克拉美麗山前地區(qū)石炭系火山巖巖相研究

楊志成 劉宗賓 鄭 華 石 飛 朱志強 施淳元 柴秋會 陳善斌

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院， 天津 300452)

克拉美麗山前地區(qū)石炭系火山巖巖相研究

楊志成 劉宗賓 鄭 華 石 飛 朱志強 施淳元 柴秋會 陳善斌

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院， 天津 300452)

以巖性、物性、毛管壓力等基礎資料為基礎，結合地震、測井等資料，對克拉美麗山前地區(qū)石炭系火山巖進行了巖性與巖相的分類研究。將研究區(qū)火山巖劃分為3類，并劃分出了4相8亞相；建立了2個火山巖巖相模式，確定了火山巖巖相的剖面分布和平面分布特征，建立了研究區(qū)獨特的“爆發(fā) — 平靜 — 爆發(fā)”演化模式。

火山巖； 巴山組； 巖相； 演化模式

隨著油氣資源需求的不斷增加，油氣勘探的難度也日益增加。油氣勘探從簡單的構造型向復雜隱蔽型轉變，特殊的儲集層逐漸成為勘探的重要目標，而火山巖作為特殊儲集層更是成為了國內(nèi)外勘探的新領域和增加油氣儲量的突破口[1-2]。我國火山巖儲層和油氣藏的勘探開發(fā)始于20世紀70年代，于90年代后期得到突飛猛進的發(fā)展。目前已在松遼盆地、渤海灣盆地、海拉爾盆地、塔里木盆地、三塘湖盆地等諸多盆地發(fā)現(xiàn)了火山巖油氣藏[3-5]。

研究區(qū)位于準噶爾盆地東部克拉美麗山前，西起五彩灣凹陷，東至石錢灘凹陷，向南延伸至沙奇凸起一線(見圖1)。研究區(qū)總面積約12 000 km2，目的層位為石炭系。研究區(qū)地層自下而上依次為滴水泉組、巴塔瑪依內(nèi)山組和石錢灘組。其中巴塔瑪依內(nèi)山組(下文簡稱巴山組)又由下往上依次劃分為下段火山巖序列、中段沉積序列和上段火山巖序列。

1 巖性特征研究

五彩灣 — 大井地區(qū)火山活動頻繁，巖漿作用形式多樣，造成該區(qū)石炭系火山巖類型豐富多樣，加之后期強烈的構造運動和長期暴露于地表后經(jīng)歷的長時間的風化剝蝕淋濾作用，使得研究區(qū)石炭系巴山組火山巖巖性及分布十分復雜[6]，儲層物性變化較大。根據(jù)五彩灣 — 大井地區(qū)石炭系巴山組巖心、薄片、測井等資料綜合分析，該區(qū)石炭系發(fā)育的巖石類型可分為火山巖和沉積巖兩大類。其中，火山巖又可以分為3類，分別為火山熔巖類、火山碎屑巖類、火山沉積巖類。火山熔巖類包括玄武巖、安山巖、玄武安山巖、英安巖、流紋巖；火山碎屑巖類包括凝灰?guī)r、火山角礫巖、火山集塊巖；火山沉積巖類包括沉凝灰?guī)r、沉火山角礫巖、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)砂礫巖等(見圖2)。

2 巖相研究

2.1 火山噴發(fā)類型

研究區(qū)火山巖的噴發(fā)類型為中心式噴發(fā)，即巖漿沿頸狀通道噴出地表，其主要特征是火山口明顯、噴發(fā)能量強。

2.2 巖相類型

根據(jù)火山巖產(chǎn)出條件、巖體形態(tài)、噴發(fā)形式或巖漿作用方式等，國內(nèi)外學者對火山巖巖相的劃分形成了多種方案[7-8]，但由于劃分方案具有區(qū)域性特點，使得火山巖巖相劃分沒有統(tǒng)一的標準。在充分吸收前人研究成果的基礎上，結合準噶爾盆地東部石炭系火山巖發(fā)育特點，將本區(qū)石炭系巴山組火山巖劃分為4相8亞相，分別為火山沉積相(外帶亞相和內(nèi)帶亞相)、溢流相(上部亞相和下部亞相)、爆發(fā)相(近火山口亞相和遠火山口亞相)和火山通道相(次火山巖亞相和火山頸亞相)。

圖2 研究區(qū)石炭系巴山組火山巖巖心及鏡下特征

2.3 巖相模式

研究區(qū)為典型的中心式火山噴發(fā)模式，熔漿自巖漿房沿火山通道上涌溢出，首先形成爆發(fā)相。巨大的能量使上覆固態(tài)火山碎屑和塑性噴出物噴射到空中后作自由落體或拋物線運動降落到地表，經(jīng)壓實成巖作用固結，構成了爆發(fā)相近火山口亞相；含揮發(fā)性成分的熾熱碎屑在后續(xù)噴發(fā)物推動和自身重力作用下沿地表流動，受熔漿冷凝膠結與壓實共同作用構成了爆發(fā)相遠火山口亞相。含晶出物的熔漿在沿地表流動過程中逐漸冷凝、固結形成了溢流相。由于產(chǎn)出位置不同，溢流相可繼續(xù)劃分為上部亞相和下部亞相。在火山體系的下部和近中心部位，巖漿在向上運移到達地表過程中滯流或回填在火山管道中，構成火山通道相?；鹕酵ǖ老噙M一步可劃分為火山頸亞相和次火山巖亞相。在火山活動的間歇期，在火山巖隆起之間的凹陷帶形成了火山沉積相，其分布范圍廣，并與其他巖相側向相變或互層，可進一步劃分為內(nèi)帶亞相和外帶亞相(見圖3)。研究區(qū)石炭系巴山組中段的沉積-火山巖巖相模式不同于常規(guī)的沉積模式或火山噴發(fā)模式，其是兩者的有機結合。石炭系巴山組中段形成時期，火山噴發(fā)不劇烈，低能量的熔漿自深部巖漿房沿火山通道上涌。由于能量較低，熔漿噴出地表后向遠處流動并冷凝成熔巖。此時，沉積活動同時進行，外部水體攜帶大量沉積物進入前陸盆地。在前陸盆地北部深凹帶一側形成若干沖積扇體，在南部斜坡帶一側形成若干扇三角洲。扇體沉積與火山噴發(fā)同時進行，亞相間交替重疊，構成了特殊的沉積-火山巖巖相模式(見圖4)。

圖3 石炭系巴山組上下段火山巖巖相模式圖

圖4 石炭系巴山組中段沉積-火山巖巖相模式圖

3 巖相平面分布特征研究

根據(jù)構造斷裂分析、地層厚度變化和單井巖相識別結果，結合地震資料，通過建立地質(zhì) — 地震對應關系，綜合錄井、測井解釋結果，對石炭系巴山組上段、中段和下段巖相及亞相分布特征進行了深入研究。研究區(qū)火山巖的演化模式為“爆發(fā) — 平靜 — 爆發(fā)”。

巴山組上段發(fā)育的巖相以溢流相和爆發(fā)相為主。溢流相又可劃分為上部亞相和下部亞相。溢流相上部亞相在研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，溢流相下部亞相僅在石樹溝凹陷、石錢灘凹陷中部有所發(fā)育。爆發(fā)相可劃分為近火山口亞相和遠火山口亞相。爆發(fā)相近火山口亞相圍繞在火山口周圍，在五彩灣凹陷、石樹溝凹陷中部、黃草湖凸起南部和東部有所發(fā)育，面積相對較??；爆發(fā)相遠火山口亞相位置毗鄰爆發(fā)相近火山口亞相，在五彩灣凹陷東部、沙帳斷褶帶中部有所發(fā)育(見圖5)。

巴山組中段形成時期屬火山噴發(fā)的間隙期，火山活動較弱。此時發(fā)育的巖石以沉積巖夾火山熔巖為主，巖相類型主要為沉積巖相夾火山巖巖相。沉積巖相又劃分為沖積扇、扇三角洲和濱淺海相。其中，沖積扇又可分為內(nèi)扇亞相、外扇亞相，分布在研究區(qū)北部前陸盆地深凹帶，靠近克拉美麗山一側；扇三角洲分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣、前扇三角洲亞相，分布在研究區(qū)南部前陸盆地斜坡帶?；鹕綆r巖相以溢流相為主，而溢流相在區(qū)內(nèi)分布局限。

巴山組下段發(fā)育的巖相以溢流相和爆發(fā)相為主。溢流相上部亞相在研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，溢流相下部亞相僅在沙帳斷褶帶與石樹溝凹陷北部、黃草湖凸起與石錢灘凹陷中部有所發(fā)育。爆發(fā)相近火山口亞相圍繞在火山口周圍，在五彩灣凹陷、石樹溝凹陷的北部和南部及石錢灘凹陷中部有所發(fā)育；爆發(fā)相遠火山口亞相位置在沙奇凸起西部與沙帳斷褶帶北部零星分布(見圖6)。

圖5 巴山組上段亞相分布圖

圖6 巴山組上段亞相分布圖

4 結 語

(1) 研究區(qū)火山巖巖石類型分為3大類，主要有火山熔巖類、火山碎屑巖類、火山沉積巖類；火山巖巖相又分為4相8亞相，并建立了2種火山巖巖相模式。

(2) 巴山組火山巖分為3個期次，火山演化經(jīng)歷了獨特的“爆發(fā) — 平靜 — 爆發(fā)”模式。巴山組上段及巴山組下段以溢流相和爆發(fā)相為主。巴山組中段屬火山噴發(fā)的間隙期，火山活動較弱，巖相類型主要為沉積巖相夾火山巖巖相。沉積巖相劃分為沖積扇、扇三角洲和濱淺海相；火山巖巖相以溢流相為主。

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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

國家科技重大專項“渤海海域大中型油氣田地質(zhì)特征”(2011ZX05023-006-002)

楊志成(1986 — )，男，碩士，工程師，研究方向為油氣田勘探開發(fā)地質(zhì)。

P618.13

A

1673-1980(2017)01-0001-04