引言

渤海湾盆地经历中、新生代两次大规模的火山活动，而中生界火山岩主要分布在盆地东部，渤海海域及辽河凹陷尤其发育^[1]。相对沉积岩而言，火山岩储层具有储层体积大、深层物性好等优势^{[2, 3]}。相对陆上火山岩勘探^{[4, 5]}而言，渤海海域火山岩勘探程度较低，特别是渤中凹陷围区中生界火山岩潜山紧邻富烃凹陷(图 1)，成藏条件十分优越，勘探潜力巨大。本文综合地震、测井、岩芯、薄片及测试等资料，对影响工区中生界火山岩潜山储层发育的因素进行分析，进而确定储层发育的主控因素，并在此基础上探讨如何在勘探程度较低的条件下寻找中生界火山岩潜山有利的勘探靶区。

1 火山岩岩性与岩相

岩性识别与岩相划分是火山岩储层研究的基础，不同岩性对应不同岩相。对于火山岩岩相的划分，国内学者莫衷一是^{[6, 7]}，其中王璞珺等针对大庆徐家围子地区中生界偏酸性火山岩从地球物理、岩性特征等方面提出5相15亚相的划分标准^[7]，具有较强的代表性，亦为本文采用。

渤海海域火山岩识别主要是结合镜下薄片分析与测井曲线响应特征。首先重点分析镜下结构、构造，及矿物成分、特征等；然后结合薄片所在位置的测井响应，由点及线的原则识别火山岩岩性(图 2，图 3)，主要有火山熔岩类(安山岩、英安岩、玄武岩等)、火山碎屑岩类(凝灰岩、火山角砾岩等)，以及凝灰质砂岩等类沉积岩。根据岩性与岩相对应原则^[7]主要识别出3种火山岩岩相，即溢流相、爆发相、火山沉积相(图 3，表 1)。

2 储层发育影响因素分析

火山岩储层物性的好坏取决于储集空间的发育程度，火山岩储集空间分为原生孔隙、次生孔隙两部分，其中原生孔隙中的(残余)气孔、(砾)粒间孔、原生缝隙等，次生孔隙中的构造裂缝、次生溶孔等含油气性良好，是火山岩储层主要的储集空间^[8]。本文在明确主要储层空间类型发育规律的基础上，进一步分析火山岩储层发育的主控因素。

2.1 原生孔隙发育规律分析

原生孔隙发育程度受控于岩性岩相。火山岩作为孔隙-裂缝性储层，其主要储集空间为孔隙，因此，原生孔隙发育规律分析意义重大。世界范围内已发现的火山岩油气田以溢流相熔岩与爆发相凝灰岩为主^[9]，故在此仅针对两者进行分析。

2.1.1 溢流相熔岩

溢流相熔岩原生孔缝包括气泡、自碎角砾间孔缝及原生节理等(图 2)。研究表明，玄武岩流动初始阶段挥发性气体均匀分布(图 4a)^[10]，流动过程中因气泡聚顶作用，顶部原生气孔较为发育(图 4b，图 4c)，但连通性较差，偏酸性熔岩黏度较大，气泡不易逸散，气泡相对发育。自碎角砾一般形成于熔岩顶、底部及坡度较大位置，产生的微裂隙能沟通顶、底部分气孔形成连通性良好的网络，形成优质储层^[11]，而偏酸性熔岩固结速度快，显脆性，易破碎产生自碎角砾。原生节理的发育不是基性玄武岩的专利，研究表明，黏度不是控制原生节理发育的主控因素^[12]，偏酸性熔岩也可发育典型的原生柱状节理。因此，熔岩类顶部原生孔缝发育，偏酸性熔岩更为发育。

2.1.2 爆发相凝灰岩

凝灰岩属于火山碎屑岩类，原生孔隙主要为粒间孔，属于“压实固结”成岩，即在压实作用下物性会明显变差，因此埋深大小决定储层发育的孔隙基础。渤中凹陷围区中生界顶深2 937~3 851 m，凝灰岩的实际埋深可能更大，因此凝灰岩原生孔隙不甚发育。但是松辽盆地勘探证实，凝灰岩顶、底可能发育几十厘米的物性良好的“松散层”^[13]。

2.2 构造裂缝发育规律分析

裂缝占火山岩储层总孔隙度的份额一般不超过10%，但在改善储层物性及含油气性方面具有重要意义。

首先，构造运动强度主导裂缝发育程度。从贯穿渤海海域蓬莱B构造地震剖面可看出，边界大断层(图 5a中F₁、F₂)附近潜山顶面微小断裂较为发育(图 4a)，潜山顶面RMS属性(图 5b)表明，长期活动的大断层附近振幅强度较小，微小断裂发育程度较高，与地震剖面吻合较好。而在相似构造背景条件下，裂缝发育程度实际上是岩性的外在表征。研究表明^[14]，火山岩中熔岩类裂缝最为发育，火山沉积岩最差，其中偏酸性火山岩(英安岩、安山岩等)二氧化硅含量较高，岩石脆性较大，构造裂缝较为发育。另外，构造裂缝发育间接影响储层的含油气性。分别统计渤海海域BZX-4井10块安山岩岩芯，其中富含油级别岩芯裂缝数为271条，油浸安山岩为178条，证实了裂缝改善火山岩储层的重要性。

2.3 次生溶孔发育规律分析

次生溶孔一般产生于风化淋滤作用过程中，有利于扩大储集空间及改善储层物性，受控于岩性岩相与构造运动。岩性岩相方面，次生溶孔发育与原生孔隙发育成正相关^[3]，而原生孔隙取决于岩性岩相，这控制了次生溶孔的平面分布范围，其中爆发相的凝灰岩受压实作用影响，埋深过大时原生孔隙较小，其抗风化能力较强，而相同风化淋滤作用下，溢流相熔岩孔隙度提高较为明显。长石溶孔是次生溶孔的典型代表，往往形成连通性较差的粒内溶孔(图 6a~图 6c)。不同类型长石(钙长石、斜长石、正长石)在火山岩中含量各有差异，但鲍文反应序列中3类长石分子键强度相差最大值仅为7%，表明三者抗风化能力相当。扫描电镜中常见长石沿微裂隙溶蚀(图 6d~图 6f)，火山喷发后期酸性液体沿断层向上运移进行平面溶蚀也提高了储层孔隙度^[15]，因此微观裂隙与宏观断裂的发育对次生溶孔的发育至关重要。

构造运动造成地层抬升，为风化淋滤作用创造条件，而风化淋滤又能形成大量次生溶孔，使不整合面附近储层物性、含油气性较好。从渤中凹陷围区火山岩壁芯荧光显示深度来看，油气主要分布在潜山面下0~70 m，荧光显示最深为170 m(图 7)。另外，凝灰岩抗风化能力较强，火山熔岩抗风化能力相对较弱，PLX-2井中紧邻不整合面的凝灰岩壁芯出现荧光，而LDX-1井玄武岩却无显示，表明风化淋滤的强度影响了次生溶孔的形成。结合构造运动强度裂缝形成的主导作用，认为构造运动也对次生孔隙形成有重要影响作用。

3 储层发育关键因素

渤海海域中生界火山岩为侏罗纪——白垩纪太平洋板块俯冲运动的产物^[1]，钻井揭示以中——基性火山岩为主，锆石U-Pb同位素测年均在120 Ma左右，综合上述储集空间发育规律，认为岩性岩相与构造运动是渤中凹陷围区中生界火山岩储层发育的主控因素。偏酸性溢流相熔岩、角砾质熔岩及爆发相的熔岩质角砾岩等，原生孔缝发育，均位于近火山口机构的古高地貌，风化淋滤作用较强，而且相同构造运动条件下易于形成裂缝，从而形成优质储层(表 1)，PLB-1井火山岩潜山中下部的英安岩，在上覆厚层凝灰岩的影响下，储层仍然较为发育(图 7)。偏基性溢流相熔岩、爆发相凝灰岩储层发育与否与后期改造作用的强度密切相关，新疆北部玄武岩及凝灰岩储层因大规模逆冲推覆作用^[16-18]造成强烈的风化剥蚀，次生溶孔发育，裂缝较发育，从而形成良好储层^[19]。LDX-1井中生界玄武岩上覆沙四段地层，断裂欠发育，构造运动强度较弱，综合解释为干层(表 1)。

4 有利勘探靶区预测

综合渤海海域中生界火山岩储层发育的主控因素，勘探靶区预测工作重点可以放到单井特征岩性岩相识别及构造运动分析两方面。渤海中生界火山岩钻井数量较少，且多为20世纪七八十年代外方钻井，资料不全，而且岩性岩相的平面预测存在较大难度。在此实际条件下，可以通过单井岩性或岩相组合确定近火山口机构的大体位置，集块、角砾岩(熔岩)、珍珠岩，隐爆角砾岩等均指示近火山口，而纯粹溢流相酸性熔岩、溢流相与爆发相相互叠置也可指示。鉴于构造运动对火山岩储层发育的影响，还应加强构造运动强度方面的分析。郯庐断裂、张蓬断裂作为渤海海域内规模最大的断裂之一，其断裂带附近构造运动强度较为剧烈，可能成为渤海中生界火山岩潜山勘探突破区之一。蓬莱B构造中生界火山岩潜山位于郯庐断裂带渤东段向辽东段转换位置，紧邻渤东凹陷与渤中凹陷(图 1)，潜山中上部均为偏酸性熔岩与凝灰岩互层，形成良好的储盖组合的同时表明该构造位于近火山口机构，其边界为长期活动大断层(图 4a)，勘探潜力巨大。

5 结论

(1)  渤中凹陷围区中生界火山岩包括溢流相的英安岩、安山岩、玄武岩，爆发相的凝灰岩、角砾岩等，火山沉积相的凝灰质砂岩、沉凝灰岩等。

(2)  相同条件下酸性火山岩储层较发育，基性火山熔岩与凝灰岩等储层发育与后期改造作用的强度密切相关，岩性岩相与构造运动共同控制渤中凹陷围区中生界火山岩储层发育。

(3)  结合渤海海域中生界火山岩勘探程度与岩性，可以加强对单井特征岩性岩相的识别与构造活动强度的分析来确定有利勘探区带。