松辽盆地断陷层序包括火石岭组、沙河子组和营城组^[1~3].火山成因序列主要发育于下白垩统营城组，包括火山熔岩、火山碎屑岩和凝灰质砂砾岩，它们是重要的勘探目的层，已有近百口探井获工业气流或见气显示，展示出火山岩地层的良好储集性能和可观的勘探前景^{[4, 5]}.徐家围子断陷地处松辽盆地腹地，是火山岩勘探的重点地区，近10 年来针对徐家围子断陷的构造格局、断裂体系、火山岩分布、火山岩气藏特征等开展了大量研究^[6~10].然而，由于火山成因序列自身的特殊性，在火山岩油气藏的识别与刻画方面仍面临着诸多地球物理技术难题^{[11, 12]}.火山岩及其储层预测结果与实钻效果比对，还存在着较大差异，如达深9井在营城组火山岩发育段，钻遇了上百米的大套沉积岩地层，原来预测为火山岩^[13]，反映出已有火山岩预测方法的局限性.目前还没有可靠的手段去直接发现火山岩油气藏^[14].深层火山岩储层非均质性强，岩性、岩相横向和垂向变化大，多期次的火山岩相互迭置，造成了火山岩地震响应特征的复杂化，给地球物理技术提出了新的挑战同时也带来了难得的发展机遇.

大量的油气勘探实践表明^[15]，火山岩气藏分布与火山岩储层密切相关，而火山岩储层发育情况又受到火山机构、火山岩相带的影响.火山机构指一定喷发时限内同源火山喷出物的堆积体^[16]，不同喷发类型的火山作用会导致不同架构和内部组成的火山机构^[17].按照离火山喷发中心的距离和结构构造特征，火山机构可进一步划分为中心、近源和远源三个相带^[18]和5相15岩相^{[19, 20]}.钻探结果表明，松辽盆地火山机构和岩相分别在大尺度和中等尺度上控制了储层的发育^{[16, 21]}.因此，火山机构和岩相的地球物理识别就成了本区火山岩勘探的重要内容^[22~26].但受资料和技术手段所限，目前的火山机构和岩相预测结果仍不能满足勘探的实际需求.

高分辨率的地震信息，提供了研究深部地层的多种地球物理信息^[27].徐家围子断陷连片高分辨率三维地震资料，提供了清晰的火山岩建造、地层结构、相带边界等各类震相特征^{[10, 28]}.本文围绕火山机构和岩相这两个影响储层的主要地质主控因素，充分利用高精度的三维地震，以钻探成果为刻度，综合应用多学科、多技术相结合的办法，建立了松辽盆地四种典型火山机构-岩相带的地震响应特征，以期指导松辽盆地火山岩勘探并对相似地区有借鉴作用.

徐家围子断陷井-震联合揭示的特征表明，火山机构发育部位往往具有多种地震反射特征及其配套的震相特征.归总起来主要表现在三个方面:

一是火山机构外形为上凸下凹或上凸下平，同相轴以中部杂乱为中心，呈扇形向外发散成断续层状分布，火山机构内部地震响应常表现为强振幅、低频、杂乱、空白反射.当火山通道发育时，具有自下而上呈放射状的反射结构，为火山机构提供了一目了然的震相特征(图 1).

图 1

Fig. 1

图 1 火山机构-岩相带的地震响应特征 Fig. 1 The characteristics of Volcanic apparatus-rock facies zone

二是火山岩与围岩具有明显的波阻抗差异特征.火山岩为地表热冷凝成岩，岩性致密坚硬，在其内部常发育断裂、气孔、溶洞、裂缝等，因此其一定与上下左右的沉积岩有内在差别，火山地层总体的速度一般在5200m/s，密度在2.6g/cm³ 左右，而深层沉积岩的速度一般在4850m/s，密度在2.5g/cm³ 左右.

三是火山岩与上覆沉积地层之间具有清晰的接触关系.火山喷发的物质，在短时间内形成地貌上的正地形，后期地层在火山侧向部位沉积形成地层超覆，在其上部形成披覆背斜，另外由于火山岩体为刚性，围岩(沉积岩)相对为塑性，后期的差异压实作用在其周围和上部的沉积岩中常常产生张性应力调节正断层，形成地堑或半地堑构造，因此在火山岩发育部位往往形成地层超覆、披覆构造以及火山岩体与上覆地层"镜像"关系(图 2a).

图 2

Fig. 2

图 2 火山机构在地震反射剖面识别模式图 (a)地质模式；(b)分频振幅. Fig. 2 Identification pattern of volcanic edifice in the seismic profile (a) Geology pattern； (b) Frequency division amplitude.

火山机构-岩相带是指按照距火山口远近分为中心、近源和远源三个岩相组合带.中心相带以火山通道和侵出相为主，近源相带以喷溢相和爆发相为主，远源相多以火山沉积相为代表.火山机构发育区内部反射结构一般呈杂乱状、断续层状，而且越接近火山口越杂乱.根据这种特征，可以利用三维地震数据体的相干性识别出各种火山机构-岩相带.地震相干体是通过三维数据体来比较局部地震波形、相位的相似性，并应用统计学方法从不相干性、随机的同相轴中，勾绘出相干的空间同相轴变化，如断面、岩性的反射等.由于断层的存在和岩性岩相的变化，使逐道相干的数据突然中断，产生弱相干的轮廓.由于从火山机构中心向外，岩性和岩相组合、断裂和节理发育特征等呈现规律性变化，这些变化特征与相干性、瞬时频谱和分频振幅等地震特征具有一定响应关系(图 2b)，通过钻井标定就可确定各种地震响应的地质属性.

火山口穹窿多种相迭合相带主要位于火山喷发中心.火山岩相以火山通道相、爆发相和二者混合相为主，纵向上多期的火山通道相和爆发相在空间上相互迭置.主要发育集块岩、(隐爆)角砾岩、熔结凝灰岩等多种岩石类型.从测井曲线来看，其密度值介于2.15~2.6g/cm³，平均2.48g/cm³，GR 曲线介于100~250API之间，呈钟形.

该相带代表了火山碎屑岩穹窿的特征，内部火山物质快速堆积，岩相变化较大.地震同相轴呈现丘形、短轴杂乱-空白反射、断续、中弱振幅的响应特征.如徐深1井区，钻井揭示为多种岩相迭合的火山穹窿发育区(图 3).平面上，在沿层振幅切片上火山口穹窿多种相迭合相带呈现强振幅特征，与周围相带之间可见明显的界限，在相干切片上呈现团状的切片特征(图 4).

图 3

Fig. 3

图 3 徐家围子断陷四种火山岩相带识别图版 Fig. 3 Identification plates of four volcanic facies zones in Xujiaweizi depressior

图 4

Fig. 4

图 4 营城组火山岩顶面沿层切片图 (a)振幅；(b)相干. Fig. 4 Slice map of the top of Yingcheng formation volcanic (a) Amplitude； (b) Coherence.

近源爆发相与溢流相叠置相带主要发育于火山喷发中心的周边部位，呈条带状围绕火山口穹窿分布.火山岩相以爆发相、溢流相二者混合为主，空间上相互叠置，岩性以流纹岩、熔结凝灰岩等为主，含少量的集块岩、角砾岩等多种岩石类型，其测井曲线密度值介于2.2~2.65g/cm³，平均2.50g/cm³，GR 曲线介于100~300API之间，常呈锯齿状.

由于火山岩相带的相互叠置，火山物质受堆积和溢流作用，大范围内火山岩岩性单一，总体表现为地震同相轴接近似层状、弱连续反射特征，在单一旋回内部呈现中弱振幅、弱连续的响应特征，旋回间出现强振幅、中高连续反射.如徐深4 井区，钻井揭示为近火山口爆发相与溢流相叠置区(图 3).平面上，在沿层振幅切片上近火山口爆发相与溢流相叠置相带的特征反映相对较明显，呈现中-强振幅特征，与外部相带之间可见明显的界限，由上向下等间隔切片，反映同心圆层的范围逐渐变大，勾画了火山锥体垂向上的立体演变特征，在相干切片上其地震属性相干性或强或弱，波动性大，多数呈现非线状或非规律性片状的相干体切片特征(图 4).

远源爆发相区主要发育于距火山喷发中心相对较远的部位，火山岩相以爆发相为主，纵向上主要为单一旋回的火山爆发相为主，岩性以含晶屑、玻屑、浆屑、岩屑的熔结凝灰岩和细粒火山碎屑岩为主，其测井曲线密度值介于2.4~2.62g/cm³ 之间，平均2.51g/cm³，GR 曲线介于70~300API之间，凝灰质含量越高，GR值越大，平均150左右，呈钟形特征.

该火山岩相带主要以远离岩浆源的火山爆发相为主，火山物质在重力作用下堆积压实成岩，大范围内火山岩岩性单一，内部岩性变化相对较小，造成地震同相轴接近板状外形、中强振幅、连续反射的地震响应特征.如徐深602井区，钻井揭示为远源爆发相区(图 3).平面上，远源爆发相带在水平振幅切片上反映相对较弱，呈现中弱振幅特征，相干切片上其相干性较弱，与近源爆发与溢流相叠置相带差异特征不明显(图 4).

火山沉积相带距火山口较远，经过地面径流和其他水流搬运改造、通常有非火山碎屑混入的岩相，多数以沉火山岩为主，岩性主要是凝灰岩、火山沉积岩，岩性变化较稳定，储层物性差.测井曲线密度值一般达2.6g/cm³，因凝灰质含量高，GR 值通常较大，曲线常呈锯齿状.地震同相轴表现为薄板状，强振幅、连续反射的地震响应特征.如徐深16井区，钻井揭示为火山沉积相带(图 3).平面上火山沉积相带分布于火山机构边部，范围较为局限，振幅属性为弱振幅，相干性差(图 4).

徐家围子断陷营城组上部发育沉积岩，围岩与火山岩存在较大的波阻抗差，因此在三维地震数据中，营城组火山岩的外部几何形态和顶面反射特征清楚，如顶面表现为强振幅的反射特征.此外，由于火山喷发的阶段性和规模的差异性，导致火山岩的岩性多样性和堆积结构的复杂多变性，构成不同的岩性岩相组合和物性的明显差异，形成各具特色的地震反射特征.火山岩的地震反射连续性受火山喷发方式和岩相组合的影响，在一定范围内表现为连续反射或断续反射.大规模大范围分布的单一结构火山碎屑岩或熔岩层，表现为连续反射，通常出现在远源相带.岩性岩相及其层结构变化快、分布范围小，就会出现递变或断续反射，越靠近火山口这种现象越明显.从火山口穹窿多种相迭合相带过渡到远源火山沉积相带，震相也是由乱丘状杂乱反射逐渐变为层状连续反射.

火山口穹窿多种相迭合相带的岩性主要是由粒径大小不等的火山集块、角砾和凝灰质组成，是火山强烈喷发的产物.杂乱的地震相表现是火山碎屑大小混杂堆积的结果，也是多期丘型火山堆积体相互迭合的结果(如徐深301 井区)，这种迭合无论属何种岩性和岩相组合均可形成乱丘状、低频的地震反射.近源爆发相与溢流相叠置相带既可能由大套熔岩或火山碎屑岩组成，也可是熔岩与火山碎屑岩的交互构成，属于火山多次喷发的结果.多期相互叠置形成碎屑流与熔岩流的互层，产生了似层状断续厚层的震相特征.远源爆发相带和远源火山沉积相带地层的倾角变小直至变平，反射振幅由强弱相间变化、变成单一强或弱振幅，直至消失于一般正常平行反射之中；这反映出火山碎屑喷发降落物的侧向分选性，即粗碎屑多靠近火山口发育，而细碎屑趋于远离中心相带出现，直至完全变为火山灰并混合于陆源碎屑沉积中.

(1) 徐家围子断陷火山机构具有三方面典型特征:一是火山机构同相轴以中部杂乱为中心，呈扇形向外发散成断续层状分布，火山喷口附近为强振幅、低频、杂乱的反射特征；二是火山机构与上覆沉积地层之间具有地层超覆特征，发育披覆构造以及火山机构与上覆地层的"镜像"组合关系；三是火山岩与围岩波阻抗存在一定的差异，火山岩表现为高阻抗的特征.

(2) 火山锥多种相叠置相带:地震同相轴呈现丘形、短轴杂乱-空白反射、断续、中弱振幅的响应特征；近火山口爆发相与溢流相叠置相带:总体表现为地震同相轴接近似层状、弱连续反射特征，在单一旋回内部呈现中弱振幅、弱连续的响应特征，旋回间出现强振幅、中高连续反射；远火山口爆发相带:板状外形、中强振幅、连续反射的地震响应特征；火山沉积相带:地震同相轴表现为薄板状，强振幅、连续反射的地震响应特征.

(3) 火山喷发的阶段性和规模的差异性，导致火山岩岩性的多样性和堆积结构的复杂多变性，构成不同的岩性组合和物性的明显差异，表现出独特的地震反射特征，这是利用地震属性分析技术实现不同火山岩相带预测的理论依据.

(4) 相干分析技术与频谱分解技术相结合，可以较好的区分具有板状特征的溢流相与沉积岩，实现火山岩地层的准确预测.