夏茂龍 文 龍 李 亞 羅 冰 何開來 劉 冉 邱玉超 何青林 陳 康

中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

0 引言

永探1井為四川盆地簡陽地區(qū)二疊系火山碎屑巖氣藏的首口工業(yè)氣井，在四川盆地內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)了火山碎屑巖氣藏、拓展了的天然氣勘探的領(lǐng)域，使二疊系峨眉山玄武巖成為天然氣勘探的熱點。關(guān)于峨眉山玄武巖的噴發(fā)旋回、環(huán)境的研究主要集中在云南、貴州及川西南玄武巖發(fā)育區(qū)，簡陽地區(qū)火山碎屑巖發(fā)育區(qū)相關(guān)研究處于起步階段，可資借鑒的相關(guān)研究成果較少，而且關(guān)于火山噴發(fā)旋回、環(huán)境尚存在著不同的觀點和認識。張成江等[1]將峨眉地區(qū)玄武巖自下而上劃分為3個噴發(fā)旋回、9個溢流期次；田景春等[2]研究峨眉山龍門洞剖面認為，垂向上最多識別出10～11個旋回；陸建林等[3]將永勝1井二疊系火山巖劃分為3個火山噴發(fā)旋回和一個侵入巖段，認為噴發(fā)環(huán)境為淺海海底爆發(fā)式噴發(fā)；陳輝等[4]依據(jù)巖石組合及層序特征，將永勝1井二疊系火山巖劃分為16個韻律、3個旋回；He等[5-6]研究認為峨眉山玄武巖以陸上噴發(fā)為主。

簡陽地區(qū)永探1井鉆遇的火山碎屑巖孔隙型儲層與前期川西南部周公山、漢王場等地區(qū)的玄武巖裂縫型儲層在巖石類型、儲層特征及成因等方面存在著較大的差異[7-14]。是什么原因造成了上述差異？簡陽地區(qū)爆發(fā)相火山碎屑巖的噴發(fā)旋回、噴發(fā)環(huán)境與川西南部玄武巖有何異同？什么因素控制了火山巖巖性、巖相及儲層？簡陽地區(qū)火山噴發(fā)模式與川西南部有何不同？為了解答上述制約火山碎屑巖氣藏勘探的基礎(chǔ)研究問題，筆者利用永探1井取得的最新資料，綜合分析簡陽地區(qū)巖石類型、巖相組合與火山噴發(fā)旋回之間的關(guān)系，厘定火山噴發(fā)環(huán)境，建立火山噴發(fā)模式，恢復(fù)火山噴發(fā)過程，預(yù)測火山機構(gòu)分布，以期為認識及預(yù)測該區(qū)火山巖巖相與儲層分布等提供理論依據(jù)，為評價火山巖氣藏的有利勘探區(qū)帶提供技術(shù)支撐。

1 地質(zhì)概況

峨眉山玄武巖由趙亞曾先生于1929年命名，原指四川盆地西南部峨眉山地區(qū)覆蓋于中二疊統(tǒng)茅口組之上的玄武巖，后泛指位于我國西南地區(qū)云、貴、川3省廣泛分布的一套以玄武巖為主的暗色巖系，并被作為上二疊統(tǒng)的一個巖石地層單位廣泛使用，也稱為“峨眉山玄武巖組”[15]。峨眉山玄武巖一般發(fā)育于茅口組之上，上二疊統(tǒng)沙灣組或龍?zhí)督M之下，分布面積介于25h104～50h104km2，是我國唯一被國際地學(xué)界廣泛認可的大火成巖省，受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[16-20]。

四川盆地西南部、華鎣山等地區(qū)的野外剖面廣泛出露峨眉山玄武巖，出露區(qū)及地腹火山巖分布面積為2h104km2，川西—川西南地區(qū)火山巖厚度較大，介于300～500 m，向盆地內(nèi)厚度逐漸減薄，厚度介于0～300 m。簡陽地區(qū)峨眉山玄武巖發(fā)育爆發(fā)相火山碎屑巖，永探1井二疊系火山巖厚度為272 m，其中基性火山碎屑巖厚度為123 m，巖心孔隙度介于8.66%～16.48%，平均值為13.76%，儲集空間以脫?；⒖?、溶蝕孔為主[21]，氣顯示好，火山碎屑巖段上部測試日產(chǎn)天然氣量為22.5h104m3。距離永探1井約19 km的永勝1井火山巖厚度為290 m，也發(fā)育優(yōu)質(zhì)火山碎屑巖儲層，平均巖心孔隙度高達18%[3]。鉆井與地震結(jié)合刻畫簡陽地區(qū)爆發(fā)相火山碎屑巖發(fā)育有利區(qū)面積為1 700 km2。

2 火山巖巖性、巖相及噴發(fā)旋回

通過對永探1井巖性、巖相特征分析，厘定出4個主要噴發(fā)旋回（期次）。鄰區(qū)永勝1井也發(fā)育4個主要噴發(fā)旋回，與永探1井可以較好地對比，均為早期發(fā)育兩個爆發(fā)為主的旋回和晚期發(fā)育兩個侵入旋回。

2.1 永探1井巖性、巖相及噴發(fā)旋回

2.1.1 噴發(fā)旋回巖性、巖相學(xué)

通過永探1井巖性、巖相組合分析認為，該井火山巖縱向發(fā)育5套巖性段，可劃分為4個主要噴發(fā)旋回（期次），具有早期爆發(fā)、晚期侵入的特點（圖1、表 1）。

永探1井第1旋回（期次）為含石灰?guī)r集塊、角礫凝灰?guī)r，深度介于5 667～5 751 m，厚度為84 m（圖1）。成像測井表明巖石具角礫狀構(gòu)造（圖1），結(jié)合巖屑薄片分析角礫以石灰?guī)r為主（圖2-a），石灰?guī)r碎屑含量介于25%～50%[22]，礫徑介于5～40 cm，見少量火山巖角礫，角礫間以團塊狀、棱角狀隱晶結(jié)構(gòu)凝灰?guī)r巖屑（粒徑小于2 mm火山顆粒）為主，具有熔結(jié)結(jié)構(gòu)（圖2-a、b）。依據(jù)火山巖相特征劃分為爆發(fā)相，是火山強烈爆發(fā)將火山口周圍的茅口組石灰?guī)r破碎，并由巖漿裹挾強烈爆發(fā)的產(chǎn)物。主要發(fā)育空落亞相及熱碎屑流亞相，空落亞相為噴發(fā)強烈時碎屑與熔漿形成的塑性噴出物在火山氣射作用下噴射到空中，在重力作用下降落至地表形成；熱碎屑流亞相是熔漿噴出地表與火山巖碎屑形成熾熱的漿屑混合物，在后續(xù)噴出物推動和自身重力共同作用下沿地表流動，冷凝膠結(jié)而成[23]。該段是火山旋回早期強烈爆發(fā)的產(chǎn)物，為爆發(fā)相下部。成像測井顯示該段底部集塊直徑最大可達40 cm（圖1），集塊、角礫的大小向上變小，含量下部高達50%，向上逐漸減少到25%，表明早期爆發(fā)強度較大，后期強度有一定減弱。

圖1 永探1井二疊系火山巖巖相、噴發(fā)期次柱狀圖

永探1井第2旋回（期次）發(fā)育兩個巖性段。中下部為火山角礫熔巖段，深度介于5 628～5 667 m，厚度為39 m（圖1）；角礫為火山巖，有玄武巖角礫、自碎角礫，礫徑介于2～6 cm，具有定向流動構(gòu)造（圖2-c），見半固結(jié)熔漿繞角礫流動，熔漿冷凝膠結(jié)，角礫和熔漿結(jié)晶程度低，隱晶結(jié)構(gòu)為主，部分綠泥石化（圖2-d），為爆發(fā)相中的熱碎屑流亞相。頂部為玄武巖，深度介于5 618～5 628 m，厚度為10 m，熔漿冷凝固結(jié)，結(jié)晶程度低，為典型的溢流相上部亞相特征（圖1、表1）。第2期與第1期火山碎屑巖同為火山爆發(fā)產(chǎn)物。第2期噴發(fā)礫石較第1期小，以角礫為主，表明噴發(fā)強度較第1期有一定降低。第2期火山作用的早中期為爆發(fā)相角礫熔巖，后期逐漸過渡為溢流相玄武巖，火山噴發(fā)能量呈現(xiàn)逐漸減弱的特征。

表1 永探1井二疊系火山巖巖性、巖相特征表

永探1井第3旋回（期次）為粒玄巖段，位于第1期火山碎屑巖之下、第4期輝綠玢巖之上，深度介于5 751～5 865 m，厚度為114 m（圖1）。以均一塊狀構(gòu)造為主，未見礦物定向排列等流動構(gòu)造特征，礦物結(jié)晶程度較第2期玄武巖高，以細?！辛＝Y(jié)構(gòu)為主，單斜輝石、斜長石斑晶粒徑介于0.2～1.0 mm，長石呈柱狀，輝石呈粒狀，副礦物鈦鐵礦呈黑色針狀（圖2-e、f），未見氣孔、杏仁構(gòu)造等典型溢流相玄武巖特征，定名為粗粒玄武巖，也稱“粒玄巖”，為超淺成侵入巖。該期火山作用發(fā)生于前兩期以爆發(fā)為主的火山碎屑冷凝固結(jié)后，火山碎屑巖孔隙發(fā)育，使巖石具有較強彈性和較低的密度。永探1井第2期火山角礫熔巖巖心裂縫不發(fā)育，通過三軸抗壓實驗測得火山角礫熔巖楊氏模量為10 270 MPa，其下部茅口組石灰?guī)r楊氏模量約為35 000 MPa，表明火山碎屑巖類具較強彈性、不易產(chǎn)生裂縫的特點?；鹕剿樾紟r現(xiàn)今密度介于2.40～2.60 g/cm3，玄武質(zhì)巖漿近地表密度約為2.65 g/cm3[24]，密度較火山碎屑巖大。第3期巖漿到達具有較強彈性和較低密度的第1、2期火山碎屑巖下部時，不會大量形成裂縫，巖漿不能成規(guī)模沖破火山碎屑巖層到達地表。而火山碎屑巖受巖漿的浮力和上涌壓力的共同作用向上運動，同時巖漿沿火山碎屑巖與茅口組石灰?guī)r間的薄弱面?zhèn)认蚯秩?，形成巖盤狀超淺成侵入巖體，屬于火山通道相中的次火山巖亞相。

第4旋回（期次）噴發(fā)形成了火山巖段底部的輝綠玢巖，深度介于5 865～5 890 m，厚度為25 m。以均一塊狀構(gòu)造為主，未見礦物定向排列等流動構(gòu)造特征。輝綠玢巖結(jié)晶程度較上部粒玄巖更高（表1），具輝綠結(jié)構(gòu)：部分輝石粒狀他形，充填在長石晶體間，見長石嵌入輝石，表明輝石結(jié)晶較晚（圖2-g、h），為基性淺成侵入巖典型特征。輝綠玢巖與上部粗玄巖和下部茅口組石灰?guī)r為侵入接觸關(guān)系，與上部粗玄巖接觸界線處礦物結(jié)晶程度發(fā)生突變，下部石灰?guī)r發(fā)生接觸變質(zhì)，方解石重結(jié)晶，為火山通道相中的次火山巖亞相。電子探針礦物組分分析結(jié)果表明，輝綠玢巖與粒玄巖礦物組成有差異，輝綠玢巖中輝石均為普通輝石，粒玄巖中發(fā)育普通輝石和透輝石；輝綠玢巖中長石均為拉長石，粒玄巖以拉長石為主，還發(fā)育部分中長石，礦物成分的差異表明二者可能來自不同的巖漿房。筆者分析認為，輝綠玢巖的侵入時間在第3期粗玄巖之后，正是該期火山作用帶出的大量熱流體使早期火山巖發(fā)生強烈的蝕變作用，第3期粒玄巖巖心高角度裂縫中充填大量綠泥石，是輝綠玢巖侵入時對上部粗玄巖造成破裂和熱流體沿著裂縫上涌的證據(jù)。第4期輝綠玢巖及第3期粒玄巖的侵入作用為第1、2期火山碎屑巖儲層溶蝕改造提供了熱流體，對儲層中大量溶蝕微孔的形成有重要積極意義[9]。

圖2 永探1井二疊系火山巖顯微照片及電子探針照片

2.1.2 噴發(fā)旋回劃分的地質(zhì)溫度、壓力

通過地質(zhì)溫度、壓力計法分析了粒玄巖、輝綠玢巖中單斜輝石的結(jié)晶溫度和壓力，也表明二者為不同期次形成。運用Putirka[25]研究提出的適用于基性、超基性巖漿體系的單斜輝石和熔體間物質(zhì)平衡方法，通過單斜輝石主量元素與熔體主量元素含量的比值計算單斜輝石的結(jié)晶溫度（T）、壓力 （p）。選取粒狀、無蝕變的單斜輝石，用電子探針分析單礦物的主量元素含量，用X射線熒光光譜法分析全巖主量元素的含量來代表熔體（圖2-f、h）。計算粒玄巖結(jié)晶溫度介于989～1 118 ℃，平均值為1 055 ℃，輝綠玢巖結(jié)晶溫度介于1 096～1 141 ℃，平均值為1 123 ℃。結(jié)合巖相學(xué)觀察，輝綠玢巖的礦物結(jié)晶程度明顯優(yōu)于粒玄巖，表明粒玄巖結(jié)晶溫度低，速度快，輝綠玢巖結(jié)晶溫度較高，且結(jié)晶緩慢。輝綠玢巖的結(jié)晶壓力介于290～710 MPa，平均壓力為490 MPa；粒玄巖的結(jié)晶壓力介于250～920 MPa，平均壓力為550 MPa。粒玄巖結(jié)晶壓力較輝綠玢巖跨度更大，表明其巖漿上涌的過程更快，進一步表明二者分屬不同噴發(fā)期。上述特征表明，第4期輝綠玢巖噴發(fā)能量較第3期減弱，巖漿上涌速度慢，時間較晚，才能充分結(jié)晶。該認識與基性火山次火山巖相主要形成于火山旋回后期的認識一致[23]。

2.1.3 噴發(fā)旋回特征

永探1井火山巖縱向連續(xù)發(fā)育，巖屑、測井分析噴發(fā)間歇風(fēng)化蝕變面特征不明顯。依據(jù)火山巖巖性、巖相組合特征、礦物結(jié)晶溫壓變化及其反映出的火山噴發(fā)強度、方式變化規(guī)律進行期次劃分。永探1井表現(xiàn)出早期兩個旋回強烈爆發(fā)、晚期兩個旋回能量逐漸降低且以侵入為主的特點，早期第1、2兩個強烈爆發(fā)旋回界面識別主要依據(jù)是第1旋回發(fā)育大量石灰?guī)r角礫，進入第2旋回石灰?guī)r角礫突然消失。第1期強烈噴發(fā)已將火山通道周圍的茅口組石灰?guī)r大量帶出，并破壞火山口附近茅口組頂部風(fēng)化侵蝕面，噴發(fā)間歇期巖漿在火山通道壁附近的冷凝固結(jié)作用使第2期爆發(fā)火山口周圍的石灰?guī)r不易破碎形成石灰?guī)r角礫，加上第2期爆發(fā)強度較第1期降低，未造成火山口擴大，第2期火山巖無石灰?guī)r角礫，由此確定兩期間存在噴發(fā)間歇，劃分兩個期次。第1期石灰?guī)r集塊、角礫含量由下向上從50%減少到25%，礫石大小逐漸變小，顯示出火山活動能量逐漸減小的旋回性；第2期中下部為爆發(fā)相角礫熔巖，頂部為玄武巖，具備爆發(fā)到溢流的旋回特征。第3期粒玄巖、第4期輝綠玢巖為火山通道相中的次火山巖亞相，第4期強度較第3期減弱。

2.2 區(qū)域火山巖噴發(fā)旋回特征

2.2.1 永勝1井與永探1井噴發(fā)旋回對比

永勝1井與永探1井噴發(fā)期次和旋回可對比性較好（圖3）。永勝1井火山巖段中部，深度介于6 468～6 615 m，發(fā)育兩段含石灰?guī)r角礫、集塊凝灰?guī)r[3]，厚度為132 m，與永探1井可較好對比，為第1期火山強烈爆發(fā)形成的爆發(fā)相火山巖（圖3）。永勝1井火山巖段上部發(fā)育火山角礫熔巖（深度介于6 380～6 432 m，厚度為52 m）和玄武巖（深度介于6 357～6 380 m，厚度為23 m）兩套巖性段[3]，與永探1井第2期火山巖可很好的對比，該期噴發(fā)的礫石與永探1井相似，以火山巖角礫為主（圖3）。永勝1井火山巖段底部發(fā)育一套輝綠玢巖[3]，可以與永探1井第4期的輝綠玢巖對比（圖3）。永勝1井第1、2期的火山碎屑巖中夾有兩層玄武巖[3]，深度分別介于6 432～6 468 m、6 522～6 532 m，分析其電性特征，密度與永探1井粒玄巖相似，介于2.8～2.9 g/cm3（圖3），高于其頂部玄武巖的密度（2.6～2.7 g/cm3），表明這兩層巖性為粒玄巖，即超淺成侵入巖體，屬于火山通道相中的次火山巖亞相。

2.2.2 侵入方式與火山口距離

永探1井粒玄巖沿火山碎屑巖與茅口組石灰?guī)r間薄弱面侵入，永勝1井為沿裂隙侵入到前兩期火山碎屑巖的內(nèi)部。兩口井不同侵入方式與距離火山口的距離有關(guān)，永勝1井緊鄰火山口，距離非常近，巖漿上涌作用力較永探1井更大，因此能夠形成裂隙，巖漿沿著裂隙侵入至前兩期火山巖碎屑巖內(nèi)部；永探1井距離火山口較近，但與火山口有一定距離，巖漿上涌作用力不能形成裂隙，巖漿主要是側(cè)向侵入到火山碎屑巖底部。一般越是靠近火山口的區(qū)域爆發(fā)強度越高，火山碎屑巖厚度隨著與火山口的距離增大而逐漸減小，兩口井特點符合這一規(guī)律：永勝1井火山碎屑巖厚度為184 m，永探1井火山碎屑巖厚度為123 m，永勝1井火山碎屑巖厚度更大，表明爆發(fā)強度更高，進一步表明永勝1井比永探1井距火山口更近。上述分析表明，永探1井及永勝1井火山巖旋回（期次）可以對比，均具有4期噴發(fā)，早期發(fā)育兩期以爆發(fā)為主的旋回，旋回末期能量減弱，過度為溢流相，晚期發(fā)育兩期侵入旋回。

3 噴發(fā)環(huán)境

噴發(fā)環(huán)境對火山碎屑巖的堆積和早成巖期成巖作用有重要影響，是控制火山巖儲層的重要因素。He等[5-6]研究認為峨眉山玄武巖噴發(fā)前地幔柱上升引起的地殼抬升，形成東吳期風(fēng)化侵蝕面，火山巖以陸上噴發(fā)為主。Zhu等[26]在云南省大理市峨眉山玄武巖的底部發(fā)現(xiàn)枕狀玄武巖、沉凝灰?guī)r與石灰?guī)r互層，表明噴發(fā)早期為海相噴發(fā)。綜上研究表明峨眉山玄武巖以陸相噴發(fā)為主，部分地區(qū)早期為海相噴發(fā)。

永探1井第1期含石灰?guī)r角礫火山碎屑巖的巖石宏觀、微觀特征對比分析表明，簡陽地區(qū)火山巖為陸相環(huán)境噴發(fā)。永探1井第1期噴發(fā)含石灰?guī)r集塊、角礫凝灰?guī)r（井段5 667～5 751 m），石灰?guī)r絕大部分以礫石的形式出現(xiàn)。該段在成像測井上未見層狀沉積結(jié)構(gòu)，見高電阻明亮角礫狀結(jié)構(gòu)（圖1）。巖屑觀察發(fā)現(xiàn)大部分石灰?guī)r角礫原巖結(jié)構(gòu)保存較好，見蜓類、有孔蟲、海綿骨針及生屑，與火山巖接觸邊界為不規(guī)則、平直或弧形貝殼狀，未見沉積接觸界面（圖2-i），表明該段石灰?guī)r與火山巖不是在沉積過程中同期形成。海相火山噴發(fā)期沉積的石灰?guī)r中常見火山灰顆粒，火山噴發(fā)間歇期沉積的石灰?guī)r中也會有早期噴發(fā)火山巖被波浪打碎形成火山巖碎屑混入。鏡下石灰?guī)r角礫內(nèi)部均未見火山巖晶屑、漿屑及巖屑等火山物質(zhì)（圖2-a、i），表明石灰?guī)r沉積不是發(fā)生在火山噴發(fā)期及噴發(fā)間歇期，而是在火山噴發(fā)前茅口期海相環(huán)境。鏡下火山巖中僅見少量晚期方解石膠結(jié)物充填孔隙，未見海底方解石膠結(jié)物出現(xiàn)，也表明火山巖不是在海相環(huán)境噴發(fā)。上述特征排除了茅口期海相噴發(fā)的可能。綜上分析表明，簡陽地區(qū)火山巖為東吳運動抬升后陸相環(huán)境噴發(fā)形成。

圖3 永探1井與永勝1井二疊系火山巖噴發(fā)期次對比圖

Zhong等[27]、梁新權(quán)等[28]、徐義剛等[29]通過高精度測年等研究認為峨眉山玄武巖火山主體噴發(fā)于中—晚二疊世之交，在持續(xù)時間為100 萬年（1 Myr）的短時間內(nèi)發(fā)生。簡陽地區(qū)火山巖為東吳運動抬升后陸相環(huán)境噴發(fā)形成，可以較好地限定火山噴發(fā)開始的時間。永探1井火山巖上部發(fā)育的龍?zhí)督M厚度為70 m，相比鄰區(qū)不發(fā)育火山巖的資探1井（龍?zhí)督M厚度為140 m）明顯減薄，主要是因為厚層火山巖占據(jù)了沉積容納空間，導(dǎo)致龍?zhí)督M沉積減薄。川西南部玄武巖區(qū)火山巖厚度與上部沙灣組厚度也具有互補關(guān)系，表明簡陽地區(qū)火山巖噴發(fā)結(jié)束時間與峨眉山大火成巖省基本一致。綜上所述，簡陽地區(qū)火山巖為峨眉山大火成巖省特殊組成部分。

4 火山噴發(fā)模式

4.1 基底斷裂與火山機構(gòu)分布特征

圖4 川西地區(qū)火山巖重力梯度異常特征與基底斷裂關(guān)系圖

圖5 川西地區(qū)火山巖剩余磁力異常特征與噴發(fā)中心分布關(guān)系圖

火山噴發(fā)模式對火山巖巖性、巖相差異有重要控制。重磁、地震聯(lián)合解釋表明，簡陽地區(qū)與川西南部地區(qū)具有不同的基底斷裂組合特征，控制了火山噴發(fā)模式、火山機構(gòu)分布及巖相特征差異。

4.1.1 重力梯度異常與基底斷裂

簡陽—中江地區(qū)展現(xiàn)出NE與NW兩個方向重力梯度異常帶，反映深層基底斷裂特征，NE方向重力梯度異常幅度大，與龍泉山斷裂方向一致。龍泉山斷裂呈NE向，經(jīng)中江、龍泉，至眉山、樂山，在地貌上為成都平原與川中丘陵的分界線。羅志立[30]認為，該基底斷裂在區(qū)域構(gòu)造特征上為川西凹陷與川中臺地的分界，在基底特征上為川中太古界—下元古界的結(jié)晶基底與川西中元古界的褶皺基底的分界。油罐頂—龍泉—中江地區(qū)多口鉆井二疊系鉆遇幔源基性火山巖，表明該斷裂為切割至上地幔的超殼斷裂，進一步證實了其基底斷裂特征。川西地區(qū)重力梯度背景值小于0.08 mGal/km，沿龍泉山發(fā)現(xiàn)兩條進近平行的重力梯度異常高帶F1、F2，重力梯度異常值介于0.3～0.5 mGal/km；在龍泉山以西地區(qū)發(fā)育4條NE向重力梯度異常高帶（F6、F7、F8、F9），重力梯度異常值也較高，介于0.3～0.5 mGal/km，簡陽—中江地區(qū)以東主要發(fā)育3條重力梯度異常高帶（F3、F4、F5），重力梯度異常值較龍泉山以西弱，介于0.1～0.2 mGal/km（圖4）。表明區(qū)內(nèi)發(fā)育多條NE向基底斷裂，龍泉山及以西基底斷裂的規(guī)模較以東地區(qū)大。簡陽—中江地區(qū)還發(fā)育多條NW向重力梯度異常次高帶，重力梯度異常值約為0.1 mGal/km，NW向重力梯度異常次高帶多被NE向重力梯度異常高帶分割，表現(xiàn)出斷續(xù)分布特征，代表區(qū)域次級基底斷裂（圖4）。NE向主斷裂與NW向次級斷裂組成“棋盤格式”斷裂組合，為深部上地幔巖漿沿斷裂交匯處大規(guī)模上涌噴發(fā)創(chuàng)造了條件，有利于強烈爆發(fā)作用發(fā)生。

4.1.2 剩余磁力異常與火山巖分布

剩余磁力異常高與磁鐵礦、鈦鐵礦等磁性礦物有關(guān)。磁鐵礦、鈦鐵礦是該區(qū)粒玄巖、輝綠玢巖中主要不透明礦物，含量介于3%～10%。剩余磁力異常特征與實鉆井火山巖發(fā)育程度吻合較好，永探1井火山巖厚度大，位于剩余磁力異常高值區(qū)，油1井火山巖較薄，位于中值區(qū)，資探1井不發(fā)育火山巖，位于低值區(qū)（圖5）。簡陽—中江地區(qū)發(fā)育兩個剩余磁力異常高值區(qū)，呈近橢圓形，直徑為8～20 km，為火山噴發(fā)中心（圖5）。基底斷裂交匯處為深層巖漿上涌通道，有利于中心式爆發(fā)，一般地表噴發(fā)口發(fā)育在基底斷裂交匯處附近，由于巖漿上涌通道不是垂直的，二者會有一定錯位。簡陽—中江地區(qū)剩余磁力異常高值反映的火山噴發(fā)中心位于重力梯度異常反映的兩組基底斷裂交匯處附近，與古地貌等因素聯(lián)合控制火山噴發(fā)中心形成的厚層火山巖分布。簡陽以南地區(qū)剩余磁力異常高沿NE向斷裂條帶狀展布（圖5），該區(qū)鉆井證實發(fā)育溢流相玄武巖，以裂隙式噴發(fā)為主。區(qū)域基底斷裂發(fā)育程度及組合特征決定了火山噴發(fā)模式，控制區(qū)域火山巖巖性、巖相。川西南部地區(qū)玄武巖沿著斷裂呈裂隙式噴發(fā)，簡陽地區(qū)火山碎屑巖為巖漿沿深層基底斷裂交匯處上涌，形成中心式爆發(fā)。龍泉山以西大興場鉆井表明該區(qū)主要發(fā)育溢流相玄武巖，發(fā)育NE向重力梯度異常高帶，連續(xù)性好，表明該區(qū)基底斷裂規(guī)模較大，較連續(xù)，巖漿上涌過程中阻力相對較小，沿裂隙大面積噴發(fā)，能量易釋放，有利于溢流相玄武巖發(fā)育。龍泉山以東簡陽—中江地區(qū)及永勝1井附近重力梯度異常帶值較低，且明顯具斷續(xù)分布特征，表明該區(qū)基底斷裂規(guī)模小，連續(xù)性較差，火山噴發(fā)早期能量較強，巖漿上涌過程中阻力相對較大，巖漿上升溫度、壓力降低脫氣，使大量高膨脹性氣體聚集在巖漿上部，巖漿一旦沿兩組斷裂交匯處沖破地表，將形成強烈爆發(fā)，不僅形成大量火山碎屑巖，還將火山口附近的原有茅口組石灰?guī)r破壞，形成大量集塊、角礫混入火山巖?；鹕絿姲l(fā)晚期（第3、4期）能量減弱，巖漿上涌到早期火山巖下部，主要以淺成侵入的方式形成粒玄巖和輝綠玢巖。

圖6 永探1井區(qū)二疊系火山機構(gòu)特征三維地震刻畫剖面圖

4.1.3 火山機構(gòu)

地震刻畫簡陽地區(qū)二疊系火山噴發(fā)中心發(fā)育多火山口復(fù)式火山機構(gòu)，該機構(gòu)主要由碎屑錐和熔巖流構(gòu)成。該區(qū)火山巖頂界（龍?zhí)督M底界）為斷續(xù)中強—強振幅反射，火山巖內(nèi)部為雜亂—斷續(xù)反射，火山巖底界為中—弱斷續(xù)反射[31]。通過地震剖面層拉平技術(shù)，將火山巖下部區(qū)域地震追蹤標志層茅口組底界拉平，采用火山巖頂（龍?zhí)督M底界）的起伏可以近似代表區(qū)域火山巖的厚度，隆起區(qū)火山巖厚，下凹區(qū)火山巖薄（圖6）。永探1井區(qū)火山巖厚度介于200～280 m，為爆發(fā)相火山碎屑巖發(fā)育區(qū)，區(qū)內(nèi)發(fā)育多個丘狀隆起，為近火山口區(qū)盾狀火山錐，隆起下部茅口組底等區(qū)域地震標志層及其下部同向軸發(fā)生錯斷，該現(xiàn)象為火山巖下部的火山通道切斷地層的反映。通過三維地震刻畫火山機構(gòu)，永探1井區(qū)展現(xiàn)出多個火山口集中分布，形成復(fù)式火山機構(gòu)，永探1井地區(qū)東北部見線狀火山機構(gòu)特征（圖7）。復(fù)式火山機構(gòu)的直徑達25 km，單個火山機構(gòu)直徑介于2～4 km，具有呈盾狀火山碎屑錐的特點，碎屑錐頂部呈“M”字形（圖6）。上述特征表明研究區(qū)以多火山口復(fù)式火山機構(gòu)為主，有利于爆發(fā)相火山碎屑巖疊置、集中連片分布，為優(yōu)質(zhì)火山巖儲層規(guī)模分布有利區(qū)。

4.2 區(qū)域火山噴發(fā)模式

龍泉—簡陽—中江地區(qū)以多火山口中心式噴發(fā)為主（圖8），噴發(fā)強度總體表現(xiàn)為：早—中期強，晚期變?nèi)醯奶攸c。中心式噴發(fā)特點為巖漿、氣體沿管道上涌，能量聚集，形成強烈的爆發(fā)，火山口附近前期沉積巖或火山巖，在火山爆發(fā)的巨大破壞力作用下，形成大量的角礫、集塊等碎屑與巖漿一起噴射出地表，形成爆發(fā)相火山巖（圖8-a）。爆發(fā)旋回的晚期由于火山能量的衰減，噴發(fā)方式由爆發(fā)過渡為溢流，形成溢流相玄武巖（圖8-b）。中心式噴發(fā)的晚期由于火山氣體、能量的大量釋放，巖漿在火山通道附近沿層面、裂縫侵入巖層，形成次火山巖相粒玄巖和輝綠玢巖（圖8-c、d）。

圖7 永探1井區(qū)二疊系火山機構(gòu)特征三維地震刻畫圖

圖8 龍泉ü簡陽ü中江地區(qū)二疊系火山巖噴發(fā)模式圖

5 結(jié)論

1）簡陽地區(qū)二疊系火山巖段主要發(fā)育4個噴發(fā)旋回，表現(xiàn)出早期強烈爆發(fā)、晚期侵入的特點，噴發(fā)強度逐漸降低。第1、2期以爆發(fā)相火山碎屑巖為主，第3期粒玄巖、第4期輝綠玢巖為火山通道相中的次火山巖亞相。

2）簡陽地區(qū)火山巖為東吳運動抬升后陸相環(huán)境噴發(fā)形成，主噴發(fā)期與峨眉山玄武巖基本一致。永探1井位于火山口附近，火山強烈爆發(fā)破壞了茅口組上部石灰?guī)r及其頂部風(fēng)化侵蝕面，形成巨量的石灰?guī)r角礫。

3）簡陽地區(qū)發(fā)育NE向主斷裂和NW向次級斷裂，兩組斷裂交匯處為巖漿上涌通道，控制火山中心式噴發(fā)形成的厚層火山巖分布，發(fā)育多火山口復(fù)式火山機構(gòu)，有利于爆發(fā)相火山碎屑巖疊置、集中連片發(fā)育，控制爆發(fā)相火山碎屑巖規(guī)模分布。川西南部地區(qū)主要發(fā)育北東向一組基底斷裂，控制區(qū)域火山以沿裂隙噴發(fā)為主，發(fā)育溢流相玄武巖。

4）簡陽地區(qū)火山巖與峨眉山大火成巖省噴發(fā)時代、環(huán)境基本一致，噴發(fā)模式及巖性、巖相有較大差異，表明該區(qū)火山巖為峨眉山大火成巖省特殊組成部分。