松辽盆地断陷期火山岩典型地震相的地质解译

唐华风 胡 佳 李建华 陈美富 高有峰

(①吉林大学地球科学学院，吉林长春 130061; ②中国石油吉林油田分公司地球物理勘探研究院，吉林松原 138000)

1 引言

油气勘探是从未知到已知的预测性科学，地震资料解释是其中的关键内容。松辽盆地火山岩储层地震相研究经历了地震相描述、分类、有利储层预测等阶段。松辽盆地火山岩地震相通常有如下特点：①外形呈丘状，顶、底面反射振幅受围岩影响；②内部为强振幅、低频、断续反射，具有斜交、平行结构，兼有空白杂乱反射结构；③火山锥上部常出现披覆构造和地堑的反射特征；④厚度大的火山岩体(或火山锥)侧翼常有沉积岩上超现象，或沉积岩反射同相轴与多期火山岩呈“指状”交错[1]。

外形是火山岩地震相的重要指标，常见有板状、席状、层状、透镜状、丘状、楔形、蘑菇状、扇状、柱状/筒状反射等[2-4]。不同外形可能对应不同的内部反射结构，具有不同岩性、岩相组合特征[5]。如基性岩以席状—板状为主，中性岩以丘状、穹窿状和透镜状为主，酸性熔岩以丘状、锥状为主[6]。高分辨率的Walkway-VSP资料和新方法成像资料[7-9]为火山岩地震相分析提供了良好的资料基础，可根据地震相特征选用相应的地震方法识别火山岩。如利用地震反射特征、速度、密度、均方根振幅、最大熵功率谱、倾角和曲率等属性识别火山岩体[10-12]。

地震相分析对于认识火山岩体具有较好的效果，结合储层分布模式可进一步明确有利储层分布。如火山机构中心相带发育有利储层[13,14]，相带识别对于识别有利储层具指导作用。

研究表明，利用相干属性[15,16]、地震属性各向异性等可识别火山机构相带[17]，进一步可用波形分类方法识别有利岩相带[18,19]。上述研究为火山岩地震勘探提供了相应的技术和理论支持。

对于地震相与储层发育部位、层数和储层类型之间的关系一直没有得到重视，但这是火山岩高效勘探需要解决的首要问题。因此，本文以松辽盆地营城组和火石岭组火山岩为例，描述地震相单元的特征、地质解译地震相、研究储层发育模式和地震相单元的成因等，以期为火山岩高效勘探提供依据。

2 典型地震相类型和特征

松辽盆地火山岩勘探的焦点集中在徐家围子、长岭、德惠、英台和王府等断陷的营城组和火石岭组(图1)，火山岩地震相主要有4类，从多到少依次是丘状/透镜状—亚平行反射、板状/席状/盾状—平行/亚平行反射、穹窿状/丘状—空白/杂乱反射和蘑菇状—杂乱反射。

图1 研究区岩性和地震相单元分布图

2.1 丘状/透镜状—亚平行反射(M/L-SP)

该类地震相在多数断陷均有分布，在徐家围子断陷中南部、长岭断陷和英台断陷的营城组火山岩中特征明显(图1)。目前约占50%的探井揭示该类地震相，典型的井区有徐家围子断陷XS1、XS3、XS9和XS21井区等，长岭断陷CS1井区和YS1井区等。地震反射外形为丘状或透镜状、偶尔还呈锥状；内部为亚平行反射结构，也可见丘形或杂乱内部反射结构；中—强振幅，也可见弱振幅，顶、底界面多为强振幅、连续性好；中—高频，连续性通常中—好，偶见差。与下伏地层通常为整合或局部的角度不整合接触，与上覆地层通常为角度不整合或平行不整合接触(图2a、图2b)。该地震相在横向上划分为三个相带：一是呈圆状—椭圆状高倾角值区、杂乱波形组合的火山口—近火山口相带；二是环带状中等倾角值、较连续波形组合的近源相带；三是呈环带状低倾角值、连续波形组合的远源相带(图2a、图2b)。

2.2 板状/席状/盾状—平行/亚平行反射 (P/S/Sh-P/SP)

该类地震相在多数断陷均有分布，在徐家围子断陷北部营城组、长岭断陷火石岭组、德惠断陷的营城组火山岩中特征明显(图1)。目前约占30%的探井揭示该类地震相，典型井区有徐家围子断陷SS1井区、长岭断陷的DB11井区、德惠断陷的DS13、DS18井区等。典型地震反射外形为板状和席状，还可见盾状；内部结构为平行—亚平行反射，也可见丘状；中—强振幅、少见弱振幅，顶、底界面多为强振幅、连续性好；中—高频，连续性好—中、偶见差。与下伏地层通常为整合或平行不整合接触，与上覆地层通常为平行不整合或整合接触(图2c)。该地震相在横向上多为呈团块状，具中低倾角值，根据波形组合特征可分为团块状杂乱组合的火山口—近火山口相带、团块状较连续组合的近源相带、团块状连续波形组合的远源相带(图2c)。

2.3 穹窿状/丘状—空白/杂乱反射 (D/M-V/D)

该类地震相在德惠断陷营城组和王府断陷火石岭组较为常见，在徐家围子断陷营城组和长岭断陷营城组也有零星分布(图1)。目前约占15%的探井揭示该类地震相。典型井区有德惠断陷DS17井区、王府断陷CS6井区和徐家围子断陷DSX301井区等。典型地震反射外形为穹窿状，也可为钟状或眼球状；内部为空白、杂乱或丘状反射；中—弱振幅，顶、底界面多为强振幅、连续性好；中—低频，连续性差、部分区域好；与下伏地层通常为角度不整合或平行不整合接触，与上覆地层通常为角度不整合接触(图2d)。该地震相在横向上分三个相带：一是呈椭圆状高倾角值、杂乱波形组合的火山口—近火山口相带；二是中等倾角值、环带状较连续波形组合的近源相带；三是呈低倾角值、环带状连续波形组合的远源相带(图2d)。

图2 松辽盆地火山岩典型地震相类型和特征

2.4 蘑菇状—杂乱反射(M-D)

该类地震相在德惠断陷营城组和徐家围子断陷营城组零星分布，目前约占5%的探井揭示该类地震相。典型井区有德惠断陷N53井区、徐家围子断陷DS3井区。典型地震反射外形为蘑菇状，内部为杂乱、空白反射；中—弱振幅、中—低频、连续性差、部分区域好，顶界面多为强振幅、连续性好，底界面可能为弱—强振幅、连续性好—差；与上覆地层通常为角度不整合或平行不整合接触，与下伏地层通常为角度不整合接触(图2e)。该地震相在横向上分为三个相带：一是呈圆状高倾角值、杂乱波形组合的火山口—近火山口相带；二是中等倾角值、环带状较连续波形组合的近源相带；三是呈低倾角值、环带状连续波形组合的远源相带。

3 典型地震相地质解译

3.1 岩性、岩相构成特征

3.1.1 丘状/透镜状—亚平行反射

通常可见两类岩性组合。一是流纹岩、流纹质凝灰岩和流纹质角砾岩/集块岩叠置而成，如徐家围子断陷XS21井区表现为流纹岩、流纹质凝灰岩、流纹质角砾熔岩不等厚互层叠置，单层厚度为2～80m、多为10～30m(图3a)；XS9井以流纹质角砾岩、流纹岩、流纹质凝灰岩叠置而成，单层厚度多为15～110m。二是由玄武岩和安山质/玄武质角砾岩/(熔结)凝灰岩叠置而成，如SS11井由安山质/玄武质熔结凝灰岩、安山质火山角砾岩叠置而成，见少量的流纹质角砾凝灰岩和玄武岩，单层厚度为5～25m。岩性可以发育多种，通常由中—厚层岩层构成。该类地震相对应的岩相多是喷溢相(上部、中—下部亚相)和爆发相(热碎屑流亚相)互层，在火山口—近火山口相带可发育火山通道相或侵出相。

3.1.2 板状/席状/盾状—平行/亚平行反射

通常可见3类岩性组合：一是玄武岩—安山玄武岩组合、夹少量沉积岩，如徐家围子断陷DS6井区和长岭断陷DB11井区为灰色安山玄武岩与深灰色玄武岩互层，单层厚度为几米至30m(图3b)；二是玄武安山岩、流纹质凝灰熔岩和流纹岩叠置而成，如徐家围子断陷 XS13井和SS3井区，其单层厚度通常为10～30m，最大为100m；三是流纹质角砾岩和凝灰岩互层，如徐家围子断陷ZS13井以流纹质角砾岩和凝灰岩互层、叠置玄武岩和球粒流纹岩而成，单层厚度为5～30m。该类地震相对应的岩相多是喷溢相(上部、中—下部亚相)夹爆发相(热基浪亚相)。

3.1.3 穹窿状/丘状—空白/杂乱反射

通常可见两类火山岩组合，一是块状的英安岩，如德惠断陷DS5、DS7和DS17井分别揭示了500m、1200m和1000m厚的英安岩，3口井的火山岩段录井和测井均难以分出明显的层段(图3c)；二是块状的粗面岩/粗安岩/安山岩，如王府断陷CS7井区和徐家围子断陷DSX301井，分别揭示1100m厚的粗安岩和400m厚的粗面岩，2口井难以分层，单层厚度超过1000m。除火山岩外，还可能是浅层侵入岩，如长岭断陷YS4井揭示200m厚(未穿)的花岗斑岩，录井和测井均难以分出明显的层段。该类地震相多对应侵出相或喷溢相。

3.1.4 蘑菇状—杂乱反射

通常可见两类岩性组合，一是流纹质凝灰岩和流纹岩组合，局部夹泥岩，如德惠断陷N53井揭示下部岩性为泥岩和安山质角砾岩互层，中部为泥岩，上部为安山质凝灰岩和安山岩互层，岩层单层厚度为几米至20m(图3d)；二是粗安质火山角砾岩和玄武岩组合，如徐家围子断陷DS3井区，DS3井揭示下部岩性成层性差，单层厚度可达260m，顶部岩性成层性好，单层厚度为5～30m。该类地震相对应的岩相多是爆发相(热碎屑流亚相、热基浪亚相)和喷溢相(上部、中—下部亚相)互层，少数情况下也对应侵出相。

3.2 储层特征

3.2.1 丘状/透镜状—亚平行反射

从钻遇的两类岩性组合来看，储集空间类型多样，原生孔缝和次生孔缝发育。原生孔隙包括气孔、杏仁体内孔和粒间孔，次生孔隙包括杏仁体内溶蚀孔、基质溶蚀孔、砾内溶蚀孔、砾间溶蚀孔和晶间微孔，原生裂缝包括炸裂缝，次生裂缝包括溶蚀缝和构造缝等。其中对孔隙度贡献较大的主要为气孔、粒间孔和构造裂缝等(图4a)。孔隙度范围为0.5%～24.5%，平均值为5.4%(图5a)，整体来看储层品质较好，但各地震相单元之间储层差别可能较大，也存在储层品质差的情况。

图3 火山岩地震相的典型岩性构成

3.2.2 板状/席状/盾状—平行/亚平行反射

从钻遇的3类岩性组合来看，储集空间特征与丘状—亚平行反射地震相相似。对孔隙度贡献大的为气孔和溶蚀孔(图4b)。孔隙度范围为0.4%～22.3%，平均值为8.8%(图5b)。整体来看储层品质较好，但各地震相单元之间储层差别较大，也可能存在储层品质差的情况。

3.2.3 穹窿状/丘状—空白/杂乱反射

从钻遇的情况来看，储集空间类型主要为原生和次生裂缝及少量的次生孔隙，原生裂缝包括炸裂缝和冷凝收缩缝(“似缝合线”)，次生缝包括构造缝和溶蚀缝，次生孔隙主要为基质溶蚀孔。对孔隙度贡献大的主要为炸裂缝、冷凝收缩缝和构造缝(图4c)。孔隙度分布范围为3.5%～8.3%，平均值为5.6%(图5c)；表明该类地震相单元的储层物性相对较为稳定，但孔隙度相对较低。

3.2.4 蘑菇状—杂乱反射

从钻遇的两类岩性组合来看，安山质凝灰岩、安山岩和泥岩组合的储集空间类型受取心段的限制，仅揭示了次生孔隙，如岩屑内溶蚀孔和基质溶蚀孔；粗安质火山角砾岩和玄武岩组合揭示较为完整，发育原生孔隙、次生孔隙和次生裂缝，原生孔隙包括气孔和粒间孔，次生孔隙包括基质溶蚀孔，次生裂缝包括构造缝。对孔隙度贡献大的为气孔、粒间孔、溶蚀孔和裂缝(图4d)。孔隙度分布范围为2.5%～20.1%，平均值为12.9%(图5d)。整体来看储层品质较好，但各地震相单元之间储层差别可能较大，也存在储层品质差的可能。

3.3 有利储层分布规律

3.3.1 丘状/透镜状—亚平行反射

该类地震相单元可发育多层有利储层，单层厚度为5～50m，分布在地震相单元的任何部分。储层纵向变化与熔岩流和碎屑流的叠置相关，通常一个熔岩流和碎屑流发育一层有利储层[20-22]；当为熔岩流时储层通常发育于顶部(图3a)，为碎屑流时储层可发育在底部、中部或上部(图3a)。有利储层厚度在横向上稳定性差，在火山口—近火山口相带单层厚度大，向远源相带过渡时厚度逐渐变小，各层有利储层间可以交叉连通(图6a、图6b)。

图4 地震相单元的典型储集空间

图5 地震相单元的孔隙度特征

图6 典型地震相单元的储层分布模式

3.3.2 板状/席状/盾状—平行/亚平行反射

该类地震相单元也发育多层有利储层，单层厚度为5～30m，有利储层的纵向分布特征同丘状/透镜状—亚平行反射地震相(图3b)，当喷出熔浆就位于湿环境时也可能在熔岩流底部发育有利储层[23]。储层厚度在横向上较为稳定，从火山口—近火山口相带到远源相带的厚度差异小，各层储层间难以交叉连通(图6c)。

3.3.3 穹窿状/丘状—空白/杂乱反射

该类地震相单元多数只发育一层有利储层，单层厚度为40～70m，较其他地震相单元具有厚度大的优势。多数情况下分布在地震相单元的顶部(图3c)，横向上沿着穹窿状/丘状外形的顶面分布，在高处厚度大、向周缘低处厚度变小(图6d)。

3.3.4 蘑菇状—杂乱反射

该类地震相单元的菌盖部位发育有利储层，单层厚度为5～40m，菌柄处有利储层欠发育。菌盖处有利储层的层数和分布特征同丘状/透镜状—亚平行反射地震相，储层厚度在横向上稳定性差(图3d)，在菌盖中心的火山口—近火山口相带单层厚度大，向远源相带过渡时厚度逐渐变小，储层各层间可能交叉连通(图6e)。

4 讨论

4.1 火山岩地震相的成因分析

火山岩地震反射特征是火山作用喷出物堆积过程中，内部层结构和层形态呈规律性变化的地震表象[24]，可反映火山作用与相关的堆积作用过程[25,26]。即地震相特征受控于火山岩建造方式，建造方式受熔浆的物理性质和喷发方式约束，因此地震相的成因受控于熔浆物理性质和喷发方式的制约。

4.1.1 丘状/透镜状—亚平行反射

丘状的成因主要受控于两方面：一是中低温、高黏度、挥发分中—少的酸性熔浆，具有流动性差、熔岩虽成层产出、但沿流动方向厚度快速变小的特征，易于形成丘状外形；二是火山爆发时产生的集块、角砾和凝灰碎屑，在喷射过程中受重力影响粗碎屑抛射或搬运距离小、分散范围小、在中心部位形成厚度大的层，细碎屑抛射或搬运距离大、分散范围大、在边缘部位形成厚度小的层。

上述两个原因可促进形成丘状外形。由于火山岩还以亚平行或平行的层状产出，形成亚平行或平行反射结构；由于致密熔岩、气孔熔岩、碎屑岩和碎屑熔岩间的层速度和密度存在显著差别，在岩石不同组构的界面处可形成强波阻抗界面，表现为强振幅；从钻井可知，岩性出现频繁互层，也是形成高频的重要因素。

4.1.2 板状/席状/盾状—平行/亚平行反射

板状/席状/盾状的成因受控于两方面，一是中高温、低黏度、挥发分少的基性熔浆，具有流动性好、熔岩成层产出、沿流动方向厚度变化小的特征；二是火山爆发时主要产生凝灰和角砾碎屑，在气射作用下产生的搬运或空落过程形成披覆充填样式，地层的厚度横向变化小。上述两个原因可促进形成板状/席状/盾状外形。其平行或亚平行反射结构和强振幅、高频的成因同丘状—亚平行反射地震相。

4.1.3 穹窿状/丘状—空白/杂乱反射

穹窿状/丘状的成因受控于中酸性熔岩的中低温、极高黏度、挥发分少的特征，熔浆的流动性极差，呈缓慢挤出聚集在通道附近，形成纵横比大的穹窿状、钟状和丘状等外形。钻井揭示单层厚度大，整体上密度和声波测井数据差异小，其内部的波阻抗界面不明显，形成空白或杂乱反射结构。

4.1.4 蘑菇状—杂乱反射

蘑菇状可分成菌盖和菌柄两个部分。菌盖部分的成因与丘状、板状和席状的成因相似；菌柄的成因主要是岩浆上升过程中形成的火山通道部分和被岩浆扰动的围岩部分的组合，当围岩与火山通道的速度和密度差别较大时则可形成较为明显的菌柄，当差别较小时菌柄特征不明显。菌柄处岩层扰动严重，导致其呈杂乱反射结构。

4.2 火山岩地震相对勘探的启示

不同地震相单元具有不同的岩性、储集空间类型、储层物性、有利储层分布规律，因此在储层揭示方式上也应该区分对待。

4.2.1 丘状/透镜状—亚平行反射

该类地震相单元是松辽盆地火山岩油气勘探的重点目标，获得高产气流的概率高，这可能与该地震相单元的形状相关，其丘状外形先天提供了形成背斜圈闭的构造要素条件，当具备盖层时，无需构造改造即可形成背斜圈闭，在烃源岩条件和运移条件相同的情况下，该类地震相可能更容易形成油气藏。其中心部位为储层有利区，并且只有在完全揭示纵向序列后才能确定地震相单元的有利储层层数；在储层横向对比时应以似层状结构模式为依据[27,28]。

4.2.2 板状/席状/盾状—平行/亚平行反射

该类地震相单元获得高产气流的概率稍低，只有完全揭示纵向序列后才能确定地震相单元的有利储层层数，在储层横向对比时应以似层状结构模式为依据。该类地震相的储层延伸较为稳定，横向上变化较小，在油气层位置落实后可采用水平井的方式揭示油气藏[29]。

4.2.3 穹窿状/丘状—空白/杂乱反射

该类地震相单元获得了工业气流，针对其储层分布模式，可采取只揭示该类地震相单元的上部，无需将整个地震相单元纵向序列都揭示完全的方法。其储层横向对比应该参照块状地层结构模式。在油气层落实后可采取斜井或水平井的方式揭示油气藏。

4.2.4 蘑菇状—杂乱反射

该类地震相单元获得了工业气流，针对其储层分布模式，多数情况下揭示菌盖部位即可，无需去证实菌柄部位。菌盖、菌柄部位储层横向对比分别依据似层状结构模型、块状结构模型。对于菌盖部位的揭示方式与丘状—亚平行反射地震相单元一致。

5 结论

(1)松辽盆地火山岩主要有4类地震相。①丘状/透镜状—亚平行反射对应流纹质或玄武质岩石，富含气孔、粒间孔和裂缝，多为中孔隙度，发育多层有利储层，中心厚度大边缘厚度小；②板状/席状/盾状—平行/亚平行反射对应基性熔岩或酸性碎屑岩，富含气孔、粒间孔和裂缝，多为高孔隙度，发育多层有利储层，中心和边缘储层厚度变化小；③穹窿状/丘状—空白/杂乱反射对应英安岩和粗安岩，富含裂缝，多为中低孔隙度，仅在顶部发育一层有利储层，中心厚度大边缘厚度小；④蘑菇状—杂乱反射对应流纹质凝灰岩、流纹岩或粗面岩，富含气孔、溶蚀孔和裂缝，可能为中高孔隙度，发育多层有利储层，中心厚度大边缘厚度小。

(2)丘状/透镜状—亚平行反射地震相单元形成油气藏的机率大，其中部相带为储层最有利区，需要完全揭示纵向序列后才能确定的有利储层层数，储层横向对比时应依据似层状结构模式。板状/席状/盾状—平行/亚平行反射地震相单元需要在完全揭示纵向序列后才能确定有利储层层数，储层横向对比时可依据层状结构模式，在油气层位置落实后可采用水平井的方式开发油气藏。穹窿状/丘状—空白/杂乱反射地震相单元只需揭示其顶部，储层横向对比应参照块状地层结构模式。在油气层落实后可以采取斜井或水平井的方式开发油气藏。蘑菇状—杂乱反射地震相单元需要完全揭示菌盖部位纵向序列后才能确定有利储层层数，菌盖处储层横向对比时应依据似层状结构模式。