流体是含油气系统最重要的物质要素，是沉积盆地中最为活跃的组分之一，是油气成藏的重要载体^[1-2]。沉积盆地中流体活动方式可分为缓慢稳态的顺层流动和快速的穿层流动，两者在运移通道、成藏效率以及对油气富集模式的影响方面均具有明显差别^[3-4]。不同类型的热流体活动模式与区域构造应力、流体压力以及断裂、泥底辟、盐底辟和火山底辟活动等诸多因素相关，受控于构造-沉积和地球动力学背景以及盆地的热体制和水动力系统。譬如，莺歌海盆地东方区的热流体活动为压力主控型^[5]，琼东南盆地Ⅰ号断裂带^[6]和渤海湾盆地滨海断裂带^[7]的热流体活动主要与断裂相关，而珠江口番禺隆起的热流体活动属于断裂和压力双控型^[8]。调查含油气盆地热流体活动特征，总结其相关模式，查明其主要控制因素，对预测油气有利聚集区具有重要意义。琼东南盆地是中国近海重要的含油气盆地之一，拥有丰富的天然气资源^[9]。Ⅰ号断裂带位于莺歌海和琼东南盆地之间，已被证实存在广泛的含烃热流体活动^[6]。目前在Ⅰ号断裂带南段已发现崖城13-1大气田，而在琼东南盆地东部的Ⅱ号断裂带却较少有油气勘探突破，且局部钻遇高含量CO₂气层^[10]。两断裂带油气显示的情况指示了盆地东西部地质条件和成藏模式的差异性。以往研究表明CO₂是影响南海北部盆地油气富集的一个重要因素^[11]。目前，南海北部已经发现了2种主要的CO₂成因类型，分别是莺歌海盆地泥底辟带的壳源型/壳幔混合型和珠江口盆地的火山幔源型^[12]。厘清琼东南盆地东部Ⅱ号断裂带CO₂的成因、来源以及与烃气的运聚关系，对下一步油气勘探中避免高CO₂风险带尤为重要，因此亟需对该地区烃气和CO₂的成因和成藏模式进行深入认识和研究。

在对天然气成因进行识别的基础上，应用流体包裹体、有机地球化学和压力模拟分析等手段，系统分析琼东南盆地东部Ⅱ号断裂带北东段的BX19-2构造热流体活动特征、天然气运移过程及与CO₂的充注关系，以期为该区下一步天然气勘探和靶区优选提供一定参考。

琼东南盆地位于南海大陆边缘北部，处于西部莺歌海盆地与东部珠江口盆地之间，面积约为6.3×10⁴ km²，为新生代北东向伸展型盆地，盆地资源以天然气为主，目前主要勘探目标集中在崖南凹陷、乐东—陵水凹陷和宝岛凹陷（图 1a）。盆地依次经历了神狐、珠琼、南海和东沙4次重要的构造运动（图 1b）。构造演化经历了古近纪裂陷期和新近纪—第四纪坳陷期2个时期^[13]。其中坳陷期可进一步分为早—中中新世热沉降阶段和晚中新世—第四纪快速沉降阶段。多期次构造运动使得盆地具有典型的断-坳双层地质结构。以地震不整合界面T₆₀为分界，下部裂陷地层包括始新统（E₂）、渐新统崖城组（E₃y）和陵水组（E₃l），上部坳陷地层包括中新统的三亚组（N₁s）、梅山组（N₁m）、黄流组（N₁h），上新统莺歌海组（N₂y）和第四系乐东组（Ql）（图 1b）。渐新统崖城组为一套灰白色及深灰色海陆过渡相含煤层的粗碎屑沉积，该煤系地层为盆地主要烃源岩。崖城组地震相研究表明可能存在始新统湖相烃源岩^[14]，但尚未被钻井证实。陵水组和三亚组是主要储集层，岩性为灰色及灰白色滨浅海相中—细粒砂岩与泥岩互层。上覆的梅山组和莺歌海组以大套泥岩充当油气藏的区域盖层。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 琼东南盆地东部松东—松南—宝岛凹陷构造位置（a）和岩性地层综合柱状图（b） Fig. 1 Structural location of Songdong-Songnan-Baodao sags(a)and stratigraphic column(b)of eastern Qiongdongnan Basin

宝岛凹陷位于琼东南盆地中央坳陷带东部，沉积较厚，是盆地内面积最大的生烃凹陷。Ⅱ号断裂带位于琼东南盆地东北部，横贯盆地的东西两侧，分隔了松涛凸起和松南—宝岛凹陷，纵向上深切盆地基底，控制了宝岛凹陷的沉积，曾被认为是油气有利聚集区之一^[15]。BX19-2构造位于宝岛凹陷北部斜坡带Ⅱ号断裂带附近（图 1a），靠近松涛凸起，其构造主体是由阶梯式正断层构成的断块圈闭。目前BX19-2构造有BX19-2-1井、BX19-2-2井和BX19-2-3井等3口探井，已钻遇多套含气层，但均未达到商业油气流规模。本次研究对象为该构造不同深度段的A，B和C共3个气层（图 2）。其中A气层在三亚组，B气层和C气层均在陵水组。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 琼东南盆地东部BX19-2构造三亚组和陵水组气层构造剖面 Fig. 2 Profile of gas zones of Sanya and Lingshui formations in BX19-2 structure, eastern Qiongdongnan Basin

琼东南盆地东部Ⅱ号断裂带北东段BX19-2构造的钻遇气层分布在浅部中新统三亚组和深部渐新统陵水组。对三亚组A气层和陵水组B气层和C气层采集的3件气样进行组分和同位素测试，其中BX19-2-1井、BX19-2-3井和BX19-2-2井3口井均钻遇A气层，B气层和C气层的气样分别取自BX19-2-3井和BX19-2-2井（图 2）。天然气化学组分测试流程如下：①首先采用熔融石英毛细管柱（poraPLOT Q 30 m×0.32 mm×0.25 μm）对气样的组分进行分离，然后使初始温度在50 ℃保持2 min，再以4 ℃/min的速度升至180 ℃时保持15 min，最后使用配有火焰离子化和热导检测器的Agilent 6890N气相色谱仪测定烃气、CO₂和N₂的体积分数，其测试精度在1% 以内。同时对天然气中C₇轻烃化合物中正庚烷（n-C₇）、甲基环己烷（MCH）和二甲基环戊烷（∑DMCP）进行测试，其体积分数测试精度在3% 以内。②进行气样碳同位素组成测试。升温流程如下：最初温度在50 ℃保持3 min，然后以15 ℃/min的速度升至180 ℃时保持15min，最后使用Delta Plus XL气相色谱质谱仪测定CH₄和CO₂稳定碳同位素值δ¹³C_CH4和δ¹³C_CO2，参照国际标准VPDB（Vienna Pee Dee Belemnite）表示其结果，测试精度在0.3‰以内。③稀有气体氦（He）的同位素比值测试。首先将气样在650 ℃的钛海绵炉上和780 ℃的Zr-Al抽吸泵上进行纯化，然后在液氮中使用活性炭捕集器吸附和分离稀有气体各组分，最后使用MM5400质谱仪测定气样He同位素比值，其中 ³He/⁴He相对大气比值进行报道，测试精度在5% 以内。

天然气地球化学分析结果显示，不同深度段气层的天然气组分差异较大（图 2，表 1）。BX19-2-1井钻遇的三亚组A气层天然气以烃气为主，体积分数为83.93%；其中烃气以甲烷为主，甲烷碳同位素（δ¹³C_CH4）为-33.80‰，干燥系数为0.90；CO₂体积分数约为7.11%。该气样未测CO₂的碳同位素，但经过前期地层对比，BX19-2-1井和BX19-2-3井2口井确认为同一套含气储层，可参考处于邻井BX19-2-3井三亚组A气层气样的CO₂的碳同位素值（δ¹³C_CO2）-18.70‰。BX19-2-3井在陵水组二段钻遇的B气层中天然气仍然以烃气为主，体积分数为76.63%，δ¹³C_CH4为-35.17‰，干燥系数为0.95；CO₂体积分数较高，约为18.70%，δ¹³C_CO2较重，约为-4.26‰。在BX19-2-2井陵水组三段钻遇的C气层中天然气以CO₂为主，体积分数高达81.56%，δ¹³C_CO2为-6.90‰，烃气体积分数仅为16.10%，δ¹³C_CH4为-39.31‰，干燥系数为0.99。

表 1(Table 1)

表 1 琼东南盆地东部BX19-2构造三亚组和陵水组天然气地球化学测试结果 Table 1 Geochemical results of natural gas in Sanya and Lingshui formations in BX19-2 structure, eastern Qiongdongnan Basin 深度/m 地层 φ（天然气）/% φ（轻烃组分）/% φ（烃气）/% 干燥系数 MCHI/% 碳同位素/‰ VPDB 3He/4He/10-6 R/Ra CH4 C2-5 CO2 N2 n-C7 MCH ∑DMCP δ13CCH4 δ13CC2H6 δ13CCO2 439.0 三亚组 75.40 8.53 7.11 8.90 — — — 83.93 0.90 — -33.80 — -18.70 — — 934.5 陵水组 72.90 3.73 18.70 3.88 16.7 50 33.3 76.63 0.95 50 -35.17 -30.67 -4.26 2.66 1.9 100.0 陵水组 16.10 0 81.56 1.52 — — — 16.10 0.99 — -39.31 — -6.90 5.95~8.75 4.25~6.25

下载CSV 表 1 琼东南盆地东部BX19-2构造三亚组和陵水组天然气地球化学测试结果 Table 1 Geochemical results of natural gas in Sanya and Lingshui formations in BX19-2 structure, eastern Qiongdongnan Basin

烃气的碳同位素和干燥系数是判别天然气成因及来源的重要指标^[16]。BX19-2构造中3个气层组分差异较大，但烃气的地球化学特征较为相似，指示烃气为同一成因。天然气δ¹³C_CH4为-39.31‰~-33.80‰，干燥系数为0.90~0.99；根据戴金星等^[16]的天然气类型判别标准，判识该区烃气主要为煤型气，而δ¹³C_C2H6为-30.67‰，指示为油型气。天然气轻烃地球化学特征是判别其成因的另一重要指标，BX19-2构造B气层气样的甲基环己烷指数（MCHI）为50%，处于划分煤型气和油型气的临界处。综合上述地球化学分析结果，可推断研究区烃气为煤型气和油型气的混合气。

不同气层中CO₂的体积分数为7.11%~81.56%，差异较大，δ¹³C_CO2为-18.70‰~-4.26‰。CO₂含量和δ¹³C_CO2的判别图版^[16]结果显示，浅部三亚组A气层中的CO₂主要为有机成因气，而深部的陵水组B气层和C气层的CO₂主要为无机成因气（图 3）。无机成因CO₂进一步可分为幔源和壳源2种类型。气层中CO₂通常与一定浓度的稀有气体共存。利用CO₂伴生的氦气（He）的R/R_a值可进一步区分其CO₂成因；其中R指气样的 ³He/⁴He值，R_a指空气的 ³He/⁴He值，R_a一般取1.4×10^-6[17]。当R/R_a值大于1时，可指示幔源成因^[18]。稀有气体He同位素比值的测试结果显示B气层中气样的 ³He/⁴He为2.66×10^-6，R/R_a值为1.90；C气层中气样的 ³He/⁴He值为（5.95~8.75）×10^-6，R/R_a值为4.25~6.25。R/R_a值均高于1，表明深部陵水组B气层和C气层中CO₂主要为幔源成因。综上所述，BX19-2构造不同深度段A气层、B气层和C气层中烃气与CO₂的体积分数比例存在差异，且CO₂的成因也有区别，说明该地区存在多源CO₂充注，且不同深度CO₂的充注强度不同。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 琼东南盆地东部BX19-2构造三亚组和陵水组CO2的成因判别（据文献[16]修改） Fig. 3 Origin of CO2 in Sanya and Lingshui formations in BX19-2 structure, eastern Qiongdongnan Basin

流体包裹体是地质流体活动时被捕获并保留下来的原始样品，记录了流体活动的温度、压力及组分等属性，是获取古流体各项地质信息的重要对象之一^[19]。采集BX19-2构造BX19-2-1井、BX19-2-2井和BX19-2-3井3口井三亚组和陵水组共16块岩样进行包裹体系统测试。其中深度为2 330~2 431 m的A气层取6块岩样，深度为3 909~3 937 m的B气层和深度为5 040~5 155 m的C气层各取5块岩样。使用Nikon 80I双通道荧光显微镜观察储层流体包裹体岩相特征，运用THMS600型冷热台测定盐水包裹体均一温度。在均一温度测试中先以15.0 ℃/min升温，待气液两相包裹体中气泡接近消失时，调整为5.0 ℃/min进行升温，直至完全均一。测定的均一温度误差为0.1 ℃。

BX19-2构造储层发育的包裹体类型主要有3种：烃气包裹体、油包裹体和CO₂包裹体，他们主要被捕获在切穿石英颗粒裂纹和石英颗粒内裂纹中。三亚组和陵水组储层中均检测到了高丰度的烃气包裹体（图 4a—4d），这是天然气大规模运聚的直接证据，这些气包裹体不发荧光或者发弱荧光。油包裹体发育很少，仅在BX19-2-2井陵水组3 860 m处的储层中检测到了发黄色荧光的油包裹体（图 4e—4f），指示原油充注规模有限。陵水组检测到了丰度较高的CO₂包裹体，具有典型的气-液CO₂和盐水三相特征（图 4g—4h），这些CO₂包裹体主要被捕获在切穿石英颗粒的愈合裂纹中，说明是在储层成岩过程中形成。三亚组储层岩样中未见CO₂包裹体发育，指示该层没有大量CO₂充注，这与气样检测的CO₂体积分数结果相吻合。综上所述，研究区存在普遍的烃气运聚，而不同深度储层中的CO₂充注规模表现出显著差异，与现今BX19-2构造气层中天然气成分一致。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 琼东南盆地东部BX19-2构造三亚组和陵水组的流体包裹体显微照片 （a）气包裹体，石英颗粒愈合裂纹，BX19-2-2井，3 818 m，透射光；（b）不发荧光的气包裹体，石英颗粒愈合裂纹，BX19-2-2井，3 818 m，荧光；（c）气包裹体，石英颗粒愈合裂纹，BX19-2-3井，5 040 m，透射光；（d）发弱荧光的气包裹体，石英颗粒愈合裂纹，BX19-2-3井，5 040 m，荧光；（e）油包裹体，石英颗粒愈合裂纹，BX19-2-2井，3 860 m，透射光；（f）发黄色荧光的油包裹体，石英颗粒愈合裂纹，BX19-2-2井，3 860 m，荧光；（g）含CO2包裹体的次生愈合裂纹，BX19-2-2井，5 155 m，透射光；（h）三相CO2包裹体和伴生的盐水包裹体，石英颗粒愈合裂纹，BX19-2-2井，5 155 m，透射光。 Fig. 4 Micrographs of fluid inclusions in Sanya and Lingshui formations in BX19-2 structure, eastern Qiongdongnan Basin

包裹体显微测温结果显示，3个气层中与烃气包裹体共生的盐水包裹体的均一温度变化范围较大（图 5，表 2）。三亚组A气层中共生盐水包裹体均一温度为100~160 ℃，根据统计直方图峰值可划分为3期含烃流体活动，对应的温度分别为100~125 ℃，125~145 ℃和145~160 ℃（图 5a）。目前A气层所经历的最大地温（现今地温）为110~115 ℃。其中第一期含烃流体温度与最大地温重叠，且部分流体温度高于最大地温；第二期和第三期含烃流体温度均高于最大地温，表现出不同程度的异常高温特征。陵水组B气层中测试的共生盐水包裹体均一温度为115~205 ℃，统计的温度峰值亦指示了3期流体活动的存在，对应的温度分别为115~140 ℃，140~175 ℃和180~205 ℃（图 5b）。该深度最大地温为150~160 ℃，除第一期外，第二期和第三期均高于最大地温。陵水组C气层中盐水包裹体均一温度为130~220 ℃，也存在3期含烃流体活动，对应的温度分别为130~155 ℃，160~200 ℃和205~220 ℃，该深度最大地温为190~200 ℃，其中第三期高于最大地温（图 5c）。C气层检测到的CO₂包裹体均一温度为27.3~30.3 ℃，其共生盐水包裹体均一温度为175~190 ℃。此外，在BX19-2-2井B气层3 860 m处检测的油包裹体均一温度为111.3~122.5 ℃，同期盐水包裹体均一温度与之较为接近，为113.0~124.3 ℃，其温度稍低于相近深度检测的与烃气包裹体伴生的盐水包裹体的均一温度。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 琼东南盆地东部BX19-2构造三亚组和陵水组流体包裹体的均一温度 Fig. 5 Homogenization temperatures of fluid inclusions in Sanya and Lingshui formations in BX19-2 structure, eastern Qiongdongnan Basin

表 2(Table 2)

表 2 琼东南盆地东部BX19-2构造三亚组和陵水组流体包裹体测温数据 Table 2 Fluid inclusion data from Sanya and Lingshui formations in BX19-2 structure, eastern Qiongdongnan Basin 气层 井名 深度/m 层位 产状 包裹体类型 包裹体大小/μm 气液比/% 均一温度/℃ 冰点温度/℃ A BX19-2-1 2 330 梅山组 石英颗粒内裂纹 与气共生盐水 3~10 5~8 144.5~150.0 -2.6~-3.1 BX19-2-3 2 422 三亚组 石英颗粒内裂纹 与气共生盐水 2~4 3~6 114.9~138.9 -17.7~-10.2 BX19-2-3 2 430 三亚组 石英颗粒内裂纹 与气共生盐水 2~3 5~6 109.8~139.7 — BX19-2-3 2 378 三亚组 石英颗粒内裂纹 与气共生盐水 3~10 3~6 114.3~137.3 — BX19-2-3 2 430 三亚组 石英颗粒内裂纹 与气共生盐水 3~10 3~12 103.1~156.2 — BX19-2-3 2 431 三亚组 石英颗粒内裂纹 与气共生盐水 3~10 3~12 137.2~158.7 — B BX19-2-2 3 860 陵水组 穿石英颗粒裂纹 油包裹体 3~8 5~6 110.3~122.5 — BX19-2-2 3 860 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与油共生盐水 3~12 5~6 110.9~124.3 —- BX19-2-3 3 909 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与气共生盐水 3~13 11~21 137.5~229.7 — BX19-2-3 3 930 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与气共生盐水 4~12 11~19 125.9~180.7 — BX19-2-3 3 936 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与气共生盐水 4~18 7~18 133.8~195.8 — BX19-2-3 3 937 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与气共生盐水 2~3 3~8 117.3~174.5 — C BX19-2-2 5 040 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与气共生盐水 3~6 3~8 164.3~199.4 -6.7~-2.0 BX19-2-2 5 095 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与气共生盐水 6~10 5~15 177.3~192.3 -4.0~-3.0 BX19-2-2 5 099 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与气共生盐水 6~10 5~11 173.6~215.0 -4.5~-3.0 BX19-2-2 5 137 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与气共生盐水 6~10 5~15 178.5~183.4 — BX19-2-2 5 155 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与气共生盐水 6~10 5~15 164.3~240.0 — BX19-2-2 5 155 陵水组 穿石英颗粒裂纹 CO2 4~9 — 27.3~30.3 — BX19-2-2 5 155 陵水组 穿石英颗粒裂纹 与CO2共生盐水 4~10 3~10 175.6~189.1 —

下载CSV 表 2 琼东南盆地东部BX19-2构造三亚组和陵水组流体包裹体测温数据 Table 2 Fluid inclusion data from Sanya and Lingshui formations in BX19-2 structure, eastern Qiongdongnan Basin

根据深度与共生盐水包裹体均一温度的关系可知，较多包裹体的均一温度明显大于现今地温（图 6a），且不同深度段温度高出的异常程度不同，最大可高出约80 ℃，这是热流体存在的直接证据。推测认为，相对高温的热流体因快速充注，未能与周围的地层发生充分的热平衡，因此被捕获后形成的包裹体的均一温度要高于当时地层温度。A气层、B气层和C气层中盐水包裹体的均一温度测试结果均显示3个温度峰（图 5），说明该区存在3期与烃气充注相关的热流体活动。从C气层到A气层，埋深逐渐变小，捕获同一期盐水包裹体的均一温度亦有所下降，这种垂向变化是因为同一期热流体活动从深向浅运移，其流体温度因为地层温度的热平衡而逐渐降低。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 琼东南盆地东部BX19-2构造流体包裹体深度与均一温度（a），Ro（b）和S1/（S1+S2）（c）的关系 Fig. 6 Relationship between homogenization temperatures of fluid inclusions(a), Ro(b), S1/(S1+S2)(c)and depth in BX19-2 structure, eastern Qiongdongnan Basin

泥岩镜质体反射率R_o的异常指示了研究区热流体活动的存在。从BX19-2构造3口井数据综合得到泥岩R_o的热演化趋势（图 6b）。BX19-2-1井中泥岩R_o从深度2 300 m左右开始偏离正常演化趋势，且偏离程度随深度增加逐渐增大，指示泥岩受局部热流的影响而提前熟化，这与流体包裹体高的均一温度所指示的热异常范围相吻合（图 6a）。BX19-2-3井中泥岩R_o在深度4 000 m左右偏离正常趋势，在5 400 m处又回归正常趋势线；在此偏离段内R_o存在一个近乎直立段，这一现象是由于垂向热对流使古地温梯度变化率接近零。这种近似于垂直的变化趋势说明研究区发育的断裂对上升的深部热流体运移起输导作用^[20]，类似情况在Rocky Mountain Foreland盆地也见报道^[21]。

图 6c中BX19-2-1井岩样的S₁/（S₁+S₂）在深度为2 300~2 600 m处异常偏高，指示存在外来游离烃类浸染了有机质，引起岩石热解参数S₂峰值前移^[21-22]。R_o与S₁/（S₁+S₂）异常增高的深度段大致一致，说明热流体活动伴随着烃类运移。这也与气包裹体共生的盐水包裹体的均一温度异常高证据相吻合。BX19-2-2井深度为4 800~5 100 m处的R_o和S₁/（S₁+S₂）也存在协同演化。深度为3 500~4 000 m的地层缺乏R_o数据，但该深度段流体包裹体的均一温度和S₁/（S₁+S₂）均明显偏高，可推断该深度段也受外来热流影响。

热流体主要有以下3种活动模式：①泥、盐和火山底辟活动等造成的流体穿层流动，如莺歌海盆地DF13-1气田^[23]。②超压流体压力高于地层破裂压力，突破盖层的穿层运移，如琼东南盆地西部YC21-1构造^[24]。③与断裂相关的热流体活动^[25]。

在地震层速度的基础上，结合井的测井声波时差和实测压力数据，模拟过盆地东部松涛凸起—宝岛凹陷区Ⅱ号断裂带BX19-2-2井的二维压力剖面（图 7）。本次研究以1.27的压力系数为地层超压的划分标准。二维压力模拟剖面结果显示，琼东南盆地东部BX19-2构造梅山组以下具有超压特征，压力系数小于2.00，大多低于1.80。超压顶界面主要分布在梅山组和三亚组之间，靠近Ⅱ号断裂带的超压顶面深度总体变小，这表明Ⅱ号断裂带为超压流体提供了泄压通道（图 7）。Ⅱ号断裂带发育众多正断层，其中一些断层直切宝岛凹陷深部，有效沟通了崖城组烃源岩，因此盆地东部深部的热流体可借助断裂携带烃类发生垂向快速运移，这一过程伴随着一定程度的泄压。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 琼东南盆地东部过BX19-2-2井的二维压力模拟剖面 Fig. 7 Two-dimensional pressure simulation profile across well BX19-2-2 in the eastern Qiongdongnan Basin

共生盐水包裹体的均一温度结合埋藏-热演化史可有效确定油气充注历史^[26-33]。琼东南盆地东部BX19-2构造储层第一期含烃流体的温度高于当前最大地温。热流体充注后会和地层发生不同程度的热平衡，因此用每一期热流体的最小均一温度来粗略代表当时的流体活动时的地层温度。投点结果显示3期烃类运移相关的热流体活动时期大致分别在中新世晚期（约8.8 Ma）、上新世（约4.5~4.1 Ma）和第四纪（约1.1~0.1 Ma）（图 8）。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 琼东南盆地东部BX19-2构造埋藏史、热演化史和天然气充注时间 Fig. 8 Burial-thermal history and natural gas charging time in BX19-2 structure, eastern Qiongdongnan Basin

陵水组第三段（对应C气层）第一期烃气的充注时间约为中新世晚期（8.8 Ma），第二期约为上新世（4.1 Ma），第三期约为第四纪极晚期（0.1 Ma）；CO₂充注时间为2.2~0.5 Ma。陵水组第二段（对应B气层）第二期烃气的充注时间为上新世（4.5 Ma），第三期为第四纪（1.1 Ma），此外，该深度段在中新世末期（约5.8 Ma）存在一期原油充注。三亚组（对应A气层）第三期烃气的充注时间为第四纪（约0.6 Ma）。

琼东南盆地东部Ⅱ号断裂带北东段BX19-2构造在中新世晚期、上新世和第四纪发生了3期热流体活动，均伴随烃气运移。热流体借助断裂发生高效快速垂向充注，促使天然气在短时间内高效成藏^[34-36]，然而截至目前，BX19-2构造钻遇3口井并无大的油气突破，认为主要原因为幔源CO₂充注。CO₂影响油气的运聚成藏在南海北部大陆架边缘盆地已见诸多报道，如莺歌海盆地泥底辟带壳源型/壳幔混合型CO₂和珠江口盆地火山幔源型CO₂。泥底辟带壳源型/壳幔混合型CO₂主要是由泥底辟热流体的上侵活动与含钙砂泥岩相互作用而形成，而火山幔源型CO₂的充注主要与地壳深部的幔源型火山活动以及沟通深部基底的深大断裂有关^[12]，前者多聚集在泥底辟活动强烈的浅层，而后者多富集在深大断裂附近的储层。

BX19-2构造钻遇的高含量CO₂与珠江口盆地火山幔源型CO₂充注模式相似。Ⅱ号断裂带深处的C气层中CO₂的体积分数高达81.56%，位于浅层的A气层和相对远离宝岛凹陷的B气层中的CO₂体积分数均小于20%（参见图 2），说明气层中的CO₂含量与充注路径密切相关，即充注位置的差异影响CO₂充注强度，可推测来自深部的幔源CO₂通过Ⅱ号断裂带发生充注。此外，在Ⅱ号断裂带下盘发现了火山活动造成的地震模糊带，可推断隐伏在地下深处的岩浆脱气通过Ⅱ号断裂带运移至盆地东部的BX19-2构造。幔源CO₂充注对研究区烃气运聚成藏造成了不利影响。流体包裹体观察显示第二期烃气包裹体的数量远高于第三期，表明第二期烃气充注强度更高。包裹体投点时间显示，幔源CO₂的充注要晚于第二期烃气充注，这说明CO₂很可能驱替了在第一期和第二期已经聚集成藏的烃气，导致现今气层的CO₂含量高，这与相邻的莺歌海盆地气藏情况类似^[37]。尽管第三期烃气随后也发生了充注，但强度较弱，对气藏的天然气组成和比例影响有限。

（1）琼东南盆地东部Ⅱ号断裂带BX19-2构造天然气主要组分为烃气和CO₂，烃气是煤型气和油型气的混合气。其中浅部三亚组气层天然气主要为相对高含量烃气和低含量有机成因CO₂，而深部陵水组气层为相对低含量烃气和相对高含量的幔源CO₂。

（2）研究区Ⅱ号断裂带存在3期热流体活动，均以断裂为主要通道发生垂向高效充注。3期热流体活动均伴随着烃气的运移，且热流体活动的深度及其热异常程度均存在一定差异。

（3）研究区Ⅱ号断裂带3期含烃热流体主要活动时期分别为中新世晚期、上新世和第四纪，其中第二期的充注强度最高。深部幔源CO₂主要充注期为上新世晚期—第四纪，晚于第一期和第二期含烃热流体活动。幔源CO₂驱替了陵水组储层中已聚集成藏的烃气，是Ⅱ号断裂带BX19-2构造油气勘探失利的主要原因。