遼西地區中生界下白堊統義縣組火山巖相模式及儲層意義

摘要：

巖相模式是火山巖油氣藏研究的重要基礎，對儲層的預測和油氣層評價有重要的指導意義。渤海海域中生界火山巖取得了重大突破，隨著勘探工作的深入，其他區域的火山巖相模式在本區已不再適用。為了建立渤海海域下白堊統義縣組火山巖相模式，為該區火山巖油氣藏勘探開發提供依據，本文基于遼寧西部露頭地質調查，利用巖礦鑒定、主微量元素分析、粒度分析和面孔率（或面縫率）分析方法，進行巖性、巖相和儲層物性的綜合研究。結果表明，遼西義縣組火山巖就位環境存在陸上和水下兩種。根據5相15亞相44微相分類方案，識別出3相5亞相9微相：爆發相，熱基浪亞相，包括火山口近火山口微相、近源微相和遠源微相，熱碎屑流亞相，包括火山口近火山口微相；噴溢相，水上熔巖流亞相，包括簡單熔巖流微相和復合熔巖流微相，水上噴發水下就位熔巖流亞相，包括復合熔巖流微相和原地碎屑堆積微相；侵出相，水上熔巖穹丘亞相，包括內核微相。儲層面孔率（或面縫率）由高到低依次為爆發相、噴溢相和侵出相。熱碎屑流亞相火山口近火山口微相的儲層物性優于熱基浪亞相火山口近火山口微相，且前者總面孔率（或面縫率）較大，水上噴發水下就位熔巖流亞相的儲層物性優于水上熔巖流亞相。水上噴發水下就位熔巖流亞相原地碎屑堆積微相在所識別出的9種微相里儲層最好。爆發相和噴溢相的亞相縱橫比中等儲層更好。

關鍵詞：

火山巖相；儲層；面孔率；義縣組；下白堊統；遼西

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240210

中圖分類號：P586;P618.13

文獻標志碼：A

張津銘，唐華風，雷杭山，等.遼西地區中生界下白堊統義縣組火山巖相模式及儲層意義.吉林大學學報（地球科學版），2024，54（6）：20892113. doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240210.

Zhang Jinming，Tang Huafeng，Lei Hangshan，et al. Volcanic Facies Model and Reservoir Significance of Mesozoic Lower Cretaceous Yixian Formation in Western Liaoning. Journal of Jilin University （Earth Science Edition） ，2024，54（6）：20892113. doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240210.

收稿日期：20240929

作者簡介：張津銘（2000），男，碩士研究生，主要從事火山巖相和火山巖儲層方面的研究，E-mail：zjm22@mails.jlu.edu.cn

通信作者：唐華風（1979），男，教授，博士生導師，主要從事火山地層和火山巖儲層綜合方面的研究，E-mail：tanghfhc@jlu.edu.cn

基金項目：吉林省重點研發項目（20230203107SF）；國家自然科學基金重大項目（41790453）

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

Volcanic Facies Model and Reservoir Significance of Mesozoic Lower Cretaceous Yixian Formation in Western Liaoning

Zhang Jinming1， Tang Huafeng 1， Lei Hangshan2， Bian Haiyue1， Jia Wanli2， Gao Youfeng1， Sun Yuqi1

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

2. CNOOC Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 100028，China

Abstract：

Lithofacies model is an important basis for the study of volcanic oil and gas reservoirs and" has important guiding significance for reservoir prediction and oil and gas reservoir evaluation. A major breakthrough has been made in Mesozoic volcanic rocks in Bohai Sea. With the deepening of exploration work， the inapplicability of volcanic facies models in other regions has become prominent in this area. In order to establish the volcanic facies model of Lower Cretaceous Yixian Formation in Bohai Sea， it provides a basis for the exploration and development of volcanic oil and gas in this area. There are abundant outcrop data in western Liaoning. Based on outcrop geological survey， the lithology， lithofacies and reservoir physical properties are comprehensively studied by means of rock and mineral identification， major and trace element analysis， particle size analysis and surface porosity analysis. The results are as follows， there are two kinds of volcanic emplacement environments in the Yixian Formation of western Liaoning Province： onshore and underwater. According to the classification scheme of five facies 15 subfacies 44 microfacies， three facies five subfacies nine microfacies are identified in this study， which are volcanic pyroclastic flow subfacies crater-near crater microfacies， base surge subfacies crater-near crater microfacies， near source microfacies and far source microfacies；Effusive facies subaerial lava flow subfacies simple lava flow microfaciesand composite lava flow microfacies， effusive facies subaqueous lava flow subfacies composite lava flow microfacies and autochthonous debris accumulation microfacies； Extrusive facies lava dome above water subfacies core microfacies. From high to low， the reservoir surface porosity is explosive facies， effusive facies and extrusive facies. The physical properties of the volcanic crater-near-volcanic microfacies of the pyroclastic flow subfaciesare better than those of the volcanic crater-near-volcanic microfacies of the base surgesubfacies， and the total surface porosity is larger. Effusive facies subaqueous lava flow subfacies autochthonous debris accumulation microfacies in nine identified microfacies have the best reservoir. The subfacies aspect ratio of effusive facies and extrusive facies is better than that of small reservoirs.

Key words：

volcanic facies; reservoir; surface porosity；Yixian Formation; Lower Cretaceous; western Liaoning

0" 引言

隨著油氣勘探程度的不斷提高，火山巖油氣藏已然成為重要的勘探領域，近年來，在渤海灣盆地、松遼盆地等均發現了高產油氣藏［15］。作為火山巖油氣勘探的重要環節，建立火山巖相與地震相之間的關系，并利用地震相解釋有利巖相帶顯得尤為重要，其中火山巖相分類是關鍵。王璞珺等［6］將松遼盆地劃分成5相15亞相，此方案在盆地火山中得到了廣泛的應用，也衍生出了眾多分類方案，如：考慮到巖性的差別，增加了基性溢流相的劃分，形成了適用于渤海灣盆地的6相18亞相分類方案［78］，并利用其將準噶爾盆地劃分為4相6亞相［9］；隨著火山地層研究的深入，提出了基于火山堆積單元尺度的5相15亞相44微相分類方案［10］，該分類方案有利于建立火山巖相與巖性儲層的關系［11］。

渤海灣盆地中生界火山巖分布范圍廣，火山巖種類多，包括從基性到酸性熔巖和火山碎屑巖等多種類型，具有廣闊的勘探前景［1214］。該區域的火山巖油氣勘探取得了一系列重大突破 ［1518］。渤海灣盆地義縣組中酸性溢流相、爆發相和火山通道相可發育優質儲層［1923］。盆地內鉆井實物資料的限制阻礙了對本區巖相的認識，制約了研究區火山巖地震相巖相儲層的解釋精度。幸運的是，渤海周緣廣泛分布義縣組火山巖，為本區火山巖相海陸對比研究提供了物質基礎。

本文依據遼西地區露頭資料，參照5相15亞相44微相分類方案，利用野外地質調查、巖礦鑒定、地球化學和粒度分析等方法刻畫了巖石組構、就位環境和幾何外形等參數，建立了巖相模式，開展了巖性巖相對火山巖油氣藏儲層物性的影響及意義的研究；以期建立渤海海域義縣組火山巖相模式，為渤海海域義縣組火山巖油氣藏勘探開發提供依據。

1" 區域地質概況

遼寧西部位于華北克拉通北緣［2425］（圖1a）燕

①黃志安.遼寧省1∶25萬地質圖.沈陽：中國地質調查局沈陽地質調查中心，2004.

山陸內造山帶東段，是中國中生代地質研究的熱門地區。遼西地區義縣組遍布中生代火山巖（圖1b），發育中小型火山盆地［2627］。早白堊世的構造巖漿活動使得遼西地區形成了大規模的火山噴發，導致義縣組火山巖形成于太平洋板塊向歐亞大陸俯沖后的伸展環境［2829］。遼西地區中生代火山活動從侏羅紀一直持續到白堊紀，其中下白堊統義縣組作為中國中生代陸相地層最重要的組成部分，火山活動最為強烈，火山地層分布最為廣泛［30］。研究區內宋八戶、四方臺、馬神廟等野外實測剖面均處于遼西義縣組，主要巖性多為基性、中性、酸性熔巖和火山碎屑（熔）巖?；鹕綑C構相帶與野外實測剖面有較好的映射關系，如：尖山地區剖面具有沖刷面的特征;萬佛堂地區剖面呈楔狀，具有縱橫比中等的特征;古生物博物館地區剖面產狀較為平緩，發育正斷層，表面明顯的分界線將該剖面分為上部和下部，其中龍王嘴子剖面具有扇狀、縱橫比中等的特征。中生代遼西地區義縣組整個火山活動階段具有從基性—中基性—中性—中酸性的完整噴發序列的現象［31］，義縣組內各個火山旋回之間存在沉積層隔離［32］，可將義縣組劃分為4個旋回［3335］。沉積夾層中產典型的熱河生物群化石，如葫蘆島新臺門地區義縣組沉積夾層中產蠑螈類化石，化石層位位于火山巖之上，同時在更高層位產昆蟲、葉肢介和植物等化石［3637］。義縣組早期巖性主要以各種火山碎屑巖為主，爆發相占優，晚期為各類熔巖、噴溢相占優［38］。將遼西地區義縣組的巖石組合總體進行對比分析可發現其共性，但其也存在一定的分異性，例如阜新盆地火山巖地層發育較其他盆地更為完整且厚度更大［39］。遼西地區義縣組火山巖年齡范圍在135～120 Ma之間，集中在125～120 Ma［4042］，處于中國東部中生代巖漿作用的高峰期，該年齡范圍也被認為是中國東北地區早白堊世大規模巖漿活動結束的年齡，反映遼西義縣組火山巖的形成時代與中國東部中生代強烈的巖漿作用時期吻合［4344］。

2" 巖石類型和特征

2.1" 巖石類型

遼西地區義縣組火山巖巖石類型有火山碎屑巖、火山碎屑熔巖和熔巖。

2.1.1" 火山碎屑巖類

本研究區火山碎屑巖以集塊巖、火山角礫巖、火山角礫凝灰巖和凝灰巖為主。集塊巖為灰黑色，火山碎屑結構，塊狀構造；集塊呈棱角和次棱角狀，成分主要為凝灰巖，粒徑范圍在64～128 mm之間，分選差，剖面上部分集塊巖由于風化作用脫落，形成孔洞（圖2a）。針對集塊開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見黑云母和斜長石斑晶，基質為具顯微晶質結構的細針柱狀斜長石（圖2b）。

火山角礫巖為灰黑色、灰白色和少部分淺紅色，火山碎屑結構，塊狀構造；角礫呈棱角狀、次棱角狀和弧面圓形狀，成分主要為凝灰巖，粒徑范圍在2～64 mm之間，風化程度中等，角礫被細小火山碎屑物及火山灰等物質膠結，具有正粒序層理（圖2c）。針對角礫開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見破碎狀長石斑晶，晶屑具有熔蝕現象（圖2d）。

火山角礫凝灰巖為黃色和淺灰色，火山碎屑結構，塊狀構造；角礫呈棱角狀和次棱角狀，對稱粒序層理（圖2e），自上而下粒度顯示出粗—細—粗的層理變化。針對角礫凝灰巖開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見黑云母、石英，其次為少量角閃石斑晶，近平行消光，具有暗化邊結構，斑晶礦物邊緣基質具有繞晶流動的特點。存在蝕變現象，暗色礦物發生綠泥石化（圖2f）。

凝灰巖為白色和淺灰色，晶屑凝灰結構，塊狀構造；顆粒呈次棱角狀，火山塵膠結（圖2g），中部凝灰巖與沉積巖相互夾層，粒徑范圍在0～2 mm之間，粒徑占比中等。針對凝灰開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見石英、斜長石和少量黑云母斑晶，存在少量巖屑，并伴隨綠泥石化現象（圖2h）。

2.1.2" 火山碎屑熔巖類

本研究區火山碎屑熔巖以安山質角礫熔巖、流紋質角礫凝灰熔巖和流紋質凝灰熔巖為主。安山質角礫熔巖為紫紅色，邊部紅色氧化，塊狀構造；巖石表面存在微小氣孔（圖3a）。針對角礫熔巖開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見長石（體積分數為15%）和黑云母斑晶（體積分數為10%），基質具有隱晶質特點，巖屑主要為安山巖巖屑（圖3b）。

流紋質角礫凝灰熔巖為灰黃色，凝灰結構；風化嚴重，裂隙發育，膠結物主要為熔漿，巖石表面被角礫充填，部分角礫脫落形成氣孔（圖3c）。針對角礫

凝灰熔巖開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見石英（體積分數為15%）和黑云母斑晶（體積分數為5%），發育直徑為0.1～0.4 mm的氣孔（圖3d）。

流紋質凝灰熔巖新鮮面為黃褐色，風化面為淺黃色，熔結凝灰結構，塊狀構造；巖石膠結成分為火

a. 宋八戶露頭塊狀集塊巖，部分集塊脫落成洞；b. 集塊巖鏡下照片，基質主要為斜長石；c. 宋八戶露頭火山角礫巖，具有正粒序層理；d. 火山角礫巖鏡下照片，具有晶屑熔蝕現象；e. 宋八戶露頭火山角礫凝灰巖，具有對稱粒序層理；f. 火山角礫凝灰巖鑄體照片，暗色礦物具有綠泥石化現象；g. 中德古生物博物館露頭凝灰巖，表面被火山塵膠結；h. 凝灰巖鏡下照片，具有綠泥石化現象。b、d、f、h圖中，左圖為單偏光，右圖為正交偏光。Ag. 集塊；Br. 角礫；Tu. 凝灰； Ch. 綠泥石；Fs. 長石；Qt. 石英。

山塵物質，發育不規則節理（圖3e）。針對凝灰熔巖開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見直徑0.05～0.30 mm氣孔和熔巖斑晶，斑狀結構，晶屑成分以石

英為主，體積分數約為5%，具有波狀消光特點（圖3f）。

2.1.3" 熔巖類

本研究區熔巖以玄武安山巖、安山巖、粗面巖、氣孔流紋巖和玻質碎屑巖為主。玄武安山巖為黑色

和灰黑色，致密塊狀結構，呈球狀、枕狀和不規則狀（圖4a），半徑為0.1～1.5 m；巖石表面存在自碎集塊和角礫，粒徑為20～200 mm。針對玄武安山巖開展偏光顯微鏡下鑒定工作，鏡下可見斑狀結構，斑晶主要由斜長石和黑云母構成，基質為隱晶質，具交織結構（圖4b）。

安山巖為淺黃色和淺褐色，塊狀結構；表面風化，存在不規則節理（圖4c）。針對安山巖開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見斜長石斑晶（體積分數為5%）和暗化黑云母（體積分數為15%），斜長石長條狀微晶部分定向分布，具交織結構（圖4d）。

粗面巖為褐灰色和褐紅色，塊狀結構；巖石表面風化（圖4e），冷凝收縮縫和構造縫較為發育。針對粗面巖開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見斑狀結構，斑晶體積分數高達30%，斑晶多為堿性長石，基質以微晶透長石為主（圖4f）。

氣孔流紋巖為淺黃色和紅褐色，流紋構造；表面可見由溶蝕作用形成的氣孔（圖4g），氣孔直徑為2～10 mm，巖石整體風化嚴重。針對流紋巖開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見含量較少的斑晶，多為石英（圖4h），基質為霏細質隱晶質。

玻質碎屑巖為淺黃色，火山角礫結構（圖4i），堆砌構造；顆粒多為棱角狀，粒徑范圍在2～8 mm之間。針對玻質碎屑巖開展偏光顯微鏡下鑒定工作，可見斜長石、石英以及角閃石等安山質礦物。此外，還可觀察到一定量的玻屑，整體上是由蝕變較為強

烈的玻璃質熔巖和斜長石晶屑組成，并被細碎屑膠結充填（圖4j）。

選取遼西地區義縣組23件較為新鮮的火山巖樣品進行全巖分析，結果（表1）表明SiO2質量分數為49.57%～79.94%，Al2O3質量分數為12.11%～22.52%，TiO2質量分數為0.23%～1.89%，Fe2O3質量分數為0.59%～8.81%，FeO質量分數為0.04%～2.34%，CaO質量分數為0.20%～5.93%，MgO質量分數為0.23%～4.40%，K2O質量分數為0.71%～6.52%，Na2O質量分數為0.04%～7.66%，MnO質量分數為0.01%～0.44%，P2O5質量分數為0.04%～0.79%，燒失量為0.98%～6.48%。

將火山巖樣品實驗所得的SiO2、Na2O+K2O質量分數數據進行火山巖TAS圖解投圖分析，結果（圖5）表明，遼西義縣組發育流紋巖、英安巖、粗面英安巖、粗面巖、粗面安山巖、玄武巖質粗面安山巖和粗面玄武巖。

2.2" 巖性構成特征

根據巖石成分和組構特征，識別出4類11型火山巖，具體為：熔巖，占比高達67%，主要包括玄武巖、

安山巖、粗安巖、英安巖和流紋巖；沉火山碎屑巖，占比為20% ，主要包括沉凝灰巖和沉角礫巖；火山碎屑巖，占比為12%，包括凝灰巖、角礫巖和集塊巖；火山碎屑熔巖，僅占1%，多為凝灰熔巖。按化學成分分析不難發現，研究區主要發育中性熔巖和

底圖據文獻［4546］。Ir.鈣堿性與堿性的分界線。

酸性熔巖，二者在熔巖中占比為97%，基性巖占比為3%。在目前鉆井所揭示的巖性中，中酸性巖含油氣性較好，同時其也是火山巖油氣勘探的重要組成部分，表明該地區具有良好的儲層潛力（圖6）。

2.3" 火山巖就位環境特征

火山巖就位環境是火山巖巖相類型發育的關鍵因素，基于目前的地球化學手段，可用主量元素和微量元素判別巖石就位環境［4750］。作為指示火山巖就位環境的關鍵地球化學指標，火山巖氧化系數（OX）（Fe2O3質量分數與Fe2O3+FeO質量分數的比值）對氧化、還原環境的判別效果較好，其中OX值高代表水上噴發（強氧化環境），OX值低代表水下噴發（強還原環境），中間范圍為水上噴發（弱氧化弱還原環境）［51］。故本文根據火山巖氧化系數定性分析研究區內的火山巖就位環境。

劉德成等［52］人為減少了不同化學成分火山巖Fe質量分數自身的差異性，從多方面綜合考慮了火山巖漿性質、風化溶蝕和充填作用等因素對火山巖氧化系數的影響，在判別圖解中加入了SiO2 質量分數作為參數，使得火山巖就位環境圖版有了更為準確的判別效果；因此本文通過此圖解對遼西義縣組23件火山巖樣品的噴發就位環境進行判別。從各個指標的計算結果可以看出，遼西義縣組23組火山巖樣品火山巖氧化系數范圍介于1.04～3.34之間。將數據進行投圖（圖7）可見，遼西義縣組23件火山巖樣品的噴發就位環境均為水上噴發。由于四方臺地區的巖石樣品風化較為嚴重，沒有做主微量元素分析測試，但通過野外觀察發現該地區具有淬火結構的玻質碎屑巖（圖4i），熔巖流縱橫比較小，同時顯微鏡下發現玻璃質熔巖巖屑（圖4j），而玻質碎屑巖和玻璃質結構作為判別水下就位的重要依據，故四方臺地區出露的火山巖就位環境為水上噴發水下就位。

3" 巖相模式和巖相類型

系統巖相類型分類是火山巖油氣勘探的重要基礎，對儲層的預測和評價有著重要的指示意義［5357］?；?相15亞相44微相劃分方案［10］，在遼西義縣組識別出3相5亞相9微相，結果見表2。

3.1" 爆發相

3.1.1" 熱基浪亞相

熱基浪［58］為大隕石撞擊地面或爆裂式火山噴

發時（以及核爆炸和化學爆炸時），從爆炸點或撞擊坑飛濺出速度較低的環形熱氣云、熔融碎巖屑和塵埃等濺射物，像密度流一樣向外作輻射狀運動（速度可高達200 km/h）的一種現象。

根據野外剖面實測，在遼西王家洼子地區發現熱基浪亞相并進一步識別出3個微相，分別是火山口近火山口、近源和遠源微相?；鹕娇诮鹕娇谖⑾喟l育火山集塊巖、角礫巖和少量凝灰巖，其中角礫巖占比較大；近源微相發育火山角礫巖、角礫凝灰巖和凝灰巖；遠源微相發育平行層理的凝灰巖。自火山口到遠源主要表現為粒度變小和熔結程度變小（圖8a）。

對王家洼子地區巖石樣品和鏡下薄片進行粒度分析，結果顯示：火山口近火山口微相的火山集塊巖（圖8b）集塊直徑為64～256 mm，角礫直徑以2～8 mm為主，凝灰直徑以1～2 mm為主，集塊體積較大，角礫較多，該微相顆粒較粗，分選系數為2.5，分選中等；近源微相的角礫凝灰巖（圖8c）角礫直徑以2～4 mm為主，凝灰直徑以6.25×10-2～0.125 mm和0.125～0.250 mm為主，角礫占比與集塊巖相比減少，顆粒粗細中等，分選系數為2.3，分選中等偏好；遠源微相的凝灰巖（圖8d）凝灰直徑以1.562 5×10-2～0.125 mm為主，顆粒較細，部分顆粒在搬運過程中發生破碎，分選系數為2.1，分選較好。

王家洼子地區露頭發現的爆發相熱基浪亞相的巖性以流紋質集塊巖、角礫巖和凝灰巖為主，具有弱熔結結構。剖面整體縱橫比較小，發育風化縫，角礫含礫較多。剖面下部發育平行層理的集塊巖、角礫凝灰巖和凝灰巖，厚度數余米。具有正粒序層理，粒度由細逐漸變粗 （圖8e、f）。

3.1.2" 熱碎屑流亞相

熱碎屑流通常是指火山碎屑物和火山噴發時所產生的氣體經過高溫作用所形成的密度流［59］，多為富含火山碎屑分散物質和動能的火山碎屑密度流［6061］，在沉積相中通常表現為陸相。

按距離火山口的位置、巖石組構和幾何外形等特點，一般可將熱碎屑流亞相分為3個微相，分別是火山口近火山口、近源和遠源微相（圖9a）?；鹕娇诮鹕娇谖⑾喟l育塊狀具有強熔結結構的集塊巖、角礫巖和凝灰巖，其中角礫巖占比較大，該微相橫截面多為縱橫比較大的丘狀；近源微相為交錯層理發育/流動構造發育的熔結角礫巖和凝灰巖；遠源微相為平行層理發育的熔結凝灰巖。由火山中心向邊緣底部主要表現為粒度變小和熔結程度變小。但由于在宋八戶地區野外實測沒有發現近源和遠源微相，故本文僅討論在本區發現的火山口近火山口微相。對火山口近火山口微相處的巖石樣品（圖9b）進行粒度分析，結果（圖9c）顯示火山口近火山口微相的火山集塊巖集塊直徑為64～128 mm，角礫直徑以2～8 mm為主，凝灰粒徑以1～2 mm為主，角礫占比較高，集塊體積較大，該微相顆粒較粗，分

a. 熱基浪亞相模式示意圖［10］; b. 王家洼子地區熱基浪亞相火山口近火山口微相火山集塊巖粒度分布直方圖; c. 王家洼子地區熱基浪亞相近源微相角礫凝灰巖粒度分布直方圖; d. 王家洼子地區熱基浪亞相遠源微相凝灰巖粒度分布直方圖; e. 王家洼子地區熱基浪亞相野外剖面; f. 王家洼子地區熱基浪亞相宏觀結構素描圖，發育正粒序層理，粒度由細逐漸變粗。Φ為粒度，Φ=－log 2D，D為顆粒直徑（mm）。n為樣品數。下同。

選系數為2.7，分選中等。

宋八戶地區露頭發現的爆發相熱碎屑流亞相火山口近火山口微相巖性以具有強熔結結構的

中酸性集塊巖、角礫巖和流紋質凝灰巖為主，表面發育風化脫落孔（圖9d）。

剖面存在直徑為10～150 mm的風化脫落孔，可能是由于風化淋濾作用導致的巖石脫落而形成的。宋八戶地區發現以熱碎屑流亞相火山口近火山口微相搭成的格架和靠近火山噴出口的巖相特征。剖面縱橫比中等，發育逆粒序層理，自上而下粒度由粗逐漸變細（圖9e），前緣部分存在正斷層現象，底部有松散物。

3.2" 噴溢相

噴溢相多指流動性較好的熔巖所構成的熔巖流堆積單元，本研究區共識別出水上熔巖流和水上噴發水下就位熔巖流兩種亞相，并進一步識別出四種微相。

a. 熱碎屑流亞相模式示意圖［10］; b. 宋八戶地區熱碎屑流亞相火山口近火山口微相樣品采集剖面; c. 熱碎屑流亞相火山口近火山口微相流紋質凝灰巖粒度分布直方圖; d. 宋八戶地區熱碎屑流亞相火山口近火山口微相野外剖面，表面發育風化脫落孔; e. 熱碎屑流亞相火山口近火山口微相宏觀結構素描圖，發育逆粒序層理，自上而下粒度由粗逐漸變細。

3.2.1" 水上熔巖流亞相

1）簡單熔巖流微相

簡單熔巖流又稱板狀熔巖流，是由火山口連續噴發火山巖漿等火山物在經冷凝固結作用后所形成的火山地層，主要以片狀熔巖有序疊置為主，頂部通常存在由自碎角礫巖所形成的原地碎屑堆積微相（圖10a）。本研究區簡單熔巖流氣孔帶厚度小，氣孔與規則冷凝收縮縫和柱狀節理相互組合。

萬佛堂地區識別出的巖性為氣孔玄武巖，巖相為簡單熔巖流微相。熔巖表面均發育由風化作用改造后形成的冷凝收縮縫，氣孔分布較為密集，多為規則狀，少部分為不規則狀氣孔，直徑為0.2～5.0 mm，少量氣孔被裂縫連通。剖面存在明顯的分層線，上

部土壤層厚度為20～30 cm，中部是風化溶蝕帶和風化裂縫帶，下部發育規則的柱狀節理、層狀及球狀風化、冷凝收縮縫、氣孔和少量風化縫（圖10b、c），剖面整體縱橫比中等。

龍王嘴子地區識別出的巖性為流紋巖，巖相為簡單熔巖流微相，可在剖面上觀察到從上到下逐漸減弱的風化縫和球狀風化，存在氣孔稀疏帶，沿裂縫定向排列，表面可見冷凝收縮縫和近直立的構造縫發育 （圖10d、e）。

2）復合熔巖流微相

復合熔巖流又稱辮狀熔巖流，主要由垛葉狀熔巖交錯無序疊置所形成，多為較易分出流動單元的盾狀熔巖，熔巖流厚度一般較薄。通常在熔漿噴出速度較小的情況下形成［62］。火山口附近可能存在垂向分布的自碎角礫，遠源區域則以復合熔巖流微相為主體（圖11a）。

張寶吐地區露頭發現的復合熔巖流微相發育大量的冷凝收縮縫和密集分布的氣孔，氣孔多為定向拉長狀，部分氣孔被方解石所填充形成氣孔杏仁狀。該地區識別出的巖性為塊狀氣孔杏仁狀安山巖，氣孔直徑為0.5～10.0 mm。復合熔巖流微相可在野外剖面上觀察到交錯疊置的熔巖，熔巖表面發育冷

凝收縮縫、風化縫和氣孔（部分杏仁狀），上述現象在熔巖流頂部較為發育，自上而下逐漸減少，并在復合熔巖流上端發育簡單熔巖流微相，整體縱橫比中等 （圖11b、c）。

3.2.2" 水上噴發水下就位熔巖流亞相

水上噴發水下就位熔巖流是火山噴發的重要產物，主要由水上熔巖、枕狀熔巖和玻質碎屑巖3部分構成，熔巖多為球枕狀構造，流入水下的部分易形成扇狀結構，熔巖流內部存在碳化物，整體縱橫比中等［6365］ （圖12a）。遼西四方臺地區義縣組水上噴發水下就位熔巖流亞相（圖12b—d）中共識別出復合熔巖流和原地碎屑堆積兩種微相，相序模式為橫向上相序（復合熔巖流微相—原地碎屑堆積微相）。疊

置關系整體以原地碎屑堆積微相為主，復合熔巖流微相存在于原地碎屑堆積微相之中，并被原地碎屑堆積微相填充（圖12b、d）。上述微相疊置關系形成的原因可能是玻質碎屑巖先形成，并將水體與火山巖漿分離開，使得巖漿在玻質碎屑巖內部循環流動從而形成玄武安山巖［65］。該區噴溢相水上噴發水下就位熔巖流亞相復合熔巖流微相的巖性主要以玄武安山巖為主，多呈球狀、枕狀和長條狀等多種形態，原地碎屑堆積微相多以玻質碎屑巖為主。熔巖流內核球枕狀熔巖發育的冷凝收縮縫由中心向四周密集擴散，呈放射狀和碎裂狀特點，靠近熔巖流表殼處放射狀形態規則較為明顯；熔巖流內核長條狀熔巖發育的冷凝收縮縫具有近直立狀排列和橫向波浪狀特點（圖12c、e）。在野外露頭所采集的巖石樣品中發現巖石內核和邊緣部分存在碳化現象，其形成原因可能是火山爆發時氣溫急劇升高，炙熱的巖漿將火山附近的物質包裹并燃燒，經過高溫碳化作用后，物質內部的親水因子被重組，降低了吸濕平衡點，導致親水有機質在經歷干餾作用后形成碳化產物。巖石表面發育大量直徑為1～3 mm的氣孔，部分氣孔被火山灰等膠結物充填形成氣孔杏仁（圖12f、g）。

3.3" 侵出相

侵出相多指熔巖穹丘堆積單元，本研究區內識別出的侵出相為水上熔巖穹丘亞相內核微相。

熔巖穹丘（lava dome），又稱“穹丘火山”，為火山熔漿形成的陡峭邊狀、圓形狀的熔巖堆積經冷凝固結作用在火山噴出口上方和周圍形成一個圓頂狀或球狀的熔巖，其通常分布于大型火山機構的火山口內部［66］。

水上熔巖穹丘亞相可細分為內核微相、表殼微相和原地碎屑堆積微相（圖13a），其中內核微相通常發育在近火山口相帶和近源相帶附近，本文僅分析討論在尖山地區識別出的內核微相。該地區識別出的巖性為塊狀安山巖，剖面上可見：穹丘頂部風化層發育溶蝕孔；中部發育規則狀柱狀節理、冷凝收縮縫和風化縫（圖 13b、c）；下部存在風化層節理，且延伸范圍較大，發育不規則狀柱狀節理、冷凝收縮縫和

a. 模式示意圖，縱橫比中等［65］; b. 四方臺地區野外剖面，整體以原地碎屑堆積微相為主; c. 四方臺地區宏觀結構素描圖，熔巖流內核熔巖的冷凝收縮縫呈放射狀和碎裂狀特點，熔巖流內核長條狀熔巖發育的冷凝收縮縫具有近直立狀排列和橫向波浪狀特點; d. 四方臺地區野外剖面; e. 四方臺地區宏觀結構素描圖; f. 四方臺地區碳化物樣品照片，表面發育氣孔杏仁; g. 四方臺地區碳化物宏觀結構素描圖，表面發育冷凝收縮縫和填充物。

風化縫，冷凝收縮縫多為近直立狀排列，呈高角度特點，長度為10 m，與風化縫交叉疊置；底部存在排列較為分散的火山角礫巖和松散物，相比穹丘中部和下部，底部的冷凝收縮縫較少，風化縫較多，氣孔發育帶較為密集（圖 13d、e）。剖面整體縱橫比偏大，面縫率較大，表面存在方解石填充縫。剖面上較難發現明顯的氣孔發育，但可觀察到細小的氣孔杏仁殘余；這說明除較為致密的安山巖之外，巖石表面可能遭受了較為強烈的風化淋濾作用，導致孔隙較為發育的巖石被侵蝕。

4" 儲層意義

遼西地區義縣組火山巖發育豐富的原生孔隙和次生孔隙，具有較為良好的儲層潛力。本文根據面孔率和面縫率分析結果，結合4類28型儲集空間劃分方案［67］，在遼西地區義縣組識別出4類9小類孔隙，包括原生氣孔（氣孔），原生縫（冷凝收縮縫），次生溶蝕孔（鑄?？住⒑Y狀孔、晶內微孔、洞穴狀孔和基質溶蝕微孔），次生裂縫（構造縫和溶蝕縫），其中前兩類為原生孔縫，后兩類為次生孔縫。下面以微相為單位詳細介紹研究區內的儲層特征。

遼西地區白堊系義縣組面孔率（或面縫率）特征如圖14所示。其中：熱基浪亞相火山口近火山口微相儲集空間以次生溶蝕孔（77%）和次生裂縫（15%）為主，其次為原生氣孔（8%），不發育冷凝收縮縫，儲層類型主要為次生孔縫型（圖14a）；整體面孔率（或面縫率）較低（圖14j）。熱基浪亞相近源微相儲集空間以次生溶蝕孔（75%）為主，其次為次生裂縫（14%）和氣孔（11%），冷凝收縮縫不發育，儲層類型主要為次生孔縫型（圖14b）；整體面孔率（或面縫率）中等偏高（圖14j）。熱基浪亞相遠源微相儲集空間主要為次生溶蝕孔（88%）和次生裂縫（12%），原生氣孔和原生縫均不發育，儲層類型主要為次生孔縫型（圖14c）；整體面孔率（或面縫率）低（圖14j）。熱碎屑流亞相火山口近火山口微相儲集空間以次生溶蝕孔（69%）為主，其次為原生氣孔（17%）和次生裂縫（15%），不發育冷凝收縮縫，儲層類型主要為次生孔縫型（圖14d）；整體面孔率（或面縫率）較高（圖14j）。水上熔巖流亞相簡單熔巖流微相儲集空間以原生孔縫（53%）為主，次生溶蝕孔（47%）次之，不發育次生裂縫，儲層類型主要為原生孔縫型（圖14e）；整體面孔率（或面縫率）較低（圖14j）。水上熔巖流亞相復合熔巖流微相儲集空間以次生溶蝕孔（52%）和原生孔縫（38%）為主，次生裂縫（10%）較少，儲層類型主要為原生和次生孔縫型（圖14f）；整體面孔率（或面縫率）較低（圖14j）。水上噴發水下就位熔巖流亞相復合熔巖流微相儲集空間以原生孔縫為主，對孔隙的貢獻為原生氣孔（66%）和原生縫（18%），發育少量的次生溶蝕孔和次生裂縫，儲層類型主要為原生孔縫型（圖14g）；整體面孔率（或面縫率）較低（圖14j）。水上噴發水下就位熔巖流亞相原地碎屑堆積微相儲集空間以次生溶蝕孔（83%）為主，其次為次生裂縫（17%），不發育氣孔和冷凝收縮縫，儲層類型主要為次生孔縫型（圖14h）；整體面孔率（或面縫率）高（圖14j），在本研究區所有微相中儲層條件最好。水上熔巖穹丘亞相內核微相儲集空間以次生溶蝕孔（71%）和次生裂縫（29%）為主，不發育原生孔縫，儲層類型主要為次生孔縫型（圖14i）；整體面孔率（或面縫率）低（圖14j）。

綜上所述，由面孔率（或面縫率）結果可知，在遼西地區義縣組識別的3種火山巖相的儲層孔隙條件由好到差依次為爆發相（總面孔率（或面縫率）為155.45 %）、噴溢相（總面孔率（或面縫率）為120.10 %）、侵出相（總面孔率（或面縫率）為4.92%）。

由圖14j可見：熱碎屑流亞相火山口近火山口微相的面孔率（或面縫率）高于熱基浪亞相火山口近火山口微相，故推測熱碎屑流亞相的儲層條件優于熱基浪亞相；水上噴發水下就位熔巖流亞相的面孔率（或面縫率）大于水上熔巖流亞相，說明前者的儲層條件優于后者；水上熔巖穹丘亞相的儲層條件最差。在熱基浪亞相中，近源微相儲層條件最好，其次為火山口近火山口微相，最后為遠源微相，究其原因可能為：近源微相具有原生和次生孔縫占比高的特征，巖石粒度較粗且分選中等偏好（圖8c），所以儲層條件較好；火山口近火山口微相粒度粗且分選一般（圖8b），所以儲層條件一般；遠源微相分選較好，但由于粒度很細，不利于儲集空間發育（圖8d），所以儲層條件較差。在水上熔巖流亞相中，復合熔巖流的儲層條件好于簡單熔巖流。水上噴發水下就位熔巖流亞相中，原地碎屑堆積微相儲層性能優于復合熔巖流微相，并且可推測水上噴發水下就位熔巖流的前緣部分儲層條件可能更好；這是由于復合熔巖流大量發育原生孔隙，較少發育次生孔隙，而原地碎屑堆積微相不發育原生孔隙，只發育次生孔隙，且總面孔率（或面縫率）較大。水上噴發水下就位熔巖流亞相原地碎屑堆積微相在本研究區內儲層條件最好，水上熔巖穹丘亞相內核微相儲層條件最差，原因是其不發育氣孔和冷凝收縮縫，只發育少量次生孔縫。

火山巖相的幾何外形和內部結構對儲地比和儲層空間展布有著較好的映射關系，并具有一定的約束作用。本研究區內各亞相的平面外形可分為扇狀、環狀和圓狀，剖面外形分為板狀、楔狀和丘狀，內部結構為層狀、似層狀和塊狀。由表3可知，渤海義縣組所揭示的儲地比由高到低依次為水上熔巖流亞相（19.11%）

、熱基浪亞相（18.00%）、熱碎屑流亞相（12.13%）

和水上熔巖穹丘亞相（6.39%）。分析可得遼西地區及渤海海域義縣組地層中，平面外形為扇狀，剖面外形為楔狀，內部結構為似層狀且剖面縱橫比中等的巖相儲層條件更好。

a. 熱基浪亞相火山口近火山口微相; b. 熱基浪亞相近源微相; c. 熱基浪亞相遠源微相; d. 熱碎屑流亞相火山口近火山口微相; e. 水上熔巖流亞相簡單熔巖流微相; f. 水上熔巖流亞相復合熔巖流微相; g. 水上噴發水下就位熔巖流亞相復合熔巖流微相; h. 水上噴發水下就位熔巖流亞相原地碎屑堆積微相; i. 水上熔巖穹丘亞相內核微相; j. 面孔率箱圖。

在渤海灣盆地渤中凹陷鉆井揭示的巖相中，噴溢相的儲層條件最好［68］。本研究區揭示的爆發相的面孔率（或面縫率）略優于噴溢相，與渤海灣盆地萊州灣凹陷所揭示巖相的儲層條件相似［14］。造成盆內盆緣存在差異性的原因是由于野外剖面揭示的巖相受幾何外形、內部結構和縱橫比的控制，縱橫比大小均會影響儲層物性的好壞，而鉆井所揭示的爆發相因為埋深較大，壓實作用強，使得巖石表面及內部的氣孔和裂縫被壓縮，影響儲層條件。

5" 結論

1）遼西義縣組火山巖可分為火山碎屑巖、火山碎屑熔巖和熔巖三類。鏡下鑒定結果表明：火山碎屑巖主要為集塊巖、火山角礫巖、火山角礫凝灰巖和凝灰巖；火山碎屑熔巖主要為安山質角礫熔巖、流紋質角礫凝灰熔巖和流紋質凝灰熔巖；熔巖以玄武安山巖、安山巖、粗面巖、氣孔流紋巖和玻質碎屑巖為主。巖性構成特征以及主量元素特征表明，研究區內火山巖以中性巖和酸性巖為主，基性巖占比較小。

2）義縣組火山巖就位環境存在陸上和水下兩種。識別出3相5亞相9微相，分別是爆發相熱基浪亞相（包括火山口近火山口、近源和遠源微相）和熱碎屑流亞相（包括火山口近火山口微相），噴溢相水上熔巖流亞相（包括簡單熔巖流和復合熔巖流微相）和水上噴發水下就位熔巖流亞相（包括復合熔巖流和原地碎屑堆積微相），侵出相水上熔巖穹丘亞相（內核微相）。將隱爆角礫巖劃分為微相，建立了巖相模式。

3）面孔率（或面縫率）分析結果顯示，本研究區內爆發相的儲層最好，其次為噴溢相，侵出相最差。爆發相中，熱碎屑流亞相火山口近火山口微相的總面孔率（或面縫率）優于熱基浪亞相火山口近火山口微相，故推測熱碎屑流亞相的儲層可能好于熱基浪亞相，前者具有更好的儲層潛力。噴溢相中，水上噴發水下就位熔巖流亞相的儲層潛力好于水上熔巖流亞相。熱基浪亞相中，近源微相儲層優于火山口近火山口微相和遠源微相。水上噴發水下就位熔巖流亞相中，原地碎屑堆積微相的儲層好于復合熔巖流微相，推測在水上噴發水下就位熔巖流前緣部分的儲層可能會更好。水上噴發水下就位熔巖流亞相原地碎屑堆積微相在所識別出的9種微相里儲層條件最好，而水上熔巖穹丘亞相內核微相儲層條件最差。

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