the adaption of the terrestrial systems to the Cretaceous greenhouse climate and tectonic events. However, the paucity of precise and accurate radioisotopic ages from the Early Cretaceous strata of the Songliao Basin has greatly held back the temporal and causal correlation of the continental records to the global Early Cretaceous records. Three tuff layers intercalated in the Yingcheng Formation have been intercepted by the SK-2 borehole, which offer excellent materials for radioisotopic dating and calibration of the chronostratigraphy of the Lower Cretaceous sequence of Songliao Basin. Moreover, the Yingcheng Formation recorded the largest and the last of the two major volcanic events in Songliao Basin, which also represents a turning point in the basin evolution history of Songliao from syn-rift stage to post-rift stage. Here we report high-precision U–Pb zircon geochronology by the CA-ID-TIMS technique on three tuff samples from the Yingcheng Formation of the SK-2 borehole in the Songliao Basin to construct a greatly improved, absolute age framework for the Yingcheng Formation and provide crucial age constraints for the Songliao Lower Cretaceous Strata. The new CA-ID-TIMS geochronology constrained the Yingcheng Formation at 102.571 + 0.320/?2.346 Ma to ca. 113 Ma, correlating to the Albian Stage. Combined with the previous published Songliao geochronology, the Quantou Formation is constrained to between 96.442 + 0.475/?0.086 Ma and 91.923 + 0.475/?0.086 Ma; the Denglouku Formation is constrained to between 102.571 + 0.320/?2.346 Ma and 96.442 + 0.475/?0.086 Ma; the age of the Shahezi Formation is estimated at ca. 113 Ma to ca. 118 Ma, which could extend to ca. 125 Ma in some locations in Songliao Basin. The major unconformity between the Yingcheng Formation and the Denglouku Formation, which represents the transition of the basin from syn-rift to post-rift is thus confined to between 102.571 + 0.320/?2.346 Ma and 96.442 + 0.475/?0.086 Ma. This is roughly contemporaneous with the change in the direction of the paleo-Pacific plate motion from west-southwest to north or northwest in mid-Cretaceous, suggesting their possible connections.     

蚀变对中基性火山岩储层的控制作用:以松辽盆地徐家围子断陷下白垩统营城组为例

利用岩芯、薄片和扫描电镜等资料,综合分析松辽盆地徐家围子断陷下白垩统营城组火山岩储集空间类型和火山岩蚀变控制因素。依据化学蚀变指数(CIA)、黏土矿物测试和岩石矿物特征,将蚀变程度划分为弱蚀变(CIA50)、中蚀变(50CIA60)、强蚀变(CIA60)三种。与蚀变作用有关的成岩作用类型包括:脱玻化作用、溶蚀作用及充填作用。研究结果表明,随着蚀变程度提升,基质脱玻化作用和岩石黏土矿化作用越强,次生孔隙越发育;脱玻化作用和溶蚀作用具明显改善储层物性特征,充填作用虽然降低储层物性,但黏土矿物充填物中存在晶间微孔,仍具有一定储集性能。     

松辽盆地三台地区下白垩统营城组珍珠岩地质特征与成因

三台地区北山珍珠岩产于营城组一段,出露面积约0.62 km², 厚度超过30 m。野外掌子面可见珍珠岩与膨润土、隐爆角砾岩、流纹岩共生。研究区珍珠岩可分为枕状球状珍珠岩、具流纹构造（块状）珍珠岩、角砾状珍珠岩、珍珠质集块岩。珍珠岩中含角闪石和辉石斑晶,基质脱玻化明显,出现球粒结构和微晶(骸晶)结构。珍珠岩与其他岩石的序列关系为珍珠岩-膨润土-隐爆角砾岩-流纹岩。岩相序列关系为侵出相-火山通道相-喷溢相。研究区珍珠岩是水下快速冷却形成的,其形成可以分为3个阶段。第一阶段（塌陷火山湖-爆发阶段）,早白垩世在三台地区形成了陆相塌陷火山湖,并发生火山爆发,形成凝灰岩（水平层理发育）。第二阶段进一步分为3个亚阶段：水下侵出亚阶段,在断陷湖盆中发生火山喷发,由于盆地内水体的骤冷作用,形成大量的珍珠岩（火山玻璃质熔岩）和部分流纹质熔岩;隐爆亚阶段,形成流纹质隐爆角砾岩;喷溢亚阶段,形成流纹岩。第三阶段（部分膨润土化阶段）,在火山喷发间歇期由于大气降水补给的地下水,在碱性条件下对珍珠岩进行水化,但珍珠岩层处于相对封闭条件,没有充分的水介质活动,珍珠岩部分（表层、裂缝处）转化为膨润土。     

松辽盆地东南缘营城组地层序列的划分与区域对比

从营城组沿革分析入手,立足于九台市城子街镇斜尾巴沟-官马山-团结村营城组地表标准剖面的研究,综合运用岩性地层对比、生物地层对比、同位素年代对比和气候事件对比的综合性地层对比方法,对比了松辽盆地东南缘与盆地北部徐家围子断陷20个营城组典型剖面。营城组可划分为5个岩性段,结合地层序列特征和应用习惯,自下而上划分为下段（K₁y^下）,一段（K₁y¹）,二段（K₁y²）,三段（K₁y³）和四段（K₁y⁴）。下段以中基性火山岩夹碎屑岩和薄煤层为主,厚度60~478 m,以营城煤矿343孔为标准剖面;一段以厚层流纹岩夹珍珠岩、流纹质火山碎屑岩为主,偶夹复成分砾岩,厚度20~630 m;二段以碎屑岩为主,夹凝灰岩、偶夹流纹岩,含煤层,厚度92~640 m;三段以中基性火山岩、火山碎屑岩为主,顶部为中性、酸性火山岩互层,厚度85~346.5 m;斜尾巴沟－官马山－团结村剖面可作为一段至三段的标准剖面;四段以凝灰质砾岩为主,夹泥岩,仅发育在徐家围子断陷,厚度10~400 m,徐深1井可作为标准剖面。