2011, Vol. 54
松辽盆地徐家围子断陷火山岩气藏勘探的突破[1]，显示了地震勘探方法在火山岩地层中取得成功.营城组地震地质解释的认识在于:(1)对营城组是火山岩地层的认识；(2)对松辽盆地周缘露头区营城组地形和火山机构(岩性和岩相的配置)的认识；(3)地震剖面火山地形和火山机构的认定，以及井-震联合的岩性、岩相分析[2, 3].随着徐家围子断陷火山岩勘探的进展，地震资料品质的提高和探井的增加，地震解释精度也不断提高[4]，同时地震与航磁的联合解释也得到开展[5].地震-地质解释中建立了火山岩相-地震反射特征的表达，如热碎屑流亚相+热基浪亚相:席状-楔状披盖，中低频，中弱振幅，连续性差[3, 6]，但不能完全满足当前勘探开发的需求.目前成型的地震特征描述体系多针对沉积岩地层(碎屑岩和碳酸盐岩)，是关于沉积岩岩性、结构、构造和沉积作用以及控制因素的解释[7].这个描述体系不适合或不完全适合火山岩地层.
针对火山岩地层的地震特征地质解释的描述体系是需要确立的.其意义在于:(1)可以广泛精细地了解火山作用、火山岩时空赋存规律及其地震响应，有利于油气勘探开发，如开发中储层流动单元研究[8]；(2)可与沉积岩地层的地震反射特征进行对比，有益于研究人员的交流.本文利用徐家围子断陷营城组火山岩地层地震勘探的成功经验和实例，论述火山岩地层的地震反射特征和可能的地震-地质联合解释.
2 火山岩地层火山岩地层(Volcanic stratigraphy)[9]是指以火山岩为主并与沉积岩共生的地层.火山物质在地表堆积，基本呈层状分布，随着盆地沉降被全部或部分保存.在熔岩和沉积岩间存在逐渐过渡的岩性系列，包括熔岩、碎屑熔岩、火山碎屑岩、沉积火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩和沉积岩[10].火山碎屑有三大类型:岩浆源(原生)碎屑、同源碎屑和异源碎屑[11].火山碎屑岩属于火山岩，但从地表堆积作用来看其也属沉积岩.
松辽盆地下白垩统营城组是一套火山岩地层[3, 12].营城组分四段:营一段为酸性岩段，营二段为沉积岩段，营三段为基性-酸性岩段，营四段为砾岩段，其中营一段和营三段是火山岩地层.空间上火山岩地层常呈火山岩和沉积岩相间发育.以营一段为例，高地形处为火山机构，是火山岩发育中心，而低地形处发育沉积岩.
火山岩地层的形成机理包括火山作用和沉积作用.火山作用指地下岩浆通过导浆通道喷出地表的全过程，既包括火山喷发及与之有关的沉积作用，也包括与火山喷发有联系的侵入作用[13].火山作用产物为侵出体、熔岩流、火山碎屑和相关流体.与侵出体有关的作用是岩浆挤出和冷凝作用；与熔岩流有关的是喷溢作用、地面流动和冷凝作用；与火山碎屑有关的是喷发作用、碎屑柱垮塌作用、基浪作用、热碎屑流作用和漂浮-空落作用.本文的沉积作用是指与火山作用有联系的和火山地区周围的沉积作用.火山作用和沉积作用分别会形成具有一定地层结构的地质体，形成火山岩地层.
3 用于描述的地震特征和可能的地质解释用于描述地震特征的参数有振幅、频率和连续性等物理参数，也有内部反射结构和外部几何形态等几何参数.对于沉积地层，这些地震参数已有成型的地质解释[14]，然而如何用这些地震参数解释火山岩地层呢?
3.1 实例徐家围子断陷营城组火山岩油气藏勘探，为火山岩储层的地震-地质解释积累了大量珍贵素材.井旁地震描述为地震属性的火山岩内涵的解释提供了对比基础.图 1 是徐家围子断陷过SS2-1 井、SS2-7井和SS203井剖面营城组三段火山岩地层结构图.这套火山岩分为上、中、下三部分[15]，相当于三个火山喷发旋回，其中上部旋回由2个亚旋回组成.下部旋回以熔岩为主，有少量火山碎屑岩.岩相以溢流相为主，夹2层爆发相.相分析显示火山口应在断层F1附近，已遭受严重剥蚀.中部旋回以火山碎屑岩和熔岩为主，岩相以爆发相和溢流相为主，火山通道相也有发育.相分析显示火山口在断层F2附近，不在剖面内，因为火山通道相以夹层产出，缺少主体.该旋回也遭受强烈剥蚀.上部下亚旋回以熔岩和火山碎屑岩为主，岩相主要为溢流相和爆发相，但火山通道相分布扩大.相分析显示火山口在断层F2 附近，更靠近剖面位置，地层丘状外形显示出火山机构的核心位置.上部上亚旋回以熔岩和火山碎屑岩为主，岩相主要为溢流相、爆发相、侵出相和火山通道相，远离断裂一侧发育火山-沉积相(推测).相分析显示火山口在断层F2附近，更靠近剖的位置，火山通道相和侵出相分布范围明显扩大，火山机构的核心位置更加明显，侵出相当属火山机构核心的一部分.
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图 1 徐家围子断陷营城组火山岩相的井-震联合解释 (a)原始地震剖面；(b)地质解释剖面. Fig. 1 Volcanic facies interpretation of well-seismic of Yingcheng formation in Xujiaweizi faulted depression |
这是根据野外露头火山地层岩性-岩相模式，利用钻井岩心，结合地震反射特征的解释结果.如果单纯研读地震剖面，多解性会明显增加.为了限制多解，结合井和井旁地震描述对火山岩地层的地震特征给出可能的地质解释是十分必要的.具体的解释见表 1~4.
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表 1 平行和发散反射结构的地震相解释 Table 1 Interpretation of parallel and divergent reflection of seismic facies |
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表 2 前积反射结构的地震相解释 Table 2 Interpretation of progradational reflection of seismic facies |
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表 3 丘状和披盖反射结构的地震相解释 Table 3 Interpretation of mound and cover reflection of seismic facies |
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表 4 充填反射结构的地震相解释 Table 4 Interpretation of filling reflection of seismic facies |
地震-地质联合解释的目标是使地震反射结构与地层结构趋向一致.需要在深入了解所解释地层的地层结构(包括形成机理)、在减小或消除噪音和增加有用地震信息两个方面联合研究.在了解地层结构方面，野外地质和钻井地质必不可少，以区分地层类型(火山岩地层或沉积岩地层).已成熟的地震地层解释区的模型和经验也具有借鉴意义.在地震资料处理方面，着重分析容许和限制解释的主要因素，如在地质解释前反射必须归位和压制噪声.地震反射的分辨率及解释地质细节的限制也需要研究.地震解释涉及到垂向(时间或深度)和横向(跨越的记录道数)的分辨率.在地质解释时，合成地震记录可以把测井与地震记录联系起来鉴别反射，确定同相轴是属于一个特定界面还是属于一系列界面[16].
对于火山岩地层的地震特征需有针对性的处理和技术运用.根据徐家围子火山岩发育的地质状况，特别考虑上覆沉积岩层对反射地震波的吸收和衰减，共反射弧叠加方法在火山岩成像中得到了成功运用[17]，提高了剖面的信噪比，增加了同相轴的连续性.在地震-地质联合解释中，利用波形分类计算和波形分类数(模型道)有助于火山岩相的识别[18]，利用相干体技术有助于火山机构的识别[19].前述的实例是已处理的地震剖面的地震-地质联合解释.对于火山岩地层的合理地震-地质联合解释，在深入了解火山岩地层的形成和埋藏机理是重要的，因此后述的地震-地质联合解释是结合形成机理进行的.对地震资料做出成功的地层学解释必须是原理、经验和想象能力[16]三要素的结合.
3.3 地震参数和解释振幅 振幅主要受顺地层层面的速度-密度差(波阻抗)大小控制.高振幅可以解释为高密度岩层或含有流体岩层；弱振幅可以解释为低密度岩层.火山岩地层中，高振幅可以是熔岩层和高密度热碎屑流岩层的反映，低振幅可以是细火山灰层和泥岩层的反映.中振幅可以解释为富含气孔熔岩层、低密度热碎屑流和热基浪岩层.
频率 频率与震源或激发条件有关，受地层厚度影响.流体含量引起的速度横向变化和地层厚度的横向变化会影响频率变化.频率横向变化快反映岩性变化大，频率稳定反映地层稳定.火山岩地层中，靠近火山机构频率高且横向变化大，远离火山机构则频率变化稳定.由于火山岩对高频成分发散现象比较严重，使得火山岩地层呈现出低频特征[20].
连续性 连续性取决于沿层面密度-速度差的连续性，是地层连续性的反映.连续性好反映沉积(堆积)条件稳定和低能，连续性差反映沉积(堆积)条件动荡和高能.火山岩地层中具有横向连续性的岩层既有熔岩层，又有热碎屑流层和热基浪层，但与沉积岩地层相比，连续性较差.
内部反射结构 反射结构在成因上是受层理类型和地层结构控制，是地层结构的反映.其是地震相地质解释的最可靠参数.
外部几何形态 外部几何形态是地震剖面上具有一定边界关系的某种反射结构在三维空间的几何学特征.几何外形和结构具有一定的相关关系.
内部反射结构和外部几何形态在地震相和解释中详细论述(表 1~4和图 2).
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图 2 一些火山岩地层地震相的外部几何形态 根据火山岩地层地震反射结构的确定的地震相几何形态可以与 Mitchum[14]的沉积岩地层的地震相的外部几何形态相比较，但具有不同的地质解释，具体见正文和表 1〜4. Fig. 2 Geometries of the outlines of some seismic facies (see text and Table 1 〜4) |
地震相是可以在区域内圈定的由地震反射层组成的三维地层单元，其反射结构、振幅、连续性、频率和层速度等要素，与邻近相单元不同.相最明显和最重要的特征是反射结构、边界关系或几何形态[14].根据内部反射结构可分为平行-发散、前积、乱岗-杂乱、空白-无反射和丘状-被盖.根据外部几何形态可分为席状、楔形、透镜状、丘状、充填状等(图 2).
平行-发散是一种地层层状结构的反映，包括层面、层理面、岩性面、岩相面以及间断面，是与地质体平行叠置的地震响应.火山岩地层中，最好解释为火山碎屑岩层或与沉积岩的交互层.然而平缓熔岩层也可能具有平行-发散结构，稀释的玄武岩比黏稠的流纹岩更容易解释为此类结构.平行-发散结构通常具有席状、楔状几何外形(图 1a中的a).
前积(退积)是地层向前向上叠置结构的地震响应，通常发育在斜坡地形.火山岩地层中，具有此结构的是热碎屑流，尤其是当其进入沉积盆地(图 1中的b，可能有熔岩流夹层).热基浪有时也会形成这种结构，当热基浪越过障碍后，前方就会形成叠瓦状堆积结构.熔岩流在流动过程中也会形成前积结构.热碎屑流和熔岩流也可以形成退积结构(图 1a中的c)，与前积结构相似但指示方向相反.火山泥石流堆积也会形成前积结构.前积结构常常具有楔形(图 1a中的b)、透镜状和充填状(图 1a中的c)几何外形.
乱岗-杂乱是一种不规则连续性差或不连续的，有非系统性反射终止同相轴分叉的反射结构(图 1a中的d).火山岩地层中此结构最发育，解释为熔岩流、热碎屑流和垮塌碎屑堆积.热基浪沉积的下部也可有乱岗-杂乱结构.此结构常呈楔状、透镜状、充填状和丘状几何外形.
空白-无反射是一种振幅小，连续差，总体反射特征微弱反射结构.火山岩地层中此类结构很发育，与上覆火山岩层屏蔽效应有关，可能与乱岗-杂乱结构和平行-发散结构具有相似的成因，区别此种结构成因在于几何外形(图 1a中的e，楔状，熔岩流).
丘状-披盖是地层发育丘状层理或丘状凸起，以及对下伏地层一定区域覆盖的地震响应.火山岩地层中，热基浪会形成较大规模的丘状层理(图 1a中的f)，熔岩流会形成丘状凸起.熔岩流也可以形成披盖结构.从较大范围和地层级别来看，丘状-披盖结构是火山机构的反映(图 1a中的g).
3.5 地震参数、地震相和地震地层结构地震参数、地震相和地震地层结构是地震解释的三个层次，即地震相由地震参数构成，其时空叠置就形成了地震地层结构.显然地震相是地震解释的重要环节.地震参数是地质或物质特性的反映，如岩性或密度，是解释基础，具有"元素"特征.地震参数的地质解释呈现极大的多解性.地震相在特定的地震层序内将相关的地震参数约束在特定的内部反射结构和几何外形上，而与相邻有明显区别.在"平行-发放结构"地震相内分析地震参数，那么此地震相可细分为三种类型的地震相:强震幅-高连续性型、低至中等振幅和连续性型、可变震幅-低连续性型[21].这样地质解释上减少了多解性.
地震地层结构是各种类型地震相在时空叠置而成，受区域内可追踪的地震界面的控制，也就是地震地层结构分析必须限定在特定地震层序内.地震反射界面是地层面或不整合面的波阻抗变化的响应，是等时界面而非岩性界面.不整合面是代表地质历史记载中时间间断的侵蚀面或无沉积面.平行或角度不整合面之上的地层与其下伏地层为平行或呈一角度的关系，包括底超、下超和上超.因此地震地层结构可以作为等时地层单元.
地震地层结构是地层结构的地震响应，地层结构是成因机制的反映.然而，地震地层结构也存在有多解性.例如同样的地震结构，可以解释碎屑岩地层，可以解释碳酸盐地层，也可以解释火山岩地层.合理和成功的地震解释必须是地质-地球物理结合的.
4 讨 论 4.1 地震特征的刻画系统地震特征的刻画遵循由大到小，由表及里和由粗而细的原则.
首先，描述与分析主要地震界面，确定地震层序，建立具有实用性和可对比的地层格架.这个地震层序应参照层序地层或者符合工业现行要求.在徐家围子断陷就要与营城组的各段符合，进一步参照层序单元或火山岩旋回(如图 1中的旋回).其次，在地震地层的格架内分析和圈定地震相，并根据地震相在垂向和横向的叠置、变化和相互关系，来确定地震地层结构类型与分布(如图 1 中每个旋回均具有特定地震地层结构).地震地层结构要反映地震层序地震相演变.再次，要进行精细地震相描述与刻画，先几何外形，再内部反射结构，后地震属性(振幅、连续性和频率).地震相描述要定性与定量结合，突出核心要素.最后进行地质解释和综合分析.相关的地质解释可参考表 1~4.
目前火山地震地层学(Seismic volcanostratigraphy)正在快速发展[22, 23]，在我国松辽盆地和南海盆地已得到运用[24].近来长岭断陷营城组火山岩油气勘探也取得了突破[25]，火山岩地震解释技术得到了深入开展[26].火山岩地震特征的刻画系统的归纳总结和运用无疑有助于形成具有我国特色的火山地震地层学.
4.2 关于地质-地震的联合由于地震地层结构存在多解性，那么确定解释地层的类型是至关重要的.徐家围子断陷营城组一段、三段为火山岩地层，营城组二段和四段为沉积岩地层，这一认识是地震解释的基础.精细野外露头和岩心的火山岩岩相和火山机构分析是合理成功的地震解释的关键，以火山机构重建为核心的岩性-岩相带类型与分布的模式是火山岩地层地震解释所依赖的.地质-地震的联合解释可以降低多解性，使解释成果接近实际.
5 结 语(1) 火山岩地层的地震反射特征(地震参数、反射结构与地震相、地震地层结构)可以反映火山作用-沉积作用所形成的结构和具有特定几何外形的地质体，可以给出可能的地质解释.
(2) 地震特征的刻画遵循由大到小，由表及里和由粗而细的原则，反映不同尺度地震-地质特征，满足油气勘探和开发的需求.
(3) 盆缘营城组露头、火山机构精细解剖和模式建立、钻井岩性-岩相和旋回分析以及与沉积地层模式对比是火山岩地层地震-地质联合解释的基础.
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