松辽盆地王府断陷火山岩地层、岩相和火山机构

<正>松辽盆地王府断陷下白垩统地层中发育火山岩地层——火石岭组,由粗安质-流纹质熔岩和火山碎屑岩以及正常碎屑沉积岩构成。火山岩地层基本上呈层状发育,地震剖面上可以识别出若干套地震火山地层,界面类型有风化剥蚀界面、喷发间断面和喷发整合面,构成不同级别的火山层序。在岩心和露头上可以识别的具有成因地层意义的最小地层单元是火山岩冷却单元,由一套具有成因联系的岩性和岩相构成,界面为冷却界面。以流纹岩为例,冷却单元可以区分为熔岩型、碎屑岩+熔     

松辽盆地北部徐家围子断陷下白垩统营城组火山机构类型与喷发模式研究

火山岩油气藏已成为我国东部中、新生代陆内裂谷盆地内一种重要的油气藏类型。松辽盆地北部徐家围子断陷营城组火山岩中形成大规模气藏,不同火山岩相对油气的储集性差异很大,因此探究断陷内火山机构类型和喷发模式成为天然气勘探开发的基础。徐家围子断陷发育中酸性火山岩,识别出层状火山、熔岩穹隆、破火山口等3种主要火山机构赋存类型。受区域垂向和斜向两期拉张作用控制,在断裂上盘、下盘和断裂带,火山机构分别以不同形式展布：断裂下盘的掀斜肩部火山机构发育、断裂带火山机构串珠状叠置、断裂上盘火山爆发强烈并形成大型徐东破火山口。徐东破火山口的形成说明岩浆侵位于地壳底部,形成扁平状的岩浆房。岩浆垂直上升喷发或沿断裂喷发,形成徐家围子断陷中心式-裂隙式火山喷发模式。     

火山岩盖层类型及封气能力——以松辽盆地徐家围子断陷为例

利用钻井、测井和分析测试资料,对徐家围子断陷火山岩盖层类型、识别标志、分布、封闭能力和对天然气成藏与分布的控制作用进行了研究,认为徐家围子断陷火山岩盖层分为火山碎屑岩和火山熔岩盖层2种。火山碎屑岩盖层主要是凝灰岩和火山角砾岩,具有井径扩容、电阻率小和高声波时差特征;火山熔岩盖层主要为流纹岩、凝灰岩和安山岩,具有井径不扩容、电阻率中等和低声波时差特征。利用高声波时差和声波时差值小于56 μs/ft可以分别识别火山碎屑岩盖层和火山熔岩盖层。火山碎屑岩盖层区域分布在断陷南部下白垩统营城组一段火山岩体的顶部,火山熔岩盖层局部分布在营一段和营三段火山岩体内部。火山碎屑岩盖层较火山熔岩盖层具有更强的封气能力,火山碎屑岩盖层控制着徐家围子断陷火山岩中天然气的区域聚集与分布,火山熔岩盖层仅控制着天然气在火山岩体中的局部聚集与分布。     

徐家围子断陷火山岩充填的层序地层

松辽盆地徐家围子断陷晚侏罗世-早白垩世期间火山岩十分发育,火山喷发岩的盆地充填样式与其在盆地中喷发的构造位置和构造断阶样式有关。根据火山岩的喷发构造位置和赋存情况,徐家围子断陷火山岩的盆地充填样式可以分为三种类型：沿断裂喷发-赋存样式、在上升盘喷发-赋存样式和在下降盘喷发-赋存样式。这些火山岩的充填样式具有不同的几何学特征。在层序发育过程中火山的喷发与火山岩的充填分别出现在低水位早期、低水位晚期和水进期。在层序地层格架中不同火山岩的充填样式影响或控制了盆地的地形、沉积作用类型、沉积体几何学和层序结构。这种构造[CD*2]火山活动背景下的层序地层模式可以作为油气勘探的地质模型,进行储集层预测。     

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。     

火山岩岩性的测井识别

火山岩岩性识别是火山岩储层和火山岩油气藏描述的基础。识别含油气盆地中的火山岩岩性最直接有效的方法是岩芯分析 ,但不可能在每口井中都取芯 ,因此利用常规测井资料进行火山岩岩性的识别成为了必然的选择。这里选取松辽盆地徐家围子断陷营城组为实例进行研究。徐家围子断陷是松辽盆地内的一个较大的中生代断陷 ,下白垩统营城组发育于断陷晚期 ,分布面积广 ,火山岩发育。岩芯观察、薄片鉴定、岩芯测试分析表明 :营城组火山岩岩性有玄武岩、玄武安山岩、安山岩、英安岩、流纹岩、火山角砾岩、凝灰岩、安山玢岩和流纹斑岩等。通过对测井曲线…     

松辽盆地深层火山岩储层岩相特征和天然气的来源

松辽盆地发育上下两个盆地充填序列：下部充填序列指埋深〉3000m的上侏罗统-下白垩统断陷期火山成因地层，自下而上划分为火石岭组、沙河子组和营城组；上部充填序列由下白垩统上部-上白垩统坳陷期正常的沉积地层组成。下部充填序列的营城组火山岩是松辽盆地北部深层天然气的主要储集层（占储层的87％）。火山岩储层物性受控于火山岩岩相，喷溢相上部亚相（Ⅲ3）和侵出相。内带亚相（Ⅳ1）是最有利的火山岩储层，火山通道相火山颈亚相（Ⅰ1）、隐爆角砾岩亚相（Ⅰ3）和爆发相热碎屑流亚相（Ⅱ3））也是较好的储层。在松辽盆地北部徐家围子断陷火山岩储层中发现的工业气藏天然气有烃类、CO2、N2、H2S和少量稀有气体。通过天然气组成，烃类和CO2，碳同位素组成分析，认识到徐家围子断陷火山岩气藏天然气主要为煤型气、油型气和无机气构成的混合气，无机成因CO2气可能源于地幔或是岩浆成因。     

松辽盆地北部断陷区营城组火山岩锆石SHRIMP年代学、地球化学及其意义

松辽盆地北部徐家围子断陷区营城组广泛发育有一套以酸性喷发岩为主的中酸性火山岩,包括玄武粗安岩、安山岩、英安岩、流纹岩及流纹质火山碎屑岩等,属钙碱性岩类,亚碱性系列。锆石SHRIMPU-Pb年代学研究揭示研究区营城组火山岩形成于113Ma至111Ma之间,属早白垩世的Aptian期至Albian早期。岩石地球化学表明,流纹岩类均表现为富集Rb、Th、Zr等元素,亏损Sr、Ba、P、Ti、Eu等元素,安山岩类则亏损不明显,英安岩类介于两者之间,结合Nd同位素测试结果,认为营城组中-酸性火山岩是同源岩浆演化的结果。通过构造环境图解判别表明营城组火山岩形成于板内拉张构造背景,是中国东部早白垩世大规模岩石圈减薄和岩浆作用的产物。     

徐家围子断陷营城组火山岩分布特征及火山喷发机制的新认识

基于深层钻井和连片处理三维地震资料,结合同位素测年,本文对松辽盆地北部徐家围子断陷白垩系营城组火山岩的分布特征及其喷发机制进行了研究。本区火山岩分布广、厚度大、沿深大断裂串珠状分布;纵向上分为下部营一段和上部营三段两套;营一段分布于断陷中部及其以南地区,岩性以酸性为主;营三段分布于断陷中部及其以北地区,酸性和中、基性火山岩均有发育。本区断裂类型及其组合复杂,正、逆、走滑和花状断裂都有发育;两组断裂交汇部位是火山喷发的主要通道。深大断裂与火山岩时空展布关系显示,营一段火山岩主要受徐中断裂控制,由北向南依次喷发,岩性以酸性为主;营三段火山岩主要沿着徐东花状断裂带由南向北依次喷发,表现为基性与酸性交替的双峰式。营城组火山岩喷发类型有三种:裂隙式、中心式与复合式。徐家围子断陷营城组火山岩储集性能优良且毗邻烃源岩,与断裂、源岩及盖层有利匹配,可构成有利的生储盖组合,具有良好的天然气勘探前景。     

松辽盆地北部徐家围子断陷营城组大型破火山口的发现

破火山口的形成是火山物质喷发量最大、破坏力最强的一种火山作用现象,因此,探寻破火山口存在的证据是明晰松辽盆地北部徐家围子断陷下白垩统营城组火山喷发规律和叠置关系的关键。徐家围子断陷营城组地层中徐东破火山口呈一个长轴约17km,短轴约10km的椭圆形、塌陷深度近3km的大型破火山口,其天窗式塌陷是下方岩浆房的不对称形态或岩浆房的不对称抽空导致。徐东破火山口内被厚层流纹质凝灰岩和熔岩填充,剖面上显示一对发育完整的正、逆断层,指示徐东破火山口经历了完整的沉降、塌陷、火山喷发过程。徐东破火山口形成于大陆裂谷背景下,是岩石圈减薄,大规模岩浆作用的产物。受区域NNW向构造格架控制,形成破火山口南北延伸的椭圆形态。     

松辽盆地断陷层火山机构类型及其气藏特征

松辽盆地断陷层(火石岭组和营城组)火山机构类型见3类6型。营城组以酸性火山机构为主,其中:盆地北部酸性熔岩火山机构占33%,南部占38%,北部的中基性火山机构比例小于南部。火山岩气藏类型主要为构造-岩性气藏,气水界面是一个起伏变化的界面。气藏内部特征受火山机构类型控制：酸性碎屑岩火山机构的气层厚度变化较小,其形态为板状或席状;酸性复合和熔岩火山机构气藏的气层厚度变化小,其形态为丘状和席状;中基性熔岩火山机构的厚度变化较大,其形态为丘状或楔状。松辽盆地火山岩气藏成藏主控因素为有效烃源岩、通源断层和储层物性。从松辽盆地发现的火山岩工业气藏来看:火山岩气藏主要集中在酸性熔岩火山机构中,北部贡献率为50%,南部贡献率为38%;盆地北部中基性火山机构的成藏效率高于南部。火山岩勘探方向应该聚焦在具有烃源岩和通源断层的区带,首先针对酸性火山机构,其次是中基性火山机构。     

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。     

火山地层中的沉积层特征及其地层对比意义:以松辽盆地营城组为例

火山地层常具穿时和倒转现象,并且缺少化石资料,致使其地层序列划分和对比困难.营城组火山地层序列是松辽盆地火山岩油气勘探的基础和关键,火山岩中的厚层沉积夹层（营城组二段）在火山地层序列划分中可作为标志层,是营城组进一步分段的关键层位.从盆缘露头剖面入手,根据实测剖面、钻井、测井、地震、同位素年龄等资料,证实徐家围子断陷存在营二段地层,通过地层对比,总结其地层发育时限、岩性及序列特征、地层分布规律及其成因、地球物理识别标志,并将其作为标志层对火山地层进行准确划分和对比.结果显示:营二段形成于早白垩世Albian期（110~108 Ma）,沉积时限2~3 Ma;以富含凝灰质夹煤层为主要特征,其碎屑粒度自下至上呈现"粗-细-粗"的全韵律;断陷内营二段地层厚度变化大,平面上存在着两类沉积中心:（1）与营一段火山岩最大厚度中心重叠的火山期后热沉降中心;（2）继承性古地貌凹陷.不同成因地层其地球物理识别特征不同.以营二段为标志层可将徐家围子断陷营城组分为3段,其中一段和三段均以火山岩为主.而原分层中的营四段实属盆地不同充填期的两套地层:下部细粒砂泥岩段应为断陷期的营二段,上部粗粒砂砾岩段应为拗陷期的登娄库组一段.该方法可为其他地区火山地层划分与对比提供借鉴.      

松辽盆地白垩系营城组埋藏火山机构岩相定量模型及储层流动单元特征

松辽盆地营城组火山机构类型划分为碎屑岩火山机构、熔岩火山机构和复合火山机构3种。碎屑岩火山机构中火山通道相占9.3%,爆发相占55.3%,喷溢相占29.2%,侵出相占1.4%,火山沉积相占4.8%;火山机构半径为0.5～1.5 km,高度为50～220 m。熔岩火山机构中火山通道相占8.1%,爆发相占23.4%,喷溢相占62.6%,侵出相占5.1%,火山沉积相占0.8%;火山机构半径为1～2 km,高度为200～300 m。复合火山机构中火山通道相占4.9%,爆发相占34.4%,喷溢相占56.8%,侵出相占2.6%,火山沉积相占1.3%;火山机构半径为2～4 km,厚度为300～450 m。亚相控制储层流动单元的规模,碎屑岩火山机构的储层流动单元范围为0.3～1.5 km,厚度小于60 m。熔岩火山机构的储层流动单元范围为1～2 km,厚度小于80 m。复合火山机构的储层流动单元范围为1.5～3.0 km,厚度小于100 m。各类火山机构气藏开发时的井距和压裂方案均存在差异。     

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。     

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。     

徐家围子断陷安达地区营城组火山岩喷发期次及其形成演化规律

针对徐家围子断陷安达地区营城组火山岩具有多期喷发、火山岩机构类型多样、叠置分布和岩性复杂的特点,对火山岩喷发期次及火山岩形成演化特征进行研究,找出火山岩的演化规律。其主要表现为:沙河子组沉积末期,本区处于断-拗转换期,盆地内部处于欠补偿特征;营城组一期火山喷发时,主要受西部的活动基底断裂及次级断裂的控制;营城组二期火山喷发时,火山作用由安达西部向东部扩展;营城组三期火山喷发时,深部岩浆活动由强转弱,本区的基底断裂活动减弱,构造活动也向坳陷期形成环境过渡。