火山旋回劃分方案對比及在儲層預測中的意義

郝 彬

（中油勘探開發研究院，北京 100083）

引 言

近年來，隨著在多個盆地火山巖地層中獲得工業油氣流，顯示了火山巖油氣藏良好的勘探前景?；鹕綆r本身不具備生烴能力，相鄰層系是否發育有效烴源巖對火山巖成藏起著至關重要的作用，目前已發現的油氣藏均與烴源巖近距離接觸[1]。因此，如滿足近源接觸條件，良好的儲層發育位置和斷裂共同控制著油氣藏的空間分布。而火山巖儲集層主要是受巖相、巖性和裂縫發育程度控制[1]。火山旋回作為反映某火山行為的一個規則層序，其劃分和對比對于火山巖相空間展布特征的研究和火山巖儲層預測有一定的指導意義。對此不同學者提出了不同的火山旋回劃分方案，差異明顯[2-6]。因此，在總結前人的研究基礎之上，對比各個方案并探討火山噴發旋回在儲層預測中的適用性，望能夠為火山巖油氣藏的勘探和開發提供一些依據。

1 劃分方案對比

目前，中國在火山巖油區進行儲層精細描述和火山機構的詳細解剖時，所采用的方案詳見表1。如羅權生等[3]在研究三塘湖盆卡拉崗組火山巖時，提出了旋回—亞旋回—期次—韻律—層的5級劃分方案，冀國盛等[4]在研究金湖凹陷以熔巖流為主的火山巖時，采用旋回—亞旋回—巖流組—巖流單元作為火山地層劃分單位。

表1 火山旋回、期次劃分方案

注：方案6適用于火山活動時限較短，巖性、巖相變化較慢的火山巖區

對上述方案進行對比可以看出，術語復雜，且與巖石地層單位對比，對應單位的級別相差很大。以“旋回”為例，最大到“群”[2-3]，最小到“亞段”[5-6]，總體上缺乏可操作性。大部分學者都將“旋回”對應于火山機構[2-3,5]，則“旋回”應當理解為火山活動長期的有規律的演變，且由于不同火山機構的疊置在區域呈不整合接觸，“旋回”應與“組”或若干個“組”對應，建議在火山旋回劃分中不使用“組”這個劃分單位。

楊帝等[6]認為的“旋回”、分別與羅權生等[3]提出的“期次”、冀國盛等[5]提出的“巖流組”相當。與巖石地層單位相比，有些學者[5，6]認為其相當于段的一部分，但這種對比有些絕對，有時也可以對應于段（圖1）。因此在地層劃分時也不建議使用“段”這個單位。

“巖流組”作為火山巖地層劃分與對比的基本單位的方案[4]可以很好的應用于以熔巖為主的火山巖地區，但在以火山碎屑巖為主的地區則無法使用。由于火山巖剖面縱向上巖相變化快，一個單層可能對應于一種巖相，因此，旋回—組—巖相—層的四級劃分方案[1]不能很好的應用于縱向上巖相變化過快的區域。

另外，上述方案的級次同樣也存在著顯著地差異，從3級至5級。如何采用適合的方案以及對于地層級次的確定，必須考慮火山活動的特征以及火山活動的時限。從火山噴發活動的一般規律來看，總體上都是一個由強變弱的活動，風化殼層、沉積夾層或侵出相的出現意味著一次火山噴發活動的結束[7]。風化殼層和沉積夾層的厚度及其空間上的分布面積，應當是確定火山噴發級次的最關鍵參數之一。而火山巖相序組合合理的歸納則是確定火山噴發最小組合（即一次火山噴發）的主要依據。火山巖相序主要取決于火山噴發方式和距離火山活動中心的遠近，同時火山噴發方式又與巖性密切相關[3]。一般來說，中酸性巖、堿性巖區以爆發相開始，中基性火山巖以噴溢相開始。而酸性、中性、基性都存在的巖區，主要存在基性—中性—酸性和酸性—中性—基性2種相序。遠離火山活動中心的地區則主要為火山碎屑巖與沉積巖的互層。火山活動時限以及垂向上巖性的變化則是考慮采用幾級劃分方案的主要依據，因為“旋回”和“層”可以代表最大與最小的單位，當火山活動時限較短以及巖性單一時，其間可能只夾有一到兩個單位，如冀國盛等[4]采用的4級劃分方案。當活動時限較長且巖性變化較快時，則應考慮采用5級劃分方案。

總體來看，旋回—亞旋回—期次—韻律—層的5級劃分方案[3]相對較為合理，不僅避免了和傳統巖石地層單位和巖相等名稱的混淆，而且能夠反映火山噴發的一些特征。內蒙古地區晚中生代火山巖活動時限長且巖性巖相變化快，因此，本文采用此方案對其進行火山旋回、期次的劃分，進一步討論此方案的合理性（圖1）。

從圖1中看出，克什克騰旗地區晚中生代火山巖可劃分為2個火山活動旋回，即早期滿克頭鄂博組旋回和晚期白音高老組旋回,活動時限分別為157～174Ma和123～131Ma[8]，其間約26Ma噴發間斷，在炒米房地區表現為滿克鄂博旋回頂部沉積一套厚約46.8m的凝灰質砂巖， 空間上分布較廣。滿克頭鄂博旋回可分為滿克頭鄂博和瑪尼吐2個亞旋回，分別對應于滿克頭鄂博組和瑪尼吐組。瑪尼吐亞旋回又可分為3個噴發期次，13個噴發韻律。期次Ⅰ對應于瑪尼吐組下段，分為4個韻律，每個韻律都表明了火山活動由強到弱的變化，往往以爆發相的火山角礫巖開始，然后為溢流相的安山巖，最后火山活動停止，形成一些厚度較薄的砂巖、粉砂巖。期次Ⅰ與期次ⅠⅠ之間為7.3m厚的河流相砂巖，見沖刷面，粒序層理發育。期次ⅠⅠ、ⅠⅠⅠ對應于瑪尼吐組的上段，其間為一層較厚的風化殼。與期次Ⅰ相比，期次ⅠⅠ、ⅠⅠⅠ以溢流相為主，爆發相與正常沉積相減少，僅在期次ⅠⅠ的底部與期次ⅠⅠⅠ的頂部發育。大部分韻律都以灰綠色輝石安山巖開始，以紫色安山巖結束，然后接受后期的改造，韻律之間一般為風化剝蝕面。因此，認為此方案中“亞旋回”不應只對應于“段”或“段”的一部分，還可對應于 “組”，“期次”也對應于 “段”或“段”的一部分。

圖1 內蒙古克什克騰旗炒米房晚中生代火山巖柱狀圖

對于火山活動時限較短且垂向上巖相變化較慢的火山巖區，尤其是裂隙式噴發區，4級的劃分方案更為合適，鑒于“旋回”“亞旋回”“韻律”“層”這些術語都能較好的反應火山噴發活動的特征，本文提出采用旋回—亞旋回—韻律—層4級地層劃分命名方案來研究火山活動時限較短及垂向上巖性、巖相變化較慢的火山地層。

2 火山巖相空間展布及儲層物性特征

裂隙式火山噴發沒有強烈的爆炸現象，噴出物多為基性熔漿，冷凝后往往形成覆蓋面積廣的熔巖地臺。如河北張家口以北的中新統漢諾壩玄武巖，厚度數十米至600多米，幾乎為溢流相玄武巖組成，并且每層玄武巖在空間上都延伸很廣，且厚度相對穩定。每一層可劃分出3個不同的熔巖微相[4]，上部、下部為氣孔、杏仁狀玄武巖，中部為致密玄武巖。其中這些氣孔并不總是相互連通的，滲透性往往不好[9-10]，但只要經過后期的構造作用、風化淋濾等作用，這些氣孔狀玄武巖就能形成很好的儲層。在這些熔巖層之間往往能見到烘烤層（圖2a），而風化殼黏土層（圖2b）和沉積夾層(圖2c)則少見。

圖2 內蒙古赤峰地區中新生代火山巖地層的部分露頭

呈中心式噴發的火山機構，一般分為火山口—近火山口、近源和遠源3個相帶。火山口—近火山口相組由火山通道相、次火山巖相、侵出相組成，有時存在火山口湖相(圖 2f)，該相帶的火山巖厚度大、傾角大、并具有孔隙大、裂縫寬長、孔喉半徑大且分選好的特征，多屬于高孔高滲透的儲層，但延伸距離小，巖相變化快[11]。近源相組由層狀或楔狀熔巖和粒徑較大的火山碎屑巖構成，該相帶火山巖厚度中等、傾角大、延伸較遠，并具有孔隙中等、裂縫窄小、孔喉半徑較大且分選較好的特征,多屬于高孔中滲透的儲層。遠源相組由粒徑較小的火山碎屑巖和沉凝灰巖，以及薄層狀的熔巖構成，一般情況下儲層物性較差，后期的改造作用是其能否成為優質儲層的重要作用，如有機酸對火山碎屑物的溶蝕。

3 火山旋回劃分在儲層預測中的適用性

慶深氣田勘探經驗表明，火山旋回劃分最主要的意義在于可以迅速鎖定勘探目標區和目的層，降低勘探成本和風險[12]。但在火山巖區不同的區域，對于火山旋回劃分的精度要求不一?；鹕娇趨^不僅儲層發育（如隱爆角礫巖、火山渣以及風化淋濾作用發育），更是油氣運移的指向區，但每一期噴發都對前一期有不同程度的改造，造成火山口區成層性差，且地層序列混亂，因此在火山口區進行火山旋回劃分時，對于“韻律”與“層”的劃分就顯得意義不大，因為即使是在距離很短的情況下，“韻律”在空間上是無法橫向對比的，所以，在火山口區或者是近火山口區，主要以進行含油氣的“期次”識別為主。 隨著距火山口距離增大，火山巖成層性變好，巖相變化變慢，那么在距火山口較遠的地區，在較小的范圍內進行“韻律”甚至是“層”這種小級別的儲層橫向預測對比是可行的。而裂隙式噴發由于巖相單一，每個噴發“韻律”甚至“層”的空間延伸范圍更廣，所以相對于中心式火山噴發區，橫向上儲層可對比的范圍更大。

火山旋回劃分另一個重要的意義是對不同級別，不同類型地質界面的識別。不同的地質界面往往對火山巖成藏起著不同的作用?！靶亍薄ⅰ皝喰亍敝g的火山噴發不整合面不僅僅可以作為區域上油氣運移的通道，長期的風化淋濾對于儲層的改善有也著顯著地作用，而且“期次”、“韻律”間的短期噴發間歇面也會對儲層的物性起到一定的作用（圖2b）。孔滲較好的沉積夾層一般有利于儲集空間的擴展[13]，同時當埋藏較淺時也可以作為油氣的運移通道，但有時也導致無法形成有效的儲蓋組合[14]，徐春華等[14]討論了火山巖蓋層體系域構成與圈閉有效性的關系，認為只有低位體系域和湖擴張體系域的泥巖直接覆蓋的火山巖體才能成藏，而低位體系域、 湖擴張體系域和高位體系域形成的砂體所覆蓋的火山巖體,因缺乏有效蓋層而難以成藏。另外，如果“旋回”、“亞旋回”間存在比較厚的煤層或暗色泥巖，其上下的火山巖則會成為油氣富集的有利層位。

4 結 論

（1）通過對各個火山旋回劃分方案對比，認為“旋回”、“亞旋回”、“期次”、“韻律”、“層”這些術語更能夠反映火山噴發的特征。旋回—亞旋回—期次—韻律—層的 5級劃分方案適用于火山活動時限較長，巖性、巖相變化較快的火山巖區。旋回—亞旋回—韻律—層的4級劃分方案則更適用于火山活動時限較短，巖性、巖相變化較慢的火山巖區。

（2）“旋回”、“韻律”的識別應當是進行火山巖地層劃分的首先任務，這決定了該采用幾級的劃分方案。針對不同方式的火山噴發區，以及火山機構不同的位置，對于火山旋回、期次的劃分精度要求是不一樣的。

（3）“旋回”、“亞旋回”、“期次”、“韻律”之間的界面，與火山巖油氣藏成藏有著密切的聯系，對其正確的認識是提高勘探成功率的關鍵。

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