盆地火山岩相分类和模式

唐华风 边伟华 王璞珺 高有峰 黄玉龙 张艳 户景松

摘要： 盆地火山巖相模式是储层分布规律和识别的重要基础，目前遇到了地层单位不一致、钻井揭示不系统和盆地间存在差异大的问题。基于此，需要建立一套系统的基本地层单位的相模式。本文总结了相、岩相、火山岩相的相关定义，梳理了针对地质填图、矿产普查、现代火山和盆地火山岩研究的火山岩相分类方案的特点。本文认为利用出露好的现代火山研究成果指导盆地火山岩相研究是首选的研究方式。针地火山地层堆积单元，突出岩石组构和几何外形要素，厘定了5相15亚相44微相的火山岩相划分方案。相和亚相分别是爆发相的热碎屑流、（热）基浪、火山碎屑裙和火山碎屑筒亚相，喷溢相的水上熔岩流、水下熔岩流和水上喷发水下就位熔岩流亚相，侵出相的水上熔岩穹丘、水下熔岩穹丘和早期水下晚期水上熔岩穹丘亚相，火山-沉积相的火山泥石流和崩塌堆积亚相，次火山岩相的岩脉、岩盖和岩盆/岩席亚相，进一步指出了各微相的特征岩石结构构造。不同化学成分的熔岩可以形成相同的亚相或微相，如流纹岩和玄武岩均可以形成喷溢相水上熔岩流亚相复合熔岩流微相，流纹岩、英安岩、安山岩和玄武岩均可形成侵出相水上熔岩穹丘亚相。从储层来看，复合熔岩流微相好于水上熔岩穹丘亚相的各类微相，所以本文的分类方案可以建立起亚相或微相与储层的细划对应性关系。相关认识可用于盆地火山岩相对比和储层预测。

关键词 ：火山岩；火山岩相；相模式；地层单元；火山地层学；盆地

doi ：10.13278/j.cnki.jjuese.20230256

中图分类号： P618.13

文献标志码：A

Classification and Model of Volcanic Facies in the Basin

Tang Huafeng， Bian Weihua， Wang Pujun， Gao Youfeng， Huang Yulong， Zhang Yan， Hu Jingsong

College of Earth Sciences， Jilin University， Changchun 130061， China

Abstract：

Volcanic facies model in the basin is an important basis for reservoir distribution and identification. There are still some problems including stratigraphic unit inconsistency， unsystematic drilling， and large differences between basins. It is necessary to establish a system of facies models of basic stratigraphic units. This paper summarizes the definitions of facies， lithofacies and volcanic facies. Volcanic facies are divided into three classification schemes， which are for geological mapping and mineral survey in field， modern volcanoes and volcanic rocks in basin. It is considered that it is preferancial to apply the modern volcanic research results to guide the study of volcanic facies in the basin. The deposited units of volcanostratigraphy highlight the elements of rock fabric and geometric shape， and the volcanic facies division scheme of 5 facies， 15 subfacies and 44 microfacies is summarized. The eruptive facies is divided into pyroclastic flow， base surge， volcaniclastic apron， and volcaniclastic diatreme subfacies. The effusive facies is divided into subaerial lava flow， subaqueous lava flow， and subaerial eruption-subaqueous emplacement lava flow subfacies. The extrusive facies is divided into subaerial lava dome， underwater lava dome， and early subaqueous-late subaerial lava dome subfacies. The volcano-sedimentary facies is divided into lahar and debris avalanche subfacies. The subvolcanic facies is divided into dikes， laccolith and sill/lopolith subfacies. The characteristics of the fabric and structure of each microfacies are pointed out. Lava with different chemical compositions can form the same subfacies or microfacies. For example， rhyolite and basalt can both form the braided lava flow subfacies of the subaerial lava flow， while rhyolite， dacite， andesite， and basalt can all form the subaerial lava dome. With respect to the reservoir potential， the braided lava flow microfacies is better than the various microfacies of the subaerial lava dome. Therefore， the classification scheme in this paper can establish a detailed correlation between the subfacies/microfacies and the reservoir， and can be suitable for reservoir prediction and volcanic facies comparison in the basin.

Key words：

volcanic rocks；volcanic facies；facies model； stratigraphic unit；volcanostratigraphy；basin

0 引言

盆地中充填丰富的火山地层，赋存了丰富的油气资源，因此火山地层受到了广泛关注[1-4]。火山岩相作为油气藏解剖的重要基础，建立合适的岩相分类和模式是需要解决的首要问题。随着勘探的深入，针对不同盆地的火山岩均开展了火山岩相分类和模式研究[5-7]。但存在如下问题：只针对钻井揭示情况来开展，系统性显得不足；不同盆地间由于形成环境和岩浆来源的差异，导致火山岩相的类型和特征也存在差异；火山岩相模式研究的对象地层单位不一致，如以组段、火山机构或堆积单元为单位的相模式，将上述相模式进行对比时必然会出现对象不一致性的问题。亟需建立统一地层单元尺度下的相分类和模式。为此，本文基于火山地层堆积单元尺度，利用现代火山相关成果指导缺少实物资料的盆地火山岩相研究，总结盆地火山岩相分类方案；本次研究突出了岩石组构和几何外形要素，建立火山岩相模式。希望本文起到抛砖引玉的作用，以引起对盆地火山岩相的关注和深入研究，为盆地火山岩油气藏的解剖提供依据。

1 相、岩相和火山岩相

1.1 相关定义

1.1.1 相

对于相的研究已有约200 a的时间。最初是作为地层相被提出[8]，是针对同时代岩石的岩性和生物特征差异的描述。岩性的差异称作为岩相，生物的差异称作为生物相[9]。如果使用“岩相”这一术语，需要明确所参考的具体相类型[10]。“相”一词不应用于任何等级的岩石（岩石地层单位）[11-12]。

Steinker等[9，11-13]在对相的用法和定义的厘定时，认为“相”这个通用术语常常被过度使用。近年Neyendorf 等[14]所著的地质辞典中，对“相”的阐述是一个岩石单元的外观、面貌和特征，从而将该岩石单元从相邻或相关单元区分开来，其通常还可以反映其形成条件。火山岩的相，就是指火山作用在一定自然地理条件和一定热力条件（反映在地质体构造特点上）下形成的一种岩石或一个地质体而言[15]。沉积相一般理解为一个沉积单位中所有原生沉积特征的总和，其中包括岩石、古生物和岩石地球化学等特征。它是在某一个特定环境中沉积作用的产物，因此具有該环境中特有的沉积特征。

1.1.2 岩相

Neyendorf等[14]编著的地质辞典中对“岩相”的阐述是：1）一个指定的地层单位，横向可填图的细划（单元），在岩性的基础上区别于相邻的划分单元，包括所有矿物学和岩石学特征以及那些影响岩石外观、成分或结构的古生物特征；每一种相对应特殊的岩性特征。

横向上岩相变化可以是垂直随机截断面、指状交错面或渐变界面等分隔的。

2）Moore[13]在研究相的意义时使用的术语，指在一般沉积环境条件下形成的任何特定类型的沉积岩或可区分的岩石记录，不考虑年龄或地质背景，也不涉及指定的地层单位，以岩石岩性特征的总和表示。这种用法与Wells[16]对岩石沉积环境（lithotope）的定义非常相似。3）用于“岩性”、“岩性类型”和“岩性特征”表现的术语。我国《地球科学大辞典》编委会[17]对“岩相”的阐述特指沉积岩相，为反映一定沉积环境的岩性特征，包括所有物理的、化学的（矿物和岩石的）及生物的特征。

1.1.3 火山岩相

火山岩相（volcanogenous facies， volcanic facies， volcanic phase）一词由前苏联学者Kolotukhina[18]较早使用。对火山岩相的定义如下：1）是火山杂岩体的基本组成部分，是火山作用在一定阶段或一定条件下形成的地质体，它所特有的产状和岩石学标志，可反映出火山作用的发展阶段、岩浆的演化特点以及该地质体形成的地质条件[15]。2）指在一定环境、一定条件下火山活动产物特征的总和[19]。3）是火山地层的组成单元，火山岩相是火山喷发类型及其产物的真实记录，是火山作用产物最本质、最重要的地质实体[20]。4）指由于火山作用的形成条件不同而产生的不同的火山岩特征。常见的火山岩相有：喷发相、火山通道相、次火山相和火山沉积相[17]。5）在现代火山研究时，指从几何形状（厚度、宽度、长度）、岩性和组构（成分、颜色、晶体、气孔）、构造（层理、分层、褶皱、裂缝）及其特征（颗粒、固结（coherent））、运动模式（上翘、剪切、倾斜、变形、冷凝收缩），以及化石/外来物体（树模、捕掳体及成分）方面描述露头的方法[21]。综上可知，火山岩相是与火山喷发特征-就位环境相关的火山活动形成的某一级地质体，可根据几何外形、岩石组构和岩石成分等特征进行分类和刻画。

1.2 火山岩相分类

基于地质填图、矿产普查、现代火山和盆地火山岩等研究的需求，开展了广泛的火山岩相模式的研究。建立起众多划分方案如下。

1.2.1 针对地质填图和矿产普查的岩相分类方案

较早的火山岩相研究是在哈萨克斯坦红岩的蚀变火山岩开展的，考虑到岩体形成条件及形成时同周围沉积物的相互关系，提出了原始喷发相、次火山岩相、火山管道相；该分类方案[22]在我国受到广泛的关注，河北省地质局综合研究地质大队编写的《火山岩及其工作方法》著作[23]中对其做了详细的介绍，周济群等[22]对该书进行了翻译整理出版。如结合实际研究对象划为3相组8相的分类方案也是基于此开展的[15]。再如1980年，前人根据火山作用的一般机理和岩石的形成条件、产状特征等因素进行岩相划分[24]。后来对划分方案进行了拓展，如根据海底压力-热散失-化学成分将甘肃、四川、滇西、南海西礁的海相火山岩划分为7相[25]。随后提出将火山活动的产物作为一个整体考虑的划分方案[26]。在填图过程中该方案得到不断的补充，先是根据火山喷发类型、火山物质搬运方式和定位环境与状态将火山岩相划分为6相23亚相[27]，陶奎元[28]、邱家骧等[29]将其划分为11种火山岩相，后又形成了13种岩相的划分方案 [19，30]。在大别山北麓晚侏罗世金刚台组火山岩地质填图时划分为4相[31]。根据火山喷发类型、火山物质搬运方式、成岩环境以及它们距火山口的距离等特点，对东南地区竹田头J3-K1火山岩-沉积岩序列划分出5类火山岩相[21]。新南威尔士泥盆纪Ural海底火山岩划分为3种相[32]。根据火山喷发类型、喷发产物搬运方式和定位环境，将西藏措麦地区新生代火山岩划分为7相[33]。在大兴安岭瓦窑沟火山隆起填图时把火山岩相划分为7相等[34]。可见火山岩相分类随着工作对象的不同、揭示的相类型不同，可导致分类方案的变化。

1.2.2 针对现代火山的岩相分类方案

按成因将火山碎屑岩分为自碎屑岩相和火成碎屑岩相[35]。根据就位环境、化学成分和喷发样式等将火山岩划分为水下玄武质熔岩流相、水下长英质熔岩流相、水下长英质穹丘相、火山同期侵入相、水上长英质熔岩流相、水上长英质穹丘相、水上玄武质熔岩流相、原生火山碎屑流相（热碎屑流、热基浪、空落）、水下就位火山碎屑块状流相、火山碎屑浊流相、火山泥石流相等[36]。依据岩石的成因将火山岩相划分为原生火山岩相、同喷发期再沉积相、火山沉积相[37]。

根据火山类型、火山物质搬运方式和就位环境与状态，将长白山地区火山喷发物分为5相11亚相，包括爆发相（空落堆积、崩落堆积、碎屑流堆积、基浪堆积）、喷崩及喷溢相（喷崩相、喷溢相（熔岩被、熔岩流及枕状熔岩流））、侵出相（熔岩穹丘）、潜火山相（又称次火山相）和喷发-沉积相（火山喷发-沉积、火山泥石流及倒石堆、冰碛物）[38]。刘祥等[39]将长白山地区火山碎屑岩分为4种岩相，包括火山喷发空中降落堆积物相、火山碎屑流状堆积物相、火山泥流堆积物相、火山基浪堆积物相。

Fisher等[40]将火山碎屑岩分为火山碎屑流相、火山碎屑岩相、喷发冲积相和火山灰流相。Cas 等 [41]根据物源特征和搬运方式，将火山岩相划分为熔岩流相、火山碎屑岩相、火山碎屑降落沉积相、陆上碎屑流相、涌浪相、凝灰岩相、水下碎屑流相、深海火山灰相。根据火山岩所处的环境，可划分为海相和陆相火山岩。

1.2.3 针对盆地火山岩的岩相分类方案

根据熔岩和火山碎屑的堆积构造、结构特征，将西班牙Basque-Cantabrian 盆地Errigoiti组海底喷发火山岩划分为席状熔岩相、枕状熔岩相、枕状熔岩角砾相和层状的火山碎屑相 [42]。该分类方案在埃及Fatira地区新元古代火山岩研究中得到了应用[43]。

对大陆洪泛玄武岩省研究时，划分出板状熔岩流相、复合熔岩流相、倾斜的玻质碎屑岩相、池塘熔岩流相、岩席相和片状岩墙相等[44]。该分类方案可以实现良好的露头区和盆地内埋藏火山的对比[45]。

将松辽盆地火山岩相划分为火山通道相、爆发相、喷溢相、侵出相和火山沉积相5个相，进一步细分了15个亚相 [5]。该分类方案在盆地火山岩勘探中得到了推广，收录在2011版储层评价标准中[46]。在5相15亚相的基础上，在爆发相中增加了溅落亚相[7]。依据成因机制，将辽河盆地东部凹陷中段欧利坨子地区新生代火山岩划分为爆发相（溅落熔岩、火山碎屑岩）、溢流相、熔岩流相、火山重力流相、侵出相和火山沉积相[6]。

1.3 盆地火山岩相研究的要点和分类

盆地火山岩相模式的研究受限于揭示情况，往往只有一孔之见（比露头区火山资料稀少），仅能利用相对稀少的实物资料来建立火山岩相模式。所以现代火山的相模式是盆地火山岩相模式的重要参考。

火山存在单成因火山和多成因火山。对于单成因火山，火山喷发具有同火山口的和喷发活动次数少的特征，火山产物叠置关系相对简单和保存完整，火山的岩相模式往往由单一的相结构组合构成；对于多成因火山，火山喷发具有迁移的火山口、喷发活动次数多的特征，火山产物叠置关系复杂和晚期喷发对先存火山岩破坏严重，火山的岩相模式往往由复杂的相结构组合构成。这也使得每个多成因火山的岩相模式都是独特的组合，相对于火山来讲其岩相模式的刻画就需要重新刻画。这需要建立一种有效的岩相模式刻画方法，如首先针对基本单元的相模式刻画，明确所有基本类型，然后针对不同火山只需要刻画其基本单元及其叠置关系。所以，对于火山岩相模式的刻画可聚焦到基本单元相模式和叠置关系的刻画。

按火山地层单元研究成果可知，火山岩的基本单元可划分为火山碎屑、熔岩、火山再搬运和浅层侵入体等堆积单元。其中，火山碎屑堆积单元对应爆发相，熔岩堆积单元对应喷溢相和侵出相，火山再搬运堆积单元对应火山-沉积相，浅层侵入体堆积单元对应次火山岩相[47]。本文以基本地层单元为例介绍火山岩相模式，主要依据喷发方式、就位环境和岩石组构划分出5相15亚相和44微相，见表1。

2 爆发相模式

本文爆发相相模式研究主要针对火山碎屑堆积单元。火山碎屑流堆积单元指从同一个喷出口的一次连续（猛烈）喷发形成的火山碎屑密度流堆积体，通过冷凝固结或压实胶结成岩，岩石组构和地层产状呈连续变化。火山碎屑密度流（pyroclastic density current）是火山碎屑和气体/水的混和物受重力控制而发生侧向移动。按岩石成分可劃分为基性、中性和酸性碎屑堆积单元；按喷发和就位环境可划分为水上喷发水上就位（热碎屑流、热基浪、火山筒）、水上喷发水下就位（火山碎屑裙）和水下喷发水下就位（基浪、火山筒）3种。陆上火山碎屑按碎屑搬运方式可以分为热碎屑流（pyroclastic flow）、（热）基浪（base surge）和空落（block or ash fall） 3种。文中介绍了热碎屑流、（热）基浪、火山碎屑裙和火山碎屑筒等4种亚相。

2.1 热碎屑流亚相

2.1.1 相关定义

热碎屑流指高温火山碎屑物质和火山气体形成的密度流[14]。热碎屑流多为高含量碎屑分散物质和动能的火山碎屑密度流 [40，48]，通常是陆相的。

2.1.2 相模式

按离火山口位置、岩石组构特征等，将热碎屑流亚相划分为3个微相，分别是火山口-近火山口、近源和远源微相（图1）。在火山口-近火山口微相为块状熔结集块岩/角砾岩/凝灰岩，横截面表现为纵横比大的丘状[40，48]，常与次火山岩相岩脉亚相伴生（图1a、b、c）；近源微相为交错层理发育或流动构造发育的熔结角砾岩/凝灰岩，横截面表现为纵横比中等的丘状-板状（图1a、b、d）；远源微相为平行层理发育的（熔结）凝灰岩，横截面表现为纵横比小的板状-席状（图1a、b、e）。在印度Barmer盆地Raageshwari深层气田Raag-4z的第7筒岩心，揭示了从下而上的火山块和火山灰、弱熔结或无熔结、强熔结的结构序列[49]。

2.2 （热）基浪亚相

2.2.1 相关定义

《地球科学大辞典》[17]收录基浪的定义，是大陨石撞击地面或爆裂式火山喷发时（以及核爆炸和化学爆炸时），从爆炸点或撞击坑飞溅出速度较低的环形热气云、熔融碎岩屑和尘埃等溅射物，像密度流一样地向外作辐射状运动，速度可高达200 km/h，这种现象称基浪。Neyendorf等[14]编著的地质词典收录基浪的定义，是气体和悬浮的固体碎片组成的环形云，从垂直爆炸柱的底部以密集流的形式向外高速径向移动，它伴随火山爆发而成，或伴随有水参与的火山爆发或超高速撞击成因火山口而分布。（热）基浪是一种碎屑密度流，碎屑物和动量是通过稀释的高度紊流状悬浮颗粒而广泛分散而成 [39，48]。（热）基浪还可细分为底部涌浪（base surges）、火山灰云基浪（ash-cloud surges）和地表基浪（ground-surges）3种搬运方式[14]。陆相的基浪通常为热基浪，水下的通常为低温的湿基浪。

2.2.2 相模式

按离火山口位置、岩石组构特征等，将（热）基浪亚相划分为3个微相，分别是火山口-近火山口、近源和远源微相。火山口-近火山口微相的爆发角砾岩有数十米厚，可发育粒序层理，紊流的波状相带厚度有数十米，也可发育对称波状层理、逆行沙波层理、短波长波状层理、长波长波状层理、花弧状波状层理、流槽构造和交错层理等，底部可能发育几厘米厚的空落火山灰，常与次火山岩相岩脉亚相伴生（图2a、b、c、d）；近源微相的紊流/层流块状相带有数米厚，可发育流动构造、交错层理或粒序层理，底部可能发育几厘米厚的空落火山灰（图2 a、b、e）；远源微相的层流层状相带有数米厚，可发育平行层理、水平层理和粒序层理，底部通常发育几厘米厚的空落火山灰（图2 a、b、f）。平面形态受风速的影响，风速大时形成扇状，无风或风速小时形成圆状[40，48]。

在喷口200 m以内，喷发单元主要为无层理的角砾-凝灰岩，其中富含新生火山碎屑。在距喷口≥ 200 m的地方，喷发单元转变为一对新生富含角砾，向上演变为层状火山灰。在距离≥ 900 m时，喷发单元的上下层向平面层状转变。在距离≥ 1 100 m时，构成不同喷发单元组合形成的岩层几乎完全由平层组成，并合并形成几乎相同的平面层状火山灰[50]。

水下喷发水下就位的火山碎屑堆积单元通常是基浪堆积单元，形成于水-岩比高的喷发环境，以Surtseyan喷发最为典型[51]；火山碎屑颗粒以凝灰和角砾为主，颗粒无磨圆或磨圆极差。其外形受地形与洋流流速的影响，地形平缓或洋流流速小时呈现出以喷发口为中心的圆形，地形坡度大或洋流流速大时呈现出以喷发口为中心的扇形；如果是在湖盆中多数情况下不存在类似洋流的水流，外形主要受地形的控制；从下到上分别形成火山碎屑与沉积物混合层-硬皮角砾及玻质碎屑层。火山口-近火山口微相颗粒较粗，存在一些弹道状坠石，可发育斜层理等，分选差；近源微相颗粒变细，发育波状层理和平行层理等，分选中等；远源微相颗粒变为更细的凝灰质，发育水平层理和平行层理，分选好。

2.3 火山碎屑裙亚相

2.3.1 相关定义

火山碎屑裙（volcaniclastic apron）是指在岛弧地区的弧后区域火山碎屑物质的楔形堆积体[52]。《Glossary of Geology》[14]一书中收录了该定义。如果推广开的可适用于水上喷发水下就位火山碎屑堆积单元。火山喷发形成的火山碎屑流先在空气介质中搬运，后入水变为水介质搬运分散，其厚度可达千米[52]。

2.3.2 相模式

火山碎屑物在入水后形成密度流（岩屑流、颗粒流和浊流），形成的堆积单元外形特征、内部结构与火山泥石流相似。火山碎屑裙可划分为原生火山堆积微相、再搬运堆积微相和含外碎屑再搬运堆积微相[37]。该方案在利用地震资料研究利帕里（Lipari）和乌尔干（Vulcano）地区的火山碎屑裙得到了应用，识别出了原生火山堆积微相（熔岩和火山锥）、再搬运堆积微相（粗粒沉火山碎屑岩）和含外碎屑再搬运堆积微相（细粒沉火山碎屑岩、含外碎屑），其中再搬运堆积微相和含外碎屑再搬运堆积微相覆盖在原生火山岩之上（图3）[53]。火山碎屑裙通常会冲刷下伏沉积物，但遇到坚硬的障碍体时会绕开；其顶面坡度较为平缓。

2.4 火山碎屑筒亚相

2.4.1 相關定义

火山碎屑筒（diatreme），也称为火山管（volcanic pipe），指漏斗形的角砾岩管，可以达到2 500 m的深度。被认为形成于有水参与的岩浆碎屑化和围岩垮塌，火山碎屑筒可能下伏于玛尔湖，它向下转变为岩脉[54]。火山碎屑筒也定义为岩浆喷出地表时形成的圆形或近圆形的地下通路，常被熔岩、火山碎屑岩所充填[17]。

2.4.2 相模式

火山碎屑筒的形成，首先是岩浆在近地表处与地下水接触形成早期喷发；然后是地下水的消耗，地下水潜水面下降，喷发中心向下迁移，形成了火山碎屑充填的火山筒。火山筒的生长终止于无地下水供应的区域[55]。按岩石构成和形成过程，将火山碎屑筒亚相划分为上部混积充填、中部火山碎屑充填和下部混积充填3个微相。上部混积充填微相主要为块状含外碎屑沉火山碎屑岩，可包括熔岩碎块；中部火山碎屑充填微相主要为块状火山碎屑岩，可包括熔岩碎块和增生火山砾；下部混积充填微相主要为火山碎屑岩、次火山岩、熔岩和热接触变质岩等。该类亚相中可以发育丰富的增生火山砾（也称为火山豆）（图4）。加拿大Diavik的金伯利岩火山筒也具有类似的岩相特征[56]。

3 喷溢相模式

本文喷溢相主要针对由流动性好的熔岩构成的熔岩流堆积单元，根据熔岩的就位环境、组构特征和地质体几何外形，可划分为水上熔岩流、水下熔岩流和水上喷发水下就位熔岩流3种亚相。

3.1 相关定义

早期对熔岩流的定义，必须包括简单的熔岩层和高达600 m的大量熔岩盾（复合熔岩流）[57]。我国《地球科学大辞典》[17]收录的熔岩流，指从火山裂隙或火山口溢出的炽热的岩浆沿山坡或河谷顺流而下，其范围视坡度及岩浆黏度而异，有的呈狭长的带状，有的呈宽阔、平缓的舌状。它冷却固结后所形成的岩体称熔岩流。在熔岩流表面气孔最发育。其断面上限及下限常有破片集合物，或呈岩渣状，中部为熔岩，有时出现柱状节理。国外出版的地质词典收录的熔岩流，指从喷出口或裂隙喷出的熔浆地表喷涌、侧向流动，形成冷凝固结的岩石[14]。在火山地層研究时，熔岩堆积单元指从同一个喷出口（中心式或裂隙式均可）一次连续（宁静）喷发的熔浆形成的堆积体，通常为冷凝固结成岩，岩石组构和地层产状呈连续变化，围限界面主要是喷发不整合或喷发整合[47]。

按岩石成分可划分为基性、中性和酸性熔岩流；按形态可划分为席状、板状、盾状、丘状、穹窿状等；按喷发环境可划分为水上和水下喷发；按叠置关系可划分为简单熔岩流和复合熔岩流（图5、6）。以片状熔岩有序叠置为主时为简单熔岩流、以垛叶状熔岩交错无序叠置为主时为复合熔岩流[57]。复合熔岩流也可称作为辫状熔岩流。

简单熔岩流定义为由于熔浆喷出速度相对高，形成不容易细分出流动单元的熔岩[57]。该定义被收录在火山百科[21]一书中。近年来，简单熔岩流定义为由较短喷发事件喷出的长而薄，且由数量少的流动单元构成的熔岩；复合熔岩流定义为容易分出流动单元的熔岩，通常具有盾状外形。一般认为复合熔岩流形成于熔浆喷出速度相对低的情况[57]。

3.2 水上熔岩流亚相模式

基性熔浆流动性较好，容易形成席状-板状外形（图5a）。按叠置关系和岩石结构可将水上熔岩流亚相划分为简单熔岩流微相、复合熔岩流微相和原地碎屑堆积微相。简单熔岩流微相由片状熔岩有序叠置形成（图5b、c），有2种构型，一是气孔带厚度较大与不规则冷凝收缩缝发育组合（图5g），二是气孔带厚度小、气孔少与规则冷凝收缩缝（柱状节理）组合（图5g）。复合熔岩流微相由垛叶状熔岩交错无序叠置形成（图5d、e），与简单熔岩流微相一样具有2种构型（图5h、i）。原地碎屑堆积微相主要由自碎角砾岩构成。参照对熔岩流表壳结构、气孔和柱状节理特征[46，58]可知，在火山口-近火山口区域以简单熔岩流微相为主，在近源和远源区域以辫状熔岩微相为主，在熔岩流顶部和前锋处可见自碎角砾岩微相。印度Barmer盆地Raageshwari深层气田Raag-6的第4筒岩心揭示了熔岩流中心/核、熔岩流表壳和角砾化熔岩流边缘[49]。中酸性熔浆流动性较差，容易形成厚板状外形（图6a），划分为简单熔岩流微相和原地碎屑堆积微相（图6b、c），其构型同图5f和图5g揭示的特征。

3.3 水下熔岩流亚相模式

水下喷发的熔岩流通常形成穹隆状，并由玻璃质熔岩或枕状熔岩垛叶体堆砌而成，熔岩流外表面可形成陡峭壁。根据岩石组构特征可将水下熔岩流亚相划分为复合熔岩流、简单熔岩流和原地碎屑堆积3个微相。复合熔岩流微相主要由枕状熔岩组成，枕状熔岩可具有中空构造。简单熔岩流微相主要由席状熔岩组成;原地碎屑堆积微相主要由玻质碎屑岩组成。在水下熔岩流的底部和前缘部位可夹带下伏沉积物[59]。在火山口-近火山口区域为枕状熔岩-枕状熔岩角砾垂向组合向枕状熔岩-枕状熔岩角砾-层状的火山碎屑垂向组合过渡。近源区域见角砾化熔岩-玻质碎屑岩的垂向组合，远源区域见薄层的枕状熔岩-玻质碎屑岩的垂向组合（图7）[42]。加拿大太古宙的铁镁质火山岩中除缺少席状简单熔岩流微相外，其他微相均有发现，纵向上相序也相似[60]。

3.4 水上喷发水下就位熔岩流亚相模式

按岩石组构特征可将水上喷发水下就位熔岩流亚相划分为简单熔岩流、复合熔岩流、原地碎屑堆积3个微相。简单熔岩流微相主要由席状熔岩组成；

复合熔岩流微相还可由枕状熔岩组成，枕状熔岩可具有中空构造；原地碎屑堆积微相主要由玻质碎屑岩组成。在火山口-近火山口区域以简单熔岩流微相为主，近源区域以复合熔岩流微相为主，入水的远源区域以玻质碎屑岩为主[61]。部分熔岩流经过下伏湿软区域时，可形成下部气孔构造[62]，在五大连池火烧山区域还形成了喷气锥[63]。根据表面构造特征，熔岩流还可以进一步细分为复合熔岩流（绳状和池塘绳状熔岩）、常规板状熔岩流（简单绳状熔岩）、板状/舌状渣状熔岩流、板状熔岩流（酸性岩）[64]。

中酸性熔岩流动性差，容易形成丘形-穹窿外形[48]，主要由厚层状简单熔岩流微相和原地碎屑堆积微相构成（图6），简单熔岩流微相发育丰富的层节理和宏观冷凝收缩缝。在火山口-近火山口区域和近源区域主要分布简单熔岩流微相，在远源区域发育自碎角砾岩的原地碎屑堆积微相。

4 侵出相模式

本文的侵出相主要指熔岩穹丘堆积单元。根据熔岩的就位环境、组构特征和地质体几何外形，可划分为水上熔岩穹丘、水下熔岩穹丘、早期水下晚期水上熔岩穹丘相模式3种亚相。各亚相均可划分为内核、表壳和原地碎屑堆积3个微相。

4.1 相关定义

熔岩穹丘（lava dome，volcanic dome，coule，endogenous dome，exogenous dome，low dome，peleean dome，upheaved plug，torta）又称“穹状火山” “钟状火山” “火山穹” “熔岩锥”。从火山挤出的熔浆形成的陡峭边和圆形的熔岩堆积，在喷口上方和周围形成一个圆顶状或球状的冷凝固结的熔岩[65]。通常分布在大型火山机构的火山口内部或寄生在火山口侧翼[14]。岩丘黏度较大的熔岩在火山口附近形成具有陡倾斜侧面的丘状火山，亦称为钟状火山或块状火山[17]。熔岩穹窿是叠加和堆积在火山口周围的丘状黏稠熔岩和岩石，它们形成于岩浆喷发到地球表面后相对较快的冷却和脱气[66]。

从上述定义可知，熔岩穹丘由于熔浆黏性较大、流动性差，熔浆从溢出口挤出后向四周膨胀，并堆积在火山口附近，形成横纵比较大的穹窿状山丘。

4.2 水上熔岩穹丘亚相模式

水上熔岩穹丘可见多种岩性，不同岩性具有不同的岩石组构特征。水上玄武质熔岩穹丘的内核微相特征是（不）规则柱状节理，表壳微相特征是自碎角砾岩和少量气孔杏仁体，原地碎屑堆积微相特征是自碎屑角砾岩和沉火山角砾岩组合 （图8a） [67]。水上的英安质熔岩穹丘内核微相特征是致密块状熔岩，表壳微相特征是自碎屑角砾岩和冷凝收缩缝，原地碎屑堆积微相特征是沉火山角砾岩/火山质砾岩和块状构造（图8b）[68]。火山中心区域以内核微相为主；近源区域以内核微相和表壳微相为主，内核微相处可能发育流动构造；远源区域以表壳微相和原地碎屑堆积微相为主。

4.3 水下熔岩穹丘亚相模式

内核微相特征是致密块状或流动构造发育，表壳微相特征是自碎角砾岩和玻质碎屑岩发育，原地碎屑堆积微相特征是玻质碎屑岩和沉火山角砾岩组合、块状构造。中心区域主要为内核微相和表壳微相组成的垂向相序，顶部的自碎角砾岩常被侵蚀而只剩下内核微相；近源区域主要为表壳微相和原地碎屑堆积微相；远源区域以原地碎屑堆积微相为主（图8c）[69]。在希腊Milos地区水下的安山质、英安质和流纹质熔岩穹丘也可分为内核微相（致密熔岩）、表壳微相（流动构造熔岩-（原位）玻质碎屑岩）、原地碎屑堆积微相（再搬运玻质碎屑岩、玻质碎屑岩与围岩混[CM（22]合）[70]。在吉林省九台地区营城组中发现的变形流纹岩和珍珠岩组合应该就是在穹丘的近源相。

4.4 早期水下晚期水上熔岩穹丘亚相模式

内核微相特征是致密的熔岩，表壳微相特征是原位自碎角砾岩，原地碎屑堆积微相特征是自碎屑角砾岩和（含外碎屑）沉火山角砾岩组合、块状构造，其中内核微相是穹丘的主体。中心区域以内核微相为主，近源区域以表壳微相和内核微相为主，远源区域以表壳微相和原地碎屑堆积微相为主（图8d） [70]。部分区域可能在原位自碎角砾岩和原地碎屑堆积角砾岩的区分上有难度，此时的熔岩穹丘可分为内核微相（致密熔岩）和表壳微相（自碎角砾岩和再搬运火山碎屑岩）[64]。

5 火山-沉积相模式

本文的火山-沉积相对应堆积单元的再搬运火山碎屑堆积单元，指火山喷发的产物经过再搬运作用而形成的地层单位，本文只讨论火山碎屑体积分数超过50%的再搬运堆积单元。共划分为2个亚相，包括火山泥石流和崩塌堆积2类亚相。

5.1 火山泥石流亚相

5.1.1 相关定义

火山泥石流是印度尼西亚语的专业术语，也称为火山泥流。其主要由火山侧翼的火山碎屑物质组成的一种泥流（块状搬运）。泥流中携带的岩屑包括火山碎屑、火山熔岩块（主要来源于原生熔岩流）和表生碎屑物质[14]。也有将之定义为在重力驱动下，来源于火山的岩石、碎屑和水的快速流动的混合物[71]。通常指起源于火山的岩屑流、过渡流或高含砂水流[72]，与之相关的还有泥质水流和洪水流（比高含砂水流含有更少的沉积物）。虽然一些洪水流和泥质水流的起源与火山泥石流相关，但火山泥石流通常不包括二者。许多学者利用火山泥石流来表示搬运过程和由此过程产生的堆积物，但更应该将该术语限定为搬运过程[73]。本文将一次火山泥石流形成的地质体称为火山泥石流堆积单元。其成因可以是火山口为冰雪掩埋或蓄有水，在喷发时也可以因冰雪融化或湖水溢出而造成。

5.1.2 相模式

泥石流亚相的分选极差—差，泥石流可划分为黏土体积分数少和黏土体积分数多两种，黏土体积分数少时粒径分布为单峰态[74]，黏土体积分数多时粒径分布多为双峰态[72]。含黏土少的泥石流亚相可划分为河道微相、冲积平原微相、转换微相和流出微相等（图9）。近源区域以河道微相为主，发育粒序层理、逆粒序层理或对称粒序层理，碎屑颗粒特别粗（图9a、b）；中部区域以冲积平原微相为主，发育粒序层理、逆粒序层理或对称粒序层理，颗粒较粗[CM（22]（图9c）；远源区域以转换微相为主，发育逆粒序和定向层理，颗粒变细（图9d）；远源区域远端以流出微相为主，发育逆粒序层理、复合粒序层理和定向层理，颗粒进一步变细，厚度也变小 （图9e）；再向前推进就过渡为与火山相关的物质含量较高的河流沉积，发育多种层理（图9f）。

5.2 崩塌堆积亚相

5.2.1 相关定义

碎屑崩塌是火山机构的一部分在水不饱和条件下发生大规模崩塌的产物 [75]，将一次崩塌形成的地质体称之为碎屑崩塌堆积单元。崩塌堆积指由山体滑坡引起的快速和灾难性的块状流堆积物，其水平移动长度可能是高度落差的几倍。与驱动力相比，下层的阻力最初非常小[76]。

碎屑崩塌的成因多是火山活动导致，如有岩浆上侵、火山地震导致先期形成的地质体稳定状态遭受破坏发生位移[77]。如果是多期崩塌形成的地质体，下伏碎屑崩塌堆积单元的顶面出现的侵蚀面有助于识别单元界面，但单元间出现混合堆积部分时则不利于识别单元的界面。碎屑崩塌单元的顶部可出现植物和古土壤等，所以其围限界面可以是喷发间断不整合面。

5.2.2 相模式

该类堆积物可划分为再搬运块状堆积和再搬运基质堆积2类微相 [78]。特征地形表现为源区为大围谷和堆积区的丘陵地形，丘陵地形通常是因为直径特别大的碎屑颗粒突出而形成（图10a、b）；近源区域以再搬运块状堆积微相为主，通常为透镜状，具有天然堤，基质支撑，块状碎屑可以達到数米或更大，发育丰富的裂缝（图10c）；远源区域以再搬运基质堆积微相为主，通常为席状-透镜体，具有边缘悬崖，基质支撑，颗粒变小，内部发育丰富的裂缝，形成小幅度的丘陵地形（图10d）。崩塌堆积单元的延伸范围与崩塌物的源区相对海拔呈正相关[78]。

6 次火山岩相模式

6.1 岩脉亚相

6.1.1 相关定义

岩脉，又称“岩墙”，指为充填在岩石裂隙中的板状岩体，横切岩层，与层理斜交，属于不整合侵入体的一种[17]。也有定义为板状穿切围岩层理或叶理的侵入岩物[14]。

6.1.2 相模式

按岩石组构特征进行微相划分，依据结晶程度、冷凝收缩缝、流动构造和气孔等方面的组合特征划分为浅层边部、浅层中部、深层边部和深层中部4类微相。浅层边部微相，主要特征为结晶程度相对差、冷凝收缩微观缝细密、冷凝收缩宏观缝（不规则柱状节理）密度大和流面构造或流线构造和气孔发育。

浅层中部微相，主要特征为结晶程度相对中等、不规则柱状节理密度大和气孔零星发育。深层边部微相，主要特征为结晶程度相对差、冷凝收缩微观缝细密、规则柱状节理密度小、流面构造或流线构造和少量气孔。深层中部微相，主要特征为结晶程度相对好、规则柱状节理密度小和少量气孔。新西兰中新统Lyttelton火山的浅成岩脉具有完整的上述岩石组构特征（图11），可见上述4个微相。从气孔特征来看，定向拉长气孔多数情况下分布在岩脉中熔浆

流动单元的边部，圆形小气孔分布较为离散；定向气孔拉长方向可以是水平方向，也可以是垂直方向，方向主要受岩浆侵位时流动方向的约束。

6.2 岩盖亚相

岩盖，又称“岩盘”，指产于岩层间的底部平坦、顶部拱起、中央厚、边缘薄，在平面上呈圆形的侵入体[14，17]。其形成深度一般较浅，岩盖直径一般是5～6 km，其厚度可达1 222 m。呈岩盖产出的以中酸性侵入体为常见。

岩盖的岩石组构主要是结晶程度、冷凝收缩缝和流动构造等，依据组构特征可划分为边部微相和中部微相。边部微相具有结晶相对差、流面构造、冷凝收缩微观缝、垂直不规则冷凝收缩宏观缝或垂直不规则柱状节理，有可能见极少量的定向拉长气孔。中部微相具有结晶相对好、块状构造、垂直规则冷凝收缩宏观缝或垂直规则柱状节理，有可能见极少量的离散圆状气孔（图12）。

6.3 岩盆/岩席亚相

岩盆（lopolith），定义为岩浆侵入到岩层之间中央部分受岩浆的静压力使底板下沉断裂，形成中央微凹下去的盆状侵入体。其大小不一，个别大的超基性—基性岩岩盆直径可达数十到数百km[17]。岩席，定义为板状火成岩侵入物，分别平行于沉积或变质围岩的层理或叶理[14]。

岩盖的岩石组构与岩脉类似，只是在产状方面存在差别，依据组构特征可划分为边部微相和中部微相，两个微相的特征也与岩脉的两类微相一致。

7 讨论

7.1 盆地火山岩相分类方法

火山岩相的分类方案多样和名称众多，造成该现象的原因：其一就是分类方案的依据不同，如按喷发样式、岩性或搬运方式等；其二是针对不同尺度和揭示程度的地质体开展的岩相分类。这都是造成岩相命名产生较大差异的因素。所以火山岩相研究应该首先基于相同尺度地质体开展分析，其次是考虑地质体的几何外形、岩石的结构构造特征，第三才是去反推成因。在盆地火山岩相研究时，一个重要目标是建立起地质相与地震相的关系，特别是储层与地震相的关系[46，80]；由于地震资料精度的限制，地质相的几何形态往往是建立地震相关系的重要参数；在岩相模式建立时的岩相分类可多考虑几何外形与储集空间类型之间的关系。

从露头揭示情况来看，不同二氧化硅成分的熔岩可以形成同类亚相或微相，如流纹岩和玄武岩均可以形成喷溢相水上熔岩流亚相复合熔岩流微相，流纹岩、英安岩、安山岩和玄武岩均可形成侵出相水上熔岩穹丘亚相。从长岭断陷营城组火山岩来看，其水上熔岩流亚相储层好于水上熔岩穹丘亚相，同时复合熔岩流微相储层物性好于简单熔岩流微相（图13）。由于喷溢相水上熔岩流亚相的纵横比远小于侵出相熔岩穹丘亚相，在地震剖面上可以进行区分；熔岩流亚相的复合熔岩流微相具有透镜状叠置特征，简单熔岩流微相具有平行反射结构特征，二者在正演地震剖面上具有显著的差异（图14），同时在实际地震资料上也可区分开[81]。所以本文的岩相分类方案可以建立起亚相或微相与储层的对应性关系，并可用于地震识别。

7.2 火山岩中原地次生改造相类型

火山岩中有3类原地次生改造相类型，分别为隐爆角砾岩、火山口内坍塌形成的原地火山角砾岩和弹道状坠石对同期火山碎屑堆积的改造。

隐爆角砾岩是后期富含挥发分的岩浆对围岩次生改造而成，由于其岩石组构的特殊性和易识别性，在研究过程中常常将其作为一种独立的亚相单元来处理。本文未将其列入亚相的原因有二：一是由于后期改造的原因，该相单元存在穿切多个堆积单元的现象，且形态不规则，总体上可以是一个穿时的地质体；二是由于隐爆角砾岩包含大量的围岩碎屑，导致其成分与围岩类似，在地震资料上难以完成单独刻画。该部分岩相单元应该属于堆积单元的一部分，未作独立的亚相或微相类型处理。

火山口内坍塌形成的原地火山角砾/集块，可能会被后期的熔浆原地胶结，形成角砾熔岩；也可能会与后期火山碎屑混合形成角砾岩/集块岩。这两种情况在岩相分类中被称作为火山颈亚相。从成分构成的主体来看，该部分是早期火山堆积单元的组成部分；从最终形成时间来看，该部分是后期火山堆积单元的组成部分。该部分未作单独的亚相单元来讨论，划归为爆发相、喷溢相的火山口-近火山口相带处微相，在更精细的构型级别划分时可以作为单独单元来对待。

当固态火山碎屑和塑性喷出物在火山气射作用下，在空中作自由落体运动降落到地表，加入并改造同期热碎屑流或热基浪等堆积单元，形成特有的弹

道状坠石扰动的“撞击构造”，称作为空落亚相。本文将之划归为热碎屑流或热基浪亚相的火山口-近火山口微相，未作独立的亚相或微相类型处理。

7.3 次火山岩相

本文将与盆地火山作用相关的浅成侵入岩单独列为次火山岩相，原因有3个：一是该相的岩石组构特征与侵出相熔岩穹丘亚相类似，如气孔和冷凝收缩缝等，但在产状上具有明显的不同。二是该相的岩石组构与深成花岗岩、辉长岩存在较大的差别。三是次火山岩相可作为独立的地质体出现，也常与喷溢相、爆发相和侵出相伴生存在，此时地质体的规模可能有限，但在分析时也应该引起重视。在含火山岩盆地内广泛分布次火山岩相，可作为遮挡层，促进圈闭的形成[82-84]，也可作为储层赋存油气，如辽河盆地的岩脉亚相、松遼盆地的岩盖亚相、渤海湾盆地岩盖亚相中发现的油气藏[85-88]。但对于岩脉的油气藏的发现还只是偶然的，缺少针对性的部署。含火山岩盆地的浅成侵入岩应该具有广泛分布的特征，具有形成大规模、高丰度油气藏的潜力，应当受到勘探的关注，可以有针对性进行勘探部署，特别是当富含挥发分的岩浆侵位于泥岩段中则更有利于形成孔隙-裂缝型侵入岩油气藏。

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收稿日期： 2023-10-10

作者简介：  唐华风（1979—），男，教授，博士生导师，主要从事火山地层和火山岩储层综合方面的研究，E-mail： tanghfhc@jlu.edu.cn

基金项目：  吉林省重点研发计划项目（20230203107SF）；国家自然科学基金项目（41790453）

Supported by the Key Research and Development Program of Jilin Province （20230203107SF） and the National Natural Science Foundation of China （41790453）