查干凹陷火山巖發(fā)育特征及其對碎屑巖儲層的影響

林 燕

（中石化中原油田勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽 457000）

查干凹陷屬于銀額盆地的一部分，在內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)，主要沉積層位為早白堊世，發(fā)育于晚古生代褶皺基底之上，有效勘探總面積大約為2000 km2[1,2]。由于海西運動的抬升剝蝕，該凹陷內(nèi)三疊系及侏羅系全部缺失，在白堊系之上連續(xù)沉積了古近、新近系和第四系地層，構成多個由粗到細、由細到粗的巖性組合[3]。下白堊統(tǒng)可進一步細分為：巴音戈壁組、蘇紅圖組、銀根組三個油層組，蘇紅圖組巖性特殊除發(fā)育火山巖、玄武巖和安山巖外，還有大量的凝灰?guī)r層分布（圖1）。

1 火山巖發(fā)育特征

1.1 火山巖巖性特征

查干凹陷火山巖多屬噴發(fā)、溢流形成的火山巖，主要為灰黑色或灰綠色流變玄武巖。本區(qū)凝灰?guī)r分布廣泛，厚度小，碎屑粒徑一般＜2mm，常作地層對比的標志層。其火山碎屑物質(zhì)包括巖屑、晶屑、玻屑，一般晶屑含量較少，玻屑較多。部分樣品中還可以見到生物碎屑。

1.2 火山巖分布特征

查干凹陷火山巖非常發(fā)育，相對于中國東部盆地的火山巖，其具有發(fā)育期次多，厚度大，分面積廣的特點。研究區(qū)蘇二段發(fā)育1 期火山巖，單期厚度較大，最大厚度可達700 m，具有東厚西薄的特征。該期火山巖全凹陷均有分布，沿毛西斷層走向堆積厚度最大，主要分布在毛3、毛5 井區(qū)及毛4、毛10 井一帶（圖1），平均厚度在500m 以上，毛10 井區(qū)則是高達700m。地震追蹤結果反映在該區(qū)帶存在較大的火山口。

蘇一段火山巖分布特征與蘇二段明顯不同，發(fā)育期次較多，單期分布范圍局限，但多期疊加后，基本覆整個盆地。該段發(fā)育7 期的火山巖，單期厚度較薄，厚度分布范圍10～460m，平均厚度約130m。從火山巖厚度等值線圖來看，查參1-意9 井附近有一個火山巖發(fā)育帶，毛西斷層附近也有兩個火山巖發(fā)育帶，但規(guī)模較蘇二段時期明顯變小。地震剖面上，沿巴潤斷層下降盤發(fā)育3 個較小的火山噴發(fā)口（查參1 井-意6 井一線）。

圖1 查干凹陷蘇紅圖組火山巖厚度分布圖

通過對蘇一和蘇二段火山巖分布特征的對比可以發(fā)現(xiàn)，這兩個時期的火山巖厚度類似但規(guī)模相差較大。蘇一段火山噴發(fā)只在部分地區(qū)可見，屬小范圍火山爆發(fā)，但噴發(fā)次數(shù)多，蘇二段則是區(qū)域性的火山噴發(fā)，表現(xiàn)為集中而猛烈的火山爆發(fā)，最終形成了查干凹陷火山巖于碎屑巖交互的地質(zhì)特征。

1.3 火山巖巖相特征

查干凹陷火山巖在地震剖面上有較強振幅的反射與圍巖區(qū)別十分明顯，有柱狀侵入狀態(tài)、有楔狀體插入圍巖內(nèi)、還有舌狀以及丘狀等形態(tài)，分布部位一般位于區(qū)域性深大斷裂附近，常見同化現(xiàn)象，拱擠壓變形作用，有時侵入地層形成假整合火山巖。

結合火山巖相地震相及單井相的分析，火山噴發(fā)方式可能有兩種，一種為小規(guī)模以火山口為中心的中心式噴發(fā)，主要形成玄武巖。另一類為沿斷裂裂隙式噴發(fā)，形成安山巖、玄武巖、巖屑晶屑凝灰?guī)r和玄武質(zhì)火山角礫巖的巖性組合。

蘇二段沉積時期，火山巖普遍厚度大，靠近巴潤和毛西斷裂帶附近，厚度幾十米；洼陷帶北部發(fā)育多個火山口，形成了堆積厚度很大的火山巖層。

蘇一段沉積時期，火山巖地層明顯減小，局部分布；在凹陷中部，火山沉積主要發(fā)育在斷階帶上升盤。火山巖明顯與深大斷裂關系密切。

2 火山巖對碎屑巖儲層的影響

查干凹陷火山作用形成了巨厚的火山物質(zhì)堆積。本區(qū)火山巖的主要表現(xiàn)為富堿、高鋁、的基性～中基性特征。在二氧化硅-氧化鈉+氧化鉀的圖解上，σ[σ=(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)]均大于4。偏粗面玄武巖、玄武質(zhì)粗面安山巖和粗面安山巖，按Rittmann 的劃分標準，σ＞4 為堿性巖系。

堿性火山物質(zhì)的的大量堆積，使孔隙水介質(zhì)條件原來的酸性介質(zhì)向堿性環(huán)境轉(zhuǎn)化，導致從酸性成巖環(huán)境進入堿性成巖序列[8]。堿性成巖作用以硅質(zhì)巖屑顆粒的溶蝕為主要特征。

碎屑巖儲層遇到堿性的火山巖，如果在成巖期，地層水是酸性環(huán)境，碳酸鹽膠結物最易溶解，其溶解程度高，造成pH 值就高，就會使介質(zhì)呈堿性，則晚期膠結物含量就高。如果成巖環(huán)境為堿性，硅質(zhì)的石英的會大量溶解，溶解規(guī)模從邊部發(fā)展到整個顆粒被溶解的現(xiàn)象。同時，長石類會有非常強烈的次生加大，包括微斜長石、鉀長石、斜長石鏡下鑒定加大作用非常明顯，輪廓清晰可見，一般0.05mm，大的0.25mm 左右。只有在堿性成巖環(huán)境中，石英才可以溶解，長石才可以加大，這是成巖作用一大特色。堿性成巖環(huán)境，導致了碳酸鹽膠結普遍，形成致密儲集巖系。

3 結論

1）查干凹陷火山巖普遍發(fā)育，噴發(fā)次數(shù)多，厚度變化大，玄武巖最為發(fā)育，其次為安山巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r?；鹕綆r與沉積巖互層，為完整的“火”、“水”沉積充填序列。

2）蘇一段和蘇二段兩個時期的火山巖厚度分布趨勢類似，有一定的繼承性，但也表現(xiàn)出各自的特點。蘇一段火山巖以小、多為特征，蘇二段則以短、大噴發(fā)為特征，形成查干凹陷水火相容的地層環(huán)境。

3）火山噴發(fā)具有多期次特點，火山巖巖相以溢流相為主，有中心噴發(fā)和深大斷裂噴發(fā)。

4）堿性火山物質(zhì)的大量堆積，使本區(qū)碎屑砂巖長期處于堿性成巖環(huán)境?？紫端橘|(zhì)條件由原來的酸性介質(zhì)向堿性環(huán)境轉(zhuǎn)化，導致成巖序列從酸性進入堿性。堿性成巖作用以硅質(zhì)巖屑顆粒的溶蝕為主要特征。