火山地层学的起源可以追溯到莱伊尔在1830~1866年间，对维苏威等欧洲第四纪火山的研究^[1].至20世纪中叶随着对火山研究的深入，人们越发认识到火山成因序列有其自身的规律性，需要专门的术语及其理论体系加以描述^[2].有火山物质充填的盆地即为火山岩盆地.在我国，无论是东部的中新生代盆地还是西部的古生代盆地，其下部断陷层序中常为火山成因序列，多属火山岩盆地范畴.继碎屑岩和碳酸岩^[3]，火山岩正成为油气勘探的重要接替领域.地震火山地层学(seismic volcanostratigraphy)是在火山岩盆地研究的过程中形成和发展起来的一门新兴学科，它是在火山地层学基础上，用地震资料识别火山岩盆地的地层形态、地层结构、组合样式、充填模式，及其所反映的构造背景.其方法是基于地震层序分析和地震相分析^{[4, 5]}.地震火山地层学在国际上处于形成和发展阶段，在我国还处在起步阶段.但由于它着眼于火山岩地层发生和发展的自身规律，而不是把火山序列当作沉积地层的附属物对待，是从全新的视角认知火山岩盆地，因此被认为是研究火山岩盆地的新途径，并显示出勃勃生机和强劲的发展势头.

火山地层学Einsele(2000)^[6]在回顾层序地层学发展历史时认为，关于异化地层(allostratigraphy)及其穿时界面(diachrones)的认识，是导致层序地层学兴起的主要动因.所谓异化地层，是指地层中的岩性、岩相界面与等时地层界面不一致、相互穿切(图 1)，不能直接用地层层序列律(即，先者在下、后者在上)分析这类地层的时空关系.层序地层学是"研究某一年代地层格架内，被剥蚀面或无沉积面及其相关整合面所围限的，具有重复性且通常具有成因联系之地层的岩石间相互关系"(Sequence stratigraphy:The study of rock relationships within a chronostratigraphic framework of repetitive，genetically related strata bounded by surfaces of erosion or nondeposition，or their correlative conformities)^[7].其基本思想方法可概括为"由表及里、逐一刻画"，即，首先识别层序界面，然后划分这些界面所围限沉积体的充填类型并进行物理刻画，进而建立充填类型(各种体系域)与基准面变化的关系，通过地震层序分析再造等时地层格架.

图 1

Fig. 1

图 1 异化地层段(段是异化地层的基本单元)，此处表 现为一个相域、包含三个被穿时界面围限的相类型(标识为 1，2，3)[6] Fig. 1 Allomember represented by a facies tract，consisting of facies types 1，2，3，bounded by diachrones[6]

层序地层学的理论和方法主要是针对沉积层序，对火山岩序列并不适用.但在这样一种研究地层学问题的基本思路的启发下，孕育了火山地层学(volcano stratigraphy)这一新兴的地层学分支.火山成因序列，其物质来源是地下火山活动的地表产物，其搬运和分散方式有岩浆流、碎屑流、空落堆积及其它们的改造和再搬运产物^[8]，所形成的地层具有其自身的发生和发展规律，是不同于所有沉积地层的特殊类型"异化地层".与层序地层学的思想方法和研究问题的切入点类似(表 1)，火山地层学着重研究火山岩系的(1)层序界面，(2)界面内的地层基本类型、组合类型和充填类型，(3)地层充填样式和终止方式等物理地层学特征的地震识别，即，地震层序和地震相分析(地震火山地层学)，(4)通过地质属性-地震响应特征之间的关系，建立成因地层单元和地层对比关系.在此基础上，火山地层学着重研究火山岩盆地中火山作用与构造-沉积作用的关系，火山作用在盆地形成演化中的位置，火山作用与成盆、成烃、成藏的相关性，从而更加有的放矢地指导火山岩盆地油气勘探.类似于地震地层学，地震火山地层学是实现火山地层学研究目标的地震方法学.

表 1(Table 1)

表 1 层序地层学/地震地层学与火山地层学/地震火山地层学关系与比较 Table 1 Relationships amongst sequence stratigraphy/seismic stratigraphy and volcanostratigraphy/seismic volcanostratigraphy

表 1 层序地层学/地震地层学与火山地层学/地震火山地层学关系与比较 Table 1 Relationships amongst sequence stratigraphy/seismic stratigraphy and volcanostratigraphy/seismic volcanostratigraphy

地震火山地层学主要基于地震相分析，即，地震相单元的成像和地质解译.然而，火山成因序列通常用地震反射资料难以清晰成像，因为它们在地震上很不均匀，岩石单元内的反射多半是干扰现象或相干噪声，如转换波和短多次波.因此按照常规方法难以直接解释火山岩系内部反射的地质含义.但另一方面，地震相单元的反射轮廓能够在某种程度上提供成像地质体地质属性的内部信息.地震火山地层学就是力图通过一一建立火山成因堆积单元与地震相单元的响应关系，然后基于地震相单元的反射轮廓进行地震-地质解译，从而在一定程度上规避火山岩系内部成像差的问题.在理想状况下，通过钻探特征地震相单元，就能够逐一建立各类火山成因岩系的地震-地质属性关系，以此为解释模板就能建立起全区的火山成因序列等时地层格架和对比关系.然而，无论盆地的勘探程度如何，也不可能把所需要的地震相单元都有效钻穿.因此实际研究中，需要运用火山岩系发生和发展的过程分析(包括现代火山知识)、露头剖面和区域研究等相关结果，以提高成像单元的火山地层学解译精度.

向(国外)火山地层学主要源于现代火山和内陆盆地研究，而地震火山地层学主要源于大陆边缘盆地研究.二者起源不同、应用方向也不同，但又互不可分、相互补充.它们分别侧重于火山岩系的地质相和地震相研究，是同一问题的两个侧面，因此目前既显示出逐渐融合的态势，又保持了两个主要研究方向，即，陆缘盆地和陆内盆地.

如欧洲北海等被海水所覆盖的大陆边缘盆地，相对于陆地盆地其勘探难度更大、且地震资料精度偏低.但另一方面，由于这类盆地中单井钻探费用特别高，必须保证足够高的钻探成功率才会有经济效益，因此对地下地质研究就提出了更高的要求.而客观上，这些火山岩大陆边缘盆地的地质条件又是十分复杂的，这就迫使人们用新的视角去认知这些盆地.地震火山地层学正是在这种产业需求的推动下产生和发展起来的.在火山岩大陆边缘盆地研究中，地震火山地层学的主要任务是，通过综合研究现代和古代大型火山岩省的露头剖面、火山岩建造、地质模式和地震解译结果，(1)描述和论证特征火山地震相单元的代表性实例(典型解剖)；(2)论证这些典型火山单元的代表性地震和岩石物理特征；(3)指出这些火山地震相单元的建造过程.此外，通过地震资料进行区域构造解释和古火山学研究^{[4, 5]}.

Planke等(2000)^[4]和Berndt等(2001)^[5]通过对大西洋两岸和澳洲西海岸大陆边缘火山岩盆地的系统研究指出，具备一定规模的玄武质火山喷发岩建造，往往具有其独特的形态和地震属性.这些取决于喷发和就位环境，包括岩浆性状及其所含挥发份多少、运移过程中和就位时与水遭遇情况，还包括盆地裂陷条件、盆地轮廓和火山岩系被剥蚀情况等.藉此他们总结出一整套称之为地震地层学子集(subset of seismic stratigraphy)的地震火山地层学术语，用以解译地震反射数据所成图像的火山堆积单元的地质含义.该方法重在建立地震相单元与火山岩相单元的响应关系.已经在火山岩陆缘建立起的16种特征性火山地震相单元分别为:(1)向陆流(Landward Flows)、(2)熔岩三角洲(Lava Delta)、(3)内流(Inner Flow)、(4)内向海倾斜反射(Inner SDR，Seaward Dipping Reflectors)、(5)外高(Outer High)、(6)外向海倾斜反射(Outer SDR)、(7)外平原(Outer Plain)、(8)转换边缘熔岩流(Transform Margin Flows)、(9)罗弗敦陆缘熔岩流(Lofoten Margin Flows)、(10)凝灰岩席(Tuff Sheet)、(11)浅层侵入体(Shallow Intrusions)、(12)火山突起(Volcanic Protrusions)、(13)穹隆(Dome)、(14)岩床侵入体(Sill Intrusions)、(15)莫霍面(Moho)、(16)底垫顶部(Top Underplating).16 种地震相与火山岩相关系见表 2.

表 2(Table 2)

表 2 裂谷型火山陆缘主要火山成因序列的地质相单元及其地震反射特征 Table 2 Dominant geological characteristics and seismic facies analysis of the main volcanogenic successions on rifted volcanic margins

表 2 裂谷型火山陆缘主要火山成因序列的地质相单元及其地震反射特征 Table 2 Dominant geological characteristics and seismic facies analysis of the main volcanogenic successions on rifted volcanic margins

火山陆缘构造岩浆模型的建立，是这些地震相-火山岩相响应关系应用的成功范例.该模型将裂谷陆缘火山活动划分为5 个阶段(地震相单元参见图 2):(1)湿沉积物和广盆背景中的爆炸式火山作用；这是在湿盆或浅海环境进行的初始小体积火山作用.该阶段的火山堆积物位于向陆流之下.(2)陆上溢流火山作用，沿着古海岸线形成吉尔伯特型熔岩三角洲；这是火山中心向海拓展过程中火山作用形成的大体量溢流熔岩，构成向陆流.同时，向陆流的陆侧边缘带会遭受同生剥蚀作用，形成吉尔伯特型火山碎屑与熔岩三角洲；该三角洲体发育于早期裂谷的峡谷之中、处于断崖与薄层玄武岩流/火山碎屑物(内流)之间.(3)接续的陆上溢流火山作用，充填于窄的裂谷盆地中；中心裂谷带向海拓展过程中持续沉降形成了楔形可容纳空间，溢流火山作用物正好充填于其中、形成内SDR.(4)浅海爆炸式火山作用，喷发轴已沉入水下.随着沉降继续火山喷口将最终沉入海平面以下，气水岩浆相互作用式喷发导致玻璃质火山碎屑建造、形成外高.而外高迅速剥蚀会引起其周围盆地中的火山碎屑充填.(5)深海片流或枕状玄武质火山作用.由于不断增加的水压会阻止爆炸式火山作用，最后的火山地震相单元又变回到熔岩流，构成以枕状熔岩和片流熔岩为主体的外SDR.然后，由于正常洋壳的海底扩张使火山作用继续进行.

该模式中还强调了剥蚀和再搬运在陆上及浅海阶段的重要性.在这里，地震火山地层学提供了裂谷陆缘演化的基本框架，限定了前火山盆地的轮廓、各个构造岩浆事件的相对时间、火山岩的总量、古海岸线位置和陆缘沉降史.这些参数基本上能够完整表述火山陆缘和大型火山岩省的形成过程.图 2 为火山陆缘断面示意图，指出了火山陆缘的主要火山地震相单元，具有一定的全球普适性.Rey等(2008)^[9]基于该模式、综合运用重磁震资料在西澳洲的印度洋陆缘，识别出与火山喷出作用有关的向陆流、SDR(向海倾斜反射)和火山隆起等3 个火山地震相单元，另外，还识别出与陆缘构造岩浆演化有关的4个地震相单元，即，穹窿、莫霍面、底垫顶面和岩床侵入体.由此进一步说明，虽然火山陆缘盆地中火山岩系发育会具有各自特点，但它们还保持了某些共性的东西(如，SDR 和向陆流等).

图 2

Fig. 2

图 2 火山陆缘横断面示意图，表示火山喷发地震层序(阴影)分为四个地震相单元内插图表示在大西洋东北岸识别 出的额外地震相单元.双箭头范围表示推测的就位环境.黑点及其下垂线表示钻井位置及其所揭示的地震相单元深度.SDR向海倾斜反射. Fig. 2 Schematic volcanic margin transect showing the volcanic extrusive sequence (shaded) divided into four seismic facies units4. Inset shows additional facies units commonly identified in the northeast Atlantic. Proposed emplacement environment s shown by arrows. Wells (solid circle with vertical line) schematically located where drill holes penetrate corresponding seismic facies unit. SDR，seaward dipping reflectors.

盆地火山岩是一个复杂的异质多相体系，地震火山地层学研究的着眼点是划分构成火山岩系的基本类型、组合类型和充填类型，即，把复杂体剖析成简单体、并加以整体研究.这有如从元素到单质、再到化合物研究化学物质的思路.Single等(2004)^[10]按观测尺度将火山堆积物分为5 级异质多相序列.一级为火山岩省；二级为地震相单元；三级为火山岩相和相组合；四级为可于剖面尺度加以研究的异质多相最小单元；五级为显微镜下可观察的特征.这种关于火山岩类异质多相体系级别的划分，是借鉴层序地层学的层序分级思想.较为成功的范例表现在洪泛玄武岩研究中，它把复杂的火山堆积体分解成15种亚相单元(基本类型)和13 种单元组合(组合类型).15 种亚相单元(intrafaciescomponents)包括:(1)隐晶质边缘(用英文aphaniticmargin 首字母表示为[a]，以下同)；(2)红玄武土[b]；(3)同心环状条带[c]；(4)前积状(碎屑)熔岩[f]；(5)注入构造[i]；(6)重荷构造[l]；(7)柱状节理[j]；(8)厚层熔岩[m]；(9)斑状结构熔岩[p]；(10)碎石面或松散层[ra]；(11)绳状面[rp]；(12)倾斜岩片[si]；(13)凝灰质层[t]；(14)气孔带[v]；(15)中粗晶熔岩[xl].13种单元组合(componentassociations)包括:(1)风化壳，包含的亚相单元为[b，i，l，m，ra，t，v]，即，在熔岩风化壳界面及其附近发育有红玄武土[b]、熔岩侵入到沉积层中的注入构造[i]、厚层熔岩[m]、碎石面或松散层[ra]、凝灰质层[t]和气孔带[v]，以下同；(2)火山通道/岩浆供给管道[c，m，i，j，v，xl]；(3)岩脉/网状岩脉[a，i，j，p，si]；(4)熔岩流底面[a，i，l，ra，v]；(5)指状分叉熔岩流[a，c，i，l，m，v]；(6)熔岩流核心[i，j，m，p，xl]；(7)熔岩流顶(未风化)[a，ra，rp，v]；(8)碎玻质火山角砾岩[a，b，f，ra]；(9)含气孔片状熔岩流[a，i，j，l，m，v]；(10)厚层状熔岩被[a，i，j，l，m，v]；(11)枕状熔岩[a，c，i，m，v]；(12)岩床[ai，j，p，si，xl]；(13)火山碎屑[b，i，l，p，t].

然而在宏观尺度上，盆地内火山充填类型的研究更具实际意义.Jerram(2002)^[11]把洪泛玄武岩分为11种岩相或相组合(即，充填类型):(1)平坦经典熔岩流相，扁平、侧向延伸宽、厚层(~50 m)，流动距离几到几十公里，亦有达几百公里的.(2)复合辫状熔岩流相，交织绳状片泛熔岩流，厚达数米.(3)倾斜玻璃质碎屑熔岩，加积式前积层，几米到几万米厚，代表喷发物于湖或海水中就位.(4)池塘流，大陆洪泛玄武岩(CFBs，continental flood basalts)常见，熔岩流充填先前洼地，厚度>100m.(5)岩床相，常见于CFBs底部与沉积层接触面附近，似阶梯状、碗状.(6)席状岩墙，常见于CFBs岩浆中心部位，密集的薄层岩墙切割先期地层.(7)低角度下超或上超，由不同源、不同方向的熔岩流叠置而成.(8)火山不整合，见于不同期次的平坦经典熔岩流相之间；代表源于不同喷发中心的熔岩流，先期已被剥蚀，后期超覆其上，但若上下岩相相同则难以识别.(9)上超或埋藏不整合，见于不同期次平坦经典熔岩流相与复合辫状熔岩流相之间的上超面.(10)盾状火山，常与复合辫状熔岩流相有关，多见于CFBs的底或顶(火山活动开始或结束期).(11)沉积夹层，夹于火山岩系中的沉积岩，常见于CFBs底部(此时的火山与沉积作用都活跃).

上述火山地层的15 种基本类型、13 种组合类型和11种充填类型，是关于火山堆积物不同级别异质多相体的成因-形态描述(图 3).前两者间的包容关系是清晰的，而充填类型与前两者的关系以及三者与地震相单元的关系尚在进一步探索中.由此可见，内陆盆地地震火山地层学在国际上也还处于形成和发展阶段.尽管如此，上述三级描述已初步构成了基性火山岩系物理火山学研究的基本概念框架，为认识火山岩系本身及其盆地充填特征奠定了一定基础.目前它们的应用主要体现在以下四方面.首先，在限定火山岩顶底面和不整合面之后，详细刻画这些界面所限定的火山岩系的充填类型，从而可以建立研究区火山岩系的三维展布模式.第二，通过各火山岩单元岩石物性测量(Vp 和密度等)把上述火山岩系的三级刻画结果用作为地震解释的模板.第三，根据火山地层的垂向序列关系，建立地层单元与火山演化的关系，进而揭示成因地层序列.例如，根据火山堆积物与火山口发育的关系划分出前火山口、后火山口和后期三套地层单位^[12]，从而揭示了看似孤立的火山堆积物之间的内在联系.第四，根据火山成因地层序列建立区域对比关系，例如，从火山岩系形成过程分析、确定其所属的三种可能对比关系，即，可直接对比、复杂对比关系或不可对比^[13].

图 3

Fig. 3

图 3 大陆洪泛玄武岩(CFBS)相变尺[10].左列表示最小级别异质多相(四级)可在野外剖面进行研究；给出了亚相及其组成单元.中列:火成岩序列公里级架构属性的洪泛玄武岩相和相组合.右列:地震尺度相，几十公里架构尺度，被认为是二级异质多相.(一级异质多相是关于火成岩省规模的洪泛玄武岩架构分析.五级观测是显微水平) Fig. 3 Scales of facies variation in continental flood basalts (CFBs)[10]. Left column shows the smallest level ofheterogeneity (fourth tier) that can be studied in the field. The scales of intrafacies and their constituent components aregiven. Middle column: flood basalt facies and facies associations from kilometre-scale architectural features of the igneoussequence. Right column: seismicscale facies cover architectural scales of tens of kilometres and are considered to be secondtier heterogenities. (First tier heterogeneity is the analysis of flood basalt architecture on the igneous province scale，andfifth tier observations are at the microscopic level)

南海盆地北部陆缘带迄今已有30余口井钻遇中、新生代火山岩；露头剖面和钻井共同约束的重磁震综合解释识别出火山岩体80余个；它们自陆向海时代变新、基性火山岩显著增多、岩体规模也明显变大¹⁾.图 4是对钻遇火山岩井段的岩性和时代统计结果.从时代看，中生代火山岩以酸性岩为主，古新统和始新统中基性组分渐增但总体以成分多样为特征，中新世及以后均为单一成分玄武岩.火山作用与中-新生代构造演化、成盆作用及盆地充填(珠江口盆地)，表现出显著性对应关系.四期火山作用之间有三个转折点，它们分别对应于南海北部陆缘从活动向被动转化、南海扩张一期和二期.自晚白垩世末至新生代初，南海北部大陆边缘性质由挤压向伸展转化，火山作用方式表现为中基性组分增多.成分单一的大规模玄武岩浆喷发(恩平组)，对应于南海盆地第一次扩张，即，初次出现洋壳，并表现为裂谷作用从陆相过渡为海相.玄武岩浆活动高峰期对应于南海盆地第二次扩张、洋壳范围扩大，同时表现为盆地大规模坳陷和主造礁期开始.

图 4

Fig. 4

图 4 南海北部陆缘带火山岩分布特征及其与构造演化和盆地充填的配置关系，据此可将新生代盆地演化分为前裂谷、同裂谷和后裂谷三个阶段. 直方图依据中海石油研究中心钻井资料(其中钻遇火山岩37 口井)统计得出地层划分据中海石油研究中心勘探资 料和文献[26〜28]编制；火山岩年代据岩石测年和中海石油钻井层位的标定，源自中海石油研究中心资料和文献[22, 28]；沉积相据文献[29, 30]，主造礁期据文献[31, 32]；南海扩张一期和二期据文献[33]，陆缘性质转化据文献[34]； 火山岩规模和迁移特征据过井剖面火山岩体重磁震综合解释和平面填图结果1) Fig. 4 Time and space associations between volcanic rocks and basin dynamics/fillings on South China Sea margin，the Cenozoic basin evolution can be accordingly classified into pre-，syn- and post-rift stages.

1) 王璞臖，孙晓猛，唐华风等.2010 南海北部深水区及邻区基底构造与火山作用研究.国家科技重大专项课题子课题研究报告和图册.2010年12月

Menzies 等(2002)^[14] 指出火山型裂谷陆缘(volcanicriftedmargins)的形成是个演进过程，是侵出玄武岩浆作用、侵入岩浆作用、伸展、隆升和剥蚀共同作用的结果.影响这些过程间时空关系的因素包括板块构造体制，先存岩石圈的厚度、组成和地温梯度，上地幔的温度和性状，岩浆产率和优势气候系统.从大陆洪泛玄武岩浆作用(或大火成岩省的形成)到洋脊过程(或洋中脊玄武岩)的过渡，标志着从前裂谷到同裂谷的转变，同时形成陆上和/或海水下的向海倾斜反射系列，并沿着大陆裂谷边缘产生显著加厚的(达15km)新生、高速下地壳.由以上表述并结合表 2，可知SDR的基本地质属性包括:① 岩性，是一套厚层-楔状玄武质火山作用堆积物，可以含各种沉积夹层；②岩相，以陆上喷发/就位为主的爆发相和溢流相组合；③充填特征，属裂谷盆地断陷式充填或发育于洋底扩张的陆上阶段^[15]；④喷发方式和类型，沿超岩石圈断裂裂隙式喷发为主，但其类型可多样从夏威夷式温和溢流型到气水岩浆相互作用的猛烈爆炸型均有；⑤ 构造-火山作用，陆壳持续伸展、断裂切割不断加深、火山作用持续加强并达到陆上火山作用的高峰阶段，火山喷发中心轴逐渐沉没海底；⑥沉积环境，陆相及其向浅海相过渡.

苏格兰、纳米比亚和哥伦比亚河大陆洪泛玄武岩的研究结果显示^[11]，许多CFBs都是双峰式的，即，它们由铁镁质火山岩(玄武岩、玄武质安山岩及其火山碎屑岩)和酸性火山岩(流纹岩、英安岩、凝灰岩等)共同组成.然而，随着裂陷作用的持续，大陆洪泛玄武岩逐渐过渡为洋中脊玄武岩，基性组分成为主导.南海陆缘新生代火山作用变化特点表明(图 4)，古新世和始新世为多成分陆相火山岩；渐新世以后喷发中心轴逐渐浸没到海平面之下(浅海环境)，单一成分玄武岩浆作用占据了统治地位.始新世与渐新世之间，火山作用特征发生了最显著的变化，同时沉积相也由陆相为主变为海相为主，这些通常被认为是陆缘盆地演化从前裂谷期进入同裂谷期的标志^[14].从火山作用与成盆和盆地充填的关系，可将南海陆缘盆地演化分为前裂谷(pre-rift)、同裂谷(syn-rift)和后裂谷(post-rift)三期.这些特点与火山型裂谷陆缘的构造-火山作用特点相符.另外，39口钻井揭示火山岩的岩性、岩相和喷发类型研究结果¹⁾，也与上面讨论的SDR 的地质属性相符.

笔者在南海陆缘带选取104条21000km 骨干地震剖面1)，尝试用地震火山地层学的概念框架进行重磁震-地质综合研究.在南海地区珠江口盆地，初步识别出类似于向海倾斜反射(SDR)、向陆流、外高以及玄武质火山岩顶面(TB)和供给岩墙等地震反射特征.这些地震相单元的地震特征及其地质解释列于表 3.图 5是过HJ15-1-1钻井的地震剖面.该井钻进火山岩系顶面以下249m.其中上部172m 为火山成因序列，岩石组合为玄武岩、玄武质火山碎屑岩/凝灰岩、火山沉积岩和沉积岩夹层(砂岩、粉砂岩和泥岩)；岩相特征为溢流相> 爆发相~ 火山沉积相；沉积相为陆相河湖环境.下部77 m 为砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤和泥炭，以沼泽相沉积为主.于钻井火山岩系顶面见到明显的风化壳/剥蚀面特征(图 5e)，表现为岩性和岩相突变，高伽马、低密度和低声波.钻井揭示的地层序列关系暗示，火山作用先经过湿沉积物-岩浆相互作用阶段(下部的沼泽环境)，然后进入陆上火山喷发阶段.这与Planke等(2000)(文献^[4]中图 10)所描述的火山陆缘演化5 个阶段中的前3个阶段相吻合(参见本文3.1节).

表 3(Table 3)

表 3 南海北部陆缘珠江口盆地过HJ15-1-1井地震剖面地震相单元特征及其地质解释(与图 5对应) Table 3 Dominant characteristics of the main volcanic extrusive seismic facies units on the northern margin of the South China Sea Basin (corresponding to Fig. 5)

表 3 南海北部陆缘珠江口盆地过HJ15-1-1井地震剖面地震相单元特征及其地质解释(与图 5对应) Table 3 Dominant characteristics of the main volcanic extrusive seismic facies units on the northern margin of the South China Sea Basin (corresponding to Fig. 5)

图 5

Fig. 5

图 5 珠江口盆地NW-SE向地震火山地层综合解释剖面 (a)沿测线重磁异常.(b)过井地震剖面.其中TB-火山岩系顶面反射；InnerSDR-内向海倾斜反射；Landward lows-向陆流；Outerhigh-外 髙；Feederdikes-供给岩墙；Tg-前新生界顶面.(c，d)局部放大地震剖面.其中SDR内部箭头指向髙振幅反射.(e)钻井综合图，恩平组. Fig. 5 Seismic profiles，gravity-magnetic anomaly and well-logs showing l^acies units across the northern margin of the South China Sea Basin

松辽盆地火山岩勘探取得了令世人瞩目的成就^[16]，但也遇到了前所未有的困难.就盆地火山岩而言，先期侧重于火山岩相研究，认识到岩相对储层的控制作用是显著性的^[17].但在与地震结合中发现，与储层密切相关的火山岩亚相的地震识别通常比较困难，因此提出火山机构-岩相组合的划分和地震识别问题^[18].地层对比是火山岩储层预测的基础，但由于火山岩系的建造方式明显不同于沉积岩类，除垂向和侧向等类似于沉积岩的加积方式外，还有造丘和穿切等特殊建造方式.因此，火山岩序列等时界面的性质及其确定和识别，都有别于沉积岩系，也更加复杂和困难.为此，笔者近年尝试用火山地层学方法，刻画松辽盆地营城组火山岩序列.其基本思路是先找等时界面，再区分充填类型，最后进行成因地层对比.现将初步研究结果叙述如下.

松辽盆地营城组火山岩序列的等时地层界面包括四种类型，即，组、段、旋回和期次.它们的关系是组内划分段，段内划分旋回，旋回内包括期次和冷凝单元(冷凝单元是火山岩系中级别最小的等时界面，但由于其范围小、通常只限于剖面尺度、难以对比，故在此不作讨论).其中，组和段的界面属于地层界面；而期次及冷凝单元的界面发育范围局限、难以大范围侧向追踪.所以，盆地火山地层学研究和对比，主要是研究旋回界面.在旋回界面内部，划分充填类型.在松辽盆地营城组火山成因序列中已经识别出5种主要充填类型，即，垂向加积、侧向前积、披盖沉积、造丘和穿切.前两种充填类型与沉积岩系类似，垂向加积指地层向上叠置，侧向前积指向上和向外的建造同时进行.后三种充填类型为火山岩系所特有.披盖沉积(或堆积)指火山物质在相对低洼和相对隆起的地方均有堆积，但低洼的地方较厚、隆起的地方较薄，这通常反映的是火山碎屑流或基浪沉积^[6].造丘是指火山熔岩及其碎屑(熔)岩在火山口附近堆积成的火山岩复合体穹窿.穿切是指火山通道或火山输导系统，在向上运移火山物质的同时，对原有地层进行切割和改造以及新生火山物质的再堆积的综合结果.

图 6是松辽盆地徐家围子断陷营城组过井地震剖面(b)和火山地层解释结果(a).从火山地层学角度分析该套火山岩系，可识别出两类等时界面，一是组段顶和底界面，二是旋回界面.其中的旋回界面由钻井标定.在此基础上，识别出5种火山岩相和5种充填类型.充填类型与岩相/亚相的相关性明显，主要表现为以下规律性.①垂向加积:主要为爆发相热基浪亚相和火山沉积相；②侧向前积:以爆发相热碎屑流、热基浪和空落亚相为主；③ 披盖沉积:以爆发相热基浪亚相为主亦见火山沉积相；④造丘:仅见于近火山口相组合，以火山通道相和侵出相为主；⑤穿切:仅见于火山口中心相带下部，多为火山通道相次火山岩亚相及火山颈亚相.穿切充填具有穿时性，即，可切过先存等时界面(旋回界面).通过等时界面、充填类型、岩相/亚相，及其相互关系分析，使得复杂火山岩系之间的叠置关系和对比关系变得较为清晰了.这对于理解火山岩系的成因序列和储层对比，无疑会有所帮助.

图 6

Fig. 6

图 6 松辽盆地营城组一段火山岩系充填类型和旋回对比(a)和对应地震剖面(b) Fig. 6 Volcanic facies associations and cycle correlation of the Yingcheng Formation in northern Songliao basin (a，interpretation； b，seismic proiile)

从国际研究现状和陆缘-陆内比较来看，内陆盆地中有关火山岩系的基本类型、组合类型和盆地充填类型的研究精度高，已经获得一系列地质含义明晰的结论，且已藉此实现了基于过井地震剖面的火山岩序列三维高精度对比.另一方面，对于陆缘盆地，在几十公里的宏观尺度上，有关地震相与地质属性之间的响应关系研究，已经形成一系列具有一定全球普适性的模式和认识.即，陆内盆地的中小尺度地震相-火山岩相的研究精度高；而陆缘盆地的大尺度地震-地质单元的研究成果更加成熟.二者取长补短、互相借鉴，将成为今后地震火山地层学研究值得注重的方向.我国的陆缘盆地，尤其是陆内盆地的火山地层学/地震火山地层学研究尚处于起步阶段.立足我国盆地火山岩特点(如，中生代酸性火山岩发育、新生代以基性岩为主)，借鉴国外研究经验，将国外陆内盆地与陆缘盆地研究的两大优势结合起来，力争一起步就实现两条腿走路，有可能使我们在短期内赶超国际先进水平.

南海海盆是被四周的地壳断裂和岩石圈断裂所围限的菱形盆地，边缘构造性质具有不同特点^[19].东部边缘为台湾-吕宋岛弧和马尼拉海沟；南部边缘为巴拉望海槽，走向大致为北东向；西部边缘为越东陆架，走向为南北向；北部边缘为华南陆架，走向大致为北东向.前人基于板块构造背景、地球物理资料和热模拟研究，从动力学及构造属性上对南海陆缘性质进行了系统论述^{[19~23, 35~38]}，部分划分结果及其与本文的对比列于表 4.

表 4(Table 4)

表 4 南海陆缘性质 Table 4 Interpretations of South China Sea continental margin

表 4 南海陆缘性质 Table 4 Interpretations of South China Sea continental margin

Menzies(2002)^[14]将火山型裂谷陆缘分为5类8型，并用8项指标加以标识.表征火山型陆缘的8项指标及其与南海北部陆缘的对比如下:① 现存陆上火山岩厚度(南海北部，文昌组和神狐组200~300m，如LH1-1-1 神狐组的281 m 玄武质岩类)；②70%~80%玄武岩喷发的时限(南海北部，恩平组到珠江组32~16.5 Ma)；③ 酸性火山岩年龄(玄武岩期前、同期和期后)(南海北部，只发育在玄武岩期前65.5~32 Ma)；④火成作用与构造(前裂谷、同裂谷和后裂谷)(南海北部前、同和后裂谷期均有火山岩发育，见图 4)；⑤前岩浆隆起的估计规模(南海北部，不清楚，但新生界底界Tg 反射层于LF35-1-1井见0.5s约500~625m 的中生界厚度被剥蚀^[25]；⑥向海倾斜反射序列存在与否(南海北部，于珠江口盆地局部可见，如图 5)；⑦ 高速(~7.4km/s)下地壳存在与否(南海北部存在，以7.1~7.4km/s为主^[23]；⑧大于10km 厚的新生铁镁质壳存在与否(南海北部，可能存在，李家彪等(2008)称之为底侵的高速下地壳，最厚达12km^[23]，可能属于此类).

与典型火山型裂谷陆缘相比，南海北部的上述②到⑧项共7个指标均与火山型陆缘的特征相似，尤其与格陵兰-不列颠之间的UK 一侧火山陆缘更为接近^[14]，属三种典型大西洋型(火山、非火山、转换)被动陆缘之一^[6].但其陆上火山岩厚度(指标①)偏薄，即，典型的通常大于1000m，而南海北部的通常小于500m.其可能原因有两点，一是其陆上洪泛玄武岩原始就不很发育，二是后期剥蚀量较大.南海北部陆上玄武岩浆作用主要见于神狐组和文昌组，这时期本区经历了神狐运动和珠琼运动一、二幕^[23].因此推测，差异块断导致陆上玄武岩序列的普遍和不均匀剥蚀，可能是造成陆上玄武岩残余厚度薄的重要原因.由类比可见，南海北部陆缘东段，总体上具备火山型裂谷大陆边缘特点.但考虑到陆上洪泛玄武岩的已识别厚度(偏薄)和现有地震资料精度(偏低)等因素，暂且称其为准火山型裂谷大陆边缘较为适宜.

本文获东北亚生物演化与环境教育部重点实验室、吉林大学"211"工程三期建设项目和2009年教育部基本科研业务经费("吉林大学创新团队发展计划")项目支持.