2. 吉林大学地球科学学院, 长春 130061
2. College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, China
0 引言
目前，我国已在松辽、渤海湾、海拉尔、二连等盆地的中—新生界和准噶尔、三塘湖、塔里木、四川等盆地的古生界内发现了不同类型的火成岩油气藏[1-8]，其显示出较大的勘探潜力。火成岩油气藏正在成为油气资源勘探开发的重要新领域。辽河坳陷是我国较早发现火成岩油气藏并获得规模油气储量的地区之一[9]，早在20世纪70—80年代，研究人员[10-11]就已认识到火成岩是本区重要的的储集岩类。
辽河坳陷火成岩的分布整体受郯庐断裂控制[12]，古新世的岩浆活动在辽河坳陷广泛发育；始新世开始，岩浆活动中心整体转移到东部凹陷，喷发作用和侵入作用都有发生，火成岩的分布明显受古近纪右旋走滑断裂带控制[13]。辽河坳陷陆上地区构造单元主要分为西部凹陷、东部凹陷、大民屯凹陷、沈北凹陷、西部凸起、中央凸起、东部凸起7个部分(图 1a)。东部凹陷古近系沙河街组三段(简称沙三段)是目前辽河坳陷火成岩油气勘探的主要层系和领域[14]。东部凹陷火成岩岩石类型复杂、发育层系多、分布范围广，对火成岩的发育特征和储层控制因素分析是本区油气藏勘探开发研究的基础和重点。前人[15-17]研究显示，火成岩储层控制因素与岩性、岩相、断裂、旋回期次等有关。本文在前人研究的基础上，从火成岩的岩性、岩相、储层和含油气性等方面探讨了火成岩的发育规律和储层控制因素，以期对火成岩的油气勘探和开发提供一定的指导和借鉴。
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| a.辽河坳陷构造分区；b.东部凹陷火成岩分布与断裂关系；c.东部凹陷火成岩钻遇厚度直方图。 图 1 研究区平面位置、火成岩分布及钻探现状图 Fig. 1 Superimposition map showing structural divisions of Liaohe depression, igneous rocks associated with faults and exploration situation in the Eastern sag |
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房身泡组(E1f)时期是盆地初始裂陷期，火山活动强烈，以陆上喷发环境为主，火山岩在盆地内广泛发育，钻井主要揭示了北部的茨榆坨、中部的三界泡、南部的西斜坡等地区(图 1)。岩性主要是厚层状、多层状的基性玄武岩，厚度为120~1 000 m。岩相以溢流相复合熔岩流亚相和板状熔岩流亚相为主，喷发间歇期转变为火山沉积相，相序为溢流相→火山沉积相。
沙三段(E2s3)时期是强烈断陷期，火山岩体主要分布于铁匠炉—大平房地区，最大钻遇厚度>1 000 m，北部的茨榆坨、青龙台和南部的荣兴屯地区相对不发育，厚度 < 100 m。
沙三下亚段(E2s33)时期总体上呈小规模、间歇式喷发，火山活动和堆积环境为陆上—水下过渡环境。岩性主要为基性—碱性玄武岩(玄武岩、粗面玄武岩和玄武粗安岩)。岩相以溢流相、爆发相、火山沉积相交互为特征，相序为溢流相→火山沉积相、爆发相→火山沉积相。
沙三中亚段(E2s32)时期，湖盆范围加大、水体加深，火山活动和堆积环境以水下环境为主，局部为陆上环境，火山活动强烈。岩性主要为玄武岩，在黄沙坨—红星地区发育粗面岩/粗安岩。岩相主要为溢流相、爆发相和侵出相，相序为火山通道相→爆发相→溢流相、火山通道相→侵出相→溢流相，在火山机构边部发育火山沉积相[18]。
沙三上亚段(E2s31)时期，火山活动表现为小规模、间歇式、不连续、陆上喷发特征。岩性主要为基性—碱性玄武岩。岩相以溢流相复合熔岩流和板状熔岩流亚相为主，相序为溢流相→火山沉积相。
沙一段(E3s1)时期是断坳转化期，火山活动弱，为陆上喷发环境，火山岩主要分布于南部的于楼—荣兴屯，北部的茨榆坨地区少量发育，其他地区不发育。岩性主要为薄层状的碱性玄武岩，厚度为10~200 m。岩相以溢流相板状熔岩流亚相和复合熔岩流亚相为主，少量爆发相。
东营组(E3d)时期是走滑坳陷—构造反转时期，火山活动具有弱(东三段)→强(东二段)→弱(东一段)特征，为陆上喷发环境。火山岩的分布范围与沙一段基本一致，岩性主要为薄层状的碱性玄武岩，厚度为50~1 000 m。岩相主要为溢流相板状熔岩流亚相→复合熔岩流亚相，反映间歇式、韵律性喷发。
馆陶组(N1g)时期火山活动弱，火山岩体主要分布于馆陶组中下部，主要发育于大平房－荣兴屯，在红星、黄金带地区也有零星分布，岩性为薄层状玄武岩，厚度为10~80 m。
辉绿岩侵入时期主要为东营期[19]。侵入的层位从太古宇、中生界、新生界的房身泡组、沙三段、沙一段到东营组都有分布，主要侵位于沙三段和沙一段。空间分布上集中分布于北部的青龙台和南部的红星—小龙湾地区，其他地区零星分布。
1.2 岩性特征基于研究区110口探井1 100 m岩心和500余口探井107 000 m火成岩井段的地质资料，通过岩心观察、岩矿鉴定、岩石化学分析等手段，按照火成岩的成岩方式、化学成分、结构+构造等三级分类原则，将东部凹陷新生界火成岩整体划分为火山岩、侵入岩和沉火山碎屑岩3大类16种岩性(表 1)，火山岩以基性、中性偏碱性岩类为主(图 2)。基性火山岩主要为玄武岩、粗面玄武岩、玄武安山岩及其相应的火山碎屑(熔)岩，占目前钻遇火成岩总厚度的91.0%；中性偏碱性火山岩主要为粗面岩、粗面安山岩及其相应的火山碎屑(熔)岩，占目前钻遇总厚度的6.0%；侵入岩主要为辉绿岩，局部地区见少量粗面斑岩，厚度比例小于2.0%；沉火山碎屑岩主要为沉火山角砾岩和沉凝灰岩，厚度比例小于1.0%。此外，东部凹陷还发育凝灰质砂岩、凝灰质泥岩等火山沉积岩类。
| 成因/成岩作用 | 成分大类 | 结构大类 | 发育岩石类型 | 钻遇厚度比例/% | 分布层位 | ||
| 火山岩 | 基性 | 火山熔岩 | 熔岩结构 | 致密玄武岩/粗面玄武岩 | 51.0 | (91.0) | 房身泡组—馆陶组 |
| 气孔(杏仁)玄武岩/粗面玄武岩 | |||||||
| 角砾化玄武岩/粗面玄武岩 | 3.0 | ||||||
| 火山碎屑熔岩 | 熔结结构或碎屑熔岩结构 | 玄武质凝灰/角砾/集块熔岩 | 21.0 | ||||
| 隐爆角砾结构 | 玄武质隐爆角砾岩 | ||||||
| 火山碎屑岩 | 火山碎屑结构 | 玄武质凝灰/角砾/集块岩 | 16.0 | ||||
| 中性偏碱性 | 火山熔岩 | 熔岩结构 | 致密粗安岩/玄武粗安岩 | 0.5 | (6.0) | 沙三中亚段 | |
| 致密粗面岩 | 4.5 | ||||||
| 角砾化粗面岩 | |||||||
| 火山碎屑熔岩 | 熔结结构或碎屑熔岩结构 | 粗面质(熔结)凝灰/角砾/集块熔岩 | 0.5 | ||||
| 隐爆角砾结构 | 粗面质隐爆角砾岩 | ||||||
| 火山碎屑岩 | 火山碎屑结构 | 粗面质凝灰/角砾/集块岩 | 0.5 | ||||
| 侵入岩 | 基性 | 浅成岩和次火山岩 | 显微晶质结构 | 辉绿岩 | < 2.0 | (< 2.0) | 房身泡组—东营组 |
| 中性偏碱性 | 浅成岩和次火山岩 | 显微晶质结构 | 粗面斑岩 | ||||
| 沉火山碎屑岩 | 火山碎屑为主 | 沉火山碎屑岩 | 沉火山碎屑结构 | 沉火山角砾/集块岩(碎屑＞2 mm) 沉凝灰岩(碎屑＜2 mm) |
< 1.0 | (< 1.0) | 房身泡组—沙三段 |
| 注：w(SiO2)=45%~52%为基性；w(SiO2)=52%~66%为中性偏碱性。火成岩结构分类参考文献[20]分类方案。文中“角砾化熔岩”指成岩过程中，熔浆遇水淬火碎裂而发生角砾化，冷凝固结形成。括号内为合计。 | |||||||
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| 图 2 东部凹陷新生界火山岩TAS图解 Fig. 2 TAS diagram of the Cenozoic volcanic rocks in the Eastern sag |
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根据岩心、岩屑观察和薄片鉴定，结合测井相和地震相分析，从火成岩结构构造、岩石组合、成因和物源、产状与分布等方面，可将辽河坳陷东部凹陷火成岩岩相划分为6相16亚相：火山通道相、爆发相、溢流相、侵出相、火山沉积相和侵入相[21]。以溢流(62.6%)为主相，爆发相(9.8%)、侵出相(13.1%)和火山沉积相(8.6%)次之，火山通道相(4.4%)和侵入相(1.5%)最少(表 2)。
| 相 | 亚相 | 结构和构造 | 特征岩性 | 厚度比例/% | |||||
| 房身泡组 | 沙三中下段 | 沙三上段 | 沙一段 | 东营组 | 合计 | ||||
| 火山通道相Ⅰ (火山口—近火山口相带) | 隐爆角砾岩亚相Ⅰ3 | 熔结结构、隐爆角砾结构 | 粗面质/玄武质隐爆角砾岩 | 0.1 | 4.4 | ||||
| 次火山岩亚相Ⅰ2 | 熔岩结构、斑状结构 | 粗面斑岩 | 2.4 | ||||||
| 火山颈亚相Ⅰ1 | 熔结结构、堆砌结构 | 粗面质/玄武质角砾/集块(熔)岩 | 1.9 | ||||||
| 爆发相Ⅱ (火山口—近火山口相带、过渡相带、远源相带) | 火山碎屑流亚相Ⅱ3 | 火山碎屑结构、熔结结构 | 粗面质/玄武质角砾/凝灰(熔)岩 | 5.7 | 9.8 | ||||
| 热基浪亚相Ⅱ2空落亚相Ⅱ1 | 凝灰结构 | 粗面质/玄武质凝灰岩 | 1.4 2.7 |
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| 溢流相Ⅲ (火山口—近火山口相带、过渡相带) | 玻质碎屑岩亚相Ⅲ3 | 熔岩结构、淬碎角砾结构 | 角砾化玄武岩 | 8.9 | 62.6 | ||||
| 复合熔岩流亚相Ⅲ2 | 熔岩结构、气孔-杏仁构造 | 气孔杏仁玄武岩 | 2.1 | 3.0 | 2.6 | 2.4 | 12.2 | ||
| 板状熔岩流亚相Ⅲ1 | 熔岩结构、块状构造 | 致密玄武岩、致密粗面岩 | 2.9 | 4.4 | 3.7 | 3.4 | 17.0 | ||
| 侵出相Ⅳ (火山口—近火山口相带) | 外带亚相Ⅳ3 | 熔岩结构、自碎/淬碎角砾结构 | 角砾化粗面岩 | 1.7 | 13.1 | ||||
| 中带亚相Ⅳ2内带亚相Ⅳ1 | 熔岩结构、块状构造 | 块状粗面岩 | 3.6 7.8 |
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| 火山沉积相Ⅴ (远源相带) | 含外碎屑火山沉积亚相Ⅴ2 再搬运火山碎屑沉积亚相Ⅴ1 |
碎屑结构 | 凝灰质砾岩/砂岩/泥岩 沉火山集块岩/角砾岩/凝灰岩 |
0.5 0.1 |
1.2 0.2 |
6.0 0.6 |
8.6 | ||
| 侵入相Ⅵ (地下封闭系统) | 边缘亚相Ⅵ2 中心亚相Ⅵ1 |
熔岩结构、块状构造 | 辉绿岩 | 0.1 0.2 |
0.1 0.1 |
0.3 0.5 |
0.1 0.1 |
1.5 | |
在钻井岩心分析的基础上，通过岩心标定测井，应用GR(自然伽马)、Rt(电阻率)、AC(声波时差)、CNL(中子)、DEN(密度)等测井曲线，能够有效识别出致密粗面岩、粗面质角砾岩/凝灰(熔)岩、致密玄武岩、气孔玄武岩、玄武质角砾岩/凝灰(熔)岩、辉绿岩等6种岩性(表 3)。地质+测井解释相结合进行岩性识别，简化、整合了火成岩复杂的岩石类型，将“玄武岩、粗面玄武岩、玄武安山岩”统一归为“玄武岩类”，“粗面岩、粗面安山岩”统一归为“粗面岩类”，同时突出了储层与非储层的差异，利于在实际勘探生产中的应用。
| 岩性 | GR/ API |
Rt/ (Ω·m) |
DEN/ (g·cm-3) |
CNL/ % |
AC/ (μs·ft-1) |
测井曲线特征 | |||
| GR | Rt | DEN | DEN-CNL | ||||||
| 致密粗面岩 | 120~240 | 30~6 000 | 2.50~2.70 | 4.6~16.0 | 50~80 | 中低振幅高频齿化箱形，夹指形 | 低振幅齿化箱形 | 低振幅齿形 | 正差异 |
| 粗面质角砾岩/凝灰(熔)岩、角砾化粗面岩 | 85~230 | 5~300 | 2.25~2.60 | 8.0~20.0 | 55~85 | 中高振幅高频齿化箱形，夹尖峰形 | 低振幅低频齿化箱形或弱齿平直状 | 低振幅齿形 | 正差异或绞合状 |
| 致密玄武岩 | 20~55 | 4~80 | 2.60~2.88 | 12.0~30.0 | 50~80 | 低振幅低频反向齿化箱形或弱齿平直状 | 低振幅低频齿形或弱齿平直状 | 中低振幅齿形 | 负差异 |
| 气孔玄武岩 | 27~60 | 4~150 | 2.20~2.60 | 18.0~45.0 | 50~95 | 低振幅反向齿化箱形 | 中振幅齿化箱形或指形 | 中高振幅高频齿形 | 负差异 |
| 玄武质角砾岩/凝灰(熔)岩、角砾化玄武岩 | 25~80 | 2~40 | 2.30~2.60 | 25.0~45.0 | 70~90 | 中低振幅反向齿化箱形夹指形 | 低振幅低频齿形或弱齿平直状 | 低振幅低频齿形 | 负差异 |
| 辉绿岩 | 20~60 | 2~2 400 | 2.55~3.00 | 7.0~28.0 | 50~75 | 低振幅中低频反向齿化箱形或弱齿平直状 | 低振幅低频齿化箱形夹指形、尖峰形 | 中低振幅中高频齿形 | 负差异 |
| 注：GR＜60 API，低伽马，60 API≤GR≤120 API，中伽马，GR＞120 API，高伽马；Rt＜100 Ω·m，低阻，100 Ω·m≤Rt≤1 000 Ω·m，中阻，Rt＞1 000 Ω·m，高阻；DEN＜2.4 g·cm-3，低密度，2.4 g·cm-3≤DEN≤2.7 g·cm-3，中密度，DEN＞2.7 g·cm-3，高密度；CNL＜10%，低中子，10%≤CNL≤20%，中中子，CNL＞20%，高中子；AC＜70 μs·ft-1，低时差，70 μs·ft-1≤AC≤100 μs·ft-1，中时差，AC＞100 μs·ft-1，高时差。ft(英尺)为非法定计量单位，1 ft=0.304 8 m。 | |||||||||
火成岩不同岩相、亚相的测井响应特征主要受岩石的结构、构造和特征岩性影响。熔结结构、熔岩结构主要表现为熔岩的测井响应特征，火山碎屑结构、凝灰结构主要表现为角砾岩、凝灰岩的测井响应特征。同种化学成分的火成岩中，火山熔岩具高值Rt、高值DEN，火山碎屑岩具低值Rt、低值DEN。通常在岩性识别的基础上，根据特征岩性与岩相的对应关系，结合测井曲线特征，可进行火成岩岩相的测井识别[22]。
火山通道相火山颈亚相和隐爆角砾岩亚相特征岩性为火山角砾集块(熔)岩，岩心尺度可观察，测井曲线通常表现与原岩相近，不易识别。GR、Rt曲线多为中高振幅齿形，DEN曲线为低振幅齿形，中值DEN。
火山通道相次火山岩亚相、溢流相板状熔岩流亚相、侵出相中—内带亚相特征岩性为块状火山熔岩，测井曲线特征相似，需要结合岩心尺度和相带组合关系进一步区分。GR、Rt、DEN曲线多为中低振幅中低频齿形，中高值Rt、DEN。
爆发相各亚相岩性主要为角砾凝灰(熔)岩，成分相对均一，仅碎屑粒级的差别，常规测井通常难以区分，多作为整体识别。GR曲线常表现为中高振幅高频齿化箱形，Rt、DEN曲线为低振幅中低频齿形，低值GR、Rt、DEN。
溢流相玻质碎屑岩亚相、复合熔岩流亚相、侵出相外带亚相和侵入相的测井识别，通常采用特征岩性识别方法(表 3)，依据岩性与岩相的对应关系进行岩相识别。
2 火成岩储集空间特征 2.1 储集空间类型火成岩储层是一种裂缝、孔洞双孔隙介质的非均质性储层[16, 23-24]。储集空间类型及分布受成岩作用和就位环境控制[25]，是储层特征研究的重要组成部分。根据岩心、显微薄片、铸体薄片、扫描电镜等综合分析和统计，东部凹陷中基性火成岩储集空间主要发育原生孔隙、原生裂缝、次生孔隙、次生裂缝4大类9种类型(表 4)。
| 孔隙类型 | 成岩作用类型 | 岩性 | 岩相 | 发育比例/% | 典型 照片 |
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| 玄武岩 | 粗面岩 | 辉绿岩 | |||||||||
| 原生孔隙 | 原生气孔 | 挥发分溢出 | 粗面岩、玄武岩 | 溢流相、爆发相 | 11.9 | (19.1) | 3.5 | (17.7) | 3.6 | (3.6) | 图 3a |
| 砾-粒间孔隙 | 颗粒支撑 | 粗面质/玄武质碎屑(熔)岩、沉火山碎屑岩 | 火山通道相、爆发相、火山沉积相 | 7.2 | 14.2 | - | 图 3b | ||||
| 原生裂缝 | 碎裂缝(斑晶炸裂缝、碎裂砾间缝) | 减压碎裂、遇水淬火碎裂(水下环境) | 粗面岩、玄武岩 | 溢流相、侵出相 | 3.2 | (11.9) | 6.2 | (8.9) | - | - | 图 3c、d |
| 冷凝收缩缝 | 冷凝收缩作用 | 粗面岩、玄武岩、凝灰熔岩 | 溢流相、爆发相、火山通道相、侵出相、侵入相 | 8.7 | 2.7 | - | 图 3e | ||||
| 次生孔隙 | 斑晶-基质溶蚀孔 | 溶蚀作用 | 各类火成岩/火成碎屑岩 | 各类岩相 | 31.7 | (34.1) | 42.2 | (42.2) | 52.6 | (52.6) | 图 3f |
| 杏仁体溶蚀孔 | 气孔杏仁构造的玄武岩 | 溢流相、爆发相 | 2.4 | - | - | 图 3a | |||||
| 次生裂缝 | 构造缝 | 构造作用 | 各类火成岩/火成碎屑岩 | 各类岩相 | 4.6 | (34.9) | 8.3 | (31.2) | 26.3 | (43.8) | 图 3g |
| 隐爆缝 | 热液角砾缝 | 隐爆角砾岩 | 火山通道相 | 2.0 | 3.5 | - | 图 3h | ||||
| 溶蚀缝 | 溶蚀作用 | 各类火成岩/火成碎屑岩 | 各类岩相 | 28.3 | 19.4 | 17.5 | 图 3i | ||||
| 注：储集空间类型发育比例，依据岩心、显微薄片样品中揭示孔隙类型累计280频次的统计结果。“-”表示不发育该种储集空间。括号内为合计。 | |||||||||||
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| a. J31井，3 732.3 m，原生气孔，杏仁体内孔，气孔杏仁玄武岩，溢流相复合熔岩流亚相；b. Y70井，4 374.1 m，砾-粒间孔隙、溶蚀孔隙，粗面质角砾岩，爆发相火山碎屑流亚相(铸体薄片)；c. O52井，2 773.4 m，碎裂砾间缝，发育玻璃质外壳(水下环境)，角砾化玄武岩，溢流相玻质碎屑岩亚相(单偏光)；d. X28井，2 945.5 m，斑晶炸裂缝，粗面岩，侵出相外带亚相(单偏光)；e. X23井，2 863.2 m，冷凝收缩缝，玄武岩，溢流相板状熔岩流亚相(单偏光)；f. Ho25井，4 421.8 m，溶蚀孔，粗面岩，溢流相板状熔岩流亚相(扫描电镜)；g. Y69井，3 897.3 m，构造缝，辉绿岩，侵入相边缘亚相；h. Y70井，4 040.5 m，隐爆缝，粗面质隐爆角砾岩，火山通道相隐爆角砾岩亚相；i. J26井，3 643.0 m，溶蚀孔、缝，辉绿岩，侵入相边缘亚相(铸体薄片)。 图 3 辽河坳陷东部凹陷火成岩储集空间类型 Fig. 3 Igneous rocks reservoir space types in the Eastern sag of Liaohe depression |
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原生气孔是成岩过程中气体膨胀溢出所形成。在玄武岩及玄武质角砾岩的角砾内常见，粗面岩和辉绿岩(主要见于辉绿岩体边缘亚相)原生气孔较少。气孔多呈圆状、椭圆状、拉长扁平状和不规则状，直径一般不超过1 cm(图 3a)，岩相通常发育于溢流相，也可见于爆发相。
砾-粒间孔隙指岩石骨架颗粒之间的孔隙，形状不规则，通常沿碎屑边缘分布，主要发育于火山碎屑(熔)岩和沉火山碎屑岩中(图 3b)。粗面岩比玄武岩更易于形成火山碎屑(熔)岩，前者砾-粒间孔隙相对更发育，辉绿岩不发育此种储集空间，岩相主要见于火山通道相火山颈亚相、爆发相和火山沉积相。
玄武岩类原生孔隙约占储集空间的19.1%，以原生气孔为主(表 4)；粗面岩类原生孔隙约占17.7%，以砾-粒间孔隙为主；辉绿岩原生孔隙约占3.6%，主要为原生气孔。
2.2.2 原生裂缝碎裂缝包括由于温压骤变形成的斑晶炸裂缝，或岩浆遇水淬火碎裂形成角砾化熔岩的碎裂砾间缝，特征是单个碎屑无明显位移。在玄武岩、粗面岩中均见有这类储集空间(图 3c、d)，辉绿岩中不发育。东部凹陷沙三中时期主体为水下喷发环境，由岩浆遇水淬火作用形成的碎裂缝较为发育，岩相主要见于溢流相玻质碎屑岩亚相和侵出相。
冷凝收缩缝是岩浆冷凝、结晶和固结过程形成的张裂缝。裂缝开度多在1 mm以下，裂开部分不发生错动，多呈相互近平行的线状，连续或断续分布[26]。本区玄武岩、粗面岩和凝灰熔岩在显微尺度下均见这类储集空间(图 3e)。冷凝收缩缝在宏观尺度上表现为火成岩的柱状节理和板状节理，常垂直于岩体冷凝等温面方向发育，基于钻井资料的节理缝识别难度大，多与高角度构造缝相混淆。斑晶、基质冷凝收缩缝主要见于溢流相、爆发相火山碎屑流亚相，节理缝主要见于火山通道相次火山岩亚相、侵出相和侵入相边缘亚相(浅层/超浅层侵入岩)。
玄武岩类原生裂缝约占储集空间的11.9%，以冷凝收缩缝为主；粗面岩类原生裂缝约占8.9%，以碎裂缝为主；辉绿岩原生裂缝较少发育。
2.3 次生储集空间 2.3.1 次生孔隙斑晶或基质被溶蚀形成的孔隙(图 3f)形状不规则，是本区最主要的储集空间类型，在粗面岩、玄武岩、辉绿岩中最常见，发育于各类亚相中。
杏仁体是原生气孔被沸石、方解石、绿泥石、硅质等矿物充填而形成，本区的杏仁体普遍具有溶蚀现象，形成杏仁体溶蚀孔，溶蚀孔隙多发育于杏仁体边缘(图 3a)。这类储集空间主要见于气孔杏仁构造的玄武岩中，粗面岩和辉绿岩中不发育，岩相主要发育于溢流相复合熔岩流亚相和爆发相中。
玄武岩类次生孔隙约占储集空间的34.1%，以斑晶-基质溶蚀孔为主；粗面岩类次生孔隙约占42.2%，主要为斑晶-基质溶蚀孔；辉绿岩次生孔隙约占52.6%，主要为斑晶-基质溶蚀孔。
2.3.2 次生裂缝构造缝是火成岩成岩后受构造应力作用产生的裂缝，致密熔岩构造缝发育程度要高于多孔火山岩和火山碎屑岩。构造缝是连通火成岩中孤立孔隙的重要因素，不仅是深层油气运移的主要通道，也是本区重要的储集空间(图 3g)。构造缝在玄武岩、粗面岩、辉绿岩中均发育，构造位置和地层层系的不同，构造裂缝发育程度差别较大。
隐爆缝是高压热液流体向上运移过程中使先期岩石炸裂—再充填或部分充填所形成的隐爆角砾缝[27-28]。本区主要见于玄武质/粗面质隐爆角砾岩中(图 3h)，辉绿岩中不发育，岩相主要发育于火山通道相隐爆角砾岩亚相。
溶蚀缝是流体沿着裂缝与岩石相互作用的痕迹，溶蚀缝可表现为对原有裂缝的溶蚀改造，也可见于角砾间和角砾内部，缝宽一般为0.05~0.20 mm[26]。在各类火成岩、火山碎屑岩中均有发育(图 3i)，是本区重要的储集空间。
玄武岩类次生裂缝约占储集空间的34.9%，以溶蚀缝为主；粗面岩类次生裂缝约占31.2%，以溶蚀缝为主；辉绿岩次生裂缝约占43.8%，以构造缝为主，其次为溶蚀缝。
2.4 不同岩性储集空间发育特征从目前统计分析结果(表 4)看：本区玄武岩的储集空间主要为斑晶-基质溶蚀孔、溶蚀缝和原生气孔(发育比例分别为31.7%、28.3%、11.9%); 粗面岩的储集空间主要为斑晶-基质溶蚀孔、溶蚀缝和砾-粒间孔缝(发育比例分别为42.2%、19.4%、14.2%); 辉绿岩的储集空间主要为斑晶-基质溶蚀孔、溶蚀缝和构造缝(发育比例分别为52.6%、17.5%、26.3%)。总体讲，次生孔隙和次生裂缝占到发育比例的70.0%以上，是东部凹陷火成岩最主要的储集空间。
3 储层控制因素分析 3.1 岩性和储层关系 3.1.1 岩性和物性特征火成岩岩性对储层物性影响较大，根据常规实测数据统计(图 4)：角砾化玄武岩、角砾化粗面岩物性最好，属于高孔中渗储层[29]；粗面质角砾岩物性较好，属于中孔中渗储层；块状粗面岩、块状玄武岩、气孔玄武岩、玄武质角砾岩、凝灰质砂岩物性中等，属于中孔低渗储层；沉火山角砾岩、辉绿岩物性最差，分别为中孔特低渗和特低孔低渗储层。
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| mD(毫达西)为非法定计量单位，1 mD=0.987×10-3 μm2，下同。 图 4 东部凹陷火成岩岩性-物性关系直方图 Fig. 4 Histogram of igneous rocks and physical properties in the Eastern sag |
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玄武质/粗面质角砾(熔)岩、沉火山角砾岩的储集空间主要为角砾间孔和缝，常规物性测试值多为“原岩”角砾的储层物性，因此物性测试值通常低于真实值，可采用面孔率分析与常规孔、渗测试相结合的方法，综合分析其储集物性特征。火山角砾(熔)岩、沉火山角砾岩的储层物性受砾间孔缝充填程度的影响，储层物性变化较大，未充填或充填程度低, 其储层物性好，充填程度高或完全充填, 其储层物性变差。
3.1.2 岩性储层评价岩石孔隙度、渗透率是衡量储层条件的方法之一，但受岩心、取样位置、测试条件等限制，常规物性分析得出的结论往往具有局限性；而火成岩含油气性分析能够较为客观地反映储层性能、评价储层[14]。油迹以上显示级别的岩性-含油气性关系统计结果(图 5)表明：粗面岩类含油气性最好，其次为火山沉积岩类和辉绿岩，玄武岩类整体较差。
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| 据39口钻井、累计20 100 m厚度火成岩统计。 图 5 东部凹陷火成岩岩性与含油气性关系图 Fig. 5 Hydrocarbon accumulation in different igneous rocksin the Eastern sag |
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值得注意的是，气孔玄武岩储层物性较好，但含油气性与块状玄武岩相当，可能存在2方面原因：气孔玄武岩裂缝通常欠发育，气孔之间连通性差(图 3a)；气孔玄武岩横、纵向变化快，侧向多渐变为致密玄武岩而形成孤立、密闭的岩体，难以与油气相通。
以油气显示为主、参考储层物性，按岩性将本区火成岩储层分为3类：粗面岩类、玄武质角砾岩，火山沉积岩和辉绿岩，玄武质凝灰岩、角砾化玄武岩、气孔玄武岩和块状玄武岩。
3.2 岩相和储层关系 3.2.1 岩相和物性特征储层物性受火成岩岩相、亚相影响，但不同地区、不同构造背景下其同种岩相/亚相的储层物性也可能不同。根据本区实测物性统计(图 6)：溢流相玻质碎屑岩亚相Ⅲ3、侵出相外带亚相Ⅳ3物性最好，属于高孔中渗储层；火山通道相火山颈亚相Ⅰ1、爆发相空落亚相Ⅱ1、火山碎屑流亚相Ⅱ3、侵出相内带亚相Ⅳ1、中带亚相Ⅳ2物性较好，属于高孔低渗储层；火山通道相隐爆角砾岩亚相Ⅰ3、溢流相板状熔岩流亚相Ⅲ1、复合熔岩流亚相Ⅲ2、火山沉积相含外碎屑火山沉积亚相Ⅴ2物性中等，属于中孔低渗储层；火山沉积相再搬运火山碎屑沉积亚相Ⅴ1、侵入相边缘亚相Ⅵ2物性最差，分别属于中孔特低渗和特低孔低渗储层。
火成岩岩性与岩相密切相关，岩性与含油气性的关系在一定程度上也反映了岩相/亚相的油气富集程度[17]。统计数据(图 7)显示：侵出相含油气性最好，火山通道相、爆发相、火山沉积相、侵入相大致相当，储层有好有差；溢流相整体较差。
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| 图 7 东部凹陷火成岩岩相-含油气性关系图 Fig. 7 Hydrocarbon accumulation in different igneous lithofacies in the Eastern sag |
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以油气显示为主、参考储层物性，按岩相将本区火成岩储层分为3类：侵出相的3个亚相，火山通道相火山颈亚相、爆发相火山碎屑流亚相、侵入相边缘亚相；火山通道相隐爆角砾岩亚相, 爆发相空落亚相，溢流相玻质碎屑岩亚相, 复合熔岩流亚相，火山沉积相的2个亚相；溢流相板状熔岩流亚相, 侵入相中心亚相。
3.3 火山机构相带和储层关系火山机构可划分为火山口—近火山口相带、过渡相带和边缘相带，火山机构不同相带控制储层的宏观分布规律[14]：火山口—近火山口相带主要发育火山通道相、爆发相和侵出相，以火山碎屑岩为主，受多期喷发火山活动影响，火山口周边围岩常经历多次后期改造，岩石破碎、网状裂缝发育，孔、洞、缝储集空间十分发育；过渡相主要发育爆发相的火山碎屑岩和溢流相的火山熔岩，好、差储层并存；边缘相带发育爆发相和火山沉积相，差储层比例增加。综合而言，火山口—近火山口相带是优势储层集中发育区。
3.4 断裂和储层关系断裂控制火成岩的储层和油气成藏主要表现在4个方面：火成岩体分布主要受中央构造带的大平房—欧利坨子—茨西断裂和东部构造带的沟沿—驾东断裂控制(图 1)；靠近大断裂的构造高部位，通常是古火山口相对较发育的地区，也是火山岩风化壳的主要发育区[30]，且火山口沿断裂具有呈串珠状分布的规律[31]；东部凹陷古近纪经历了裂陷→断陷→断坳转化→走滑—构造反转等构造活动，这种持续活动断裂附近的火成岩体，易于形成多期裂缝，有利于储层的构造作用、溶蚀作用等多期改造，有研究[32]表明，距离主断裂带3km范围是裂缝的集中发育区；主干断裂控制了东部凹陷的生油洼陷[33]，断裂附近常发育供油窗口，断裂通常控制油气运移和聚集的方向。
3.5 有效储层与有利勘探方向以岩心资料和油气显示为基础，根据最优化测井解释结果，将火成岩有效孔隙度下限初步定为8%，有效渗透率下限定为0.1 mD，测得粗面岩类有效储层占比62%、玄武岩类占比53%和辉绿岩类占比42%。火成岩有效储层的分布主要受岩石类型、相带的展布和断裂控制：岩石化学成分、结构、构造的不同，决定了储集空间的类型和孔隙发育程度，控制储层微观特征；火山机构的不同相带，发育不同的岩性、岩相组合[19, 23]，控制了储层的宏观分布规律；断裂控制岩体分布、火山口位置和裂缝发育程度，影响了有效储层发育范围。通常由酸性岩到基性岩、由火山碎屑岩到火山熔岩、从火山机构中心到火山机构边部、从近断裂到远断裂，有效储层发育比例具有由高到低的趋势；同时，火山地层界面附近是有效储层的有利发育区[34-35]。
实际勘探成果表明，在近油源、靠近主干断裂的构造高部位和火成岩优势储层发育区易于成储成藏，是火成岩油气勘探最有利地区(图 8)。研究区(图 8)驾掌寺断层为右旋走滑断层，根据区域郯庐断裂带右旋走滑背景和实际钻探情况，推测其走滑量在20 km左右，形成现今断层两侧岩性组合不对称分布的特征，走滑断层西侧为烃源岩发育区，东侧为火山岩发育区(图 9)。随着与主干断裂、油源距离的增加，成藏几率逐渐降低、油气显示逐渐变差(图 9)。
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| 图 8 红星地区粗面岩勘探目标评价图 Fig. 8 Exploration target evaluation of the Cenozoic trachyte in the Hongxing tectonic belt of the Eastern sag |
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1) 本区新生界主要发育火山岩、侵入岩、沉火山碎屑岩3大类16种岩性，玄武岩类最发育(91.0%)，其次为粗面岩类(6.0%)。玄武岩分布于房身泡组至馆陶组，粗面岩分布于沙三中亚段，辉绿岩主要侵位于沙三段和沙一段，沉火山碎屑岩主要发育于房身泡组和沙三段。
2) 火成岩发育6相16亚相，房身泡组发育溢流相和火山沉积相的4种亚相，沙三段发育6相16亚相，沙一段发育溢流相和侵入相的4种亚相，东营组发育溢流相和侵入相的4种亚相。
3) 发育4大类9种储集空间类型。玄武岩储集空间主要为溶蚀孔、溶蚀缝和原生气孔，粗面岩主要为溶蚀孔、溶蚀缝和砾-粒间孔缝，辉绿岩主要为溶蚀孔、溶蚀缝和构造缝。次生孔隙和次生裂缝在本区占主体。
4) 砾-粒间孔隙和裂缝发育的粗面岩类、玄武质火山碎屑(熔)岩、侵出相、火山通道相、爆发相含油气性最好，是本区最有利的储集岩性岩相带。岩性控制储集空间类型，岩相控制储层宏观分布规律，断裂控制岩体、火山机构的分布和储层有效性。
5) 建议将近油源、靠断裂的有利岩性岩相带作为火成岩油气勘探的主要方向。
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