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.

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。

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。

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。

火山灰年代学与地层学研究简述（英文）

火山灰的研究作为探讨古气候和古环境的一种手段,近十年来引起了国内外学者的广泛关注。气候学和古环境学的研究表明,火山喷发可以导致某一区域内短期的气候变化或者对冰期产生强烈影响。同时,火山灰层的成因机制决定了其空间分布的等时性和广泛性,因此,火山灰的地层学特征和精确定年,具有重要的地层对比意义。目前,全球各地已经开展了许多火山灰年代学与地层学的研究。在中国,尤其是东北地区,虽然有着丰富的火山资源,但是火山灰年代学与地层学的研究工作依然比较匮乏,本文简要回顾了一下中国东北、欧洲、新西兰、日本、俄罗斯等地区的火山灰研究工作,旨在为以后的研究提供一定的参考资料。

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.

盆地火山岩相分类和模式

盆地火山岩相模式是储层分布规律和识别的重要基础,目前遇到了地层单位不一致、钻井揭示不系统和盆地间存在差异大的问题。基于此,需要建立一套系统的基本地层单位的相模式。本文总结了相、岩相、火山岩相的相关定义,梳理了针对地质填图、矿产普查、现代火山和盆地火山岩研究的火山岩相分类方案的特点。本文认为利用出露好的现代火山研究成果指导盆地火山岩相研究是首选的研究方式。针地火山地层堆积单元,突出岩石组构和几何外形要素,厘定了5相15亚相44微相的火山岩相划分方案。相和亚相分别是爆发相的热碎屑流、(热)基浪、火山碎屑裙和火山碎屑筒亚相,喷溢相的水上熔岩流、水下熔岩流和水上喷发水下就位熔岩流亚相,侵出相的水上熔岩穹丘、水下熔岩穹丘和早期水下晚期水上熔岩穹丘亚相,火山-沉积相的火山泥石流和崩塌堆积亚相,次火山岩相的岩脉、岩盖和岩盆/岩席亚相,进一步指出了各微相的特征岩石结构构造。不同化学成分的熔岩可以形成相同的亚相或微相,如流纹岩和玄武岩均可以形成喷溢相水上熔岩流亚相复合熔岩流微相,流纹岩、英安岩、安山岩和玄武岩均可形成侵出相水上熔岩穹丘亚相。从储层来看,复合熔岩流微相好于水上熔岩穹丘亚相的各类微相,所以本文的分类方案可以建立起亚相或微相与储层的细划对应性关系。相关认识可用于盆地火山岩相对比和储层预测。

松辽盆地营城组火山机构相带地震-地质解译

将火山机构按距火山口远近划分为火山口-近火山口、近源和远源三个相带.营城组火山机构相带有6种地震相类型,分别是丘状、透镜状、穹状、池塘状、楔状和席状地震相.丘状、透镜状和穹状均见于火山机构中心相带,但所代表的优势岩相不同,分别与爆发相、喷溢相和侵出相对应.池塘状和楔状均为近源相带,但前者以喷溢相辫状熔岩流为主,而后者代表爆发相火山碎屑岩与喷溢相熔岩互层.席状地震相是以火山沉积相为特征的远源相带为主.火山机构中心相带岩性和岩相多变、地震相复杂,这是初始喷发条件、同生垮塌、后期断裂以及孔隙和流体综合作用的结果;该带是火山岩储层发育最有利的部位.

火山灰年代学:原理与应用

火山灰(<2mm)等时标志层是火山灰年代学研究的基础。火山灰地层的直接或间接测年依赖于火山灰中存在合适的原生矿物(如:透长石、锆石、磷灰石)或外来物质(如:炭化木)。然而大多数火山灰沉积层,尤其是远源火山灰,其主要由岩浆源碎屑构成,开展测年显得十分困难。利用火山玻璃(岩浆)的地球化学,是一种被广泛应用的替代性方法。火山玻璃作为岩浆源物质普遍出现在各类近源、远源可见火山灰层和显微火山灰中,其主量、微量元素含量和特定的同位素组成能被电子、激光和离子探针技术准确测定。近源-远源玻璃化学成分的相互匹配,使得火山灰等时标志层得以在时间和空间上相互关联,构成有力的地层学工具,用以同步各类环境、考古和火山活动记录。近源火山沉积和远源火山灰层中的年龄信息得以实现交叉验证和整合。远源海洋、湖泊沉积中的相对年龄信息(氧同位素地层学,年纹层年代学)也为揭示火山活动、古环境变化和考古学事件的时间顺序提供了可能。火山灰年代学在地球科学中应用广泛,尤其是对于第四纪研究,其在同步各类记录从而评估火山活动、气候/环境变化和人类演化/迁移的因果关系中具有至关重要的作用。

火山型被动大陆边缘SDR形成机理及其对烃源岩影响

火山型被动大陆边缘是在大陆分解过程中有大量地幔物质参与,并在其中起到重要作用的一种被动大陆边缘类型,典型特征是发育向海倾斜反射体(SDR)和高纵波速度体(HVZ)。由于SDR独特的地震反射特征,很容易将其与裂谷期沉积充填,特别是与湖相烃源岩地震反射特征相混淆,通过地震火山地层学的研究有助于识别SDR。西南非海岸盆地A区块位于典型的火山型被动大陆边缘,通过区域地质分析和火山岩地震相研究,并结合类比分析综合研究后认为,研究区内裂谷期主要为火山岩充填,对烃源岩有两点不利影响:1大规模发育的火山岩侵占了烃源岩沉积的可容纳空间,不利于烃源岩发育;2裂谷期大规模发育的火山岩带来的大量高温热能对烃源岩具有烘烤作用,使其在圈闭形成之前快速生烃和异常成熟,从而失去生烃能力。因此,研究区烃源岩存在巨大风险,勘探潜力较小。

塔里木溢流玄武岩的喷发特征

通过对柯坪地区二叠系野外火山岩露头剖面和英买力、哈拉哈塘井区二叠系火山岩钻井剖面的对比,将塔里木早二叠世溢流玄武岩划分为三个旋回,从老到新依次是:库普库兹满溢流玄武岩旋回(KP),长英质火山碎屑岩旋回(FP)和开派兹雷克溢流玄武岩旋回(KZ)。KP旋回以巨厚溢流玄武岩夹凝灰岩为特征,在柯坪露头区和英买力井区均可划分出三层巨厚玄武质熔岩流,至哈拉哈塘井区减少为一层玄武岩流,但长英质火山碎屑岩和熔岩厚度增加。FP旋回在柯坪露头区自下而上包括空落相凝灰岩,熔结凝灰岩,再沉积火山碎屑岩和正常碎屑岩夹火山灰层,该层可与英买力及哈拉哈塘井区的凝灰岩层对比,表明在塔北存在一期面积广泛的长英质火山喷发。KZ旋回以溢流玄武岩为主,在开派兹雷克剖面识别出四期喷发共8层溢流玄武岩和一期安山质玄武岩,每期喷发之间夹少量碎屑岩,但未见长英质火山碎屑岩夹层,该特征与英买力和哈拉哈塘井区的火山层序组合不同,而与塔中溢流玄武岩类似。三个火山旋回的划分表明塔里木大火成岩省经历了"基性溢流玄武岩-酸性火山碎屑岩-基性溢流玄武岩"的演变过程,与Afro-Arabian溢流玄武岩省相似,可进行对比研究。

火山灰全岩与原位分析差异:以四海龙湾记录的1600年前金龙顶子火山喷发为例

火山灰地层学主要依靠火山玻璃的成分进行源区的识别,然而,当火山玻璃成分不均一时就会对源区识别造成影响.四海龙湾玛珥湖位于东北新生代龙岗火山区内,其湖泊沉积物可以记录周边的火山喷发,电子探针等方法得到的火山玻璃成分可以揭示其喷发来源.同时,玛珥湖的纹层年龄可以限定其喷发年龄.在四海龙湾沉积物（钻孔2008）的78-79cm岩芯处出现一层火山灰层,其纹层年龄为AD 308a,电子探针结果显示火山玻璃具有不均一的主量元素组成,为玄武质粗安岩到碱玄质响岩.FeO、TiO2及Al2O3等与MgO协变图解更清楚地显示了此次火山喷发的火山玻璃成分的不均一性.火山玻璃与火山灰全岩对比分析显示,全岩分析在火山灰地层学应用中容易造成对比偏差.

全球火山灰年代学研究概述

火山灰年代学是第四纪地质学与火山学相互交叉的新兴领域,近些年来相关研究受到了越来越多的重视.序列火山灰层的建立可以用于理解火山喷发频率,估算不同期次火山喷发的喷发规模,同时,火山灰的地球化学组成可以用于揭示火山源区特征.大规模火山喷发产生的火山灰可以沉降在距离火山口相对较远的地区,远源火山灰与近源火山灰的综合对比研究,可以建立更加完整的火山喷发序列.一方面,如果远源沉积物中火山灰层年龄已知,那么相应沉积环境的年龄框架可以得到优化;另一方面,如果沉积物中火山灰层年龄未知,那么此沉积物模式年龄也可以用于限定火山灰层的年龄,即对应火山喷发的年龄.因此,这可以解决近代火山喷发定年难的问题.火山灰层相对其他地质事件可视作为一个等时界面,一些火山喷发产生的火山灰可以在广大区域内沉降,因此形成了广泛区域的等时参考,结合区域古气候记录,可以实现区域气候变迁的探讨.根据目前国际最新的火山灰年代学研究进展,为今后我国相关研究提出启示.