（矿产普查与勘探专业论文）阳信洼陷火成岩与油气成藏关系研究.pdf

阳信洼陷火成岩与油气成藏研究 宋占东( 矿产普查与勘探) 指导教师：查明( 教授) 摘要 为搞清火成岩对油气成藏的作用，推动阳信洼陷油气勘探工作，开 展火成岩与油藏关系研究十分必要。以火成岩形成环境中烃源岩有机质 丰度，火成岩对有机质成熟演化的影响，有机质的演化特征，以及与火 成岩有关的油气成藏规律为目标。综合利用测井、录井、地震和地质等 资料，明确火成岩的发育规律和时空展布特征。应用测井、地化资料对 火成岩发育环境中烃源岩的厚度、有机质富集程度和成熟演化特征进行 分析，找出火成岩对优质烃源岩形成、成熟演化的控制作用，指出火成 岩发育区的油气分布特征和成藏规律。 阳信洼陷沙三段火成岩以喷发岩为主，沙四段以侵入岩为主，岩石 化学表明均为基性一超基性岩，从沙四段到沙三段，形成火成岩的岩浆房 位置由浅到深。火成岩区特殊的地球化学场使沙三段优质烃源岩 ( 1 0 c 5 ) 发育，其较高古地温和火成岩发育环境中的各种催化加氢 作用，使之生烃特征具有超前性。用化学分析数据对阳信洼陷成熟门限 进行标定，发现阳信次洼的生烃门限比温家次洼的提高了大约4 0 0 m ，烃 源岩有一个低熟油和两个成熟油三个生烃高峰，由此建立了火成岩区烃 源岩三段式的生烃模式。阳信洼陷火成岩与烃源岩呈互层分布格局，其 油气分布具有平面上连续、垂向上相互重叠和成熟油与非成熟油混杂的 特点。 关键词：阳信洼陷，火成岩，烃源岩，生烃演化，低熟油 i l t h e s t u d y o nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ni g n e o u sr o c k sa n d o i lr e s e r v o i r si n y a n g x i ns a g s o n gz h a nd o n g ( i n v e s t i g a t i o na n de x p l o r a t i o no f m i n e r a lr e s o u r c e ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rz h a m i n g a b s t r a c t i no r d e rt or e v e a lt h ec o n t r o lf u n c t i o no fi g n e o u sr o c kt oh y d r o c a r b o n e n t r a p m e n t ，a n df i n dt h ef a v o r a b l ee x p l o r a t i o nt a r g e t s ，t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e ni g n e o u sr o c ka n d h y d r o c a r b o ne n t r a p m e n tw a nn e c e s s a r i l ys t u d i e di n y a n g x i ns a g t h ea b u n d a n c eo fo r g a n i cm a t t e ri nt h es k i u l c er o c k st h a t f o r m e di nt h ei g n e o u sr o c ka r e a , t h ei g n e o u sr o c ke f f e c to nt h eo r g a n i cm a t t e r e v o l v e m e n t ，t h ec h a r a c t e r so f t h eo r g a n i cm a r e re v o l v e m e n ta n dt h ef o r m i n g m e c h a n i s mo fh y d r o c a r b o nr e s e r v o i ro fm a g m a sw e r et h o r o u g h l ys t u d i e d m a k i n gs u r et h ed e v d o p m e n ta n dd i s t r i b u t i o no f t h ei g n e o u sr o c k a p p l y i n g t h ec o m p o s i t i v er e s e a r c hm e t h o d sf i g u r eo u tt h e mw i t ht h ei n f o r m a t i o nt h a t d e r i v e df r o mw e l ll o g g i n g , s c i s ma n dg e o c h e m i s t r ya n ds oo i l i tw a nd e d u c e dt h a tt h ed i f f e r e n c eo ft y p e sa n dd i s t r i b u t i o no fi g n e o u s r o c ki ns h e h e j i ef o r m a t i o nm e m b e r3a n dm e m b e r4i ny a n g x i ns a g , f o r m a t i o nm e m b e r3m a i n l yd i s t r i b u t eh y p a b y s s a li n t r u s i v e , h o w e v e r f o r m a t i o nm e m b e r4m a i n l yd i s 埘b u t e e r u p t i b l er o c k m a k eu s eo ft h e c o m p a r i s o no fs o u r c er o c k sd i s 砸b m i n gi ni g n e o u sr o c ka r e aa n do t h e r s ， f i n d i n gt h a tv o l c a n i ca c t i v i t yi sp r o p i t i o u st od e v e l o pf a v o r a b l e8 0 u l c er o c k s ， o r g a n i s mc a r b o n ( t o c 5 ) m a i n l y d i s t r i b u t ei nt h ei g n e o u sr o c ka r e a t h e m a g m a sa n dt h e r m a l - w a t e r sb r o u g h tn o to n l yt r a n s i t i o n a lm e t a l sb u th e a t st o t h e8 0 u i c er o c k s ，w h i c hc a u s e do r g a n i cm a t t e ri nt h es o u r c er o c k sm a t u r ea n d h y d r o c a r b o n - g e n e r a t i n ge a r l i e r t h et r a n s i t i o n a lm e t a l sa n ds o m ev o l c a n i c m i n e r a l sw e r ea c t i v ec a t a l y s t st oh y d r o c a r b o ng e n e r a t i o nf r o mt h eo r g a n i c m a t t e ri nt h es o u r c er o c k sa r o u n dt h ei g n e o u sr o c k s ，w h i c hr e p r e s e n t e d i i i i n m l a t u r eo i l sa n dg a sb e i n gg e n e r a t e da tl o w e rt e m p e r a t u r e so rs h a l l o w e r d e p t h i nb u r i a lo f t h es o u r c er o c k sa n di g n e o u sr o c k s t h ea u t h o r sr e c o g n i z e d t h a tt h eq u a n t i t yo fm a i n0 i lp e a ki nt h ey a n g x i ns a gi sm o r et h a no n e ，a n d e s t a b l i s h e dt h em o d e lo ft h e $ o u r c or o c k sa r o u n dt h ei g n e o u sr o c kb yt h e a c t u a li n f o r m a t i o no ft h es o u r o gr o c k s b yv i r t u eo ft h ee x i s t e n c eo fi g n e o u s r o c k , t h e r ea l em a n yt y p e so fo i l - g a sr e s e r v o i ls u c ha sl i t h o l o g i er e s e r v o i r t e c t o n i cr c s g g v o i g ，t e e t o n i e - l i t h o l o g i cr e s e r v o i r k e yw o r d s ：i g n e o u sr o c k s ，l o wm a t u r a t i o no i l s o u r c er o c k s ，h y d r o c a r b o n e v o l u t i o n , y a n g x i ns a g 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国 石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 签名：2 新年3 - , e lj 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：+ 学校有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印j 缩印或其他复制手 段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名： 导师签名： 2 ，为年r , e j ，日一 少年 g - 月灯日一 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 第1 章前言 阳信洼陷属于济阳整体探区的外围部分，随着主力油田含水量的增 加，外围探区的勘探力度也在加大。首先找到了八里泊c f h 气田，而后 阳1 0 1 井获工业油流，该井区控制含油面积为8 4 k m z ，控制石油地质储 量1 0 0 5 x 1 0 4 t ，显示了较大的勘探潜力，打破了阳信洼陷多年来找油停 滞不前的被动局面，建成了胜利油区的第7 2 个油田一阳信油田。 1 1 勘探概况 自1 9 6 0 年钻探华7 井以来，阳信洼陷经历了“三上、三下”的勘探 历程( 图1 - 1 ) 。迄今已获工业气流井5 口( 阳l 、阳2 、阳5 、阳1 6 、阳 2 5 ) ，其中阳1 、阳1 6 为生物甲烷气，阳2 、阳5 、阳2 5 井为c 0 2 气， 在阳5 井区已建成八里泊气田，探明c 0 2 气储量1 5 1 6 亿方；获工业油 流井2 口( 阳2 9 、阳1 0 1 ) ，2 0 0 2 年在阳信洼陷中部阳l 背斜构造部署的 阳1 0 1 井，勘探获得突破性进展，在沙一段1 4 5 9 4 1 5 2 9 6 m ，电测解释 气层8 7 m 6 层，沙四段2 4 7 0 8 2 5 6 0 8m ，电测解释油层1 6 m 7 层( 有 效厚度1 l m ) ，油水同层4 8 m l 层，对2 5 5 6 7 2 5 6 0 6 m ，3 9 m 1 层试油， 获得日产2 4 4 6 吨的高产工业油流，产出原油密度为0 8 9 0 8 9 c m 3 ，为多 年来罕见的优质原油，由此阳信洼陷获得了4 0 年来油气勘探的重大突 破，从而指明了阳信洼陷的勘探方向，揭示阳信油田有良好的勘探前景。 图1 - 1 阳信洼馅历年完钻井数统计 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 1 2 前人工作及主要认识 ( 1 ) 阳信洼陷阳信洼陷被惠城鼻状构造分割成东、西两个次洼 一阳信次洼和温家次洼。受构造运动的影响，断层主要分布于阳信 次洼，该区也是火成岩发育区t 而温家次洼火成岩不发育。前入仅 仅大致指出火成岩的区域位置。 ( 2 ) 阳信洼陷在古近纪存在陡坡带、洼陷带及缓坡带，属左旋张扭 应力场作用下的箕状断陷；新第三纪转变为右旋压扭应力场作用下的整 体拗陷。洼陷经历了慢隆张裂、初始裂谷、裂谷裂陷及坳陷四个发育阶 段，发育三期基性超基性岩浆喷发，其演化趋势是从孔店期到馆陶期碱 质增加、酸度减少，反映岩石圈不断扩张变薄的过程，洼陷最有利于油 气生成聚集的构造演化期是裂陷期。 ( 3 ) 阳信洼陷经过古近纪始新世一渐新世断陷和新近纪坳陷发 育阶段，无棣断层和郑店断层对其发展演化起了十分重要的控制作 用。构造发育表明，沉降中心由北向南迁移。阳信洼陷油气勘探的 重点应是沙三、沙四段的岩性圈闭。 ( 4 ) 沙四段地层沉积时，其沉积环境以半深湖一深湖相为主，在深 洼陷区发育了较厚的暗色地层，包括灰色色油页岩、油泥岩，构成了本 区主要的烃源岩层系。烃源岩已经进入成熟门限，是阳信洼陷的主力油 源。沙三段沉积时，火山活动频繁，导致湖盆水体变浅暗色泥岩的沉积 位置相对较高。根据济阳凹陷的成熟门限来推断该区泥岩的成熟度，得 出沙三段烃源岩为未熟一低熟的结论。 1 3 目前主要存在的问题 ( 1 ) 火成岩的分布形态问题 火成岩体( 火山碎屑岩除外) 岩性致密、坚硬，对下部地层有屏蔽 作用，二维地震资料无法识别火成岩体；还有前期钻井较少，不足以揭 示火成岩分布形态，或是绘制的火成岩分却图与后期钻井资料不符。 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 ( 2 ) 火成岩与烃源岩形成关系问题 湖底火山作用使湖盆水体变浅，火成岩占据泥岩的沉积空间，火成 岩区的泥岩累计厚度明显薄于非火成岩区；但没对火成岩区烃源岩的生 油能力给予对比评价，火成岩区烃源岩与非火成岩区的生烃能力相比优 劣如何? ( 3 ) 火成岩区烃源岩的成熟度问题 火成岩区具有独特的地温和地化场，它们可促进烃源岩早熟。但没 有给出量化数据，具体其生油门限可以提高多少? 生烃特征如何? 是否 与正常沉积的烃源岩生烃特征一致? 如不同区别在哪里? 1 4 研究的主要内容 根据阳信洼陷油气勘探现状及前人研究成果，以东部的阳信次洼为 重点兼顾温家次洼，针对其主要目的层( 沙三、沙四段) ，主要进行以下 几方面的研究： ( 1 ) 火成岩分布特征 采取钻井、三维地震和录井资料相结合的手段。绘制了阳信次洼的 火成岩平面分布形态和剖面特征。沙三段火成岩以同期喷发岩为主，侵 入岩次之，而喷发岩又分为裂隙喷发和中心式两种。沙四段火成岩以后 期侵入岩为主，喷发岩较少。该区火成岩具有分层、分带的特点。 ( 2 ) 火成岩对烃源岩形成影响 同期喷发的火成岩会占据泥岩的沉积空间，致使火成岩区的暗色泥 岩较薄；但火山和热液活动能够带来大量生物所需的矿物质和养料，使 湖盆水生生物得以空前生长、发育，其遗体堆积与后期沉积岩中，使泥 岩富集有机质，可促使优质烃源岩的形成。阳信洼陷沙三上段烃源岩的 有机碳高值( 5 5 ) 主要分布于火成岩区。侵入岩是后期入侵，当时暗 色泥岩已经形成，因此它对烃源岩中的有机质富集程度没有影响。沙四 上段烃源岩有机碳受沉积相带的控制，与火成岩的分布没有关系。 ( 3 ) 火成岩对烃源岩演化的作用 3 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 火成岩来源于地下炽热岩浆的快速冷凝，其形成温度、压力和化学 成分等各方面与沉积岩有着本质的不同。这种地温场一定有别于正常地 温场，使之具有自己的变化特征。阳信洼陷的高温场集中分布于火成岩 区，其最高地温梯度为4 3 1 0 0 m ( 阳1 6 井) ，而非火成岩区的地温梯 度仅为2 3 3 1 0 0 m ( 阳8 井) 。高温场可促使有机质早熟。 阳信火成岩为基性、超基性火成岩。它们之中过渡金属元素含量都 较高，是泥岩中过渡金属元素的数倍。过渡金属元素是有机质成熟良好 的催化剂。在高温和催化剂的作用下，阳信次洼的烃源岩提前进入生油 门限，比温家次洼的提高了大约4 0 0 m 。 ( 4 ) 与火成岩有关的油藏 火成岩中发育有气孔以及暗色矿物蚀变产生溶蚀孔隙可作为储集油 气的空间，受后期构造运动的改造作用，火成岩产生各种裂缝可以储集 和运移油气，形成自储自盖油藏。火成岩对砂岩的侧向遮挡可形成侧向 遮挡油藏。 1 5 技术路线 以火成岩的相关知识和各油区的火成岩勘探经验为基础，应用 录井资料绘出所需的火成岩图件；用地化资料绘制烃源岩的分布 图，找出火成岩对烃源岩形成、演化的作用。岩心薄片资料和岩心 观察得到的火成岩储集空间，结合沉积资料给出火成岩与生油岩的 共生模式，指出有利的储集层段和区带( 图l 一2 ) 。 1 6 主要创新点 ( 1 ) 火成岩可促使优质烃源岩的沉积。喷发岩发育的阳信洼陷沙三上 段烃源岩以油页岩、油泥岩为主，均为优质烃烃源岩，且有机碳高值 ( 1 o c 5 ) 集中分布在火成岩发育区。 ( 2 ) 火成岩区特殊的地温场和地球化学场使烃源岩提前进入生烃门 限。对阳信东、西两次洼对比发现，火成岩区的烃源岩具有早熟的特性， 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 阳信次洼烃源岩比温家次洼烃源岩提前4 0 0 m 进入成熟门限。 图1 - 2 技术路线图 ( 3 ) 以阳信洼陷资料为基础，建立了火成岩区烃源岩三段式生烃模 式。受火成岩影响，阳信次洼烃源岩成熟特性与正常烃源岩不同，具有 一个低熟期和两个成熟油生成期。 中国石油大学( 华东) 硕十论文第2 章火成岩成冈及发育特征 第2 章火成岩成因及发育特征 2 1 研究区概况 阳信洼陷隶属渤海湾盆地，是济阳坳陷惠民凹陷的次一级负向 构造单元f ”，它位于惠民凹陷的东北部，北接无棣凸起，南邻林樊家 构造，东以流钟洼陷为界，西与滋镇洼陷相连，洼陷东西长4 0 k i n ，南 北宽2 5 k m ，面积约1 2 1 0 k i n 2 。其结构特征呈北断南超，北部为阳信 断裂带，中部为洼陷带，南半部为宽缓褶皱带。褶皱带又由三个局 部构造组成。由南西向北东依次为沙河街构造、惠城鼻状构造和商 店背斜构造。惠城大型鼻状构造由南向北延伸将阳信洼陷分割，形 成了东部的阳信次洼和西部的温家次洼两个沉降中心( 图2 1 ) 。 图2 - l 阳信洼陷古近系构造纲要图2 1 2 2 构造演化与岩浆活动 岩浆活动与构造演化息息相关，而火成岩是岩浆活动的产物。因此， 研究火成岩应先从构造演化入手。 2 2 1 构造演化 阳信洼陷的构造、岩浆演化史，概括起来可划分为四个发展阶段3 i ( 1 ) 幔隆张裂阶段 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成因及发育特征 中生界晚期，出现区域性张应力场，地幔上涌、岩石圈开始减薄， 控盆断层一北部阳信大断层开始发育。 ( 2 ) 初始裂谷阶段 古近纪始新世早期，研究区出现左旋张扭应力场，阳信断层活动加 强，该断层断至阳信洼陷基底一太古界地层，分割埕宁隆起和济阳坳陷， 控制了新生界始新世及中生界沉积。同时阳信洼陷的箕状断陷雏形开始。 伴随洼陷内巨厚的孔店组和沙四上亚段沉积，火山活动促使火成岩地层 发育。 阶段演化翻 面 构造岩相发育特征 应力场 幔 旦_ j m z s 隆 嵌 t j _ 丁l 1 hp z 卜 控盆断层一阳信断层开始形成 裂 一v 一一 阶 段 初 n s 始 控盆断层开始话动，沉积了一套于早气候 裂 潲、5 。+ 5 脚 谷 条件下的内陆河，湖的沉积建造 左旋张扭 阶 a 鼍趴阿 段 复 强烈张陷，断裂活动强 | ! l ，缓坡翘起早期 陷 鬻 祝积了一套灰色河流湖泊框碎羁岩建造晚 阶 期沉积了一套暗色泥岩生油建造并伴随碱 殷 性玄武岩喷发 ns 拗 移ux,pz+mz 断裂活动减弱，整体坳陷，伴随有强碱性 陷 弱的右 放火山岩活动 阶 旋挤压 段 图2 - 2 阳信洼陷构造演化示意图3 】 ( 3 ) 裂陷阶段 始新世中、晚期，洼陷在左旋张扭应力场的作用下，控盆断层活动 7 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成冈及发育特征 图2 - 3 阳信洼陷1 2 0 2 测线沉积构造图 8 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成冈及发育特征 加强，洼陷边缘部位砂体较为发育，洼陷中心区发育了较厚的暗色地层， 包括部分油页岩、油泥岩，构成了本区主要的烃源岩层系，并伴随玄武 岩喷发。沙三段沉积时，洼陷强烈裂陷拉张，控盆断裂活动剧烈，缓坡 带翘起，阳信洼陷发育成典型的箕状，湖盆再次下降，整个洼陷处于深 湖相的相对稳定阶段，较大面积地沉积了一套暗色泥岩和油页岩为主的 地层。这一时期，沉积中心东移，东部次洼为剧烈沉降期。同时形成次 一级断层，帚状断裂强烈活动，使得火成岩多期次大规模的发育，弥补 了沉降空间，并最终在东部湖泊中央形成火山岛。沙二至东营期，裂陷 作用减弱，火成岩停止发育，沉积地层披覆在火山岛之上，洼陷内断层 也基本停止发育，现今火成岩的分布格局也基本形成( 图2 3 ) 。 ( 4 ) 坳陷阶段 新近纪以来，阳信洼陷的应力场均变为右旋压扭，裂陷作用减弱， 阳信洼陷表现为整体坳陷，馆陶组地层开始形成，同时火山仍在活动， 形成的火成岩以次火成岩为主。 2 2 2 板块构造环境分析 岩浆的化学成分与构造环境 有一定的关系【4 j 。利用火成岩的岩 石化学成分与构造关系的 t i 0 2 k 2 0 p 2 0 5 图解法降卵，把阳信 洼陷的火成岩相关数据在 t i 0 2 k 2 0 p 2 0 5 图中投影，结果发 现研究区火成岩都落在大陆拉斑 玄武岩范围( 图2 - 4 ) ，表明阳信洼 陷火成岩形成于大陆环境。 2 。2 3 岩浆源大致深度推测 图2 4t i 0 2 一k ：0 一p 。0 ，图 图敝据p e a r c e 簪1 9 7 5 。转引白邱家骧) o t ：大洋拉斑玄武岩c t ：大陆拉瑾玄武岩 火山岩碱金属含量与震源深度呈正相关关系，碱金属含量随震源深 度的增加而有规律地增加嘲。根据n i n k o v i c h d 和h a t h c r t o n 等提出的k 2 0 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成冈及发育特征 和s i 0 2 含量确定火山 1 0 岩喷发深度的图谱嗍， ： 沙三段火成岩喷发深7 度在2 5 0 k m 左右，馆点： 陶组火成岩喷发深度。4 在3 0 0 k i n 左右( 图 2 2 5 ) ，表明随着层位 1 的变新喷发深度在增 加。 h l5 0 k p 沙三#数据 馆时 毂据 f h ) i苎妒 卢 j 一， j “ 二 3 54 04 55 05 5印6 57 07 58 0 $ i 0 ，( - t _ ) 圈2 5 阳信洼陷火成岩k _ 略量与喷发深度的关系 2 3 火成岩的岩石学、岩石化学特征 2 3 1 岩石学特征 火成岩也称岩浆岩，是岩浆冷凝固化后形成的岩石。主要岩石化学 组成成分是硅酸盐物质。 阳信洼陷沙三、沙四段钻遇的火成岩包括喷发岩、侵入岩、火山碎 屑岩三大类，可进一步分为十小类。喷发岩包括玄武岩，安山玄武岩、 安山岩、玄武安山。侵入岩包括辉绿岩、辉长岩和煌斑岩。火山碎屑岩 包括火山角砾岩、凝灰岩、凝灰质角砾岩。沙四段共1 3 口井钻遇火成岩， 侵入岩共计2 7 层1 0 2 4 5 m ，其中单层最大厚度可达1 1 2m ( 阳2 7 井) ； 喷发岩5 层4 1 5 m 。单层最大厚度可达2 1 m ( 阳2 5 井) 。 ( 1 ) 侵入岩 侵入岩是指岩浆在地表以下冷凝、固结而成的岩石，由于冷凝速度 较慢，主要由结晶质矿物组成。以辉绿岩为主，还有少量辉长岩，多为 深灰色，单层厚度1 2 4 0 m 。 辉长岩分布在阳2 7 井附近，据阳2 7 井2 2 8 0 2 3 0 0 m 深灰色辉长岩 岩屑薄片鉴定，岩石具有辉长结构，局部为斑状结构，斑晶为辉石，矿 物成分为斜长石、辉石、角闪石磁铁矿及少量隐晶质。 1 0 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成因及发育特征 图2 - 6 阳信洼陷东西向剖面位置图 图2 7 阳信洼陷火成岩东西向剖面图 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成冈及发育特征 图2 - 8 阳信洼陷南北向剖面位置图 图2 - 9 阳信洼陷火成岩南北向剖面图 1 2 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成因及发育特征 辉绿岩主要分布在沙四段和沙三段的阳1 8 井区( 图2 7 ，2 - 9 ) ，多 为顺层侵入。从辉绿岩体的边缘到中心，由于结晶分异作用，结晶粒度、 矿物含量呈规律变化，据此可分为粗晶雪花状辉绿岩、中粒斑状辉绿岩 和致密隐品质辉绿岩三种。粗晶雪花状辉绿岩位于侵入岩体的中上部， 以中性斜长石矿物为主，呈辉绿辉长结构；中粒斑状辉绿岩位于侵入岩 体的中心相，呈典型的辉绿结构；致密隐晶质辉绿岩位于侵入岩体的顶、 底部，微晶结构基质具间粒结构或是辉绿结构，大块侵入岩体的顶部气 孔发育。隐晶一细粒辉绿岩结晶时热量散失快、结晶迅速，晶体颗粒较小， 与中一粗晶雪花状辉绿岩相比，含氢指数差异明显。因此隐晶一细粒辉绿 岩在交会图上向中子孔隙度减小的方向移动( 图2 1 0 ) 。 图2 - l o 火成岩中子一密度交会图 ( 2 ) 喷发岩 是岩浆喷出地表后冷凝固结而成的岩石，其矿物结晶颗粒细小，甚 至完全是玻璃质。阳信洼陷钻遇的喷发岩以玄武岩为主，安山玄武岩、 安山岩等次之，颜色为深灰色、褐色或黑色，单层厚度为2 1 8 0 m 。通 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成冈及发育特征 过对阳2 5 井玄武安山岩的镜下鉴定，斑晶主要为中性斜长石，基质为微 晶斜长石，暗色矿物多已蚀变，具有气孔一杏仁构造。 玄武岩主要分布在上三段地层中( 图2 7 ，2 9 ) ，火山环境有陆地， 也有水下。陆地喷发相玄武岩上覆地层常发育火山碎屑岩；水下喷发的 玄武岩上覆地层常发育碳酸盐岩。 ( 3 ) 火山碎屑岩 火山碎屑岩包括火山角砾岩、火山凝灰岩与凝灰质角砾岩等，颜色 以灰色、深灰色为主，单层厚度1 3 7 m ，常与玄武岩相伴生。主要分布 在阳2 5 井区。火山碎屑主要由熔岩角砾组成。角砾棱角分明、分选较差。 角砾含量一般7 0 9 0 ，粒径一般o 5 7 m m ，其中以2 5 m m 为主，角 砾多为浮岩质及玻璃质，有时可见少量针状的长石微晶，角砾内气孔一 杏仁构造常较发育，基质主要为玻璃质。角砾间填隙物及气孔内充填物 多为碳酸盐矿物、沸石类矿物及少量硅质( 图2 - 1 1 ) 。 阳2 5 井1 4 2 3 8 8 m阳2 5 井1 4 1 5 9 6 m 图2 儿凝灰质火山角砾岩照片 2 3 2 岩石化学特征 岩石化学是火成岩研究不可缺少的组成部分，通过此项研究可以准 确地进行岩石的成因分类。 据丘隆伟老师授课稿 1 4 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成因及发育特征 o51 01 5 3 0 毫嚣 詈 4 5 罚5 0 5 3 5 6 0 6 2 7 0 8 0 。 量辞酸盐舆 蠹夔前糟粪 。耍甓气 t a 射凳 - ! 蹙广e 交h 。类 。川。l _ l 崔钟瓤詈盏批盎：1 乎岩 - 鸯e l j 考。_ 4 “。_ l柑恤i 岩 漉纹并安 图2 一1 2 阳信洼陷火成岩硅一碱分类图 ( 图版据m i d d e m o s t 1 9 7 2 ) 利用n a 2 0 + k 2 0 和s i 0 2 含量( 州) 在m i d d l 锄o “7 1 所提出的分类图 进行投点，结果阳信洼陷火成岩样品数据( 表2 - 1 ) 主要落在苦橄岩类、霞 石岩类和碱性玄武岩等三个区( 图2 - 1 0 ) 。 表2 1 阳信洼陷沙三期岩浆沿岩石化学分析成果口1 时 井号样号 氧化物( ) 期 s i 0 2t i 0 2a 1 2 0 3f e 2 0 3f e om n o m g oc a on a 2 0k 2 0p 2 0 5 阳1 4x 9 0 2 1 l3 9 ，7 61 2 91 0 7 64 6 7 6 6 2o 1 l1 3 4 75 52 21 5 2o 3 7 馆阳1 4x 9 0 2 1 24 3 7 21 8 61 5 4 71 7 28 4 7 o 1 7 5 8 21 0 3 73 0 41 5 8o 4 2 陶阳1 6x 9 1 9 64 0 6 81 9 71 4 1 34 3 35 6 30 2 72 5 5 9 6 53 72 5 5 0 4 8 期阳培x 9 1 9 84 1 6 41 7 41 3 1 24 1 26 4 6o 1 51 1 59 1 92 6 91 1 50 3 4 阳1 8x 9 1 1 0 23 9 1 11 5 41 2 o l4 0 45 9 3o 1 68 1 7 1 2 1 l 2 4 71 0 42 9 阳1x 9 0 4 4 74 9 11 9 l1 5 54 54 7 l0 1 41 8 57 0 63 7 81 8 5o 5 3 沙 阳1 6x 9 1 9 74 4 5 2 2 51 64 2 14 3 7o 0 3 0 7 l2 6 82 8 4 0 7 l 3 3 l 阳1 6x 9 0 州4 3 32 1 51 4 95 6 2 4 7 1o 1 20 ，7 8 3 6 l2 1 0 7 80 8 4 = 阳1 8x 9 0 4 4 54 5 52 2 l1 54 9 l5 2 9 o 1 92 3 3 9 4 3 2 2 5 2 3 3 0 6 3 期 $ t 2 0x 9 1 1 0 l4 9 31 3 81 8 62 2 3 5 1 6o 1 21 6 l8 9 14 5 41 6 lo 3 5 阳2 54 4 41 6 31 4 7 94 0 95 6 5 o 1 8 7 2 4 1 0 2 51 9 32 0 7o “ 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成因及发育特征 进一步根据c i p w 标准矿物计算的h y ( 紫苏辉石) 、q ( 石英) 、0 l ( 橄 榄石) 、n e ( 霞石) 划分出两个玄武岩系列，即拉斑玄武岩系列和碱性系列。 主要有三种玄武岩，分别为石英拉斑玄武岩、橄榄拉斑玄武岩和霞石碱 玄岩( 表2 2 ) 。 表2 - 2 阳信洼陷第三纪岩浆岩酸度及主要c i p w 标准矿物成分( w t * 0 k 一 r 年龄 喷 井号样号 s i 0 2qn e0 1d ie n h y 定名发 ( m a ) 期 阳1 8x 9 1 1 0 2 3 9 1o8 8 l7 2 83 1 9o o 霞石碱玄岩 阳1 6x 9 1 9 6 4 1 62 5 61 2 1 1 8 92 5 6o霞石碱玄岩 馆 阳1 4x 9 0 - 2 l l 3 9 800 0 42 5 87 9 3oo霞柯碱玄岩 陶 阳1 4x 9 0 2 1 22 4 9 4 + - 2 6 74 3 7o7 1 l l2 1 9oo 霞石碱幺岩 期 复3 3x 9 0 4 4 63 5 9 8 + - 1 1 1 5 0 9o 3 3o01 3 13 2 l5 9 8石英拉斑幺武岩 沙 阳lx 9 0 4 4 74 6 5 3 + 1 1 84 9 12 1 0o9 _ 3 85 7 27 0 4石英拉斑玄武岩 _ = 阳1 8x 9 0 _ 4 4 55 4 - - 2 2 2 4 5 50o6 4 51 4 73 8 24 2 1檄榄拉斑玄武岩 期 从n a 2 0 k 2 0 关系图上看，研究区火成岩以钠质系列为主，钾质系 列较少，没有高钾系列( 图2 1 3 ) 。 高钾系列 钾质系列 。一 咱萄丽目- f f 掣幽掣 0l234567 n a , 0 ( w t ) 图2 - 1 3 阳信洼陷火成岩n a , 0 - k 。0 关系图 2 3 3 火成岩作用时期与活动期次 通过对阳信洼陷构造活动史、沙三、沙四段火成岩地层厚度研究发 现，沙四段广泛分布侵入岩，其形成时期主要为沙三段沉积时期。由于 1 6 7 6 5 4 3 2 1 0 岔釜) | o 茸 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成冈及发育特征 沙三沉积时期，阳信洼陷构造活动较沙四上沉积时期强烈，洼陷东部基 底大断层沟通了上地幔岩浆房，导致火山大规模的喷发，在喷发的同时， 一部分侵入岩体可以侵入到沙三下部的沙四段中。 喷发岩的喷发期次可根据岩石组合与地质特征判断，例如阳1 7 为火 山斜坡亚相，钻遇厚达 4 5 5m 的火山斜坡亚相的 褐灰色玄武岩与火山沉 积相的凝灰质砂砾岩，凝 灰质角砾岩，两者呈频繁 互层关系，说明火山喷发 为多期喷发，每一期喷发 的玄武岩熔岩流上又覆 盖了火山沉积岩，玄武岩 的厚度由下部的单层厚 度2 0 3 0 m 到中部单层厚 度达4 0 1 8 5 m ，再到上部 单层厚度为l o 2 0 m ，反 映其喷发强度由较强到 十分强烈再到渐弱的变 化，推测其爆发期次至少 为十一期( 图2 - 1 2 ) 。 2 4 火成岩地球物理 特征 图2 1 4 阳1 7 单井相 火成岩与沉积岩的成因不同，其地震、测井响应也完全不同。它们可 作为火成岩识别、标定和追踪的有效手段。 与沉积岩相比，火成岩具有高密度、高视电阻率和低声波时差等特 点。因此在地震剖面和测井曲线上，火成岩有特殊的反映，可以利用它 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成阏及发育特征 们来追踪火成岩的空日j 展布。 2 4 1 火成岩的地震属性及反射特征 火成岩体( 火山碎屑岩除外) 都为刚性，岩性致密、坚硬，不随深 度增加而被压实。火成岩密度大，与围岩密度差异明显。地震剖面上形 成连续的低频强反射，对下部地层常产生屏蔽作用，可以形成特殊的地 震相。如侵入岩常表现为穿层强反射，爆发相往往表现为丘状、穹窿状 强反射，喷发溢流相玄武岩床则表现为与反射界面平行的、连续性良好 的强反射等。因此，利用火成岩地震相的外部形态、内部反射结构、振 幅、频率、连续性，可以识别火成岩体。 侵入岩在地震剖面上常表现为：多集中分布于断裂带或附近； 与上下砂泥岩界面不平行，有较强的反射振幅与围岩相区别；侵入体 体内常常无反射或偶见短轴强反射。 玄武岩及火山角砾岩在地震剖面上常表现为：与沉积地层整合接 触，可以看到沿地层倾向呈楔形、舌形、板状及丘状的形态特征，而且 朝地层下倾方向尖灭；内部反射不明显且反射频率较低，呈杂乱的丘 状、叠瓦状或蠕虫状连续反射，玄武岩体内部有时出现同轴不连续、断 续延伸；多分布在两组断裂的交会处或区域性深大断裂附近；玄武 岩速度比砂泥岩速度高，但如果玄武岩风化或蚀变较强时，速度差异会 减小。 通过对研究区火成岩体地震反射特征研究发现，在常规地震剖面上， 阳信洼陷火成岩地震相可归纳为以下五种( 图2 1 5 ) 。 ( 1 ) 杂乱地震相 喷发火成岩的地震相多是杂乱无章的反射，是多期次火山喷发的反 映，一般为火山喷口或火山边缘的地震属性。反射一般为间断杂乱短轴， 多层上拱叠合，振幅值变化大。杂乱反射地震相对火成岩周围构造落实 影响很大。主要发育在阳信洼陷东部的阳2 4 一阳2 5 井区( 图2 1 5 a ) 。 岩性为火山沉积岩、玄武岩和正常沉积岩互层。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成因及发育特征 a 杂乱地震相( 1 2 0 2 测线)b 柱状地震相( 5 3 0 9 剁线) c 叠合地震相( 5 4 3 2 测线) d 弧形地震捆( 5 2 8 5 测线) e 叛状地震相 图2 - 1 5 阳信洼陷火成岩地震相 1 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成因及发育特征 ( 2 ) 柱状地震相 柱状地震相的火成岩是由地下岩浆上涌，将上覆地层向周围挤开， 而后占据其空间。中心式喷发的火山碎屑锥的反映明显，顶面反射一般 为中强振幅，伴有丘形、披覆或超覆反射，火成岩体与围岩的接触面包 络线为锥状，与两侧沉积岩地层以突变接触，火成岩体内部为杂乱反射。 如阳l 南火山锥状地震反射( 图2 - 1 5 b ) 。 ( 3 ) 叠合地震相 喷溢环境下形成的玄武岩，促使火山喷发的能量较低、喷发较宁静； 或是侵入岩的边缘相。形成火成岩与沉积岩互层。两组或两组以上地震 反射同向轴上下叠合，且走向一致( 图2 - 1 5 c ) 。 ( 4 弧形地震相 多为喷溢环境下形成的玄武岩地震相。有一定辐度火山锥体、或岩 浆上拱侵入浅部地层形成的火成岩，可以形成弧状反射地震相，即地震 反射呈弧形，常由1 2 个较强振幅的同相轴组成，波组两端中断干脆，弧 形有一定的弯度，两翼基本对称，常斜交或穿过是穿正常波( 图2 - 1 5 d ) 。 ( 5 ) 板状反射地震相 该地震相多是顺层或穿层侵入的辉长岩体，偶尔玄武岩体也有此类 特征。板状或层状分布的火成岩，其产状与围岩一致，中强反射，呈近 似平行的一组同向轴，同向轴连续性好，能量较强，向两侧突然变弱或 渐变，由i 3 个相位组成，是层状火成岩的反映，其产状与围岩平行 速度较高时，对围岩有明显屏蔽作用，表现为火成岩强反射上下部为空 白反射带或弱反射带。该地震相特征明显，最易识别。这种板状反射地 震相多反映喷溢熔岩流，或顺层侵入岩，火成岩多呈假整合状夹于沉积 岩层之间。板状地震反射相在阳信洼陷深层为一定厚度、致密的侵入岩 体的表现，例如阳2 7 在沙四上亚段2 9 4 7 3 0 9 5m 钻遇的厚1 1 2m 的辉 绿岩即呈低频、强振幅的板状地震相( 图2 - 1 5 e ) 。 2 4 i 火成岩的测井响应特征 通过岩一i l , 观察和火成岩岩性与测井曲线关系研究，总结出研究区各 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成因及发育特征 类火成岩在测井曲线上响应特征。 火山碎屑岩在测井曲线上表现为较高密度、较高补偿中子、低自然 伽玛、较低声波时差、低电阻率和低自然电位，井径多大于钻头直径、 为扩径。即“两高五低”的测井特征( 图2 - 1 6 ) 。 玄武岩测井曲线上表现为高密度、高自然电位、高阻特征、低自然 伽玛、低中子孔隙度、低声波时差和小井径，即“三高四低”的特征( 图 2 1 7 ) 。 侵入岩在测井曲线上表现为两高四低特征，即高密度、高电阻率响 应值、低自然伽玛、低中子孔隙度、低声波时差和小的井径值，反映出 侵入岩岩性致密、坚硬的特点( 图2 1 8 ) 。 图2 - 1 6 火山碎屑岩测并特征( 阳2 5 并)图2 1 7 玄武岩测井特征( 阳2 5 井) 变质岩是围岩( 泥岩等) 经侵入岩热烘烤作用而成。变质岩类型与 原岩成分和原岩到火成岩的距离有关。在测井曲线上变质岩表现为四 高两低特征：即高自然伽玛、较高的自然电位异常、高中子孔隙度、 高声波时差和低密度、低电阻率( 图2 - 1 9 ) 。 2 i 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成因及发育特征 图2 - 1 8 侵入岩测井特征( 阳1 5 井)图2 1 9 变质岩测井特征( 阳1 5 井) 2 5 火成岩的时空展布规律 利用地质、地震和测井等方法对阳信洼陷不同时代的火成岩进行识 别、标定和追踪，查明了研究区第三系火成岩的时空展布规律( 阳信洼陷 烃源岩主要发育于沙四上亚段和沙三段中，因此本次仅研究沙四上亚段 和沙三段火成岩) 。 始新世中期，即沙三、沙四沉积时期，阳信洼陷为断陷盆地断裂活 动高峰期，阳信、临商、商店、商店东、商店西等多条基底大断裂交织 形成断裂网络，沟通了地幔的岩浆房，引发了岩浆广泛的喷发与侵入， 形成了多个火山口、多期喷发、火成岩广泛分布的格局。 2 5 1 火成岩纵向分布规律 阳信火成岩纵向分布随层位不同而差异明显。从东西向火成岩剖面 图来看( 图2 7 ) ，洼陷东部火成岩主要发育于沙三段地层，岩性以喷溢火 成岩为主，火成岩中沉积夹层较少，多为纵向连续分布；西部火成岩多 位于沙四段，以侵入岩为主，沙三段发育较少。从南北向剖面图来看( 图 2 9 1 ，南部以沙三段的喷溢火成岩为主，沙四段仅有少量的侵入岩；北部 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章火成岩成因及发育特征 沙三段和沙四段火成岩均以侵入岩为主，沙三段零星分布少量的喷溢火 成岩。 通过以上分析可以看出，从阳信次洼中心向西南洼陷边缘，火成岩 由沙四段的侵入岩为主向沙三段的喷溢火成岩为主变化。从喷溢火成岩 的分布特征来看，火山喷溢活动频繁，且时间间隔较短。 2 5 2 火成岩平面分布规律 沙四段以侵入岩为主，仅在阳2 5 、沙3 井钻遇喷发岩。其中阳2 5 井钻遇玄武岩共7 m ，沙3 井玄武岩3 层厚度共6 6 m ，喷发岩展布面积 3 0