松辽盆地断陷层系地震火山地层学研究：典型火山岩地震相与地质解释模式

衣 健，王璞珺，李瑞磊，赵然磊，陈崇阳，孙 玥

1.吉林大学地球科学学院，长春 1300612.中石化东北油气分公司勘探开发研究院，长春 1300623.大庆油田有限责任公司海塔勘探开发指挥部，黑龙江 大庆 163000

松辽盆地断陷层系地震火山地层学研究：典型火山岩地震相与地质解释模式

衣 健1，王璞珺1，李瑞磊2，赵然磊1，陈崇阳1，孙 玥3

1.吉林大学地球科学学院，长春 1300612.中石化东北油气分公司勘探开发研究院，长春 1300623.大庆油田有限责任公司海塔勘探开发指挥部，黑龙江 大庆 163000

为了研究松辽盆地火山岩盆地充填模式及在无井或少井区寻找火山岩有利储层，需要对盆地火山岩地震相及其反射特征和地质内涵进行系统性的总结和分析。基于盆内钻井和过井地震剖面，应用火山地层学理论和地震火山地层学方法将松辽盆地火山岩地震相单元划分为火山岩丘、火山岩台地、洼地火山充填、穿切等4类10种亚类。通过井震对比，结合野外火山地层研究相关文献资料，阐述了这些地震相单元的地质解释模式和响应关系。火山岩地震相单元通常对应于以某种盆地火山充填类型(相或相组合)为主的火山岩体，火山岩丘地震相多可解释为侵出岩穹、酸性简单熔岩流和酸性复合熔岩流等具有丘状外形的充填类型，火山岩台地地震相多代表中基性岩的简单熔岩流和火山碎屑流等具有席状外形的充填类型，洼地火山充填多代表充填在先存洼地中的简单熔岩流和火山碎屑流，穿切地震相多可解释为岩席、岩墙。除了这些典型的地震相单元以外，对地震反射特征(外形、物理参数、反射结构)与火山岩地质属性的响应关系的分析可有助于更好地解释地震相单元所反映的地质含义。

松辽盆地断陷层系；地震火山地层学；地震相单元；火山岩盆地充填类型；响应关系

0 引言

地震火山地层学是地震地层学的一个分支[1]。地震地层学为利用地震资料进行地质解释的一门学科[2]，Vail等[3]，Mithchum等[4]学者最早将其应用在陆源碎屑岩沉积地层层序划分、沉积相解释等领域，随后应用在碳酸岩地层解释领域也取得了较好的效果[4-6]。随着以研究火山地层界面和充填样式为目标的火山地层学的不断发展和盆地内部火山岩充填序列研究的需要，以Planke等[7],Berndt等[8],Spitzer等[9]为代表的学者将地震地层学方法应用在解释火山地层领域，开始进行地震火山地层学的相关研究。他们将大西洋、太平洋两岸裂谷边缘盆地大型玄武岩省地震反射单元的层形态、层结构加以分类，总结出内部向海倾斜反射(inner SDR)、外部向海倾斜反射(outer SDR)、外高反射(outer high SDR)等多个地震相单元；通过地震相分析，建立了地震相单元与岩相单元的对应关系，并进一步研究盆地火山岩序列的充填模式。该套地震相单元在解释大陆边缘裂谷盆地火山岩地层方面具有广泛的适用性，并在我国南海北部陆缘裂谷盆地中也初步识别出了上述地震相单元[1]。但由于其主要针对大陆边缘裂谷盆地中洪泛玄武岩省的建立，对解释我国松辽盆地从酸性到中基性、从熔岩到火山碎屑岩均较发育的复杂火山岩充填适用性并不强。

近年来，我国以松辽盆地为代表的盆地深层火山岩油气藏勘探和开发取得了较大的突破[10]，火山岩地震识别相关研究取得了较大的进展，但在火山岩地震地层描述等环节仍存在系统性差、火山地层地质-地震关系不清晰等一系列问题[1]。因此，针对松辽盆地火山地层建立一套相应的具有普适性且较易识别的地震相单元对松辽盆地火山地层和地震火山地层研究均具有重要意义。

松辽盆地(图1)早白垩世为陆内裂谷盆地，火山活动强烈，充填有巨厚的火山岩[11]，火山岩地震反射特征也较为复杂。笔者以建立松辽盆地断陷层系火山岩成因堆积单元与地震相单元的响应关系为目标，以寻找具有钻井揭示的典型火山岩地震相单元作为切入点，立足于井震联合对比，应用录井、岩心和测井资料，参考野外露头区火山地层典型实例[7-9，12-25]，研究主要界面围限下的火山岩地震相单元外部形态、内部结构所代表的盆地火山岩充填类型及响应关系，讨论了本文地震相单元的普适性问题。该研究对松辽盆地断陷层系及其他陆内断陷盆地火山岩识别以及有利储层预测具有一定的借鉴意义。

图1 松辽盆地地理位置、盆地边界及断陷分布图Fig.1 The geographic location，boundary of the Songliao basin and the distribution of the rifted grabens

1 松辽盆地火山岩充填类型

盆地火山岩充填受所处不同构造部位、喷发作用、喷发物质和就位环境共同影响，为复杂的异质多相体[1]。盆地火山岩充填类型为异质多相体中由主要火山地层界面围限的具有成因意义的火山地层单元，为一套在盆地充填尺度上可识别的相或相组合，其受喷发作用、就位环境等因素控制，具有自身独特的外部形态和规律性的内部结构。在进行地震地层研究之前，有关盆地火山地层充填类型的研究是极其必要的，这是由于深部地震反射分辨率低、火山岩体内部反射干扰波较多[7]，难以达到直接识别内部亚相(如气孔层，致密层等)的精度；而不同充填类型火山岩内部亚相组合具有一定的规律性，通过地震相单元对盆地火山岩充填类型的识别，可借助野外剖面建立的结构模式，有效地推断其在盆地内部的充填模式和储层发育特征。

Jerram[12]在洪泛玄武岩省的研究中，将洪泛玄武岩分为平坦经典熔岩流、复合辫状熔岩流、倾斜玻璃质碎屑熔岩、池塘流、席状岩墙等11种岩相或相组合。Single等[13]进一步按由大到小的研究尺度将充填类型内部结构细化分为13种亚相和15种亚相构成单元，即组合类型和基本类型。王璞珺等[14]结合松辽盆地和准格尔盆地深层火山岩及野外露头区火山岩特点将中基性火山岩分为34种岩相。本文参考以上分类方案，结合盆内钻井及火山地层露头相关文献[7-9,12-25]，根据喷发作用、喷发物性质及其内部结构、就位环境的差别初步将盆地火山岩充填类型分为5类，并依据影响该充填类型性质的主要因素进一步划分了15种亚类(表1)。本文在火山地震相单元的地质解释中将对所涉及到的充填类型特征做具体阐述。

2 松辽盆地断陷层系典型火山岩地震相特征

地震相单元是地震参数不同于相邻反射组的地震反射单元，地震相分析是在地震层序确定之后，描述地震相单元反射外形，反射结构，振幅、频率、连续性等物理参数并对其进行地质解释[3]。通过寻找松辽盆地断陷层系典型地震反射单元，可将松辽盆地火山岩地震相单元分为火山岩丘、火山岩台地、洼地火山充填和穿切4类，并根据反射外形和反射结构的差异分为10种亚类，其地震反射模式如图2，地震反射特征见表2。

表1 盆地火山岩充填类型划分

表2 松辽盆地典型火山岩地震相单元特征及地质属性

表2(续)

2.1 火山岩丘地震相特征

松辽盆地典型的火山岩丘地震相反射外形为不同纵-横比丘状(图2Ⅰ)，受后期改造作用可能为透镜状，沿控陷断裂分布则可能表现为具有一半丘状外形的楔状。根据其丘状外形的纵-横比不同可分为高丘(图2Ⅰ-A)、中丘(图2Ⅰ-B,Ⅰ-C)和低丘(图2Ⅰ-D)。其中高丘的纵-横比大于1∶5，中丘的纵-横比为1∶5～1∶20，低丘的纵-横比小于1∶20。根据反射结构将火山岩丘分为简单丘(图2Ⅰ-A，Ⅰ-B)和复合丘(图2Ⅰ-C，Ⅰ-D)，简单丘通常为杂乱或乱岗状反射，复合丘通常为多个丘状反射或亚平行反射互相叠加。通过对这2种分类进行组合，可将目前松辽盆地断陷层有钻井揭示的典型火山岩丘地震相分为简单高丘(图2Ⅰ-A)、简单中丘(图2Ⅰ-B)、复合中丘(图2Ⅰ-C)、复合低丘(图2Ⅰ-D)4种亚类。通常情况下，可以观察到上覆地层在丘体顶面的上超现象，其中简单高丘顶界面为断续状反射，而简单中丘、复合中丘、复合低丘的顶界面反射则较为连续。

图2 松辽盆地断陷层系典型火山岩地震相模式Fig.2 The classic volcanic seismic facie pattern of the fault depression,Songliao basin

2.2 火山岩台地地震相特征

松辽盆地火山岩台地地震反射外形一般为席状、席状披覆(图2Ⅱ)，反射结构主要为平行反射；因此，根据其反射外形和结构的不同可将火山岩台地地震相分为席状平行反射(图2Ⅱ-A)和席状披覆平行反射(图2Ⅱ-B)2种亚类。其中，席状平行反射地震相互相平行的同相轴形态不受下伏地层起伏影响(图2Ⅱ-A)，而席状披覆地震相内部同相轴形态与下伏地层起伏一致(图2Ⅱ-B)。

2.3 洼地火山充填地震相特征

松辽盆地洼地火山充填地震相单元地震反射外形为充填状(图2Ⅲ)，内部反射结构主要为前积和杂乱反射两类，因此可将洼地火山充填地震相分为前积充填(图2Ⅲ-A)和杂乱充填(图2Ⅲ-B)2种亚类。

2.4 穿切地震相特征

松辽盆地穿切地震相最典型的特征为穿切先期岩层，其地震反射外形为丘状或板状(图2Ⅳ)，可分为丘状穿切(图2Ⅳ-A)和板状穿切(图2Ⅳ-B)2种亚类。丘状穿切地震相通常会将上部地层掀起，上部地层在丘体边缘可被其拉薄甚至拉断(图2Ⅳ-A)。高角度的板状穿切地震相除了切割先期地层外，还会屏蔽下部地层成像，形成杂乱反射(图2Ⅳ-B)。

3 松辽盆地火山岩地震相地质解释模式及响应关系

通过对松辽盆地断陷层系有钻井揭示的典型火山岩地震相进行井震对比分析和解剖，参考露头区火山地层典型实例相关文献[7-9,12-21]，总结了典型火山岩地震相单元的地质解释模式，并分析了两者间的响应关系。

3.1 火山岩丘地震相

松辽盆地火山岩丘地震相反映了火山喷发的造丘作用，为火山喷发物在较平坦处近源堆积形成，不同亚类的火山岩丘地震相代表的盆地火山充填类型有所不同(表2)，其地质解释模式如图3。

3.1.1 简单高丘亚类

地质解释模式：松辽盆地断陷层系简单高丘地震相典型实例如图3Ⅰ-A，钻井揭示其代表了以结晶质侵出岩穹为主要充填类型的火山岩体(图3Ⅰ-B)。结晶质侵出岩穹由高黏度极贫挥发分岩浆挤出地表缓慢冷凝形成[15-19]。该实例中岩性为流纹斑岩(图3Ⅰ-C)，其外层及核心分别由自碎角砾岩层(图3Ⅰ-D)、致密熔岩(图3Ⅰ-E,Ⅰ-F)2种组合类型构成。

响应关系：该地震相大纵-横比的丘状外形反映了侵出作用挤出的酸性岩浆挥发分含量少、温度低、黏度极高，形成的火山岩体一般纵-横比较大的特点[15-19]。熔岩流顶部与上覆围岩存在一定速度差(图3Ⅰ-C)，形成顶界面中振幅反射。由于顶界面较陡，后期沉积岩层在其顶界面高角度超覆(图3Ⅰ-B)，岩性变化频繁，沿结晶质侵出岩穹顶界面两者的地震波速差变化可能较大，造成顶界面反射连续性差，振幅多变。熔岩流核心声波曲线为平直微齿状(图3Ⅰ-C)，层速度均一，地震反射振幅弱，形成杂乱反射。

3.1.2 简单中丘亚类

地质解释模式：松辽盆地简单中丘地震相典型实例如图3Ⅱ-A，钻井揭示其代表了以酸性简单熔岩流为主要充填类型的火山岩体(图3Ⅱ-B)。酸性简单熔岩流由持续的酸性岩浆溢流作用形成，通常仅包含一个丘状流动单元。其自上而下由顶部泡沫状气孔带、韵律性气孔带(图3Ⅱ-E)、稀疏气孔带(图3Ⅱ-F)、致密熔岩(图3Ⅱ-G)及熔岩流底部带等5种组合类型构成(图3Ⅱ-C，Ⅱ-D)。

响应关系：该地震相中等纵-横比的丘状地震反射外形反映了酸性岩浆黏度相对较大、流动性差的特点，但岩浆黏度较侵出岩穹小，岩浆挥发分含量较岩穹多[15]，纵-横比较侵出岩穹小。顶部2种组合类型原生孔隙富集，层速度小(图3Ⅱ-D)，与下部岩体间存在较大的速度差，形成顶界面强反射。其同相轴连续性好是顶部气孔富集层横向分布稳定的反映。熔岩流核心部分由致密熔岩构成，声波曲线为平直微齿状(图3Ⅱ-D)，层速度稳定，局部中高幅齿状为构造裂缝发育造成(图3Ⅱ-D)，结合弱振幅的反射特征，推断其内部岩性均一，构造裂缝发育导致无序分布的波阻抗界面众多，地震反射连续性差，呈乱岗状反射。

3.1.3 复合中丘亚类

地质解释模式：松辽盆地复合中丘地震相典型实例如图3Ⅲ-A、Ⅳ-A，钻井揭示其为多个流动或堆积单元的火山熔岩和火山碎屑岩叠合形成，既可以酸性复合熔岩流为主，夹火山碎屑岩夹层(图3Ⅲ-B，Ⅲ-D)，也可以空落火山碎屑和熔结火山碎屑熔岩流为主，夹熔岩夹层(图3Ⅳ-B, Ⅳ-C)。其中：酸性复合熔岩流为酸性岩浆脉动式溢流作用形成，通常包含多个纵向叠合的流动单元(图3Ⅲ-C，Ⅲ-D)，每个流动单元自上而下依次由顶部泡沫状气孔带(图3Ⅲ-F)、韵律性气孔带、稀疏气孔带(图3Ⅲ-G)、致密熔岩(图3Ⅲ-H)等4种组合类型中的2～3种构成；空落火山碎屑为被抛到空中的碎屑物自由落体沉降或弹道状飞行的碎屑物[14]，自上而下依次由空落火山灰层夹熔结火山碎屑熔岩流(图3Ⅳ-E)、空落火山灰层、空落集块角砾层等3种组合类型构成(图3Ⅳ-F)；熔结火山碎屑熔岩流岩性一般为含浆屑的熔结集块角砾熔岩(图3Ⅳ-D)、炙热的基质将灼热的火山碎屑在载荷作用下烧结在一起形成[14]。

响应关系：以酸性复合熔岩流为主的复合中丘地震相，其中等纵-横比的丘状外形反映了酸性熔岩流流动性差的特点，其顶面较圆滑，是由于熔岩流在流动过程中，厚度随与喷发中心距离的增大而逐渐减薄直到接近其屈服强度停止流动形成[16]。以火山碎屑为主的复合中丘地震相顶面多呈草帽状，靠近中心坡度有增大的趋势，这可能是由于火山碎屑物在重力作用下于近火山口处快速堆积、厚度随与火山口距离增大迅速减薄造成的。复合中丘地震相无论以复合熔岩流为主，还是以火山碎屑为主，或是两者互层，钻井揭示其声波曲线一般均为多个箱型或指形的组合(图3Ⅲ-D，Ⅳ-C)，声波速度等岩石物理特征呈现一定的韵律性变化。这种岩石物理特征的韵律性变化是由多流动或堆积单元纵向叠合，不同单元的火山岩体的岩石物理特征发生周期性变化产生的(特别是多个流动单元叠合形成的复合熔岩流，每个流动单元顶部气孔带均较发育，可构成多个低速带)。这种岩石物理性质的周期性变化可构成多个纵向叠置的层状波阻抗界面，形成内部中强振幅较连续的亚平行或多个丘状叠加的反射结构。

图3 火山岩丘地震相单元典型实例和地质解释模式Fig.3 The typical example of the volcanic dome seismic face units and their geological interpretation pattern

3.1.4 复合低丘亚类

地质解释模式：松辽盆地复合低丘地震相外形总体为小纵-横比盾状，受裂隙式喷发影响，其外形在不同切片方向上有所差别，沿供给岩墙方向更接近席状(典型实例如图3Ⅴ-A)，垂直供给岩墙方向为盾状(典型实例如图3Ⅴ-B)。该地震相多与以中基性复合熔岩流为主要充填类型的盾状火山机构有关[12-13,18-19](图3Ⅴ-C，Ⅴ-F)。中基性复合熔岩流为持续小流量喷发形成，内部包含多个交织状的流动单元(图3Ⅴ-D)，其单个流动单元厚度多小于7 m，沿流向延伸距离大，垂直流向延伸距离小[12]。交织状流动单元顶底外壳分别由顶部泡沫状气孔带(图3Ⅴ-G)和熔岩流底部带2种组合类型构成，稀疏气孔带(图3Ⅴ-H, Ⅴ-I)构成流动单元核心 (图3Ⅴ-E)。

响应关系：该地震相平行供给岩墙近席状反射外形反映了基性岩浆沿裂隙喷发的特点，垂直供给岩墙小纵-横比盾状外形则是中基性复合熔岩流岩浆流动性强，但流量小的反映[13]。每个流动单元顶部泡沫状气孔带波速低，稀疏气孔带波速相对高，声波曲线为中高幅度齿状(图3Ⅴ-F)，存在众多间距较小、速度差大小不等的层速度变化面。形成的不同反射强度、不同相位的地震波互相叠加，反射振幅变化大，总体为中振幅，局部强振幅。沿供给岩墙方向地震反射连续性差，频率变化大的乱岗状反射反映了辫状熔岩流垂直流向延伸距离近，多股侧向叠加。垂直供给岩墙方向剖面地震反射表现为连续中等、频率变化不大的亚平行反射，是辫状熔岩流沿岩浆流向延伸距离相对较远、以垂向叠加为主的反映。

3.2 火山岩台地地震相地质解释模式及响应关系

火山岩台地地震相反映了火山岩丘周围近等厚分布的席状或平缓盾状火山岩，为火山喷发的造盾作用形成。钻井揭示该地震相的2种亚类分别代表了大规模的基性熔岩喷发和高能态的火山碎屑流喷发(表2，图4)。

图例参见图3 。图4 火山岩台地地震相单元典型实例及地质解释模式Fig.4 The typical example of the volcanic platform seismic face units and their geological interpretation pattern

3.2.1 席状平行反射亚类

地质解释模式：席状平行反射地震相典型实例如图4Ⅰ-A，钻井揭示其代表了以纵向叠合的、中基性简单熔岩流为主要充填类型的火山岩体(图4Ⅰ-B)。中基性简单熔岩流为中基性岩浆大流量持续泛流式喷溢作用形成，流动单元形态为板状[12-13,20-21](图4Ⅰ-C)。每个流动单元由上到下依次由顶部气孔熔岩(图4Ⅰ-E)、稀疏气孔熔岩(图4Ⅰ-F)、致密熔岩(图4Ⅰ-G)和熔岩流底部带4种组合类型构成。

响应关系：该地震相席状的几何外形反映了构成该充填类型的中基性岩浆黏度较低，流动性强，流量大的特点[21]，但熔岩流的能态相对较低，遇高地阻碍以充填作用为主，岩层产状基本水平，不受下伏地层起伏影响。该地震相由多个中基性简单熔岩流叠合形成，每个流动单元顶部原生孔隙发育，声波时差曲线表现为多个高幅度微齿化箱型(图4Ⅰ-D)，层速度呈韵律性变化，速度差大，形成强振幅反射。连续性好的平行反射表明了其内部板状的熔岩流单元横向分布稳定。局部的乱岗状反射可能由于包含少量复合辫状熔岩流形成。

3.2.2 席状披覆平行反射亚类

地质解释模式：席状披覆平行反射地震相地质解释模式如图4Ⅱ。图4Ⅱ-A为该地震相典型实例，钻井揭示其主要代表以涌浪火山碎屑为主要充填类型的火山碎屑岩体，可夹薄层熔岩流(图4Ⅱ-D)和少量空落火山碎屑(图4Ⅱ-B, Ⅱ-C)。涌浪火山碎屑流为沿地表膨胀的低密度载屑蒸汽流[14,19-20]，组合类型以基浪为主，岩性为晶屑凝灰岩(图4Ⅱ-E)和含角砾晶屑凝灰岩(图4Ⅱ-F)。

响应关系：该地震相席状披覆的地震外形反映了涌浪火山碎屑在盆地内为高能态近等厚披覆沉积的特点[14]。钻井揭示，涌浪火山碎屑流纵向岩性变化较大，自然伽马、声波曲线为高幅度指形(图4Ⅱ-C)，层速度变化较大，内部存在多个具有波速差的界面，其内部强振幅反射正是其岩性纵向多变、含有空落火山碎屑及熔岩流夹层的反映。地震反射较连续，发散反射结构说明其岩性横向分布稳定，向斜坡底部及盆内厚度稍有增加，具有半披覆半充填的特点。

3.3 洼地火山充填地震相地质解释模式及响应关系

洼地火山充填地震相反映了火山喷发物在盆地低洼处的充填作用,充填物既可为熔岩流，也可为火山碎屑流(表2，图5)。

3.3.1 前积充填地震相亚类

地质解释模式：前积充填地震相典型实例如图5Ⅰ-A，钻井揭示其主要代表一个或多个堆积单元叠加的以熔结火山碎屑熔岩流为主要充填类型的火山碎屑岩体(图5Ⅰ-B)。熔结火山碎屑熔岩流单个堆积单元熔结程度受塑性基质温度、黏度等因素影响[14]，由堆积单元顶部的弱熔结火山碎屑熔岩流(图5Ⅰ-D,Ⅰ-E)和中、下部的强熔结火山碎屑熔岩(图5Ⅰ-F)2种组合类型构成。

响应关系：熔结火山碎屑熔岩流在火山斜坡处就位，呈现高处薄、低处稍厚的半披盖-半充填式沉积[22]，在地震上表现为充填状外形。总体为块状构造(图5Ⅰ-D)，声波曲线为较平直微齿状(图5Ⅰ-C)，层速度变化不大，顶底界面与围岩间存在较大速度差，形成连续强反射。对于单期熔结火山碎屑熔岩流(厚度多小于150 m)，内部反射结构被顶底界面反射所掩盖，只表现为顶底界面的反射特征。多期熔结火山碎屑熔岩流喷发，喷发物不断向前推进形成前积反射结构。

3.3.2 杂乱充填状地震相亚类

地质解释模式：松辽盆地钻井揭示的杂乱充填状地震相可代表以简单熔岩流或火山碎屑重力流为主要充填类型的火山岩体。以简单熔岩流为主的杂乱盆地充填地震相典型实例如图5Ⅱ-A，Ⅱ-B。由于一般为远源充填，其内部发育的简单熔岩流主要由致密熔岩一种组合类型所构成，岩石较致密，贫气孔(图5Ⅱ-D，Ⅱ-F)，可发育变形流纹构造(图5Ⅱ-E)，推测为熔岩流进入凹地后前缘冷凝、后部继续推进挤压造成。以火山碎屑重力流为主的杂乱盆地充填地震相典型实例如图5Ⅲ-A，Ⅲ-B，可含有少量熔结火山碎屑熔岩流(图5Ⅲ-D)。火山碎屑重力流为含大量碎屑的高密度气-固热重力流，沿底部流动形成[21-22]，组合类型以集块灰流为主,岩性为含集块角砾凝灰岩，凝灰质胶结，砾石具有暗化边(图5Ⅲ-E)，为火山爆发作用形成，并有一定磨圆(图5Ⅲ-F)。

响应关系：简单熔岩流、火山碎屑流、重力流均为低能态流体，遇先期凹地后以填平补齐作用的充填为主[14,23]。该地震相上平底凹的反射外形为这3种低能态的流体充填凹地的反映。内部主要为乱岗状或杂乱反射，钻井揭示其岩性均一，岩石结构多为块状构造，变化不大，声波时差曲线均为平直微尺状，层速度稳定，只在顶底界面具有较大的速度差。其反射弱振幅，连续性差，杂乱反射是其岩性均一、构造裂缝发育的反映。

图例参见图3。图5 洼地火山充填地震相单元典型实例及地质解释模式Fig. 5 The typical example of the bottom volcanic filling seismic face units and their geological interpretation pattern

3.4 穿切地震相

丘状穿切地震相反映了岩浆侵入浅地表先期地层中形成的浅层侵入体，其与火山活动密切相关[1]。该地震相可分为2种亚类(表2，图6)。

3.4.1 丘状穿切亚类

地质解释模式:丘状穿切地震相典型实例如图6Ⅰ-A，钻井揭示其代表了以岩盖为主要充填类型的火成岩体，内部仅由次火山岩一种组合类型构成(图6Ⅰ-B，Ⅰ-C)。与围岩接触处发育隐晶质边(图6Ⅰ-D)，向中部结晶程度逐渐变好(图6Ⅰ-E，Ⅰ-F)。

图例参见图3。图6 穿切地震相单元典型实例及地质解释模式Fig.6 The typical example of the intrude seismic face units and their geological interpretation pattern

响应关系：该地震相丘状外形为岩浆挤入浅部地层隆起形成，顶面与围岩相对整一，边部刺穿围岩形成穿切。因为不受风化剥蚀垮塌作用影响，外形较规则。自然伽马、声波时差曲线均为平直微齿状(图6Ⅰ-C)，岩性均一致密，层速度稳定。顶底面与围岩间存在较大的波速差，产生强反射，内部反射强度较弱，形成近空白反射。

3.4.2 板状穿切亚类

地质解释模式：板状穿切地震相典型实例如图6Ⅱ-A，在松辽盆地内由多口钻井揭示其主要代表了以浅层侵入的岩席、岩墙为主要充填类型的火成岩体(图6Ⅱ-B)。近水平侵入表现为席状外形，沿高角度断裂侵入的供给岩墙则为板状外形。岩墙、岩席仅由次火山岩一种组合类型构成(图6Ⅱ-C，Ⅱ-D)。

响应关系：与岩盖相似，自然伽马、声波时差曲线均为平直微齿状(图6Ⅱ-C)，内部岩性较致密均一，顶底与围岩间速度差较大，产生强反射。在厚度较薄处仅表现出顶底界面的反射特征，较厚处可见内部弱振幅杂乱-空白反射。

4 讨论与结论

4.1 本文地震相单元的适用性

在建立典型火山岩地震相的基础上，深入认识火山岩地震反射特征与地质属性之间的响应关系，对更好地识别和解释火山岩体具有重要意义。通过对松辽典型地震相单元与地质属性的响应关系进行总结发现：①火山岩地震反射外形主要反映火山岩体的形态，并可进一步揭示岩浆性质、喷发作用等。如丘状外形多代表了酸性熔岩或空落火山碎屑岩近源堆积，由于熔岩具有一定的屈服强度，熔岩形成的火山丘顶面较为圆滑，坡度变化均匀，呈现倒扣碗状，而向喷发中心坡度突然增大，近似草帽状，则可能以火山碎屑为主。丘状外形的纵-横比由大到小，反映了其岩浆性质由酸性到中基性、黏度由大到小、喷发作用由侵出到喷溢、挥发分含量由少到多的变化。席状外形则代表了中基性熔岩流的泛流式喷发，席状披覆外形更可能代表高能态披覆状堆积的火山碎屑涌浪沉积。而充填状外形则反映了远源的熔岩流或火山碎屑流充填。②反射结构反映了火山岩体的内部结构，平行、亚平行、多个丘状叠加及前积的反射结构均能说明火山岩体内部具有成层性，可能为多个流动或堆积单元的火山熔岩或火山碎屑岩相互叠合形成，乱岗状、杂乱和近空白反射则反映了火山岩体内部的成层性较差，包含的流动或堆积单元较少，岩性较为均一。③火山岩地震反射的物理参数配合反射结构也反映火山岩内部结构和含油气性。如反射结构为近层状反射，则反射振幅越强，不同流动或堆积单元岩物性差异越大，可能反映了多个熔岩流单元顶部气孔带均较发育或有火山碎屑岩与熔岩互层现象。连续性提示了火山岩内部流动或堆积单元横向延伸的稳定性：连续性好，反映了火山岩体内部流动或堆积单元在地震切片方向延伸较远；连续性差，则更可能为透镜状侧向叠加的流动或堆积单元，如中基性的复合熔岩流。频率是地震脉冲的天性，但地质因素如反射层间距或层速度的侧向变化及所含流体情况也可影响地震频率[3]。火山岩高频吸收作用造成火山岩总体反射频率较低，如果火山岩成层性好，层间距离小(在地震能分辨的最小层厚度以上)，则相同时间内反射波个数多，视频率相对较高，另外富含流体的火山岩一般频率更低[26]，所以低频可能反映了孔隙相对富集的火山岩体。

4.2 地震火山地层学的研究方向

在下一步研究中，应加强火山岩地震正演相关研究，利用建立的火山地层模型进行地震正演模拟，尽量将火山岩地震反射特征半定量-定量化；另外还应加强火山地层学相关研究，建立完善的火山岩相模式[27]，以便根据地震、钻井做出更贴近实际的火山地层解释。

4.3 主要结论

1)松辽盆地断陷层系典型的火山岩地震相可分为火山岩丘、火山岩台地、洼地火山充填、穿切等4类10种亚类。火山岩丘反映了火山喷发的造丘作用，其中，简单高丘以结晶质侵出岩穹为主，简单中丘以酸性简单熔岩流为主，复合中丘则代表了由多个流动、堆积单元构成的酸性复合熔岩流或火山碎屑互相叠合的火山岩体，复合低丘代表了以中基性复合熔岩流为主的火山岩体；火山岩台地反映了火山喷发的造盾作用，其中，席状平行反射以中基性简单熔岩流为主，席状披覆平行反射以涌浪火山碎屑为主；洼地火山充填反映了松辽盆地火山喷发在盆地低洼处的充填作用，其中，前积充填以熔结火山碎屑熔岩流为主，杂乱充填以简单熔岩流和火山碎屑重力流为主；穿切地震相反映了伴随火山喷发的浅层侵入作用，其中，丘状穿切以岩盖为主，板状穿切以岩席或岩墙为主。

2)在解释盆地火山地层时，除考虑上述地震相单元外，还应充分利用火山地震反射特征与地质属性的响应关系进行综合考虑。

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Seismic Volcanostratigraphy of the Songliao Basin, Early Cretaceous: Typical Volcanic Seismic Facies and Geological Interpretation Pattern

Yi Jian1,Wang Pujun1,Li Ruilei2,Zhao Ranlei1,Chen Congyang1，Sun Yue3

1.College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China2.Northeast Branch,SINOPEC,Changchun 130062,China3.Hailaer Retroleum Exploretion & Pevelopment Headquaters of Daqing oilfield, Daqing 163000, Heilongjiang, China

In order to understand the volcanic rocks filling model in basin and explore favorable volcanic reservoir in less or no well area, the systematically study of seismic facies units, their reflection characteristics and geological interpretation is necessary. With volcanostratigraphy theory and seismic volcanostratigraphy method, the typical seismic facies of the volcanic rocks were studied based on wells and inter-well seismic profiles in the Songliao volcanic rifted grabens, Early Cretaceous. The facies can be divided into 4 types and 10 subtypes of typical seismic facies units, such as the volcanic dome unit, the volcanic platform unit, the volcanic filling unit and the cutting units. Based on well-seismic contrast and the references of volcanostratigraphy study in the field, the geological models of seismic units and their response relationship are described. Seismic facie units usually correspond to the volcanic rocks with the main filling type (facies and facies association) composition; the volcanic dome unit can be interpreted as the dome-shaped extrusion dome, the acid simple lava flow, the acid compound lava flow and so on; the volcanic platform unit can be interpreted as the platform-shaped basic-intermediate simple lava flow and the pyroclastic flow; the volcanic filling unit can be interpreted as the simple lave flow and volcanic pyroclastic flow which fill in the preceding low-lying land;the cutting units can be interpreted as the sheet, dike. Besides the seismic facies, the analysis of geological attributes of seismic reflection characteristics are favorable to understand geological meaning much better.

rift sequences of Songliao basin; seismic volcanostratigraphy; seismic units; filling patterns of basin volcanic rocks; response relationship

10.13278/j.cnki.jjuese.201403101.

2013-09-14

国家“973”计划项目(2009CB219303)

衣健(1984-)，男，博士研究生，主要从事盆地火山岩储层与油气藏研究，E-mail:yijian_x@sina.com

王璞珺(1959-)，男，教授，博士，博士生导师，主要从事盆地火山岩和油气地震勘察研究与教学，E-mail:wangpj@jlu.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201403101

P539.1

A

衣健，王璞珺，李瑞磊,等.松辽盆地断陷层系地震火山地层学研究：典型火山岩地震相与地质解释模式.吉林大学学报:地球科学版,2014,44(3):715-729.

Yi Jian,Wang Pujun,Li Ruilei,et al.Seismic Volcanostratigraphy of the Songliao Basin, Early Cretaceous: Typical Volcanic Seismic Facies and Geological Interpretation Pattern.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(3):715-729.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201403101.