基性熔岩火山地层单元类型、特征及其储层意义

为了探索基性熔岩的火山地层单元类型、特征与叠置关系,精选中国东北3个具有代表性的基性熔岩露头区和松辽盆地徐家围子断陷典型钻井,进行露头剖面二维测量、钻井岩心观察、盆内钻井和地震解释。研究结果表明:基性熔岩火山地层单元由冷凝固结成岩方式形成,根据外部形态可分为辫状、扇状、板状和管状4类,前3类均由基性岩浆地表溢流形成,管状熔岩流由岩浆于隐伏管道(lava tube)中流动形成。基性熔岩火山地层单元内部结构可用孔-缝带进行表征。辫状熔岩流从上到下由泡沫状气孔带、稀疏气孔带和底部气孔带构成。扇状熔岩流在泡沫状气孔带上部发育自碎角砾岩带,在稀疏气孔带下部发育厚度不大的致密带。板状熔岩流在稀疏气孔带下部发育厚度较大的致密带。管状熔岩流由外圈环形柱状节理带和内部自碎角砾核心构成。火山地层单元的形态和叠置关系直接约束了火山岩岩性、岩相和储层在火山地层中的时空分布特征,形成了基性熔岩火山地层内部层状、似层状和交织-透镜状3种孔隙分布模式。该研究可以为利用露头、钻井、地震实现火山地层和储层的精细刻画提供理论依据。

中国火山地质公园概况

我国火山地质遗迹资源丰富，现已建成了25处以火山为主题的国家地质公园，其中世界级地质公园7处。每处地质公园都有其独具特色的火山地貌景观，不仅具有较高的观赏价值，为我们提供休闲娱乐的好去处，而且能够更好地对地质遗迹景观及生态环境进行保护。更为重要的是，它们是地球历史演化的重要见证，是我们得以窥探地球运动的一扇窗，是进行地质科普教育的天然场所。

基于ESMD方法的火山地震活动前后GNSS坐标异常分析

火山地震活动对地面观测站的位置有很大影响。为了探究火山地震前后全球导航卫星系统(GNSS)测站的位移情况,以汤加火山地震事件为例,基于汤加(TONG)站2个月的观测数据,使用PRIDEPPP-AR软件对数据进行解算,引入极点对称模态分解(ESMD)方法对坐标时间序列进行分解,并对坐标位移进行了分析,结果显示:数据解算精度较高,北(N)和东(E)方向中误差在5 mm左右,垂直(U)方向精度在9 mm左右。在地震发生当天和前1~2 d,E方向坐标出现了0.1 m左右的明显扰动;在地震发生当天,U方向坐标时间序列异常不明显,但是在地震发生前1~2 d,可以观察到坐标的明显扰动。通过ESMD方法可以观察到E方向GNSS坐标时间序列的Model 1、Model 2信号振幅在震前和震后都有明显的异常扰动现象,同时也有明显的同震扰动。U方向Model 1~Model 3信号有着明显的同震振幅异常扰动,N方向坐标异常扰动不明显。从总能量信号来看,U方向和E方向可以观测到多次非常明显的能量异常,异常强度约为正常水平的3~10倍,N方向也能发现部分同震和震前能量异常,但是异常并不明显。

记录白垩纪火山地质构造与古生物遗迹的天然博物馆——浙江临海国家地质公园

浙江临海国家地质公园(以下简称“公园”)位于中国东南滨海丘陵地区,浙江沿海中部地带,隶属浙江省台州市临海市,东濒东海,南距台州市区约35千米,西距临海市区约50千米,北与三门县接壤,空间范围涉及桃渚、上盘和杜桥三镇。公园面积38.6平方千米(陆域面积31平方千米,海域面积7.6平方千米),包括桃渚、龙湾和大墈头—岙里园区。

地震火山地层学研究综述

上个世纪60年代开始的深海钻探计划与其后的大洋钻探计划掀起了海洋研究的热潮。而研究被动大陆边缘,进而研究大陆张裂及至海底扩张的过程一直是这些计划的核心内容。挪威奥斯陆大学的Sverre Planke教授等在研究火山裂谷边缘时,提出了地震火山地层学的概念,用于分析火山沉积在地震上的响应。研究方法主要集中在对火山地震相单元的识别与描绘,并用火山岩知识对这些相单元进行解释。经过数年对大西洋沿岸和西澳大利亚裂谷边缘的地震反射数据的研究,Sverre Planke等先后识别出16种典型的火山岩地震相单元,本文选取其中8种研究得较为成熟的地震相单元来阐述地震火山地层学,分别为:近端向海倾斜反射体,②远端向海倾斜反射体,③外部隆起,④向陆熔岩流,⑤熔岩三角洲,⑥内部熔岩流,⑦穹隆,⑧岩席侵入。地震火山地层学为我们了解火山型裂谷边缘,分析该区大型火成岩省的形成过程提供了重要的技术和方法。

浮山──天然火山地质公园

浮山是安徽省级风景名胜区。在数平方公里范围内，集自然、人文、宗教景观于一身，该景区又恰处在一个由中生代白垩纪粗面质火山岩组成的古人山机构之内，是一座“天然火山地质公园。” 浮山地处庐江－枞阳中生代火山岩盆地中心是典型的古火山地貌景观。 浮山的火山岩类型齐全。浮山奇景之一，是为数众多的火山洞穴，有著名的三十六岩，七十二洞。这些洞穴造型奇特，规模不一，深幽奇妙，景色绝佳。所有的火山洞穴，均赋存于浮山中期火山喷发形成的火山灰流岩层中，由岩石风化崩塌剥落而逐渐形成。对这些火山洞穴类型及成因的研究不仅有科学意义，也有重要的宗教文化和旅游开发价值。作者对开发建设浮山景区提出了一些有益建议。

火山地层学与火山架构:以长白山火山为例

将长白山火山喷出物按成岩方式和岩相可分为柱状节理熔岩、火山碎屑流和火山泥石流等20种基本类型,它们均可构成可识别的19种火山地层单元。火山架构是由被火山地层界面所围限的诸多基本地层单元叠置而成。一个复杂的火山组合体,可以通过界面识别,拆分成若干火山地层单元,从而实现对火山堆积体的分解描述和整体认知。基性火山喷发区常见的5种火山架构(单源火山田、洪泛玄武岩田、熔岩盾火山、中心式火山和层状复合火山),在长白山地区相继发育。本区火山灾害可分为原发和次生2种。原发性灾害指火山再次喷发引发的灾害,巨量天池水可沿火山断裂下渗,使气水-岩浆喷发的可能性和爆炸强度增加,同时还能引发火山泥石流。次生灾害主要源于火山碎屑堆积物的再搬运和熔岩火山体的崩塌。熔岩火山在本区分布最广,但其底座常为3～7m厚的松散沉积层,这犹如坐落在软地基之上的摩天大厦,是很不稳定的火山架构。熔岩体下伏的这些风化壳型松散层,只要发生流变或差异性沉陷,就会引发山体滑坡和山崩。因此,加强相关基础地质调查,对事关国计民生的重点区段开展次生火山灾害风险评估,势在必行。

火山地层界面的地质属性、地质内涵和储层意义——以中国东北地区中生代—新生代火山岩为例

火山地层界面指广泛发育在火山岩中的地层界面,是火山地层学研究的基础,目前从火山地层角度对火山地层界面的系统性研究较少。为了进一步厘定火山地层界面的类型,明确识别特征,探索地质内涵和储层意义,对野外剖面中的火山地层界面进行了详细的地质特征描述和分类。按接触关系将火山地层界面分为喷发整合、喷发不整合、喷发间断不整合和侵入不整合4类,为了便于识别,又按表观特征细分为熔岩表面结构构造面、火山碎屑岩表面结构构造面、熔岩结构构造突变面等10种。不同类型、特征的火山地层界面反映了火山喷发的间隔和火山作用变化,为建立火山地层等时格架提供了理论依据。以熔岩和火山碎屑熔岩为例探讨火山地层界面的储层意义,熔岩中原生孔隙主要沿喷发整合/喷发不整合界面分布,酸性和中基性熔岩中高孔隙度储层多发育在距离这两种界面30 m和15 m以内;次生溶蚀孔隙主要沿喷发间断不整合界面分布。火山碎屑熔岩中次生溶蚀孔是主要的储集空间,有利储层主要形成在喷发间断不整合界面附近。

火山地层界面的类型、特征和储层意义

按照火山地层界面的形成过程和地质属性将其划分为5类,分别为喷发整合、喷发不整合、喷发间断不整合、构造不整合和侵入接触,除侵入接触外,其他不整合均可细分为角度不整合和平行不整合两种。喷发整合和喷发不整合两类界面上下岩层的间断为数分钟一数年,并且在界面上下均具有冷凝表壳或细火山碎屑层等,喷发不整合可为平行面状或交织曲面状,多为凹凸不平,分布范围小;喷发间断不整合界面形成时间为数十年一数千年,界面之下冷凝表壳或细碎屑层等明显遭受侵蚀,在横向上存在风化壳-沉积岩夹层的组合形式,界面平面展布多为波状曲面;构造不整合与喷发间断不整合在特征上相似,但形成时间为数千年一数百万年,界面分布范围更大。东北地区中生代火山岩剖面揭示:在喷发整合/不整合界面附近原生孔隙发育,随着与界面距离的增加孔隙度变小;具有交织曲面状界面岩层的面孔率大,孔隙发育带厚度及其占岩层比例均大于平行面状界面岩层。盆内钻井资料揭示喷发间断/构造不整合界面之下发育大量的次生孔隙,可与原生孔隙组合使储层物性变好,但当原生孔隙未能保存时其储层物性变化难以预测。

地震火山地层学及其在我国火山岩盆地中的应用

火山地层,物源来自于地下,搬运和分散方式有岩浆流、碎屑流、空落堆积及它们的再搬运,是不同于所有沉积地层的"异化地层".与层序地层学研究沉积地层类似,火山地层学着重研究火山岩系的层序界面和内部充填样式,通过地震层序分析刻画成因地层单元和地层对比关系.应用地震火山地层学在南海北部陆缘带识别出向海倾斜反射(SDR)、向陆流、外高和供给岩墙等表征火山裂谷陆缘的地震-地质单元;在松辽盆地识别出组-段-旋回三级层序界面,和垂向加积、侧向前积、披盖沉积、造丘和穿切五种充填样式.目前,火山地层学研究分为陆内和陆缘两个方向.陆内盆地的中小尺度地震相-火山岩相的研究精度高;而陆缘盆地大尺度地震-地质单元的成果更具普适性.二者取长补短、互为借鉴,将成为今后地震火山地层学研究的重要方向.

长白山天池火山CZK07钻所揭示的火山地层层序和火山作用特征

长白山天池火山是地球上最大的活火山之一,其形成演化过程复杂。本文在对天池周边工程钻岩芯资料系统整理的基础上,以本次在北坡"U"形谷中开展的CZK07钻岩芯为研究对象,揭示天池火山白头山期火山锥体之下的火山喷发物物质组成和火山地层层序变化特征,分析火山活动过程中伴生火山作用的表现形式及断裂构造的活动特征。CZK07钻岩芯较全面地记录了天池火山早期活动、早期造盾、晚期造盾和造盾之后前造锥阶段火山活动的火山地层层序。其中天池火山早期活动记录由蚀变较强的流纹岩组成;早期造盾由军舰山组橄榄玄武岩夹辉石玄武岩组成,形成于上新世;晚期造盾由漫江组粗面质(橄榄)玄武岩夹粗面岩组成,形成于早更新世早期,且至少存在3期火山活动;造盾之后前造锥阶段的火山喷发物由小白山组粗面质熔岩及碎屑岩组成,形成于早更新世晚期。伴生的火山作用记录表现为造盾晚期的玄武质次火山活动,造锥阶段的粗面质次火山活动及伴随发生的蚀变和隐爆现象,及全新世大爆发阶段的隐爆角砾、热液蚀变和次火山活动等现象。天池火山地区晚新生代以来高角度张剪性断层的活动强烈,推测与"U"形谷的形成密切相关。

琼北地区第四纪火山地质遗迹类型与地学意义

琼北火山群是雷琼火山群的重要组成部分,也是探索我国东南沿海新生代以来构造演化以及玄武质岩浆活动过程的重要窗口。该区第四纪火山主要沿NW向的长流—仙沟断裂集中分布。研究区内火山地质遗迹类型丰富且典型,火山机构完整、保存程度高,火山喷发方式多样。本文在地质遗迹调查与评价基础上,将该区火山地质遗迹及相关资源分为6个大类、4个类、14个亚类及39个小类,并将之与我国典型的新生代火山地质遗迹进行对比分析,突出其火山地质及相关资源方面的优势,重点指出琼北地区第四纪火山的地学研究意义。

北部湾涠洲岛及斜阳岛火山地质与喷发历史研究

涠洲岛及斜阳岛是北部湾内一对姊妹火山岛,本文采用火山岩K-Ar法,火山岩中砂岩捕掳体光释光法(OSL)和贝壳^(14)C法分别测定了火山活动的年代,结合火山岩地质特征,将涠洲岛火山活动初步划分为早-中更新世(1．42Ma～0．49Ma)和晚更新世末期(36ka～33ka)两期。早-中更新世溢流玄武质熔岩盾造就了涠洲岛及斜阳岛,从涠洲岛横路山锅盖岭盾形火山锥溢出的熔岩流向四周漫流,形成涠洲岛中心高四周低的盾形火山地形,其晚阶段球状风化玄武岩沿涠洲岛潮间带分布。晚更新世末期涠洲岛南湾火山和斜阳岛斜阳村火山射气岩浆喷发,间有岩浆喷发,形成典型的低平火山口和巨厚基浪堆积几乎覆盖两岛,经历了海蚀作用,塑造了两岛现代地貌景观。

松辽盆地断陷层系地震火山地层学研究:典型火山岩地震相与地质解释模式

为了研究松辽盆地火山岩盆地充填模式及在无井或少井区寻找火山岩有利储层,需要对盆地火山岩地震相及其反射特征和地质内涵进行系统性的总结和分析。基于盆内钻井和过井地震剖面,应用火山地层学理论和地震火山地层学方法将松辽盆地火山岩地震相单元划分为火山岩丘、火山岩台地、洼地火山充填、穿切等4类10种亚类。通过井震对比,结合野外火山地层研究相关文献资料,阐述了这些地震相单元的地质解释模式和响应关系。火山岩地震相单元通常对应于以某种盆地火山充填类型(相或相组合)为主的火山岩体,火山岩丘地震相多可解释为侵出岩穹、酸性简单熔岩流和酸性复合熔岩流等具有丘状外形的充填类型,火山岩台地地震相多代表中基性岩的简单熔岩流和火山碎屑流等具有席状外形的充填类型,洼地火山充填多代表充填在先存洼地中的简单熔岩流和火山碎屑流,穿切地震相多可解释为岩席、岩墙。除了这些典型的地震相单元以外,对地震反射特征(外形、物理参数、反射结构)与火山岩地质属性的响应关系的分析可有助于更好地解释地震相单元所反映的地质含义。

长白山天池火山地质学研究的若干进展与灾害分析

通过以减轻火山灾害为目的的天池火山锥体顶部地区地质填图工作 ,发现了天池火山锥体附近不同期次火山泥石流 ,部分火山泥石流显示的高温定位特征指示了其与千年大喷发的成因联系。这些火山泥石流构成了严重的火山泥石流灾害 ,天池火山锥体近顶部大型滑坡体的发现则指示了天池火山另一种重要的灾害类型。滑坡体堆积物结构上可分为 3种类型。天池火山千年大喷发时不同成分与物性的岩浆混合作用十分发育 ,指示了天池火山喷发前不同岩浆批的混合与共喷发机理。

火山地层结构特征及其对波阻抗反演的约束

火山地层是由似层状、层状和块状结构组成的复合体,其地层结构的拟合是火山岩储层地震预测的难点所在,火山地层结构模型的建立是火山岩勘探开发中首先需要解决的关键问题.通过对九台和大屯典型火山岩地层结构的解剖,分析似层状结构和层状结构特征.似层状结构地层内部的岩层倾向和倾角变化大,与地层顶底面表现为斜交.从火山机构喷发中心到远端的同一方向的岩层具有同倾向、倾角逐渐变小的趋势,据此沿其顶面或底面的趋势进行内插可以得到火山机构准确的地层结构模型.以YS2井营城组火山岩为例,在其他条件相同的情况下分别用层状模型和似层状模型拟合地层结构约束波阻抗反演.结果表明二者间的低波阻抗分布范围和厚度均存在较大的差异,其后果是导致储层地震预测的偏差,所以用层状模型不适用于似层状结构火山岩储层刻画、同样反推也不妥.解决的方法是在火山机构的限定下进行储层反演,即在明确各个火山机构的地层结构的基础上,通过对内部结构的插值得到地层结构模型,才能使储层反演结果更加逼近真实情况.该研究可为火山岩油气藏高效勘探开发提供理论依据.

盆地火山地层时空属性和岩石地层单位

火山地层具有如下显著特征:建造短暂和剥蚀长久的时间属性,受喷发方式和古地形控制的空间属性,地层产状变化规律与喷出口相关。尝试以地层界面反映时间属性、岩石组合和几何外形反映空间属性,结合产状变化规律对火山地层单位进行了厘定,从常用的地层单位中选用术语,从小到大依次是层、堆积单元、火山机构、段、组和群。本文详细介绍前三类单位的分类和识别标志:层是根据颜色、化学成分和岩石组构的差异划分;堆积单元依据喷发方式和就位环境划分为熔岩流/火山碎屑流/再搬运火山碎屑流3类,单元内地层产状变化连续,单元之间常以喷发不整合/整合界面分隔;火山机构是堆积单元有序叠置的产物,火山地层沿喷发口向四周倾斜、向边缘过渡时地层倾角逐渐变缓,火山机构间常以喷发间断不整合界面分隔。指出盆地火山地层格架的建立需要突出地层的空间属性、火山地层埋藏史应该基于火山机构的中心和远源两个区域来分析,基于重新厘定的火山地层单位建立的地层格架更有利于对储层分布规律的认识。

内蒙古达里诺尔火山群火山地貌特征及火山岩岩石学特点

在内蒙古自治区锡林郭勒盟与赤峰交界处、达里湖的西北部有一群第四纪火山,数目达上百座,多数为中心式或裂隙-中心式喷发,形成相对高度在50~130m之间的火山锥,它们被称为"达里诺尔火山群",也是世界上海拔较高的火山群之一。因锥体形成后受风化、流水侵蚀等外力作用,多数火山锥已受剥蚀,但相对较新的火山还保留着完整的火山机构,包括火山渣锥、火山口、降落和溅落堆积物、塌陷坑、熔岩流、喷气锥等。达里诺尔火山锥体多由火山碎屑物组成,熔岩则流动迭加在早期形成的多级熔岩台地之上,分布总面积约3100km2,与其它火山岩共同组成了广阔的内蒙古高原。火山区整体呈四周低、中间阶梯状隆起的台地地形,按高程可分为四个阶梯,高度分别为1280m、1360m、1440m和1500m。熔岩台地的展布和火山锥的分布均呈东西走向的条带状,火山群的整体分布主要受东西向天山-阴山基底断裂和北东向大兴安岭-太行山断裂的双重影响,与大地构造关系密切。本群火山锥体虽然大小不一、形态各异,但按锥体形态可将火山锥分为截顶单锥形、复合型、盾形和残余型等四类,其剥蚀程度有明显差异,暗示了火山喷发活动时代的先后关系。锥形及复合型火山位于火山群中部,而盾形火山多沿台地边部分布,残余形火山则分布广泛,表明台地边部火山形成时间较早,晚期火山活动集中于台地中部,而更早期造台地的溢流式拉斑玄武岩喷发规模更大,形成本区基底。达里诺尔火山岩的岩性主要为碧玄岩和碱性玄武岩,少量为粗面玄武岩,虽然SiO_2变化范围较大,但全碱含量变化幅度相对较小,均属钾质系列的碱性火山岩范畴。火山岩斑晶数量少,在镜下为斑状结构,基质多为隐晶质,少量微晶质,明显不同于火山岩之下早期熔岩台地火山岩的基质显晶质结构。火山岩的微量元素呈LREE富集、HREE亏损的右倾型,显示了岩浆低度部分熔融的特征,并且本区与邻区火山岩可能有共同或相似的岩浆源。在岩性相近的基础上,结合火山锥体剥蚀和保留程度显示的火山活动相对时序,暗示本区岩浆成分从碱性玄武质和粗面玄武质逐渐演化为碧玄质,岩浆可能来自软流圈,且来源逐渐变深。

黑龙江省科洛火山群火山地质研究

科洛火山群的新生代火山共有23座,坐落于科洛河两岸,火山岩面积约为350km2,岩性主要为碱性玄武岩。由于地处NE向断陷盆地这一特殊的构造位置,科洛地区的火山活动及展布主要受到区域基底断裂的制约。火山喷发形式总体为中心式,属斯通博利式火山。火山活动可划分为上新世、更新世和全新世3期。上新世在断陷盆地边缘形成了一系列NE向线性展布的中心式溢出型火山,其中部分火山因风化剥蚀而失去了原有的火山地貌特征,仅保留盾形熔岩台地。早更新世火山活动相对平静。中-晚更新世火山活动仍受到NE向基底断裂的控制,但喷发中心、喷发方式及喷发强度均发生改变,火山由碱玄质火山渣锥和熔岩流组成。进入全新世以后南山喷发,其火山结构保存完好,裸露的熔岩台地保留了较好的微地貌特征。该期火山亦由碱玄质火山渣锥和熔岩流构成。在科洛火山群的火山活动过程中,其熔岩流覆盖了早期沉积地层,并对盆地中的河流进行了改造,最终导致该区断陷盆地初始地貌的改变。

火山地层就位环境对储集层分布的约束——以松辽盆地王府断陷侏罗系火石岭组二段流纹质火山地层为例

以松辽盆地王府断陷侏罗系火石岭组二段流纹质火山地层为例,探讨火山地层就位环境类型及储集层发育模式,总结火山地层就位环境对储集层形成的控制作用。利用下伏岩层岩相分析法和上覆岩层印模法对就位前和就位后的古地貌进行恢复,进而将就位环境划分为4类:就位前洼陷-就位后洼陷(Ⅰ类)、就位前洼陷-就位后低凸起(Ⅱ类)、就位前低凸起-就位后低凸起(Ⅲ类)、就位前低凸起-就位后洼陷(Ⅳ类)。钻井揭示处于Ⅰ类就位环境的火山地层具有"下好上差"的储集层分布模式,主要受挥发分捕获、熔浆淬火和深埋藏溶蚀作用的控制;处于Ⅲ类就位环境的火山地层具有"上好下差"的储集层分布模式,主要受风化淋滤、挥发分捕获和构造作用的控制。Ⅰ类就位环境的火山地层下部和Ⅲ类就位环境的火山地层上部为有利的勘探目标。