克拉美丽山前地区石炭系火山岩岩相研究

杨志成 刘宗宾 郑 华 石 飞 朱志强 施淳元 柴秋会 陈善斌

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院， 天津 300452)

克拉美丽山前地区石炭系火山岩岩相研究

杨志成 刘宗宾 郑 华 石 飞 朱志强 施淳元 柴秋会 陈善斌

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院， 天津 300452)

以岩性、物性、毛管压力等基础资料为基础，结合地震、测井等资料，对克拉美丽山前地区石炭系火山岩进行了岩性与岩相的分类研究。将研究区火山岩划分为3类，并划分出了4相8亚相；建立了2个火山岩岩相模式，确定了火山岩岩相的剖面分布和平面分布特征，建立了研究区独特的“爆发 — 平静 — 爆发”演化模式。

火山岩； 巴山组； 岩相； 演化模式

随着油气资源需求的不断增加，油气勘探的难度也日益增加。油气勘探从简单的构造型向复杂隐蔽型转变，特殊的储集层逐渐成为勘探的重要目标，而火山岩作为特殊储集层更是成为了国内外勘探的新领域和增加油气储量的突破口[1-2]。我国火山岩储层和油气藏的勘探开发始于20世纪70年代，于90年代后期得到突飞猛进的发展。目前已在松辽盆地、渤海湾盆地、海拉尔盆地、塔里木盆地、三塘湖盆地等诸多盆地发现了火山岩油气藏[3-5]。

研究区位于准噶尔盆地东部克拉美丽山前，西起五彩湾凹陷，东至石钱滩凹陷，向南延伸至沙奇凸起一线(见图1)。研究区总面积约12 000 km2，目的层位为石炭系。研究区地层自下而上依次为滴水泉组、巴塔玛依内山组和石钱滩组。其中巴塔玛依内山组(下文简称巴山组)又由下往上依次划分为下段火山岩序列、中段沉积序列和上段火山岩序列。

1 岩性特征研究

五彩湾 — 大井地区火山活动频繁，岩浆作用形式多样，造成该区石炭系火山岩类型丰富多样，加之后期强烈的构造运动和长期暴露于地表后经历的长时间的风化剥蚀淋滤作用，使得研究区石炭系巴山组火山岩岩性及分布十分复杂[6]，储层物性变化较大。根据五彩湾 — 大井地区石炭系巴山组岩心、薄片、测井等资料综合分析，该区石炭系发育的岩石类型可分为火山岩和沉积岩两大类。其中，火山岩又可以分为3类，分别为火山熔岩类、火山碎屑岩类、火山沉积岩类。火山熔岩类包括玄武岩、安山岩、玄武安山岩、英安岩、流纹岩；火山碎屑岩类包括凝灰岩、火山角砾岩、火山集块岩；火山沉积岩类包括沉凝灰岩、沉火山角砾岩、凝灰质砂岩、凝灰质砂砾岩等(见图2)。

2 岩相研究

2.1 火山喷发类型

研究区火山岩的喷发类型为中心式喷发，即岩浆沿颈状通道喷出地表，其主要特征是火山口明显、喷发能量强。

2.2 岩相类型

根据火山岩产出条件、岩体形态、喷发形式或岩浆作用方式等，国内外学者对火山岩岩相的划分形成了多种方案[7-8]，但由于划分方案具有区域性特点，使得火山岩岩相划分没有统一的标准。在充分吸收前人研究成果的基础上，结合准噶尔盆地东部石炭系火山岩发育特点，将本区石炭系巴山组火山岩划分为4相8亚相，分别为火山沉积相(外带亚相和内带亚相)、溢流相(上部亚相和下部亚相)、爆发相(近火山口亚相和远火山口亚相)和火山通道相(次火山岩亚相和火山颈亚相)。

图2 研究区石炭系巴山组火山岩岩心及镜下特征

2.3 岩相模式

研究区为典型的中心式火山喷发模式，熔浆自岩浆房沿火山通道上涌溢出，首先形成爆发相。巨大的能量使上覆固态火山碎屑和塑性喷出物喷射到空中后作自由落体或抛物线运动降落到地表，经压实成岩作用固结，构成了爆发相近火山口亚相；含挥发性成分的炽热碎屑在后续喷发物推动和自身重力作用下沿地表流动，受熔浆冷凝胶结与压实共同作用构成了爆发相远火山口亚相。含晶出物的熔浆在沿地表流动过程中逐渐冷凝、固结形成了溢流相。由于产出位置不同，溢流相可继续划分为上部亚相和下部亚相。在火山体系的下部和近中心部位，岩浆在向上运移到达地表过程中滞流或回填在火山管道中，构成火山通道相。火山通道相进一步可划分为火山颈亚相和次火山岩亚相。在火山活动的间歇期，在火山岩隆起之间的凹陷带形成了火山沉积相，其分布范围广，并与其他岩相侧向相变或互层，可进一步划分为内带亚相和外带亚相(见图3)。研究区石炭系巴山组中段的沉积-火山岩岩相模式不同于常规的沉积模式或火山喷发模式，其是两者的有机结合。石炭系巴山组中段形成时期，火山喷发不剧烈，低能量的熔浆自深部岩浆房沿火山通道上涌。由于能量较低，熔浆喷出地表后向远处流动并冷凝成熔岩。此时，沉积活动同时进行，外部水体携带大量沉积物进入前陆盆地。在前陆盆地北部深凹带一侧形成若干冲积扇体，在南部斜坡带一侧形成若干扇三角洲。扇体沉积与火山喷发同时进行，亚相间交替重叠，构成了特殊的沉积-火山岩岩相模式(见图4)。

图3 石炭系巴山组上下段火山岩岩相模式图

图4 石炭系巴山组中段沉积-火山岩岩相模式图

3 岩相平面分布特征研究

根据构造断裂分析、地层厚度变化和单井岩相识别结果，结合地震资料，通过建立地质 — 地震对应关系，综合录井、测井解释结果，对石炭系巴山组上段、中段和下段岩相及亚相分布特征进行了深入研究。研究区火山岩的演化模式为“爆发 — 平静 — 爆发”。

巴山组上段发育的岩相以溢流相和爆发相为主。溢流相又可划分为上部亚相和下部亚相。溢流相上部亚相在研究区内广泛发育，溢流相下部亚相仅在石树沟凹陷、石钱滩凹陷中部有所发育。爆发相可划分为近火山口亚相和远火山口亚相。爆发相近火山口亚相围绕在火山口周围，在五彩湾凹陷、石树沟凹陷中部、黄草湖凸起南部和东部有所发育，面积相对较小；爆发相远火山口亚相位置毗邻爆发相近火山口亚相，在五彩湾凹陷东部、沙帐断褶带中部有所发育(见图5)。

巴山组中段形成时期属火山喷发的间隙期，火山活动较弱。此时发育的岩石以沉积岩夹火山熔岩为主，岩相类型主要为沉积岩相夹火山岩岩相。沉积岩相又划分为冲积扇、扇三角洲和滨浅海相。其中，冲积扇又可分为内扇亚相、外扇亚相，分布在研究区北部前陆盆地深凹带，靠近克拉美丽山一侧；扇三角洲分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘、前扇三角洲亚相，分布在研究区南部前陆盆地斜坡带。火山岩岩相以溢流相为主，而溢流相在区内分布局限。

巴山组下段发育的岩相以溢流相和爆发相为主。溢流相上部亚相在研究区内广泛发育，溢流相下部亚相仅在沙帐断褶带与石树沟凹陷北部、黄草湖凸起与石钱滩凹陷中部有所发育。爆发相近火山口亚相围绕在火山口周围，在五彩湾凹陷、石树沟凹陷的北部和南部及石钱滩凹陷中部有所发育；爆发相远火山口亚相位置在沙奇凸起西部与沙帐断褶带北部零星分布(见图6)。

图5 巴山组上段亚相分布图

图6 巴山组上段亚相分布图

4 结 语

(1) 研究区火山岩岩石类型分为3大类，主要有火山熔岩类、火山碎屑岩类、火山沉积岩类；火山岩岩相又分为4相8亚相，并建立了2种火山岩岩相模式。

(2) 巴山组火山岩分为3个期次，火山演化经历了独特的“爆发 — 平静 — 爆发”模式。巴山组上段及巴山组下段以溢流相和爆发相为主。巴山组中段属火山喷发的间隙期，火山活动较弱，岩相类型主要为沉积岩相夹火山岩岩相。沉积岩相划分为冲积扇、扇三角洲和滨浅海相；火山岩岩相以溢流相为主。

[1] 李石，王彤.火山岩[M].北京：地质出版社，1980：20-40．

[2] 王璞珺，迟元林，刘万沫，等.松辽盆地火山岩相：类型、特征和储层意义[J].吉林大学学报(地球科学版)，2003，33(4)：449-456.

[3] 陈建文，王德发，张晓东.松辽盆地徐家围子断陷营城组火山岩相和火山机构分析[J].地学前缘，2000，7(4)：371-379.

[4] 邱春光，王璞珺，门广田，等.松辽盆地徐家围子断陷火山岩亚相和亚相的测井识别[J].吉林大学学报(地球科学版)，2003，33(专辑V)：123-127.

[5] 谢家莹，陶奎元.中国东南大陆中生代火山地质及火山 — 侵入杂岩[M].北京：地质出版社，1996：40-71.

[6] 周波，李周波，潘保芝，等.火山岩岩性识别方法研究[J].吉林大学学报(地球科学版)，2005，35(3)：395-397.

[7] 李林，陈世加，杨迪生，等.准噶尔盆地石东地区油气成因及来源[J].石油实验地质，2011，33(5)：536-539.

[8] 达江，胡咏，赵孟军，等.准噶尔盆地克拉美丽气田油气源特征及成藏分析[J].石油与天然气地质，2010，31(2)：187-192.

Study of Volcanic Rock Face of Carboniferous in Kelameili Mountain Front Area

YANGZhichengLIUZongbinZHENGHuaSHIFeiZHUZhiqiangSHIChunyuanCHAIQiuhuiCHENShanbin

(Bohai Oilfield Institute, Tianjin Branch, CNOOC, Tianjin 300452, China)

Based on lithology, petro-physical property, log analysis and capillary pressure, volvanic rock lithology and its volcanic facies are classified comprehensively in the area of Kalameili Mountain Front of Carboniferous volcanic rocks, combined with seismic, logging and other information. Volcanic rocks in the research region are divided into three categories, 4 facies and 8 sub-facies. Two kinds of volcanic models are settled to determine the profile distribution and plane distribution of volcanic facies, while the distribution of volcanic rocks and the “break-calm-break” evolution model are established.

volcanic rock; Bashan formation; volcanic facies; evolution model

2016-04-30

国家科技重大专项“渤海海域大中型油气田地质特征”(2011ZX05023-006-002)

杨志成(1986 — )，男，硕士，工程师，研究方向为油气田勘探开发地质。

P618.13

A

1673-1980(2017)01-0001-04