琼东南盆地已发现多个大中型气田，证实盆地天然气资源丰富^[1-2]。琼东南盆地常规天然气勘探主要针对流体运移通道发育的中深层断陷期及断拗期地层，而对浅层裂后热沉降期地层关注度不高，浅部地层以浅海—深海相泥岩沉积为主，构造活动微弱，常作为区域盖层。近年来，随着国内外深水天然气勘探和天然气水合物调查程度的不断深入，研究人员发现中深层天然气与浅层水合物之间存在密切联系，例如在墨西哥湾、阿拉斯加、加拿大、里海及黑海等地区采集的水合物样品气源分析为热解气^[3-4]，证实浅层存在流体运移通道，可以将中深层天然气疏导至浅层形成天然气水合物。琼东南盆地开展的水合物调查也发现热解气对该区水合物成藏具有重要的贡献^[5-7]，可见琼东南盆地浅层也存在流体运移通道。浅层流体运移通道是联系中深层天然气和浅层水合物的纽带，因此，对琼东南盆地流体运移通道发育特征开展研究，不但可以帮助圈定浅层水合物有利发育区，也可以为中深层天然气勘探提供指示，具有重要的研究价值和意义。

相对常规天然气勘探而言，水合物调查更关注浅层流体运移通道的发育情况。南海北部陆缘盆地深水区具备较好的水合物发育条件^[8]，以往很多学者对其浅层流体运移通道做了大量的工作^[9-21]，识别出多种类型的浅层流体运移通道并建立了相应的水合物成藏模式。但是，前人研究多聚焦在水合物调查较为成熟的珠江口盆地，而对于南海北部陆缘西端的琼东南盆地，由于基础地震资料较少，品质较差，对浅层流体运移通道的研究多集中在几种运移模式的探讨上，缺少对全盆地浅层流体运移通道类型、分布、空间组合及其与中深层气源沟通的系统分析，因而制约了对琼东南盆地水合物藏分布的认识。本文基于琼东南盆地石油地质认识和区域连片三维地震资料，对盆地浅层流体运移通道进行了精细识别和刻画，分析了盆地流体运移通道发育特征及其对水合物成藏的控制作用，以期为琼东南盆地水合物调查以及常规天然气勘探提供参考。

琼东南盆地位于南海北部拉张裂陷型大陆边缘西端，是在中生代基底上发育的新生代陆内裂陷盆地，其北靠海南隆起，南接西沙隆起，西部与莺歌海盆地相邻，东部通过西沙海槽与南海西北次海盆相通，整体呈NE—SW向展布^[22]，盆地面积近8×10⁴ km²，水深80～3 000 m，深水区（>300 m）面积约5×10⁴ km²。按照区域构造特征，琼东南盆地划分为北部坳陷、中部隆起、中央坳陷、南部隆起4个一级构造单元，进一步可划分为13个凹陷和多个凸起、低凸起，形成“隆坳相间、多凸多凹”的构造格局（图1）。盆地新生代沉积最大厚度位于乐东凹陷沉积中心，沉积厚度达15 km。

图  1  琼东南盆地构造区划及地层综合柱状图

Figure 1.  Tectonic map with integrated stratigraphic column of the Qiongdongnan Basin

琼东南盆地具有明显的“下断上拗”双层结构，以区域不整合面T60（23 Ma）为界划分为上、下两大构造层，下构造层为古近纪断陷期和断拗期沉积，上构造层为新近纪裂后热沉降沉积^[23]。始新世—早渐新世为琼东南盆地强断陷期，发育一系列NE向控凹大断层，琼东南盆地形成“多凸多凹”的构造格局，这一时期盆地接受了始新统湖相、下渐新统海陆过渡相沉积^[24]，是琼东南盆地的主力烃源岩层。晚渐新世盆地进入断拗期，在SN向伸展应力场作用下盆地内部发育众多近EW向断层，早期NE向断层继承性斜向伸展，这一时期盆地发育上渐新统滨海相—浅海相沉积，晚渐新世末断裂活动逐渐减弱。中新世琼东南盆地进入裂后热沉降期，断裂活动进一步减弱，盆地“多凸多凹”地貌逐渐消失，形成统一沉积体系，从盆地边缘到内部接受了滨浅海相到半深海相的连续沉积，中央坳陷内部逐步形成横贯琼东南盆地的中央峡谷^[25]。上新世—第四纪琼东南盆地陆架陆坡体系成熟，盆地大部分进入半深海—深海相沉积环境，沉积中心由东向西逐渐迁移，中央坳陷中、西部接受了巨厚的沉积，断裂活动仅在局部发育，盆地东部上新世—第四纪沉积层较薄，断层活动相对较强。

本文基于琼东南盆地石油地质认识和区域连片三维地震资料分析认为，琼东南盆地浅层流体运移通道主要包括断层、裂隙、气烟囱、侵蚀不整合面和盆缘大型储集体，它们共同组成了盆地浅层的流体运聚系统。以下重点对琼东南盆地流体运移通道发育特征进行分析。

琼东南盆地断至第四系的浅层断层主要分布在各凹陷边缘，凹陷内部不发育（图2），多为盆地控凹大断层晚期活动的结果，因此，琼东南盆地浅层断层常与深部大断层连通，形成自深部崖城组至第四系的垂向运移通道，可以将深部油气输送至浅部地层成藏。琼东南盆地北部坳陷浅层断层发育规模有限，主要分布在崖南凹陷西部、崖北凹陷北部和松东凹陷东北部；中央坳陷浅层断层主要分布在陵水凹陷北缘和松南凹陷北缘，呈雁列式展布，为中央坳陷控坳断层晚期活动的结果，断层发育规模有限，局部可见与断层匹配发育的地震强振幅异常体（图3），反映深部油气沿断层运移至浅层；南部隆起东部浅层断层较为发育，多为隆起区残留凹陷的控凹断层，部分断层断至海底，控制现今海底地形地貌（图3）。琼东南盆地浅层断层整体具有东强西弱的发育特征，盆地西部乐东-陵水凹陷热沉降期沉积速率快、厚度大，浅层断层不发育；盆地中东部热沉降期沉积厚度逐渐变薄，浅层断层逐渐增多，特别是南部隆起东部和长昌凹陷浅层断层最为发育。此外，松南低凸起南部发育一条NE向延伸的浅层断层，平面上该断层横穿3个气烟囱构造，与气烟囱构造匹配发育（图2）；垂向上该断层与陵水凹陷东次洼控洼断层相接，是差异沉降作用导致该控洼断层晚期活动的结果，断层向上断至第四系（图4）。该断层与气烟囱匹配连通形成该区重要的浅层流体运聚系统，深部油气汇聚至松南低凸起南部大型构造脊后，即可沿断层与气烟囱形成的垂向运聚系统运移至浅层天然气水合物稳定域成藏。

图  2  琼东南盆地浅层流体运移通道分布图

Figure 2.  Distribution of shallow fluid migration channels in the Qiongdongnan Basin

图  3  琼东南盆地浅层断层地震时间剖面

Figure 3.  Seismic time sections of shallow faults in the Qiongdongnan Basin

图  4  过中央峡谷地震时间剖面

Figure 4.  Seismic time section across the Central Canyon

除晚期继承性活动的控凹断层外，琼东南盆地浅层还发育一种特殊的断层−多边形断层。多边形断层一般发育于细粒沉积物中，由一系列具有微小断距的张性断层组成，断层平面上相互交织呈多边形形态^[26-30]。笔者利用琼东南盆地连片三维地震资料对多边形断层进行了整体刻画，分析表明，琼东南盆地多边形断层呈规律性发育。琼东南盆地多边形断层集中分布在南部深水区，沿南部隆起北缘呈带状分布，分布面积近3×10⁴ km²，其中盆地中西部多边形断层主要发育在中央峡谷以南的陵南-松南低凸起，中央峡谷北侧不发育，而盆地东部主要发育在宝岛-长昌凹陷内，中央峡谷两侧均发育（图2）。琼东南盆地多边形断层多由近EW向和SN向2组近正交断层组成。近EW向断层延伸距离较长，表现为向凹陷内部倾斜的顺向正断层，对SN向断层有明显的控制作用；SN向断层延伸距离短但发育数量比EW向断层多（图5）。琼东南盆地多边形断层为层间断层，主要发育于中新统，部分断层向下可断至渐新统，少数断层可断至上新统（图3）。虽然琼东南盆地多边形断层不能直接沟通深部烃源，但是其广泛且密集发育于热沉降期沉积盖层内，降低了盖层的封闭性，其与下部断陷期断层及砂体的连通有利于深部油气突破上部盖层向浅部运移，上新统局部可见与之匹配发育的流体管道和地震强振幅异常体（图3）。

图  5  琼东南盆地松南低凸起方差体沿T40层切片

Figure 5.  Variance slice along T40 layer of Songnan Low Uplift in the Qiongdongnan Basin

气烟囱构造是地层深部热流体在超压驱动下刺穿上覆地层薄弱带而形成的一种特殊地质现象，裂隙是构造活动或超压导致地层垂向破裂形成的，气烟囱与裂隙均是由盆地深部向浅层发育的垂向运移通道，因此可以将深部油气输送至浅层成藏，二者是超压盆地流体向浅层运移的重要通道^[31-33]。本文根据气烟囱及裂隙地震反射特征对其进行刻画，在琼东南盆地发现多个气烟囱和裂隙发育区。琼东南盆地气烟囱成群成带分布，平面上单个气烟囱常呈圆形或椭圆形，多个气烟囱组合在一起呈串珠状分布（图2），剖面上常表现为垂向分布的柱状或蘑菇状模糊带。琼东南盆地气烟囱构造发育规模差异较大，规模较大的气烟囱构造主要发育在陵南-松南低凸起上，气烟囱从基底刺穿至近海底地层，内部地震同相轴下拉明显且可识别出断层、裂隙等垂向通道，顶部发育众多流体管道，部分流体管道可上冲至海底形成麻坑，气烟囱周缘及顶部常发育地震强振幅异常体，反映气烟囱内部及其周缘流体运移活跃（图6）。规模相对较小的气烟囱构造多分布在中央坳陷内部，气烟囱刺穿地层厚度有限，内部或无明显的同相轴下拉现象，仅表现为一垂向模糊带，该类气烟囱也常与地震强振幅异常体匹配发育，证实其也具有流体疏导作用。

图  6  琼东南盆地陵南低凸起气烟囱典型地震时间剖面

Figure 6.  Typical seismic time sections showing gas chimneys of Songnan Low Uplift in the Qiongdongnan Basin

琼东南盆地规模较大的气烟囱构造主要分布在松南-陵南低凸起基底隆起之上，这与莺歌海盆地底辟（气烟囱）多发育于坳陷内不同。已钻井揭示松南-陵南低凸起基底隆起区较其他区域存在更活跃的热流活动，同时基底隆起区上覆沉积盖层受局部张应力作用封盖能力较差，深部热流体在这一区域更容易突破上覆盖层发生大规模的流体底辟活动，这可能是琼东南盆地气烟囱多发育在基底隆起区的一个重要原因。此外，乐东-陵水凹陷是琼东南盆地超压的中心，向其南北两侧隆起区逐渐过渡为正常压力，乐东-陵水凹陷北部控坳断层是重要的泄压通道，而南缘基本为缓坡区，缺乏延伸距离长、活动时间久的泄压大断层，集中发育的气烟囱构造可能是该区压力释放的结果。

裂隙因发育规模较小、基本未错断地层且近乎直立而不容易像断层一样在常规地震资料上识别出来，利用蚂蚁体、方差体及曲率体等地球物理手段可对其进行刻画表征。分析表明琼东南盆地气烟囱内部及其周缘裂隙非常发育，在气烟囱内部呈网状密集分布，烟囱周缘呈条带状展布（图7）。除气烟囱外，乐东-陵水凹陷超压盖层内部裂隙也非常发育，该层系缺乏沟源断层和大型疏导体，超压的发育促进了裂隙的形成，裂隙是该层系重要的运移通道，该区中浅层气藏的发现证实了裂隙的存在及其流体疏导能力。

图  7  蚂蚁体立体显示图

Figure 7.  Stereo display diagram of ant body

不整合面上下地层通常具有高孔渗及明显的岩性差异特征，可作为流体运移的重要通道。常规的沉积层之间形成的不整合面只能将流体限定在固定的层段内斜向运移，而大型的侵蚀不整合面倾角大、展布广，垂向上可以穿过多套地层，流体沿其运移时可实现由深部地层向浅层的运移。琼东南盆地中央坳陷发育横贯盆地的中央峡谷。中央峡谷发育规模大、持续时间长，其与围岩呈侵蚀不整合接触，在中央坳陷内形成切过多套地层的大型侵蚀不整合面，地震资料上表现为强振幅连续反射特征（图4）。中央峡谷形成的侵蚀不整合面分布范围很广，空间上常与盆地内的断层、气烟囱和裂隙等垂向运移通道连通，构成浅层运聚系统，盆地深部的热解气进入中央峡谷后，一方面在中央峡谷内的圈闭聚集形成多个大中型气田，另一方面也可以沿着侵蚀不整合面以及其构建的浅层运聚系统向浅部地层疏导。中央峡谷中东段切穿地层更深、不整合面倾角更大、分布范围更广，因此，中东段侵蚀不整合面垂向疏导能力更强。

盆地边缘发育的扇三角洲、三角洲等大型储集体可延伸至盆地内部，上倾方向可延伸至基底暴露区，其与盆地内部沟源断层组合构成盆缘大型储集体+沟源断层的流体运移通道，该类运移通道可以将深层油气运移至盆地边缘浅部地层，甚至泄漏至海底形成油气苗^[34]。琼东南盆地古近纪处于断陷期，盆地边缘发育的扇三角洲、三角洲等储集体多填充在盆地边缘的凹陷内，很难越过凸起区进入盆地中心大面积分布。新近纪琼东南盆地各凹陷逐渐填平补齐，盆地边缘发育的大型储集体可延伸至盆地腹部，与沟源断层匹配形成流体侧向运移通道（图8），因此，琼东南盆地盆缘大型储集体+沟源断层的运移通道主要发育于新近系。新近纪琼东南盆地北部发育多个海南物源大型三角洲沉积，纵向上多期三角洲叠置，形成近物源富砂沉积，横向上延伸距离较长，最远可推进至中央坳陷北缘，其与北部坳陷、中央坳陷沟源断层匹配形成盆缘大型储集体+沟源断层的侧向运移通道。盆地南部南沙隆起区及南部隆起新近系逐渐淹没于水下，缺乏大型物源供给，因此，盆地南部不发育盆缘大型储集体。

图  8  琼东南盆地北缘典型地震时间剖面

Figure 8.  Typical seismic time section in the northern margin of the Qiongdongnan Basin

综上所述，琼东南盆地浅层流体运移通道主要包括浅层断层、气烟囱、裂隙、侵蚀不整合面和盆缘大型储集体，多种类型浅层流体运移通道空间上常常组合在一起形成浅层运聚系统。琼东南盆地不同区域构造演化、沉积充填特征不同，运移通道的发育类型、发育规模及其空间组合形式也不相同（表1）。

琼东南盆地陵南-松南低凸起一线浅层流体运移通道最为发育，发育断层（多边形断层）、气烟囱、裂隙等多种类型的运移通道，同时，中央峡谷从该区北部穿过，其形成的侵蚀不整合面自西向东逐渐扩大且下切逐渐加深。因此，该区东部松南低凸起周缘发育“断层（多边形断层）+气烟囱+裂隙+侵蚀不整合面”的浅层运聚系统（图4），西部陵南低凸起发育“断层（多边形断层）+气烟囱+裂隙”的浅层运聚系统。

中央坳陷西部新近系沉积巨厚，断层不发育，裂隙是该区浅层主要的流体运移通道；而中央坳陷东部新近系沉积较薄，浅层断层和多边形断层较为发育；因此，中央坳陷西部主要发育“裂隙+侵蚀不整合面”的浅层运聚系统，而东部主要发育“断层（多边形断层）+侵蚀不整合面”的浅层运聚系统。

琼东南盆地北部浅水区气烟囱较少，火山零星发育，浅层断层仅在大的控凹断裂周缘有限分布，流体运移通道较不发育。浅水区北部发育多期次海南物源大型三角洲沉积，且该区具有北高南低的地形特征，因此，浅水区主要发育“盆缘大型储集体+沟源断层”的流体斜向运聚系统。

天然气水合物成藏规模主要取决于赋存场所（水合物稳定域）的发育和充足的气源供给。赋存场所控制着矿藏的发育范围，气源供给决定了矿藏的丰度和饱和度，二者的时空耦合配置是水合物规模成藏的必备条件。琼东南盆地水合物稳定域厚度较薄，稳定域内气源不足以支撑水合物规模成藏，需要下部生物气或热解气的充足供给，因此，盆地浅层流体运移通道的发育对水合物成藏至关重要。

琼东南盆地发育浅层断层、气烟囱、裂隙、侵蚀不整合面和盆缘大型储集体等多种类型的浅层流体运移通道，不同类型运移通道沟通深部烃源能力不同，因此，不同类型浅层流体运移通道对天然气水合物矿藏分布的控制能力也不一样。控凹大断层晚期活动形成的浅层断层、气烟囱和裂隙多沟通深部烃源，对天然气水合物气源的疏导能力强，因此多控制着天然气水合物矿藏的分布；多边形断层和侵蚀不整合面虽然也能起到流体垂向运移的作用，但是该类运移通道多限制在固定层段内发育，需与深部运聚系统沟通才能实现油气大规模、长距离垂向运移；而盆缘大型储集体与沟源断层组合虽然能将琼东南盆地深部油气通过“垂向+斜向”运移的方式运移至盆地北缘浅部地层，但是盆地北缘为浅水区，不具备天然气水合物成藏条件。因此，控凹大断层晚期活动形成的断层、气烟囱和裂隙等流体运移通道发育且与天然气水合物稳定域匹配的地区，是天然气水合物勘探的重点区。陵南-松南低凸起是琼东南盆地浅层断层、气烟囱和裂隙等流体运移通道最为发育的地区，也是深部热解气的一个汇聚中心，一方面，陵南-松南低凸起发育“断层（多边形断层）+气烟囱+裂隙”的浅层运聚系统，该套垂向运聚系统自基底发育至第四系，深部热解气汇聚于陵南-松南低凸起之上后容易沿着气烟囱、断层等发达的垂向流体运移通道向浅层运移，另一方面，深部热解气沿着气烟囱、裂隙等垂向运移通道进入中央峡谷后除了在峡谷内圈闭聚集形成气藏外，也可以沿着峡谷壁侵蚀不整合面、断层、气烟囱构建的浅层运聚系统进入浅层水合物稳定域，因此，陵南-松南低凸起浅层具有充足的气源供给，该区浅层富砂储集体是水合物规模成矿非常有利的场所^[35]。此外，中央坳陷东部浅层流体运移通道也较为发育，适合水合物规模成藏，特别是松南-宝岛凹陷北部陆坡区，该区下部发育断层、气烟囱、裂隙等运移通道，浅层发育重力流富砂沉积，地震资料上可识别出横穿地层的典型BSR（图9），具备优越的水合物成藏条件。

图  9  琼东南盆地陆坡区、深海平原区水合物目标地震特征

Figure 9.  Seismic characteristics of hydrate exploration targets on the continental slope and deep sea plain of the Qiongdongnan Basin

琼东南盆地浅层流体运移通道发育特征对天然气水合物类型具有重要的影响。琼东南盆地发育孔隙型水合物和裂缝型水合物，中央坳陷南缘发育的气烟囱构造是裂缝型水合物最为有利的发育场所，深部天然气通过气烟囱向上运移至水合物稳定域时会在气烟囱内断层、裂缝及上部流体管道内形成裂缝型水合物。而当浅层流体运移通道与稳定域内海底扇、水道等重力流富砂储集体沟通时，天然气进入储集体形成孔隙型水合物。

此外，琼东南盆地浅层流体运移通道对中深层常规天然气勘探也具有重要的指示作用。琼东南盆地水合物规模成藏离不开深部充足的气源供给，浅层水合物富集区常常也是深部热解气汇聚区，琼东南盆地多个水合物目标与已发现中深层气藏相伴生（图10），浅层流体运移通道是联系二者的重要纽带，可作为寻找常规气藏的重要指引。但是，由于浅层流体运移通道破坏了沉积盖层的封闭性，在利用浅层运移通道寻找中深层气藏时还需对其发育规模、分布位置、疏导能力、疏导时间及与中深层勘探目标匹配关系等方面加以研究。

图  10  琼东南盆地气烟囱构造典型时间剖面

Figure 10.  Typical gas chimney time section in the Qiongdongnan Basin

（1）基于琼东南盆地连片三维地震资料的研究表明，琼东南盆地深水区浅层流体运移通道比较发育，主要包括断层、气烟囱、裂隙、侵蚀不整合面和盆缘大型储集体，多种类型运移通道空间上常常组合在一起，共同构成盆地的浅层流体运聚系统。

（2）琼东南盆地不同区域浅层流体运移通道发育类型、规模不一样，陵南-松南低凸起发育断层（多边形断层）、气烟囱、裂隙和不整合面等多种类型运移通道，是琼东南盆地浅层流体运移通道最为发育的地区；中央坳陷主要发育断层、裂隙、侵蚀不整合面等浅层流体运移通道，发育程度次之；盆地浅水区主要以“盆缘大型储集体+沟源断层”的斜向运移为主，浅层流体运移通道相对不发育。

（3）琼东南盆地浅层流体运移通道控制着天然气水合物的分布，浅层运移通道最为发育的陵南-松南低凸起是盆地水合物规模成藏最为有利的场所，松南-宝岛凹陷北部陆坡区也具备优越的水合物成藏条件。