三塘湖盆地牛東石炭系火山巖示頂?shù)讟?gòu)造特征、成因及地質(zhì)意義

郭沫貞 ，文川江 ，苑國輝 ，司學(xué)強(qiáng)，朱國華 ，王 鑫

（1中國石油杭州地質(zhì)研究院；2中國石油吐哈油田公司勘探開發(fā)研究院）

（3中國石油華北油田公司第二采油廠）

三塘湖盆地牛東石炭系火山巖示頂?shù)讟?gòu)造特征、成因及地質(zhì)意義

郭沫貞1，文川江2，苑國輝3，司學(xué)強(qiáng)1，朱國華1，王 鑫1

（1中國石油杭州地質(zhì)研究院；2中國石油吐哈油田公司勘探開發(fā)研究院）

（3中國石油華北油田公司第二采油廠）

三塘湖盆地牛東區(qū)塊石炭系卡拉崗組火山巖中發(fā)育的示頂?shù)讟?gòu)造，類同于碳酸鹽巖發(fā)育的示頂?shù)讟?gòu)造。該火山巖中的示頂?shù)讟?gòu)造主要發(fā)育于火山巖的氣孔及自碎縫中，其下部主要為滲濾泥沉積，上部常為結(jié)晶的鈉沸石或其它自生礦物，二者之間界面平直。同時(shí)在火山巖示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位杏仁體常具溶蝕特征。分析表明，火山巖中示頂?shù)讟?gòu)造的特征及成因與滲流帶的淋濾作用有關(guān)。示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位杏仁體溶蝕孔的發(fā)育及氣孔中未完全充填的剩余孔隙極大地改善了火山巖的儲(chǔ)集性能?；鹕綆r中示頂?shù)讟?gòu)造的發(fā)現(xiàn)對(duì)火山巖巖層的頂?shù)鬃R(shí)別、火山巖巖相的劃分及油氣勘探具有重要的意義。

三塘湖盆地；石炭系；火山巖；示頂?shù)讟?gòu)造；構(gòu)造特征；構(gòu)造成因

1 概 況

示頂?shù)讟?gòu)造，亦稱示底構(gòu)造，主要指巖石中能夠指示巖層頂?shù)追较虻娜魏蝺?nèi)部構(gòu)造或組構(gòu)［1-3］。目前，有關(guān)示頂?shù)讟?gòu)造的特征、成因及其研究意義主要限于碳酸鹽巖和碎屑巖中，被廣泛用于判斷巖層的上、下界面、水流方向、沉積及成巖環(huán)境等［1-14］。而對(duì)火山巖中發(fā)育的示頂?shù)讟?gòu)造研究較少，僅有個(gè)別學(xué)者有所發(fā)現(xiàn)［15］，但其成因、與火山巖孔儲(chǔ)集空間關(guān)系及其地質(zhì)意義尚未論述。近期我們?cè)谘芯抗ぷ髦邪l(fā)現(xiàn)，火山巖中示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位常伴有杏仁體自生礦物的溶蝕，可形成溶蝕孔，同時(shí)火山巖中示頂?shù)讟?gòu)造的存在對(duì)火山巖相的識(shí)別及油氣勘探也有重要的意義。三塘湖盆地牛東區(qū)塊石炭系卡拉崗組火山巖油藏，在火山巖的氣孔及自碎縫中就發(fā)育有示頂?shù)讟?gòu)造，示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位的自生礦物常發(fā)生溶蝕，這些溶蝕孔及氣孔中未完全充填的剩余孔隙極大改善了火山巖油藏的儲(chǔ)集性能，同時(shí)示頂?shù)讟?gòu)造常發(fā)育在火山噴發(fā)旋回的上部，這對(duì)火山巖相的劃分也具有指導(dǎo)意義。通過對(duì)示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位的Nd9-10井射孔開采，初期日產(chǎn)油為25.53t。因此，研究火山巖示頂?shù)讟?gòu)造對(duì)火山巖油氣藏的巖相研究及油氣勘探有重要意義。

牛東區(qū)塊石炭系卡拉崗組火山巖油藏位于三塘湖盆地中央坳陷帶條山凸起前緣的牛東構(gòu)造帶上（圖1），區(qū)內(nèi)沉積有中生界及古生界地層。其中侏羅系、三疊系、二疊系、石炭系等大套地層之間均為不整合接觸。區(qū)內(nèi)二疊系及石炭系發(fā)育火山巖，特別是石炭系。石炭系埋深在1 250 m以下，地層厚度在200～1200m之間，巖性主要以安山巖、玄武巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r為主。儲(chǔ)集空間類型可分為兩大類：一類為孔洞類，其主要類型有鈉沸石未完全充填或溶蝕擴(kuò)大的氣孔和杏仁體溶蝕孔；一類為裂縫類，主要為未被鈉沸石及綠泥石完全充填和溶蝕擴(kuò)大的火山巖自碎縫、收縮縫、構(gòu)造縫、縫內(nèi)及杏仁體內(nèi)充填物的收縮縫［16-17］。

火山巖儲(chǔ)層巖心分析孔隙度平均為9%，多為5%～15%，滲透率平均為 0.5×10-3μm2，為低孔低滲型儲(chǔ)層。

圖1 三塘湖盆地牛東石炭系火山巖油藏地理位置

2 火山巖示頂?shù)讟?gòu)造特征

2.1 主要發(fā)育于自碎縫及氣孔中

目前發(fā)現(xiàn)的示頂?shù)讟?gòu)造主要發(fā)育于安山巖中，示頂?shù)讟?gòu)造多發(fā)育于安山巖中較大（氣孔直徑＞0.5mm）的氣孔中 （圖2a，2b），以及自碎安山巖的自碎縫中（圖 2c）。

2.2 具有明顯雙層充填

雙層充填特征，表現(xiàn)在氣孔或自碎縫的下部為滲濾泥充填（圖2a—2c），色較暗，以深灰色、暗褐色為主，有的滲濾泥已轉(zhuǎn)變?yōu)榉惺▓D2a）。上部充填的多為鈉沸石及其它自生礦物，部分半充填，常形成剩余原生孔及結(jié)晶礦物的晶間孔（圖2b，2c）。充填物色淺，以白色為主，較純凈（圖2a—2c）。二者界面平直，且同一巖層中各個(gè)氣孔的類似界面都相互平行（圖 2a）。

圖2 三塘湖盆地牛東石炭系火山巖示頂?shù)装采綆r構(gòu)造特征

2.3 發(fā)育部位杏仁體具溶蝕特征

通過對(duì)示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位火山巖儲(chǔ)集空間類型鏡下鑒定分析，示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位，杏仁體往往具溶蝕特征及杏仁體半充填特征（圖2d）。圖3為三塘湖盆地牛東區(qū)塊石炭系卡拉崗組火山巖油藏一口系統(tǒng)取心井的孔隙類型分布圖，從中可以看出，示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位，火山巖杏仁體具明顯溶蝕特征，同時(shí)有些杏仁體未完全充填，存在殘余氣孔及結(jié)晶礦物的晶間孔。鏡下可見溶蝕孔和殘余氣孔的面孔率一般大于0.2%，巖心分析孔隙度以大于7%為主，滲透率大于0.1×10-3μm2為主。示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位的下部安山巖及距示頂?shù)讟?gòu)造頂部約8m處發(fā)育的玄武巖，其孔隙度以小于6%為主，滲透率以小于0.05×10-3μm2為主，其孔隙類型主要以鏡下可見的基質(zhì)微孔為主。直接上覆于示頂?shù)讟?gòu)造上部的凝灰?guī)r，其巖心分析孔隙度雖以大于9%為主，但其滲透率以小于0.05×10-3μm2為主。其孔隙度高而滲透率低的主要原因在于其孔隙類型主要以鏡下可見的微孔為主，其鏡下微孔面孔率可達(dá)0.5%以上，極其發(fā)育的微孔使得分析孔隙度較高，但滲透率偏低。示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位孔隙類型以杏仁體溶蝕孔及部分充填的氣孔為主，其儲(chǔ)集性質(zhì)優(yōu)于示頂?shù)讟?gòu)造不發(fā)育的其它火山巖，示頂?shù)讟?gòu)造不發(fā)育部位的孔隙類型以微孔為主，不發(fā)育溶蝕孔。

3 火山巖示頂?shù)讟?gòu)造成因分析

圖3 三塘湖盆地牛東區(qū)塊Nd9-10井火山巖示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位孔隙類型分布圖

火山巖中的示頂?shù)讟?gòu)造與碳酸鹽巖中的示頂?shù)讟?gòu)造有相似性，但也有差異。碳酸鹽巖中示頂?shù)讟?gòu)造首先受沉積環(huán)境控制，形成鳥眼孔隙、生物體腔和洞穴等孔隙，其次在成巖期的風(fēng)化淋濾作用及結(jié)晶作用下才能形成［10-13］。相對(duì)碳酸鹽巖中的示頂?shù)讟?gòu)造，火山巖中示頂?shù)讟?gòu)造的形成，明顯受氣孔發(fā)育帶控制。熔巖層的氣孔一般形成于熔巖層的頂部或底部，因巖漿噴出地表后，在冷卻過程中，尚未逸出的氣體上升匯集于巖流頂部,冷卻后而成為殘留孔隙［3,18-19］。而氣孔中示頂?shù)讟?gòu)造的形成與碳酸鹽巖中示頂?shù)讟?gòu)造成因相似?；鹕綆r氣孔及自碎縫中兩種不同的充填物也代表兩個(gè)不同時(shí)期的充填作用，其界面上、下的充填物不同，其成因也不一樣。下部的滲濾泥充填物是上覆地層遭受淋濾作用時(shí)，由淋濾水?dāng)y帶的滲流泥沉淀而形成，屬于機(jī)械沉積形成；而上部的結(jié)晶鈉沸石及其它自生礦物則晚于下部滲濾泥的沉積，是孔隙溶液沉淀結(jié)晶的產(chǎn)物。此外，火山巖中示頂?shù)讟?gòu)造中的雙層特征，不同于熔巖沿下伏地層流動(dòng)，造成火山巖斑晶與基質(zhì)呈平行狀態(tài)分布的雙層結(jié)構(gòu)［20］，其成因主要為巖漿沿下伏水平地層流動(dòng)而形成，其形成基本為同一時(shí)期。

通過對(duì)火山巖中示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育程度與火山巖噴發(fā)旋回的關(guān)系分析，發(fā)現(xiàn)二者有密切關(guān)系。示頂?shù)讟?gòu)造一般發(fā)育在火山噴發(fā)旋回的中上部 （圖3），而在火山噴發(fā)旋回的底部很少發(fā)育。這說明示頂?shù)讟?gòu)造的發(fā)育與滲流帶淋濾作用有密切關(guān)系。巖性剖面也表明，在示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育的上部，常發(fā)育一套棕色、褐色及紫色凝灰?guī)r或火山灰層，表明在火山巖形成后，存在火山噴發(fā)間斷期，期間形成具有沉積特征的凝灰?guī)r及火山灰層。這一剖面巖性變化表明在示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育上部曾有風(fēng)化淋濾帶存在。

通過鏡下對(duì)成巖礦物的接觸關(guān)系、結(jié)晶礦物特征、礦物析出先后順序及溶蝕特征分析，在滲流帶淋濾作用下，在氣孔下部沉淀了淋濾水?dāng)y帶的泥質(zhì)，形成示頂?shù)讟?gòu)造下部的沉積。隨著后期火山噴發(fā)及后期的成巖作用，成巖環(huán)境以堿性為主，在氣孔的上部析出富含堿性礦物成份的鈉沸石等自生礦物，形成示頂構(gòu)造的雙層結(jié)構(gòu)。示頂?shù)讟?gòu)造雙層結(jié)構(gòu)形成后，在后期構(gòu)造等成巖作用下，成巖環(huán)境水介質(zhì)由堿性環(huán)境轉(zhuǎn)化為酸性環(huán)境，在此環(huán)境下，先期形成的富含堿性礦物的鈉沸石等自生礦物發(fā)生溶蝕［21］，形成溶蝕孔。

4 火山巖示頂?shù)讟?gòu)造的地質(zhì)意義

火山巖中示頂?shù)讟?gòu)造的地質(zhì)意義同碳酸鹽巖中的示頂?shù)讟?gòu)造相同，一方面因其上、下填充物分別代表了沉積作用與膠結(jié)作用，二者之間的平直界面代表沉淀時(shí)的沉積界面，與水平面是平行的。因此，根據(jù)這一充填孔隙構(gòu)造，可以判斷巖層的頂?shù)?。另一方面，火山巖示頂?shù)讟?gòu)造下部沉積的滲濾泥因其是上覆地層遭受淋濾作用時(shí)由淋濾水沉淀而形成的，故可以認(rèn)為示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位應(yīng)處于火山噴發(fā)旋回的上部，有一段時(shí)間受到地表水的淋濾作用，這對(duì)火山巖相的劃分也具有指導(dǎo)意義。此外，火山巖中示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位常具氣孔部分充填及杏仁體溶蝕特征，所形成的杏仁溶蝕孔及剩余原生孔，大大改善了火山巖的儲(chǔ)集性能。三塘湖盆地牛東火山巖油藏，其儲(chǔ)集空間除裂縫、氣孔外，有很大一部分儲(chǔ)集空間為與示頂?shù)讟?gòu)造相伴的杏仁體溶孔及結(jié)晶礦物未完全充填形成的剩余原生孔［16-17］（圖2d,圖3）。通過對(duì)Nd9-10井示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育井段的射孔開采，其初期日產(chǎn)油為25.53 t，示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位的杏仁體溶蝕孔、未完全充填的剩余原生孔成了重要的儲(chǔ)集空間。由此可見，火山巖中的示頂?shù)讟?gòu)造具有重要的地質(zhì)意義及油氣勘探意義。

5 結(jié) 論

火山巖中的示頂?shù)讟?gòu)造,其特征類似于碳酸鹽巖中的示頂?shù)讟?gòu)造，火山巖中的示頂?shù)讟?gòu)造常發(fā)育在火山巖的氣孔及自碎縫中。其下部常為暗色的滲濾泥沉積，上部為淺色的結(jié)晶鈉沸石或其它自生礦物沉積，二者界面平行。與示頂?shù)讟?gòu)造發(fā)育部位相伴的杏仁溶蝕孔及剩余原生孔，成為火山巖的一種重要儲(chǔ)集空間。火山巖中示頂?shù)讟?gòu)造的存在，對(duì)火山巖巖層的頂?shù)鬃R(shí)別、火山巖巖相的劃分及油氣勘探具有重要的意義。目前對(duì)它的成因、特征研究只限于局部地區(qū)，對(duì)它的發(fā)育規(guī)模、空間展布規(guī)律，以及它的形成條件尚有待進(jìn)一步分析研究。

［1］馮增昭.沉積巖石學(xué)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1993.

［2］科林森J D,湯普森D B，著.付澤明，李蕙生,陳鐘惠，等，譯.沉積構(gòu)造［M］.北京：地質(zhì)出版社，1988.

［3］翟淳.巖石學(xué)簡明教程［M］.北京：地質(zhì)出版社,1987.

［4］Ahmet Ayhan，Suayip Küpeli，Amstutz G C.Pyrite occurrences next to the Attepeiron deposits， Feke-Adana， Turkey［J］.Bulletin of the Mineral Research and Exploration，1992，114：65-74.

［5］Osborne R A L.Palaeokarst deposits at Jenolan caves，New South Wales［J］.Journal and Proceedings of the Royal Society of New South Wales,1991,123(3-4)：59-73.

［6］Arthur H，Saller K Y.Dolomitization and porosity development in the middle and upper Wabamun Group,Southeast Peace River Arch，Alberta，Canada ［J］.AAPG Bulletin，1994，78(9)：1406-1430.

［7］Arthur H，Saller K Y.Differential compaction and basinward tilting of the prograding Capitan reef complex，Permian，West Texas and Southeast New Mexico，USA［J］.Sedimentary Geology,1996，101(1)：21-30.

［8］Krainer K.Anthracoporella mounds in the late Carboniferous Auernig Group,Carnic Alps(Austria)［J］.Facies,1995,33(1)：195-214.

［9］Wani R.Reworked ammonoids and their taphonomic implications in the upper Cretaceous of Northwestern Hokkaido,Japan［J］.Cretaceous Research,2001，22(5)：615-625.

［10］王瑞華，牟傳龍，譚欽銀，等.達(dá)縣—宣漢地區(qū)長興組礁灘白云巖成巖作用與成巖環(huán)境研究［J］.沉積與特提斯地質(zhì),2006，26(1)：1-7.

［11］張蔭本.碳酸巖中的鳥眼構(gòu)造 ［J］.地球化學(xué)，1980，9（1）：91-95.

［12］薛耀松，唐天福，俞從流.鳥眼構(gòu)造的成因及其環(huán)境意義［J］.沉積學(xué)報(bào)，1984.,2(1)：85-95.

［13］葉德勝，王恕一.碳酸鹽中的鳥眼構(gòu)造及其環(huán)境意義［J］.巖相古地理，1989，42(4)：36-43.

［14］塘蘭，丘光達(dá).桂林上泥盆統(tǒng)融縣組灰?guī)r中的鳥眼構(gòu)造［J］. 中國巖溶，2000，19(3)：224-231.

［15］Barnes E M， Anderson R G.Mineralogy of amygdaloidal mafic flow rocks of the Endako Group in the Kenney Dam Area，Northeastern Nechako RiverMap Area，Central British Columbia［J］.Geological Survey of Canada,1999：9-20.

［16］郭沫貞,朱國華.三塘湖盆地石炭系火山巖油藏儲(chǔ)集空間特征與成因機(jī)理［J］.吐哈油氣，2008,13(3)：230-233.

［17］劉俊田，劉媛萍，郭沫貞，等.三塘湖盆地牛東地區(qū)石炭系火山巖相儲(chǔ)層特征及其成因機(jī)理 ［J］.巖性油氣藏，2009，21（2）：64-69.

［18］管守銳,趙徵林.巖漿巖及變質(zhì)巖簡明教程 ［M］.北京：石油大學(xué)出版社，1991.

［19］田海芹，馬玉新，于文芹，等.山東昌樂—臨朐火山巖孔隙系統(tǒng)研究［J］.巖石學(xué)報(bào)，2000，16(2)：174-182.

［20］Karmarkar B M，Kulkarni S R，Marathe S S，et al.Giant phenocryst basalts in the deccan trap ［J］.Bulletin of Volcanology,1971，35(4)：965-974.

［21］文玲.靖安油田延長組低孔低滲儲(chǔ)層的掃描電鏡研究［J］.電子顯微學(xué)報(bào)，2003，22(4)：352-357.

Features,Origin and Geological Significance of Geopetal Structures in Carboniferous Volcanic Rocks in Niudong Block,Santanghu Basin

Guo Mozhen,Wen Chuanjiang,Yuan Guohui,Si Xueqiang,Zhu Guohua,Wang Xin

Features of geopetal structures in Carboniferous Kalagang volcanic rock that develops at Niudong Block in Santanghu Basin are similar to common structures of carbonate rock.The geopetal structures in the Kalagang volcanic rock commonly develop in vesicles and autoclased fractures.In geopetal structures,the filling of vesicles and autoclased fractures has two parts that the percolating mud is usually under the interface and the crystal natrolite and other authigenic minerals are mostly on the top.The interface between both is parallel. In addition,the dissolution of amygdaloidal is often companied with the geopetal structures. Analysis has shown that the features of geopetal structures and the dissolutions of amygdaloidal nearby geopetal structures are relative in origin with the eluviation of leached zone.The dissolutions of amygdaloidal companying with geopetal structures and the remainder vesicles in which authigenic minerals are not full greatly improve reservoir capability of the volcanic rock.Discover of geopetal structures in the volcanic rock has a great geological significance in identifying the top and the bottom of volcanic formation and the classification of volcanic facies as well as petroleum exploration.

Carboniferous;Volcanic rock,Geopetal structure,Structure feature;Structure origin;Santanghu Basin

TE112.222

A

郭沫貞

郭沫貞1974年生，高級(jí)工程師，2000年獲石油大學(xué)（北京）碩士學(xué)位。通訊地址：310023浙江省杭州市西溪路920號(hào)；電話：（0571）85224951

1672-9854(2010)-03-0074-05

2010-01-11

金順愛

Guo Mozhen：male,Senior Geologist.Add：PetroChina Hangzhou Institute of Geology,920 Xixi Rd.Hangzhou 310023 China