0 引言
1 紫金山火成岩分布与演化特征
1.1 紫金山火成岩分布特征
地震资料分析发现：紫金山岩体主要呈杂乱、弱反射特征，与岩体外部连续性好、振幅强弱变化明显的地震资料区别明显。通过对紫金山西侧B区块三维地震资料的精细解释，追踪了紫金山火成岩岩体在地下的分布特征。发现紫金山火成岩在侧向上主要侵入于奥陶系到下二叠统中，个别岩脉向上侵入于中三叠统石盒子组中。同时结合区域钻井资料，识别出岩脉侵入、热液改造作用等地质现象。
1.2 紫金山火山活动过程分析
综合前人测年、成因和演化过程研究表明：紫金山主要活动期为：早二叠世、中晚三叠世、早白垩
世（2期）。早二叠世（293Ma±），紫金山地区可能有一期中深层侵入型热力作用，其作用强度也很小，侵位深度较大，影响微弱。中晚三叠世（240Ma±），紫金山地区可能发生过一期表浅层火山喷发—热液活动型热力作用，在中三叠统铜川组中形成了火山凝灰岩沉积。但由于晚三叠世的晚印支运动带来的抬升、剥蚀作用，致使此次岩浆热力活动形成的火成岩体被剥蚀完，该期活动证据较弱。早白垩世（138~132Ma），紫金山地区发生了中浅层侵入型岩浆热力活动，岩浆上侵形成了二长岩、霓辉正长岩、暗霞正长岩和霞石正长岩4个相带。早白垩世（127~125Ma），岩浆喷发形成了响岩、响岩质火山角砾岩和粗面斑岩、粗面质火山角砾岩。新生代古近纪开始，鄂尔多斯盆地相对隆升，紫金山地区一直处于隆升被剥蚀状态。
2 B区块致密气成藏特征
2.1 石油地质条件
B区块石油地质条件整体与盆地内部类似。烃源岩为本溪组—山西组煤层和炭质泥岩，且以煤层为主。本溪组、太原组和山西组煤层累计厚为10~26m。
储层主要为：本溪组、太原组局部三角洲前缘分流河道砂体和潮坪砂体；山西组辫状河三角洲平原分流河道砂体；石盒子组辫状河三角洲平原分流河道、决口扇、三角洲前缘水下分流河道等砂体；石千峰组三角洲平原分流河道砂体。
中上二叠统上石盒子组、石千峰组厚层泥岩是上古生界气藏的区域性盖层，各层段砂岩储层上覆的中厚层泥岩为局部盖层。B区块纵向上可以划分出源内（本溪组—山西组）、近源（下石盒子组）和远源（上石盒子组—石千峰组）三大套成藏组合。
2.2 致密气分布特征
鄂尔多斯盆地上古生界致密气藏主力层位呈现由西向东由新变老的趋势，源内气藏主要分布在盆地中—东部地区，以榆林气田、神木气田和A区块为代表；近源成藏主要分布在盆地中西部和北部，以苏里格气田、米脂气田和大牛地气田为代表；远源成藏则主要分布在盆地东部，以神木气田、米脂气田为代表。
勘探揭示的B区块致密砂岩气则在源内、近源、远源成藏组合均有分布，压裂测试在太原组、下石盒子组、上石盒子组及石千峰组等多个层段均有工业气流产出。其中高产层段主要集中在太原组太2段，下石盒子组盒8段、盒6段，上石盒子组盒4段、盒2段，石千峰组千5段。这种“多层叠置型”致密气分布与产出现状，使B区块具备不同于盆地内其他气田的气藏分布特征。
2.3 储层致密期与成藏时期
成岩作用研究与孔隙度演化史分析表明：以10%的孔隙度为界，源内成藏组合储层在晚三叠世致密；近源成藏组合储层在晚三叠世—早侏罗世致密，远源成藏组合储层在中侏罗世致密。
2.4 3个关键时期与成藏过程
储层致密、油气充注、紫金山火山活动这3个时期的先后关系决定研究区致密气成藏类型和气藏分布特征。本文研究表明：B区块源内、近源、远源成藏组合砂岩储层致密时间分别为晚三叠世、晚三叠世—早侏罗世、中侏罗世；油气充注主要发生在晚侏罗世—早白垩世；而对成藏影响最显著的2次火山活动分别在主成藏末期和主成藏期后（图4）。
晚侏罗世（156Ma）和早白垩世（145Ma），源内和近源组合分别开始普遍成藏，且都止于区域开始隆升期（120Ma）；早白垩世远源组合的2个成藏高峰期（137~131Ma、128~122Ma）与紫金山晚期的侵入和喷出（138~132Ma、127~125Ma）匹配度极高。本文研究认为：正是由于紫金山岩体在早白垩世（138~132Ma）的侵入，造成了B区块局部断裂的发育，导致大量源内与近源致密气沿断裂向远源运移成藏；而早白垩世（127~125Ma）紫金山火山岩体的喷出和随后的冷却过程，导致早期断裂的重启和更多区域断裂的发育，造成上部气藏的破坏和周边远源组合的二次成藏（图4）。
3 紫金山火山活动对致密气成藏影响作用
3.1 对源岩生烃的促进作用
前人运用数值模拟研究表明，火成岩对周边储层、源岩影响距离与其规模和初始温度有关，横向影响范围一般为岩体厚度的1~2倍[18]。选取在纵向上距离火成岩侵入体较近、相继沉积的本溪组和太原组烃源岩，对其泥岩、炭质泥岩R O值进行统计，以钻井为单位求取R O均值（表1），将其与井位距离火成岩边界横向距离进行交会分析可见：二者呈正相关关系，距离火成岩越近R O均值越高，距离越远R O均值越小（图6）。参考邻区相同层位R O实测数据，在获得的两者关系式中对R O赋值1%，求得13.5km距离为火山活动热影响范围（图6）。根据地震解释获得的紫金山火成岩在奥陶系中展布半径约为11.5km，这表明紫金山火成岩对B区块源岩热影响范围约为其半径的1.2倍（图1）。
表1 B区块本溪组—太原组泥岩镜质体反射率与火成岩距离统计Table 1 Statistics on the vitrinite reflectance of mudstone from Benxi Formation and Taiyuan Formation and its distance to igneous rocks in block B |
| 井名 | R O均值/% | 火山距离/km |
|---|---|---|
| L-1 | 1.42 | 6.36 |
| L-4 | 1.18 | 6.29 |
| L-6 | 1.28 | 8.65 |
| L-8 | 1.38 | 6.72 |
| L-10 | 1.10 | 14.1 |
| L-101 | 1.11 | 10.34 |
| L-103 | 1.12 | 7.18 |
| L-19 | 0.97 | 14.7 |
| L-23 | 2.02 | 2.96 |
| L-26 | 1.33 | 8.52 |
| L-33 | 0.98 | 10.55 |
| L-35 | 1.03 | 12.66 |
| L-36 | 0.90 | 16.73 |
3.2 对储层的改造作用
表2 B区块盒8段储层物性与火成岩距离统计Table 2 Statistics on the lithology, property and permeability of the H8 reservoir and its distance to igneous rocks in block B |
| 井名 | 岩性 | 平均孔隙度 /% | 平均渗透率 /(×10-3µm2) | 火山距离 /km |
|---|---|---|---|---|
| L-1 | 含砾中砂岩 | 6.2 | 0.24 | 6.36 |
| L-4 | 细砂岩 | 7.7 | 0.51 | 6.29 |
| L-5 | 含砾粗砂岩 | 8.7 | 0.67 | 6.03 |
| L-6 | 粗砂岩 | 6.9 | 0.18 | 8.65 |
| L-7 | 中砂岩 | 4.1 | 0.12 | 4.88 |
| L-8 | 粗砂岩 | 8.5 | 0.39 | 6.72 |
| L-9 | 中砂岩 | 9.8 | 0.37 | 9.20 |
| L-10 | 中砂岩 | 10.3 | 0.17 | 14.10 |
| L-101 | 含砾中砂岩 | 7.6 | 0.48 | 10.34 |
| L-103 | 中砂岩 | 7.2 | 0.43 | 7.18 |
| L-105 | 细砂岩 | 6.6 | 0.38 | 6.36 |
| L-12 | 细砂岩 | 4.9 | 0.22 | 4.10 |
| L-13 | 粗砂岩 | 5.0 | 0.07 | 1.76 |
| L-14 | 粗砂岩 | 6.6 | 0.20 | 2.20 |
| L-15 | 中砂岩 | 7.9 | 0.14 | 2.40 |
| L-16 | 细砂岩 | 7.5 | 0.16 | 5.10 |
| L-17 | 含砾粗砂岩 | 7.6 | 0.35 | 2.73 |
| L-18 | 含砾中砂岩 | 5.8 | 0.14 | 6.62 |
| L-19 | 中砂岩 | 4.9 | 0.49 | 14.70 |
| L-24 | 含砾粗砂岩 | 5.9 | 0.33 | 4.90 |
| L-26 | 含砾中砂岩 | 7.9 | 0.78 | 8.52 |
| L-27 | 细砂岩 | 7.8 | 0.40 | 12.84 |
| L-28 | 含砾中砂岩 | 7.5 | 0.60 | 10.77 |
| L-34 | 细砂岩 | 6.5 | 0.33 | 11.10 |
对统计结果进行分析可见：砂岩储层渗透率平均值在距离火成岩近的地方较低，但随着与火山距离的增大，储层平均渗透率开始快速增大，一定距离之后，储层平均渗透率值开始降低。总体上，在距离火成岩3~15km的范围，砂岩储层渗透率较好（平均渗透率≥0.5×10-3µm2）[图7(b）]。
3.3 对致密气运移的输导作用
砂体、断裂和裂缝是B区块致密气运移的主要通道，而紫金山火山的活动是造成断裂和裂缝发育的主要原因。B区块平面上分为平缓构造区及紫金山构造区，断裂主要环紫金山发育，自下而上继承性好，叠合程度高（图8）。
紫金山构造区断裂呈弧形和放射状展布，发育密度高，约3条/km2；平面延伸约1~7km不等；剖面上断裂样式简单，垂向断距小，大部分呈近90°倾角。平缓构造区断裂发育密度低，约0.18~0.20条/km2；延伸长度较短，约0.5~5km不等；走向以近南北向为主；性质以逆断层为主，部分伴有压扭走滑性质（图8）。
3.4 对盖层的破坏作用
晚侏罗世—早白垩世早期，鄂尔多斯盆地上石盒子组盖层处于超压状态，在上古生界下部形成了一个盆地级高温高压封存箱，这个超压封存箱的存在，造成盆地内生成的天然气主要富集在奥陶系—下石盒子组储层内。
与盆地内部一样，B区块同样发育石盒子组区域盖层，这套泥岩盖层在沉积后由于欠压实作用形成超压层，对下部气藏起到物性和压力双重封盖作用。B区块超压封盖层主要分布在下石盒子组上部到上石盒子组下部。运用井震资料进行古剩余压力恢复表明，最大埋深期，该套泥岩盖层剩余压力可达15MPa，其封闭和局部活动控制了B区块上古生界致密砂岩气分布。由于B区块在早白垩世120Ma开始整体抬升，至新近纪，大套下三叠统—白垩系遭到抬升剥蚀，因此，二叠系盖层的完整性对源内、近源致密气的保存至关重要。
紫金山火山活动对其顶部气藏起破坏作用，在火成岩侧向侵入体上部钻探的L-3井未获任何气层发现；探井分析表明，B区块致密气藏均分布在距紫金山岩体边缘3km之外，因此紫金山火山活动对致密气藏破坏作用范围为其顶部和周边3km以内。
4 B区块致密气成藏过程与模式
B区块储层在中侏罗世普遍致密，晚侏罗世开始普遍排烃，大量煤系地层生成的天然气由源内逐渐扩散至近源，在石盒子组中部区域盖层之下的致密砂岩储层中聚集成藏。
早白垩世（138~132Ma）紫金山的侵入造成其上部和周边断裂的发育，区域盖层遭受局部破坏，源内与近源致密气沿断裂向浅层运移，在远源成藏；随着火山侵入活动的暂停，断裂部分关闭，源内与近源致密气向浅层运移作用减弱；而此后紫金山火山的喷出作用（127~125Ma），再次活化了先存断裂并导致大量新断裂的产生，形成源内和近源向浅层运移的第二个高峰，并导致火山顶部与周边大量气藏的破坏（图10）。
早白垩世（120Ma）开始的区域隆升作用，造成了部分下三叠统和其以上大套地层的剥蚀，可能导致部分早期断裂的再次活动，源内与近源致密气藏的再次向上运移，在远源和浅层成藏与逸散。该期构造运动主要影响断裂发育区和区域盖层之上的远源—浅层致密气藏（图10）。
对比处于同一构造带内且相距不远的A、B区块气藏分布特征发现：受紫金山火山活动影响，B区块源内、近源、远源成藏组合气藏均有分布，而A区块气藏主要分布在源内成藏组合。
5 结论与认识
(1）紫金山为幔源、碱性火成岩，地表呈多期环状中心型侵入体分布，地下主要侧向上侵入于奥陶系到下二叠统中，地下分布范围远大于地表。紫金山早白垩世以来的侵入和喷发2个岩浆作用阶段，影响和控制了区域致密气成藏过程。
(2）紫金山火山活动对B区块致密气成藏贡献作用主要体现在：促进生烃作用，其断裂与裂缝作用在纵向上重新分配气藏，改善局部储层条件，主导了远源气藏的形成；通过对生烃、运移、储层、封盖和保存的过程的参与和影响，紫金山火山活动控制了B区块气藏分布特征。
(3）紫金山火山活动对B区块致密气成藏的破坏作用主要体现在：破坏了上部先存气藏，造成断裂的大量发育，导致岩体周边一定范围内源内、近源组合天然气向远源和地表的逸散。
(4）应重视火山活动在非常规油气勘探中的积极作用。
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