查干凹陷火山巖發育特征及其對碎屑巖儲層的影響

林 燕

（中石化中原油田勘探開發研究院，河南 濮陽 457000）

查干凹陷屬于銀額盆地的一部分，在內蒙古自治區境內，主要沉積層位為早白堊世，發育于晚古生代褶皺基底之上，有效勘探總面積大約為2000 km2[1,2]。由于海西運動的抬升剝蝕，該凹陷內三疊系及侏羅系全部缺失，在白堊系之上連續沉積了古近、新近系和第四系地層，構成多個由粗到細、由細到粗的巖性組合[3]。下白堊統可進一步細分為：巴音戈壁組、蘇紅圖組、銀根組三個油層組，蘇紅圖組巖性特殊除發育火山巖、玄武巖和安山巖外，還有大量的凝灰巖層分布（圖1）。

1 火山巖發育特征

1.1 火山巖巖性特征

查干凹陷火山巖多屬噴發、溢流形成的火山巖，主要為灰黑色或灰綠色流變玄武巖。本區凝灰巖分布廣泛，厚度小，碎屑粒徑一般＜2mm，常作地層對比的標志層。其火山碎屑物質包括巖屑、晶屑、玻屑，一般晶屑含量較少，玻屑較多。部分樣品中還可以見到生物碎屑。

1.2 火山巖分布特征

查干凹陷火山巖非常發育，相對于中國東部盆地的火山巖，其具有發育期次多，厚度大，分面積廣的特點。研究區蘇二段發育1 期火山巖，單期厚度較大，最大厚度可達700 m，具有東厚西薄的特征。該期火山巖全凹陷均有分布，沿毛西斷層走向堆積厚度最大，主要分布在毛3、毛5 井區及毛4、毛10 井一帶（圖1），平均厚度在500m 以上，毛10 井區則是高達700m。地震追蹤結果反映在該區帶存在較大的火山口。

蘇一段火山巖分布特征與蘇二段明顯不同，發育期次較多，單期分布范圍局限，但多期疊加后，基本覆整個盆地。該段發育7 期的火山巖，單期厚度較薄，厚度分布范圍10～460m，平均厚度約130m。從火山巖厚度等值線圖來看，查參1-意9 井附近有一個火山巖發育帶，毛西斷層附近也有兩個火山巖發育帶，但規模較蘇二段時期明顯變小。地震剖面上，沿巴潤斷層下降盤發育3 個較小的火山噴發口（查參1 井-意6 井一線）。

圖1 查干凹陷蘇紅圖組火山巖厚度分布圖

通過對蘇一和蘇二段火山巖分布特征的對比可以發現，這兩個時期的火山巖厚度類似但規模相差較大。蘇一段火山噴發只在部分地區可見，屬小范圍火山爆發，但噴發次數多，蘇二段則是區域性的火山噴發，表現為集中而猛烈的火山爆發，最終形成了查干凹陷火山巖于碎屑巖交互的地質特征。

1.3 火山巖巖相特征

查干凹陷火山巖在地震剖面上有較強振幅的反射與圍巖區別十分明顯，有柱狀侵入狀態、有楔狀體插入圍巖內、還有舌狀以及丘狀等形態，分布部位一般位于區域性深大斷裂附近，常見同化現象，拱擠壓變形作用，有時侵入地層形成假整合火山巖。

結合火山巖相地震相及單井相的分析，火山噴發方式可能有兩種，一種為小規模以火山口為中心的中心式噴發，主要形成玄武巖。另一類為沿斷裂裂隙式噴發，形成安山巖、玄武巖、巖屑晶屑凝灰巖和玄武質火山角礫巖的巖性組合。

蘇二段沉積時期，火山巖普遍厚度大，靠近巴潤和毛西斷裂帶附近，厚度幾十米；洼陷帶北部發育多個火山口，形成了堆積厚度很大的火山巖層。

蘇一段沉積時期，火山巖地層明顯減小，局部分布；在凹陷中部，火山沉積主要發育在斷階帶上升盤。火山巖明顯與深大斷裂關系密切。

2 火山巖對碎屑巖儲層的影響

查干凹陷火山作用形成了巨厚的火山物質堆積。本區火山巖的主要表現為富堿、高鋁、的基性～中基性特征。在二氧化硅-氧化鈉+氧化鉀的圖解上，σ[σ=(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)]均大于4。偏粗面玄武巖、玄武質粗面安山巖和粗面安山巖，按Rittmann 的劃分標準，σ＞4 為堿性巖系。

堿性火山物質的的大量堆積，使孔隙水介質條件原來的酸性介質向堿性環境轉化，導致從酸性成巖環境進入堿性成巖序列[8]。堿性成巖作用以硅質巖屑顆粒的溶蝕為主要特征。

碎屑巖儲層遇到堿性的火山巖，如果在成巖期，地層水是酸性環境，碳酸鹽膠結物最易溶解，其溶解程度高，造成pH 值就高，就會使介質呈堿性，則晚期膠結物含量就高。如果成巖環境為堿性，硅質的石英的會大量溶解，溶解規模從邊部發展到整個顆粒被溶解的現象。同時，長石類會有非常強烈的次生加大，包括微斜長石、鉀長石、斜長石鏡下鑒定加大作用非常明顯，輪廓清晰可見，一般0.05mm，大的0.25mm 左右。只有在堿性成巖環境中，石英才可以溶解，長石才可以加大，這是成巖作用一大特色。堿性成巖環境，導致了碳酸鹽膠結普遍，形成致密儲集巖系。

3 結論

1）查干凹陷火山巖普遍發育，噴發次數多，厚度變化大，玄武巖最為發育，其次為安山巖、火山角礫巖和凝灰巖?；鹕綆r與沉積巖互層，為完整的“火”、“水”沉積充填序列。

2）蘇一段和蘇二段兩個時期的火山巖厚度分布趨勢類似，有一定的繼承性，但也表現出各自的特點。蘇一段火山巖以小、多為特征，蘇二段則以短、大噴發為特征，形成查干凹陷水火相容的地層環境。

3）火山噴發具有多期次特點，火山巖巖相以溢流相為主，有中心噴發和深大斷裂噴發。

4）堿性火山物質的大量堆積，使本區碎屑砂巖長期處于堿性成巖環境?？紫端橘|條件由原來的酸性介質向堿性環境轉化，導致成巖序列從酸性進入堿性。堿性成巖作用以硅質巖屑顆粒的溶蝕為主要特征。