火山巖相劃分方案

1、火山巖相劃分方案“相”是地質(zhì)體中能夠反映成因的地質(zhì)特征的總和?；鹕綆r相一詞由前蘇聯(lián)學(xué)者較早引入地質(zhì)文獻(xiàn)。早期主要指火山熔巖,即溢流相火山巖。火山巖相能夠揭示火山巖空間展布規(guī)律和不同巖性組合之間的成因聯(lián)系。不同巖相帶的孔隙和裂隙及其組合不同。因此,巖相是火山巖成因和物性研究的重要內(nèi)容。科普切弗- 德沃爾尼科夫把火山巖分為原始噴發(fā)相、次火山巖相和火山管道相。Lajoie 按成因?qū)⒒鹕剿樾紟r分為自碎屑巖相和火成碎屑巖相。李石和王彤劃分3 相8 亞相,包括噴發(fā)相、次火山巖相和火山管道相。Fisher 和Schmincke 將火山碎屑巖分為火山碎屑流相、火山碎屑巖相、噴發(fā)沖積相和火山灰流相。Cas 和W

2、right 按物源特征和搬運(yùn)方式將火山巖相劃分為熔巖流相、火山碎屑巖相、火山碎屑降落沉積相、陸上碎屑流和涌浪相、凝灰?guī)r相和水下碎屑流和深海火山灰相。陶奎元、邱家驤劃分11 種火山巖相,分別為噴溢相、空落相、火山碎屑流相、涌流相、火山泥流相、崩塌相、侵出相、火山口- 火山頸相、次火山巖相、隱爆角礫巖相和火山噴發(fā)沉積相。金伯祿按火山物質(zhì)搬運(yùn)方式分為4 相11 亞相,包括爆發(fā)相、噴崩及噴溢相、侵出相及潛火山相和噴發(fā)- 沉積相。謝家瑩等劃分出13種巖相,包括噴溢相、爆發(fā)空落相、火山碎屑流相、爆溢相、基底涌流相、火山泥石流相、噴發(fā)沉積相、火山頸相、侵出相、潛火山相、隱爆角礫巖相、侵入相、火山湖相。劉祥將

3、火山碎屑巖分為4 種巖相,包括火山噴發(fā)空中降落堆積物、火山碎屑流狀堆積物、火山泥流堆積物、火山基浪堆積物。劉文燦把大別山火山巖劃分為爆發(fā)相、噴溢相、噴發(fā)- 沉積相、潛火山巖相。謝家瑩等對東南地區(qū)竹田頭J 3 - K1火山巖- 沉積巖序列進(jìn)行剖析,劃分出5 組巖相,包括噴溢相、火山碎屑流相、爆發(fā)空落相、噴發(fā)沉積相和火山沉積巖相。近年來火山巖已成為油氣勘探的重要目標(biāo),火山巖相識別和儲層預(yù)測是油氣勘探成敗的關(guān)鍵。松遼盆地火山巖被分為爆發(fā)空落相、溢流相、火山碎屑流相、基底涌流相和噴發(fā)沉積相。溢流相再分為上中下3 個亞相。渤海灣盆地火山巖相分為熔巖相、角礫巖相和凝灰?guī)r相及爆發(fā)相、溢流相和火山沉積相。目前

4、盆地火山巖相主要是沿用基于現(xiàn)代火山和剖面火山巖的巖相研究結(jié)果。這樣的分類體系主要是依據(jù)火山作用方式或噴發(fā)/ 搬運(yùn)方式,對于研究現(xiàn)代火山機(jī)構(gòu)是適合的。在現(xiàn)有分類方案中對成巖方式論述較少,也未涉及到巖相與儲層物性的關(guān)系。這對于以儲層建模、評價和預(yù)測為主要目的的盆地火山巖相研究,已經(jīng)不能夠滿足實際需求。王璞珺（2003）將火山巖相分為5 種相、15 種亞相（表1，圖1）.一、火山通道相火山通道指從巖漿房到火山口頂部的整個巖漿導(dǎo)運(yùn)系統(tǒng)?；鹕酵ǖ老辔挥谡麄€火山機(jī)構(gòu)的下部,是巖漿向上運(yùn)移到達(dá)地表過程中滯流和回填在火山管道中的火山巖類組合?；鹕酵ǖ老嗫梢詣澐譃榛鹕筋i亞相、次火山巖亞相和隱爆角礫巖亞相(圖1

5、-) 。它們可形成于火山旋回的整個過程中,但保留下來的主要是后期活動產(chǎn)物。1.火山頸亞相：大規(guī)模的巖漿噴發(fā)、地殼內(nèi)部能量的釋放造成巖漿內(nèi)壓力下降,后期的熔漿由于內(nèi)壓力減小不能噴出地表,在火山通道中冷凝固結(jié)。同時,由于熱沉陷作用,火山口附近的巖層下陷坍塌,破碎的坍塌物被持續(xù)溢出冷凝的熔漿膠結(jié),形成火山頸亞相?；鹕筋i亞相直徑為1001 000 余m ,產(chǎn)狀近于直立,通常穿切其它巖層,多發(fā)育在深斷裂帶附近。其代表巖性為熔巖、角礫熔巖和/ 或凝灰熔巖,熔結(jié)角礫巖和/ 或熔結(jié)凝灰?guī)r。巖石具斑狀結(jié)構(gòu)、熔結(jié)結(jié)構(gòu)、角礫結(jié)構(gòu)或凝灰結(jié)構(gòu),具環(huán)狀或放射狀節(jié)理?；鹕筋i亞相的鑒定特征是不同巖性、不同結(jié)構(gòu)、不同顏色的火山

6、巖與火山角礫巖相混雜,其間的界限往往是清楚的。圖1 - 1為營城組三段由中基性火山角礫巖構(gòu)成的火山頸亞相(松遼盆地東南八棵樹村剖面) 。2.次火山巖亞相可形成于火山旋回的同期和后期,以后期為主。它是同期或后期的熔漿侵入到圍巖中、緩慢冷凝結(jié)晶形成的,多位于火山機(jī)構(gòu)下部幾百米到1 500 余m ,與其它巖相和圍巖呈指狀交切或呈巖株、巖墻及巖脈形式嵌入。次火山巖亞相的代表巖性為次火山巖(玢巖和斑巖等) ,具斑狀結(jié)構(gòu)至全晶質(zhì)不等粒結(jié)構(gòu),冷凝邊構(gòu)造,流面、流線構(gòu)造,柱狀、板狀節(jié)理。常見的柱狀節(jié)理火山巖即為次火山巖亞相的代表。這類巖體的直徑可從幾百米到10 余km 以上。次火山巖亞相中常見圍巖捕虜體。該亞

7、相的代表性特征為巖石結(jié)晶程度高于所有其它火山巖亞相,以及由于巖漿活動后期的流體活動使得其斑晶常具有熔蝕現(xiàn)象(圖1 - 2 ,朝深2井營城組顯微照片) 。3.隱爆角礫巖亞相形成于巖漿地下隱伏爆發(fā)條件下,是由富含揮發(fā)分的巖漿入侵到巖石破碎帶時由于壓力得到一定釋放又釋放不完全而產(chǎn)生地下爆發(fā)作用形成的。根據(jù)松遼盆地火山巖剖面和井下觀測結(jié)果,該亞相可形成于巖漿旋回的同期和后期,以中、后期為主。隱爆角礫巖亞相位于火山口附近或次火山巖體頂部,經(jīng)常穿入其它巖相或圍巖。其代表巖性為隱爆角礫巖,具隱爆角礫結(jié)構(gòu)、自碎斑結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu),呈筒狀、層狀、脈狀、枝叉狀和裂縫充填狀。角礫間的膠結(jié)物質(zhì)是與角礫成分及顏色相同或不

8、同的巖汁(熱液礦物) 或細(xì)碎屑物質(zhì)。隱爆角礫巖亞相的代表性特征是巖石由“原地角礫巖”組成,即不規(guī)則裂縫將巖石切割成“角礫狀”,裂縫中充填有巖汁或細(xì)角礫巖漿,充填物巖性和顏色往往與主體巖性相似但顏色不同(如圖1 - 3所示,照片攝于松遼盆地東南八棵樹村采石場剖面) 。二、爆發(fā)相爆發(fā)相形成于火山作用的早期和后期,是分布最廣的火山巖相,也是構(gòu)造類型繁多、易于與正常沉積巖混淆的火山巖類?？煞譃? 個亞相:空落亞相、熱基浪亞相、熱碎屑流亞相(圖1 - ) 。1.空落亞相其主要構(gòu)成巖性類型為含火山彈和浮巖塊的集塊巖、角礫巖、晶屑凝灰?guī)r,集塊結(jié)構(gòu)、角礫結(jié)構(gòu)和凝灰結(jié)構(gòu),顆粒支撐,常見粒序?qū)永怼？章鋪喯嗍枪虘B(tài)火

9、山碎屑和塑性噴出物在火山氣射作用下在空中作自由落體運(yùn)動降落到地表,經(jīng)壓實作用而形成的。多形成于火山巖序列的下部,或呈夾層出現(xiàn),向上粒度變細(xì)。空落亞相的鑒定特征是,具有層理的凝灰?guī)r層被彈道狀墜石擾動而形成的“撞擊構(gòu)造”(圖1 - 1 ,照片攝于松遼盆地東南營城采石場) 。2.熱基浪亞相其主要構(gòu)成巖性為含晶屑、玻屑、漿屑的凝灰?guī)r,火山碎屑結(jié)構(gòu),以晶屑凝灰結(jié)構(gòu)為主,具平行層理、交錯層理,特征構(gòu)造是逆行沙波層理。它們是火山氣射作用的氣- 固- 液態(tài)多相體系在重力作用下于近地表呈懸移質(zhì)搬運(yùn),重力沉積,壓實成巖作用的產(chǎn)物,因此也稱之為載灰蒸汽流沉積。該亞相多形成于爆發(fā)相的中、下部,構(gòu)成向上變細(xì)變薄序列,或

10、與空落相互層。熱基浪亞相的代表性特征是發(fā)育層理構(gòu)造,尤其是逆行砂波層理(反丘) 構(gòu)造。圖1 - 2為含角礫凝灰?guī)r,序列下部為反丘向上變?yōu)槠叫袑永?攝于松遼盆地東南營城采石場) 。3.熱碎屑流亞相其主要構(gòu)成巖性為含晶屑、玻屑、漿屑、巖屑的熔結(jié)凝灰?guī)r,熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)、火山碎屑結(jié)構(gòu),塊狀,基質(zhì)支撐。它們是含揮發(fā)分的灼熱碎屑- 漿屑混合物,在后續(xù)噴出物推動和自身重力的作用下沿地表流動,受熔漿冷凝膠結(jié)與壓實共同作用固結(jié)而成,以熔漿冷凝膠結(jié)成巖為主。多見于爆發(fā)相上部。原生氣孔發(fā)育的漿屑凝灰熔巖是熱碎屑流亞相的代表性巖石類型,漿屑塑性拉長/ 撕裂狀,順層分布,氣孔和漿屑以及晶屑的長軸方向平行于流動方向(圖1

11、- 3 ,松遼盆地東南營城采石場) 。三、噴溢相噴溢相形成于火山噴發(fā)旋回的中期,是含晶出物和同生角礫的熔漿在后續(xù)噴出物推動和自身重力的共同作用下,在沿著地表流動過程中,熔漿逐漸冷凝、固結(jié)而形成。噴溢相在酸性、中性、基性火山巖中均可見到,一般可分為下部亞相、中部亞相、上部亞相。1.下部亞相代表巖性為細(xì)晶流紋巖及含同生角礫的流紋巖,玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)、細(xì)晶結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、同生角礫結(jié)構(gòu),具塊狀或斷續(xù)的流紋構(gòu)造,位于流動單元的下部。噴溢相下部亞相巖石的原生孔隙不發(fā)育,但巖石脆性強(qiáng),裂隙容易形成和保存,所以是各種火山巖亞相中構(gòu)造裂縫最發(fā)育的(圖1 -1 ,松遼盆地東南斜尾巴溝營城組剖面) 。2.中部亞相代表巖性

12、為流紋構(gòu)造流紋巖,細(xì)晶結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu),流紋構(gòu)造,位于流動單元的中部。噴溢相中部亞相是唯一的原生孔隙、流紋理層間縫隙和構(gòu)造裂縫都發(fā)育的亞相,也是孔隙分布較均的巖相帶。中部亞相往往與原生氣孔極發(fā)育的噴溢相上部亞相互層,構(gòu)成孔- 縫“雙孔介質(zhì)”極發(fā)育的有利儲集體(圖1 - 2 ,松遼盆地東南斜尾巴溝營城組剖面) 。3.上部亞相代表巖性為氣孔流紋巖和球粒流紋巖,氣孔呈條帶狀分布,沿流動方向定向和拉長,球粒結(jié)構(gòu)、細(xì)晶結(jié)構(gòu),氣孔構(gòu)造、杏仁構(gòu)造、石泡構(gòu)造,位于流動單元的上部。上部亞相是原生氣孔最發(fā)育的相帶,原生氣孔占巖石體積百分比可高達(dá)25 %30 % ,原生氣孔直徑從微米級到10 余cm ,氣孔之間通過構(gòu)

13、造裂縫連通。由于氣孔的影響,構(gòu)造裂縫在上部亞相中主要表現(xiàn)為不規(guī)則的孔間裂縫,而規(guī)則的、成組出現(xiàn)的裂縫較少。噴溢相上部亞相一般是儲層物性最好的巖相帶之一(圖1 - 3 ,朝深1 井營城組巖心照片) 。四、侵出相侵出相主要見于酸性巖中,形成于火山噴發(fā)旋回的晚期。當(dāng)破火山口- 火山湖體系已經(jīng)形成、高粘度巖漿受內(nèi)力擠壓流出地表時,遇水淬火或在大氣中快速冷卻便在火山口附近形成侵出相(玻璃質(zhì))火山巖體。我國東部中生代酸性巖發(fā)育區(qū)的珍珠巖、黑巖和松脂巖類都屬于侵出相火山巖。侵出相巖體外形以穹隆狀為主,巖穹高幾十米至數(shù)百米,直徑幾百米到數(shù)千米,可劃分為內(nèi)帶亞相、中帶亞相和外帶亞相。1.內(nèi)帶亞相位于侵出相巖穹的

14、內(nèi)部,代表巖性為枕狀和球狀珍珠巖,玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu),巖球、巖枕構(gòu)造,總體產(chǎn)狀呈穹隆形。該亞相的原生裂縫最為發(fā)育,在微觀和宏觀尺度上原生裂縫均呈環(huán)帶狀。在宏觀尺度上玻璃質(zhì)珍珠巖沿著環(huán)帶狀裂隙破碎成幾厘米至幾十厘米甚至10 余m 的火山玻璃球體,這些球狀堆積物之間充填著較細(xì)的玻璃質(zhì)碎屑、使得大的珍珠巖球體松散地膠結(jié)或堆砌在一起。由于這種堆積物的骨架堅硬,同時有侵出相中帶珍珠巖和外帶角礫熔巖作為堅硬的外殼披覆其上、起到保護(hù)作用,所以,在一個大的侵出相火山巖穹隆的內(nèi)部往往發(fā)育有大規(guī)模的“巖穹內(nèi)松散體”。這種松散體的物性通常是非常好的。圖1 - 1是侵出相內(nèi)帶亞相珍珠巖體,球體直徑近10 m ,內(nèi)部由直徑依次

15、遞減的小球體組成,巖石薄片下呈玻璃質(zhì)環(huán)帶狀(珍珠結(jié)構(gòu)) 。照片攝于松遼盆地東南三臺鄉(xiāng)村珍珠巖礦。2.中帶亞相位于侵出相巖穹的中部,內(nèi)帶亞相和中帶亞相均是由于高粘度熔漿在內(nèi)力擠壓作用下流動,遇水淬火、逐漸冷凝固結(jié)在火山口附近堆砌而成。常見結(jié)構(gòu)有玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)、珍珠結(jié)構(gòu)、少斑結(jié)構(gòu)和碎斑結(jié)構(gòu)。代表巖性為致密塊狀珍珠巖和細(xì)晶流紋巖,塊狀構(gòu)造,巖體呈層狀、透鏡狀和披覆狀。該亞相的巖石脆性極強(qiáng),構(gòu)造裂縫極易形成同時也易于再改造,最終能夠保留下來的構(gòu)造裂縫不如噴溢相下部亞相發(fā)育。圖1 - 2為侵出相中帶亞相層狀珍珠巖,照片攝于松遼盆地東南三臺鄉(xiāng)村珍珠巖礦。3.外帶亞相位于侵出相巖穹的外部,其代表巖性為具變形流紋

16、構(gòu)造的角礫熔巖。它們是(高粘度) 熔漿舌在流動過程中,其前緣冷凝、變形并鏟刮和包裹新生和先期巖塊,在自身重力和后噴熔漿作用下流動,最終固結(jié)成巖而成。巖石具熔結(jié)角礫結(jié)構(gòu)、熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu),常見變形流紋構(gòu)造。其鑒定特征是具變形流紋構(gòu)造的角礫/ 集塊熔巖,其中的角礫和集塊也具有變形流紋構(gòu)造(圖1 - 3 ,肇深8 井營城組巖心照片) 。五、火山- 沉積巖相火山- 沉積巖相是經(jīng)常與火山巖共生的一種沉積巖相,可出現(xiàn)在火山活動的各個時期,與其它火山巖相側(cè)向相變或互層,分布范圍廣、遠(yuǎn)大于其它火山巖相。在火山噴發(fā)過程中、尤其在火山活動的間歇期,于火山巖隆起之間的凹陷帶主要形成火山- 沉積相組合。其巖性主要是含火山

17、碎屑的沉積巖。碎屑成分主要為火山巖巖屑和凝灰質(zhì)碎屑以及晶屑、玻屑。火山- 沉積相主要形成于沖積扇和山間河流沉積環(huán)境。松遼盆地火山- 沉積相可細(xì)分為3 個亞相:含外碎屑火山碎屑沉積巖、再搬運(yùn)火山碎屑沉積巖和凝灰?guī)r夾煤沉積。1.含外碎屑火山碎屑沉積巖其代表巖性是具有層理的、以火山碎屑為主( > 50 %) 的沉積巖和/ 或火山凝灰?guī)r中包裹有泥質(zhì)巖等外來巖塊(如圖1 - 1 ,松遼盆地東緣剖面照片) 。2.再搬運(yùn)火山碎屑沉積巖巖石由火山角礫巖和凝灰?guī)r組成,層理構(gòu)造發(fā)育,巖石序列中有明顯的反映再搬運(yùn)的沉積構(gòu)造或相關(guān)特征。如圖1 -2所示,照片中部為一具有粒序?qū)永砗推叫袑永淼臐岱e巖透鏡體、其上下均為波狀層理凝灰?guī)r,向上過渡為含煤的含火山角礫的凝灰?guī)r。濁積巖成分為砂級火山碎屑,是經(jīng)過再搬運(yùn)后在湖相環(huán)境中沉積的。照片攝于松遼盆地東南部營城煤礦井下800 深處巷道剖面(沙河子組- 營城組過渡段) 。3.凝灰?guī)r夾煤沉積是松遼盆地最常見的巖相之一,由凝灰?guī)r與煤互層序列組成,形成于間灣沼澤沉積環(huán)境。如圖1 - 3所示,照片下部為灰白色凝灰?guī)r,向上過渡為黑色煤層。照片攝于松遼盆地東南部營城煤礦井下800 m 深處巷道剖面(沙河子組- 營城組過渡段) 。總之，有關(guān)火山巖相的術(shù)語很雜