張志軍 張笑桀 徐德奎

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452)

黃河口凹陷中洼古近系是渤海油田的重要勘探層系[1-2]，但古近系火山巖大量發(fā)育，嚴(yán)重影響地震資料品質(zhì)，很難弄清火山巖對(duì)(準(zhǔn))同沉積期碎屑巖地層油氣成藏的影響，這在很大程度上制約了該地區(qū)油氣勘探成效。與常規(guī)沉積巖層不同，火山巖層基本不受可容空間限制，具有典型異化地層特征。至20世紀(jì)中葉，火山研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)火山巖層具有獨(dú)特的成因序列[3-6]，如謝家瑩[4]、冀國(guó)盛[5]等先后在勘探成熟區(qū)重點(diǎn)基于測(cè)井、鉆井資料精細(xì)對(duì)比，提出了旋回、組、巖相、層和旋回、亞旋回、巖流組、巖流單元的劃分方法；王璞珺 等[6-7]在松遼盆地徐家圍子火山巖研究中提出了基于巖性、測(cè)井響應(yīng)和地震反射外型的段、旋回、期次劃分方案，實(shí)現(xiàn)了少井區(qū)火山巖層序橫向?qū)Ρ?，且取得了良好?yīng)用效果。但比較而言，黃河口凹陷中洼古近系火山巖存在多期疊置、被復(fù)雜斷裂系統(tǒng)切割、與常規(guī)碎屑巖伴生及物性特征復(fù)雜等難題，且火山巖層地震反射外形、巖相、厚度等特征與松遼盆地巨厚火山巖有顯著差異[6-7]，因此上述針對(duì)少井區(qū)火山巖體刻畫(huà)的方法、經(jīng)驗(yàn)已難以直接應(yīng)用。

在火山巖對(duì)油氣成藏控制作用方面，前人亦有大量研究，但大多集中于松遼盆地、塔里木盆地。研究表明，物性較好的火山巖可作為有效儲(chǔ)層[1-6]，致密火山巖可作為碎屑巖油氣藏的蓋層或側(cè)向遮擋條件[7-9]，但火山活動(dòng)對(duì)附近烴源巖生、排烴和碎屑巖儲(chǔ)層的影響尚存多種不同理解。例如，劉嘉麒[10]、郭占謙[11]等在松遼盆地、鄂爾多斯盆地、四川盆地的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)火山活動(dòng)產(chǎn)生的巖漿、火山灰流會(huì)侵占碎屑巖沉積可容空間，不利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層、烴源巖發(fā)育，穿切沉積巖地層的火山巖對(duì)油藏、源巖有強(qiáng)烈破壞作用，火山熱液與硅質(zhì)碎屑發(fā)生作用會(huì)產(chǎn)生礦物沉淀充填原生孔隙，從而降低儲(chǔ)層物性；但也有研究認(rèn)為，火山活動(dòng)為優(yōu)質(zhì)碎屑巖儲(chǔ)層發(fā)育提供了良好物源條件，巖漿熱液攜帶CO2對(duì)形成次生孔隙具有建設(shè)性，中基性凝灰質(zhì)在酸性環(huán)境中極易溶蝕，火山巖圍區(qū)砂巖溶蝕孔隙與火山物質(zhì)密切相關(guān)，火山活動(dòng)產(chǎn)生額外熱能、微量元素對(duì)生排烴有積極作用[12-17]。

本文選擇黃河口凹陷中洼南部斜坡帶為靶區(qū)，以井筒、三維地震資料為核心，建立了地質(zhì)與地球物理互饋的研究模式，對(duì)該區(qū)古近系火山機(jī)構(gòu)的形成、演化進(jìn)行了精細(xì)解剖，并結(jié)合地球化學(xué)資料探討了火山活動(dòng)期次、強(qiáng)弱對(duì)(準(zhǔn))同沉積期碎屑巖油氣成藏的影響。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

黃河口凹陷位于渤海海域東南部(圖1)，郯廬斷裂帶縱貫切割整個(gè)凹陷，北與渤南低凸起相望，南接萊北低凸起、墾東凸起，西與沾化凹陷相連，東以郯廬斷裂為界，面積約3 300 km2[1-2]。該凹陷具有北斷南超、西深東淺的結(jié)構(gòu)特征和三洼一隆的構(gòu)造格局，主要發(fā)育北東向走滑斷裂和近東西向伸展斷裂，斷裂樣式復(fù)雜、圈閉類(lèi)型多樣，具有復(fù)式成藏特征，是渤海海域三大富烴凹陷之一。受控于同期伸展作用所形成的半地塹格局，該凹陷發(fā)育以深湖—半深湖相厚層泥巖為主的古近系優(yōu)質(zhì)烴源巖層系，縱向上具有良好的儲(chǔ)蓋組合，但在凹陷中洼、東洼有大量火山巖發(fā)育，具有厚度變化大、巖性多樣(以玄武巖、凝灰?guī)r、輝綠巖為主)、平面分布廣、多期次疊置的特點(diǎn)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig .1 Structural framework of the study area

2 火山巖噴發(fā)期次及地球物理響應(yīng)特征

與沉積巖不同，火山巖作為火山活動(dòng)的產(chǎn)物，其生成、發(fā)育不受水體可容空間控制，地層巖性從火山口向外由火山巖逐漸過(guò)渡為常規(guī)沉積巖，在地震剖面上具有異化地層穿時(shí)的特征[6]?；鹕交顒?dòng)旋回是劃分火山活動(dòng)變化的層序單元，具有規(guī)則性、規(guī)律性、同源性，包含起始期至高峰期、高峰期至衰退期、衰退期至休眠期的整個(gè)過(guò)程，反映火山活動(dòng)在時(shí)間上的演化序列。研究表明，火山巖旋回劃分標(biāo)志主要有3個(gè)：一是具有區(qū)域?qū)Ρ刃缘幕鹕劫|(zhì)沉積巖、沉凝灰?guī)r夾層；二是上下存在火山活動(dòng)強(qiáng)度、巖性、巖相差異的不整合面；三是火山巖具有明顯疊置特征差異[7]。

本次研究中將火山巖旋回劃分的主要標(biāo)志和巖性組合與地震響應(yīng)特征相結(jié)合，將研究區(qū)火山活動(dòng)劃分為兩大旋回、6個(gè)期次。一個(gè)完整的火山活動(dòng)旋回包括多個(gè)活動(dòng)期次，從平靜期到起始期，再到發(fā)展期，止于休眠期，而穩(wěn)定分布的沉積巖夾層、不整合面是劃分火山活動(dòng)旋回的最明顯標(biāo)志。以A8井為例，東營(yíng)組頂部、沙河街組頂部發(fā)育2套穩(wěn)定分布的泥巖，據(jù)此將研究區(qū)古近系火山活動(dòng)劃分為兩大旋回，在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為高自然伽馬、高聲波時(shí)差、中低電阻率的特征，其中旋回Ⅰ頂部發(fā)育的沉積巖層在地震剖面上表現(xiàn)為中弱振幅、中連續(xù)、低頻反射特征，受到上覆厚層火山巖能量屏蔽影響而反射能量較弱，但與火山巖雜亂反射有明顯區(qū)別；旋回Ⅱ頂部發(fā)育的大套沉積巖層在地震剖面上表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅、中頻、連續(xù)反射特征，成層性明顯，與上覆地層為超覆接觸關(guān)系，是渤海油田的區(qū)域不整合面(圖2)。

圖2 黃河口凹陷中洼南部斜坡帶A8井地質(zhì)綜合柱狀圖與典型地震剖面Fig .2 Typical geological comprehensive columnar map and seismic profile of A8 well in the southern slope zone of middle subsag,Huanghekou sag

火山活動(dòng)期次是一次相對(duì)連續(xù)的火山活動(dòng)，具有規(guī)律性、同源性的特征；單一火山旋回可劃為多個(gè)噴發(fā)期次[8-12]，且同一火山旋回不同噴發(fā)期次的巖性類(lèi)型、韻律結(jié)構(gòu)、厚度以及地震反射強(qiáng)度、連續(xù)性、反射構(gòu)型、接觸關(guān)系(超覆、下超、削截等)都有不同，可作為期次劃分的依據(jù)。仍以A8井為例，研究區(qū)古近系火山活動(dòng)旋回Ⅰ可劃分為2期，其中Ⅰ1期底部以似層狀紅色玄武巖為主，受到上覆火山巖強(qiáng)反射能量屏蔽影響，地震剖面上以似層狀、強(qiáng)振幅、中連續(xù)反射為主，上覆凝灰?guī)r以弱振幅、雜亂反射為主，為高峰期；Ⅰ2期以泥巖、細(xì)砂巖為主，厚度約為50 m，是火山巖夾層的2倍，為衰退期或短暫休眠期，即旋回Ⅰ、Ⅱ的分界面，地震剖面上具有由弱連續(xù)雜亂反射向?qū)訝钸B續(xù)反射過(guò)渡的特征，橫向?qū)Ρ刃暂^好。旋回Ⅱ是研究區(qū)主要火山活動(dòng)旋回，可劃分為4期，其中Ⅱ1期以凝灰?guī)r為主，僅在底部發(fā)育一套玄武巖，地震剖面上具有由底部中強(qiáng)振幅強(qiáng)連續(xù)反射向上覆厚層弱振幅雜亂反射變化的特征；Ⅱ2期下部以輝綠巖和玄武巖為主，頂部發(fā)育厚層凝灰?guī)r，具有多火山口大規(guī)模噴發(fā)特征，地震剖面上具有下部強(qiáng)振幅強(qiáng)連續(xù)反射與上部中弱振幅雜亂反射并存的特征，與下伏地層為超覆接觸關(guān)系；Ⅱ3期發(fā)育大套玄武巖，為火山活動(dòng)高峰期，地震剖面上以強(qiáng)振幅強(qiáng)連續(xù)反射為主，成層性好，與下伏地層為超覆接觸關(guān)系；Ⅱ4期以凝灰?guī)r、褐色泥巖為主，為火山的衰退期和靜止期，地震剖面上以中弱振幅連續(xù)反射為主，成層性較好。

3 火山機(jī)構(gòu)類(lèi)型特征及演化模式

3.1 火山機(jī)構(gòu)類(lèi)型特征

作為火山巖的主體，火山機(jī)構(gòu)是指一定時(shí)期由同源火山物質(zhì)組成的三維空間結(jié)構(gòu)體[12-14]，即由同一火山口噴出的火山巖堆積而成。顯然，火山通道及火山口相是火山機(jī)構(gòu)的核心，因此對(duì)火山通道進(jìn)行準(zhǔn)確刻畫(huà)是火山研究的首要任務(wù)。研究區(qū)火山通道有兩類(lèi)，即地塹或半地塹式和中心式火山通道，是與基底斷裂伴生且具有雜亂斷續(xù)強(qiáng)反射特征的裂隙式通道。依據(jù)火山通道類(lèi)型，可將研究區(qū)火山機(jī)構(gòu)分為3類(lèi)(圖3)，即中心式、裂隙式、復(fù)合式。由于火山機(jī)構(gòu)發(fā)育區(qū)存在強(qiáng)多次波干擾、偏移成像精度不足等原因而導(dǎo)致資料品質(zhì)不佳，因此需要據(jù)火山機(jī)構(gòu)特征優(yōu)選地震刻畫(huà)手段。

研究區(qū)中心式火山機(jī)構(gòu)由火山頸和火山口亞相組成，地塹式火山口下部可見(jiàn)類(lèi)似走滑斷裂的穿切式火山頸，火山口直徑290～1 050 m，縱向規(guī)?？蛇_(dá)408 m；火山頸直徑普遍小于50 m，縱向穿切深度超617 m，頂部玄武巖蓋厚度達(dá)105 m，幅度最大約150 m。裂隙式火山機(jī)構(gòu)規(guī)模不等，以切穿基底的大中型斷裂為通道，巖漿由裂隙傳導(dǎo)噴溢，在斷裂一側(cè)可見(jiàn)雜亂反射或強(qiáng)反射(由于郯廬斷裂的影響，研究區(qū)斷裂系統(tǒng)復(fù)雜，多期斷裂相互穿切，裂隙式火山通道響應(yīng)特征更加復(fù)雜)。復(fù)合式火山機(jī)構(gòu)表現(xiàn)為多中心式、裂隙式火山機(jī)構(gòu)相互疊置，不同活動(dòng)期形成的火山巖厚度、規(guī)模變化劇烈，下伏地層反射更弱、雜亂，導(dǎo)致該類(lèi)火山機(jī)構(gòu)地震反射辨識(shí)度更低(圖3)，常規(guī)幾何屬性刻畫(huà)難度較大。通過(guò)波動(dòng)方程火山機(jī)構(gòu)正演模擬，篩選出基于傾角體的邊緣檢測(cè)雙向增強(qiáng)屬性，進(jìn)一步減弱沉積地層強(qiáng)反射、構(gòu)造起伏的影響，采用沿?cái)嗔选?gòu)造走向和傾向分別計(jì)算火山機(jī)構(gòu)雜亂反射邊界，增強(qiáng)了火山機(jī)構(gòu)反射邊界強(qiáng)度，結(jié)果顯示同一時(shí)期檢測(cè)值越高，火山機(jī)構(gòu)規(guī)模越大，數(shù)量越多，溢流相玄武巖越發(fā)育，火山活動(dòng)性越強(qiáng)(圖4)。

圖3 黃河口凹陷中洼南部斜坡帶典型火山機(jī)構(gòu)類(lèi)型Fig .3 Typical types of volcanic structures in the southern slope zone of middle subsag,Huanghekou sag

圖4 黃河口凹陷中洼南部斜坡帶火山機(jī)構(gòu)識(shí)別Fig .4 Central volcanic mechanism identification of the southern slope zone in middle subsag,Huanghekou sag

3.2 火山機(jī)構(gòu)演化過(guò)程

通過(guò)對(duì)不同期次火山機(jī)構(gòu)的研究，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)火山機(jī)構(gòu)的發(fā)育、展布具有明顯的時(shí)空差異，具體表現(xiàn)為：

1) Ⅰ1期對(duì)應(yīng)早始新世裂陷Ⅰ幕，該時(shí)期形成大量斷裂，溝通深部巖漿房，火山開(kāi)始活動(dòng)，在底部發(fā)育紅色玄武巖；北西—南東向伸展斷裂發(fā)育，斷裂根部有環(huán)形火山口亞相分布，沿?cái)嗔寻樯鋷r強(qiáng)反射，但火山活動(dòng)總體不強(qiáng)，火山機(jī)構(gòu)規(guī)模較小、數(shù)量少，A8、A6井鉆遇同期溢流相玄武巖，厚度分別為42 m和32 m(圖5a)。

圖5 黃河口凹陷中洼南部斜坡帶火山巖期次演化過(guò)程Fig .5 Evolution of volcanic activity stages in the southern slope zone of middle subsag,Huanghekou sag

2) Ⅰ2期屬于Ⅰ幕裂后熱沉降拗陷幕，火山巖厚度薄，火山活動(dòng)變?nèi)醪⑦M(jìn)入平靜期，該時(shí)期火山口反射強(qiáng)度弱，檢測(cè)結(jié)果主要受斷裂控制，僅A8井鉆遇同期火山巖，厚度為18 m(圖5b)。

3) Ⅱ1期屬于始新世中期裂陷Ⅱ幕，右旋走滑斷裂活化，伴隨北西—南東向伸展和幔隆運(yùn)動(dòng)，斷裂活動(dòng)性、巖漿活動(dòng)強(qiáng)度增強(qiáng)，火山活動(dòng)也進(jìn)入復(fù)蘇期，A1、A4、A8井鉆遇同期火山巖，厚度分別為38 m、28 m和41 m，但同期新增火山機(jī)構(gòu)較少(圖5c)。

4) 隨著右旋走滑和地?；顒?dòng)，Ⅱ2期底部發(fā)育厚層輝綠巖、玄武巖，A8、A4、A6、E1井鉆遇同期火山巖，厚度分別為71 m、43 m、35 m和25 m，檢測(cè)結(jié)果繼續(xù)增強(qiáng)，為火山活動(dòng)的接力增強(qiáng)期，火山口發(fā)育數(shù)量增多，規(guī)模增大，均沿主干斷裂展布，表現(xiàn)為較多孤立的中心式火山，且由斜坡高部位向凹陷內(nèi)部遷移(圖5d)。

5) Ⅱ3期是高峰期，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，A8、A6、E1、A4、A2井鉆遇同期火山巖，厚度分別為95 m、76 m、46 m、42 m和34 m，該時(shí)期火山活動(dòng)最強(qiáng)，巖漿噴發(fā)持續(xù)最長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果也最強(qiáng)，火山口數(shù)量、規(guī)模、反射強(qiáng)度均達(dá)最大，且沿?cái)嗔褞ё詵|向西展布，在A1井兩側(cè)、A2井東側(cè)、A4井南側(cè)均可見(jiàn)到規(guī)模型中心式火山通道發(fā)育(圖5e)。

6) Ⅱ4期屬于衰退期，表現(xiàn)為泥巖之間夾有多個(gè)凝灰?guī)r層，火山口數(shù)量、規(guī)模均較小，檢測(cè)結(jié)果較弱，以斷裂為主(圖5f)。

由此可見(jiàn)，研究區(qū)整個(gè)火山活動(dòng)演化過(guò)程呈現(xiàn)斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈、巖漿活動(dòng)頻繁、活動(dòng)中心自始新世早期逐漸向西遷移的特征，具有東強(qiáng)西弱的基本格局。

4 火山活動(dòng)對(duì)油氣成藏的控制作用

4.1 火山活動(dòng)對(duì)成烴的影響

有學(xué)者認(rèn)為，火山活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致水體環(huán)境改變、抑制生物富集、侵占湖相泥巖發(fā)育空間、有機(jī)質(zhì)高溫分解等不利因素，阻礙優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育和熱演化進(jìn)程[11-12]。有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度是評(píng)價(jià)烴源巖最重要的指標(biāo),其中有機(jī)質(zhì)豐度直接與烴源巖質(zhì)量相關(guān)，評(píng)價(jià)指標(biāo)通常包括有機(jī)碳含量(TOC)、氯仿瀝青“A”、總烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)和巖石熱解生烴潛量(S1+S2)等；而成熟度直接決定有機(jī)質(zhì)的排烴時(shí)間，評(píng)價(jià)指標(biāo)有Ro、巖石熱解峰溫及生物標(biāo)志化合物參數(shù)等[11-14]。本次研究中，采用TOC、S1+S2、Ro等評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合分析火山活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)黃河口凹陷中洼烴源巖的影響。

研究表明，沙三段深湖—半深湖相泥巖、沙一二段濱淺湖相油頁(yè)巖、東三段半深湖—深湖相泥巖為黃河口凹陷的主力烴源層系[15]，成烴物質(zhì)基礎(chǔ)較好，其中沙三段TOC值最高，為0.42%～9.2%，平均2.27%；沙一二段TOC值次之，為0.3%～4.8%，平均1.8%；東三段TOC值最低，為0.3%～2.8%，平均1.2%。統(tǒng)計(jì)分析表明，黃河口凹陷中洼受到火山活動(dòng)的影響，TOC值大于2%的好烴源巖樣本占比為48%，TOC值大于1%的中等烴源巖樣本占比為30%(圖6a)；而黃河口凹陷西洼未受到火山活動(dòng)的影響，TOC值大于2%的好烴源巖樣本占比達(dá)65%，TOC值大于1%的中等烴源巖樣本占比為32%(圖6b)。

圖6 黃河口凹陷中洼、西洼烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度樣品分布頻率Fig .6 Distribution frequence of organic matter abundance of the source rocks in middle and western subsags,Huanghekou sag

S1+S2值能夠更好地反映烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度，常與TOC聯(lián)合使用。對(duì)于渤海海域，一般認(rèn)定烴源巖S1+S2值大于10 mg/g時(shí)為優(yōu)質(zhì)烴源巖。統(tǒng)計(jì)分析表明，黃河口凹陷中洼沙三段S1+S2值為2.1～61.2 mg/g，平均27.6 mg/g，其中有45%的樣本達(dá)好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，有32%的樣本達(dá)較好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)；沙一二段S1+S2值為0.76～21.6mg/g，平均7.3 mg/g，其中有28%的樣本達(dá)好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，有31%的樣品達(dá)較好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)；東三段S1+S2值為0.31～30.60 mg/g，平均5.7 mg/g，其中有32%的樣品達(dá)好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，有29%的樣品達(dá)較好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)(圖7a)。可見(jiàn)，黃河口凹陷中洼三套烴源巖TOC、S1+S2值均較高，其中沙三段烴源巖物質(zhì)基礎(chǔ)最好，生烴潛力最強(qiáng)，與整個(gè)黃河口凹陷烴源巖特征完全一致，并未因火山活動(dòng)而改變有機(jī)質(zhì)的富集。

圖7 黃河口凹陷中洼烴源巖TOC、S1+S2及Ro分布特征Fig .7 TOC,S1+S2 and Ro distribution of source rock in middle subsag，Huanghekou sag

有機(jī)質(zhì)豐度決定烴源巖的成烴潛力，而有機(jī)質(zhì)成熟度最終決定烴源巖能否生成油氣。研究表明，火山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地殼深部攜帶高溫巖漿物質(zhì)噴出地表、侵入巖層，這些火山巖的溫度基本超過(guò)600 ℃，在冷卻過(guò)程中促使鄰近地層變?yōu)闊嵩大w，將加熱促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的成熟，這種現(xiàn)象稱(chēng)為灶體熱源[11-12]。統(tǒng)計(jì)分析表明，黃河口凹陷西洼未受到火山活動(dòng)的影響，烴源巖Ro值為0.38%～0.62%，約有50%的樣本Ro值大于0.5%,處低熟—成熟階段，生烴門(mén)限在2 600 m左右；而黃河口凹陷中洼烴源巖Ro值為0.46%～0.76%，絕大部分樣本Ro值大于0.5%,處于低熟—成熟階段，生烴門(mén)限在2 200 m左右(圖7b)，可見(jiàn)同沉積期火山活動(dòng)高峰期對(duì)黃河口凹陷中洼有機(jī)質(zhì)的加快成熟具有建設(shè)性作用，有利于油氣更早大量生成。

此外，火山熱液中包含大量Fe、Zn、Ni、Co、Cu、Mn等金屬元素，在有機(jī)物質(zhì)向石油天然氣轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，這些金屬元素礦物可以顯著提高有機(jī)質(zhì)生烴量，加速石油的生成，甚至生成低熟油氣[10-11]。B4井位于黃河口凹陷西洼，基本不受火山活動(dòng)的影響，過(guò)渡金屬元素含量較低，東營(yíng)組與沙河街組差異不大，以Ni和Co為例，均值分別為27.8 μg/g和14.6 μg/g(表1)；而A1井位于黃河口凹陷中洼中心斷裂北側(cè)，過(guò)渡金屬元素含量高，縱向各層差異明顯，以Ni和Co為例，東二段均值分別為95.7 μg/g和40.3 μg/g，東三段均值分別為33.9 μg/g和17.1 μg/g，沙河街組均值分別為25.1 μg/g和12.5 μg/g(表1)，可見(jiàn)金屬元素含量隨火山活動(dòng)增強(qiáng)而升高。若在后期發(fā)現(xiàn)中洼產(chǎn)出原油中Fe、Mn等金屬元素含量偏高，則進(jìn)一步印證火山熱液金屬元素的催化作用。

表1 黃河口凹陷中洼南緣、西緣地層元素含量對(duì)比數(shù)據(jù)Table 1 Comparison data of element contents in the southern and western margins of middle subsag，Huanghekou sag

4.2 火山活動(dòng)對(duì)儲(chǔ)層的影響

研究區(qū)火山活動(dòng)由始新世早期開(kāi)始，各期火山活動(dòng)強(qiáng)度與機(jī)構(gòu)規(guī)模、類(lèi)型差別較大，同沉積期碎屑巖沉積規(guī)律也不同。始新世早期，斷裂活動(dòng)劇烈，大量斷裂開(kāi)啟深部巖漿房，多個(gè)火山機(jī)構(gòu)在中、東部開(kāi)始形成，但火山機(jī)構(gòu)規(guī)模較小并未影響碎屑巖搬運(yùn)規(guī)律，來(lái)自西南側(cè)墾東凸起的物源向凹陷方向減薄，為典型三角洲相；始新世早中期，為沙一段沉積期，屬于裂后熱沉降坳陷期，火山活動(dòng)相對(duì)較弱，火山機(jī)構(gòu)數(shù)量、規(guī)?；九c始新世早期保持一致，沉積中心主要受斷裂控制，但整體沉積面貌仍為自西南向凹陷深部減薄的三角洲相沉積；始新世中期，火山活動(dòng)增強(qiáng)，火山機(jī)構(gòu)數(shù)量增多、規(guī)模顯著增大，沿主干斷裂出現(xiàn)眾多火山機(jī)構(gòu)，伴生溢流相玄武巖、巖墻侵入體，使得中央火山機(jī)構(gòu)群開(kāi)始阻斷來(lái)自西南的三角洲向凹陷深部運(yùn)移，沉積中心變?yōu)橛晌髦翓|，在火山機(jī)構(gòu)富集區(qū)形成砂體富集帶；始新世晚期火山活動(dòng)強(qiáng)度達(dá)頂峰，強(qiáng)烈的火山活動(dòng)進(jìn)一步阻斷沉積物沿斜坡向凹陷運(yùn)移，沉積中心逐漸由東西兩個(gè)中心變?yōu)闁|西帶狀分布，可見(jiàn)火山活動(dòng)在占據(jù)沉積物可容空間時(shí)會(huì)改變沉積物搬運(yùn)模式，在火山機(jī)構(gòu)群的一側(cè)、間隙內(nèi)形成局部沉積中心，可作為優(yōu)質(zhì)勘探靶區(qū)(圖8)。以沙一段優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層為例，A1、A4、A5井反演厚度分別為22.0、36.0和32.5 m，實(shí)鉆厚度分別為24.0、33.8和29.0 m，平均誤差小于9%，反演效果較好。

圖8 黃河口凹陷中洼南部斜坡帶古近系相控儲(chǔ)層厚度演化反演Fig .8 Inversion of Paleogene facies-controlled reservoir thickness evolution in the southern slope zone of middle subsag,Huanghekou sag

此外，火山活動(dòng)產(chǎn)生大量的熱液、金屬元素等物質(zhì)，對(duì)碎屑巖儲(chǔ)層的成巖演化具有多方面的影響。如火山活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致水解反應(yīng)，使噴發(fā)物不穩(wěn)定組分析出Na+、Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+、Fe3+等陽(yáng)離子，可形成堿性還原環(huán)境，促使蒙皂石形成，并加速蒙皂石向綠泥石轉(zhuǎn)換；而火山熱液會(huì)導(dǎo)致硅質(zhì)膠結(jié)，不利于原生孔隙的保存[16-17]。通過(guò)對(duì)研究區(qū)200余塊巖石薄片的分析發(fā)現(xiàn)，主要儲(chǔ)集層段受火山熱液硅質(zhì)成分的影響較小，基本未見(jiàn)熱液導(dǎo)致的硅質(zhì)膠結(jié)，石英次生加大不明顯；火山巖綠泥石蝕變現(xiàn)象較多，在同沉積碎屑巖儲(chǔ)層中可見(jiàn)顆粒四周有明顯的綠泥石包膜，能夠抑制石英加大邊的發(fā)育，有利于原生孔隙保存，而后期排烴所形成的大量有機(jī)酸又能夠通過(guò)薄膜，對(duì)溶蝕次生孔隙的形成有積極作用。相應(yīng)地，鏡下薄片還可見(jiàn)到大量火山沸石充填，可增強(qiáng)儲(chǔ)層抗壓強(qiáng)度，有利于儲(chǔ)層原生孔隙保存；該火山礦物是在堿性環(huán)境中形成的易溶礦物，在后期有機(jī)質(zhì)熱演化生成的有機(jī)酸等溶蝕流體通過(guò)原生粒間孔注入上覆碎屑巖儲(chǔ)層內(nèi)部時(shí)會(huì)形成更多的溶蝕次生孔隙(圖9)。綜合分析認(rèn)為，研究區(qū)火山活動(dòng)對(duì)同沉積期碎屑巖儲(chǔ)層原生孔隙保存、次生孔隙發(fā)育有積極意義。

5 結(jié)論

1) 利用區(qū)域標(biāo)志層與地震相特征相結(jié)合的方法能夠較好地進(jìn)行火山活動(dòng)旋回與期次劃分，其中全區(qū)穩(wěn)定分布的沉積巖、沉凝灰?guī)r夾層、不整合面是火山活動(dòng)期次識(shí)別的基礎(chǔ)，而地震反射連續(xù)性、振幅強(qiáng)弱、成層性的變化是火山活動(dòng)期次區(qū)域識(shí)別的標(biāo)志。研究區(qū)火山活動(dòng)可劃分為2個(gè)旋回、6個(gè)期次，該區(qū)整個(gè)火山活動(dòng)演化過(guò)程呈現(xiàn)斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈、巖漿活動(dòng)頻繁、活動(dòng)中心自始新世早期逐漸向西遷移的特征，具有東強(qiáng)西弱的基本格局。

2) 火山活動(dòng)對(duì)研究區(qū)烴源富集及油氣生成具有建設(shè)性作用。火山活動(dòng)不會(huì)顯著改變洼陷的有機(jī)質(zhì)富集規(guī)律，但所攜帶的高溫灶體熱源會(huì)加速有機(jī)質(zhì)的演化進(jìn)程，使烴源巖生烴門(mén)限變淺，有利于油氣的大量生成；同時(shí)，火山活動(dòng)攜帶的大量金屬元素對(duì)低熟油氣、生烴量的增加具有建設(shè)性作用。

3) 研究區(qū)火山活動(dòng)的高峰期是火山機(jī)構(gòu)大規(guī)模發(fā)育時(shí)期，所伴生的火山口、伴生溢流相玄武巖、巖墻侵入體除了可以形成側(cè)向圈閉外，還可能改變沉積物的富集規(guī)律，在火山機(jī)構(gòu)富集區(qū)面向物源的一側(cè)形成厚砂層，可作為優(yōu)質(zhì)勘探靶區(qū)。此外，火山活動(dòng)產(chǎn)生的綠泥石包膜、沸石等礦物有利于同沉積期碎屑巖儲(chǔ)層原生孔隙、次生孔隙的形成，對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育具有積極意義。