几种特殊火山碎屑岩的形成机制及研究意义

火山碎屑岩是火山物理学研究的最直接对象,也是鉴别碎屑化过程最重要的研究对象。一些特殊类型的火山碎屑岩及相关岩石往往可以反映出某些特征的火山岩浆作用过程,这正是甄别不同类型火山灾害发生概率的基本依据。火山灾害是与火山和火山喷发有关的灾害,它是人类在自然界面临的最重要的灾害类型之一。火山灾害与火山喷发类型直接相关,其中的爆破性火山喷发则可以形成最为致命的强烈火山灾害。爆破性火山喷发的直接产物是形成各式各样的火山碎屑岩,它们代表了喷发过程所带来的不同类型与强度的火山灾害。原生火山碎屑与次生碎屑反映了火山喷发期与喷发间歇期火山表面过程的差异,而岩浆喷发、射汽岩浆喷发和射汽喷发堆积物的鉴定则标志了现代火山学研究的系统性深化,它们是从事火山灾害研究的先导性工作。细粒空降火山灰在水盆地里保存的火山灰纹层因其良好的等时面与环境指示意义而受到人们的重视,与其伴生的岩石则可能需要区分层凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥岩等各种不同火山沉积作用类型。熔岩流动碎屑化产生的自碎角砾岩和熔岩流水下淬火形成的碎玻熔岩代表了与熔岩流直接相关的碎屑化,而不是与爆破性火山作用相关的碎屑化。通常把它们划归为原生火山作用碎屑,但其灾害意义却完全不同。不同类型的火山碎屑岩形成于不同的碎屑化机理与成岩方式,其中一些特定的火山碎屑岩更是代表了极为特殊的火山灾害类型与规模。对于隐爆角砾岩,尽管它是一种火山碎屑岩的岩石名称,但其实我们更关心它的资源经济学意义。

峨眉山大火成岩省成都-简阳地区火山碎屑岩格架的新类别划分、成因及其油气储集效应

二叠纪峨眉山大火成岩省岩浆喷发是我国显生宙最大的岩浆喷溢事件。四川盆地中二叠世最新油气勘探成果显示,在峨眉山大火成岩省北缘成都简阳地区,发育大量以火山碎屑岩为主的全新岩性格架。本文首次对该区域岩性格架展开了详细的火山学解译。在优势储集层段中识别出熔结凝灰岩、自碎裂角砾岩和溅积集块岩三类关键岩性,分别形成于溢气爆发陆上火山碎屑流机制、溢流喷发自碎裂角砾化机制以及斯通博利夏威夷涌溅式喷发机制。这是首次对峨眉山大火成岩省中上述岩性的成因机制进行正式确认。在这些岩性中,储集空间以溶蚀孔和交代孔为主。上述岩性的喷发机制,对其储集空间的发育提供了全方位的关键制约因素:(1)有利于产生大量浆源碎屑;(2)堆积方式有利于维持大量相互连通的原生孔隙,使热液流体得以广泛接触碎屑堆积骨架;(3)堆积于火口近源区域,受异常热流值作用强,有助于维持流体的高效活性。上述三方面最终导致流体对岩石骨架进行深刻的溶蚀交代改造,为规模性储集体发育奠定前提。

浙西江山新元古代上墅组火山碎屑岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

为进一步确定浙西江山上墅组火山碎屑岩年龄及沉积物来源,采用LA-ICP-MS技术对该碎屑岩中的锆石开展U-Pb同位素测年并与邻区锆石年龄对比。结果表明,上墅组火山碎屑岩中锆石U-Pb年龄为717~902 Ma,主要集中分布于902~883 Ma、875~812 Ma、794~775 Ma三个区间,峰值分别为(892±7) Ma、(846±7) Ma、(784±9) Ma,记录了华南新元古代裂谷盆地扩张、构造-岩浆-热事件,其中(846±7) Ma峰值可能反映了超级地幔柱的上涌,(784±9) Ma峰值指示了裂谷盆地的扩展。上墅组火山碎屑岩物质主要可能来自浙江中部地区。本研究成果可为江山地区沉积物来源分析、构造演化研究和陆块亲缘关系判别提供依据。

基于砾石母岩成分的火山碎屑岩储层评价方法

某盆地断裂系统复杂,具有“多物源、短物源、相变快”的断陷盆地特点,T组发育一套稳定的砂砾岩,具有较大的勘探潜力。受火山作用、水动力、物源等多方面影响,岩石中普遍含有凝灰质,火山碎屑岩广泛发育。通过岩石薄片实验分析可知,砾石母岩成分多样,主要为花岗岩、流纹岩、安山岩、粗面岩、泥质粉砂岩、玄武岩、凝灰岩等,且不同矿物组分骨架参数变化大。这导致储层孔隙度计算精度低、孔隙结构复杂、流体识别难等问题。以岩石薄片分析及钻井取心精细描述为基础,结合测井响应特征,建立不同砾石母岩成分类型的常规测井识别方法。以地质和电化学实验为基础,确定凝灰质基质部分(泥粒级以下)与黏土具有相似的附加导电性,几乎所有测井响应都在不同程度上受到这部分细粒物质的影响。因此,把凝灰质基质部分和沉积岩中的泥质含量统一,首次提出用“泥质+凝灰质”(下文简称“泥+灰”)含量替代泥质含量,并计算“泥+灰”的含量,消除凝灰质对火山碎屑沉积岩储层导电的影响。该方法可为储层评价、地质建模、压裂方案的制定提供技术支持。

南堡凹陷火山岩喷发模式及火山碎屑岩分布

渤海湾盆地南堡凹陷中深层火山岩纵向多期次发育,厚度大,分布广泛,是油气富集有利区带,但火山岩储层薄,横向变化快,地震资料无法直接识别及刻画,影响着有利目标落实。为了有效刻画火山岩优势储层甜点发育区,针对火山碎屑岩有利储层预测问题,开展了火山岩区域分布规律研究、火山喷发模式建立、火山机构精细解剖、正演模型分析、融合属性及地质统计学反演工作。研究结果表明:1)火山喷发具有多期次性,单一期次火山岩喷发形成多个独立火山岩体;2)基性喷发岩之上发育火山碎屑岩,是火山岩岩性组合有利储层发育段;3)火山碎屑岩储层越发育,上覆地层地震波振幅变弱特征越明显;4)火山碎屑岩测井曲线表现为中声波时差和中伽玛特点。以上成果认识,详细描述了不同期次下火山岩顶面构造形态及火山碎屑岩有利储层分布,对南堡凹陷中深层火山岩进一步勘探具有一定指导意义。

四川盆地简阳地区二叠系火山碎屑岩储层特征与成岩演化

火山碎屑岩油气藏作为重要的非常规油气藏,对油气增储上产具有重要的意义。通过岩心观察,综合薄片鉴定、QEMSCAN扫描、X射线衍射、物性分析、包裹体测温及碳氧同位素分析等资料,系统分析了四川盆地简阳地区二叠系火山碎屑岩储层特征及其成岩演化过程。研究结果表明:(1)简阳地区二叠系火山碎屑岩储层岩石类型主要包括火山角砾熔岩、凝灰熔岩和熔结火山角砾岩,整体物性都较好,孔隙度为0.78%~32.00%,平均为16.67%,渗透率为0.001~2.680 mD,平均为0.125 mD,属于高孔低渗储层,储集空间以次生孔隙和裂缝为主,包括脱玻化孔、基质溶蚀孔及溶蚀缝等类型。(2)研究区发育多种成岩作用,主要有熔结、压实、脱玻化、胶结及溶蚀作用等。(3)研究区经历了同生成岩、表生成岩与埋藏成岩3个阶段,成岩演化受深部热液、大气淡水及有机酸流体的共同影响,一方面流体活动造成热液矿物或碳酸盐胶结物的沉淀对储层物性起破坏性作用;另一方面热液流体促进油气运移,酸性流体的溶蚀改造作用对储层孔隙发育起建设性作用。

火山碎屑岩分类评述及火山沉积学研究展望

火山碎屑岩是介于熔岩和沉积岩之间的过渡类型岩石 ,岩类复杂。长期以来 ,火山碎屑岩的分类研究受到了国内外学者的重视 ,先后提出了火山碎屑物、火山碎屑岩岩性和火山碎屑岩成因分类。虽然目前国际地科联火成岩分类命名委员会确定的火山碎屑物和火山碎屑岩岩性分类已得到广泛推广 ,但此分类尚有不足之处。中国学者提出的火山碎屑岩分类时间较早 ,有自己特色 ,在一定的范围得到了应用。在此基础上 ,本文提出了新的火山碎屑物、火山碎屑岩岩性和火山碎屑岩成因分类。火山沉积作用是介于火山学和沉积学之间的边缘研究领域。近 2 0年来 ,火山沉积作用研究在理论和方法上得到了深化 ,火山喷发和沉积的物理作用及实验和数值模拟已经成为未来发展的趋势。尽管这样 ,野外地质和火山碎屑岩的岩性特征 。

海拉尔盆地火山碎屑岩的成岩作用

对来自海拉尔盆地40口井的白垩系火山碎屑岩样品显微镜观察与分析显示,火山碎屑岩的成岩作用具有特殊性,表现在熔结作用、脱玻化与重结晶作用、粘土矿物形成与转变和交代作用等方面。熔结作用可以区分出熔浆/熔岩熔结、浆屑熔结和热灰熔结三种类型。脱玻化与重结晶作用常常是交织在一起,流纹质玻璃物质经脱玻化,并进一步重结晶,常具有特殊的结构,呈现一种复杂的硅质胶结样式。粘土矿物形成与转变在成岩作用早期就开始了,如蒙脱石化。一些特征性矿物如浊沸石、绿泥石的出现也不代表变质作用的开始,而是特定成岩环境的产物。碳酸盐的交代-胶结和溶解在火山碎屑岩中普遍发育,使得原岩面貌发生了严重的改变。成岩作用的特征揭示海拉尔盆地火山碎屑岩的成分和结构演变,这在测井岩性解释和孔隙度预测上具有意义。

四川盆地二叠系火山碎屑岩气藏勘探重大发现及其启示

近期,中国石油天然气股份有限公司风险探井——永探1井测试获得22.5×10~4 m^3/d的高产气流,首次在四川盆地发现了喷溢相火山碎屑岩气藏,实现了火山岩气藏勘探的重大突破。为了评价该盆地二叠系火山岩气藏的勘探前景,系统总结了该区火山岩气藏的勘探历程、永探1井区气藏的特征、天然气成藏的控制因素与模式。研究结果表明:①在经历了长达50余年的火山岩持续探索后,得益于勘探思路的转变和地震预测技术的进步,得出了简阳地区二叠系发育爆发相火山岩异常体、天然气成藏条件好,是该盆地又一个重要的天然气勘探新领域和新对象的认识,指导了风险探井——永探1井的部署及重大勘探发现;②永探1井二叠系发育厚逾100 m的优质火山岩孔隙性储层,其储集岩石类型以喷溢相角砾熔岩、含凝灰角砾熔岩为主,储集空间主要为溶蚀微孔、角砾间溶孔及气孔,孔隙度介于6.68%～13.22%、平均为10.26%,渗透率介于0.01～4.43 mD、平均为2.35 mD;③该气藏埋深介于4 500～6 000 m,产层中部地层压力为125.625 MPa,压力系数达2.22,为异常高压气藏,天然气组成中甲烷含量为99.03%,微含硫化氢;④简阳—三台地区发育爆发相火山岩且紧邻德阳—安岳裂陷寒武系优质烃源岩,早期张性深断裂沟通源储,上部发育上二叠统龙潭组泥岩、下三叠统厚层膏岩等多套盖层,具备形成大型构造—岩性复合圈闭气藏的有利条件,有利勘探面积达6 000 km^2。结论认为,永探1井火山岩气藏的发现,证明了该盆地二叠系火山岩具有较大的油气勘探潜力,坚定了转变勘探思路、加快进军新区新领域、寻找更多更大勘探发现的信心。

松辽盆地下白垩统沉火山碎屑岩优质储层特征和形成机理

松辽盆地王府断陷沉火山碎屑岩中发现了高丰度气藏,但对该类优质储层分布规律和形成机制的认识还不清楚。以王府断陷CS6井区沙河子组为例,利用铸体薄片、压氦法、压汞法和核磁共振方法研究了储集空间类型、储层物性、孔喉和孔隙直径,探讨了优质储层的形成机理和主控因素。研究结果表明优质储层岩性为沉集块岩和沉角砾岩,为向上变粗的序列。进一步识别出3类7种储集空间类型,其中具有丰富原生孔隙的岩屑内气孔是沉火山碎屑岩优质储层独有特征,为大孔隙-小喉道型储层;沉集块岩孔渗稍高于沉角砾岩、二者均明显高于沙河子组沉积岩,其孔隙度与埋深关系密切。沉火山碎屑岩储层形成机理为母岩挥发分逸出、颗粒支撑、溶蚀和构造改造作用,其中前两者为主控因素。研究区优质储层主要分布在沉火山碎屑岩扇体平面位置的中部,其中颗粒支撑、颗粒粗、岩屑内气孔碎屑含量高和埋深小于3 000 m的沉火山碎屑岩最为有利。

松辽盆地东缘下白垩统营城组二段火山碎屑沉积的过程、相和结构

松辽盆地东缘六台地区营城组露头地质调查和实验室分析显示,貌似正常碎屑岩的营二段是一套复杂的火山熔岩和沉积岩之间的过渡岩性。这套岩性包括了碎屑熔岩、凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质碎屑岩和正常碎屑岩,显示了它们形成于火山—沉积盆地的过渡环境,即火山斜坡过渡到冲积平原和湖泊环境。与火山作用有关岩相有4种端元的火山碎屑岩相:弹射坠落爆发空落相、喷射降落爆发空落相、热碎屑流相和热基浪相。火山物质堆积在火山斜坡以及前方的冲积平原上,往往以火山碎屑岩相或者冲积扇相、辫状河相保存;它们堆积在湖泊中则为三角洲相、扇三角洲相、较深水相和沼泽相。这些相的空间组合反映了火山喷发—碎屑堆积的过程。根据旋回发育营二段可以区分出3种类型的充填序列:沉积—火山充填序列、沉积充填序列和火山充填序列。较为完整的序列为粗碎屑岩—火山岩和火山碎屑岩—细碎屑岩,对应着裂谷类盆地断裂作用—火山作用—沉积充填的过程,记录在特定的地层结构中。

北大巴山志留系滔河口组火山碎屑岩相序、组构特征及古火山作用环境分析

志留系滔河口组是一套发育于北大巴山地区的火山岩-火山碎屑岩-沉积岩组合。在1:10000地质填图和大比例地质剖面实测基础上,通过详细的火山碎屑岩相序和组构分析,本文在滔河口组火山-地层中共识别和划分出22个岩相,5个相组合类型。区域岩相测量与对比揭示,滔河口组火山-沉积宏观序列自下而上由玄武岩相(一般下部为块状粗粒/细粒玄武岩相、上部为枕状玄武岩相)、凝灰角砾岩相、再沉积富辉石火山碎屑砾岩相、无结构或叠瓦状凝灰质粗砾岩相、凝灰质砂岩相、生物灰岩相或泥岩相构成。岩相组合横向变化显示滔河口组古火山活动西强东弱,火山活动类型为斯托柏林型(Strombolian-type eruption)喷发。相对地,研究区西部火山-沉积序列发育较为完整。滔河口组的地层序列与岩石组合与板内火山活动产物相似,本文认为北大巴山地区志留系滔河口组火山岩-火山碎屑岩-沉积岩组合形成于洋岛或海山构造环境,是板内拉伸作用的产物。

吉林龙岗火山群火山碎屑基浪堆积特征与成因机理

吉林龙岗火山群火山碎屑基浪堆积是中国少数保存较好的、近代喷发的低平火山区之一。基于岩性、岩相与相序的识别与分析,火山碎屑基浪堆积序列由分选性和磨圆度较差的玄武质砂、砾和火山灰构成的毫米级—厘米级厚高频率韵律有序叠置而成,堆积物中发育大量的块状层理、似丘状层理、低角度板状交错层理、槽泊层理、平行层理、冲蚀槽等堆积构造。横向上低平火山由内至外其碎屑粒度、堆积构造、厚度存在着一定规律变化,与易混淆的火山岩区地面流水沉积和火山碎屑流堆积物存在明显的差别。岩浆射汽喷发晚期往往伴随斯通博利式喷发和夏威夷式熔岩流,三者构成一个完整火山活动旋回。

黔东南新元古界青白口系下江群火山碎屑浊流沉积与金矿关系的初步研究

贵州省东南部和湖南省西部接壤的大片新元古代下江群分布地区盛产的石英脉型金矿具有较大远景。该套巨厚的砂质板岩、沉凝灰质板岩常被称为复理石组合。通过对锦屏县平秋剖面、锦屏—远口地区天柱剖面以及锦屏、铜鼓等地的考察研究,认为它们均属于火山碎屑浊流沉积。本次主要研究锦屏、天柱一带浊积岩的沉积特征、岩石学特征和金的地球化学背景值,并参考了大量区域地质资料,分析了黔东南地区青白口纪番召期、清水江期、平略期和隆里期浊流沉积的古地理特征,指出石英脉金矿的分布受背斜轴的剪切带控制,而含沉凝灰岩的浊积岩还可能是其矿源层。

海拉尔盆地火山碎屑岩的测井响应与应用

海拉尔盆地中生界为熔岩-火山碎屑岩-沉积岩系列岩性组合,是测井解释层位.但是精细的岩心岩石类型描述与测井识别岩性的精度不匹配,岩心精细分层厚度往往小于测井分层的最小厚度0.6 m.研究显示,安山岩、熔结凝灰岩、凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质砾岩、凝灰质砂岩和沉积岩等主要岩性具有各自的测井响应,即有特定的岩-电关系模式.交会图可以区分岩性,TH-AC交会图至少可区分出砾岩;PE-RD交会图可把凝灰质砾岩和凝灰质砂岩区分开;K-U交会图可把凝灰质砾岩、粗砂岩和凝灰质粗砂岩区分开.根据岩心岩性特征及其测井响应建立的测井岩石分类可以满足测井解释的精度.按照测井岩石分类进行的岩心分层与测井分层吻合程度达80%以上.测井岩性分层是利用自然伽玛(GR)、补偿密度(DEN)、补偿中子(CNL)和微球形聚焦测井(MSFL)四条曲线进行的.本项研究提出的GDCM法是综合测井岩性分层的一种方法,适合于海拉尔盆地以火山碎屑岩为主岩性的测井解释.

布达特群热流体活动及其对火山碎屑岩的改造作用——以海拉尔盆地贝尔凹陷为例

海拉尔盆地贝尔凹陷布达特群热流体活动频繁,主要特征如下:多种类型、多期次脉体的发育;受局部热流体作用,不同地区镜质体反射率随深度的变化明显;热流体在形成过程中具有较高的温度场。同时,受热流体活动的影响,热流体对火山碎屑岩具有一定改造作用,如在安山质岩屑凝灰岩中,斜长石绢云母化、火山岩岩屑绿泥石化明显;在凝灰质泥岩中,热流体对围岩中有机碳具有明显的"催熟"加热作用,微量元素则出现异常现象。这些变化从微观角度进一步证实了热流体活动存在的证据。

火山碎屑岩储层异常高孔隙成因——以南贝尔凹陷东次凹北洼槽为例

南贝尔凹陷东次凹北洼槽铜钵庙组—南屯组发育火山碎屑岩储层,在纵向上存在5个异常高孔隙带,其深度分布范围分别为1 450～1 500m、1 560～1 775m、1 840～2 030m、2 110～2 230m、2 330～2 520m。针对上述5个异常高孔隙带,应用普通薄片、铸体薄片、铸体图像分析、扫描电镜、黏土矿物X射线衍射等多种测试手段,对其成因进行研究。研究结果表明:异常高孔隙的形成主要与凝灰质成分的溶蚀溶解作用有关,凝灰质成分易于发生溶蚀是形成异常高孔隙的根本原因;有机质热演化过程中产生的有机酸是溶蚀溶解作用得以进行的主要营力;有利的沉积相带空间配置关系是控制异常高孔隙带空间分布的主要因素;高岭石向绿泥石转化产生的无机酸对于异常高孔隙的形成有一定贡献。

海拉尔盆地贝尔凹陷火山碎屑岩自生碳酸盐矿物分布及对储层物性的影响

为了查明火山碎屑岩中自生碳酸盐矿物的分布特征及对储层物性的影响,以海拉尔盆地贝尔凹陷火山碎屑岩为研究对象,调查火山碎屑岩中自生碳酸盐矿物的类型,并通过统计50余口探井的碳酸盐含量及储层物性数据,探讨其分布特征及对储层物性的影响。结果表明:海拉尔盆地贝尔凹陷火山碎屑岩中自生碳酸盐矿物主要为方解石和白云石,其次为菱铁矿、片钠铝石和铁白云石;纵向上随着埋藏深度增加出现两个碳酸盐含量高值带,分别出现在1 500～1 900m和2 200～2 700m深度,前者主要为以胶结作用为主的连生方解石和显晶方解石及菱铁矿,后者主要为以交代作用为主的晚期方解石、白云石、铁白云石和片钠铝石;湖底扇等分选较差的沉积相为碳酸盐矿物发育的有利相带,扇-辫状河三角洲相为次有利相带;靠近德尔布干深大断裂的井碳酸盐含量要高于远离该断裂的井,且在该断裂附近的德2、德6和德8等井中见片钠铝石自生矿物,这主要因为断层是CO2逸散的通道,断层处的富CO2流体能够与围岩反应生成碳酸盐矿物;熔结凝灰岩和凝灰岩中的碳酸盐矿物含量要高于沉凝灰岩、凝灰质砂岩及普通砂岩,这主要因为火山岩及火山碎屑物质中金属离子含量高,易于释放,从而结合CO23-形成碳酸盐矿物;贝尔凹陷内储层孔隙度和渗透率等参数与碳酸盐含量呈负相关关系,说明碳酸盐含量对储层物性主要起破坏作用。

长白山天池火山千年大喷发火山碎屑流堆积的粒度特征与地质意义

火山碎屑流堆积因其巨大的危害性而成为火山学研究的重要课题之一。文中对长白山区天池火山千年大喷发火山碎屑流堆积进行了粒度分析。分析结果表明,火山碎屑流堆积分选差,伴生的灰云浪堆积分选性好。火山碎屑流堆积中的岩屑和浮岩的平均最大粒度随着离开火山口距离的加大而减小,反映火山碎屑流搬运过程中存在重力分选和机械磨损作用。火山碎屑流在搬运过程中发生了流体化作用,离开火山口越远流体化速度越小,反映火山碎屑流在搬运过程中发生了流体化去气作用,这种作用使火山碎屑流的粘度和屈服强度增加而导致沉积。流体化速度是控制搬运距离的因素之一,远源多渠道火山碎屑流的汇合使流体化速度增大,搬运距离更远,造成的灾害范围也增大。