陆上、水下喷发成因火山岩储层发育特征和成藏控制因素对比分析——以三塘湖盆地石炭系火山岩油藏为例

火山岩油气藏的研究一般以陆上喷发沉积的火山岩体为主,事实上全世界四分之三的火山活动是在水下发生的,只是水下喷发沉积的火山岩在各个方面的研究还比较少,在勘探中尚未引起注意。本文以三塘湖盆地石炭系火山岩油藏为例,对比分析了陆上与水下喷发沉积形成的火山岩在岩性、颜色、结构构造以及储集空间特征和地震反射特征等方面的差异,指出了三塘湖盆地石炭系哈尔加乌组火山岩为水下喷发环境形成。通过对研究区两种类型的火山岩油藏系统的研究,总结出了水下喷发沉积的火山岩储层的形成机理以及其形成规模油气藏的条件,为今后的火山岩油气藏的勘探指出了新的方向。     

三塘湖盆地火山岩油藏特征与成藏过程分析

三塘湖盆地属西部典型的改造型叠合盆地,火山岩油气藏主要分布于石炭系、二叠系火山岩中。本文结合盆地构造演化史与生烃史,分析了三塘湖盆地石炭-二叠纪火山岩油气藏形成的动态过程。火山岩油气藏主要形成于二叠纪末-三叠纪海西印支期和侏罗纪末-白垩纪末期的燕山期,油气藏的形成及后期调整与构造运动密切相关。火山岩油气藏具多期运聚、多期成藏和多期调整改造成藏特征,其成藏模式为以火山岩风化壳为储集层、下覆湖相泥岩为烃源岩,油气在构造背景下,沿不整合面聚集成藏,形成下生上储地层型油藏组合模式。本文结合构造演化史分析三塘湖盆地火山岩油气成藏过程,对西部沉积盆地下组合火山岩油气藏的勘探具有良好借鉴与指导意义。     

古地理环境对火山喷发样式的影响:以准噶尔盆地玛湖凹陷东部下二叠统风城组为例*

自然界中,火山的喷发样式常因岩浆或周围环境的变化而发生转换。为了探索沉积盆地古地理环境对古代火山喷发样式的可能影响,文中利用地震、钻测井及岩心资料,厘定准噶尔盆地玛湖凹陷东部下二叠统风城组古地理环境及火山岩的分布;利用岩心和薄片观察、扫描电镜、元素地球化学、电子探针等技术,对取心段火山岩岩石类型、岩石组合和地球化学特征开展了研究。结果表明:(1)取心段火山岩发育4种岩石类型和3种岩石组合,射气岩浆喷发和岩浆喷发2种火山喷发样式类型;(2)射气岩浆喷发以发育熔积岩,具面包皮结构、熔结结构、熔结珍珠结构的熔结凝灰岩和增生火山砾为特征,而岩浆喷发以胶结增生火山砾而形成含增生火山砾熔岩为特征;(3)火山口古地理环境的演化控制着火山喷发样式的类型及其转换,进而影响喷发产物的特征:古地理环境为水下环境时,足量的水和上升的高温岩浆相互作用发生射气岩浆喷发;古地理环境变为陆上时,岩浆发生溢流式岩浆喷发。取心段古地理环境变化的主要原因可能是喷发产物在火山口附近的堆积或季节性气候变化引起的湖平面变化;(4)古地理环境对古代火山喷发的样式类型、喷发过程、喷发产物特征具有重要影响,这可以为盆地中火山岩成因分析和喷发过程重建提供新的视角,为火山岩油气藏的精细勘探开发提供新的思路。     

火山岩陆上与水下喷发沉积环境的地球化学判识方法研究

陆上、水下两种不同喷发沉积环境火山岩储层特征差异明显,准确判识火山喷发沉积环境是火山岩储层评价的重要依据。研究使用Fe₂O₃/（Fe₂O₃+FeO）作为火山岩氧化系数,并充分考虑火山喷发期的地理环境、岩浆性质（岩石酸度）、构造成因环境、流体活动、风化淋溶作用、成岩后表生作用等影响因素,针对不同影响因素提出校正方法和合理的规避思路;建立及改进了基于火山岩氧化系数的喷发沉积环境判别图,得出消减带火山岩（活动陆缘和岛弧火山岩）陆上与水下喷发沉积环境的氧化系数判别标准。运用改进的图版及标准,对新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统卡拉岗组（C₂k）火山岩喷发沉积环境进行判识,结果表明,39件火山岩样品主要为陆上喷发沉积火山岩和水、陆过渡复杂环境沉积成因的火山岩。实际应用结果与前人基于卡拉岗组火山岩共生岩石与化石组合、风化壳、示底构造等典型标志得到的结果相符合;基于多因素分析法筛选样品,建立改进的判别图对喷发环境的指示意义具有普遍适用性,不受地质时代及区域地质条件的限制。     

火山岩陆上与水下喷发环境的氧化系数判别方法

火山喷发沉积期的古地理环境是控制火山岩油气储层发育的关键因素之一。目前对陆上喷发沉积火山岩与水下喷发沉积火山岩的判别研究主要集中在岩性组合特征、结构与构造特征、蚀变特征、产状、孔隙及裂缝发育特点等方面,而利用火山岩地球化学特征来反映和记录火山喷发环境的研究尚未引起注意。研究使用Fe₂O₃/FeO和Fe₂O₃/（Fe₂O₃+FeO）作为火山岩氧化系数,充分考虑岩石酸度、风化淋滤作用、溶蚀蚀变作用、构造背景等因素的影响,改进了传统意义上基于火山岩氧化系数的火山喷发环境判别标准。在新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统实际应用结果表明,卡拉岗组火山岩喷发沉积环境复杂,以陆上氧化环境为主,频繁水陆交替的复杂环境也存在,哈尔加乌组火山岩喷发沉积环境相对单一,主要沉积保存于水下还原环境;与前人基于本区上石炭统火山岩共生岩石与化石组合、风化壳以及火山岩夹持的部分泥岩微量元素比值特征等有效判别依据得到的喷发环境结果是相符的,且该地球化学方法具有普适性,可应用于不同盆地、不同地质时代火山岩喷发沉积古地理环境的判别研究中。     

火山喷发间歇期沉积岩层古沉积环境的地球化学示踪与判别

火山喷发堆积保存期古地理环境(陆上、水下)是影响火山岩油气储层发育的关键因素之一。基于火山喷发间歇期薄层沉积岩层具有沉积特征,其蕴含的微量元素地球化学特征与沉积期的氧化-还原环境密切相关,对古地理环境具有重要的指示意义。因此,通过火山喷发间歇期薄层沉积岩层岩心微量元素分析,可间接判断同一地质时期火山岩的堆积保存古地理环境(陆上、水下)。以新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统哈尔加乌组火山喷发间歇期薄层泥岩、粉砂岩等沉积岩层为实例,通过泥岩、粉砂岩等岩心主、微量元素分析,采用总结归纳的U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co、V/Sc、V/(V+Ni)、Cu/Zn、Fe³⁺/Fe²⁺、Sr/Ba、V/Zr和B/Ga等11项用以示踪判识细粒沉积物沉积古环境的主、微量元素地球化学参数图版标准,判断哈尔加乌组火山喷发间歇期沉积岩层沉积期的氧化-还原环境,从中推断哈尔加乌组火山岩喷发堆积保存时的古地理环境(陆上、水下)信息。对哈尔加乌组火山喷发间歇期泥岩、炭质泥岩和粉砂岩在纵向上演化特征类似的V/(V+Ni)、V/Sc、Sr/Ba、V/Cr、V/Zr、Cu/Z...     

三塘湖盆地马朗凹陷哈尔加乌组火山岩旋回与期次划分

为研究三塘湖盆地马朗凹陷哈尔加乌组火山岩油气藏的分布特征,需对火山岩的旋回和期次进行划分。通过薄片鉴定、单井喷发韵律识别、电性特征分析和地震反射特征分析对哈尔加乌组火山岩旋回和期次进行了厘定,认为哈尔加乌组火山岩主要为熔岩类和火山碎屑岩类,发育溢流相、由爆发相过渡为溢流相、爆发相、熔岩与火山碎屑岩或沉火山碎屑岩互层4种韵律类型,其中溢流相为主要韵律类型。对不同韵律进行组合,可将哈尔加乌组火山岩划分为4个喷发期次,4个喷发期次又可以组合为2个喷发亚旋回,该时期火山喷发主要呈现出喷发-宁静-喷发-宁静的过程。     

准噶尔盆地东部石炭系火山岩储层地质特征及油气意义

准噶尔盆地东部石炭系火山岩油气藏勘探近年来取得了重大成就。该区石炭系巴塔玛依内山组火山岩储层类型多样,包括玄武岩、安山岩和流纹岩等火山熔岩,火山集块、火山角砾岩、凝灰岩等火山碎屑岩以及各种沉积—火山岩。火山岩存在多期次、间歇性喷发的特征,一般至少可以划分为3个喷发期次,沉积岩夹层是其主要喷发间断面,两个沉积夹层之间的火山岩层段是有利储集段带。该区石炭纪古火山机构类型多样,近火山通道火山角砾岩发育,是有利的储集相带。综合古生物化石证据和同位素年代学资料,火山活动时限为早石炭世,该区石炭系地层自下而上应为下石炭统塔木岗组、滴水泉组和巴塔玛依内山组;上石炭统为石钱滩组。     

基于火山岩氧化系数分布特征的火山喷发环境判识——以三塘湖盆地马朗凹陷牛圈湖-牛东构造带上石炭统为例

受火山喷发沉积环境(陆上或水下)及岩浆酸度等因素的影响,火山喷发物的地球化学特征有很大差异,准确判识火山喷发环境是火山岩油气储层性质评价的重要地质依据.本文基于三塘湖盆地马朗凹陷牛圈湖—牛东构造带上石炭统58件火山岩样品主量元素地球化学数据,采用Fe2O3与FeO比值作为氧化系数,利用数理统计方法投点,根据上石炭统哈尔加乌组和卡拉岗组火山岩氧化系数分布特征判识其喷发沉积环境.统计结果表明,卡拉岗组34件样品氧化系数介于0.55～5.00,数值主要分布于1.0～3.0,说明火山喷发沉积环境复杂,非单纯的氧化环境;从部分单井垂向分布来看,氧化系数具有随埋深由深至浅呈明显增大的趋势,表示由弱还原环境逐渐向强氧化环境过渡.哈尔加乌组24件岩芯样品氧化系数介于0.25～0.94,数值主要集中于0.2～0.4,表明火山喷发沉积于贫氧的还原环境;从单井垂向分布来看,氧化系数受埋深影响极小,表示火山喷发沉积受水动力条件境影响小,沉积环境具有一定的水体深度.研究调研筛选了国内10个不同盆地108件火山岩样品数据资料,并充分考虑酸度对火山岩氧化系数的影响,建立了经岩浆酸度校正的基于氧化系数分布特征的火山喷发环境判识图版,以此标准判识研究采集的58件火山岩样品的喷发沉积环境;结果显示卡拉岗组火山喷发沉积环境比较复杂,以陆上喷发沉积成因为主,存在频繁水、陆过渡相环境;而哈尔加乌组火山岩则为典型的水下喷发成因,沉积于具一定水体深度的强还原环境;与前人基于微量元素富集特征、淬碎渣状构造、不整合及风化壳、海相化石、充填胶结物等有效判识标志识别的结果对比检验,二者是极为符合的;且在合理校正和规避各项影响因素下,基于氧化系数分布特征的火山喷发沉积环境判识方法具有普遍适用性,可应用于不同地质时代、不同盆地不同地质背景火山岩的喷发沉积古地理环境判别中.     

古地理环境对火山喷发样式的影响:以准噶尔盆地玛湖凹陷东部下二叠统风城组为例

自然界中,火山的喷发样式常因岩浆或周围环境的变化而发生转换。为了探索沉积盆地古地理环境对古代火山喷发样式的可能影响,文中利用地震、钻测井及岩心资料,厘定准噶尔盆地玛湖凹陷东部下二叠统风城组古地理环境及火山岩的分布;利用岩心和薄片观察、扫描电镜、元素地球化学、电子探针等技术,对取心段火山岩岩石类型、岩石组合和地球化学特征开展了研究。结果表明:(1)取心段火山岩发育4种岩石类型和3种岩石组合,射气岩浆喷发和岩浆喷发2种火山喷发样式类型;(2)射气岩浆喷发以发育熔积岩,具面包皮结构、熔结结构、熔结珍珠结构的熔结凝灰岩和增生火山砾为特征,而岩浆喷发以胶结增生火山砾而形成含增生火山砾熔岩为特征;(3)火山口古地理环境的演化控制着火山喷发样式的类型及其转换,进而影响喷发产物的特征:古地理环境为水下环境时,足量的水和上升的高温岩浆相互作用发生射气岩浆喷发;古地理环境变为陆上时,岩浆发生溢流式岩浆喷发。取心段古地理环境变化的主要原因可能是喷发产物在火山口附近的堆积或季节性气候变化引起的湖平面变化;(4)古地理环境对古代火山喷发的样式类型、喷发过程、喷发产物特征具有重要影响,这可以为盆地中火山岩成因分析和喷发过程重建提供新的视角,为火山岩油气藏的精细勘探开发提供新的思路。     

火山岩风化壳储层发育模式——以三塘湖盆地马朗凹陷石炭系火山岩为例

中国的火山岩油气勘探近年来进展非常快,并不断在许多盆地发现了优质火山岩储层,其中风化壳型储层作为非常重要的火山岩储集体类型而倍受重视。三塘湖盆地马朗凹陷石炭系风化壳型储层储集空间以溶蚀孔洞缝为主,储层物性非常好。通过火山岩油气勘探中的野外露头观察、钻井取心、镜下薄片鉴定,及主量元素、微量元素等分析化验资料,并结合火山岩岩石学特征和物性特点,初步建立了该区的风化壳储层的发育模式,将火山岩风化壳储层在垂向上自上而下划分为五个带: ①最终分解产物带; ②水解带; ③淋滤带; ④崩解带; ⑤未风化带(母岩)。淋滤带储集物性最好,该区风化淋滤是改善储层的关键。     

新疆三塘湖盆地石炭系含油气系统初步评价

新疆三塘湖盆地晚古生代发育哈尔加乌组和卡拉岗组陆相火山喷发岩系,二者在岩石组合上均以中酸性火山岩及其碎屑岩为主,局部夹基性火山岩。通过岩性剖面和化石组合对比认为哈尔加乌组和卡拉岗组为同一时代地层,没有上下关系,时代为晚石炭世—早二叠世。对哈尔加乌组火山岩进行锆石SHRIMP U Pb定年获取年龄值为3196±98 Ma,表明这套火山岩含有石炭纪的部分,限定这套火山岩系的喷发时限为石炭纪中期至早二叠世。哈尔加乌组和卡拉岗组火山岩发育多期的火山喷发—沉积旋回,形成巨厚层的火山岩和火山碎屑岩的互层,具备良好的油气储集条件,其下伏老爷庙组暗色泥岩夹层有机碳（TOC）含量较高（071％162％）,属于一般烃源岩—好烃源岩,这套烃源岩与哈尔加乌组—卡拉岗组火山岩构成生储盖组合,上覆上二叠统芨芨槽子群泥岩为盖层,构成盆地与火山岩相关的石炭系含油气系统,具有重大的石油地质意义。     

Progress on Sedimentation of Subaqueous Volcanic Eruption

In recent years, more and more originally regarded as black oil and gas-bearing shales have been found, whose formation has close relationship with subaqueous volcanic activities, with much more fundamental research work on tight oil in China. However, our study of sedimentations of subaqueous eruption has not been well studied since their sediments are very tiny, not easy to be sampled, and extremely difficult to differentiate from mud-size clastic sediments. This paper reviewed the advances of the processes of fragmentation, transportation, and deposition of sediments originated by subaqueous eruption, on the basis of publications and research experience on some special intervals in interlaminated shales and dolostones in Permian Lucaogou Formation in Santanghu Basin. Three main features and their implications were documented. ① Minerals in those intervals were angular with a low component maturity, and some of them were shard-like, suggesting volcanic-eruptive origin. ② Intervals were laminated and thin bedded. The former had a sharp erosional base, and was internal normal graded, and showed crude orientation of elongate grains parallel to bedding plane, suggesting deposition of lateral tractive current; the latter showed messy accumulation without internal structure, suggesting deposition of dense granular flow. ③ Intervals were localized and repetitive in stratigraphy, indicating origin from episodic-pulsating volcanic activities. We preliminarily interpreted those intervals as sedimentations of subaqueous volcanic-hydrothermal activities (phreatomagmatic/hydrovolcanic deposition). Then, the relationship of intraclasts, extraclasts, and deep-derived clasts, the difference of sedimentary rocks formed by subaqueous between subaerial eruptions, and the terminology of these eruptive rocks were discussed. Finally, macro to micro scale observation, micro-texture of minerals, attaching importance on hydrothermal exhalative sedimentations, and multidisciplinary studies were suggested for future research on those rocks.     

王府断陷断裂特征及其对深层火山岩气藏的控制作用研究

松辽盆地深层火山岩天然气藏勘探获突破进展,表明火山岩成藏条件良好。在火山岩天然气成藏研究方面前人做了很多工作,但对于断层在成藏控制作用方面研究较少。本文以松辽盆地东南部王府断陷为研究对象,利用地震资料进行构造、断裂精细解释,总结了断裂发育特征,并系统分析了断裂体系对成藏的控制作用,认为该区断裂体系是火山岩气藏最为根本和关键的控制因素,具体表现在不同级别、不同期次的断层对油气成藏的控制作用不同。王府西断裂为铲式断裂,是控制洼陷形成的边界大断层。王府1东基底断裂与城深2东基底断裂控制了山东屯与小城子两个二级构造带的形成,还直接控制火山岩储集体的分布。本区火山口大多发育于两条或多条断裂的交汇处,其四周依次发育爆发相、溢流相、火山通道相、火山沉积相,其中最有利的火山岩储集体主要发育于爆发相与溢流相。利用地震技术能够对火山岩储集体进行有效识别。储层研究表明,山东屯构造带火山岩储集体发育,西邻沉积中心与烃源岩构成良好的生储盖组合,是王府断陷深层天然气成藏最为有利的地区。断裂体系对火山口与火山岩相及储集体的分布具有重要的控制作用,对研究区火山岩成藏至关重要。这些认识对类似地区的勘探有一定指导作用。     

梨树断陷双龙地区火山发育特征及油气成藏规律

松辽盆地梨树断陷双龙地区白垩系火石岭组发育中心式和裂隙式两种喷发型火山,其在发育规模、油气成藏等方面存在不同。中心式喷发型火山活动剧烈,持续时间长,火山岩分布面积广,厚度大,岩性从基性火山岩逐渐向中性火山岩转变;裂隙式喷发型火山活动弱,持续时间短,火山岩分布面积小,厚度薄,岩性主要为中性火山岩。中心式喷发型火山与湖盆水体相邻,形成火山-湖泊沉积环境,火山岩、砂砾岩、深湖-半深湖泥岩交替沉积,使得中心式喷发型火山发育区的火石岭组具有良好的生、储、盖条件,并形成自生自储型生储盖组合方式;裂隙式喷发型火山远离湖盆水体,火山岩的分布与深湖相泥岩没有直接接触,加之储层物性差,因此裂隙式喷发型火山发育区的火石岭组油气成藏条件差。通过对研究区钻井、试油、地震等资料的综合分析认为,研究区西部中心式喷发型火山发育区是火石岭组有利的勘探区域,其烃源岩为深湖-半深湖泥岩,储集体包括火山碎屑岩、砂砾岩和火山岩,储集空间主要为裂缝和孔隙。     

卡拉麦里缝合带后碰撞背景与火山岩油气藏关系探讨

北疆地区卡拉麦里洋盆关闭后,两侧陆块处于松散拼贴状态,发育了陆间残余海盆,表明该缝合带是通过软碰撞作用形成的;后碰撞期,沿缝合带发育较大规模的火山活动。近年来的油气勘探表明,这些后碰撞火山岩中赋存了丰富的油气资源。本文对卡拉麦里缝合带多个火山岩油气藏的主要控制因素进行了分析,结果表明,卡拉麦里缝合带后碰撞期幔源岩浆底垫和火山活动有利地促进了该区烃源岩中有机质的热演化;后碰撞期的构造演化与石炭系烃源岩的分布、火山岩储集空间的形成和演化、油气盖层的发育等紧密相关,同时还通过断裂、不整合和反转构造等控制了油气的运移和保存,这些都为形成火山岩油气藏创造了有利条件。卡拉麦里缝合带火山岩油气藏具有良好的勘探前景,其中陆东—五彩湾地区火山岩油气藏主要位于石炭系顶面的风化壳内,滴南凸起中西部是最有利的地段,五彩湾凹陷残余构造高点也较为有利。     

准噶尔盆地陆东-五彩湾地区石炭系火山岩储集性能及影响因素

准噶尔盆地陆东-五彩湾地区石炭系火山岩油气藏勘探近年来取得了重要进展.该区火山岩主要由中-基性火山熔岩和中-酸性火山碎屑岩组成.火山岩的储集空间可以分为原生孔隙和次生孔隙两类.火山岩储集性能主要受岩性与岩相、风化和次生溶蚀作用、构造作用和形成环境等多种因素的共同影响.最有利的储集岩为火山角砾岩和流纹岩,其次为安山岩,而最有利的储集部位为石炭系顶面较厚的风化壳.此外,研究区火山岩岩石类型、火山岩的储集性能及储集空间组合类型等都具有区域性的差异.其中,陆东地区火山岩的储集性能最理想,五彩湾地区火山岩的储集性能略差,三个泉地区火山岩的储集性能最差.     

三塘湖盆地条湖组含沉积有机质凝灰岩致密储层特征

含沉积有机质凝灰岩是三塘湖盆地一种特殊类型的致密储层,对这套含沉积有机质凝灰岩致密储层的研究将为提高我们对非常规致密储层的认识提供一个很好的机会。文中通过凝灰岩样品岩石矿物组成、薄片、扫描电镜、石英结晶度和物性等的分析,阐述了三塘湖盆地二叠系条湖组含沉积有机质凝灰岩致密储层的特征。结果表明：条湖组凝灰岩致密储层的岩石类型主要有玻屑凝灰岩和晶屑玻屑凝灰岩,凝灰岩中最主要的矿物是石英,平均含量可以达到50%以上。凝灰岩致密储层的储集空间类型可以分为脱玻化作用形成的矿物粒间孔,溶蚀作用形成的粒内孔、无机矿物粒内孔和黏土矿物粒内孔,有机质孔以及裂缝。凝灰岩储层的物性具有高孔低渗的特点,孔隙度主要分布在10%~25%,空气渗透率主要分布在(0.01~0.5)×10-3 μm2,凝灰岩火山玻璃质的脱玻化作用是导致凝灰岩储层高孔低渗的主要因素,脱玻化形成的粒间孔体积小但数量巨大造成了凝灰岩总孔隙度较高,孔隙喉道半径极小又导致渗透率很低。凝灰岩储层物性主要受原始火山灰的组分以及脱玻化程度的控制,玻屑凝灰岩比晶屑玻屑凝灰岩储层物性好,脱玻化程度越高储层物性越好,而脱玻化程度主要受凝灰岩的埋深(温度)、有机质(有机酸)含量等因素控制。