0 引言
渤海湾盆地新生代火成岩经历了30多年的勘探历程，已发现一些以基性岩为主的喷发岩、侵入岩以及侵入体接触变质岩油气藏，主要分布于古近系沙河街组。一方面渤海湾盆地新生代火山岩与其他含油气盆地的前新生代火山岩相比，由于暴露于地表的时间较短、普遍未遭受大规模的风化淋滤，储层物性总体较差，形成的油藏规模较小[1⇓-3]。另一方面来自深部的岩浆上涌至浅层，形成不同规模的浅成侵入体，进而对沉积围岩产生热接触变质、热液溶蚀以及挤压改造等影响，形成紧邻侵入体分布的接触变质带变质岩储层和一定规模的变质岩岩性油气藏[4]。截至2023年底，已在渤海湾盆地廊固凹陷曹家务和采育、惠民凹陷临邑和夏口、东营凹陷纯西、沾化凹陷罗家、歧口凹陷张东等地区的古近系中发现了接触变质带变质岩油藏，另外在苏北盆地高邮凹陷北斜坡、溱潼凹陷也有接触变质岩油藏的发现，展示出良好的油气勘探前景[4⇓⇓⇓⇓-9]。
国外学者对岩浆浅成侵入对碎屑岩围岩影响的研究始于20世纪80年代，通过露头观察从岩石学、成岩作用等方面围绕一些“米级”薄层侵入体对围岩的影响开展了研究，指出紧邻侵入体接触面的围岩受热接触变质影响产生“接触变质晕”[10]。采用遥感、三维地震、可控源电磁或大地电磁以及露头观察等方法识别侵入体分布，利用伽马、密度、声波和电阻率等曲线组合开展侵入体和接触变质带的划分研究[11⇓-13]。受出露的侵入体规模较小、埋深浅，对围岩产生的热变质作用和热液溶蚀作用有限，认为薄层岩墙周围的高孔未固结—固结砂岩中的接触变质晕物性部分变差或无明显变化，而岩床侵入大套泥岩产生的接触变质晕，因发育侵入相关缝、构造缝及溶蚀孔洞等物性明显变好[14⇓⇓⇓⇓⇓⇓-21]。
1 研究区概况
南堡凹陷是渤海湾盆地火成岩最发育的凹陷之一，凹陷面积为1 930 km2。沉积地层自下而上依次为古近系沙河街组三段、二段和一段（简称沙三段、沙二段、沙一段）、东营组三段、二段和一段（简称东三段、东二段、东一段）和新近系馆陶组、明化镇组以及第四系[22]。新生界基性火成岩从沙河街组至馆陶组都有分布，其中火山岩面积约1 372 km2，约占凹陷面积71%，纵向上主要分布于馆陶组和东一段顶部，平面上大面积分布（见图1 ）。侵入体面积约796 km2，占凹陷面积41%，纵向上主要分布于沙河街组和东营组（其中东三段—沙三段发育27个侵入体），以东三段分布范围最广，其他层系均零星分布，平面上主要分布在凹陷中南部（见图1 ）。单体面积最大的老爷庙东三段侵入体达145 km2，厚度约50 m。单体厚度最大的南堡280井区沙三段Ⅰ号侵入体（简称Ⅰ号侵入体）厚度约110 m，面积约25 km2。南堡280井区沙河街组纵向上发育3套侵入体，本文重点围绕Ⅰ号侵入体开展系统研究。早期的研究尚未认识到侵入体接触变质带储层的存在，未获得油气发现。2019年对南堡凹陷钻遇火成岩的取心井做了系统的岩心观察和取样分析，认为该套火成岩相关储层特征与渤海湾盆地其他地区的侵入体接触变质带储层类似，原录井认识的厚层玄武岩应为辉绿岩，上覆的安山岩和流纹岩应为遭受烘烤变质形成的接触变质岩。同年，油田在该套变质岩储层中测井复查发现新的油层，试油获得日产油36.3 t、日产气4×104 m3高产工业油气流。此后，针对深层侵入体接触变质带储层的研究和勘探日益受到重视。
2 火成岩侵入接触变质系统模式与关键要素
新生代时期，渤海湾盆地深部岩浆沿活动的深大断裂上涌，在断裂活动强度减弱和岩浆动能减小的区域以侵入状态赋存。沿断层分布的多为岩墙，宽度一般较窄，仅沿断面分布。沿层侵入的则为岩床，厚度一般在30~150 m，平面有一定的分布范围，约20~150 km2，与围岩接触面积较大。厚层岩床侵入体对围岩的热接触变质作用明显，通常发生热接触（常温）变质作用、烘焙（高温）变质作用和接触交代变质作用[21]。大量已钻井揭示的接触变质带岩性和结构特点显示，渤海湾盆地深层岩床侵入体对沉积围岩的改造主要包括热接触变质作用和烘焙变质作用，且以前者为主。在紧邻接触面附近的变质带中，热烘烤作用强烈，常见有机质褪色和强烘烤边，属于烘焙变质作用。沿断面形成的岩墙由于宽度较窄、纵向接触不同层系地层、温度变化较大，难以形成明显的变质带。在油气勘探领域，以往受资料和研究方法的限制，侵入体和接触变质带往往被当作两个地质体独立研究，其岩性、岩相甚至成因认识偏差较大。在系统研究渤海湾盆地大量侵入体钻井资料的基础上，认为侵入体和紧邻的接触变质带有内在成因联系和空间共生关系，由此建立了火成岩侵入接触变质系统的地质模型。
2.1 火成岩侵入接触变质系统模式
2.1.1 火成岩侵入接触变质系统内涵
大量高温岩浆侵入沉积地层后，在缓慢冷凝的过程中会对邻近围岩地层产生热烘烤形成接触变质带[23]。接触变质带依附于侵入体发育，二者存在明显的内在成因联系和空间共生关系。同时，侵入的厚层岩浆在冷凝过程中矿物结晶、岩石结构呈规律变化，且对围岩的热接触变质过程中形成变余结构、中低温变质矿物和中低级热变质岩储层，笔者将这种由侵入体、接触变质带、正常沉积地层及变质岩储层等相互关联的地质要素和作用统称为火成岩侵入接触变质系统。纵向上可划分为侵入体、上变质带和下变质带、顶板和底板正常沉积层5层结构，空间上包含侵入体、接触变质带（含变质岩储层）和正常沉积层3个关键要素（见图2 ）。该系统将侵入体和接触变质带作为一个共生系统研究，降低了单独研究接触变质带时岩性解释多解性、结构确定多样性和物性特征复杂化。
2.1.2 纵向上5层结构的测井响应
根据火成岩侵入接触变质系统模式，结合岩心观察与分析结果，依据岩电特征，可以在单井上将其划分为侵入体、上变质带、下变质带以及顶板和底板正常沉积层5层结构，图3 为Ⅰ号侵入体NP280井与歧口凹陷Zh22井划分结果。
①侵入体。岩性为辉长—辉绿岩，是接触变质带的“热源灶”。以低自然伽马（30 API）、高密度（2.73~2.82 g/m3）、高层速度（5 200~5 560 m/s）、高电阻率（57~500 Ω·m）为主要特征，其中低自然伽马和高层速度典型特征是岩性识别的关键。受岩浆成分、结晶程度以及裂缝发育程度差异的影响，电阻率变化较大。②上、下变质带。上、下变质带受到同一“热源灶”的热效应大体相同，因而具有相似的宏观、微观以及电性特征，但受热上升效应的影响一般上变质带厚度略大。相对于正常沉积地层有较高自然伽马（100~120 API）、较高层速度（4 390~5 040 m/s）、较高密度（2.47~2.63 g/m3）和较高电阻率（15~42 Ω·m）。层速度具有典型“台阶”状变化特征，即从接触面向正常地层方向，随着烘烤强度的降低，逐渐由较高速降低为正常速度。密度变化较大，局部受孔隙和裂缝发育的影响会有所降低（如Zh22井紧邻侵入体上下的相对较低密度）。电阻率一般高于正常沉积地层（10~20 Ω·m）。靠近接触面附近为变质程度较高的斑点板岩，远离接触面则主要为变质砂泥岩。③顶板和底板正常沉积层，是分布在上、下变质带以外未受到侵入体热烘烤作用影响，位于沙三段下部前三角洲亚相、具有正常粉砂岩和泥岩电性特征的地层。通常属于相同或相近沉积环境的同一地层，受侵入体的侵入“撑开”为上、下两套地层。这些典型的5层结构电性特征为Ⅰ号侵入体确定和接触变质带的识别提供了重要依据。
2.2 关键要素分析
侵入接触变质系统的3个关键要素包括：①侵入体。渤海湾盆地新生代火成岩侵入体以基性岩为主[1]，多数以层状岩床侵入，厚30~150 m，具有中心相和边缘相的岩石结构。接触面附近常见来自围岩的捕虏体，具有玻璃质为主的快速冷凝边（约10~30 cm）。侵入体通常不具备储集能力，可以作为隔层。②接触变质带（含接触变质岩储层）。主体为中弱变质作用的结果，仅紧邻侵入体接触面的部分遭受了强变质作用，产生了强烘烤边，有机质褪色为灰白色（厚约10~40 cm）。同时，变质带内热液活动比较活跃，往往沿层面由主体向末端温降方向流动循环，热液作用会产生明显的溶蚀孔洞。此外，岩浆的侵入会在变质带中形成多种挤压裂缝（见图2 ）。③正常沉积层。变质带以外未受接触变质作用影响的地层，可以作为确定变质带原岩岩性和物性的重要依据。变质带原岩可以是沉积岩，也可以是其他岩类，其研究方法、内容与同类岩性类似，文中不予重点讨论。
2.2.1 侵入体
基性火成岩侵入体多数以层状岩床形态赋存于沉积地层中，分布面积较大。通常具备以下3个基本特征：①上、下边部常存在围岩的捕虏体；②纵向上岩石结构和矿物结晶由中心向接触面呈规律变化，边缘相中的玻璃质部分为玻璃质细粒辉绿岩；③宏观上与等时格架地层常呈低角度斜交。
2.2.1.1 侵入体顶部发育有指相意义的捕虏体
火成岩顶部出现的捕虏体是判识侵入体的重要依据。“捕虏体”是火成岩侵入体中含有围岩地层岩块的地质现象[24]。当捕虏体出现在火成岩的顶部时，指示上覆围岩被卷入下伏流动的岩浆中，构成侵入相的一个重要特征。相反，岩浆喷出地表后表面快速冷凝固结，后续沉积的上覆地层则无法进入固结的火山岩中形成捕虏体。
Ⅰ号侵入体顶部和围岩有3口连续取心井资料，位于侵入体中远端的NP203-50井在火成岩的顶部见到了多层捕虏体，厚度约2~3 cm（见图4 ）。岩心照片的上沿为侵入体与围岩的接触面，中上部2/3为捕虏体，下部暗色部分为侵入体边部的玻璃质细粒辉绿岩。该捕虏体具有以下4个特点：①捕虏体岩性和上覆围岩地层相同，具有沉积层理，为上覆沉积岩被侵入岩浆卷入后形成的捕虏体岩块，破碎岩块之间充填的是侵入体边缘的玻璃质火成岩；②捕虏体岩层大体平行于围岩，岩块相对比较完整，表明上覆岩层被卷入侵入体的时间较晚，没有经过长距离的搬运和挤压，棱角保持得较好；③捕虏体岩块排列具有一定的运动学特征，反映了岩浆携带捕虏体的流动方向；④捕虏体可见与围岩相同具有斑点的变余结构，该现象揭示了捕虏体在搬运过程中也遭受了岩浆热烘烤接触变质作用。
2.2.1.2 岩石结构与矿物结晶由中心向边缘规律变化
根据结构特征和矿物结晶的变化，可以将侵入体划分为中心相和边缘相两个相带，厚度100 m左右的侵入体边缘相的厚度一般在5 m左右。在相同倍数显微镜下，从中心相到边缘相，岩石结构呈现辉长—辉绿—间粒—间隐结构的规律变化[25-26]（见图5 ）。中心相的岩浆温度最高且下降慢，有利于矿物的结晶和生长，形成的矿物结晶程度好，具有由大颗粒的斜长石斑晶和辉石斑晶构成的辉长结构和辉长—辉绿结构。在距侵入体边界13 m处的中心相，长石和辉石斑晶粗大，大颗粒辉石和斜长石斑晶相间构成辉长结构，向边缘相过渡时以辉绿结构为主。边缘相岩浆温度下降快，不利于矿物的结晶和生长，斜长石斑晶变小，辉石斑晶减少，接触面附近玻璃质较多且有冷凝边，具有间粒和间隐结构（见图5a ）。在距侵入体边界2.75 m处的边缘相，斜长石和辉石斑晶变小，斜长石斑晶多于辉石斑晶，以间粒—间隐结构为主（见图5b ）。在侵入体与围岩接触面附近，斜长石斑晶更小、数量更少，并出现大量玻璃质，以玻璃质间隐结构为主（见图5c ）。这部分岩性在薄片微观定名中常被错误地定为玄武岩，结合侵入体冷凝边特征后定为玻璃质细粒辉绿岩。不难看出，Ⅰ号侵入体从中心相到边缘相的岩石结构和斑晶变化特征符合基性侵入体的相序和岩石晶体、结构变化规律。
2.2.1.3 火成岩多以低角度斜穿沉积地层
基性侵入体常见低角度斜穿沉积地层，以东营组侵入体最为明显，如老爷庙构造带东三段侵入体与正常沉积地层层面呈16°“穿刺”斜交。Ⅰ号侵入体由于埋深大、靠近2号断层，围岩地震响应特征不清，大体也可以看到与围岩地层呈10°斜交。喷发相的玄武岩在没有经历大的构造运动产生的沉积间断时，与下伏地层产状基本平行，顶部往往为丘状形态，如馆陶组溢流相玄武岩与下伏东营组地层呈平行接触。层状侵入体的另一个特点是，在地震剖面上两端有明显的“上翘”特征，这是由于岩浆侵入前端动力减弱、遇到地层岩性、物性和产状变化所引起的。这种低角度穿层现象可以辅助宏观识别侵入体。
通过以上火成岩中捕虏体特征、相带的划分、矿物结晶特征、岩石结构有规律的变化、岩石的合理定名以及宏观穿层现象的分析，确定Ⅰ号火成岩为典型的基性侵入体。
2.2.2 接触变质带
在侵入接触变质系统中，同一套地层被侵入体“撑开”后，其上、下围岩的原岩大体相同，上变质带和下变质带的特征也基本相似。Ⅰ号侵入体在上变质带中获得油气发现，围绕3口取心井分析的上变质带原岩和变质特征如下。
2.2.2.1 变质带原岩为沉积岩
对于大部分沉积岩，通过岩心观察岩石结构和沉积构造就可以确定岩石类型。对紧邻Ⅰ号侵入体上覆地层12.6 m取心段的岩心和薄片观察显示，除了3套薄层侵入体外均为典型的沉积岩。图6a 和图6b 分别为距接触面2.75 m和3.00 m的岩心照片，二者为具有水平微细层理的泥岩，镜下为含斑点变质泥岩，变质程度较低。这种由深灰色和浅灰色条纹组成的水平微细层理，指示原岩应为浅湖—半深湖相的粉砂质泥岩。图6c 是距接触面6.06 m的岩心照片，为具有水平层理的细粉砂岩，镜下为含热变质矿物的斑点变质粉砂岩。此外，在这套地层中还见到了一些生物碎片，这些特征都指示了Ⅰ号侵入体上覆的接触变质带原岩是一套半深湖相的沉积岩。
2.2.2.2 发育典型的变余结构
这套紧邻侵入体的沉积地层具有明显热烘烤变质现象，即在原沉积岩的背景上叠加了热烘烤变质斑点和热变质矿物形成变余结构，仅在靠近接触面附近的变质带中出现一定厚度变质程度较高的类似于变晶结构的特征。其中的变余结构和热变质矿物是热接触变质作用的典型特征。
图7 Ⅰ号侵入体接触变质带中的变余结构和变余层理构造及典型热变质矿物薄片照片（Chs—空晶石；Crd—堇青石；Grt—石榴石；And—红柱石）（a）NP280-41井，4 186.22 m，变质泥岩中浅色斑点及沉积层理构成变余结构和变余层理构造，单偏光；（b）NP203-50井，4 173.04 m，变质细粉砂质泥岩中浅色斑点，具沉积层理的变余结构，单偏光；（c）NP203-50井，4 166.96 m，上变质带变质细粉砂岩中堇青石和空晶石，单偏光100倍；（d）NP203-50井，4 166.96 m，堇青石6个晶面清楚，正交偏光200倍；（e）NP280-41井，4 272.20 m，下变质带粉砂质泥岩中红柱石、石榴石、空晶石等，正交偏光100倍，加石膏试板；（f）NP280-41井，4 273.67 m，下变质带粉砂质泥岩中热变质矿物，红柱石、石榴石、空晶石等，正交偏光50倍 |
变质泥岩中的变余泥质结构和变余层理构造，原岩的水平微细层理清晰，黏土矿物与细小碎屑颗粒相间，同时有轮廓清晰的浅色后生斑点沿碎屑细小颗粒纹层分布（见图7a ）。热烘烤变质形成的斑点一般发育在小于0.01 mm的细小碎屑颗粒纹层中，形成变余泥质结构（见图7b ）。变质细粉砂岩条带中的变余粉砂结构，原岩为不同粒度相间具沉积层理的细粉砂岩条带，变质后叠加了后生斑点，其中亮层由细小的堇青石和空晶石等热变质矿物组成，条带中的斑点也由结晶较好的热变质矿物组成。此外，还可见变余生物碎屑结构、变余环状反应边结构、交代残余结构和条纹结构等多种变余结构类型。
2.2.2.3 出现多种中低温热变质矿物
接触变质带中的热变质矿物是岩层受热接触变质的直接产物。根据热变质矿物的组合，认为Ⅰ号侵入体变质带主要发育中低级变质矿物，未见到高级变质矿物。上变质带为空晶石和堇青石矿物组合，下变质带为红柱石、石榴石和符山石矿物组合。同时，上变质带中存在两种晶体大小的热变质矿物：①大晶体热变质矿物，颗粒一般为1~3 mm，与基质差别明显，部分边缘呈现空晶石和堇青石轮廓。颗粒内部结晶程度较差，为隐晶质结构，在正交偏光下几乎没有光性，在单偏光下晶体轮廓较为清晰；②小晶体热变质矿物，大部分小于0.1 mm，构成岩石的基质部分。在100倍单偏光下，小颗粒具清晰的空晶石和堇青石轮廓，结晶程度较好，空晶石晶核明显（见图7c ）。在200倍正交偏光下，晶体轮廓更加清晰，堇青石晶体6个消光晶面具有对称消光特征，部分空晶石可以看到4个消光晶面（见图7d ）。下变质带中也见到典型的热变质矿物，结晶好、光性特征清晰。空晶石见4个晶面对称消光，石榴石为4个消光晶面。长条状红柱石纵切面呈一级干涉色，平行消光，与石榴石相间分布（见图7e —图7f ）。另外，在电子显微镜下还可看到大量浊沸石。
从上变质带热变质矿物发育程度看，紧邻侵入体通道区的NP280井，距接触面3.8 m处的热变质矿物颗粒较大、但结晶程度较差。而位于侵入体中部的NP203-50井，距接触面7.7 m处的热变质矿物颗粒较小，结晶程度变好，具有明显的光性特征。这种变质矿物结晶程度与离侵入体接触面垂向距离变化，是否表明距离侵入体合适的温度位置有利于变质矿物晶体的生长。
2.2.2.4 岩性为中低级热变质岩
Ⅰ号侵入体接触变质带总体处于中低变质程度，发育变余结构和变余层理构造，尚未见到明显的变晶结构。热烘烤变质后的变余结构大部分以原岩结构为主，只有部分紧邻接触面的变质带烘烤边中基本看不到原岩结构。变质带岩性主要分为两类：①变质程度相对较高的斑点板岩，具有清晰的变余结构，对原岩的改造较强，斑点和热变质矿物发育，原岩的颜色也发生了明显变化，如NP280井部分泥质原岩烘烤变质后发生褪色，由深灰色变为土黄色或灰白色。②变质程度相对较低的变质泥岩或变质砂岩，具有变余结构，对原岩改造较弱，以原岩的岩石结构和颜色为主，斑点和热变质矿物较不发育[26]。因此，Ⅰ号侵入体上覆地层的原岩应为沉积岩，受侵入体热烘烤变质为中低级热变质岩。
在以上研究的基础上，基于三维地震资料精细刻画了火成岩侵入体及接触变质带储层的分布。Ⅰ号侵入体面积约25 km2，顶面构造南高北低，并向北东方向倾没，南部和西部有两个高点（见图8a ）。靠近断裂-岩浆通道区的厚度较大，总体自西向东逐渐减薄，中心区域厚度变化不大，约70~80 m，到边部逐渐减薄、分叉。接触变质带的分布范围则比侵入体的范围略小，约20 km2，厚度为30~56 m，变化趋势与侵入体基本一致（见图8b ）。
3 接触变质带储层特征
3.1 储集物性特征
Ⅰ号侵入体上变质带变质砂岩平均孔隙度为11.5%以上，变质泥岩平均孔隙度为6.8%，后者已具有一定的储集性能，不能作为隔层，从而构成一套储集单元。受原岩岩性差异的影响，变质带内部由优质储层与一般储层间互组成。与其深度和原岩沉积环境相似的同类沉积岩相比，未受变质影响的粉砂岩平均孔隙度为6.8%，最大为11.3%，泥岩平均孔隙度为4.1%，最大为4.8%。变质后的粉砂岩平均孔隙度为11.5%以上，最大为18.4%。变质后的泥岩平均孔隙度为7.5%，最大为13.1%。不难看出，变质后的粉砂岩和泥岩物性明显好于同深度的沉积岩（见表1 ）。有利储层主要为变质细砂岩、变质粉砂岩和斑点板岩，含油性普遍较好，储集空间以基质孔为主，孔隙度11.5%~13.8%，渗透率为（10~25）×10-3 μm2，属于常规低孔低渗储层（见图9 ）。
表1 Ⅰ号侵入体上、下变质带变质岩与未受侵入体影响的沉积岩岩心物性对比表 |
| 类别 | 岩性 | 井号 | 层位 | 井段/m | 粉砂岩孔隙度/% | 泥岩孔隙度/% | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最大 | 最小 | 平均 | 最大 | 最小 | 平均 | |||||
| 变质带 | 变质岩 | NP280 | 沙三段 | 3 743.60~3 745.60 | 14.2 | 9.9 | 11.9（4） | |||
| NP280-41 | 沙三段 | 4 170.00~4 190.50 | 13.1 | 8.9 | 11.5（11） | 12.7 | 4.3 | 6.8（8） | ||
| 4 266.50~4 291.70 | 18.4 | 5.6 | 13.8（14） | 13.1 | 5.1 | 7.5（10） | ||||
| 未受变质影响区 | 砂泥岩 | NP128 | 东三段 | 3 726.20~3 760.50 | 8.2 | 5.2 | 6.7（2） | |||
| NP306x1 | 沙一段 | 4 237.21~4 239.17 | 4.8 | 3.7 | 4.1（5） | |||||
| PuGu2 | 沙一段 | 4 248.61~4 250.00 | 11.3 | 1.7 | 6.8（3） | |||||
注：括号内为样品数量 |
3.2 主要储集空间类型
变质砂岩以粒间变质矿物改造的基质孔隙为主，变质泥岩储集空间以裂缝为主伴有溶蚀孔洞。热烘烤变质作用形成的变质砂岩孔隙改造发生在早成岩阶段，在埋深到晚成岩阶段4 176 m时，石英和长石颗粒大部分为线接触，石英和长石颗粒基本保持了原有特征，部分长石颗粒内发生蚀变。早成岩阶段粒间杂基细小颗粒重组结晶，形成热变质矿物，大部分孔隙分布于原粒间热变质矿物周围，形成一种改造后的“粒间孔隙”，孔隙度一般为11.5%，渗透率为3×10-3 μm2（见图10a ）。另一类是斑点板岩中的基质孔隙，其原岩为含细粉砂泥岩，细小碎屑颗粒粒径小于0.01 mm，呈纹层状分布，局部含量达到10%~30%，在热烘烤变质作用下重组结晶形成新的热变质矿物，孔隙主要为沿砂质颗粒纹层中的热变质矿物分布的次生“粒间孔隙”。孔隙度达12.4%，较同等埋深的原岩明显变大（见图10b ）。同时，在一些变质泥岩中可见明显的热液溶蚀现象，溶孔（洞）主要分布在靠近接触面的侵入小岩脉附近，直径约3~5 mm（见图10c ）。受原岩和热变质矿物的影响，这类基质孔隙非均质性较强。即垂向上热变质矿物层状密集处孔隙不发育，但在层状变质矿物之间则较为发育，由此构成垂向非均质性（见图10d ）。平面上热变质矿物呈斑状分布，则构成平面非均质性（见图10e ）。
图10 Ⅰ号侵入体上变质带基质孔隙、裂缝和溶蚀孔隙及含油特征（Qtz—石英）（a）NP280-41井，4 176.50 m，上变质带变质细砂岩粒间孔隙被后生的热变质矿物改造，改变了原有的孔隙结构，单偏光100倍；（b）NP203-50井，4 168.58 m，上变质带斑点板岩中孔隙围绕变质矿物分布，铸体薄片单偏光100倍；（c）NP280井，3 853.10 m，红色箭头为变质泥岩中的溶孔（原岩为深灰色，烘烤后为土黄色），绿色箭头为玻璃质小岩脉，岩心照片；（d）NP203-50井，4 168.58 m，变质粉砂岩基质孔隙中的层状含油，亮蓝色为含油荧光，荧光偏光叠合薄片；（e）NP203-50井，4 166.94 m，砂质板岩中的基质孔隙斑状含油，亮蓝色油气围绕深色变质矿物周围分布，荧光偏光叠合薄片；（f）NP203-50井，4 173.25 m，裂缝含油和沿裂缝向基质浸染含油特征，蓝色为含油荧光，荧光偏光叠合薄片 |
变质泥岩中发育构造大裂缝、挤压小裂缝和冷却收缩微裂缝3种类型[28]。构造大裂缝一般为高角度裂缝，裂缝面见30°擦痕，反映高角度裂缝有水平分量的相对运动。裂缝面几乎无充填，溶蚀现象明显，见有方解石晶体和棕色的原油浸染。大量岩心和成像测井资料显示，Ⅰ号侵入体接触变质带中的构造大裂缝总体欠发育。挤压小裂缝为岩浆侵入围岩过程中，强大的挤压应力产生的裂缝。这类裂缝倾角为13°~45°，倾向为正北偏西方向，裂缝走向为近东西向。尤其是在捕虏体的岩块中可见清晰的挤压裂缝，未充填且含油（见图4 ）。薄片中还可见沿层裂缝和“X”型共轭裂缝，但多数被方解石充填，未充填处一般含油气（见图10f ）。冷却收缩微裂缝是紧邻接触面附近的变质带随着岩浆快速冷却所形成的裂缝，呈“蠕虫状”近于垂直层面不规则分布，缝长为2~3 mm，部分被方解石充填。
3.3 储集空间分布特征
接触变质带储层岩性复杂、储集空间非均质性强，现有的铸体薄片技术难以清晰反映储集空间的分布特征。因此，可以通过对含油储层中油气分布特征的描述间接表征储层的空间分布及连通性。以往的偏光薄片和荧光薄片不能在同一个维度上表征特殊岩性的复杂孔隙空间和含油性，难以满足接触变质带微小储集空间表征的需求。本次研究应用了白炽光与荧光光源混合叠加技术，在反映岩石结构的偏光薄片上叠加荧光显示的含油分布，直观显现了复杂孔隙结构中的含油特征，解决了复杂微小储集空间识别和空间分布表征的难题。研究结果显示，变质岩储层有3种储集空间分布特征：①层状含油反映的储集空间沿层发育，油气围绕变质矿物周围孔隙呈层状分布（见图10d ）；②斑状含油反映储集空间不规则发育。在变质矿物集中发育处，孔隙不发育、荧光显示微弱。在变质矿物较少处，孔隙呈斑状分布、荧光显示较强（见图10e ）；③沿裂缝浸染状含油反映的储集空间呈条带状分布，未充填的各类裂缝含油，并向两侧基质浸染（见图10f ）。
4 接触变质带储层的主控因素及勘探潜力
接触变质带储层形成和分布主要受外因和内因两个方面共同控制，外因主要指岩浆的热烘烤强度，影响因素主要包括侵入体厚度、与侵入体之间的距离和距通道远近等。内因主要指岩浆侵入时围岩所处沉积相带和成岩阶段。在同一目的层内，热烘烤强度对接触变质带储层发育影响更大，即热烘烤强度越大，产生的接触变质带储层越厚。在一个侵入接触变质系统中，受控于单一侵入体的变质带储集体与封闭的致密围岩联合形成的岩性圈闭，是深层近源油气勘探的有利目标。
4.1 接触变质带储层分布主要受热烘烤强度控制
对热烘烤强度影响作用的大小，依次为侵入体厚度、与侵入体之间的距离和距岩浆通道远近。渤海湾盆地及邻区侵入体与接触变质带储层分布统计显示，接触变质带储层的空间分布受侵入体厚度影响最大，其平面分布范围略小于侵入体，厚度与侵入体呈正相关，约为侵入体厚度的1/3~1/2（见图11a ）。同一套侵入体顶底产生的两套变质带，上变质带厚度略大于下变质带，储层也更发育（见图8a —图8b 、图12 ）。当侵入体单层厚度大于30 m，烘烤强度大，发育电性特征清晰、储层改造明显的厚层变质带，是油气勘探最值得关注的有利目标（见图3 ）。当侵入体的单层厚度为10~30 m时，烘烤强度和变质作用减弱，产生的变质带特征不典型，对储层的改造作用也不明显。当单层厚度小于10 m时，烘烤强度和变质作用微弱，变质带不发育[5,28]。此外，对于纵向互层厚度较大的侵入体密集发育段，其层数越多，热烘烤强度也越大，产生的变质岩储层累计厚度也越大，优质储层也越发育。
与侵入体之间的距离不同，围岩遭受的热烘烤强度、机械挤压及热液溶蚀作用程度不同，产生的变质带储层厚度也不同。离侵入体越近，围岩遭受的热烘烤作用越强、接触变质程度越高，岩石脆性越大，一般由灰白色板岩向灰色—深灰色原岩过渡。同时受到的挤压应力也越大，挤压裂缝越发育，变质带储层也越发育（见图9 、图12 ）。
当岩浆离开通道向主体区外围边部扩散时，随着岩浆温度的降低，烘烤强度减弱，产生的变质带厚度逐渐减薄。越靠近通道，岩浆温度越高，烘烤强度越大，产生的变质带储层厚度越大；离通道稍远的中部，随着岩浆温度逐渐降低，烘烤强度减弱，产生的变质带储层厚度次之；远离通道的边部，侵入体厚度小、岩浆温度低，烘烤强度弱，产生的变质带储层厚度薄或不发育（见图11b ）。
4.2 优质储层发育受有利岩相与热接触变质、侵入挤压及热液溶蚀作用的相互耦合共同控制
在侵入接触变质系统中，接触变质带储层的形成主要受3个作用的影响。
①热接触变质作用对有利岩相孔隙的改造是优质储层形成的关键。在深层致密原岩粒间孔隙的变质改造过程中，有利岩相控制了接触变质带储层的储集性能，在前三角洲亚相中以粉砂岩和粉砂质泥岩最好，这种改造相当于把深层非常规储层改造为“常规储层”。粉砂岩和粉砂质泥岩中的砂质细小颗粒在高温常压（正常压力梯度）热烘烤变质中，小于0.01 mm的细小颗粒受热更容易发生重结晶形成新的热变质矿物或变质矿物条带，围绕变质矿物（带）周围发育新的次生“粒间孔隙”，进而形成变质粉砂岩—粉砂质泥岩储层（见图10b ）。特别是岩浆在早成岩阶段的侵入接触变质，对原砂岩的粒间孔隙结构改造后得以“固化”，并抑制了后期部分成岩压实作用对孔隙的影响。
②侵入挤压作用增加了侵入相关裂缝。岩浆侵入过程会在接触变质带中形成挤压裂缝和冷却收缩缝，进而增加储集空间。岩浆在侵入地层的过程中，对围岩地层产生与岩浆流动方向相同的挤压剪切应力，并形成一系列小规模低角度挤压裂缝，包括捕虏体中的裂缝、变质带中各种沿层裂缝、“X”型共轭裂缝等（见图4 、图10f ）。如NP2-66井下变质带成像测井见到了一组13°~45°低角度裂缝，该组裂缝是岩浆流动对围岩挤压所致。这些挤压裂缝是沟通和改善基质孔隙连通性的有效途径。冷却收缩缝是变质带在不均匀冷却过程中形成的裂缝，大多已被方解石充填。
③热液溶蚀作用形成的溶蚀孔洞，进一步增加了储集空间。基性岩浆携带的富CO2热液流体与有机质热演化形成的有机酸，沿侵入小岩脉附近对接触变质带中的长石和方解石等易溶矿物溶蚀，形成的溶蚀孔洞改善了储层的储集空间，如在靠近侵入体通道附近的NP280井中溶蚀现象比较普遍（见图10c ）。
4.3 接触变质带近源岩性圈闭是深层勘探的有利目标
侵入接触变质系统的引入，一方面深化了深层火成岩相关储层成因和分布的认识，改变了以往单独研究储层段得到的喷发相安山岩、流纹岩、火山碎屑岩的片面认识，有助于有利储层的发育机制和分布规律研究；另一方面则为深层近源油气勘探提供了新类型。在一个侵入接触变质系统中，变质带储集体受控于单一的侵入体及致密围岩形成封闭的岩性圈闭，即以侵入岩为顶—底板、变质带为储层、致密围岩为盖层或遮挡层的岩性圈闭，该类圈闭多位于三角洲前缘前端和前三角洲相带中，其中的粉砂岩和粉砂质泥岩经过变质作用形成变质岩储层，是深层近源油气勘探的有利目标。以南堡凹陷深层为例，已落实东三段到沙三段变质岩岩性圈闭27个，叠合面积796 km2，上、下变质带的储层厚度合计40 m以上，预测圈闭资源量1×108 t以上（见图1 ）。其中，位于东三段下部的老爷庙侵入体变质带面积达145 km2，与油源断层匹配形成下生上储成藏模式，目前已获得重要油气发现。不难看出，侵入接触变质岩目标已成为南堡凹陷深层近源油气勘探的新类型。随着侵入接触变质系统的提出，必将带动其他富油气凹陷（歧口凹陷、廊固凹陷、辽河东部凹陷北部等）深层接触变质岩储层的深化研究和勘探发现。
5 结论
侵入接触变质系统是以侵入体与接触变质带内在成因联系和空间共生关系为核心的宏观储层模型，纵向可以划分为侵入体、上变质带和下变质带、顶板和底板正常沉积层5层结构，空间上包含侵入体、接触变质带（含变质岩储层）和正常沉积层3个关键要素。
基于侵入烘烤变质系统模型，认为Ⅰ号火成岩体为侵入成因，纵向上5层结构与渤海湾盆地其他地区一致。侵入体具有顶部见有指相意义的捕虏体、微观上岩石结构与矿物结晶由中心向边缘呈规律变化和宏观上侵入体低角度斜穿等时格架地层特征；变质带具有原岩为沉积岩、发育典型的变余结构、出现多种中低温热变质矿物和岩性为中低级热变质岩特征；变质砂岩储集空间以粒间变质矿物改造的基质孔隙为主，变质泥岩则以裂缝为主伴有溶蚀孔洞，复杂储集空间具有层状、斑状和沿裂缝浸染状3种分布特征。
接触变质带储层形成和分布主要受外因和内因两个方面共同控制，热烘烤强度控制接触变质带储层分布，有利岩相与热接触变质、侵入挤压作用及热液溶蚀作用的耦合控制优质储层的形成。侵入接触变质系统的提出，拓展了接触变质带储层的研究思路和方法，对南堡凹陷和其他富油气凹陷深层接触变质岩勘探目标的研究和发现具有重要的指导意义。