火山岩地球物理响应特征 火山岩地震响应特征及预测

1. 火山岩的测井识别

(1) 爆发相

岩性多为酸性的火山碎屑岩, GR值较高且高于熔岩, 变化大, SP曲线高幅度和齿化特征主要是岩石中各种岩屑、 晶屑和玻屑的化学成分复杂引起。 电阻率曲线的变化受火山岩内部结构控制, 熔结程度越高, 电阻率值越高, 但低于熔岩。 ①空落亚相。 岩性主要为安山质的火山角砾岩和凝灰岩。 GR曲线呈相对高值的齿状, 变化剧烈, 低阻。 ②热基浪亚相。 岩性主要为含晶屑、 玻屑、 浆屑凝灰岩或熔结角砾凝灰岩, 通常与空落堆积呈互层, 显示较空落凝灰岩相对低GR、 高电阻特征。 ③热碎屑流亚相。 岩性主要为具有熔结结构的角砾凝灰岩、 凝灰角砾岩或凝灰熔岩。 GR较高但变化较小, 呈相对平直的微齿状; 电阻率曲线变化受岩石熔结程度影响。

(2) 喷溢相

喷溢相主要为安山岩、 玄武岩, 流纹岩少见。 不同岩性, GR的差异较大, 但曲线相对平直, 变化幅度不大, 低声波时差、 高阻 (图4-60)。 安山岩与玄武岩相比, 具有高电阻率, 相对低GR的特征 (图4-60B)。 电阻率曲线随着处于溢流单元不同位置, 变化较大。 通常, 一期熔岩流中部电阻率较高, 高于熔岩流的上部和下部 (图4-60B)。

2. 火山岩的地震反射特征

在单井火山岩相划分的基础上, 根据合成地震记录进行层位标定, 通过多井岩相信息, 总结出爆发相和喷溢相的地震相特征。

(1) 爆发相: 地震反射能量中等—弱, 见空白反射 (图4-61); 连续性中等—差。靠近火山口处, 空落堆积单元夹薄层的火山熔岩多为丘状反射, 分布范围相对较小。 热碎屑流反射形态一般为板状, 反射结构显示中等能量振幅, 中等连续性, 在平面上分布范围较广。

图4-60 火山岩测井相识别特征

图4-61 火山碎屑岩地震反射特征

(2) 喷溢相: 地震反射能量较强, 连续性好一中等 (图4.62); 不同的岩性反射特征和连续性差别不大, 而且如果熔岩受到后期的溶蚀或裂缝改造, 反射特征会发生一定的变化, 反应能量变弱, 连续性变差。

图4-62 火山熔岩地震反射特征

火山岩测井响应特征~

（一）火山岩常规测井响应特征
综合分析多口井的测井、录井、岩心资料，长岭断陷火山岩测井特征总体表现为电阻率大、密度大、高自然伽马、低声波时差的特点。
1.自然伽马测井响应特征
自然伽马测井反映了岩石所放射出的自然伽马射线的强度。一般说来，从基性至酸性火山岩，放射性矿物的含量是逐渐增加的。营城组火山岩主要造岩矿物为石英、碱性长石、斜长石及玻璃质、浆屑、火山灰等。石英GR值＜5API，碱性长石GR值为73～275API，斜长石GR值为4～75API。其他少量造岩矿物除角闪石（GR值为28～445API）外，均小于10API。由此可见，在火山岩中放射性元素40K、232Th和238U无异常富集的情况下，其伽马值主要受长石，特别是碱性长石含量的制约。深层火成岩中的流纹岩、流纹质火山碎屑岩中钾长石含量高，具有很强的天然放射性强度，放射性强度一般都介于100～190API之间，腰英台营城组火山岩不同岩性段的测井伽马平均值统计结果表明（图4-29）：熔结凝灰岩为190.07API，流纹岩为159.79API，凝灰熔岩为135.87API，与岩石学特征（钾长石含量）有很好的对应性。

图4-29 腰英台地区不同火山岩测井伽马平均值

2.声波时差测井响应特征
总体来讲，火山岩较碎屑岩有低的声波时差响应特点，但还受含流体状况的影响，由于该套火山岩储层多为孔隙、裂缝的含气组合，使声波时差值偏高（表4-4）。由于裂缝比较发育，且多为高角度缝，纵波的能量在水平裂缝处往往会发生严重衰减，使声波时差发生周波跳跃，但在高角度裂缝处则衰减很小，即时差一般不反映高角度裂缝。
3.电阻率测井响应特征
火山岩的电阻率主要受岩性、物性、储层流体性质的影响，物性好且以含气为主的火山岩储层的电阻率曲线一般表现为高值，物性好且以含水为主的储集层电阻率相对低，物性差、岩性比较致密的储集层电阻率相对高（表4-5）。
表4-4 腰英台地区不同钻井测井解释火山岩储层声波时差值统计表


表4-5 腰英台地区不同钻井测井解释火山岩储层电阻率值统计表


（二）火山岩与碎屑岩的测井参数区分
由于形成环境不同，火山岩和碎屑岩在各种测井曲线上的响应差别较大，尤其是电阻率区别非常明显。本文主要依据电阻率、密度、自然伽马曲线，根据以下步骤，采用测井曲线交会图的方法，找出长岭断陷火山岩储层与碎屑岩储层以及不同类型火山岩的测井响应特征。首先是资料收集，包括取心资料、岩心观察记录、薄片鉴定资料、测井资料。然后依靠薄片鉴定资料和全岩化学分析资料确定岩性。最终综合前面的各项资料，对取心段进行详细归位，将取心段样点岩性归位到相应深度的测井点上，建立岩性与电性的对应关系。
根据交会图（图4-30）以及单井测井曲线特征（图4-31）可以发现，火山岩较碎屑岩有高电阻率、低声波时差的特点，酸性火山岩的伽马值普遍比碎屑岩高，而基性火山岩的伽马值反而比碎屑岩低，因此结合电阻率、自然伽马和声波时差就可以将火山岩与碎屑岩区分开来。该区断陷层陆源碎屑岩GR值一般为50～110API，中基性火山岩GR为50～90API，酸性火山岩GR ＞ll0API。全区的电阻率似乎没有一个统一的标准，但可以肯定的是，同一口井火山岩的电阻率普遍要比碎屑岩高，例如YS2井的花岗斑岩的电阻率＞300Ω•m,YS101井的流纹岩和凝灰岩电阻率＞110Ω•m。火山岩的声波时差比碎屑岩普遍要低，例如ShS2井安山岩的AC＜225μ s/m,YS101井流纹岩的AC＜190μs/m。
（三）不同火山岩的测井区分
各类火山岩声波时差差异较大（图4-32，表4-6），原地角砾岩最大，在200～240μs/m 之间，玄武岩、安山岩、部分流纹岩、熔结角砾凝灰岩等声波时差小，在160～170μs/m 之间，速度高。

图4-30a 长岭断陷不同岩性密度—电阻率交会图


图4-30b 长岭断陷不同岩性自然伽马—电阻率交会图


图4-30c 长岭断陷不同岩性声波时差—电阻率交会图


图4-31 长岭断陷不同岩性测井曲线特征

a—YS2;b—YS101

图4-32 腰英台地区营城组火山岩声波时差与自然伽马交会图

1－火山角砾岩；2—熔结凝灰岩；3—凝灰岩；4－角砾凝灰岩；5—原地角砾岩；6—冷凝的熔结角砾凝灰岩；7—溶蚀的原地角砾岩（原流纹岩）；8—熔结角砾凝灰岩；9—流纹岩；10—英—安岩；11—玄武岩；12—泥岩；13—辉绿岩；14—安山岩
表4-6 腰英台气田不同岩性测井响应表


流纹岩测井响应变化较大（图4-33），高电阻、高密度流纹岩声波时差较低，在172～182μs/m左右，密度大于2.55g/m3；低电阻、低密度流纹岩声波时差较高，主要集中在185～205μs/m，密度主要在2.25～2.55g/m3。该层速度均高于上覆登娄库组砂岩速度，更高于泥岩速度。
从岩心孔隙度与声波时差交会图看，两者存在很好的线性关系（图4-34），而且气层声波时差大，速度低，密度小，因此应用声波时差和密度曲线进行波阻抗反演能够识别出有利储集层。
碎屑岩和火山岩比较容易区分，利用常规测井曲线在火山岩内部进一步细分各种岩性就相对困难，前人在这方面做了很多工作，取得一定成效。黄布宙等（2001）根据松辽盆地北部深层火山岩的岩心及测录井资料，总结了流纹岩、安山岩、安山玄武岩、英安岩和凝灰岩等岩性和电性特征，制作各种类型交会图，并用模糊聚类识别岩性。赵建等（2003）针对松辽盆地徐家围子的火山岩，优选出密度、自然伽马、声波、电阻率及钍铀等测井数据，编制出测井曲线交会图，对该区的安山岩、玄武岩、流纹岩和凝灰岩等火山岩岩性进行识别。

图4-33 腰英台地区营城组火山岩声波时差与密度交会图

1—火山角砾岩；2—熔结凝灰岩；3—凝灰岩；4—角砾凝灰岩；5—原地角砾岩；6—冷凝的熔结角砾凝灰岩；7—溶蚀的原地角砾岩（原流纹岩）；8—熔结角砾凝灰岩；9—流纹岩

图4-34 腰英台地区营城组火山岩岩心孔隙度与声波时差交会图

由于从基性火山岩到酸性火山岩表现为伽马值的增高，通常可以GR的某个值作为区分中酸性和中基性火山岩的界线，针对长岭断陷火山岩，结合自然伽马—电阻率交会图，本文以GR=85API为界，大于该值时为酸性火山岩，小于该值时为中基性火山岩；从火山碎屑岩到火山熔岩，表现为电阻率和密度的增高，声波时差的降低。在熔岩内部，测井曲线齿化代表了熔岩的破碎，反映于声波时差的增高、密度的降低及电阻率的降低。
（四）火山岩相测井响应特征
火山岩储层的导电性受储层岩性、孔渗、含油气饱和度以及金属元素富集状况（铁镁质矿物含量）和埋深等不同因素不同程度的影响。对于储层，油气相会使电阻率大幅升高，而水相则会使电阻率明显降低，测井曲线形态是区别火山岩相的良好标志。对于较为致密的岩石，岩石骨架颗粒是导电的主要途径，在此种情况下，岩相、岩性及埋深是岩石导电能力和测井曲线形态变化的主要控制因素。
如图4-35和表4-7所示，火山通道相除了玄武岩的火山颈亚相显示低伽马和凝灰岩的火山颈亚相显示低阻外，均为高伽马、中阻，曲线形态多以高振幅齿形和峰状为特征，安山岩的次火山岩亚相正幅度差明显。爆发相除了空落亚相为低-中低阻外都是低阻，曲线形态为低-中幅齿形平直状为主，伽马曲线基本上可以区分喷溢相火山岩岩性。电阻率测井显示喷溢相火山岩为中低阻，曲线形态基本为高幅齿形，下部亚相流纹岩为低阻，微齿形。侵出相火山熔岩自然伽马测井显示高值，曲线为中-高振幅齿形，双侧向测井显示低-中低值，曲线为微振幅、中振幅齿形，其中流纹岩自然伽马值高于珍珠岩。侵出相外带亚相凝灰岩为中伽马，中振幅齿形，中阻，低振幅齿形。火山沉积岩相显示中-高伽马，电阻率值小于200Ω•m，各亚相曲线形态差别明显，易于区别。对于气层或含气层，电阻率测井曲线数值明显增大，但曲线形态基本保持干层火山岩各亚相的特征。

图4-35 腰英台地区火山岩不同岩相测井曲线特征图

表4-7 腰英台地区各岩相测井解释数据表


在岩相 储层测井识别中，最具有储层意义的是爆发相热碎屑流亚相凝灰岩气层，显示为偏低的高伽马值，低振幅齿形；中 高阻值，低频低振幅齿形且下部振幅增大。喷溢相上部亚相流纹岩气层显示高伽马值，高振幅齿形；中—中高阻值，低振幅齿形。侵出相内带亚相珍珠岩气层显示高伽马值，中高—高阻，中振幅齿形。
应用岩心薄片和测井曲线进行岩性识别，腰英台地区火山岩相主要有爆发相和溢流相两种。其各相在FM I成像测井图像上的特征归纳如下：
（1）爆发相：由于岩性复杂、非均质性强，在测井相上表现为尖齿、低阻，自然伽马曲线杂乱。
1）空落亚相。若为集块岩或火山角砾岩，FM I图像特征上可见斑状结构；若为凝灰岩，FM I图像上为均质块状或纹层结构。岩心可见明显火山角砾或致密的晶屑凝灰构造。通常会显示向上变细的正粒序旋回变化。
2）热基浪亚相。MI图像显示薄层亮色条带状，由于电阻率较高，一般内部特征不清楚。岩心显示为层理发育的凝灰岩特征，旋回特征不明显。
3）热碎屑流亚相。FM I图像上可见拉长的高阻玻璃质玻屑形成的顺层亮斑结构。岩心上可见明显的熔结结构和假流纹构造。由于上部一般具有含气孔较多的浆屑，浆屑相对较大，所以通常会显示向上变粗的反粒序旋回变化。
（2）喷溢相：由于岩性稳定、均质性强，厚度大，在测井相上表现为厚层、微齿、中高阻，自然伽马、中子、声波曲线等相对稳定的特点。FMI图像一般显示纹层状结构和块状结构；岩心上可见明显的流纹构造，有时可见气孔沿流纹的线理发育。一般在电阻率曲线上会显示由低到高再到低的复合旋回特征。流纹岩测井响应变化较大：高电阻、高密度流纹岩声波时差较低，在172～182μs/m，密度大于2.55g/m3，低电阻、低密度流纹岩声波时差较高，密度主要在2.25～2.55g/m3，主要集中在18.5～205μs/m。自然伽马相对较高，在150API左右。双侧向电阻率曲线则随着在溢流单元中所处的位置不同，有较大变化，一般在溢流单元的上部和下部，电阻率较低，为好储层。而在溢流单元的中部，则电阻率很高，为致密层，也称溶蚀火山角砾岩，是后期成岩过程中熔岩遭受淋滤破碎而成的假角砾，次生溶蚀作用比较发育，孔隙空间较大，自然伽马、电阻率及密度均较低，中子值较大，为高渗透储层。
（3）火山沉积相：由于该相属于火山相向沉积相过渡的范围，在测井相上表现为各种曲线都不稳定、大齿，具有一定的韵律特征。

钻井揭示情况表明，碎屑岩储层有利发育区主要分布于研究区南部，即前进 双龙地区，以登娄库组和营城组为主，超覆尖灭现象较为常见。研究区火山岩储层分布广泛，是区内的主要储层。其中营城组火山岩储层主要分布于工区北部，以腰英台三维工区最为有利，向南火山岩储层厚度减小，呈层状发育；火石岭组火山岩在全区发育，目前仅在南部东岭地区获6000m3/d天然气产量。火山岩储层是区内重要的储层，这里主要从火山口、火山岩体识别入手，在地震剖面上，根据火山口和火山岩体的地震反射特征，确定其分布情况。平面上，利用沿层地震属性技术以及分频技术，从宏观上定性预测储层的分布，同时还利用多井测井约束波阻抗反演对储层展布特征进行定量预测。
（一）火山岩地震反射特征
腰英台地区营城组火山岩厚度大，分布范围广。通过对营城组火山岩顶底界面的研究和上覆、下伏地层的对比可以发现，营城组火山岩具有如下的地震反射特征：
1.火山口 反射特征
火山岩分布与火山口的距离对储集层物性影响较大，近火山口丘状火山岩体物性明显优于远火山口层状火山岩体物性。因此从地震剖面上识别出近火山口相的分布意义较大。火山口相具有如下特征（图4-36）：①外形呈锥体状，内部丘状、杂乱反射，向上延伸至丘状体顶部、向下穿过基底向深部延伸，多处于丘状体最厚处；②火山口位置的古构造和古地形一般偏高，晚期地层往往向其超覆，这种超覆也是判断火山口形成时间的重要依据；③火山口往往沿大断裂发育，火山壁的刺穿面多数情况下就是断裂面，大多数火山口发育在正断层的上升盘，说明断裂活动与岩浆活动具有同一的动力作用；④近火山口相地震相特征：外形特征丘形，透镜形，内部反射杂乱。远火山 口相地震相特征：层状反射、振幅强。
2.火山岩顶界面
顶界面为强反射、正极性。该界面之下的火山岩平均速度为4967m/s，平均密度为2506kg/m3。该界面之上的登娄库组泥岩的平均速度为4846m/s，平均密度为2521kg/m3，营城组泥岩的平均速度为4610m/s，平均密度为2529kg/m3，营城组砾岩的平均速度为4854m/s，平均密度为2529kg/m3。根据各类界面反射系数的计算结果可知，营城组火山岩大部分顶界面具有强反射、正极性的特征，局部地区反射较弱。火山岩顶面反射为一上超面，上覆登娄库组地层超覆于火山岩顶面之上，呈角度不整合接触，特征清晰可见。

图4-36 过YN—YS2井地震剖面上的火山通道

3.火山岩体反射特征
营城组火山岩外部几何形态呈眼球状结构，内部地震波组反射杂乱或断续弱反射，反射特征为中－低频、强振幅，眼球状下拉结构可能与含气有关，斜交、亚平行结构（图4-37）。这与火山喷出物的形状、产状以及顶界面的屏蔽作用等有关。上覆沉积岩为席状、板状，平行—亚平行，局部见上超充填。营城期岩浆沿断层、裂隙向上运移，部分呈侵入状与正常沉积岩接触，大部分喷发出地表，形成各种火山岩相。多期次的爆发、喷溢形成了整个火山岩体向北斜交的内幕结构。

图4-37 过YS1-YN1井火山岩在地震剖面上的反射特征

根据岩性和电性界面将营城组火山岩分为上、中，下三段，各段火山岩的地震反射特征也不相同，现分述如下：
（1）下部火山岩
岩性以熔岩为主，岩相以喷溢相为主。喷溢相反射特征呈席状—丘状外形，中—弱振幅，中频，断续波状反射。后期断层活动使底层变形，高部位遭受剥蚀，火山岩披盖形态被破坏。地震剖面上呈丘形的并不是火山口，而是火山岩体被剥蚀改造的残留外形，火山口位置不明显。
（2）中部火山岩
岩性以熔岩和火山碎屑岩为主，岩相以喷溢相和爆发相为主，火山通道相和侵出相也发育。喷溢相有两种地震反射特征，靠近深断裂一侧呈侧向加积，见丘状和透镜状火山岩，远离深断裂一侧呈席状披盖，中高频、中强振幅、断续波状反射。火山通道相和侵出相呈丘状，中强振幅、低频、杂乱反射，主要分布在深断裂一侧。中部火山岩的火山口位置较明显，喷溢相和爆发相分布范围大。侵出相和火山通道相分布局限，侧向与爆发相呈交叉状过渡。
（3）上部火山岩
岩性以熔岩为主，岩相以喷溢相和爆发相为主。反射特征为席状披盖，中强振幅，中频，连续性中—差，分布范围大。远离深断裂一侧发育火山沉积相，反射特征为上超充填，中强振幅，中频，连续性好，分布范围较大。火山通道相反射特征为丘形，中强振幅，低频，连续性差，分布范围小，侧向与喷溢相呈交叉状过渡，火山口位置较明显。
4.火山岩底界面
底界面为强反射、负极性。营城组火山岩底部通常与下伏沙河子组泥岩、砂岩不整合接触，钻井揭示营城组火山岩具有如下特征：喷溢相横向宽6～10km，纵向厚200～400m；爆发相横向宽6～8km，纵向厚100～200m；火山通道相和侵出相仅分布在火山口附近，横向宽2km，纵向厚100～200m。火山沉积相分布在低洼地区，横向宽4～7km，纵向厚50～150m。从下到上火山岩相由单一喷溢相变为复杂岩相（以喷溢相为主，爆发相、火山通道相、侵出相和火山沉积相均发育），火山口位置不明显变为明显，火山爆发能量由弱变强，喷发模式从裂隙式变为中心式—裂隙式，火山形态由盾状变为锥状。
火山岩岩性影响其在地震剖面上的反射特征（浦仁海，2007；李心宁，2007）。
酸性火山岩：反射外形特征为丘形，顶底面反射强弱受围岩影响（图4-38）。内部反射的典型特征为强振幅，低频、断续反射，具有斜交、平行结构，兼有空白杂乱反射结构。火山锥上部常出现披覆构造和地堑。厚度大的火山岩体（或火山锥）侧翼沉积岩常有上超现象，或沉积岩反射轴与多期喷发的火山岩呈“指状”交错。

图4-38 过DB11井火山岩在地震剖面上的反射特征

中基性火山岩：反射外形特征为层状，顶底面反射强弱受围岩影响。内部反射的典型特征为强振幅、低频、连续反射，具有平行结构。火山岩上部常出现披覆构造和地堑。厚度大的火山岩体侧翼沉积岩常有上超现象。
（二）火山岩相地震反射特征
火山岩相地震反射特征（图4-39）归纳如下：
1）火山通道相及其组合：不对称碟状、透镜状或楔状，低 中频，弱 强振幅，连续性差，横向上与喷溢相中下部亚相呈指状交叉过渡。
2）爆发相及其组合：席状、板状和楔状，见席状披盖，中—低频，见中—高频，弱—中振幅，见中 强振幅，连续性中 差，偶见连续性好。
3）喷溢相及其组合：楔状、席状、板状、透镜状，中—低频，见中 高频，中 弱振幅，见中强振幅，连续性差，见连续性中 好。
4）侵出相及其组合：不对称穹隆状、透镜状、板状 楔状，中 低频，中—弱振幅，连续性差。
5）火山沉积岩相及其组合：席状，中 高频，强振幅，连续性好。

图4-39 火山岩相地震反射特征

矿区地质特征
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区域地球物理场地球化学特征
答：一、区域地球物理特征 1.重力场特征 布格重力场特征在赣南地区表现为西部诸广山-万洋山(即罗霄山脉，包括湖南)一带低(＜-50×10-5m/s2)，东南部武夷山-三南一带较低(-30×10-5～-50×10-5m/s2)，中部赣州市、兴国、于都、信丰一带平缓(-20×10-5～-40×10-5m/s2)，北部泰和附近高(＞-...

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