松遼盆地?cái)嘞輰酉档卣鸹鹕降貙訉W(xué)研究：典型火山巖地震相與地質(zhì)解釋模式

衣 健，王璞珺，李瑞磊，趙然磊，陳崇陽(yáng)，孫 玥

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 1300612.中石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，長(zhǎng)春 1300623.大慶油田有限責(zé)任公司海塔勘探開發(fā)指揮部，黑龍江 大慶 163000

松遼盆地?cái)嘞輰酉档卣鸹鹕降貙訉W(xué)研究：典型火山巖地震相與地質(zhì)解釋模式

衣 健1，王璞珺1，李瑞磊2，趙然磊1，陳崇陽(yáng)1，孫 玥3

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 1300612.中石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，長(zhǎng)春 1300623.大慶油田有限責(zé)任公司海塔勘探開發(fā)指揮部，黑龍江 大慶 163000

為了研究松遼盆地火山巖盆地充填模式及在無(wú)井或少井區(qū)尋找火山巖有利儲(chǔ)層，需要對(duì)盆地火山巖地震相及其反射特征和地質(zhì)內(nèi)涵進(jìn)行系統(tǒng)性的總結(jié)和分析?；谂鑳?nèi)鉆井和過(guò)井地震剖面，應(yīng)用火山地層學(xué)理論和地震火山地層學(xué)方法將松遼盆地火山巖地震相單元?jiǎng)澐譃榛鹕綆r丘、火山巖臺(tái)地、洼地火山充填、穿切等4類10種亞類。通過(guò)井震對(duì)比，結(jié)合野外火山地層研究相關(guān)文獻(xiàn)資料，闡述了這些地震相單元的地質(zhì)解釋模式和響應(yīng)關(guān)系?；鹕綆r地震相單元通常對(duì)應(yīng)于以某種盆地火山充填類型(相或相組合)為主的火山巖體，火山巖丘地震相多可解釋為侵出巖穹、酸性簡(jiǎn)單熔巖流和酸性復(fù)合熔巖流等具有丘狀外形的充填類型，火山巖臺(tái)地地震相多代表中基性巖的簡(jiǎn)單熔巖流和火山碎屑流等具有席狀外形的充填類型，洼地火山充填多代表充填在先存洼地中的簡(jiǎn)單熔巖流和火山碎屑流，穿切地震相多可解釋為巖席、巖墻。除了這些典型的地震相單元以外，對(duì)地震反射特征(外形、物理參數(shù)、反射結(jié)構(gòu))與火山巖地質(zhì)屬性的響應(yīng)關(guān)系的分析可有助于更好地解釋地震相單元所反映的地質(zhì)含義。

松遼盆地?cái)嘞輰酉?；地震火山地層學(xué)；地震相單元；火山巖盆地充填類型；響應(yīng)關(guān)系

0 引言

地震火山地層學(xué)是地震地層學(xué)的一個(gè)分支[1]。地震地層學(xué)為利用地震資料進(jìn)行地質(zhì)解釋的一門學(xué)科[2]，Vail等[3]，Mithchum等[4]學(xué)者最早將其應(yīng)用在陸源碎屑巖沉積地層層序劃分、沉積相解釋等領(lǐng)域，隨后應(yīng)用在碳酸巖地層解釋領(lǐng)域也取得了較好的效果[4-6]。隨著以研究火山地層界面和充填樣式為目標(biāo)的火山地層學(xué)的不斷發(fā)展和盆地內(nèi)部火山巖充填序列研究的需要，以Planke等[7],Berndt等[8],Spitzer等[9]為代表的學(xué)者將地震地層學(xué)方法應(yīng)用在解釋火山地層領(lǐng)域，開始進(jìn)行地震火山地層學(xué)的相關(guān)研究。他們將大西洋、太平洋兩岸裂谷邊緣盆地大型玄武巖省地震反射單元的層形態(tài)、層結(jié)構(gòu)加以分類，總結(jié)出內(nèi)部向海傾斜反射(inner SDR)、外部向海傾斜反射(outer SDR)、外高反射(outer high SDR)等多個(gè)地震相單元；通過(guò)地震相分析，建立了地震相單元與巖相單元的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并進(jìn)一步研究盆地火山巖序列的充填模式。該套地震相單元在解釋大陸邊緣裂谷盆地火山巖地層方面具有廣泛的適用性，并在我國(guó)南海北部陸緣裂谷盆地中也初步識(shí)別出了上述地震相單元[1]。但由于其主要針對(duì)大陸邊緣裂谷盆地中洪泛玄武巖省的建立，對(duì)解釋我國(guó)松遼盆地從酸性到中基性、從熔巖到火山碎屑巖均較發(fā)育的復(fù)雜火山巖充填適用性并不強(qiáng)。

近年來(lái)，我國(guó)以松遼盆地為代表的盆地深層火山巖油氣藏勘探和開發(fā)取得了較大的突破[10]，火山巖地震識(shí)別相關(guān)研究取得了較大的進(jìn)展，但在火山巖地震地層描述等環(huán)節(jié)仍存在系統(tǒng)性差、火山地層地質(zhì)-地震關(guān)系不清晰等一系列問(wèn)題[1]。因此，針對(duì)松遼盆地火山地層建立一套相應(yīng)的具有普適性且較易識(shí)別的地震相單元對(duì)松遼盆地火山地層和地震火山地層研究均具有重要意義。

松遼盆地(圖1)早白堊世為陸內(nèi)裂谷盆地，火山活動(dòng)強(qiáng)烈，充填有巨厚的火山巖[11]，火山巖地震反射特征也較為復(fù)雜。筆者以建立松遼盆地?cái)嘞輰酉祷鹕綆r成因堆積單元與地震相單元的響應(yīng)關(guān)系為目標(biāo)，以尋找具有鉆井揭示的典型火山巖地震相單元作為切入點(diǎn)，立足于井震聯(lián)合對(duì)比，應(yīng)用錄井、巖心和測(cè)井資料，參考野外露頭區(qū)火山地層典型實(shí)例[7-9，12-25]，研究主要界面圍限下的火山巖地震相單元外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)所代表的盆地火山巖充填類型及響應(yīng)關(guān)系，討論了本文地震相單元的普適性問(wèn)題。該研究對(duì)松遼盆地?cái)嘞輰酉导捌渌憙?nèi)斷陷盆地火山巖識(shí)別以及有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)具有一定的借鑒意義。

圖1 松遼盆地地理位置、盆地邊界及斷陷分布圖Fig.1 The geographic location，boundary of the Songliao basin and the distribution of the rifted grabens

1 松遼盆地火山巖充填類型

盆地火山巖充填受所處不同構(gòu)造部位、噴發(fā)作用、噴發(fā)物質(zhì)和就位環(huán)境共同影響，為復(fù)雜的異質(zhì)多相體[1]。盆地火山巖充填類型為異質(zhì)多相體中由主要火山地層界面圍限的具有成因意義的火山地層單元，為一套在盆地充填尺度上可識(shí)別的相或相組合，其受噴發(fā)作用、就位環(huán)境等因素控制，具有自身獨(dú)特的外部形態(tài)和規(guī)律性的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行地震地層研究之前，有關(guān)盆地火山地層充填類型的研究是極其必要的，這是由于深部地震反射分辨率低、火山巖體內(nèi)部反射干擾波較多[7]，難以達(dá)到直接識(shí)別內(nèi)部亞相(如氣孔層，致密層等)的精度；而不同充填類型火山巖內(nèi)部亞相組合具有一定的規(guī)律性，通過(guò)地震相單元對(duì)盆地火山巖充填類型的識(shí)別，可借助野外剖面建立的結(jié)構(gòu)模式，有效地推斷其在盆地內(nèi)部的充填模式和儲(chǔ)層發(fā)育特征。

Jerram[12]在洪泛玄武巖省的研究中，將洪泛玄武巖分為平坦經(jīng)典熔巖流、復(fù)合辮狀熔巖流、傾斜玻璃質(zhì)碎屑熔巖、池塘流、席狀巖墻等11種巖相或相組合。Single等[13]進(jìn)一步按由大到小的研究尺度將充填類型內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)化分為13種亞相和15種亞相構(gòu)成單元，即組合類型和基本類型。王璞珺等[14]結(jié)合松遼盆地和準(zhǔn)格爾盆地深層火山巖及野外露頭區(qū)火山巖特點(diǎn)將中基性火山巖分為34種巖相。本文參考以上分類方案，結(jié)合盆內(nèi)鉆井及火山地層露頭相關(guān)文獻(xiàn)[7-9,12-25]，根據(jù)噴發(fā)作用、噴發(fā)物性質(zhì)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、就位環(huán)境的差別初步將盆地火山巖充填類型分為5類，并依據(jù)影響該充填類型性質(zhì)的主要因素進(jìn)一步劃分了15種亞類(表1)。本文在火山地震相單元的地質(zhì)解釋中將對(duì)所涉及到的充填類型特征做具體闡述。

2 松遼盆地?cái)嘞輰酉档湫突鹕綆r地震相特征

地震相單元是地震參數(shù)不同于相鄰反射組的地震反射單元，地震相分析是在地震層序確定之后，描述地震相單元反射外形，反射結(jié)構(gòu)，振幅、頻率、連續(xù)性等物理參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)解釋[3]。通過(guò)尋找松遼盆地?cái)嘞輰酉档湫偷卣鸱瓷鋯卧?，可將松遼盆地火山巖地震相單元分為火山巖丘、火山巖臺(tái)地、洼地火山充填和穿切4類，并根據(jù)反射外形和反射結(jié)構(gòu)的差異分為10種亞類，其地震反射模式如圖2，地震反射特征見表2。

表1 盆地火山巖充填類型劃分

表2 松遼盆地典型火山巖地震相單元特征及地質(zhì)屬性

表2(續(xù))

2.1 火山巖丘地震相特征

松遼盆地典型的火山巖丘地震相反射外形為不同縱-橫比丘狀(圖2Ⅰ)，受后期改造作用可能為透鏡狀，沿控陷斷裂分布則可能表現(xiàn)為具有一半丘狀外形的楔狀。根據(jù)其丘狀外形的縱-橫比不同可分為高丘(圖2Ⅰ-A)、中丘(圖2Ⅰ-B,Ⅰ-C)和低丘(圖2Ⅰ-D)。其中高丘的縱-橫比大于1∶5，中丘的縱-橫比為1∶5～1∶20，低丘的縱-橫比小于1∶20。根據(jù)反射結(jié)構(gòu)將火山巖丘分為簡(jiǎn)單丘(圖2Ⅰ-A，Ⅰ-B)和復(fù)合丘(圖2Ⅰ-C，Ⅰ-D)，簡(jiǎn)單丘通常為雜亂或亂崗狀反射，復(fù)合丘通常為多個(gè)丘狀反射或亞平行反射互相疊加。通過(guò)對(duì)這2種分類進(jìn)行組合，可將目前松遼盆地?cái)嘞輰佑秀@井揭示的典型火山巖丘地震相分為簡(jiǎn)單高丘(圖2Ⅰ-A)、簡(jiǎn)單中丘(圖2Ⅰ-B)、復(fù)合中丘(圖2Ⅰ-C)、復(fù)合低丘(圖2Ⅰ-D)4種亞類。通常情況下，可以觀察到上覆地層在丘體頂面的上超現(xiàn)象，其中簡(jiǎn)單高丘頂界面為斷續(xù)狀反射，而簡(jiǎn)單中丘、復(fù)合中丘、復(fù)合低丘的頂界面反射則較為連續(xù)。

圖2 松遼盆地?cái)嘞輰酉档湫突鹕綆r地震相模式Fig.2 The classic volcanic seismic facie pattern of the fault depression,Songliao basin

2.2 火山巖臺(tái)地地震相特征

松遼盆地火山巖臺(tái)地地震反射外形一般為席狀、席狀披覆(圖2Ⅱ)，反射結(jié)構(gòu)主要為平行反射；因此，根據(jù)其反射外形和結(jié)構(gòu)的不同可將火山巖臺(tái)地地震相分為席狀平行反射(圖2Ⅱ-A)和席狀披覆平行反射(圖2Ⅱ-B)2種亞類。其中，席狀平行反射地震相互相平行的同相軸形態(tài)不受下伏地層起伏影響(圖2Ⅱ-A)，而席狀披覆地震相內(nèi)部同相軸形態(tài)與下伏地層起伏一致(圖2Ⅱ-B)。

2.3 洼地火山充填地震相特征

松遼盆地洼地火山充填地震相單元地震反射外形為充填狀(圖2Ⅲ)，內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)主要為前積和雜亂反射兩類，因此可將洼地火山充填地震相分為前積充填(圖2Ⅲ-A)和雜亂充填(圖2Ⅲ-B)2種亞類。

2.4 穿切地震相特征

松遼盆地穿切地震相最典型的特征為穿切先期巖層，其地震反射外形為丘狀或板狀(圖2Ⅳ)，可分為丘狀穿切(圖2Ⅳ-A)和板狀穿切(圖2Ⅳ-B)2種亞類。丘狀穿切地震相通常會(huì)將上部地層掀起，上部地層在丘體邊緣可被其拉薄甚至拉斷(圖2Ⅳ-A)。高角度的板狀穿切地震相除了切割先期地層外，還會(huì)屏蔽下部地層成像，形成雜亂反射(圖2Ⅳ-B)。

3 松遼盆地火山巖地震相地質(zhì)解釋模式及響應(yīng)關(guān)系

通過(guò)對(duì)松遼盆地?cái)嘞輰酉涤秀@井揭示的典型火山巖地震相進(jìn)行井震對(duì)比分析和解剖，參考露頭區(qū)火山地層典型實(shí)例相關(guān)文獻(xiàn)[7-9,12-21]，總結(jié)了典型火山巖地震相單元的地質(zhì)解釋模式，并分析了兩者間的響應(yīng)關(guān)系。

3.1 火山巖丘地震相

松遼盆地火山巖丘地震相反映了火山噴發(fā)的造丘作用，為火山噴發(fā)物在較平坦處近源堆積形成，不同亞類的火山巖丘地震相代表的盆地火山充填類型有所不同(表2)，其地質(zhì)解釋模式如圖3。

3.1.1 簡(jiǎn)單高丘亞類

地質(zhì)解釋模式：松遼盆地?cái)嘞輰酉岛?jiǎn)單高丘地震相典型實(shí)例如圖3Ⅰ-A，鉆井揭示其代表了以結(jié)晶質(zhì)侵出巖穹為主要充填類型的火山巖體(圖3Ⅰ-B)。結(jié)晶質(zhì)侵出巖穹由高黏度極貧揮發(fā)分巖漿擠出地表緩慢冷凝形成[15-19]。該實(shí)例中巖性為流紋斑巖(圖3Ⅰ-C)，其外層及核心分別由自碎角礫巖層(圖3Ⅰ-D)、致密熔巖(圖3Ⅰ-E,Ⅰ-F)2種組合類型構(gòu)成。

響應(yīng)關(guān)系：該地震相大縱-橫比的丘狀外形反映了侵出作用擠出的酸性巖漿揮發(fā)分含量少、溫度低、黏度極高，形成的火山巖體一般縱-橫比較大的特點(diǎn)[15-19]。熔巖流頂部與上覆圍巖存在一定速度差(圖3Ⅰ-C)，形成頂界面中振幅反射。由于頂界面較陡，后期沉積巖層在其頂界面高角度超覆(圖3Ⅰ-B)，巖性變化頻繁，沿結(jié)晶質(zhì)侵出巖穹頂界面兩者的地震波速差變化可能較大，造成頂界面反射連續(xù)性差，振幅多變。熔巖流核心聲波曲線為平直微齒狀(圖3Ⅰ-C)，層速度均一，地震反射振幅弱，形成雜亂反射。

3.1.2 簡(jiǎn)單中丘亞類

地質(zhì)解釋模式：松遼盆地簡(jiǎn)單中丘地震相典型實(shí)例如圖3Ⅱ-A，鉆井揭示其代表了以酸性簡(jiǎn)單熔巖流為主要充填類型的火山巖體(圖3Ⅱ-B)。酸性簡(jiǎn)單熔巖流由持續(xù)的酸性巖漿溢流作用形成，通常僅包含一個(gè)丘狀流動(dòng)單元。其自上而下由頂部泡沫狀氣孔帶、韻律性氣孔帶(圖3Ⅱ-E)、稀疏氣孔帶(圖3Ⅱ-F)、致密熔巖(圖3Ⅱ-G)及熔巖流底部帶等5種組合類型構(gòu)成(圖3Ⅱ-C，Ⅱ-D)。

響應(yīng)關(guān)系：該地震相中等縱-橫比的丘狀地震反射外形反映了酸性巖漿黏度相對(duì)較大、流動(dòng)性差的特點(diǎn)，但巖漿黏度較侵出巖穹小，巖漿揮發(fā)分含量較巖穹多[15]，縱-橫比較侵出巖穹小。頂部2種組合類型原生孔隙富集，層速度小(圖3Ⅱ-D)，與下部巖體間存在較大的速度差，形成頂界面強(qiáng)反射。其同相軸連續(xù)性好是頂部氣孔富集層橫向分布穩(wěn)定的反映。熔巖流核心部分由致密熔巖構(gòu)成，聲波曲線為平直微齒狀(圖3Ⅱ-D)，層速度穩(wěn)定，局部中高幅齒狀為構(gòu)造裂縫發(fā)育造成(圖3Ⅱ-D)，結(jié)合弱振幅的反射特征，推斷其內(nèi)部巖性均一，構(gòu)造裂縫發(fā)育導(dǎo)致無(wú)序分布的波阻抗界面眾多，地震反射連續(xù)性差，呈亂崗狀反射。

3.1.3 復(fù)合中丘亞類

地質(zhì)解釋模式：松遼盆地復(fù)合中丘地震相典型實(shí)例如圖3Ⅲ-A、Ⅳ-A，鉆井揭示其為多個(gè)流動(dòng)或堆積單元的火山熔巖和火山碎屑巖疊合形成，既可以酸性復(fù)合熔巖流為主，夾火山碎屑巖夾層(圖3Ⅲ-B，Ⅲ-D)，也可以空落火山碎屑和熔結(jié)火山碎屑熔巖流為主，夾熔巖夾層(圖3Ⅳ-B, Ⅳ-C)。其中：酸性復(fù)合熔巖流為酸性巖漿脈動(dòng)式溢流作用形成，通常包含多個(gè)縱向疊合的流動(dòng)單元(圖3Ⅲ-C，Ⅲ-D)，每個(gè)流動(dòng)單元自上而下依次由頂部泡沫狀氣孔帶(圖3Ⅲ-F)、韻律性氣孔帶、稀疏氣孔帶(圖3Ⅲ-G)、致密熔巖(圖3Ⅲ-H)等4種組合類型中的2～3種構(gòu)成；空落火山碎屑為被拋到空中的碎屑物自由落體沉降或彈道狀飛行的碎屑物[14]，自上而下依次由空落火山灰層夾熔結(jié)火山碎屑熔巖流(圖3Ⅳ-E)、空落火山灰層、空落集塊角礫層等3種組合類型構(gòu)成(圖3Ⅳ-F)；熔結(jié)火山碎屑熔巖流巖性一般為含漿屑的熔結(jié)集塊角礫熔巖(圖3Ⅳ-D)、炙熱的基質(zhì)將灼熱的火山碎屑在載荷作用下燒結(jié)在一起形成[14]。

響應(yīng)關(guān)系：以酸性復(fù)合熔巖流為主的復(fù)合中丘地震相，其中等縱-橫比的丘狀外形反映了酸性熔巖流流動(dòng)性差的特點(diǎn)，其頂面較圓滑，是由于熔巖流在流動(dòng)過(guò)程中，厚度隨與噴發(fā)中心距離的增大而逐漸減薄直到接近其屈服強(qiáng)度停止流動(dòng)形成[16]。以火山碎屑為主的復(fù)合中丘地震相頂面多呈草帽狀，靠近中心坡度有增大的趨勢(shì)，這可能是由于火山碎屑物在重力作用下于近火山口處快速堆積、厚度隨與火山口距離增大迅速減薄造成的。復(fù)合中丘地震相無(wú)論以復(fù)合熔巖流為主，還是以火山碎屑為主，或是兩者互層，鉆井揭示其聲波曲線一般均為多個(gè)箱型或指形的組合(圖3Ⅲ-D，Ⅳ-C)，聲波速度等巖石物理特征呈現(xiàn)一定的韻律性變化。這種巖石物理特征的韻律性變化是由多流動(dòng)或堆積單元縱向疊合，不同單元的火山巖體的巖石物理特征發(fā)生周期性變化產(chǎn)生的(特別是多個(gè)流動(dòng)單元疊合形成的復(fù)合熔巖流，每個(gè)流動(dòng)單元頂部氣孔帶均較發(fā)育，可構(gòu)成多個(gè)低速帶)。這種巖石物理性質(zhì)的周期性變化可構(gòu)成多個(gè)縱向疊置的層狀波阻抗界面，形成內(nèi)部中強(qiáng)振幅較連續(xù)的亞平行或多個(gè)丘狀疊加的反射結(jié)構(gòu)。

圖3 火山巖丘地震相單元典型實(shí)例和地質(zhì)解釋模式Fig.3 The typical example of the volcanic dome seismic face units and their geological interpretation pattern

3.1.4 復(fù)合低丘亞類

地質(zhì)解釋模式：松遼盆地復(fù)合低丘地震相外形總體為小縱-橫比盾狀，受裂隙式噴發(fā)影響，其外形在不同切片方向上有所差別，沿供給巖墻方向更接近席狀(典型實(shí)例如圖3Ⅴ-A)，垂直供給巖墻方向?yàn)槎軤?典型實(shí)例如圖3Ⅴ-B)。該地震相多與以中基性復(fù)合熔巖流為主要充填類型的盾狀火山機(jī)構(gòu)有關(guān)[12-13,18-19](圖3Ⅴ-C，Ⅴ-F)。中基性復(fù)合熔巖流為持續(xù)小流量噴發(fā)形成，內(nèi)部包含多個(gè)交織狀的流動(dòng)單元(圖3Ⅴ-D)，其單個(gè)流動(dòng)單元厚度多小于7 m，沿流向延伸距離大，垂直流向延伸距離小[12]。交織狀流動(dòng)單元頂?shù)淄鈿し謩e由頂部泡沫狀氣孔帶(圖3Ⅴ-G)和熔巖流底部帶2種組合類型構(gòu)成，稀疏氣孔帶(圖3Ⅴ-H, Ⅴ-I)構(gòu)成流動(dòng)單元核心 (圖3Ⅴ-E)。

響應(yīng)關(guān)系：該地震相平行供給巖墻近席狀反射外形反映了基性巖漿沿裂隙噴發(fā)的特點(diǎn)，垂直供給巖墻小縱-橫比盾狀外形則是中基性復(fù)合熔巖流巖漿流動(dòng)性強(qiáng)，但流量小的反映[13]。每個(gè)流動(dòng)單元頂部泡沫狀氣孔帶波速低，稀疏氣孔帶波速相對(duì)高，聲波曲線為中高幅度齒狀(圖3Ⅴ-F)，存在眾多間距較小、速度差大小不等的層速度變化面。形成的不同反射強(qiáng)度、不同相位的地震波互相疊加，反射振幅變化大，總體為中振幅，局部強(qiáng)振幅。沿供給巖墻方向地震反射連續(xù)性差，頻率變化大的亂崗狀反射反映了辮狀熔巖流垂直流向延伸距離近，多股側(cè)向疊加。垂直供給巖墻方向剖面地震反射表現(xiàn)為連續(xù)中等、頻率變化不大的亞平行反射，是辮狀熔巖流沿巖漿流向延伸距離相對(duì)較遠(yuǎn)、以垂向疊加為主的反映。

3.2 火山巖臺(tái)地地震相地質(zhì)解釋模式及響應(yīng)關(guān)系

火山巖臺(tái)地地震相反映了火山巖丘周圍近等厚分布的席狀或平緩盾狀火山巖，為火山噴發(fā)的造盾作用形成。鉆井揭示該地震相的2種亞類分別代表了大規(guī)模的基性熔巖噴發(fā)和高能態(tài)的火山碎屑流噴發(fā)(表2，圖4)。

圖例參見圖3 。圖4 火山巖臺(tái)地地震相單元典型實(shí)例及地質(zhì)解釋模式Fig.4 The typical example of the volcanic platform seismic face units and their geological interpretation pattern

3.2.1 席狀平行反射亞類

地質(zhì)解釋模式：席狀平行反射地震相典型實(shí)例如圖4Ⅰ-A，鉆井揭示其代表了以縱向疊合的、中基性簡(jiǎn)單熔巖流為主要充填類型的火山巖體(圖4Ⅰ-B)。中基性簡(jiǎn)單熔巖流為中基性巖漿大流量持續(xù)泛流式噴溢作用形成，流動(dòng)單元形態(tài)為板狀[12-13,20-21](圖4Ⅰ-C)。每個(gè)流動(dòng)單元由上到下依次由頂部氣孔熔巖(圖4Ⅰ-E)、稀疏氣孔熔巖(圖4Ⅰ-F)、致密熔巖(圖4Ⅰ-G)和熔巖流底部帶4種組合類型構(gòu)成。

響應(yīng)關(guān)系：該地震相席狀的幾何外形反映了構(gòu)成該充填類型的中基性巖漿黏度較低，流動(dòng)性強(qiáng)，流量大的特點(diǎn)[21]，但熔巖流的能態(tài)相對(duì)較低，遇高地阻礙以充填作用為主，巖層產(chǎn)狀基本水平，不受下伏地層起伏影響。該地震相由多個(gè)中基性簡(jiǎn)單熔巖流疊合形成，每個(gè)流動(dòng)單元頂部原生孔隙發(fā)育，聲波時(shí)差曲線表現(xiàn)為多個(gè)高幅度微齒化箱型(圖4Ⅰ-D)，層速度呈韻律性變化，速度差大，形成強(qiáng)振幅反射。連續(xù)性好的平行反射表明了其內(nèi)部板狀的熔巖流單元橫向分布穩(wěn)定。局部的亂崗狀反射可能由于包含少量復(fù)合辮狀熔巖流形成。

3.2.2 席狀披覆平行反射亞類

地質(zhì)解釋模式：席狀披覆平行反射地震相地質(zhì)解釋模式如圖4Ⅱ。圖4Ⅱ-A為該地震相典型實(shí)例，鉆井揭示其主要代表以涌浪火山碎屑為主要充填類型的火山碎屑巖體，可夾薄層熔巖流(圖4Ⅱ-D)和少量空落火山碎屑(圖4Ⅱ-B, Ⅱ-C)。涌浪火山碎屑流為沿地表膨脹的低密度載屑蒸汽流[14,19-20]，組合類型以基浪為主，巖性為晶屑凝灰?guī)r(圖4Ⅱ-E)和含角礫晶屑凝灰?guī)r(圖4Ⅱ-F)。

響應(yīng)關(guān)系：該地震相席狀披覆的地震外形反映了涌浪火山碎屑在盆地內(nèi)為高能態(tài)近等厚披覆沉積的特點(diǎn)[14]。鉆井揭示，涌浪火山碎屑流縱向巖性變化較大，自然伽馬、聲波曲線為高幅度指形(圖4Ⅱ-C)，層速度變化較大，內(nèi)部存在多個(gè)具有波速差的界面，其內(nèi)部強(qiáng)振幅反射正是其巖性縱向多變、含有空落火山碎屑及熔巖流夾層的反映。地震反射較連續(xù)，發(fā)散反射結(jié)構(gòu)說(shuō)明其巖性橫向分布穩(wěn)定，向斜坡底部及盆內(nèi)厚度稍有增加，具有半披覆半充填的特點(diǎn)。

3.3 洼地火山充填地震相地質(zhì)解釋模式及響應(yīng)關(guān)系

洼地火山充填地震相反映了火山噴發(fā)物在盆地低洼處的充填作用,充填物既可為熔巖流，也可為火山碎屑流(表2，圖5)。

3.3.1 前積充填地震相亞類

地質(zhì)解釋模式：前積充填地震相典型實(shí)例如圖5Ⅰ-A，鉆井揭示其主要代表一個(gè)或多個(gè)堆積單元疊加的以熔結(jié)火山碎屑熔巖流為主要充填類型的火山碎屑巖體(圖5Ⅰ-B)。熔結(jié)火山碎屑熔巖流單個(gè)堆積單元熔結(jié)程度受塑性基質(zhì)溫度、黏度等因素影響[14]，由堆積單元頂部的弱熔結(jié)火山碎屑熔巖流(圖5Ⅰ-D,Ⅰ-E)和中、下部的強(qiáng)熔結(jié)火山碎屑熔巖(圖5Ⅰ-F)2種組合類型構(gòu)成。

響應(yīng)關(guān)系：熔結(jié)火山碎屑熔巖流在火山斜坡處就位，呈現(xiàn)高處薄、低處稍厚的半披蓋-半充填式沉積[22]，在地震上表現(xiàn)為充填狀外形?？傮w為塊狀構(gòu)造(圖5Ⅰ-D)，聲波曲線為較平直微齒狀(圖5Ⅰ-C)，層速度變化不大，頂?shù)捉缑媾c圍巖間存在較大速度差，形成連續(xù)強(qiáng)反射。對(duì)于單期熔結(jié)火山碎屑熔巖流(厚度多小于150 m)，內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)被頂?shù)捉缑娣瓷渌谏w，只表現(xiàn)為頂?shù)捉缑娴姆瓷涮卣?。多期熔結(jié)火山碎屑熔巖流噴發(fā)，噴發(fā)物不斷向前推進(jìn)形成前積反射結(jié)構(gòu)。

3.3.2 雜亂充填狀地震相亞類

地質(zhì)解釋模式：松遼盆地鉆井揭示的雜亂充填狀地震相可代表以簡(jiǎn)單熔巖流或火山碎屑重力流為主要充填類型的火山巖體。以簡(jiǎn)單熔巖流為主的雜亂盆地充填地震相典型實(shí)例如圖5Ⅱ-A，Ⅱ-B。由于一般為遠(yuǎn)源充填，其內(nèi)部發(fā)育的簡(jiǎn)單熔巖流主要由致密熔巖一種組合類型所構(gòu)成，巖石較致密，貧氣孔(圖5Ⅱ-D，Ⅱ-F)，可發(fā)育變形流紋構(gòu)造(圖5Ⅱ-E)，推測(cè)為熔巖流進(jìn)入凹地后前緣冷凝、后部繼續(xù)推進(jìn)擠壓造成。以火山碎屑重力流為主的雜亂盆地充填地震相典型實(shí)例如圖5Ⅲ-A，Ⅲ-B，可含有少量熔結(jié)火山碎屑熔巖流(圖5Ⅲ-D)。火山碎屑重力流為含大量碎屑的高密度氣-固熱重力流，沿底部流動(dòng)形成[21-22]，組合類型以集塊灰流為主,巖性為含集塊角礫凝灰?guī)r，凝灰質(zhì)膠結(jié)，礫石具有暗化邊(圖5Ⅲ-E)，為火山爆發(fā)作用形成，并有一定磨圓(圖5Ⅲ-F)。

響應(yīng)關(guān)系：簡(jiǎn)單熔巖流、火山碎屑流、重力流均為低能態(tài)流體，遇先期凹地后以填平補(bǔ)齊作用的充填為主[14,23]。該地震相上平底凹的反射外形為這3種低能態(tài)的流體充填凹地的反映。內(nèi)部主要為亂崗狀或雜亂反射，鉆井揭示其巖性均一，巖石結(jié)構(gòu)多為塊狀構(gòu)造，變化不大，聲波時(shí)差曲線均為平直微尺狀，層速度穩(wěn)定，只在頂?shù)捉缑婢哂休^大的速度差。其反射弱振幅，連續(xù)性差，雜亂反射是其巖性均一、構(gòu)造裂縫發(fā)育的反映。

圖例參見圖3。圖5 洼地火山充填地震相單元典型實(shí)例及地質(zhì)解釋模式Fig. 5 The typical example of the bottom volcanic filling seismic face units and their geological interpretation pattern

3.4 穿切地震相

丘狀穿切地震相反映了巖漿侵入淺地表先期地層中形成的淺層侵入體，其與火山活動(dòng)密切相關(guān)[1]。該地震相可分為2種亞類(表2，圖6)。

3.4.1 丘狀穿切亞類

地質(zhì)解釋模式:丘狀穿切地震相典型實(shí)例如圖6Ⅰ-A，鉆井揭示其代表了以巖蓋為主要充填類型的火成巖體，內(nèi)部?jī)H由次火山巖一種組合類型構(gòu)成(圖6Ⅰ-B，Ⅰ-C)。與圍巖接觸處發(fā)育隱晶質(zhì)邊(圖6Ⅰ-D)，向中部結(jié)晶程度逐漸變好(圖6Ⅰ-E，Ⅰ-F)。

圖例參見圖3。圖6 穿切地震相單元典型實(shí)例及地質(zhì)解釋模式Fig.6 The typical example of the intrude seismic face units and their geological interpretation pattern

響應(yīng)關(guān)系：該地震相丘狀外形為巖漿擠入淺部地層隆起形成，頂面與圍巖相對(duì)整一，邊部刺穿圍巖形成穿切。因?yàn)椴皇茱L(fēng)化剝蝕垮塌作用影響，外形較規(guī)則。自然伽馬、聲波時(shí)差曲線均為平直微齒狀(圖6Ⅰ-C)，巖性均一致密，層速度穩(wěn)定。頂?shù)酌媾c圍巖間存在較大的波速差，產(chǎn)生強(qiáng)反射，內(nèi)部反射強(qiáng)度較弱，形成近空白反射。

3.4.2 板狀穿切亞類

地質(zhì)解釋模式：板狀穿切地震相典型實(shí)例如圖6Ⅱ-A，在松遼盆地內(nèi)由多口鉆井揭示其主要代表了以淺層侵入的巖席、巖墻為主要充填類型的火成巖體(圖6Ⅱ-B)。近水平侵入表現(xiàn)為席狀外形，沿高角度斷裂侵入的供給巖墻則為板狀外形。巖墻、巖席僅由次火山巖一種組合類型構(gòu)成(圖6Ⅱ-C，Ⅱ-D)。

響應(yīng)關(guān)系：與巖蓋相似，自然伽馬、聲波時(shí)差曲線均為平直微齒狀(圖6Ⅱ-C)，內(nèi)部巖性較致密均一，頂?shù)着c圍巖間速度差較大，產(chǎn)生強(qiáng)反射。在厚度較薄處僅表現(xiàn)出頂?shù)捉缑娴姆瓷涮卣?，較厚處可見內(nèi)部弱振幅雜亂-空白反射。

4 討論與結(jié)論

4.1 本文地震相單元的適用性

在建立典型火山巖地震相的基礎(chǔ)上，深入認(rèn)識(shí)火山巖地震反射特征與地質(zhì)屬性之間的響應(yīng)關(guān)系，對(duì)更好地識(shí)別和解釋火山巖體具有重要意義。通過(guò)對(duì)松遼典型地震相單元與地質(zhì)屬性的響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行總結(jié)發(fā)現(xiàn)：①火山巖地震反射外形主要反映火山巖體的形態(tài)，并可進(jìn)一步揭示巖漿性質(zhì)、噴發(fā)作用等。如丘狀外形多代表了酸性熔巖或空落火山碎屑巖近源堆積，由于熔巖具有一定的屈服強(qiáng)度，熔巖形成的火山丘頂面較為圓滑，坡度變化均勻，呈現(xiàn)倒扣碗狀，而向噴發(fā)中心坡度突然增大，近似草帽狀，則可能以火山碎屑為主。丘狀外形的縱-橫比由大到小，反映了其巖漿性質(zhì)由酸性到中基性、黏度由大到小、噴發(fā)作用由侵出到噴溢、揮發(fā)分含量由少到多的變化。席狀外形則代表了中基性熔巖流的泛流式噴發(fā)，席狀披覆外形更可能代表高能態(tài)披覆狀堆積的火山碎屑涌浪沉積。而充填狀外形則反映了遠(yuǎn)源的熔巖流或火山碎屑流充填。②反射結(jié)構(gòu)反映了火山巖體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，平行、亞平行、多個(gè)丘狀疊加及前積的反射結(jié)構(gòu)均能說(shuō)明火山巖體內(nèi)部具有成層性，可能為多個(gè)流動(dòng)或堆積單元的火山熔巖或火山碎屑巖相互疊合形成，亂崗狀、雜亂和近空白反射則反映了火山巖體內(nèi)部的成層性較差，包含的流動(dòng)或堆積單元較少，巖性較為均一。③火山巖地震反射的物理參數(shù)配合反射結(jié)構(gòu)也反映火山巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)和含油氣性。如反射結(jié)構(gòu)為近層狀反射，則反射振幅越強(qiáng)，不同流動(dòng)或堆積單元巖物性差異越大，可能反映了多個(gè)熔巖流單元頂部氣孔帶均較發(fā)育或有火山碎屑巖與熔巖互層現(xiàn)象。連續(xù)性提示了火山巖內(nèi)部流動(dòng)或堆積單元橫向延伸的穩(wěn)定性：連續(xù)性好，反映了火山巖體內(nèi)部流動(dòng)或堆積單元在地震切片方向延伸較遠(yuǎn)；連續(xù)性差，則更可能為透鏡狀側(cè)向疊加的流動(dòng)或堆積單元，如中基性的復(fù)合熔巖流。頻率是地震脈沖的天性，但地質(zhì)因素如反射層間距或?qū)铀俣鹊膫?cè)向變化及所含流體情況也可影響地震頻率[3]?；鹕綆r高頻吸收作用造成火山巖總體反射頻率較低，如果火山巖成層性好，層間距離小(在地震能分辨的最小層厚度以上)，則相同時(shí)間內(nèi)反射波個(gè)數(shù)多，視頻率相對(duì)較高，另外富含流體的火山巖一般頻率更低[26]，所以低頻可能反映了孔隙相對(duì)富集的火山巖體。

4.2 地震火山地層學(xué)的研究方向

在下一步研究中，應(yīng)加強(qiáng)火山巖地震正演相關(guān)研究，利用建立的火山地層模型進(jìn)行地震正演模擬，盡量將火山巖地震反射特征半定量-定量化；另外還應(yīng)加強(qiáng)火山地層學(xué)相關(guān)研究，建立完善的火山巖相模式[27]，以便根據(jù)地震、鉆井做出更貼近實(shí)際的火山地層解釋。

4.3 主要結(jié)論

1)松遼盆地?cái)嘞輰酉档湫偷幕鹕綆r地震相可分為火山巖丘、火山巖臺(tái)地、洼地火山充填、穿切等4類10種亞類?；鹕綆r丘反映了火山噴發(fā)的造丘作用，其中，簡(jiǎn)單高丘以結(jié)晶質(zhì)侵出巖穹為主，簡(jiǎn)單中丘以酸性簡(jiǎn)單熔巖流為主，復(fù)合中丘則代表了由多個(gè)流動(dòng)、堆積單元構(gòu)成的酸性復(fù)合熔巖流或火山碎屑互相疊合的火山巖體，復(fù)合低丘代表了以中基性復(fù)合熔巖流為主的火山巖體；火山巖臺(tái)地反映了火山噴發(fā)的造盾作用，其中，席狀平行反射以中基性簡(jiǎn)單熔巖流為主，席狀披覆平行反射以涌浪火山碎屑為主；洼地火山充填反映了松遼盆地火山噴發(fā)在盆地低洼處的充填作用，其中，前積充填以熔結(jié)火山碎屑熔巖流為主，雜亂充填以簡(jiǎn)單熔巖流和火山碎屑重力流為主；穿切地震相反映了伴隨火山噴發(fā)的淺層侵入作用，其中，丘狀穿切以巖蓋為主，板狀穿切以巖席或巖墻為主。

2)在解釋盆地火山地層時(shí)，除考慮上述地震相單元外，還應(yīng)充分利用火山地震反射特征與地質(zhì)屬性的響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行綜合考慮。

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Seismic Volcanostratigraphy of the Songliao Basin, Early Cretaceous: Typical Volcanic Seismic Facies and Geological Interpretation Pattern

Yi Jian1,Wang Pujun1,Li Ruilei2,Zhao Ranlei1,Chen Congyang1，Sun Yue3

1.College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China2.Northeast Branch,SINOPEC,Changchun 130062,China3.Hailaer Retroleum Exploretion & Pevelopment Headquaters of Daqing oilfield, Daqing 163000, Heilongjiang, China

In order to understand the volcanic rocks filling model in basin and explore favorable volcanic reservoir in less or no well area, the systematically study of seismic facies units, their reflection characteristics and geological interpretation is necessary. With volcanostratigraphy theory and seismic volcanostratigraphy method, the typical seismic facies of the volcanic rocks were studied based on wells and inter-well seismic profiles in the Songliao volcanic rifted grabens, Early Cretaceous. The facies can be divided into 4 types and 10 subtypes of typical seismic facies units, such as the volcanic dome unit, the volcanic platform unit, the volcanic filling unit and the cutting units. Based on well-seismic contrast and the references of volcanostratigraphy study in the field, the geological models of seismic units and their response relationship are described. Seismic facie units usually correspond to the volcanic rocks with the main filling type (facies and facies association) composition; the volcanic dome unit can be interpreted as the dome-shaped extrusion dome, the acid simple lava flow, the acid compound lava flow and so on; the volcanic platform unit can be interpreted as the platform-shaped basic-intermediate simple lava flow and the pyroclastic flow; the volcanic filling unit can be interpreted as the simple lave flow and volcanic pyroclastic flow which fill in the preceding low-lying land;the cutting units can be interpreted as the sheet, dike. Besides the seismic facies, the analysis of geological attributes of seismic reflection characteristics are favorable to understand geological meaning much better.

rift sequences of Songliao basin; seismic volcanostratigraphy; seismic units; filling patterns of basin volcanic rocks; response relationship

10.13278/j.cnki.jjuese.201403101.

2013-09-14

國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目(2009CB219303)

衣健(1984-)，男，博士研究生，主要從事盆地火山巖儲(chǔ)層與油氣藏研究，E-mail:yijian_x@sina.com

王璞珺(1959-)，男，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事盆地火山巖和油氣地震勘察研究與教學(xué)，E-mail:wangpj@jlu.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201403101

P539.1

A

衣健，王璞珺，李瑞磊,等.松遼盆地?cái)嘞輰酉档卣鸹鹕降貙訉W(xué)研究：典型火山巖地震相與地質(zhì)解釋模式.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2014,44(3):715-729.

Yi Jian,Wang Pujun,Li Ruilei,et al.Seismic Volcanostratigraphy of the Songliao Basin, Early Cretaceous: Typical Volcanic Seismic Facies and Geological Interpretation Pattern.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(3):715-729.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201403101.