張 偉 梁金強(qiáng) 陸敬安 孟苗苗 何玉林 鄧 煒 馮俊熙

1.自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天然氣水合物工程技術(shù)中心 3.南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）

0 引言

位于南海北部的瓊東南盆地是一個(gè)富油氣盆地，在準(zhǔn)被動(dòng)大陸邊緣的構(gòu)造地質(zhì)背景下，具備形成天然氣水合物（以下簡(jiǎn)稱水合物）的特定高壓低溫穩(wěn)定條件，亦成為一個(gè)賦存豐富水合物資源的大型伸展盆地[1-2]。近年來(lái)，在瓊東南盆地深水區(qū)勘查研究中，除了發(fā)現(xiàn)了一系列與水合物賦存有關(guān)的地質(zhì)、地球化學(xué)異常之外，還發(fā)現(xiàn)了直接指示水合物的似海底反射層（BSR）等地球物理標(biāo)志[3-6]。2015年、2018年及2019年，自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局（以下簡(jiǎn)稱廣海局）在該盆地深水區(qū)發(fā)現(xiàn)了包括“海馬冷泉”在內(nèi)的多個(gè)處于不同活動(dòng)階段的海底冷泉。2015年，廣海局利用重力柱采樣器在“海馬冷泉”淺表層首次采集到塊狀滲漏型水合物實(shí)物樣品，證實(shí)了瓊東南盆地具備水合物成藏的潛力[7-8]。2018年，廣海局在瓊東南盆地東部首次實(shí)施水合物深部鉆探（GMGS5航次）并獲得水合物實(shí)物樣品，基本探明該盆地東部水合物賦存與產(chǎn)出特點(diǎn)，初步探究了水合物分布規(guī)律與成藏特征。GMGS5航次在W07、W08、W09等3個(gè)站位共4個(gè)取心孔中發(fā)現(xiàn)了塊狀、層狀、脈狀、結(jié)核狀等多種形態(tài)的水合物樣品，證實(shí)該盆地存在厚層滲漏型水合物[9-11]。2019年，廣海局再次在瓊東南盆地深水區(qū)進(jìn)行了水合物鉆探（GMGS6航次），證實(shí)瓊東南盆地南部深水區(qū)水合物賦存條件優(yōu)越，南部低凸起區(qū)域是水合物分布富集的有利區(qū)。瓊東南盆地迄今發(fā)現(xiàn)的水合物成藏類型及產(chǎn)出特征與韓國(guó)郁陵盆地、墨西哥灣、印度KG盆地等區(qū)域發(fā)育的滲漏型水合物類似，水合物聚集成藏與充足的氣源供給及泥底辟、氣煙囪、斷裂等多種類型的天然氣運(yùn)移輸導(dǎo)通道密切相關(guān)[12-14]。因此，深入開展瓊東南盆地典型滲漏型水合物成藏系統(tǒng)特征研究，對(duì)于認(rèn)識(shí)該盆地水合物富集成藏機(jī)制并推動(dòng)中國(guó)南海水合物的勘探開發(fā)具有重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

瓊東南盆地位于南海西北部，西部與鶯歌海盆地相隔，東部與珠江口盆地相接（圖1）。瓊東南盆地最大水深超過(guò)3 000 m，新生界最大沉積厚度超過(guò)10 000 m，具有下斷上坳的雙層結(jié)構(gòu)[17]。古近紀(jì)深大斷裂活動(dòng)性較強(qiáng)，產(chǎn)生多個(gè)半地塹、地塹及其復(fù)合結(jié)構(gòu)，控制了盆地的基本形態(tài)[18]。晚漸新世盆地內(nèi)僅有控邊斷層持續(xù)活動(dòng)，逐漸進(jìn)入裂后熱沉降階段；中中新世晚期開始，盆地大多數(shù)斷層不再活動(dòng)，進(jìn)入高速熱沉降階段至今[19]，盆地主要以填平補(bǔ)齊的沉積充填為主。

圖1 瓊東南盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐峙c綜合地層柱狀圖

瓊東南盆地除始新統(tǒng)嶺頭組尚未有鉆井揭示外，發(fā)育了較為完整的新生代地層（圖1）[20]。盆地古近系主要包括始新統(tǒng)、漸新統(tǒng)崖城組和陵水組。始新統(tǒng)主要為陸相沉積，屬于裂陷早期產(chǎn)物，且其受斷裂控制，盆地整體呈“多凹多凸”的特征[21]；崖城組屬于裂陷晚期沉積，為盆地主力烴源巖發(fā)育層段；陵水組的底部是海陸過(guò)渡相沉積，中上部主要為海相沉積，是盆地內(nèi)深層主要產(chǎn)氣層。新近系包括中新統(tǒng)三亞組、梅山組、黃流組與上新統(tǒng)鶯歌海組，其中黃流組、鶯歌海組為坳陷階段產(chǎn)物，泥巖為主，夾砂巖，為盆地內(nèi)水道砂巖產(chǎn)層。第四系樂(lè)東組以黏土為主，夾薄層粉砂、細(xì)砂，富含生物碎屑，未成巖，水合物儲(chǔ)層主要位于第四系。

2 滲漏型水合物的特征

2.1 富集區(qū)構(gòu)造沉積背景與海底特征

瓊東南盆地已發(fā)現(xiàn)水合物富集區(qū)主要位于盆地中部深水區(qū)的松南低凸起（圖1）。凸起兩側(cè)分別為松南凹陷與北礁凹陷，均為生烴凹陷，凹陷深部生成的油氣可通過(guò)松南低凸起斜坡帶向上運(yùn)移。低凸起發(fā)育NEE走向中央水道，已證實(shí)為巖性氣藏儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，其鶯歌海組—黃流組水道砂巖中已發(fā)現(xiàn)包括LS17-2、LS18-1等多個(gè)大型氣田，已證實(shí)天然氣供給來(lái)自樂(lè)東—陵水富生烴凹陷崖城組煤系烴源巖[15-16]。

瓊東南盆地滲漏型水合物獨(dú)特的地質(zhì)特征是在海底出現(xiàn)海底麻坑、海底丘狀體、冷泉及伴生生物群落等滲漏現(xiàn)象（圖2）。這些滲漏特征往往指示與地層深部滲漏型水合物形成和分解有關(guān)[22]。過(guò)水合物鉆井地震剖面發(fā)現(xiàn)存在天然氣滲漏通道，單井中深層地層有大型氣煙囪存在，氣煙囪頂部有BSR顯示；鉆井所在地震剖面顯示滲漏通道有同相軸“上拉”現(xiàn)象，并且向上可直達(dá)海底（圖3），且海底是冷泉發(fā)育點(diǎn)，實(shí)際調(diào)查在該區(qū)域發(fā)現(xiàn)了處于不同活動(dòng)階段的冷泉，部分已經(jīng)接近活動(dòng)后期，或者剛剛停止不久；部分早已停止活動(dòng)，且天然氣運(yùn)移通道可能已被塊狀水合物或者冷泉碳酸鹽巖堵塞。

圖2 水合物鉆探區(qū)海底地貌及獲取樣品照片

2.2 地震反射特征

氣煙囪頂部鉆探了W06、W08、W10等多口井（圖3）。從地震反射剖面可以看出，氣煙囪呈現(xiàn)出明顯的空白帶，其兩側(cè)地震反射同相軸發(fā)生“中斷”，其內(nèi)部同相軸出現(xiàn)“下拉”特征，在氣煙囪頂部及頂部?jī)蓚?cè)出現(xiàn)強(qiáng)地震反射波組，指示了天然氣通過(guò)氣煙囪發(fā)生了運(yùn)移和聚集。在氣煙囪頂部解釋出BSR，其橫向延伸約4 km并且與地層斜交。氣煙囪上覆3套近平行沉積的地層，地層邊界為連續(xù)的強(qiáng)振幅反射，而內(nèi)部地震反射弱，解釋為塊體流沉積（MTDs）。進(jìn)一步精細(xì)刻畫塊體流沉積地層發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部裂隙十分發(fā)育，尤其是氣煙囪頂部向上具有明顯滲漏通道的區(qū)域，裂隙更為集中，部分裂隙溝通穩(wěn)定域底界向上直通海底，在海底形成類似麻坑的地形，其可能是天然氣通過(guò)裂隙通道向海底滲漏導(dǎo)致。

圖3 典型滲漏型水合物藏發(fā)育區(qū)水合物地震反射特征圖

2.3 測(cè)井響應(yīng)特征

瓊東南盆地滲漏型水合物分布層段在測(cè)井曲線上表現(xiàn)為電阻率相對(duì)升高、聲波時(shí)差相對(duì)減小、密度有所減小等特征，在成像測(cè)井圖像上表現(xiàn)出高亮層。通過(guò)連井剖面，可以觀察到氣煙囪發(fā)育區(qū)不同位置的鉆井曲線指示的水合物分布層段、厚度及飽和度等表現(xiàn)出明顯的差異性（圖4）。

圖4 滲漏型水合物測(cè)井連井剖面圖

W08井（水深約1 737.4 m）處于具明顯滲漏通道的位置，通道兩側(cè)同相軸出現(xiàn)明顯的“上拉”特征，這是地層中富集了水合物或者沉積了碳酸鹽巖導(dǎo)致地層速度增加，地震波傳播時(shí)間減少所引起的地震反射異常，這一現(xiàn)象已在韓國(guó)郁陵盆地通過(guò)水合物鉆探證實(shí)[23]。W08井鉆探也證實(shí)水合物穩(wěn)定域0～9 mbsf發(fā)育塊狀碳酸鹽巖沉淀，9～174 mbsf斷續(xù)賦存塊狀、層狀、瘤狀等多種產(chǎn)出狀態(tài)的滲漏型水合物[9-10]。位于氣煙囪頂部中間位置的W10井（水深約1 735.5 m）沒(méi)有明顯的滲漏通道，鉆探結(jié)果顯示僅在穩(wěn)定域底部（132.9～137 mbsf）發(fā)育一薄層水合物，在142.5～172.9 mbsf發(fā)育氣層。W06井（水深約1 738.6 m）處于氣煙囪頂部邊緣位置，從地震剖面上看，該井往南東向還有BSR延伸（圖3），但是實(shí)際鉆井揭示水合物顯示極差，僅在137.2～137.5 mbsf識(shí)別出0.3 m的水合物層，深度1 889.5 m（150.9 mbsf）以下為含氣層。

2.4 產(chǎn)出特征與飽和度

通過(guò)保壓和非保壓取心在鉆探區(qū)鉆獲了多種產(chǎn)狀的滲漏型水合物巖心樣品，水合物呈現(xiàn)出肉眼可見的塊狀、層狀、結(jié)核狀、脈狀等多種形態(tài)，主要充填在灰黑色未固結(jié)沉積物裂縫中，為裂隙充填型水合物（圖5-a），與神狐海域典型孔隙充填型水合物差異明顯。X射線衍射掃描可以觀察到滲漏型水合物呈現(xiàn)出非常明顯的高亮層狀或斑塊狀特征，對(duì)應(yīng)出現(xiàn)水合物的局部沉積物伽馬密度相對(duì)沒(méi)有水合物的區(qū)域明顯偏低，但是縱波速度明顯升高（圖5-b）。

圖5 滲漏型水合物產(chǎn)出特征圖

筆者根據(jù)GMGS5航次鉆孔巖心孔隙水氯離子濃度和保壓巖心釋氣量分別計(jì)算了水合物飽和度。根據(jù)氯離子濃度計(jì)算W07井和W08井水合物飽和度最高分別為13%和41%，根據(jù)保壓巖心釋氣量計(jì)算W07井和W08井的水合物飽和度最高分別為7.5%和53.3%。W09井在110 mbsf附近水合物飽和度最高，根據(jù)氯離子濃度和保壓巖心釋氣量計(jì)算的水合物飽和度最高分別為48.3%和41%。GMGS6航次W06井和W10井未取心，根據(jù)測(cè)井曲線推測(cè)水合物飽和度明顯低于相鄰的W08井。與擴(kuò)散型水合物不同的是，滲漏型水合物并非較均勻填充在沉積物孔隙中，而大部分是以塊狀和層狀等形式產(chǎn)出。因此，實(shí)際水合物飽和度可能比通過(guò)孔隙水和保壓巖心釋氣量計(jì)算的飽和度更高。

2.5 分布特征

通常，含水合物地層特征表現(xiàn)為相對(duì)高波阻抗，而下伏含游離氣地層特征表現(xiàn)為相對(duì)低波阻抗。通過(guò)W08井波阻抗反演剖面，識(shí)別出水合物穩(wěn)定域內(nèi)部3個(gè)相對(duì)高阻抗區(qū)域（圖6），尤其是氣煙囪頂部出現(xiàn)較大范圍的高阻抗異常，指示水合物富集。氣煙囪內(nèi)部表現(xiàn)出明顯的低阻抗，分布特征與氣煙囪形態(tài)大體類似；同時(shí)，在氣煙囪左側(cè)中央水道內(nèi)部也識(shí)別出橫向延續(xù)的相對(duì)低阻抗區(qū)域，指示游離氣的聚集。波阻抗反演大致圈定出了水合物和游離氣在鉆探區(qū)的分布范圍，與實(shí)際地震反射及鉆探結(jié)果基本一致。

圖6 W08井水合物穩(wěn)定域底界向下30 ms層段波阻抗反演剖面圖

3 滲漏型水合物成藏系統(tǒng)的特征

3.1 水合物氣體地球化學(xué)特征與來(lái)源

W08井和W09井檢測(cè)出的水合物氣體組分中主要為甲烷氣體，絕大多數(shù)樣品中甲烷含量超過(guò)80%；天然氣組分中也含有較高含量的乙烷、丙烷，乙烷和丙烷的最高含量超過(guò)10%。同時(shí)大部分氣樣中還檢出了正丁烷、異丁烷、異戊烷等高碳數(shù)氣體組分，所有天然氣中C1/C2＜100，根據(jù)天然氣組分推測(cè)，水合物氣為熱解成因氣[10-11]。通過(guò)甲烷碳同位素?cái)?shù)據(jù)分析，水合物氣體為偏熱解成因氣的混合成因氣（圖7）。這與瓊東南盆地西部“海馬冷泉”通過(guò)重力取樣獲得的水合物分解氣地球化學(xué)測(cè)試結(jié)果一致[8]。研究區(qū)處于松南凹陷及北礁凹陷供烴運(yùn)移路徑，同時(shí)鉆探區(qū)發(fā)育的氣煙囪與中央水道Y8-1等氣田有明顯的溝通聯(lián)系，水合物熱成因氣可能與深部烴源巖及油氣藏具有成因聯(lián)系[15,24]。根據(jù)研究區(qū)水合物氣體同位素與瓊東南盆地常規(guī)天然氣同位素對(duì)比結(jié)果以及前人常規(guī)油氣烴源對(duì)比研究結(jié)果，推測(cè)水合物氣體中生物氣來(lái)自晚中新統(tǒng)及其上部低成熟—未成熟烴源巖生成的生物氣[25]，熱解成因氣來(lái)自崖城組或嶺頭組成熟—過(guò)程熟烴源巖裂解生成的熱成因氣[26-27]。綜合所述表明，瓊東南盆地水合物成藏具有熱成因氣和生物氣雙重貢獻(xiàn)，且以熱解成因氣為主。

圖7 瓊東南盆地滲漏型水合物氣體與常規(guī)天然氣藏天然氣成因類型對(duì)比圖

3.2 天然氣運(yùn)移通道類型與特征

鉆探目標(biāo)區(qū)及其鄰近區(qū)域，氣煙囪異常發(fā)育，沿解釋的BSR界面上下30 ms時(shí)窗提取均方根振幅屬性如圖8-a所示。中部1號(hào)BSR為強(qiáng)均方根振幅屬性區(qū)，南部2號(hào)與北部3號(hào)BSR為中強(qiáng)均方根振幅屬性區(qū)。解釋識(shí)別出的BSR分布圖與各關(guān)鍵層序構(gòu)造圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)，BSR近北東向分布，與該區(qū)松南低凸起走向一致，且1號(hào)BSR分布于低凸起正上部，2號(hào)與3號(hào)BSR分布于低凸起兩側(cè)。

圖8 鉆探區(qū)BSR均方根振幅分布（a）與氣煙囪檢測(cè)剖面（b）圖

氣煙囪在地震剖面上表現(xiàn)出明顯的模糊反射帶或者空白反射帶，在氣煙囪側(cè)翼及頂部出現(xiàn)“亮點(diǎn)”反射，表明天然氣通過(guò)氣煙囪通道發(fā)生了運(yùn)移并被地層所捕獲[28]。氣煙囪構(gòu)成了鉆探目標(biāo)區(qū)水合物運(yùn)聚成藏之天然氣運(yùn)移輸導(dǎo)通道，因大部分氣煙囪“侵入”至上新統(tǒng)—第四系，含氣流體通過(guò)氣煙囪垂向向上運(yùn)移至水合物穩(wěn)定域時(shí)極有可能在氣煙囪上部及周緣形成水合物[11]。從氣煙囪檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，鉆探區(qū)松南低凸起上部氣煙囪通道發(fā)育，且與水合物穩(wěn)定域溝通；低凸起南側(cè)北礁凹陷下部地層氣煙囪通道發(fā)育，可以溝通鶯歌海組水道底部砂體，但是與水合物穩(wěn)定域未發(fā)生直接溝通；低凸起北側(cè)凹陷氣煙囪通道不發(fā)育，僅零星出現(xiàn)小型氣煙囪通道。從低凸起周緣氣煙囪通道發(fā)育特征可知，低凸起頂部進(jìn)入水合物穩(wěn)定域的氣體相對(duì)暢通，低凸起南側(cè)較北側(cè)氣煙囪通道更發(fā)育，但低凸起兩側(cè)到達(dá)水合物穩(wěn)定域的氣量相對(duì)有限，結(jié)合前述氣煙囪頂部不同位置鉆井鉆探結(jié)果，筆者認(rèn)為氣煙囪通道輸導(dǎo)天然氣進(jìn)入水合物穩(wěn)定域暢通與否是控制滲漏型水合物分布富集的重要因素。

通過(guò)地震資料解釋，鉆探目標(biāo)區(qū)還識(shí)別出鶯歌海組水道邊界斷層（圖8-b），這些斷層構(gòu)成了運(yùn)移進(jìn)入水道砂巖儲(chǔ)層中的天然氣進(jìn)一步橫向階梯狀運(yùn)移的通道。水道內(nèi)部的強(qiáng)反射層可能代表氣層，這些氣層與水道邊界斷層溝通，天然氣可沿邊界斷層向上新統(tǒng)和第四系運(yùn)移輸導(dǎo)，重新在第四系中聚集形成水合物，在地震剖面上觀察到的第四系底部的強(qiáng)反射層可能是來(lái)自水道的天然氣。前述的位于水合物穩(wěn)定域的MTDs內(nèi)部裂隙十分發(fā)育，且大部分位于氣煙囪頂部及頂部側(cè)翼，這些裂隙很可能是由氣煙囪頂部含氣流體超壓壓裂產(chǎn)生的[11]，天然氣突破上覆地層形成的裂隙將構(gòu)成通過(guò)氣煙囪通道垂向運(yùn)移的天然氣進(jìn)一步進(jìn)入穩(wěn)定域的通道，也構(gòu)成了裂隙充填型水合物賦存的儲(chǔ)集空間。處于穩(wěn)定域內(nèi)部出現(xiàn)明顯滲漏通道位置的W08井裂隙充填型水合物顯示極好、而W06井及W10井鉆探位置沒(méi)有明顯滲漏通道，取心結(jié)果證實(shí)地層裂隙不發(fā)育且水合物顯示極差。氣煙囪檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有部分裂隙連通到海底引起了天然氣滲漏，在海底形成丘狀體和海底麻坑等與天然氣滲漏有關(guān)的海底地貌特征?？傊?，鉆探目標(biāo)區(qū)內(nèi)發(fā)育的氣煙囪及伴生斷裂、微裂隙及水道邊界斷層等共同構(gòu)成了含氣流體的運(yùn)移通道，這些運(yùn)移輸導(dǎo)通道在空間上互相匹配，有利于古近紀(jì)烴源巖生成的熱解成因氣以及中新統(tǒng)烴源巖生成的淺層生物成因氣運(yùn)移輸導(dǎo)至海底淺層水合物穩(wěn)定域中聚集形成水合物藏，水合物異常分布與上述多種類型天然氣運(yùn)移輸導(dǎo)通道在空間上具有一定的疊合分布關(guān)系即證明了天然氣運(yùn)移輸導(dǎo)通道與水合物成藏之間的密切關(guān)系，且水合物穩(wěn)定域內(nèi)的部分運(yùn)移輸導(dǎo)通道構(gòu)成了滲漏型水合物賦存空間。

3.3 水合物成藏的儲(chǔ)集條件

水合物鉆探區(qū)第四紀(jì)以來(lái)主要發(fā)育半深海泥質(zhì)沉積和重力流沉積，水合物主要賦存于第四系。早第四紀(jì)地層主要是正常的半深海沉積，晚第四紀(jì)地層以重力流沉積為主，發(fā)育3期MTDs，上覆濁積體，二者形成交互沉積，垂向上呈現(xiàn)“MTDs＋濁積”的沉積疊置關(guān)系（圖3）。水合物取心沉積物分析結(jié)果表明，粒度參數(shù)從巖心頂部至底部均表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律，層段以粒度相對(duì)較細(xì)的黏土質(zhì)粉砂為主，平均粒徑介于3.9～7.8 μm，分選較差，偏態(tài)近于正偏，峰態(tài)多為中鋒分布，指示沉積物來(lái)源相對(duì)較為穩(wěn)定，與半深海沉積環(huán)境對(duì)應(yīng)（圖9）。

4 滲漏型水合物的成藏機(jī)制

4.1 氣煙囪控制天然氣運(yùn)移及水合物分布

圖9 W08井取心段沉積物粒度隨深度變化特征圖

水合物鉆探區(qū)處于松南低凸起構(gòu)造頂部，低凸起兩側(cè)的松南凹陷及北礁凹陷生成的烴類氣體通過(guò)低凸起兩側(cè)斜坡不整合面及斷層向低凸起上部運(yùn)移聚集，形成垂向分布的氣煙囪，大部分天然氣通過(guò)氣煙囪通道運(yùn)移輸導(dǎo)進(jìn)入水合物穩(wěn)定域形成水合物。GMGS5和GMGS6航次在氣煙囪頂部不同位置鉆探揭示，水合物僅富集于水合物穩(wěn)定域內(nèi)具有明顯滲漏通道及儲(chǔ)集空間的區(qū)域，而沒(méi)有滲漏通道的區(qū)域則水合物顯示差，僅出現(xiàn)薄層水合物；水合物橫向分布明顯與氣煙囪頂部延展范圍對(duì)應(yīng)，超出氣煙囪頂部區(qū)域，除非有充足天然氣供給，水合物則難以聚集或者水合物飽和度極低。盡管波阻抗反演顯示氣煙囪兩側(cè)翼也賦存水合物，其應(yīng)是由天然氣緩慢擴(kuò)散或者通過(guò)水道邊界斷層階梯狀運(yùn)移進(jìn)入穩(wěn)定域形成。因此，總體上滲漏型水合物的形成和分布富集受控于松南低凸起及兩側(cè)生烴凹陷構(gòu)造背景。天然氣沿低凸起兩側(cè)運(yùn)移和天然氣通過(guò)凸起上部氣煙囪的垂向高效輸導(dǎo)是保證水合物形成聚集的前提。

4.2 淺部水合物與深部油氣藏耦合疊置

從瓊東南盆地深水區(qū)水合物分布的構(gòu)造、沉積背景來(lái)看，水合物穩(wěn)定域與下伏中央水道及深部低凸起具有上下疊置關(guān)系。低凸起兩側(cè)為富生烴凹陷，現(xiàn)今處于大量生油氣階段，生成的油氣可沿古近紀(jì)垂向斷層及低凸起斜坡帶運(yùn)移，部分聚集在中央水道砂巖之中形成巖性氣藏[29]，水合物鉆探區(qū)臨近的LS17-2、LS18-1等氣田已證實(shí)鶯歌海組水道砂巖儲(chǔ)集的天然氣來(lái)自深部古近紀(jì)崖城組[15,24,27]。從水合物氣體地球化學(xué)分析結(jié)果來(lái)看，水合物氣體為偏熱解氣的混合成因氣。通過(guò)水合物氣體同位素與瓊東南盆地常規(guī)氣藏及含氣構(gòu)造天然氣同位素對(duì)比，發(fā)現(xiàn)水合物氣體與深部天然氣具有相同的成因來(lái)源，尤其是中央水道LS17-2氣田及由松南—寶島凹陷供烴的BD13-3含氣構(gòu)造鉆獲的天然氣與鉆探區(qū)滲漏型水合物氣體組分及同位素特征相近（圖7）。因此，筆者認(rèn)為瓊東南盆地淺層水合物與深部油氣藏具有同源關(guān)系，在低凸起與兩側(cè)生烴凹陷構(gòu)成的構(gòu)造、沉積背景以及低凸起上氣煙囪的垂向輸導(dǎo)與水合物穩(wěn)定域的匹配下，淺層水合物與深部油氣藏具有耦合疊置關(guān)系，二者“共生”于瓊東南盆地含油氣系統(tǒng)。

4.3 MTDs儲(chǔ)集與封蓋

MTDs通常被認(rèn)為是較差的儲(chǔ)層，其強(qiáng)烈的變形可能會(huì)破壞地層連續(xù)性，大量的黏土?xí)斐傻貙涌诐B條件變差，不利于水合物的形成與富集。但是，水合物鉆探區(qū)氣煙囪頂部即終止于3套MTDs底部，氣煙囪上覆低孔低滲沉積地層，可能構(gòu)成了直接蓋層，阻止了大部分通過(guò)氣煙囪垂向運(yùn)移的深部天然氣進(jìn)一步向海底運(yùn)移和滲漏，保證水合物形成具備充足的天然氣供給。這3套MTDs在瓊東南盆地深水區(qū)廣泛分布，大部分含氣流體活動(dòng)終止于該MTDs底部之下，暗示其構(gòu)成了天然氣在海底淺層的封閉層。

海底R(shí)OV觀測(cè)及水合物鉆探取樣結(jié)果發(fā)現(xiàn)，滲漏型水合物分布區(qū)穩(wěn)定域范圍內(nèi)及海底沉淀有自生碳酸鹽巖，其是甲烷氣體沿滲漏通道向海底逸散過(guò)程中發(fā)生缺氧氧化作用、硫酸鹽還原細(xì)菌等微生物活動(dòng)形成的碳酸鹽巖沉淀[30]。鉆探區(qū)海底出現(xiàn)活動(dòng)冷泉及古冷泉活動(dòng)差異分布特征，同時(shí)W08井海底0～9 mbsf發(fā)育大量的冷泉碳酸鹽巖以及下伏水合物層，而同處于氣煙囪頂部的W06井和W10井沒(méi)有明顯水合物賦存，表明鉆探區(qū)僅局部有充足天然氣進(jìn)入水合物穩(wěn)定域聚集，也證明了除局部因裂隙出現(xiàn)而不具備封蓋條件外，總體上上覆MTDs構(gòu)成了下伏天然氣的直接“蓋層”，否則在強(qiáng)烈氣煙囪活動(dòng)下，大部分天然氣將滲漏至海底，而不是出現(xiàn)鉆探區(qū)這種僅在滲漏通道中賦存水合物的現(xiàn)象。此外，一旦水合物穩(wěn)定域底部形成水合物之后，含水合物層形成自封閉作用，也會(huì)對(duì)下伏天然氣產(chǎn)生封蓋，天然氣難以向上運(yùn)移進(jìn)入水合物穩(wěn)定域，最終導(dǎo)致水合物發(fā)育分布及海底冷泉活動(dòng)的空間差異。

前已述及，鉆探發(fā)現(xiàn)MTDs內(nèi)部裂隙發(fā)育，其可能是氣煙囪頂部聚集的超壓含氣流體壓裂導(dǎo)致，裂隙的形成極大改善了MTDs局部孔滲條件，這些裂隙構(gòu)成了天然氣在穩(wěn)定域內(nèi)部繼續(xù)運(yùn)移的通道，同時(shí)也構(gòu)成了不同厚度及產(chǎn)出狀態(tài)的水合物差異聚集的空間[11]。因此，在MTDs總體具有封蓋的條件下，氣煙囪上覆MTDs內(nèi)部是否出現(xiàn)滲漏通道是形成和富集水合物的關(guān)鍵，也是造成滲漏型水合物差異聚集的關(guān)鍵控制因素。

5 滲漏型水合物差異成藏的模式與主控因素

綜合分析研究區(qū)水合物成藏要素與運(yùn)聚成藏條件，結(jié)合GMGS5和GMGS6航次已鉆井揭示的水合物分布特征及地球物理反演結(jié)果，筆者在前期預(yù)測(cè)瓊東南盆地水合物成藏模式的基礎(chǔ)上[11]，建立了更為完善的典型滲漏型水合物差異成藏模式（圖10）。水合物分布區(qū)發(fā)育大型氣煙囪，其位于松南低凸起之上，凸起兩側(cè)凹陷深部古近紀(jì)烴源巖生成的天然氣在流體勢(shì)差的作用下通過(guò)低凸起斜坡帶邊界斷層及高孔滲地層側(cè)向運(yùn)移至凸起頂部（氣煙囪底部），然后通過(guò)氣煙囪縱向通道及其內(nèi)部可能的斷裂裂隙等輸導(dǎo)體系，自下而上，由深至淺運(yùn)移并與生物氣繼續(xù)運(yùn)移至海底淺層，最終在水合物穩(wěn)定域內(nèi)發(fā)育有裂隙空間的MTDs內(nèi)儲(chǔ)層中富集形成水合物藏，厚層水合物主要聚集在滲漏通道空間內(nèi)，而沒(méi)有裂隙等滲漏通道的區(qū)域僅有少部分氣體進(jìn)入穩(wěn)定域而聚集薄層水合物。部分天然氣也可以沿水道沖刷不整合面及邊界斷層等側(cè)向輸導(dǎo)，運(yùn)移至淺部水合物穩(wěn)定帶，形成水合物藏。因天然氣集中向低凸起頂部氣煙囪運(yùn)移充注，進(jìn)入中部低凸起頂部穩(wěn)定域氣體充足，形成水合物藏規(guī)模大；低凸起上氣煙囪頂部?jī)蓚?cè)穩(wěn)定域氣體不足而形成水合物藏規(guī)模有限。因此，在缺乏深大斷裂等縱向油氣輸導(dǎo)通道溝通穩(wěn)定域的區(qū)域，發(fā)育的氣煙囪縱向輸導(dǎo)通道系統(tǒng)即是滲漏型水合物成藏的主控因素。同時(shí)，氣煙囪上覆MTDs儲(chǔ)層內(nèi)部是否出現(xiàn)滲漏通道是能否形成和富集水合物的關(guān)鍵，也是滲漏型水合物差異運(yùn)聚成藏的關(guān)鍵控制因素。

圖10 瓊東南盆地典型滲漏型水合物差異運(yùn)聚成藏模式圖

6 結(jié)論

1）瓊東南盆地深水區(qū)滲漏型水合物富集成藏受控于低凸起構(gòu)造及周緣富生烴凹陷天然氣供給，天然氣運(yùn)移通道與水合物穩(wěn)定域的空間匹配決定了水合物的主要分布范圍。

2）海底冷泉系統(tǒng)是滲漏型水合物分布的重要指示標(biāo)志，通過(guò)海底冷泉活動(dòng)及其伴生地貌與微生物聚集特征分析，結(jié)合含氣流體滲漏地震反射異常可判斷下伏地層天然氣滲漏及水合物分布狀況。

3）瓊東南盆地滲漏型水合物主要聚集在具有明顯滲漏通道構(gòu)成的儲(chǔ)集空間內(nèi)部，而沒(méi)有通道連通水合物穩(wěn)定域的區(qū)域則難以形成和聚集形成水合物，水合物分布厚度、產(chǎn)狀及飽和度等具有明顯的非均質(zhì)性。

4）瓊東南海域滲漏型水合物氣源具有生物氣及熱解氣雙重供給特征，熱解氣與深部油氣藏及古近紀(jì)烴源巖有密切成因聯(lián)系，常規(guī)油氣藏分布區(qū)應(yīng)是勘探水合物的有利靶區(qū)。

5）含氣流體通過(guò)低凸起之上的氣煙囪及鄰近的水道邊界斷層等構(gòu)成的通道運(yùn)移聚集并在海底淺層MTDs細(xì)粒黏土質(zhì)粉砂封蓋條件下形成水合物。氣煙囪上覆MTDs內(nèi)部是否出現(xiàn)滲漏通道是能否形成和富集水合物的關(guān)鍵，也是滲漏型水合物運(yùn)聚成藏的關(guān)鍵控制因素。