火成岩地球物理特征及识别

火成岩与沉积岩在化学成分和物理性质上均存在显著差别。与沉积岩相比，火成岩具有密度大、成分复杂、视电阻率高、传播速度快等特点。所以，火成岩在地震剖面和测井曲线上往往有特殊的反映，可以利用这些特性来追踪火成岩，并确定其空间展布。

1.火成岩地震属性及反射特征

在地震剖面上，火成岩(包括玄武岩、辉长岩和火山碎屑岩体)的顶面往往表现为强反射。这是因为火成岩岩体(除火山碎屑岩外)可视为一刚性体，随深度增加不存在压实现象，所以其速度不随深度而变化。从声波测井和VSP资料统计(表2-1)可以看出，济阳坳陷火成岩岩体的速度有一定分布范围，这为在地震剖面上进行火成岩的识别、追踪和标定奠定了基础。

表2-1 济阳坳陷不同类型火成岩体地震属性表

在地震剖面上，不同类型火成岩呈现出特有的反射。其中，侵入岩常表现为:①多分布于断裂带或附近;②与上下砂泥岩界面不平行，以较强的反射振幅与围岩相区别;③侵入体体内常常无反射或偶见短轴强反射;④常见有对上覆或相邻沉积岩明显的同化现象。玄武岩和火山角砾岩一般表现为:①与沉积地层整合接触，可以看到沿地层倾向呈楔形、舌形、火焰状、板状及丘状的形态特征，而且下倾方向可见尖灭;②内部反射不明显且反射频率一般较低或呈杂乱的丘状、叠瓦状或蠕虫状连续反射，玄武岩体内部可以出现同轴不连续，或断续延伸(即玄武岩岩性变化，或玄武岩中夹有砂泥岩的反映);③多分布在两组断裂的交会处或区域性深大断裂附近;④玄武岩速度比砂泥岩速度高，但如果玄武岩风化或蚀变较强时，速度差异减小。

在地震剖面上，济阳坳陷火成岩地震相主要可归纳为以下四种。

1)板状反射地震相。中强反射，连续性好，呈近平行的一组同向轴，一般与围岩产状一致。该种地震相多反映顺层或穿层侵入的辉长岩体，部分玄武岩体也有此类反射特征。如纯西地区纯85-3井辉长岩(图2-1a)、大卢湖地区的通2井Es2辉长岩体和草桥地区草13井Ng玄武岩体等。

2)弧状反射地震相。地震反射呈弧形，常由1～2个较强振幅的同向轴组成，波组两端中断干脆，弧形有一定的弯度，两翼基本对称，常斜交或穿过正常波。这种地震相主要反映喷溢形成的玄武岩，如滨南新滨348井区玄武岩(图2-1b)。

3)杂乱反射地震相。反射一般为间断、杂乱、短轴，多层上拱叠合，振幅变化大。这种反射一般为火山喷口或火山边缘的反映，如滨南滨614井区玄武岩(图2-1c)。

4)丘状或蘑菇状反射相。剖面上呈丘状或蘑菇状，中、弱振幅，连续性较差。反映火山通道、火山锥体，如孤北潜山带和滨南西南部的尚店地区玄武岩(图2-1d)。

2.火成岩测井响应特征

在测井曲线上，玄武岩和火山碎屑岩(滨674井Es33)均表现为“两高三低”特征，即高中子孔隙度(＞25%)、高声波时差(＞80μs/ft)、低密度(2.15～2.4g/cm3)、低电阻率(＞20Ω·m)和低自然伽马(表2-2)。有时火山角砾岩、凝灰岩的自然伽马也较高(55～95API)。

图2-1 不同类型火成岩的地震反射特征

表2-2 济阳坳陷不同类型火成岩的测井响应值统计

玄武岩测井曲线特征见图2-2。

在测井曲线上，侵入岩表现为“两高三低”特征，即高密度(2.75～2.9g/cm3)、高电阻率响应值(从几十至上万欧姆)、低自然伽马(10～15API)、低中子孔隙度(10%～20%)、低声波时差(52～55μs/ft)，反映出侵入岩极强的非均质性(图2-3)。

变质岩是围岩(泥岩等)经岩浆高温烘烤而成的。变质岩类型与原岩成分以及原岩到火成岩的距离有关。在测井曲线上，变质岩主要表现为“四高两低”特征，即高自然伽马、较高的自然电位异常、高中子孔隙度、高声波时差、低密度、低电阻率(图2-3)。