火山机构(volcanic edifice)是指一定时间范围内，来自同喷发源的火山物质围绕源区堆积构成的，具有一定形态和共生组合关系的各种火山作用产物的总和^{[1, 2]}，表现为火山喷发在地表形成的各种各样的火山地形及与其相关的各种构造^[3].可分为单一形状火山、复合火山、盾状火山、破火山等多种类型^[4~7].

松辽盆地南部长岭断陷深层火山岩气藏勘探潜力巨大^{[8, 9]}，对比中国西部盆地古生代风化壳型火山岩地层油气藏，长岭断陷中生代火山岩气藏多为火山机构内幕型气藏^[10]，其储层发育特征受火山机构控制.随着长岭断陷火山岩气藏勘探的深入开展，局部地区已步入开发阶段^[11]，大量水平生产井的钻探要求对储层展布特征进行精细描述.以松南长岭断陷腰英台地区为例，在勘探阶段根据地震属性和不同钻井气水界面、气体成分、气藏水成分的不同将该地区火山岩粗略划分为三个火山机构，但在开发过程中由于不能很好地确定火山机构边界和约束岩相、储层的空间展布特征，无法为水平生产井提供可靠的布井依据.因此，精细划分火山机构，查明其内部特征对长岭断陷火山岩气藏的开发具有很大的意义.

在火山岩地区填图过程中发现，大面积分布的火山岩通常表现为相邻火山喷发物在空间上的互相交叉叠置或切割的特点^{[12, 13]}.不同火山机构及其内部喷发物互相叠合在一起，这就给精细划分火山机构，研究其内幕特征造成了很大的困难，由于只能从有限的钻井和地震、航磁等资料中研究盆地深层火山岩和火山机构^{[14, 15]}，所以对于盆地内部火山机构的解剖困难更大.寻找一套行之有效的盆地埋藏火山机构精细解剖方法成为火山内幕型气藏开发的当务之急.

在松辽盆地火山岩研究中我们发现，火山活动具有一定的阶段性和周期性，在盆地演化的某一个阶段，火山活动相对较活跃，形成大量火山岩建造，之后进入火山活动间歇期，如此一个周期即构成火山活动的一个旋回^[16].同时，一个大的火山活动周期又由若干个小的火山活动周期构成，在勘探阶段，对旋回的划分往往较粗略，将营城组一段作为一个旋回^[17].但在开发阶段，为了达到精细划分火山机构和储层的目的，必须对旋回进行细化，本文以松辽盆地南部长岭断陷腰英台地区火山岩气藏为例，采取组内划段，段内划分旋回，以旋回为时间格架划分火山机构和期次的方案.在前人有关于露头和盆内火山机构叠置关系和火山岩期次、旋回的研究基础上^[12~20]，应用岩性、岩相、相序分析等地质识别方法和测井、地震等地球物理方法进行了旋回-火山机构-期次的精细划分，并以期次为单元实现了火山机构内部岩相、储层的精细解剖.

划分

腰英台地区营城组一段不同旋回火山岩由同一时期形成的火山机构复合体构成.地质上不同旋回火山岩在岩性、岩相上具有一定的差异^[16].同时，在火山岩中存在不同级别的地质界面，主要表现为不同规模的风化壳、沉积岩夹层、火山灰层等，为在火山活动间歇期，受风化剥蚀和沉积作用的影响形成^[18~20].马金青(1999)等在对露头火山机构叠置关系的研究中将火山岩中存在的这些界面归结为构造不整合面-喷发不整合面-火山机构叠置面三级^[12].借鉴这种分类方法，笔者将腰英台地区营城组火山岩内部界面分为旋回界面、火山机构叠置面和期次界面三级.旋回界面为区域性角度不整合界面，松辽盆地营城组火山岩年代学研究表明，营城组火山岩形成时间可持续达10Ma，而每一期火山岩建造可能在相对较短时间内完成，后期改造时间可能较长^[19]，露头火山岩研究也表明，不同旋回火山岩形成的时间差可达数十到数百万年^{[12, 20]}，由此可推知，腰英台地区火山岩旋回界面上下岩层形成的时间间隔也应该较长，代表一次长时间全区性的喷发活动间断.在腰英台地区旋回界面表现为全区发育的风化壳和沉积岩夹层，结合地质、测井、地震等方法可以进行很好的识别(表 1).在测井上，可以通过常规测井与成像测井识别沉积岩夹层与风化壳，沉积岩夹层常规测井表现为与正常沉积岩相似，测井曲线的振幅高于相邻火山岩^[19]，如图 1c，成像测井静态图像上为低阻橘红色，动态图像可见非常好的成层性，如图 1d；旋回间风化壳常规测井表现为高伽马、低电阻、低密度^[19]，如图 1g；成像测井静态图像电阻率较低，为橘红色-暗色，静态图像和动态图像中均可见成层堆积的原地角砾，如图 1h.地震上，旋回界面上下波阻抗差较大，反射波能量较强，表现为在区域上可以追踪的连续强反射同相轴，旋回内部火山岩地层同相轴在旋回界面上发生上超、下超和削截(图 1a).通过追踪这种同相轴，结合钻井资料进行反复对比，即可确定旋回界面空间展布特征.

表 1(Table 1)

表 1 松辽盆地南部腰英台地区营城组一段火山岩地层格架的地质-地球物理识别 Table 1 The geologic-geophysical recognition method of the volcanic stratigraphic frameworkof in Yaoyingtai regional，the south of Songliao Basin

表 1 松辽盆地南部腰英台地区营城组一段火山岩地层格架的地质-地球物理识别 Table 1 The geologic-geophysical recognition method of the volcanic stratigraphic frameworkof in Yaoyingtai regional，the south of Songliao Basin

图 1

Fig. 1

图 1 松辽盆地南部腰英台地区营城组一段火山岩内部不同级别地质界面测井、地震识别特征 (a)旋回界面地震识别特征；(b)火山机构、期次界面的地震识别特征；(c)旋回界面沉积岩夹层常规测井特征；(d)旋回界面沉积岩夹层 FMI成像测井特征；(e)期次界面常规测井特征；(f)期次界面FMI成像测井特征(g)旋回界面风化壳常规测井特征；(h)旋回界面风化壳FMI成像测井特征.GR只是自然伽玛测井(natural gamma-ray logging)、LLD是深侧向电阻率测井(deep lateral logging)、LLS是浅侧向电阻率 测井(shallow lateral logging)、DEN是密度测井(density logging)；(a，b)中的纵坐标是时间t，单位s；(d，f，h)中纵坐标是深度A，单位m. Fig. 1 The logging and seismic recognition feature of different levels interface in the vocanic rocksof the first Member of Yingcheng Formation in Yaoyingtai regional in the south of Songliao Basin (a) The seismic characteristics of the cycles interface；(b) The seismic identification characteristics of the volcanic edifices and the stagesinterface； (c)The conventional logging characteristics of the sedimentary interbeds in the cycles interface； (d)The FMI imaging loggingcharacteristics of the sedimentary interbeds in the cycles interface；(e)The conventional logging characteristics of the stages interface；(f)The FMI imaging logging characteristics of the stages interface；(g) The conventional logging characteristics of the weathering crust in thecycles interface； (f) The FMI imaging logging characteristics of the weathering crust rn the cycles interface.

对于研究区上部钻井揭示较全的火山岩，可以通过地质、测井、地震相结合的方法识别火山岩旋回.钻井揭示，该区发育3 个旋回火山岩，旋回四岩性以流纹质火山碎屑岩为主，岩相主要为爆发相；旋回三火山岩以流纹岩为主，岩相为喷溢相.旋回二火山岩仅CS1、YS101井揭示了其上部岩性为英安质岩，岩相为喷溢相(图 2a).旋回四与旋回三、旋回三与旋回二之间可通过常规和成像测井识别出风化壳和沉积岩夹层，根据井震标定可以确定两个区域性不整合面.由于钻井没有钻穿营城组，未能揭示下部火山岩特征.通过地震资料在下部火山岩中还发现了一个区域性不整合面(图 2a).据此可将研究区营城组一段火山岩划分为4个旋回(图 2b).

图 2

Fig. 2

图 2 松辽盆地南部腰英台地区营城组一段火山岩旋回、火山机构及期次划分 (a)旋回、机构、期次划分的井震联合对比；(b)用颜色标出了划分的火山机构，使a中追踪出的各种界面和识别的火山机构更加清晰明了；(c)以YS1井为例，说明单井岩性、岩相、相续与旋回、火山机构、期次、冷凝单元之间的关系. Fig. 2 The division of cycle，volcanic edifices and stages of the volcanic rocks of the first member of Yingcheng Formation in Yaoyingtai regional，the Southern of Songliao Basin

本文将火山机构具体定义为在旋回时间格架下具有同喷发源的火山堆积体.在同一个旋回中，从同一火山口、或是相连的侧火山口喷发的火山岩在岩性、岩相上具有一定的同一性，不同钻井岩性、岩相的剧烈变化是区分可能的不同火山机构的直接证据，如YP7井旋回四火山岩为喷溢相流纹岩，而与之相邻的YP3井旋回四火山岩为爆发相凝灰熔岩，分析认为两口钻井旋回四分属两个不同岩性的火山机构(图 2a).在地震上，火山机构的地震响应特征研究已经较为成熟，可以依据地震反射外形、内部结构及地震属性进行火山机构的地震识别^[21~26].同一旋回两个相邻火山机构间存在侧向叠置关系，两个火山机构之间如果存在短时间的喷发间断，则在火山机构叠置处可形成不整合面，同时由于火山机构喷发中心的位置不同，火山岩层的产状也会出现角度相交等不协调现象，反映在地震上会出现地震同相轴的明显不整合相交；对于相邻的同期喷发的火山机构，其喷发物在交界处互相穿切叠置，在地震上无明显界面，但其同相轴表现为倾角相反，可以以两个火山机构间最薄处作为分界线(图 1b).

以旋回作为不同构造演化阶段火山机构划分的时间格架，在旋回内部通过钻井岩性、岩相分析和火山机构的地震识别可将四个旋回火山岩划分为VE-Ⅰ~VE-Ⅷ等8个火山机构(图 2a)，其中VE-Ⅰ 与VE-Ⅱ和VE-Ⅶ与VE-Ⅷ之间无明显分界面，推测为同期喷发，以最薄处作为火山机构间分界线(图 2b).

由于深层地震分辨率较低的原因，目前从地震上还无法准确地直接识别火山岩储层，如何在地震的约束下进行火山岩岩相和储层的划分是火山机构内幕解剖的关键.本文以期次做为地震上可以识别的约束火山岩相和储层空间展布特征的最小单元，在研究区火山机构精细划分的基础上，可对火山机构内部期次-岩相-储层进行逐级解剖.

在盆地火山岩相关研究中，期次指一个喷发中心一次相对集中(准连续)的火山活动形成的，在喷发方式及强度上有规律性变化、相续上有互相联系的火山岩组合^[19].在钻井中，一个期次的火山岩通常具有一套或几套完整的岩相序列，如喷溢相下部亚相-中部亚相-上部亚相组合即可构成一个期次，应当注意的是，由于一个期次中有多个连续的喷发脉冲(冷凝单元)，可导致一个期次中有多套重复出现的相序，由于没有明显的界面，只能将其划分为一个期次(图 2c).同时，由于每次喷发方式和产物具有差别，长时间的风化剥蚀和钻井井位的影响，期次中的相续可能出现缺失和颠倒，但仍具有一定的规律性.在不同期次之间，存在着短时间的喷发间断，形成喷发不整合界面.期次界面与旋回界面的区别在于:(a)旋回界面多为角度不整合界面，而期次界面多为平行不整合，岩层产状没有明显的不协调.(b)旋回界面多发育大型风化壳、沉积岩夹层，而期次界面可能发育小型风化壳，也可能只有凹凸不平的接触，发育松散层、烘烤边、冷凝边、蚀变带等.(c)旋回界面延伸的范围大于期次界面，旋回界面在区域上可以进行连续追踪，而期次界面只在火山机构内部可以进行追踪.

测井上通过测井曲线反演火山岩岩性、岩相及岩石的某些特征，进而划分火山岩期次^[27].在常规测井中，期次界面处测井曲线发生突变，可识别风化壳等地质界面，成像测井可见界面上下电阻率突变并可识别期次间的冷凝边、蚀变带等接触面(图 1(e，f)).总之，就是利用测井资料对地质现象的反映划分火山岩期次，最终还是要落实到其地质特征上.地震上，在有钻井的地区，通过追踪过井上期次界面处的同相轴，可以较为准确地在剖面上预测期次的空间展布，在无井地区，可通过追踪火山机构内部反射能量较强、较连续的同相轴划分期次，但这种划分仅仅作为一种推测，准确性不强.地震剖面上期次界面与旋回界面的差异在于:旋回界面可以在整个区域进行追踪，界面上下岩层同相轴在其上出现底超、削截等现象，而期次界面只在火山机构内部可以追踪，期次上下同相轴多为平行或亚平行(图 1b).笔者以期次作为地震剖面上能够识别出最小单元，期次之下还可以在井上根据相序细分出冷凝单元和储层流动单元.

在火山机构边界的约束下，在有钻井控制的部位，根据钻井约束下的地震期次界面识别进行火山机构期次识别，在没有钻井控制的部位，则通过追踪火山机构中连续性较强的同相轴进行期次划分(图 2a)，在主干剖面上将研究区火山机构划分为26 个期次.其中VE-Ⅴ火山机构期次最多，第1、2、4、5、8、9期火山岩由主火山口喷发形成，第3、6、7 期为侧翼火山口喷发产物(图 2b).

在盆地火山岩研究中，由于火山岩非均质性较强，侧向变化快，对盆地内火山岩岩性的横向预测还存在很大的困难，而火山岩岩相相对较稳定，并且岩相控制着储层孔隙和裂隙的发育^[28]，所以在腰英台地区营城组火山机构解剖中，以岩相作为内幕解剖的研究对象，在火山机构内部期次精细划分的基础上，以期次为框架，在钻井岩相的控制下进行横向展开，结合地震相特征^[29~34]，可很好地在剖面上进行火山岩亚相划分(图 3a).

图 3

Fig. 3

图 3 腰英台地区火山岩岩相(a)和储层(b)二维空间展布特征 Fig. 3 The two-dimensional expansion feature of volcanic facies(a) and reservoir (b) in Yaoyingta regional

基于确定有效储层、为储层预测提供依据的目的，利用钻井孔渗资料将研究区储层分为四类，一类储层为高孔-高渗型(孔隙度≥10%，渗透率≥3×10³μm²)；二类储层为中高孔-中高渗型(10%>孔隙度>7%，3×10^-3μm²>渗透率>0.3×10^-3μm²)；三类储层为中低孔-中低渗型(7%≥孔隙度≥4%，0.3×10³μm²≥渗透率≥0.1×10^-3μm²)；四类储层为低孔-低渗型(孔隙度<4%，渗透率<0.1×10^-3μm²).在盆地火山岩的研究中发现，火山岩相与储层有较好地对应关系，喷溢相上部亚相、爆发相热碎屑流亚相、火山通道相火山颈亚相储层物性相对较好^{[35, 36]}，由此可知，火山岩亚相可以较好地约束储层的发育.结合单井储层分类，在火山机构内部亚相空间展布特征的限定下进行火山机构储层的对比与划分(图 3b).

(1) 采用旋回-火山机构-期次三级地层格架划分方案，通过对各级别界面的地质-地球物理识别，结合岩性、岩相、地震相分析，将研究区营城组一段火山岩分为4个旋回，8个火山机构，在火山机构内部又可以划分26个期次.

(2) 在火山机构内部，期次是地震上可以识别的控制岩相和储层的最小单元.以火山机构及期次的地质-地球物理识别为基础，结合钻井资料，可进行岩相、储层逐级解剖，其对火山岩气藏的精细描述，水平开发井的布井均具有借鉴价值.