福建早侏罗世火山地层对比及岩相古地理特征

通过对福建境内各地早侏罗世火山岩石组合及岩相组合特征的分析对比,认为闽西南永定地区为玄武岩（安山岩）-流纹岩组合,属强基性-弱酸性端元,东北部闽清上莲-永泰莲峰为安山质-流纹质组合,中部平和金京洋-西坑、长泰内寮-同安白交祠等地属安山岩-英安岩的单峰式组合,由西南往东北基性单元从玄武岩向玄武安山岩、安山岩过渡;火山岩形成的时间主要在170～188 Ma,形成时代为早侏罗世晚期-中侏罗世早期.通过早侏罗世火山-沉积盆地岩相古地理研究,发现其变化具有明显的规律,总的面貌是早侏罗世早期在闽西南地区遭受海侵,全省形成南海北陆的古地理格局,到早侏罗世晚期海侵结束,海水退出,福建全境上升为陆;火山活动沿沉积盆地呈北（北）东向带状分布,空间上可分为武平、尤溪-永定、闽清-平和等3个火山岩带,由南往北,由海相逐渐过渡为陆相,火山作用强度也愈来愈弱.

龙凤山气田火山岩地层个性化PDC钻头设计与应用

长岭断陷龙凤山气田主力储层主要分布在火山岩发育的营城组和火石岭组。储层岩石石英含量高、研磨性强,导致机械钻速低、单只钻头进尺短,大幅增加了起下钻换钻头等非生产时间,严重制约钻井提速。本文通过开展岩石力学实验研究,利用测井资料建立并修正岩石力学剖面,开展了异型PDC齿研发和钻头切削结构设计优化,研发出一种适合该区块火山岩地层的6刀翼异形齿PDC钻头,现场应用3井次,较其他普通PDC钻头平均进尺提高42.2%,平均机械钻速提高36%,提速降本效果显著。

松辽盆地徐家围子断陷营城组火山地层期次划分及分布规律

基于大量钻井岩心、薄片、测井、同位素年龄和三维地震等资料,以营二段含煤火山碎屑沉积夹层为标准层,通过测井曲线识别火山地层界面,结合ECS测井中获取的Gd、Ti元素识别该火山地层界面的类型,建立松辽盆地北部徐家围子断陷营城组“三段六期次”火山地层序列。在此基础上,总结火山喷发期次界面特征,探讨营城组火山岩分布与深大断裂的关系。结果表明:营一段3个期次自下而上岩性分别为“中基性熔岩/砂砾岩→酸性(碎屑)熔岩/火山碎屑岩→酸性熔岩/火山碎屑岩”;营三段3个期次自下而上岩性分别为“酸性熔岩→中基性熔岩→酸性酸性(碎屑)熔岩/火山碎屑岩偶夹中基性熔岩”;期次间界面主要是风化壳、岩性界面和再搬运堆积物夹层;期次内地层界面通常是同岩性的小型风化壳,风化蚀变带和火山碎屑夹层;徐东地区T_(4-1)和T_(4)界面之间发育两套产状明显不同的火山岩是营一段不同期次火山喷发产物;营一段主要分布在徐东、徐西和升平-宋站地区,安达地区不发育;从早期到晚期火山喷发中心从南向北迁移,依次受徐中断裂→徐中断裂和徐东断裂南部→徐东断裂南部控制;营三段主要分布在安达、升平-宋站和徐西地区,徐东地区不发育;营三段火山岩在断陷北部从早期到晚期依次受徐西断裂→徐西断裂和徐东断裂→徐西断裂和徐东断裂控制;断陷南部火山岩主要受徐中断裂和徐西断裂共同控制。

小兴安岭西北部石炭纪地层火山岩的锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学及其地质意义

小兴安岭西北部晚古生代火山-沉积地层时代的厘定对讨论区域构造演化具有重要意义。本文对该区晚古生代火山岩和粉砂岩进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学研究。结果表明,原晚石炭世-早二叠世宝力高庙组、早二叠世大石寨组和晚二叠世五道岭组火山岩均形成于石炭纪,锆石U-Pb年龄集中于353～352Ma和307～306Ma。早石炭世洪湖吐河组上部粉砂岩的碎屑锆石具有两组206Pb/238U谐和年龄,其加权平均年龄分别为385.2±6Ma和353.0±3.6Ma,前者与区域中晚泥盆世钙碱性火山岩的时代相近,后者与早石炭世火山岩的年龄一致,表明沉积物源主要来自中晚泥盆世-早石炭世火山岩,沉积上限为杜内期。新的年代学资料及地层学资料表明,区域早石炭世火山活动(353～352Ma)伴有洪湖吐河组海相沉积,晚石炭世火山活动(307～306Ma)则伴有宝力高庙组陆相沉积。综合区域上普遍缺失巴什基尔阶,认为大兴安岭北部-小兴安岭西北部地区早石炭世晚期发生的海-陆转变与额尔古纳-兴安地块和松嫩地块的碰撞拼合密切相关,早石炭世火山岩可能形成于碰撞前的俯冲环境,晚石炭世火山岩形成于碰撞后的伸展背景。

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。

火山岩地层地震反射特征和地震-地质联合解释:以徐家围子断陷为例

火山岩地层的地震反射特征可通过地震参数、反射结构与地震相、地震地层结构进行地质解释.徐家围子断陷营城组是一套以火山岩占优势的火山岩地层.钻遇营城组钻井与地震资料匹配给出了各种地震属性、反射结构和地震相的地质解释.在徐家围子断陷地震三维工区开展的火山岩地层的地震一地质联合解释包含三个层次:地震参数、反射结构与地震相、地震地层结构,反映火山作用和与相关的沉积作用的地层记录,其中反射结构与地震相是解释的重要环节.平行和发散反射结构可出现在自火山斜坡至盆地的环境,是火山物质较连续的展布和平稳堆积.前积反射结构可出现在火山斜坡至盆地的过渡环境,是火山物质的不连续和快速堆积.丘状和披盖反射结构可出现在火山口至盆地的各种环境中,与岩浆穹窿和基浪沉积有关.充填反射结构可出现在许多环境中,是火山物质下切冲蚀作用形成的.火山岩地层地震-地质解释遵循由大到小和由粗而细的原则,对应地震参数、反射结构与地震相和地震地层结构.

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。

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。

松辽盆地营城组火山机构地层结构定量模型

松辽盆地营城组火山岩地层主要由火山机构侧向迁移和垂向叠置而形成。目前对火山机构的内部结构认识还不清晰,制约了火山岩勘探开发进程。通过对典型酸性熔岩、酸性复合、酸性碎屑岩和中基性熔岩火山机构的综合解剖,建立其地层结构模型。酸性火山机构中多数为似层状结构,中基性火山机构中除发育似层状结构外,还常见层状结构。具有似层状结构的酸性火山机构的岩层倾角要大于具有层状结构的中基性熔岩火山机构;现今岩层倾角可为正态分布,也可呈现出偏正态或双峰态。火山岩地层结构与火山机构类型、喷发古环境(同生断层和古斜坡)密切相关;后期的挤压和掀斜作用对岩层产状变化起到显著的改造作用;后期单期次、断距小的正断层或逆断层的改造,对岩层产状的变化影响较小。此研究为火山岩地层结构内部精细解剖提供了理论依据。

大兴安岭中生代火山岩地层对比

大兴安岭中生代火山岩分布区植被覆盖严重,地层间接触关系不明,再加上缺乏古生物年代学资料,其填图单位的归属及形成时代问题一直是该地区研究的重点和争论的焦点。传统上该套火山岩地层的归属主要依据岩石组合的对比,且因对其认知的所限同一填图单位常赋予不同名称。该文首先介绍了大兴安岭中生代火山岩地层对比沿革,之后通过对近些年区域上的研究成果的综合研究,以中国地质调查局在承德召集的中生代火山岩地层研讨会议上张立东提出的地层柱的基础上进行了对比和厘定。该套方案主要以最新的Ar-Ar法、锆石SHRIMP、LA-ICP-MS U-Pb法等测年资料为基础,以双峰式火山岩成因为岩浆演化理论,归并为早期、中期、晚期,并遵从了地层学优先命名法则,提出了新的地层柱。

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.

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。

火山地层界面的储层意义——以松辽盆地南部火石岭组为例

基于岩心、薄片、物性及核磁测井T2谱等资料,从盆地火山地层界面分类及测井识别入手,开展火山地层界面与储层分布关系的研究,探讨了火山地层界面的控储机理。松南王府断陷火石岭组火山地层界面可划分为2级3类:喷发间断不整合界面构成一级界面,喷发整合和喷发不整合界面构成二级界面。火山地层界面与储层关系密切,距喷发间断不整合界面越近,储层物性越好,反之则越差,优质储层往往发育在喷发间断不整合界面之下30 m之内。在喷发整合、喷发不整合界面附近或该类界面集中发育带往往出现物性高值层段,形成相对较好的储集层段。火山地层界面类型及其分布控制储集空间的类型和组合关系,进而影响到储层的分布。火山地层界面所控制的储集层段在垂向上可划分为次生孔隙带、原生孔隙带和相对致密带3种,其中喷发间断不整合界面主要通过控制次生储集空间的发育而形成优质储层,喷发整合和喷发不整合界面主要表现为原生储集空间的集中发育而形成相对优质的储层。结合王府断陷勘探实例,认为火山地层界面附近发育的火山岩类组合,特别是喷发间断不整合界面处是需要重点关注的火山岩油气有利勘探领域。

松辽盆地营城组火山岩冷却单元及地层结构分析

火山岩冷却单元的识别是火山岩地层和岩相研究的重要环节。松辽盆地东南缘露头区和徐家围子断陷营城组火山岩剖面的剖析显示,冷却单元主要存在4种主要的单元类型:碎屑岩型、熔岩型、碎屑岩+熔岩型和熔岩+碎屑岩型。碎屑岩型和熔岩型是端元类型,分别反映蒸汽喷发和岩浆喷发的作用过程;碎屑岩+熔岩型是基本组合单元类型,反映蒸汽-岩浆喷发的连续作用过程;熔岩+碎屑岩型属于改造的或特殊机制的类型。冷却单元本身及其堆叠具有相的意义,是火山岩地层的基本成因地层单元,因此成为解释火山岩地层结构、了解形成与保存过程的重要基础。通过火山岩冷却单元识别与叠置分析,构建了松辽盆地徐家围子断陷营城组一段的地层结构。

松辽盆地庆深气田营城组火山地层格架特征及储层地质意义

以庆深气田密井网区营城组火山岩为例,开展火山地层精细地层格架地质—地球物理综合研究,分析火山地层界面和充填单元的特征。XS1-XS6井区火山地层界面系统由3个喷发间断不整合界面、数十个喷发不整合和少量喷发整合界面构成。在XS1-XS6井区识别出5个火山机构和13个冷却单元。总体上该区火山地层具有由南向北、由东向西再向东迁移的特征。早期形成了厚度大、范围小的锥状火山机构1和2,以熔岩型冷却单元充填为主;中后期形成厚度中等、分布面积大的席状—盾状火山、喷发中心不明显的火山机构3、4和5,以碎屑岩型冷却单元为主。界面、流动单元或堆积单元共同控制高孔隙带分布位置,流动单元和堆积单元还控制储层的类型和规模;总体上火山地层界面可为油气勘探提供重要线索。

大兴安岭中生代火山岩地层时空分布与蒙古—鄂霍茨克洋、古太平洋板块俯冲作用响应

为了提高大兴安岭中生代火山岩地层的区域可对比性、深入研究大兴安岭中生代火山岩与古太平洋和蒙古—鄂霍茨克洋的构造关系,本文在大兴安岭地区1∶1000000地质图编图的基础上,依据岩石组合、古生物、接触关系、区域对比以及最新的年代学(锆石U-Pb、^(40)Ar/^(39)Ar测年)资料,对大兴安岭中生代火山岩地层重新进行了厘定。进一步界定了塔木兰沟组(172~161 Ma)、满克头鄂博组(162~148 Ma)、玛尼吐组(158~145 Ma)、白音高老组(145~129 Ma)、梅勒图组(143~128 Ma)、龙江组(128~120 Ma)、光华组(128~118 Ma)、甘河组(120~113 Ma)和孤山镇组(118~110 Ma)的形成时代。结合古太平洋、蒙古—鄂霍茨克洋板块对东亚大陆边缘的俯冲作用,解析了中生代火山岩形成的构造背景,认为中—晚侏罗世NE向展布的火山岩主要形成于蒙古—鄂霍茨克洋板块向南东俯冲的伸展背景,早白垩世NNE向展布的火山岩主要形成于伊泽奈岐板块向东亚大陆俯冲的伸展背景。晚侏罗世与早白垩世火山岩地层之间发育的开库康组、木瑞组等类磨拉石建造,是两个构造体系转换阶段的主要沉积记录。

松辽盆地营城组火山地层单元和地震地层特征

本文依据对松辽盆地营城组火山岩地层界面特征、构成单元和地震相单元的分析,探讨了火山岩地震、地质特征,得到以下认识:①松辽盆地营城组火山岩地层常见角度不整合和火山不整合界面(由喷发物的堆积方式的差异形成的"角度不整合"),少见平行不整合和整合界面;②根据火山岩的形成过程和岩石界面特征,可将火山岩地层单元由小到大依次分为冷却单元、冷却单元组合、火山机构、火山机构群4级,在现今地震资料分辨率情况下可达到对火山机构群、火山机构的有效刻画;③在营城组一段、三段火山岩地层中可识别出席状、席状披盖、盾状、丘状、透镜状、楔状、扇状、碟状/盘状和筒状等9种基本地震相单元,每种地震相单元可与某种火山机构对应,在同一地震相单元内岩层或岩层组产状从喷发中心向远端倾向相同、倾角变小,根据其叠置关系可建立火山地层(冷却单元组合)的相对地质年代格架。上述成果为火山岩地层的地震刻画提供了理论依据。

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。

火山岩地层优快钻井技术

针对目前火山岩地层钻井存在的可钻性差、地层倾角大、井斜控制难度高、地层裂缝发育、漏失严重和井壁稳定性差等技术难点,从钻头优选与结构改进、欠平衡钻进配套技术及复合钻进配套技术的应用、加强防漏堵漏配套技术措施等几个方面着手,进行了火山岩地层快速钻井优化配套技术研究,形成了一套高效的提高火山岩地层钻井速度的配套技术措施。现场应用表明,采用该套技术措施,火山岩地层的钻井速度得到明显提高。最后指出,进行火山岩破岩机理、欠平衡钻井配套技术和防漏堵漏技术等方面的研究,是火山岩地层钻井技术的研究方向。