黃進(jìn)，王任*，任金鋒，石萬(wàn)忠，何玉林，杜浩

（1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）構(gòu)造和油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430074；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，湖北武漢 430074；3. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東廣州 510075）

0 引言

砂巖侵入體的概念早在1930 年就被Jenkins［1］提出，但是由于其特殊性很少受到關(guān)注。然而，隨著油氣勘探范圍的擴(kuò)大和勘探技術(shù)的發(fā)展，近二十多年來(lái)，油氣勘探的方向逐漸轉(zhuǎn)向深水盆地，砂巖侵入體也逐漸成為一個(gè)重點(diǎn)研究對(duì)象，涉及地震測(cè)井解釋［2-5］、巖心（露頭）識(shí)別［6］、成因機(jī)制分析［7］和物理模擬［8］等方面。目前已經(jīng)在北海油田古近系發(fā)現(xiàn)了眾多大型砂巖侵入體油氣藏，展現(xiàn)了砂巖侵入體的勘探、開(kāi)發(fā)前景［9］。近十年來(lái)，中國(guó)學(xué)者廣泛研究了砂巖侵入體的成因機(jī)制和油氣地質(zhì)意義。張昌民等［10］和吳偉等［11］根據(jù)巖心、測(cè)井和地震信息在珠江口盆地新近系珠江組發(fā)現(xiàn)了砂巖侵入體；楊波等［12］根據(jù)三維地震信息在珠江口盆地白云凹陷珠江組發(fā)現(xiàn)丘狀砂巖侵入體；黃苓渝等［6］根據(jù)巖心資料在東海西湖凹陷發(fā)現(xiàn)了眾多典型砂巖侵入構(gòu)造，認(rèn)為該區(qū)發(fā)育砂巖侵入體。前人研究表明，砂巖侵入體的形成需要未固結(jié)的超壓供源砂體、低滲—非滲蓋層、優(yōu)勢(shì)通道和觸發(fā)機(jī)制［8，13］，砂巖侵入體可作為油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層、巖性圈閉或侵入圈閉，也可能破壞原生油氣藏［13］。研究成果中關(guān)于對(duì)通道和儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)的突破拓展了砂巖侵入體的石油地質(zhì)意義，為中國(guó)深水盆地油氣勘探提供了新思路［13-14］。但是，目前有關(guān)砂巖侵入體在天然氣水合物成藏系統(tǒng)中的作用的研究較少。初步研究表明，中國(guó)南海海域同時(shí)具備形成砂巖侵入體和天然氣水合物藏的地質(zhì)條件［15］，但侵入體對(duì)天然氣運(yùn)移及天然氣水合物成藏的作用值得進(jìn)一步探討。為此，筆者基于研究區(qū)地震資料并結(jié)合前人研究成果，精細(xì)刻畫了瓊東南盆地砂巖侵入體的地質(zhì)特征，結(jié)合地質(zhì)背景確定了砂巖侵入體的成因機(jī)制，從而確立砂巖侵入體的演化模式，并總結(jié)砂巖侵入體對(duì)天然氣運(yùn)移和水合物成藏的作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

瓊東南盆地是一個(gè)位于南海西北大陸邊緣的新生代陸緣拉張盆地，整體呈NE-SW 向展布，總面積約為8.3×104km2，是南海北部重要的含油氣盆地之一。該盆地具有典型的“南北分帶、東西分塊、多坳多隆”的構(gòu)造格局，自北向南分為北部坳陷帶、北部隆起帶、中央坳陷帶、南部隆起帶四個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。瓊東南盆地深水區(qū)是指水深超過(guò)300 m 的區(qū)域，主要位于中央坳陷帶和南部隆起帶，面積約為5.3×104km2，包括樂(lè)東凹陷、陵水凹陷、北礁凹陷、松南凹陷、寶島凹陷、長(zhǎng)昌凹陷、陵南低凸起、松南低凸起等二級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。瓊東南盆地具有高沉積速率、高熱流值和高地溫梯度的特點(diǎn)，盆地深水區(qū)普遍存在強(qiáng)超壓，能為流體運(yùn)移提供強(qiáng)有力的驅(qū)動(dòng)力。現(xiàn)今中央坳陷帶超壓最強(qiáng)，南、北部隆起帶超壓弱，西部超壓強(qiáng)于東部［16］。

圖1 瓊東南盆地構(gòu)造綱要及晚新生代巖漿分布圖（據(jù)文獻(xiàn)［17］修改）

瓊東南盆地具有典型的“下斷上坳”雙層結(jié)構(gòu)，古近紀(jì)以來(lái)盆地的演化階段分為裂陷期、裂后緩慢熱沉降期和加速沉降期。以不整合面T6 為界，T6 以下斷陷層構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)，發(fā)育了主要斷裂系統(tǒng)和大多數(shù)斷層；T6 以上坳陷層發(fā)育少量斷層［17］。上構(gòu)造層以平行不整合面T4 為界，T6-T4 構(gòu)造層處于緩慢熱沉降階段，沉積地層厚度不大，橫向展布均衡，呈碟形。中新世晚期至現(xiàn)今處于加速熱沉降期，沉降速率明顯增大，沉積地層厚度大并向南部斜坡帶逐漸減薄，斷裂和巖漿活動(dòng)減弱［17］。盆地新生界從下往上為始新統(tǒng)、下漸新統(tǒng)的崖城組、上漸新統(tǒng)陵水組、下中新統(tǒng)三亞組、中中新統(tǒng)梅山組、上中新統(tǒng)黃流組、上新統(tǒng)鶯歌海組和第四系樂(lè)東組。三亞組沉積時(shí)期，盆地由濱海、淺海向半深海過(guò)渡，主要沉積淺海相濱岸砂和淺灘砂，上段為厚層塊狀泥巖夾少量薄層泥質(zhì)粉砂巖，下段為細(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖互層（圖2）。梅山組沉積時(shí)期，盆地主要為濱淺?！肷詈３练e環(huán)境，上段以砂巖為主，含少量泥巖，下段主要為淺色泥巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖（圖2）。黃流組沉積時(shí)期，盆地主要處于淺?！肷詈３练e環(huán)境，巖性為灰質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖。鶯歌海組主要為厚層塊狀泥巖夾薄層粉砂巖或泥質(zhì)砂巖，盆地在該沉積時(shí)期處于淺?！肷詈３练e環(huán)境（圖2）。樂(lè)東組以黏土為主，夾薄層粉砂、細(xì)砂，富含生物碎屑且未固結(jié)成巖（圖2）。

圖2 瓊東南盆地地層綜合柱狀圖（據(jù)文獻(xiàn)［21］修改）

研究區(qū)位于瓊東南盆地中央坳陷帶陵南低凸起東北部，整體上為“凹中隆”，地理位置優(yōu)越，面積約為3500 km2［18-20］。始新統(tǒng)和崖城組是各凹陷的主要烴源巖，其中始新統(tǒng)烴源巖以生油為主，崖城組烴源巖以生氣為主，陵水組下部的海相泥巖可作為次要烴源巖。對(duì)于常規(guī)油氣藏而言，通源斷裂、深大斷裂還有中央水道的底辟群是主要的垂向運(yùn)移通道，T6 及附近的橫向展布砂體是主要的側(cè)向運(yùn)移通道。陵水組下段和三亞組上段是主要儲(chǔ)層，其在多個(gè)繼承性背斜與上覆巨厚淺海相泥巖形成了良好的儲(chǔ)蓋組合。研究結(jié)果顯示，陵南低凸起潛在常規(guī)天然氣資源量約為3000×108m3，充足的氣源和良好的輸導(dǎo)條件利于淺層天然氣水合物成藏，具有良好的勘探前景［19］。

2 砂巖侵入體特征

地震資料解釋是識(shí)別和研究砂巖侵入體的常用方法，由于侵入砂巖和圍巖的物性差異大，較大的波阻抗差異使砂巖侵入體表層在地震剖面上呈異常強(qiáng)振幅反射［10］，剖面形態(tài)通常為翼狀、碟狀或錐狀，平面上常呈圓形或橢圓形，或具棱角不規(guī)則狀［2］。異常強(qiáng)振幅反射一般向上侵入泥巖蓋層，向下匯聚于注砂通道或供源砂體，周圍常發(fā)育斷裂，在地震剖面上可見(jiàn)供源砂體（層）、注砂通道和侵入蓋層三要素。

地震資料解釋表明，研究區(qū)發(fā)育多個(gè)砂巖侵入體，主體位于鶯歌海組底部，侵入中心與黃流組優(yōu)勢(shì)通道相連。砂巖侵入體在地震剖面上呈U 型或?qū)扸型強(qiáng)振幅異常，兩翼較對(duì)稱，厚度均勻，翼狀邊緣斜向上侵入鶯歌海組，外邊緣處逐漸減薄且趨于平緩（圖3、圖4）。砂巖侵入體單獨(dú)發(fā)育或連片發(fā)育（圖4）。T3相干切片（圖5）顯示，侵入體在平面上呈圓形或橢圓形，具有明顯的環(huán)狀特征。砂巖侵入體的平面直徑和垂直高度測(cè)量結(jié)果表明，砂巖侵入體最大直徑為3～5 km，豎直高度為350～750 m。砂巖侵入的泄壓過(guò)程導(dǎo)致黃流組頂面下凹、減薄，其下發(fā)育注砂通道和大量微裂縫。砂巖侵入體在地震剖面上具有明顯的強(qiáng)振幅反射特征，外側(cè)鶯歌海組圍巖具有弱振幅反射特征，初步推測(cè)侵入砂體來(lái)源為富砂沉積的梅山組。鶯歌海組頂部的T2 整體上平整無(wú)起伏，且鶯歌海組上部地層產(chǎn)狀水平，未受砂巖侵入的擾動(dòng)影響（圖3、圖4），推測(cè)砂巖侵入時(shí)間為上新世。

圖3 A-line-7163 地震剖面（上）及其解釋剖面（下）

圖4 A-Xline-52520 地震剖面（上）及其解釋剖面（下）

圖5 T3 相干切片

根據(jù)地震剖面的空白反射特征，在砂巖侵入體周圍的黃流組中識(shí)別了大量微裂縫，大部分分布于黃流組內(nèi)部，少量上穿至鶯歌海組或下延至梅山組。砂巖侵入體下方伴生的微裂縫密度最大。結(jié)合T3 之下200 ms 相干切片（圖6）可見(jiàn)，微斷裂整體上具多邊形斷層特征，平面上分布密度較大，縱向上具有明顯的層控特征，斷距小、長(zhǎng)度小、走向多變且均為正斷層［22］（圖3）。多邊形斷層可能是超壓成因，再通過(guò)多期垂向延伸、擴(kuò)展形成，推測(cè)早期在梅山組超壓地層中發(fā)育少量裂縫，由于差異壓實(shí)導(dǎo)致T4 部分區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中，隨著上覆載荷增大，梅山組內(nèi)微裂縫增加，部分裂縫向上延伸至黃流組內(nèi)部，之后少數(shù)裂縫甚至完全穿透黃流組，形成直達(dá)鶯歌海組底部的注砂通道。在適當(dāng)條件下，梅山組中的超壓液化砂流得以侵入鶯歌海組，形成砂巖侵入體［2］。研究區(qū)地層因巖漿活動(dòng)而變形，并形成“氣煙囪”，在地震剖面上呈柱狀模糊異常反射（圖3、圖4）。樂(lè)東組還出現(xiàn)大面積的塊體搬運(yùn)體系（MTDs），其內(nèi)部為空白或弱振幅反射，邊界呈中—強(qiáng)振幅反射［21］，在MTDs下部地層出現(xiàn)大量強(qiáng)振幅“亮點(diǎn)”。如砂巖侵入體右翼和上方的“亮點(diǎn)”在發(fā)育位置上具有垂向耦合關(guān)系，推測(cè)砂巖侵入體具有良好的天然氣輸導(dǎo)能力，可能對(duì)水合物成藏具有控制作用（圖3）。

圖6 T3 之下200 ms 相干切片

3 砂巖侵入體形成機(jī)制

3.1 砂巖侵入體形成條件

砂巖侵入體是深水沉積砂體被低滲透層覆蓋產(chǎn)生超壓并形成砂體運(yùn)移優(yōu)勢(shì)通道（如裂縫）后，在一定的觸發(fā)機(jī)制下，由砂體流化形成液化流并通過(guò)優(yōu)勢(shì)通道侵入上覆地層中形成的。受控于未固結(jié)供源超壓砂體、優(yōu)勢(shì)通道與低滲透蓋層及觸發(fā)機(jī)制幾個(gè)條件［7，10］。

3.1.1 未固結(jié)供源超壓砂體

砂巖侵入體的供源砂體來(lái)自梅山組，地層厚度較小，沉積地形較平緩，沉積物粒度較細(xì)，以粉砂巖為主；同時(shí)在深水區(qū)發(fā)育生物碎屑灰?guī)r，為典型的淺?！肷詈３练e體系的產(chǎn)物。根據(jù)前文所述，梅山組砂巖侵入時(shí)間為上新世，此時(shí)沉積物處于欠壓實(shí)而未固結(jié)成巖，因此液化速率較小、液化砂流密度較低［23］，若處于超壓環(huán)境易發(fā)生液化。在一定的觸發(fā)機(jī)制條件下，超壓流體攜帶大量流化砂粒沿優(yōu)勢(shì)通道快速侵入上覆地層形成大型砂巖侵入體［7-8，10］。

超壓是砂巖失穩(wěn)、液化的前提，也是液化砂流侵入的動(dòng)力，要形成研究區(qū)規(guī)模龐大的砂巖侵入體，超壓是必不可少的條件［13］。超壓使超壓流體的流速足夠大從而克服砂體的內(nèi)摩擦力，并通過(guò)水力梯度向上（通常）突破蓋層?，F(xiàn)今瓊東南盆地整體上中央坳陷帶的超壓強(qiáng)于南、北隆起帶，西部超壓強(qiáng)于東部，研究區(qū)處于強(qiáng)超壓地區(qū)［24］。研究區(qū)地層超壓的成因主要為：一是盆地?zé)岢两灯诤图铀俪两灯诘目焖俪两底饔脤?dǎo)致的沉積物差異壓實(shí)；二是細(xì)粒非滲—低滲沉積物的覆蓋引起的區(qū)域性欠壓實(shí)。瓊東南盆地在早中新世—中中新世處于熱沉降期，表現(xiàn)為區(qū)域差異性加速沉降，整體沉降速率較小，平均沉降速率為70 m/Ma，該期構(gòu)造層主要包括三亞組和梅山組，僅發(fā)育少量不活躍的斷裂構(gòu)造，導(dǎo)致地層中的流體排出受阻且出現(xiàn)不同程度的超壓［16］。瓊東南盆地自晚中新世至今處于加速沉降期，該期構(gòu)造層包括黃流組、鶯歌海組和樂(lè)東組，沉降速率大，孔隙流體排出困難，在壓實(shí)作用過(guò)程中，巨厚泥巖或泥質(zhì)粉砂巖地層外圍流體優(yōu)先排出，內(nèi)部流體排出不暢造成地層欠壓實(shí)［16，24］。梅山組之上，快速沉降的巨厚黃流組、鶯歌海組具封蓋作用，造成區(qū)域性的欠壓實(shí)和地層超壓?，F(xiàn)今瓊東南盆地深水區(qū)的地溫梯度背景值為3.3～4.3 ℃/km，大地?zé)崃鞅尘爸禐?0～117 mW/m2，是一個(gè)“熱盆”，高熱流背景有利于烴源巖中的干酪根成烴、增壓［17］。同時(shí)，南海海域自古新世到第四紀(jì)發(fā)生過(guò)5 期火山活動(dòng)，大量熱量被泥巖封蓋難以散失［16］。蘇龍等［24］認(rèn)為，在鹽水系統(tǒng)中，系統(tǒng)溫度每升高0.56 ℃，內(nèi)部壓力增加0.76 MPa ，即水熱增壓作用在封閉條件下能形成較小的超壓。另外，瓊東南盆地的始新統(tǒng)和崖城組兩套主力烴源巖經(jīng)歷了自30 Ma至今的長(zhǎng)期排烴，烴的注入也能提高孔隙流體壓力。整體而言，研究區(qū)形成超壓的主要因素是差異壓實(shí)作用和欠壓實(shí)作用，其他多種因素為次要因素。

3.1.2 優(yōu)勢(shì)通道與低滲透蓋層

砂體發(fā)生侵入時(shí)，超壓孔隙流體攜帶砂體順著水力梯度向上充注，優(yōu)勢(shì)通道則是裂縫或低滲透蓋層的應(yīng)力薄弱點(diǎn)，巨大的流體壓力致使含砂流體的密度和速度較高，侵入過(guò)程產(chǎn)生的新裂縫增加了優(yōu)勢(shì)通道。在超壓持續(xù)發(fā)育的情況下，研究區(qū)梅山組發(fā)育多邊形斷層，部分區(qū)域斷層較密集且貫穿梅山組，于是在地層頂部應(yīng)力薄弱處，斷層向上延伸直至穿透黃流組形成注砂通道。在一定的觸發(fā)機(jī)制下，梅山組砂巖發(fā)生液化，孔隙流體攜帶砂體優(yōu)先沿裂縫密集區(qū)域向上侵入，在鶯歌海組底部形成砂巖侵入體。

受紅河斷裂帶構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換影響，瓊東南盆地西部自中新世晚期開(kāi)始大規(guī)模沉降，水深普遍增大，沉降速率加快，形成了黃流組和鶯歌海組巨厚的淺?！肷詈Ｏ喑练e［24］，沉積物粒度較細(xì)，地層具“富泥貧砂”的特征，低滲透層的覆蓋導(dǎo)致下伏梅山組形成相對(duì)封閉的環(huán)境。梅山組砂體被快速沉積的低滲粉砂質(zhì)泥巖或泥巖覆蓋后，砂體周圍的相對(duì)封閉環(huán)境導(dǎo)致砂體無(wú)法向外排出孔隙水，從而形成超壓，孔隙流體有助于砂巖的液化流動(dòng)而發(fā)生侵入（圖7）［8，10，24］。

圖7 瓊東南盆地砂巖侵入體及其上覆蓋層形成示意圖

3.1.3 觸發(fā)機(jī)制

隨著地層中出現(xiàn)超壓，砂體欠壓實(shí)程度提高，孔隙流體壓力不斷升高，砂粒顆粒間的摩擦力和支撐力不斷減小，載荷從砂粒骨架轉(zhuǎn)向水，當(dāng)達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，孔隙流體壓力與地層壓力相等，砂粒呈互不接觸的懸浮狀態(tài)，導(dǎo)致砂體完全喪失抗剪強(qiáng)度，即砂體發(fā)生液化［7，9-10］。在這種狀態(tài)下，即使孔隙流體壓力不斷升高，砂粒處于靜止的懸浮狀態(tài)，并不會(huì)形成液化流。但當(dāng)砂體受到剪應(yīng)力、孔隙流體發(fā)生滲流時(shí)，懸浮的砂粒隨著孔隙流體一起流動(dòng)，從而形成液化流?？紫读黧w超壓程度越高，液化流動(dòng)力越強(qiáng)，越容易向上突破應(yīng)力薄弱點(diǎn)形成侵入體。因此，超壓并不能觸發(fā)侵入，需要在一定的觸發(fā)機(jī)制下才能作為液化流的動(dòng)力［7］。常見(jiàn)的觸發(fā)機(jī)制有地震、泥石流、火山活動(dòng)、區(qū)域構(gòu)造作用等［13］，均是能量爆發(fā)產(chǎn)生的剪切振動(dòng)為供源砂體施加剪應(yīng)力，進(jìn)而破壞砂粒懸浮狀態(tài)，使孔隙流體攜帶砂體流動(dòng)。若流化的砂體壓力達(dá)到破裂壓力，則高壓、高速含砂流體突破蓋層或通過(guò)已有的優(yōu)勢(shì)通道向上侵入［25］。

瓊東南盆地新生代火山活動(dòng)頻繁，具有多期噴發(fā)和多期旋回特征，火山巖多呈小面積或散點(diǎn)狀分布（圖1）［26］。中新世以來(lái)地?；钴S，玄武巖火山活動(dòng)較頻繁，新生代中晚期，南海北部巖漿活動(dòng)異?；钴S，發(fā)生大規(guī)模、大范圍噴發(fā)或侵入［20］。鄒和平［27］發(fā)現(xiàn)南海北部—臺(tái)灣海峽及鄰區(qū)的上新世中南海山堿性玄武巖年齡為3.49±0.58 Ma，雷瓊盆地的玄武巖年齡為2.85～6.31 Ma，浙江東部同期的玄武巖年齡為4.47 Ma和4.77～6.51 Ma。Sun 等［28］發(fā)現(xiàn)，南海北部陸緣巖漿活動(dòng)在2.8 Ma 和5.2 Ma 這兩個(gè)時(shí)期十分活躍，而又以5.2 Ma 最活躍。研究區(qū)的巖漿活動(dòng)時(shí)間范圍與本文推測(cè)的砂巖侵入時(shí)間吻合，均為上新世，表明該時(shí)期活躍的巖漿活動(dòng)很有可能是砂巖侵入的主要觸發(fā)機(jī)制［26］。黃流組因超壓產(chǎn)生裂縫或已有的微裂縫發(fā)生延伸或擴(kuò)張時(shí)，會(huì)使砂體壓力驟增，也有助于砂體流化突破蓋層觸發(fā)侵入［10］。

3.2 砂巖侵入體演化模式

研究區(qū)的砂巖侵入體的形成分為以下幾個(gè)階段（圖8、圖9）：

圖8 孔隙流體超壓過(guò)程示意圖（據(jù)文獻(xiàn)［12，29］修改）

圖9 砂巖侵入體演化模式及砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖（據(jù)文獻(xiàn)［12，29］修改）

（1）中新世中期，沉積了松散的供源砂體（梅山組粉砂巖），沉積物含砂率高且粒度較小，砂粒之間為顆粒接觸，且十分松散（圖9a）。在該階段，孔隙流體壓力等于靜水壓力（圖8的A-A1）。

（2）中新世晚期，供源砂體之上沉積了低滲透性蓋層（黃流組海相細(xì)粒富泥沉積）（圖9b），在低滲透性蓋層的快速覆蓋下，梅山組的砂巖處于相對(duì)封閉的環(huán)境并發(fā)生欠壓實(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)超壓。在該階段，梅山組砂層內(nèi)孔隙流體壓力大于靜水壓力并持續(xù)增大（圖8的A1-A2）。

（3）上新世，隨著鶯歌海組海相地層快速沉積，同時(shí)在差異壓實(shí)作用和欠壓實(shí)作用下，梅山組超壓逐漸增強(qiáng)，砂巖內(nèi)部孔隙流體壓力迅速增加，達(dá)到臨界狀態(tài)，砂粒之間由顆粒接觸變?yōu)閼腋〗佑|，即發(fā)生液化（圖8 的A2-A3）。同時(shí)，由于超壓和盆地伸展，梅山組開(kāi)始出現(xiàn)多邊形斷層，少量裂縫向上延伸接近黃流組底部形成應(yīng)力集中帶（圖9c）。

（4）由于上新世發(fā)生火山活動(dòng)，破壞了梅山組液化砂體的靜止懸浮穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)生流化。巨大的壓力充當(dāng)動(dòng)力使液化流順著水力梯度向上侵入并突破蓋層形成砂巖侵入體（圖8 的A3、圖9d、圖9e）。部分裂縫由于應(yīng)力變化或受到液化流沖擊繼續(xù)延伸或產(chǎn)生更多裂縫形成新的優(yōu)勢(shì)通道［7］。

（5）更新世砂巖侵入結(jié)束，侵入體逐漸被重力壓實(shí)，侵入通道逐漸閉合。相較于周圍地層，砂巖侵入體和伴生裂縫具有較好的油氣輸導(dǎo)能力，至今仍可作為淺層油氣輸導(dǎo)通道，利于淺層水合物藏的形成（圖9f）。

總之，研究區(qū)于中新世中期沉積供源砂體，中新世晚期沉積泥質(zhì)低滲蓋層，同時(shí)為梅山組砂體超壓提供條件，上新世時(shí)期形成多邊形斷層，梅山組砂體由于欠壓實(shí)未固結(jié)，液化后受火山活動(dòng)擾動(dòng)發(fā)生流化侵入。研究區(qū)砂巖侵入體的各觸發(fā)機(jī)制在時(shí)空上相互匹配，具備良好的砂巖侵入體形成條件。

4 砂巖侵入體對(duì)水合物成藏的意義

天然氣水合物勘探實(shí)踐表明，水合物氣源包括深部熱解氣、淺層生物氣及其混合氣［17］。何家雄等［30］認(rèn)為，南海北部水合物氣源中深部熱解氣占比相對(duì)較高；徐立濤等［17］指出，瓊東南盆地水合物分解氣主要包括混合氣和熱解氣兩種成分。Lai 等［31］對(duì)瓊東南盆地西部水合物相關(guān)氣體樣品的分析結(jié)果表明，陵南低凸起東北部天然氣為干氣（甲烷含量為99.25%～99.81%），C1/（C2+C3）為100～500，δ13C1（甲烷碳同位素值）一般為-60‰～-50‰，部分大于-50‰。表明該區(qū)氣源具有“混合成因氣為主的含熱成因氣”的特征，且生物氣主要賦存于沉積物孔隙（而非水合物）中，因此，該地區(qū)水合物的氣源以熱解氣為主，對(duì)水合物成藏起主導(dǎo)作用。研究區(qū)位于陵南低凸起東北部，周圍凹陷 （特別是陵水凹陷和北礁凹陷）的崖城組陸源海相煤系烴源巖及其下的始新統(tǒng)湖相烴源巖為主力烴源巖（以生氣為主），崖城組之上的陵水組海相泥巖為潛在烴源巖，從而構(gòu)成了深部熱解氣源。熱解氣從深部運(yùn)移到淺層需要優(yōu)勢(shì)輸導(dǎo)通道，瓊東南盆地?cái)鄬踊顒?dòng)主要集中在古近紀(jì)斷陷階段，深部斷層貫穿至T6，未能連通淺層穩(wěn)定域，新近紀(jì)后斷層活動(dòng)減弱，斷層幾乎不發(fā)育［17］。同時(shí)，活躍的巖漿活動(dòng)形成了大量的底辟構(gòu)造并引起地層上拱，這些底辟構(gòu)造主要發(fā)育于T6 以下，與深部斷層構(gòu)成深部運(yùn)移通道。流體超壓導(dǎo)致凸起地層頂部發(fā)育“氣煙囪”，能直接連通淺層穩(wěn)定域 。在樂(lè)東組和鶯歌海組的淺層松散泥質(zhì)地層中，由于欠壓實(shí)和生物生烴增壓導(dǎo)致微裂縫體系發(fā)育，構(gòu)成淺部運(yùn)移通道。由于研究區(qū)長(zhǎng)期存在超壓，三亞組、梅山組和黃流組中的多邊形斷層及微裂縫能有效改善粉砂質(zhì)低滲地層物性［6-7，11］。另外，鶯歌海組的砂巖侵入體具有較好的滲透性，同時(shí)與其下的多邊形斷層和其上的微裂縫系統(tǒng)相連，共同組成中部運(yùn)移通道，對(duì)流體從中部運(yùn)移到淺部起關(guān)鍵作用。

在砂巖發(fā)生侵入后，含砂流體逐漸充填裂縫并形成砂巖侵入體，導(dǎo)致流體的壓力和流速不斷下降；侵入結(jié)束后，砂體又漸漸被壓實(shí)。由于侵入砂體較圍巖和蓋層的粒度更粗、孔滲性更高，在后期裂縫閉合后，下伏地層的飽含各種烴類（主要是甲烷氣）的孔隙流體通過(guò)侵入砂體大規(guī)模垂向運(yùn)移［7，11，19］。一般認(rèn)為，天然氣的成功充注在地震剖面上形成“亮點(diǎn)”。由圖3可見(jiàn)，在砂巖侵入體正上方的樂(lè)東組中存在明顯的“亮點(diǎn)”，同時(shí)砂巖侵入體右翼邊緣和上方的“亮點(diǎn)”區(qū)域在縱向上具有良好的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系。盆地模擬結(jié)果表明，砂巖侵入體與周圍的多邊形斷層相連，可高效溝通深、淺部地層，使深部熱解氣順利地運(yùn)移到淺部穩(wěn)定域（圖10下），說(shuō)明砂巖侵入體和多邊形斷層共同構(gòu)成有效的中部油氣輸導(dǎo)通道，并與深部的底辟和大斷裂、淺部的微裂縫系統(tǒng)共同構(gòu)成垂向高效油氣輸導(dǎo)體系。結(jié)合研究區(qū)近海底均方根振幅圖（圖11）和圖5可知，近海底普遍存在“亮點(diǎn)”，并且在砂巖侵入體區(qū)域“亮點(diǎn)”更集中，說(shuō)明砂巖侵入體及其周圍的多邊形斷層能有效溝通深部斷裂，有助于深部熱解氣向淺部運(yùn)移。另外，研究區(qū)平均水深大于1400 m，淺層松散沉積物具有高壓、低溫特征，水合物穩(wěn)定域厚度為220～340 m［17］，并且樂(lè)東組的多期MTDs具有良好的封蓋作用，因此穩(wěn)定域的水合物形成和保存條件良好（圖12）。由井1 測(cè)井曲線及過(guò)井地震剖面（圖13）可見(jiàn)，該井鉆遇高飽和度水合物（圖13 左），水合物層厚度較大，證明由砂巖侵入體及多邊形斷層組成的輸導(dǎo)體系具有較高的輸導(dǎo)效率（圖13 右），對(duì)水合物的勘探、開(kāi)發(fā)具有重要意義。

圖10 典型地震剖面（上）與油氣運(yùn)移模擬剖面（下）

圖11 研究區(qū)近海底均方根振幅圖

圖12 瓊東南盆地水合物成藏模式圖

圖13 井1 測(cè)井曲線（左）及過(guò)井地震剖面（右）（據(jù)文獻(xiàn)［17］修改）

5 結(jié)論

（1）瓊東南盆地陵南低凸起發(fā)育多個(gè)大型砂巖侵入體，主要位于黃流組頂部，兩翼斜向上伸入鶯歌海組，個(gè)別規(guī)模較小的侵入體整體處于鶯歌海組底部地層。砂巖侵入體在地震剖面上呈U 型或?qū)扸 型強(qiáng)振幅反射，橫向展布范圍為3～5 km，豎直高度約為350～750 m，平面形態(tài)為圓形或橢圓形，具有環(huán)形特征。

（2）砂巖侵入時(shí)間為上新世，未固結(jié)供源砂體來(lái)自梅山組砂巖。黃流組和鶯歌海組的低滲巨厚蓋層具良好的封閉作用，快速沉降導(dǎo)致地層差異壓實(shí)和欠壓實(shí)是梅山組地層超壓的主要成因，水熱增壓和成烴增壓等多種因素是次要原因。穿透黃流組的斷裂或多邊形斷層是砂巖侵入的優(yōu)勢(shì)通道，活躍的火山活動(dòng)是砂巖侵入的主要觸發(fā)機(jī)制，同時(shí)期裂縫的延伸和擴(kuò)張也有助于觸發(fā)砂巖侵入。

（3）砂巖侵入體可作為研究區(qū)甲烷氣由深部到淺層的接力運(yùn)移通道。在砂巖侵入后的一段時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)的大量裂縫是良好的油氣輸導(dǎo)通道，同時(shí)侵入砂體能有效阻止裂縫閉合，使其在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都能作為良好的通道。在后期裂縫閉合后，由于侵入砂體較圍巖孔滲性更好，因此砂巖侵入體本身就能作為流體運(yùn)移通道。大量深部熱解氣經(jīng)過(guò)深部的底辟和裂縫之后，可以通過(guò)砂巖侵入體運(yùn)移到淺層穩(wěn)定域中形成水合物藏，對(duì)研究區(qū)水合物勘探、開(kāi)發(fā)具有重要意義。