(大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶163712)
基金項目:本文由國家“973”項目(2009CB219308)和“松遼盆地北部火山巖的形成、演化及分布特征研究”共同資助。
作者簡介:董景海，男，工程師，主要從事火山巖油氣藏勘探部署工作。電子郵箱:dongjinghai@ petrochina.com.cn .
文摘:徐家圍子斷陷是壹個陸相火山-沈積巖盆地。斷陷內各構造帶具有火山活動和構造運動的雙重成因機制，基底斷裂及其配套的次級斷裂和火山活動控制著斷陷的構造格局和地層發育。本區火山(巖漿)活動主要發生在火石嶺組和營城組沈積時期。火石嶺組為斷陷期地層的初始階段，營城組形成於斷陷轉化階段，發育規模較大，繼承和改造了早期火山活動，總體上表現為中央型、斷裂型和復合型特征。火山巖的形成和分布是“跨層”的，尤其是對下伏地層的改造。因此，根據火山活動對下伏地層的偏轉特征來分析火山巖的分布規律及其與斷層的關系，是壹種“有跡可循”的方法。本文在識別斷陷內營城組兩套火山機構的基礎上，在多年的勘探過程中，對研究區進行了精細的構造解釋、火山通道識別和火山相識別。根據火山口附近巖相帶的分布和構造位置，確定了3個北北西向的火山巖圈閉發育帶，並得出火山巖受不同類型基底斷裂控制的結論。根據斷層組合類型和特征的不同，巖漿侵入機制和火山噴發類型有三種不同:(1)受低角度徐希斷層控制，沿次級斷層侵入，火山活動表現為直接熔融穿透地層，平面上呈點狀分布，表現為中心噴發特征；(2)受高角度徐中斷層控制，巖漿沿斷層直接侵入並穿過地層熔融，在平面上呈條帶狀分布，表現為裂隙噴發特征；(3)受徐東花狀斷層和分支斷層控制，沿斷層侵入或直接熔穿地層，縱向上形成多期噴發，平面上相互重疊，表現為復式噴發特征。通過對徐家圍子斷陷安達地區的仔細解剖，確定安達地區基底斷裂上部發育NWW走向的雁列斷層，向下與基底斷裂溝通，是火山巖漿在西部向上的通道，也反映了歷史時期火山活動的特征。西部火山規模大，以爆發相為主，東部為大規模溢流相。進壹步闡述了基底斷裂和次級斷裂的組合特征對火山巖分布特征的影響。
關鍵詞:徐家圍子斷陷；安達地區；骨折；火山(巖漿)活動
徐家圍子凹陷安達地區斷層組合特征與火山巖分布的關系
董景海、孟啟安、楊、尹長海
(大慶油田勘探開發研究院，黑龍江大慶163712)
文摘:通過對徐家圍子凹陷斷層組合特征及火山巖分布的預測，指出斷層是火山活動的主要垂向出口。根據斷層的不同類型和性質，總結出三種不同的巖漿侵入機制和火山噴發類型，它們受不同的基底斷層控制，(1)受徐家圍子凹陷西部低角度斷層控制，與次級斷層相連，火山活動熔融滲透地層，平面上呈點狀分布，以中心噴發為特征；(2)受徐家圍子凹陷中部高角度斷層控制，巖漿上行，熔融滲透地層，平面上呈帶狀分布，以裂縫噴發為特征；(3)徐家圍子凹陷東部受花狀斷層及其分支斷層控制，巖漿上行，熔融滲透地層，縱向上多期噴發，平面上相互疊置，以裂隙復合噴發為特征。以徐家圍子凹陷安達地區為例，進壹步說明基底斷裂和分支斷裂組合特征對火山巖分布的影響。
關鍵詞:徐家圍子凹陷；安達地區；故障；火山活動
介紹
火山巖是地質歷史上地幔物質的地表出露，斷層是火山活動的主要垂直通道。深大斷層發育時很有可能發育火山巖，尤其是斷層交匯處。現代五大連池火山口分布的形態學研究證明，深大斷裂和次級斷裂的交匯控制了巖漿上湧通道。對於斷陷盆地，有學者認為，由於同沈積基底斷裂的不斷延伸，地殼變薄，深部巖漿容易突破上覆沈積層，沿斷裂上湧；有學者認為是走滑斷層引起的巖漿上湧所致。無論基底斷裂的性質如何，地震資料解釋的斷裂都存在明顯的火山擾動，即斷裂是火山的壹個垂直通道的認識是壹致認可的，而溝通盆地深部巖漿受大規模活動的基底斷裂控制，區域內火山巖宏觀分布規律與基底斷裂密切相關。
1徐家圍子斷陷地質特征
圖1徐家圍子斷陷安達地區火山巖勘探成果
徐家圍子斷陷是松遼盆地北部深層天然氣勘探的重點地區。在構造上，它是壹個受徐希邊界斷層控制的箕狀斷陷，被松湛低凸起和豐樂低凸起分為南、北三個局部凹陷，即安達凹陷、杏山凹陷(包括徐希凹陷和徐東凹陷)和肇州凹陷(圖1)。近年來，安達地區的火山勘探取得了顯著成績，繼西部提交了火山勘探儲量後，東部的火山勘探也取得了突破。
2徐家圍子斷陷與火山巖的關系
2.1故障組合特征
徐家圍子斷陷是壹個陸相火山-沈積巖盆地。斷陷內各構造帶具有火山活動和構造運動雙重成因機制，基底斷裂及其配套的次級斷裂和火山活動控制斷陷的構造格架和地層發育[1 ~ 2]。徐家圍子斷陷的構造解釋有兩套解釋方案。壹種是徐希、松溪、徐東三個斷層；第二，有三個斷層:徐希、徐中和徐東。兩種解釋方案的相似之處在於對地震反射特征的描述是壹致的，不同之處在於對基底斷層性質的認識存在差異。在第二種解釋方案中，將之前的徐希和松溪斷裂統壹解釋為低角度的徐希斷裂，並提出其兩側約28km處存在壹條NW-SE走向的深大斷裂，命名為徐中斷裂。對中央斷裂帶的特征有兩種不同的看法:根據中央斷裂帶西側地層西傾地震反射特征，認為興城地區存在東傾正斷層和西傾逆斷層的組合，是區域壓應力引起的斷層彎曲和斷層擴張構造；目前認為徐中斷層在* * *軛剪應力作用下發生了大規模的右旋走滑，形成了復雜的北北西向斷裂構造帶。
兩種解釋方案雖有異同，但對斷層分布和地震組合形態的描述基本壹致。為了研究的方便和相關資料的統壹，本文僅采用第二種解釋方案來了解該區的基底特征。徐中斷裂貫穿整個徐家圍子斷陷中部，在地震剖面上，剖面產狀幾乎垂直延伸至基底。徐希斷裂在徐家圍子斷陷中被徐中斷裂分為兩段。徐希斷裂南段總體走向北北西，延伸長度105km，東傾角16° ~ 45°。其斷層距離壹般為基巖頂部2217m，最大4415m，最小954m。徐東斷裂帶由壹系列由南向北演化的走滑斷裂帶組成。走滑斷裂帶的東支控制著東坡的變形和位移。由於構造位置不同，不同部位的斷層具有不同的特征，但東支斷層規模總體較大。
2.2火山爆發類型
徐家圍子斷陷深部火山(巖漿)活動主要發生在火石嶺組和營城組沈積時期。火石嶺組為斷陷期地層的初始階段，營城組形成於斷陷的過渡階段，發育規模較大，繼承和改造了早期火山活動[3 ~ 5]。根據鉆井資料和地震剖面反射特征分析，徐家圍子斷陷營城組火山噴發主要有三種類型，即:(1)中央火山噴發:火山噴發沿頸狀管道噴出地面，噴發通道在平面上呈點狀。火山通道位於兩組或多組斷層的交匯處，噴出物堆積成火山錐。(2)裂隙式火山噴發:火山噴發沿某壹方向的大裂隙溢出地表。火山口是壹條延伸數十公裏或沿斷裂帶火山口呈串珠狀分布的斷層。(3)復合型火山噴發:裂隙型火山噴發和中央型火山噴發交替出現，兩種噴發產物相互疊加形成夾層(圖2)。
圖2徐家圍子斷陷火山巖宏觀噴發模式
火山(巖漿)活動對徐家圍子斷陷地層和構造的影響很大，使深部地層和構造復雜化，主要表現在幾個方面:火山活動和剝蝕對地層的影響；多通道多階段活動和側向侵蝕對地層的影響；對地層沈積物空間分布的影響；為沈積地層提供壹定的物質來源；斷層構造的強烈轉換。火山巖的分布受斷裂控制，對斷裂構造也有壹定的改造作用。巖漿的不斷上湧會擠壓和熔化斷層兩側的地層，使通道變大，表現為強烈的火山擾動，形成楔形火山通道，同時作為火山通道的預存斷層特征也會被破壞。因此幹擾了火山機構和次級斷層的識別[6 ~ 7]。
2.3斷層組合和火山活動
火山巖的形成和分布是“跨層”的，尤其是對下伏地層的改造[8]。因此，根據火山活動對下伏地層的撓曲特征來分析火山巖的分布規律及其與斷層的關系，是壹種“有跡可循”的方法。本文基於多種地震屬性，在研究區多年的勘探過程中，識別並鉆遇了斷陷內營城組兩套火山機構。在精細構造解釋、火山口識別和火山巖識別的基礎上，根據火山口附近巖相帶的分布和構造位置，識別出三個北北西向的火山巖圈閉發育帶(圖3)。
徐家圍子斷陷基底斷裂帶巖漿上湧控制機制及火山巖分布特征。
徐家圍子斷陷基底斷裂的性質及其與次級斷裂的組合導致了三種不同的巖漿上湧機制(圖3)。壹是受低角度徐希斷層控制，沿次級斷層侵入，火山活動表現為沿次級斷層直接熔穿地層，在平面上呈點狀分散，表現為中心噴發特征。主要發育在常德和安迅地區，主要由中酸性火山巖組成。火山噴發規模相對較小，火山巖厚度較小。典型的井是許慎8井。而在安達西部，中基性火山巖主要分布在晚期。推測當時巖漿活動強度較大，導致安達的火山巖規模大於常德。其次，火山活動受高角度斷裂控制，沿高角度斷裂通過地層直接上湧熔融，平面上呈帶狀分布，以斷裂噴發為特征，主要發育在興城-豐樂地區，典型井有許慎1、7、9等。第三，受徐東花狀斷層和分支斷層控制，火山活動表現為沿斷層向上侵入或直接熔穿地層，縱向上形成多期噴發，平面上相互重疊，表現為復合噴發的特征。主要發育在徐東地區和東部安達地區。裂隙噴發過程中，伴有中心噴發，兩種類型疊加在壹起。典型的井是許慎23井。
徐家圍子斷陷安達地區實例分析
3.1受徐希斷裂控制，具有“西斷東超”的地質構造。
安達凹陷位於徐家圍子斷陷北部，是壹個受徐希斷裂北部控制的小型箕狀斷陷，中部為安達向斜，東部為西斜坡區。徐希斷裂和徐東斷裂是該區兩個最重要的基底斷裂系統。徐希斷裂是壹條受沈降控制的斷裂，貫穿安達地區，延伸長度超過52公裏，走向北北西—北北東向。徐東斷裂帶呈花狀構造，斷層有NW向和NNW向，整體呈“西破東超”的箕狀地質構造。
安達地區以大面積的中基性火山巖為主，中基性火山巖的噴發方式決定了火山口內爆發相的火山機構較小，呈點狀分布，而溢流相則在全區大面積分布。同時，巖漿活動的能量對火山巖的分布範圍也有很大影響。目前斷陷內主要火山巖連續分布，其發育主要受火山噴發量和後期地層剝蝕量的影響。沿兩條控制火山巖的相交斷裂帶，總體表現為西部火山巖較厚，以爆發相為主；東部發育較薄，以溢流相為主(見圖4)。
圖4安達中部蓮京火山巖地震反射特征剖面(東西向)
3.2 NWW走向的雁列斷層向下與基底斷層溝通，是火山巖漿上湧的通道。
利用相幹切片解釋安達地區沙河子組內部斷裂系統，發現有兩組北西向雁行斷裂與近南北向斷裂相交，與基底斷裂垂向溝通，形成巖漿上湧的斷層通道。平面上，巖漿壹般在斷層交匯處發育，形成兩條近南北向的巖漿活動帶。由於火山巖漿上湧並熔融穿過上覆地層，其運移通道表現為對下伏沈積地層的擾動，使得斷層在地震反射剖面上具有不連續的剖面反射特征，但在切片上表現為強烈的不連貫(圖5)。
此外，安達地區中部有壹條S形次級斷裂，與深部區域構造走向壹致。最長斷層11km，發育在1井深至6井深之間。地震剖面和相幹切片清晰，但斷層距離不大，壹般為10 ~ 100 m，屬於晚期斷層。
根據火山巖的地震響應特征，基於地震屬性分析技術，利用連片三維地震解釋資料標定了火山巖的頂底界面，預測了安達凹陷營城組火山巖的分布，頂部埋藏較淺，最深處標高約為-3200m。沿營城組三段提取的相幹切片顯示，火山口附近的火山巖圈閉主要集中在西部斷裂帶，東部僅零星分布，反映出兩組斷裂控制了火山巖的噴發強度和形成規模。
結合沙河子組巖漿侵入通道斷層和營城組已識別的火山巖圈閉，說明安達凹陷火山巖主要受兩條相交斷裂帶控制。從地震剖面上看，西部火山口多，規模大，地震反射特征混亂。東部環形山少，規模小，地震反射特征連續；從目前的厚度來看，火山沈積最厚的部分主要沿著西部的壹系列火山機構發育，向側翼變薄，整體西部較厚，向東逐漸變薄，火山活動具有西強東弱的特點(圖6)。
因此，不同於正常沈積巖的沈積特征，火山巖的形成來自深部，具有自下而上噴發的形式。基底斷裂和其上的次級斷裂的組合對火山巖的分布起著重要作用，控制火山巖噴發的次級斷裂主要集中在下伏的沈積地層中。基底斷裂與火山巖圈閉的疊加分析表明，安達凹陷西側的火山巖帶與徐希斷裂、東側的火山巖帶與徐東斷裂存在縱向上的壹壹對應關系，表明兩條基底斷裂的活動與本區火山巖的發育和火山隆起帶的形成密切相關。
圖5沙河子組內部相幹切片(T41，10ms)反映了下伏地層火山活動的上升流道。
圖6營城組相幹體切片(T4 10 ms)反映了營城組火山機構的分布。
4結論
(1)通過對安達凹陷斷裂組合特征及火山巖分布關系的分析，發現徐家圍子斷陷火山巖受三種不同類型的基底斷裂組合控制，形成不同類型的巖漿上湧模式，並表現出中心型、斷裂型和復合型火山噴發特征。
(2)火山巖的分布受基底斷裂和與之溝通的次級斷裂控制，同時也對斷裂構造起壹定的改造作用，表現為對下伏地層強烈的火山擾動，不僅形成火山通道，而且破壞了次級斷裂的地震反射特征。因此，加強營城組下伏地層的斷層識別，特別是與沙河子組的斷層關系，是預測火山巖分布的主要方向。
(3)安達地區基底斷裂上部發育北西向雁列式斷裂，向下與基底斷裂溝通，是西部火山巖漿向上的通道，也反映了歷史時期火山活動西強東弱的特點。西部火山規模大，以爆發相為主，東部為大面積溢流相。
參考
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