准西北缘哈山地区火山岩溶蚀孔隙特征及成因机制探讨

摘要：准西北缘哈山地区火山岩勘探效果显著，是区内重要的勘探目标。基于岩心观察、薄片鉴定等资料，认为哈山地区火山岩储集空间以溶蚀孔隙为主，储层存在多期成缝、充填、溶蚀的叠加与改造，开展哈山地区火山岩溶蚀孔隙特征及成因机制的研究对有利区的预测至关重要。研究表明，造岩矿物长石、成岩矿物碳酸盐岩及沸石类矿物在断缝等通道的沟通下与酸性介质发生部分或全部溶蚀是区内孔隙形成的要因，本研究对于哈山地区火山岩储层预测提供了新的思路，对区内火山岩油气勘探具有重要的指导意义。

关键词：火山岩；溶蚀孔隙；溶蚀成因；哈山地区

引言

近年来，在准北缘哈山地区外来推覆系统及冲断带哈深2、哈深斜1等多口探井火山岩油气勘探获得突破，于推覆体上报预测地质储量6000多万吨，显示了该区火山岩广阔的勘探前景。随着火山岩勘探不断取得突破的同时，火山岩储层的相关研究工作也在逐步推进[1，2]，但由于火山岩储层双重介质的特殊性以及控制因素的多样性增加了研究难度[3，4]，目前对火山岩储层的研究描述性的成果多，而形成机理的研究则较少。哈山地区火山岩经历了多期构造叠加改造，溶蚀孔、缝发育，但成储过程复杂，储层溶蚀机理不明，难以建立精确的储层模型，制约了勘探评价。因此，开展“火山岩储层溶蚀孔隙特征及成因机制分析”，通过露头观察、岩心分析、薄片鉴定等资料深入剖析火山岩储层溶蚀孔隙特征，基于此开展储层溶蚀成因分析，进而为有利储层的预测奠定基础，对该区勘探部署具有重要的指导意义。

1. 区域地质概况

哈山山前带位于准噶尔盆地西北缘，构造上隶属于准噶尔盆地哈-德（哈山-德伦山）构造带的西端，南邻玛湖生烃凹陷，北以达尔布特断裂为界与和什托洛盖盆地相接，整体上呈北東-南西向展布[3]，有利勘探面积逾1000 km2）。

哈山地区火山岩主要发育于上石炭统哈拉阿拉特山组及下二叠统佳木河组，晚石炭世准噶尔盆地处于多岛洋与陆壳俯冲碰撞阶段，整体为与陆缘岛弧或与残留洋盆有关的岛弧背景，火山活动以基性岩浆喷出为主，呈安山岩-火山角砾岩-凝灰岩组合；早二叠世，西准噶尔褶皱带碰撞造山后进入伸展活动期，为板内裂谷背景，形成富碱的酸性岩浆和富碱的玄武岩浆，发育亚碱性双峰式火山岩，呈火山角砾岩-玄武岩-流纹岩组合。

2. 火山岩溶蚀孔隙特征

统计分析表明，哈山地区火山岩储层储集空间以溶蚀孔、缝为主，占总储集空间的72%，溶蚀成分多为造岩矿物长石、成岩矿物碳酸盐岩及沸石。

2.1 长石溶蚀孔隙

长石稳定性较差，在酸性流体的作用下易发生溶蚀，哈山地区火山岩储层中长石溶蚀孔隙含量达67%，是区内主要的储集空间。随长石溶蚀程度的差异，可划分为不规则状、或呈港湾状的粒缘溶孔、棋盘状粒内溶孔等，孔径大小不一，一般在0.01～0.2 mm之间，与裂缝相互连通，形成良好的渗流通道。

2.2 碳酸盐岩溶蚀孔隙

区内常见充填于裂缝中的方解石以及铁方解石后期被部分溶蚀形成的孔缝，该类孔隙含量达26%，多沿碳酸盐岩矿物边缘呈不规则条带状展布，孔径一般在0.02～0.3 mm之间，最大可达0.4mm，伴随构造活动的多期性，方解石亦存在多期的充填、溶蚀。

2.3 沸石溶蚀孔隙

哈山地区主要为浊沸石、方沸石杏仁体，呈放射状、蠕虫状、椭球状，沸石边缘可见方解石化，在酸性孔隙水的作用下形成“豆粒状”溶蚀孔隙，由于杏仁孔多孤立于基质中，后期溶蚀改造能力相对差，难以形成有效储集空间。

从不同矿物溶蚀所形成的溶蚀孔缝及对火山岩储层的改造程度来看，区内以长石溶蚀孔缝为主，其次为碳酸盐岩矿物的溶蚀，溶蚀孔缝的形成大大改善了火山岩储集性能。

3. 火山岩溶蚀孔隙成因

长石斑晶、长石岩屑和成岩早期矿物碳酸盐岩及岩浆作用末期自生成因为主的沸石类矿物是溶蚀孔隙形成的物质基础，酸性溶液和流体介质通道的存在是溶蚀孔隙形成的外因[5，6]。

3.1溶蚀物质

长石作为重要的造岩矿物，常以斑晶、晶屑等形式广泛分布于各类火山岩中[7]。据其组成，可分为两大类：由钾长石和钠长石组成的不连续固溶体系列碱性长石，钙长石和钠长石的连续固溶体系列斜长石[7]。结合热力学模拟，在哈山地区碳酸氢钠型地层水环境中，钾长石最不稳定，钠长石次之，钙长石最稳定，从而碱性长石相较于斜长石更易溶蚀，且造孔率碱性长石高于斜长石。佳木河组裂谷背景下中酸性火山角砾岩和流纹岩富含碱性长石，易于溶蚀成孔，更易发育有利储层。

火山岩中碳酸盐岩多为大气淡水、生物活动和酸性流体流经断层、裂缝处沉淀而成的成岩矿物[8]，在酸性流体的作用下沿边缘溶蚀成孔。

3.2酸性流体来源

结合溶孔及裂缝充填物元素分析，区内存在2种成因的溶蚀孔：一是油源有机酸混合流体溶蚀、二是大气降水淋滤蚀变。

大气降水无机酸和油源有机酸对长石的溶蚀机理不同，所产生的次生矿物也是多样的：无机酸与长石水岩反应主要形成高岭石或蒙脱石；有机酸对长石的溶蚀主要是有机酸增加铝的活度，与铝结合形成水铝石等络合物，产生次生孔隙。

3.3溶蚀孔隙演化过程

晚石炭世-早二叠世，准噶尔盆地经历了多岛洋与陆壳俯冲碰撞阶段、西准噶尔褶皱带碰撞造山之后伸展裂陷阶段，火山岩建造形成，发育原生孔缝；中晚二叠世，哈山地区强烈推覆冲断，裂缝发育，后被断裂沟通的深层热液流体硅质、石英充填；三叠纪，地层持续推覆叠加，沿断裂裂缝广布，被方解石部分充填，近烃源岩区后期局部被有机酸溶蚀，暴露地表火山岩表生风化淋滤强，发育有利储层；侏罗-白垩纪，构造活动稍弱，发育小断裂及裂缝，该时期有机质热演化达到高峰，产生大量有机酸、干酪根不断地放出CO2形成碳酸，从而溶蚀长石、碳酸盐岩等，靠近烃源岩区，有机酸溶蚀孔缝较发育，从而形成有利储层。

4. 结论

（1）哈山地区火山岩储层储集空间以溶蚀孔、缝为主，溶蚀成分多为造岩矿物长石、成岩矿物碳酸盐岩及沸石，长石溶蚀孔隙与裂缝相互连通，形成良好的渗流通道，是区内主要的储集空间。

（2）熔巖中的长石斑晶、火山碎屑岩中的长石岩屑和成岩早期矿物碳酸盐岩及岩浆作用末期自生成因为主的沸石类矿物溶蚀孔隙形成的物质基础，大气水无机酸及油源有机酸酸性流体和断-缝流体介质通道的存在是溶蚀孔隙形成的外因。

（3）哈山地区经历了多期推覆叠加，三叠纪时期暴露地表及侏罗-白垩纪时期靠近烃源岩区的中酸性火山岩易于形成溶蚀孔缝，从而发育有利储层。

参考文献

[1]董国栋，张琴，朱筱敏，等.火山岩储层研究现状及存在问题-以准噶尔盆地克-夏地区下二叠统火山岩为例[J].石油与天然气地质，2012，33（4）：511-518

[2]李军，薛培华，张爱卿，等.准噶尔盆地西北缘中段石炭系火山岩油藏储层特征及控制因素[J].石油学报，2008，29（3）：329- 335.

[3]张奎华，林会喜，张关龙，等.哈山构造带火山岩储层发育特征及控制因素[J].中国石油大学学报：自然科学版，2015，39（2）：16-22.

[4]张震，徐国盛，袁海锋，等.准噶尔盆地哈山地区石炭系火山岩储层特征及控制因素[J].东北石油大学学报，2013，37（4）：39-45

[5] 谭开俊，张帆，赵应成，等. 准噶尔盆地西北缘火山岩溶蚀孔隙特征及成因机制[J].岩性油气藏，2010，22（3）：22-24

[6]赵光辉.徐家围子地区火山岩储层矿物溶蚀与沉淀的热力学研究[D].博士论文，2007

[7]赵海玲，王成，刘振文，等. 火山岩储层斜长石选择性溶蚀的岩石学特征和热力学条件[J].地质通报，2009，28（4）：412-419

[8]张立强，李秀国.准噶尔盆地南缘安集海河组砂岩碳酸盐胶结物特征[J].油气地质与采收率，2011，18（5）：6-8

作者简介：宋梅远（1985-），女，汉族，山东临沂，硕士，助理研究员，主要从事油气地质综合研究工作。

（作者单位：中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院）