張 偉 梁金強(qiáng) 何家雄 叢曉榮 蘇丕波 林 霖 梁 勁

1.中國地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局 2.國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.中山大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院 4.中國科學(xué)院大學(xué) 5.中國科學(xué)院廣州能源研究所

全球勘探發(fā)現(xiàn)或推測(cè)證實(shí)的天然氣水合物（以下簡稱水合物）富集區(qū)，均發(fā)現(xiàn)存在油氣運(yùn)移或流體滲漏運(yùn)聚系統(tǒng)，且與水合物的烴源供給、運(yùn)聚成藏及分布等聯(lián)系緊密[1-5]。同時(shí)，水合物氣源研究結(jié)果表明，生物氣和熱解成因氣對(duì)水合物成藏均具有重要貢獻(xiàn)[6-7]，但無論是哪種氣源，都必須通過一定的運(yùn)移方式和運(yùn)移疏導(dǎo)通道，方可到達(dá)水合物穩(wěn)定域形成水合物。因此，運(yùn)移疏導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)成了氣源與淺層溫壓穩(wěn)定域之間的“橋梁”。實(shí)際的含氣流體運(yùn)移過程是極其復(fù)雜的，不僅有縱向上的運(yùn)移還有橫向上的運(yùn)移過程，如通過不整合面，巖性通道（地層、骨架砂、河道等）等，橫向和縱向運(yùn)移系統(tǒng)相互匹配，溝通了深部氣源與淺部的水合物成藏穩(wěn)定域[8]。因此，天然氣運(yùn)移疏導(dǎo)系統(tǒng)與水合物聚集成藏之間的關(guān)系密切，是研究水合物成藏過程的關(guān)鍵。

2007年和2015年，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局在南海北部陸坡神狐海域先后組織實(shí)施了兩個(gè)航次的水合物鉆探（GMGS1和GMGS3），這兩個(gè)鉆探區(qū)均位于珠江口盆地白云凹陷（圖1），且均獲取了水合物實(shí)物樣品（不可視水合物）。鉆探結(jié)果表明，盡管兩個(gè)鉆探區(qū)水深和地溫梯度等條件均處于適合水合物形成的穩(wěn)定域內(nèi)，且基本相同，但兩次鉆探所揭示的水合物氣體來源、儲(chǔ)層沉積物及水合物類型等存在差異，水合物的飽和度和厚度等在空間上表現(xiàn)出明顯的非均質(zhì)性[9-10]，亟需探明導(dǎo)致這些差異產(chǎn)生的原因，分析各自水合物運(yùn)聚成藏的控制影響因素，從而為今后水合物鉆探站位優(yōu)選提供決策依據(jù)[11]。初步研究認(rèn)為[9]，兩個(gè)鉆探區(qū)水合物差異聚集成藏與天然氣的運(yùn)移疏導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)系密切，然而目前對(duì)于兩個(gè)鉆探區(qū)含氣流體運(yùn)移通道的識(shí)別、精細(xì)刻畫以及運(yùn)移通道與水合物形成和空間分布的耦合關(guān)系研究不足。為解決上述問題，基于研究區(qū)高分辨率準(zhǔn)3D地震資料，結(jié)合實(shí)際鉆探結(jié)果，筆者從“水合物運(yùn)聚體系”角度，對(duì)上述兩個(gè)鉆探區(qū)含氣流體運(yùn)移疏導(dǎo)通道類型、發(fā)育演化特點(diǎn)及其對(duì)水合物成藏的控制和影響等方面進(jìn)行了對(duì)比分析研究。

1 研究區(qū)概況

圖1 南海北部神狐海域水合物鉆探區(qū)GMGS1與GMGS3鉆探航次位置及區(qū)域地質(zhì)背景圖

本文研究區(qū)位于珠江口盆地珠二坳陷白云凹陷（圖1-a、圖1-b），其現(xiàn)今海底地形較為平坦（平均坡度為3°），但發(fā)育多條海脊與沖蝕峽谷水道相間排列（圖1-b）；水深自北向南逐漸加深（1 000～1 700 m）。前古近紀(jì)以來珠江口盆地東部構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈，珠瓊運(yùn)動(dòng)等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相繼發(fā)生并形成大尺度控盆控坳斷裂，控制了盆地構(gòu)造格局及凹陷沉積充填；盆地早期為斷陷結(jié)構(gòu)，中晚期以坳陷沉降為主，形成了現(xiàn)今“斷—坳”雙層結(jié)構(gòu)，自下而上沉積充填了陸相—海相的巨厚新生代地層[12-13]（圖1-c）。

白云凹陷快速沉降沉積，處在洋陸過渡型地殼，地溫場偏高、熱流值大，且晚中新世晚期以來的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)誘發(fā)古近紀(jì)厚層超壓泥頁巖塑性流動(dòng)，產(chǎn)生了大規(guī)模的底辟活動(dòng)帶，導(dǎo)致泥底辟和氣煙囪較發(fā)育。泥底辟及氣煙囪模糊帶主要發(fā)育于凹陷中心，面積約為1 000 km2，泥底辟幅度最大可達(dá)8 km，少數(shù)底辟可刺穿至近海底[14-15]。泥底辟形成演化過程中的拱張活動(dòng)，導(dǎo)致在不同深度形成了上覆拱張背斜、高角度的斷裂和垂向裂隙系統(tǒng)，為該區(qū)水合物的形成提供了天然氣等流體運(yùn)移疏導(dǎo)通道條件[15-16]。此外，在白云凹陷周緣斜坡區(qū)域發(fā)育NWW向和近EW向?yàn)橹鞯膮^(qū)域大尺度斷層，其斷距較大，通常為溝源斷層，是深部古近紀(jì)熱解氣向新近紀(jì)及海底淺層運(yùn)移疏導(dǎo)的重要通道[17-18]。總之，白云凹陷發(fā)育多種類型的含氣流體運(yùn)移疏導(dǎo)通道，控制和影響了第四紀(jì)沉積層中水合物運(yùn)聚成藏及其分布特點(diǎn)。

2 GMGS1與GMGS3鉆后對(duì)比

2007年GMGS1航次鉆探8個(gè)站位，在其中的SH2、SH3、SH7共3個(gè)站位獲得水合物樣品，鉆后研究結(jié)果表明[19]，水合物分布在200 m bsf（bsf表示海底以下深度，下同）上下的細(xì)粒泥質(zhì)沉積物中，以分散式或膠結(jié)式充填，水合物分解氣氣體組分中甲烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，含量高達(dá)99.7%，僅檢測(cè)出微量乙烷等以上重?zé)N。GMGS1鉆探區(qū)含水合物沉積層厚度介于10～47 m,鉆獲水合物的平均飽和度可達(dá)到20%，最高達(dá)48%。

2015年GMGS3航次鉆探19個(gè)站位，23口鉆井，均獲得水合物顯示，且在其中的4口井進(jìn)行了原位測(cè)量并取心獲得水合物實(shí)物樣品。水合物主要分布于100～250 m bsf，飽和度介于0～76%，氣體組分仍以甲烷為主（含量最高達(dá)99.5%），但乙烷、丙烷，甚至丁烷含量明顯高于GMGS1水合物分解氣（含量最高分別為 8 735 μg/g、579 μg/g 和 928 μg/g）。通過鉆探發(fā)現(xiàn)了厚度大、飽和度高、展布規(guī)模及儲(chǔ)量大的擴(kuò)散型水合物礦體[20]。

GMGS3航次與GMGS1航次鉆探結(jié)果差異顯著，GMGS3不僅獲取了生物成因的Ⅰ型水合物，還在W17、W19等井發(fā)現(xiàn)了熱成因的Ⅱ型水合物，而且水合物層厚度、飽和度普遍大于GMGS1所發(fā)現(xiàn)的水合物[20-21]。GMGS3發(fā)現(xiàn)的高飽和度水合物儲(chǔ)層為富含有孔蟲的粉砂質(zhì)細(xì)粒沉積物[10]，與國際上主要在粗粒砂質(zhì)儲(chǔ)層中發(fā)現(xiàn)的高飽和度水合物差異明顯[22]。初步研究認(rèn)為：盡管GMGS3鉆探區(qū)脊部的含水合物沉積層與GMGS1鉆探區(qū)相同，但鉆探站位所處構(gòu)造和沉積位置存在差異（圖1）。陸坡西側(cè)的GMGS1鉆探站位主要位于陸坡限制型峽谷群的脊部，氣體來源以微生物成因氣為主，熱成因氣的貢獻(xiàn)非常有限，含水合物沉積層對(duì)應(yīng)為北部小型水道侵蝕所導(dǎo)致的薄層透鏡狀細(xì)粒濁積體；而相鄰東側(cè)的GMGS3鉆探站位主要處在峽谷群的脊部和下游段—傾沒端位置，氣體來源以混合成因氣為主，存在部分熱成因氣的貢獻(xiàn)[21]。

3 水合物運(yùn)聚成藏的差異性

3.1 運(yùn)聚疏導(dǎo)體系類型

3.1.1 GMGS1運(yùn)聚體系

GMGS1鉆探區(qū)水合物運(yùn)聚體系研究相對(duì)深入，前人通過GMGS1鉆探區(qū)地震資料的解釋，識(shí)別出多種與水合物運(yùn)聚成藏有關(guān)的疏導(dǎo)體系，包括氣煙囪（流體底辟）、斷裂體系（區(qū)域大尺度斷層、上新世深水扇中的正斷層、第四紀(jì)滑脫斷層）[9,23]（圖2）。其中氣煙囪模糊帶在該鉆探區(qū)發(fā)育最為普遍，但必須指出的是神狐海域這種氣煙囪與世界各地典型的氣煙囪在地震剖面上的反射特征存在一定的差異，大多表現(xiàn)出地層含氣或深部流體向淺層運(yùn)移后造成的無定型雜亂或模糊反射，而非典型的柱狀空白反射，前人大多將其解釋為氣煙囪或流體底辟，為區(qū)分及表述方便，本文統(tǒng)一以氣煙囪模糊帶來表述。氣煙囪模糊帶主要位于鉆探區(qū)西北部和東南部海底峽谷脊部位置（圖1-b），在地震剖面上表現(xiàn)為大規(guī)模的模糊或雜亂反射帶，這些異常反射帶與似海底反射層（Bottom Simulating Ref l ector, BSR）對(duì)應(yīng)關(guān)系較好，表明氣煙囪模糊帶對(duì)水合物成藏過程中含氣流體的運(yùn)聚疏導(dǎo)有重要作用[23-25]。通過地震資料，前人在上新世深水扇中還發(fā)現(xiàn)了正斷層[23]，一系列正斷層與深水扇的形態(tài)存在一定的聯(lián)系，且這些正斷層通常與氣煙囪模糊帶相溝通（圖2），當(dāng)含氣流體沿著氣煙囪模糊帶向上垂向運(yùn)移時(shí)，可能會(huì)有部分氣體沿著深水扇中的正斷層發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，進(jìn)而變相地?cái)U(kuò)大了氣煙囪模糊帶所能夠影響的范圍，可能會(huì)使水合物分布的范圍增加[23]；上新世以來，神狐海域海底滑塌異常顯著，滑移體在地震剖面上表現(xiàn)為中強(qiáng)連續(xù)性特征，這種滑塌可能與水合物分解有關(guān)[26]。海底滑塌體內(nèi)部形成了大量滑脫斷層，部分滑脫斷層切割了水合物穩(wěn)定域底界（Bottom of the Gas Hydrate Stability Zone,BGHSZ）并溝通至海底，含氣流體可沿著滑脫斷層運(yùn)移至海底，從而可能造成部分天然氣逸散而降低水合物飽和度甚至無法形成水合物藏[21,25]。

圖2 神狐海域GMGS1鉆探區(qū)含氣流體運(yùn)移疏導(dǎo)通道類型與發(fā)育特征圖（地震測(cè)線位置見圖1）

3.1.2 GMGS3運(yùn)聚體系

通過對(duì)GMGS3鉆探區(qū)高精度地震資料系統(tǒng)解釋和判識(shí)，同樣識(shí)別出了多種類型天然氣運(yùn)聚疏導(dǎo)通道，包括氣煙囪模糊帶、疑似泥底辟模糊帶、底辟伴生斷層、高角度溝源斷裂及第四紀(jì)滑塌斷層（圖3、4）。

與GMGS1鉆探區(qū)類似，GMGS3鉆探區(qū)廣泛發(fā)育氣煙囪模糊帶，且與BSR空間耦合關(guān)系良好，在BSR強(qiáng)反射區(qū)下部或側(cè)翼均能發(fā)現(xiàn)流體滲漏在地震剖面上產(chǎn)生的效應(yīng)，包括地震反射模糊帶、雜亂反射帶甚至空白反射帶。氣煙囪模糊帶兩側(cè)同相軸發(fā)生中斷，內(nèi)部反射同相軸可觀察到下拉特征（圖3）。通過地震資料，還識(shí)別出疑似泥底辟，且與氣煙囪模糊帶類似，底辟體內(nèi)部地震反射雜亂或模糊，但是兩側(cè)反射同相軸因泥源物質(zhì)的上拱而被牽引上拉，泥底辟模糊帶頂部直達(dá)BSR底部，部分地震剖面甚至能觀察到BSR“上拱”彎曲的現(xiàn)象。與泥底辟和氣煙囪模糊帶伴生的斷層在GMGS3鉆探區(qū)異常發(fā)育，在氣煙囪和泥底辟體模糊帶周緣及側(cè)翼能識(shí)別出大量高角度的伴生斷裂，斷裂上端附近地層中還能觀察到含氣后的“亮點(diǎn)”，形成“旗狀”反射（圖3）。在泥底辟模糊帶頂部還能觀察到因泥源物質(zhì)上拱而形成的拱張斷裂。GMGS3鉆探區(qū)更靠近LW3-1氣田泄壓區(qū)，除底辟伴生斷層外，還發(fā)育溝源斷裂，溝通了深部古近紀(jì)烴源巖與淺層水合物溫壓穩(wěn)定域，相較于GMGS1鉆探區(qū)具有較大差異[25]（圖4）。由于神狐海域海底滑塌普遍發(fā)育，從GMGS3鉆探區(qū)地震剖面上可以觀察到明顯的滑塌特征，與GMGS1鉆探區(qū)類似，滑塌體沿滑塌面朝地層走向發(fā)生滑動(dòng)，部分BSR與滑塌面重疊，滑塌體內(nèi)部形成的滑塌斷層溝通了BGHSZ與海底（圖5），從地震資料反應(yīng)的構(gòu)造地質(zhì)特征顯示，在滑塌發(fā)生過程中因水合物分解，部分氣體可能沿著這些滑塌斷層運(yùn)移逸散至海底，從而造成水合物飽和度的降低甚至破壞水合物[21]。這一構(gòu)造地質(zhì)特征與GMGS1鉆探區(qū)相同。

圖3 神狐海域GMGS3鉆探區(qū)含氣流體運(yùn)移疏導(dǎo)通道類型與發(fā)育特征圖（地震測(cè)線位置見圖1）

3.2 運(yùn)聚疏導(dǎo)體系發(fā)育演化特征

上述分析表明，GMGS1與GMGS3鉆探區(qū)發(fā)育了基本相同的疏導(dǎo)體系類型，廣泛發(fā)育的氣煙囪及泥底辟模糊帶、規(guī)模小但數(shù)量多的不同類型斷裂體系共同構(gòu)成了神狐海域含氣流體的運(yùn)聚通道系統(tǒng)，控制了該區(qū)水合物的形成和富集。但是，進(jìn)一步分析地震地質(zhì)特征發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)鉆探區(qū)含氣流體疏導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)育演化特征存在諸多異同點(diǎn)。

3.2.1 底辟/氣煙囪模糊帶差異性對(duì)比

GMGS1鉆探區(qū)雖然沒有發(fā)育溝通深部地層的溝源斷裂，但該區(qū)氣煙囪模糊帶異常發(fā)育，主要發(fā)育NW和SN向的兩個(gè)氣煙囪模糊帶，主要沿海底脊部分布（圖1-b）。地震剖面顯示（圖2），大部分氣煙囪模糊帶為直立的柱狀外形，與圍巖邊界明顯，自下而上侵入刺穿T5—T2多個(gè)反射層；氣煙囪模糊帶兩側(cè)地震反射同相軸在氣煙囪模糊帶邊界發(fā)生中斷，內(nèi)部主體部分呈現(xiàn)雜亂或模糊反射特征，部分可觀察到明顯的同相軸下拉，這是典型的氣煙囪地震反射特征；雜亂和模糊反射上部通常出現(xiàn)空白反射帶，其上部普遍出現(xiàn)增強(qiáng)反射特征，代表自由氣體充注的“亮點(diǎn)”反射。氣煙囪模糊帶的頂部形態(tài)各異，當(dāng)氣體通過氣煙囪模糊帶垂向向上運(yùn)移至模糊帶頂部時(shí)，若氣體不發(fā)生擴(kuò)散，頂部形態(tài)通常為穹頂狀；當(dāng)氣體發(fā)生橫向擴(kuò)散時(shí)，模糊帶頂部外形也呈發(fā)散的花冠狀或囊狀[23-25]。從地震反射剖面上看，氣煙囪模糊帶“根部”向下延伸至T5反射層，因此其可能發(fā)源于珠海組或更深部的恩平組—文昌組[15-16]。

地震剖面顯示，自下而上，GMGS1鉆探區(qū)發(fā)育的氣煙囪模糊帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為3個(gè)部分：下部雜亂反射帶、中部空白反射帶及上部強(qiáng)振幅反射帶[9,23-25]。氣煙囪模糊帶多發(fā)育于T5之下的珠海組泥巖層，甚至可能源于文昌組—恩平組沉積層，向上刺穿T5、T4、T3和T2到達(dá)淺部。前人研究認(rèn)為，氣煙囪是地質(zhì)歷史時(shí)期深部流體向上運(yùn)移的有利通道[27-29]。同時(shí)，也說明該區(qū)曾經(jīng)存在著較強(qiáng)的超壓[16]。從地震剖面上可以觀察到，指示水合物存在的BSR分布與氣煙囪模糊帶具有較好的相關(guān)性，BSR通常出現(xiàn)在氣煙囪模糊帶的頂部，但是比氣煙囪模糊帶分布的范圍要大。這是因?yàn)?，BSR之下從深部運(yùn)移上來的流體在壓力減小的情況下發(fā)生氣液分離，在氣煙囪模糊帶頂部形成了天然氣的局部聚集，進(jìn)而達(dá)到過飽和而形成水合物，從而在氣煙囪模糊帶頂部產(chǎn)生了振幅較強(qiáng)的BSR。另外，由于鉆探區(qū)大多數(shù)氣煙囪模糊帶頂部到達(dá)淺層海底滑塌面，滑塌體在滑塌面上滑脫，使其成為一個(gè)大的破碎帶，帶內(nèi)沉積物孔滲性通常較好。因此，天然氣可以在該破碎帶內(nèi)進(jìn)行橫向運(yùn)移，造成強(qiáng)反射層范圍加大，說明氣煙囪模糊帶為深部流體向淺層運(yùn)移提供了較為有利的通道條件[9,23,25]。

GMGS3鉆探區(qū)氣煙囪模糊帶發(fā)育特征并沒有GMGS1鉆探區(qū)典型，但是氣煙囪模糊帶廣泛發(fā)育，部分地震剖面顯示氣煙囪模糊帶連片發(fā)育，同一剖面上能觀察到幾個(gè)大小不一的氣煙囪模糊帶的組合。除少部分氣煙囪模糊帶具有與GMGS1鉆探區(qū)氣煙囪模糊帶類似的柱狀外形外（圖3），大部分氣煙囪模糊帶主要呈現(xiàn)出雜亂、無定型的結(jié)構(gòu)，自下而上模糊帶范圍大小發(fā)生變化，頂部普遍發(fā)生擴(kuò)散，形成扇狀和枕狀外形。氣煙囪模糊帶內(nèi)部反射模糊、雜亂，可觀察到反射同相軸下拉現(xiàn)象，兩側(cè)同相軸在模糊帶發(fā)生中斷，模糊帶頂部地震反射增強(qiáng)，應(yīng)是氣體充注的體現(xiàn)。個(gè)別地震測(cè)線還識(shí)別出了疑似泥底辟，泥底辟內(nèi)部反射模糊、雜亂，無同相軸下拉的特征，而兩側(cè)地層則因泥源物質(zhì)上拱牽引而表現(xiàn)出同相軸上拉的特征（圖3）。該區(qū)泥底辟模糊帶通常與氣煙囪模糊帶相伴生，且伴生大量斷裂及裂縫構(gòu)造。

GMGS3鉆探區(qū)氣煙囪和疑似泥底辟模糊帶從地震剖面上尚無法確定其“根部”（與地震資料品質(zhì)有關(guān)），氣煙囪模糊帶越往深部，地震反射越雜亂，無法判斷其切穿層位。推測(cè)發(fā)育于T5反射層之下，向上刺穿T4、T3、T2、T1，部分測(cè)線氣煙囪模糊帶到達(dá)第四紀(jì)淺層。BSR在GMGS3鉆探區(qū)呈連續(xù)分布特征，大致與海底平行，且極性與海底相反；大多數(shù)BSR在橫向上反射波振幅強(qiáng)度及連續(xù)性有一定變化。但具強(qiáng)振幅反射特征的BSR通常位于氣煙囪模糊帶的頂部及周圍，二者空間匹配較好，氣煙囪模糊帶與伴生斷裂溝通了上部BSR，將深部氣體運(yùn)移疏導(dǎo)至水合物溫壓穩(wěn)定域。

3.2.2 斷層差異性對(duì)比

3.2.2.1 大尺度斷層

GMGS1鉆探區(qū)深部斷裂發(fā)育較少，主要在T5反射層之下識(shí)別出一些平板式的小型正斷層，其活動(dòng)性較差，斷距一般較小且切割地層厚度亦小（圖2）。中淺部的斷層發(fā)育程度增加，多分布在T3之上，以海底扇正斷層及海底滑塌形成的犁式正斷層為主。根據(jù)鉆探區(qū)的斷層的平面和剖面分布及發(fā)育特征[9,25]，鉆探區(qū)的斷層上部發(fā)育較多，下部發(fā)育少，上部斷層和下部斷層互相不溝通，難以構(gòu)成天然氣自深部向淺部運(yùn)移的垂向通道。與GMGS1鉆探區(qū)不同的是，GMGS3鉆探區(qū)發(fā)育溝源斷裂（圖4），在剖面上發(fā)育一條NWW向展布的繼承性正斷層（F1），其斷穿T2、T3、T4和T5并繼續(xù)向下延伸，推斷該斷層可能下切到深部的文昌組與恩平組烴源巖，可以作為深部天然氣向淺層運(yùn)移的垂向通道。需指出的是，通過LW3-1氣田附近的地震剖面解釋結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，在LW3-1氣田附近發(fā)育兩條相距較近的F2和F3溝源斷層，其走向NE，為正斷層，都切穿T2—T5這4個(gè)地震反射層位并向下延伸，可能切穿到深部恩平組和文昌組烴源巖。此外，在該鉆探區(qū)淺部地層中也發(fā)育多條斷層，且可以通過砂體與F2和F3斷層溝通。

因此，GMGS3鉆探區(qū)及東部鄰區(qū)發(fā)育的可溝通深部烴源巖的溝源斷裂，一方面可能成為深部熱成因天然氣的垂向運(yùn)移通道，直接疏導(dǎo)深部熱成因天然氣向上運(yùn)移；另一方面，斷層與海底滑塌形成的破碎帶或砂體構(gòu)成天然氣的復(fù)合疏導(dǎo)體系，當(dāng)深部熱成因天然氣到達(dá)淺層之后，可繼續(xù)通過海底滑塌形成的破碎帶在橫向上運(yùn)移聚集，進(jìn)而在水合物穩(wěn)定域內(nèi)形成水合物。而GMGS1鉆探區(qū)缺乏溝通深部古近紀(jì)烴源巖與淺層水合物穩(wěn)定域的溝源斷裂，限制了深層熱成因氣體向淺層運(yùn)移，進(jìn)而使得GMGS1鉆探區(qū)表現(xiàn)出氣源以微生物氣占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)而熱成因氣貢獻(xiàn)極少的結(jié)果[21,25]。

3.2.2.2 底辟伴生斷層

底辟和氣煙囪的發(fā)生通常伴隨深部的高溫超壓及到達(dá)淺層后的泄壓釋放，在底辟活動(dòng)過程中往往會(huì)造成地層的擾動(dòng)，在底辟四周及頂部通常會(huì)形成大量的底辟斷層和微裂縫。GMGS1鉆探區(qū)部分底辟模糊帶兩側(cè)及頂部能觀察到較發(fā)育的伴生斷層[9,23-25]，如過SH2 和SH3站位的地震剖面顯示（圖2），在花冠狀氣煙囪模糊帶的頂部和內(nèi)部伴生有多條底辟伴生斷層或裂隙，其應(yīng)是異常高壓條件下形成的流體壓裂，可以作為含氣流體的垂向運(yùn)移通道，從氣煙囪模糊帶內(nèi)部和兩側(cè)向上運(yùn)移的氣體能夠通過這些流體壓裂裂隙等通道繼續(xù)向氣煙囪模糊帶上部溫壓穩(wěn)定域中運(yùn)移聚集，進(jìn)而在氣煙囪模糊帶上部一定距離形成水合物[23-25]。

GMGS3鉆探區(qū)地震資料顯示，疑似泥底辟和氣煙囪模糊帶內(nèi)部和四周發(fā)育大量底辟伴生斷層，在疑似泥底辟模糊帶頂部還發(fā)育小型拱張斷裂；盡管GMGS3鉆探區(qū)同樣也發(fā)育與GMGS1鉆探區(qū)類似的產(chǎn)狀較緩的底辟伴生斷層，但大部分GMGS3鉆探區(qū)的底辟模糊帶伴生斷層與GMGS1鉆探區(qū)氣煙囪模糊帶伴生斷層存在明顯區(qū)別，前者以正斷層為主，斷層傾角大，產(chǎn)狀陡直，絕大部分?jǐn)鄬游挥贐SR下部，溝通了深部氣源與水合物穩(wěn)定域。因此，GMGS3鉆探區(qū)底辟模糊帶伴生斷層多起到垂向運(yùn)移通道的作用，提高了氣煙囪和泥底辟模糊帶的含氣流體運(yùn)移的效能。GMGS1氣煙囪模糊帶伴生斷層也以正斷層為主，但是斷層產(chǎn)狀相對(duì)平緩，以鏟式正斷層為主，斷距小，在地震剖面上構(gòu)成“Y”字形、樹枝狀等組合形態(tài)，呈曲折、斷續(xù)狀分布，斷層切穿地層厚度較小，且大部分伴生斷層并未與BSR直接溝通，而是與模糊反射帶在側(cè)向及頂部溝通，更多地體現(xiàn)出側(cè)向運(yùn)移疏導(dǎo)通道的作用，進(jìn)而拓寬了含氣流體運(yùn)移范圍或?yàn)樘烊粴獾膫?cè)向運(yùn)移與儲(chǔ)集提供了通道和空間[23,25]。

3.2.2.3 海底滑塌斷層

神狐海域上新世—第四紀(jì)海底滑坡異常發(fā)育，滑坡體在空間上相互疊置[30]，這些海底滑坡形成了初始的區(qū)域滑坡面，神狐海域所發(fā)現(xiàn)的BSR大多位于滑坡面附近或者與滑坡面基本重合[19,25]（圖2、3、5）。海底滑坡致使滑坡碎屑均一化，形成具有較大孔隙度和滲透率的地層，不但為淺層氣的側(cè)向運(yùn)移提供了良好的疏導(dǎo)體系，還擴(kuò)大了水合物形成的孔隙空間；同時(shí)在海底滑坡內(nèi)部往往因塊體的運(yùn)移，產(chǎn)生擠壓褶皺和滑塌斷層，使得地層穩(wěn)定性遭到破壞，因而當(dāng)海底滑坡發(fā)生時(shí)，水合物能夠存在的穩(wěn)定條件會(huì)被破壞，在頂界，由于溫度的升高，氣體溶解度降低，游離氣逸出，水合物由頂部開始分解，可以沿著滑移面和滑塌斷層運(yùn)移，甚至滲漏逸散至海底，從而降低了水合物氣體飽和度，影響水合物成藏。從地震剖面可以觀察到（圖5），GMGS1鉆探區(qū)海底滑塌斷層比GMGS3鉆探區(qū)更為發(fā)育，可能造成GMGS1鉆探區(qū)部分站位水合物分解，氣體沿滑脫斷層逸散，降低水合物飽和度甚至破壞水合物藏；而GMGS3鉆探區(qū)海底滑塌斷層相對(duì)發(fā)育較少，氣體保存較好，最終使得該區(qū)滑塌面附近富集水合物且水合物飽和度相對(duì)GMGS1鉆探區(qū)整體偏高。

3.3 含氣流體疏導(dǎo)效能預(yù)測(cè)

GMGS3鉆探巖心水合物分解氣及釋壓空隙氣（從巖心氣脹空隙抽出的氣體）地球化學(xué)分析結(jié)果表明[21]，天然氣以甲烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但在部分站位還檢測(cè)到一定量的乙烷和丙烷等重?zé)N，相較于GMGS1鉆探區(qū)水合物分解氣氣體組分中重?zé)N含量明顯升高；且氣源成因判識(shí)表明，GMGS3鉆探區(qū)水合物氣源以微生物氣和熱成因的混合成因?yàn)橹?，熱成因氣?duì)水合物成藏具有重要貢獻(xiàn)，相較于GMGS1鉆探區(qū)，GMGS3鉆探區(qū)熱成因氣對(duì)水合物成藏的貢獻(xiàn)更大。兩個(gè)鉆探區(qū)地理位置相接，區(qū)域構(gòu)造沉積特征差異較小，二者同屬于白云凹陷富生烴凹陷，但是水合物氣源卻顯示出較明顯的差異。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，從含氣流體運(yùn)移通道的類型來看，GMGS1鉆探區(qū)以氣煙囪模糊帶和中小尺度斷層作為主要的運(yùn)移路徑，缺乏溝源斷裂，而GMGS3鉆探區(qū)更靠近東部底辟構(gòu)造和溝源斷層發(fā)育的區(qū)域。從上述氣體運(yùn)移通道發(fā)育地質(zhì)特征的差異結(jié)果得知，相較于GMGS1鉆探區(qū)，GMGS3鉆探區(qū)內(nèi)的通道運(yùn)移效能更高，更有利于源自深部的熱成因氣沿著底辟和斷層垂向運(yùn)移至水合物穩(wěn)定帶內(nèi)形成更高飽和度的水合物。

GMGS1鉆探區(qū)水合物主要是呈浸染狀存在于細(xì)粒的沉積物之中，水合物分布不均，表明該區(qū)水合物成藏是一個(gè)分散式系統(tǒng)。前人研究表明，底辟和氣煙囪模糊帶等流體輸導(dǎo)系統(tǒng)是聚集性流體（天然氣）運(yùn)移疏導(dǎo)的優(yōu)良通道，然而，GMGS1鉆探區(qū)鉆探站位顯示向上運(yùn)移的甲烷通量較低[31]，這一矛盾現(xiàn)象暗示氣煙囪模糊帶可能不是該鉆探區(qū)聚集性流體運(yùn)移疏導(dǎo)的高效通道，需要進(jìn)一步分析含氣流體運(yùn)移疏導(dǎo)通道的運(yùn)移效率[9]。

毗鄰GMGS3鉆探區(qū)的LW3-1氣田成藏地質(zhì)特征分析表明[9,25]，斷層在深部油氣疏導(dǎo)及運(yùn)聚成藏過程中起到了至關(guān)重要的作用，文昌組和恩平組烴源巖生成的成熟—高熟油氣通過斷層向上覆儲(chǔ)層中運(yùn)移，而處在LW3-1氣田油氣泄壓區(qū)內(nèi)的GMGS3鉆探區(qū)熱成因氣體在水合物成藏中的作用可能表明，鉆探區(qū)內(nèi)所發(fā)育的溝源斷裂與氣煙囪模糊帶等流體疏導(dǎo)通道互相匹配，起到高效運(yùn)移疏導(dǎo)深部天然氣的作用，來自白云凹陷深部古近紀(jì)烴源巖生成的熱成因天然氣通過溝源斷裂，氣煙囪及泥底辟模糊帶等垂向疏導(dǎo)通道運(yùn)移至淺層溫壓穩(wěn)定域中形成水合物，考慮到GMGS1鉆探區(qū)氣煙囪模糊帶運(yùn)移深部氣體的效率相對(duì)較低，GMGS3鉆探區(qū)溝源斷裂對(duì)水合物氣源的疏導(dǎo)占主導(dǎo)地位。此外，不同運(yùn)聚體系的組合樣式也會(huì)造成流體疏導(dǎo)體系效能的差異。GMGS1鉆探區(qū)主要是通過氣煙囪模糊帶對(duì)深部氣體的運(yùn)移疏導(dǎo)，淺層斷層和深部斷層缺乏溝通，深部氣體難以大規(guī)模運(yùn)移疏導(dǎo)，水合物氣源最終表現(xiàn)出以淺層生物氣為主；而GMGS3鉆探區(qū)溝源斷裂、底辟和氣煙囪模糊帶、底辟高角度斷層等組合發(fā)育，對(duì)深部氣體的運(yùn)移疏導(dǎo)效率更高，應(yīng)該是導(dǎo)致GMGS3鉆探區(qū)熱成因天然氣對(duì)水合物的成藏貢獻(xiàn)高于GMGS1鉆探區(qū)的原因之一。

3.4 運(yùn)聚體系與水合物賦存關(guān)系對(duì)比

水合物運(yùn)聚體系發(fā)育類型及特征是水合物鉆前站位選擇的重要依據(jù)，兩鉆探區(qū)站位選擇均是在水合物運(yùn)聚體系較發(fā)育的位置，且多種類型的運(yùn)聚通道與BSR的空間耦合關(guān)系均較好[9,21,23-25]，然而GMGS1和GMGS3鉆探區(qū)實(shí)際鉆探結(jié)果表明，水合物具有不均勻分布的特征，在水合物運(yùn)聚體系較發(fā)育的站位并非均能鉆獲一定飽和度的水合物甚至未能鉆獲水合物樣品。這一現(xiàn)象不僅說明水合物富集成藏可能還存在除運(yùn)聚體系之外的控制因素，也說明運(yùn)聚體系與水合物賦存關(guān)系復(fù)雜，還需結(jié)合其他因素綜合研究。

GMGS1航次鉆后分析發(fā)現(xiàn)，雖然花冠狀模糊反射帶在該區(qū)的分布和發(fā)育有限，但是其與水合物的形成和富集及分布有著密切關(guān)聯(lián)[24]，鉆遇水合物的SH2、SH3、SH7站位均位于花冠狀氣煙囪模糊反射帶附近，而沒有鉆獲水合物的站位，在相應(yīng)地震反射剖面上也未識(shí)別出這種花冠狀的氣煙囪模糊帶（圖2）。氣煙囪模糊帶與水合物這種良好對(duì)應(yīng)關(guān)系表明，模糊帶頂部氣體擴(kuò)散越明顯，可能表明氣源向溫壓穩(wěn)定域充注量越大，越容易形成水合物。

GMGS3鉆探區(qū)所有站位均獲得水合物顯示，但是不同站位水合物飽和度差異較大，即存在差異聚集的特征，進(jìn)一步分析相對(duì)高飽和度水合物（飽和度約為60%）產(chǎn)出站位（W17、W18、W19等）發(fā)現(xiàn)，在BSR下部不僅發(fā)育氣煙囪和底辟模糊帶等通道，還在這些通道的側(cè)翼和頂部發(fā)育大量的高角度底辟伴生斷層，溝通了BSR下部氣源與淺層溫壓穩(wěn)定域[21]，但不同類型疏導(dǎo)通道的有效組合才能形成和富集相對(duì)高飽和度的水合物，而在其他部分站位氣煙囪等發(fā)育并不典型，僅表現(xiàn)出模糊或雜亂的反射特征，對(duì)深部氣源的運(yùn)聚疏導(dǎo)的效能尚有待進(jìn)一步研究。此外，部分站位還存在溝通BGHSZ與海底的滑塌斷層，可能在海底滑坡發(fā)生過程中導(dǎo)致水合物分解，致使部分氣體沿滑塌斷層運(yùn)移逸散至海底，最終導(dǎo)致水合物飽和度降低，這種效應(yīng)可能在GMGS1鉆探區(qū)內(nèi)部分未鉆獲水合物站位中也有體現(xiàn)。

3.5 水合物成藏模式差異

根據(jù)上述兩個(gè)鉆探區(qū)水合物運(yùn)聚體系的綜合對(duì)比分析及鉆探結(jié)果，結(jié)合白云凹陷油氣成藏地質(zhì)特征分析，筆者認(rèn)為兩個(gè)鉆探區(qū)水合物成藏機(jī)制之所以存在差異，在于其發(fā)育了不同的疏導(dǎo)體系。GMGS1鉆探區(qū)水合物氣源以生物成因氣占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，熱成因氣貢獻(xiàn)極少，原因在于該區(qū)離白云凹陷中心相對(duì)GMGS3鉆探區(qū)更遠(yuǎn)，且該區(qū)未發(fā)育溝通深部烴源巖與淺部水合物溫壓穩(wěn)定域的溝源斷裂，氣煙囪模糊帶對(duì)氣源的運(yùn)移疏導(dǎo)效能有限，即使有深部熱成因氣運(yùn)移疏導(dǎo)至淺層，但該區(qū)發(fā)育海底滑塌斷層且和氣煙囪模糊帶伴生斷層相溝通，導(dǎo)致氣體沿氣煙囪模糊帶伴生的鏟式正斷層發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，甚至運(yùn)移疏導(dǎo)至淺層滑塌斷層中發(fā)生逸散，氣源供給的減少使得部分水合物儲(chǔ)層中無法聚集足夠量的天然氣而未能形成水合物藏，這應(yīng)該是導(dǎo)致GMGS1鉆探區(qū)部分站位未發(fā)現(xiàn)水合物的原因[9,23,25]。

綜上所述，筆者總結(jié)并對(duì)比了兩個(gè)鉆探區(qū)水合物成藏模式（圖6）。就GMGS1鉆探區(qū)而言，來自白云凹陷深部的部分熱成因氣體通過氣煙囪模糊帶向上運(yùn)移，一部分氣體通過孔滲性較好的砂體發(fā)生了橫向運(yùn)移或者被儲(chǔ)層所捕獲，剩余的氣體繼續(xù)向淺層運(yùn)移，當(dāng)遇到氣煙囪模糊帶側(cè)向的伴生斷層時(shí)，氣體發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，繼續(xù)運(yùn)移至海底滑塌斷層之中發(fā)生逸散，剩下的少部分熱成因氣與淺層原地生物成因氣混合繼續(xù)沿氣煙囪模糊帶及其頂部的伴生斷層運(yùn)移至水合物穩(wěn)定域，從而形成水合物藏（圖6-a）。而GMGS3鉆探區(qū)溝源斷裂發(fā)育，且底辟、氣煙囪模糊帶與伴生高角度斷裂等組合匹配對(duì)氣體的運(yùn)移效能相對(duì)于GMGS1鉆探區(qū)可能更高，促使熱成因氣貢獻(xiàn)顯著增強(qiáng)，一方面，天然氣在斷層附近溫壓條件適宜的場所即可被捕獲而形成水合物；另一方面，當(dāng)氣體運(yùn)移遇到氣煙囪和泥底辟模糊帶通道時(shí)則繼續(xù)向淺部地層運(yùn)移，熱成因氣則與淺層生物氣混合后向淺層水合物溫壓穩(wěn)定域運(yùn)聚成藏[11,21,32]（圖6-b）。因此，雖然GMGS1和GMGS3鉆探區(qū)均處在白云富生烴凹陷且相距甚近，區(qū)域地質(zhì)背景及構(gòu)造沉積充填特征相同，但局部地質(zhì)地貌及沉積物和運(yùn)聚疏導(dǎo)系統(tǒng)條件的差異，亦可導(dǎo)致同一地質(zhì)背景下兩個(gè)相距很近的鉆探區(qū)水合物礦體差異明顯，其中含氣流體運(yùn)移通道類型、發(fā)育演化特征和運(yùn)移效能的差異，可能是導(dǎo)致二者在氣體來源及運(yùn)聚富集程度等出現(xiàn)較大差異的重要原因，故最終造成了兩個(gè)鉆探區(qū)鉆探結(jié)果的差異。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）GMGS1鉆探區(qū)主要發(fā)育氣煙囪模糊帶、不同類型斷裂體系運(yùn)聚通道，但淺層和深部斷層缺乏溝通，深部古近紀(jì)熱成因氣體向淺層溫壓穩(wěn)定域的運(yùn)移效能較低。GMGS3鉆探區(qū)發(fā)育了包括氣煙囪與泥底辟模糊帶、底辟伴生斷層、高角度溝源斷裂及第四紀(jì)滑塌斷層等多種類型的運(yùn)聚疏導(dǎo)體系，溝源斷裂對(duì)深部古近紀(jì)烴源巖生成的氣體運(yùn)移疏導(dǎo)效能高，造成熱成因氣對(duì)水合物成藏的貢獻(xiàn)要大于GMGS1鉆探區(qū)。

2）GMGS3鉆探區(qū)氣煙囪模糊帶發(fā)育特征沒有GMGS1鉆探區(qū)典型，但大部分氣煙囪模糊帶具有類似GMGS1鉆探區(qū)的柱狀規(guī)則外形，呈現(xiàn)出雜亂或模糊反射，自下而上氣煙囪模糊帶范圍大小基本未發(fā)生變化，而GMGS1鉆探區(qū)氣煙囪模糊帶頂部形成囊狀、花狀等外形，代表氣體發(fā)生了橫向擴(kuò)散。

圖6 神狐海域GMGS1（a）與GMGS3（b）鉆探區(qū)水合物成藏模式對(duì)比圖（圖b據(jù)本文參考文獻(xiàn)[32]修改）

3）GMGS3鉆探區(qū)底辟伴生斷層多起到垂向運(yùn)移通道的作用，與氣煙囪和泥底辟模糊帶組合匹配并提高了含氣流體運(yùn)移的效能。GMGS1鉆探區(qū)氣煙囪模糊帶伴生斷層更多地體現(xiàn)出側(cè)向運(yùn)移疏導(dǎo)通道的作用，拓寬了天然氣的側(cè)向運(yùn)移范圍。

4）GMGS1與GMGS3鉆探區(qū)均位于白云富生烴凹陷，地質(zhì)背景及沉積充填特征相同，但是含氣流體運(yùn)移通道類型及其組合、發(fā)育特點(diǎn)和運(yùn)移效能的差異，使得二者在氣源疏導(dǎo)類型及氣體供給量有所不同，最終促使神狐地區(qū)水合物差異性聚集成藏。

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