海底泥火山特征及其与天然气水合物的成矿关系

海底泥火山与其周缘的天然气水合物矿体存在着紧密的关联,近年来成为深水天然气水合物勘探的重要对象之一。从泥火山形态及内部结构、喷发物岩石学特征、泥火山周缘热异常特征等3个方面分析认为,泥火山外部形态多样,依据泥火山顶部的形状可将其分为3种:圆锥型、平坦型和塌陷型;海底泥火山喷发物岩石学特征与半深海—深海沉积具有显著差异,喷出物组成混杂,且来源多样;泥火山作为一种流体逸散构造,其分布常常与构造断裂、底辟(泥底辟、盐底辟)的分布一致,且往往引起周缘地层热异常,从而影响水合物的形成和赋存。将与泥底辟相关的泥火山形成过程划分为龟背阶段、刺穿阶段、生长(喷发)阶段和塌陷阶段4个阶段。在前述基础上分析了泥火山与天然气水合物的成矿关系,指出泥火山对天然气水合物非均质性分布特征的控制作用、泥火山的形成与天然气水合物动态成藏、泥火山控制下的天然气水合物与常规油气资源共生机制将会是今后天然气天然气水合物研究的重点方向。     

海底泥火山及其与油气和天然气水合物的关系

近20年来泥火山逐渐成为全球地球科学家的研究热点,尤其是随着海洋探测技术的进步,海底泥火山得到广泛认识。全球泥火山大多分布在地中海-里海-喜马拉雅山活动带和太平洋活动带上,其分布受构造作用控制。泥火山相比于岩浆火山来说分布较为局限,但泥火山的研究价值同样重要,其喷出物质可以非常准确地反映深部信息;泥火山与深部油气的形成、运移、储藏在构造、热动力机制以及发育层位等方面都具有密切联系;泥火山喷出气体中甲烷含量非常高,一方面影响海洋水体、大气环境,另一方面会在海底沉积物中聚集形成天然气水合物。我国南海海底泥火山较为发育,对其开展深入研究不仅在探讨地球深部物质运移和演化方面具有重要的科学意义,而且对南海海底油气和天然气水合物的勘探开发具有重要的实际应用价值。     

智利增生边缘陆坡盆地泥火山的发现

泥火山记录了活动气体和流体在深水区的聚积，它们的发生与沉积物快速堆积有关。我们已证实海底泥火山的主要特征：中智利弧前上陆坡发现的Lautaro泥火山宽2．5km，高400m，实际上是不活动的，但是被保存在上陆坡盆地。该泥火山是由穿越Maule河口西南部、垂直陆坡边缘的VG02—7地震测线所揭露的。     

泥底辟/泥火山流体热效应及其对天然气水合物赋存的影响

泥底辟/泥火山流体热效应对天然气水合物赋存的影响是探索泥底辟/泥火山发育区水合物赋存规律的关键问题。笔者在分析总结国外泥底辟/泥火山流体热异常及其对天然气水合物赋存之影响的基础上,重点探讨了我国南海北部陆坡珠江口盆地神狐海域SH5站位未钻获水合物的原因及泥底辟/泥火山流体热效应对天然气水合物赋存的影响。当初寄予厚望的位于泥底辟之上的SH5站位未成功钻遇水合物的原因是晚期泥底辟刺穿水合物稳定带使深部高温流体沿着泥底辟和断裂通道上侵,该过程致使水合物稳定带温度场升高进而导致早期形成的水合物发生分解,因此,泥底辟/泥火山的流体热效应会直接制约水合物的赋存。探索泥底辟/泥火山流体热效应及其对水合物成藏的影响,不仅为丰富和完善流体渗漏构造环境下天然气水合物成藏动力学研究与勘探提供了热力学理论依据,而且对天然气水合物勘探开发及资源潜力评价等具有重要的指导意义。     

地中海海岭泥火山的构造特征及其油气意义

地中海海岭泥火山属于典型的活动陆缘泥火山特征,上面覆盖着富含有机质、高沉积速率的沉积物盖层。受板块构造挤压作用的影响,增生楔内断裂和盐底辟构造发育,为地层深部高压的流体和气体的向上运移提供通道。同时,渗透性差的海底碳酸盐盖层和墨西拿期蒸发盐又是理想的油气和天然气水合物捕获体,已经成为海底油气、天然气水合物评估的重要标志地貌。台湾增生楔和地中海海岭有着相似的活动陆缘地质构造特征,具有类似的成油环境及沉积物中流体、气体的迁移机制。通过对比研究,可进一步了解活动板块陆缘增生楔的油气生储意义。     

冲绳海槽天然气水合物与地质构造的关系

海底天然气水合物大多与通过切穿沉积盖层的断裂的上升烃类流体相关,这些高渗透带包括底辟和泥火山等侵入构造,所以海底断裂、底辟和泥火山等构造周围可能赋存天然气水合物;其次,高沉积速率和巨厚沉积层可使有机质迅速掩埋而保存起来,为天然气水合物的生成提供充足物源,因此,邻近陆坡河谷口的海底沉积扇也是天然气水合物赋存的有利地区;另外,由于陆坡区的水合物沉积层比海盆更容易受外界温压变化的影响发生失稳分解,诱发海底滑坡,所以滑坡与天然气水合物赋存之间的关系也非常密切。冲绳海槽邻近海域具有覆水深、沉积厚度大、沉积速率高和有机质丰富等有利赋存条件,目前的研究已经在该海域发现了天然气水合物赋存的地球物理证据BSR,因此,在现有研究基础上开展断裂、泥火山、海底扇、海底滑坡等与天然气水合物相关的构造研究,可以深入了解天然气水合物在不同地质构造中的分布特征与演化,为更精确地评估其资源潜力提供参考。     

基于CEL算法的神狐海域泥火山内部物质运动过程数值模拟

以南海北部神狐海域地震剖面识别的泥火山为基础,基于耦合的欧拉-拉格朗日算法（CEL）模拟了泥火山内部物质的运动过程。通过不同阶段的对比分析,研究探讨了泥火山的形成机理,总结了泥火山内部物质的运动特征及规律。数值模型的结果显示泥火山形成过程中物质的运移具有明显的阶段性变化,展现了物质在运移时的应力与应变的不规则变化规律,本文根据这些变化分析了泥火山形成过程中应力、应变与能量的强度变化趋势。地层在物质向上刺穿过程中受力分布表现出明显的不均匀性,中间部位的突起破裂引起两侧地层的隆升。由模拟结果提供的泥火山形成过程中内部物质的特征,可以推动对泥火山形成机制及过程的进一步认识,同时也能对深部底辟构造以及油气迁移提供理论指导。     

地中海海脊泥角砾岩的无机地球化学特征

地中海海脊泥角砾岩的无机地球化学特征ＳｉｍｏｎＪ．Ｗａｋｅｆｉｅｌｄ等地中海海脊是由非洲板块俯冲到爱琴海底部而形成的加积楔体系（Ｒｙａｎ等，１９８２）．最近，在海脊顶部详细的海底调查结果发现了泥底辟区（火山），这些底辟带可能是沉积物质向上运动而形成的...     

海底泥火山地球物理特征

海底泥火山是地壳深部大套巨厚富含有机质及流体的欠压实泥页岩在区域动力学作用下挤入上覆地层,使得上覆岩层弯曲隆起或刺穿上覆地层而形成的一种地质构造,也是气体向上运移的通道,被认为是天然气水合物存在的重要证据.结合国内外海底泥火山研究实例,系统总结和分析了海底泥火山的地球物理特征,以期为海底泥火山的调查与识别奠定基础.     

海洋磁力梯度测量技术在水合物勘探中的应用

在天然气水合物勘探中,海底的泥底辟和泥火山构造是重要的研究对象。在高分辨率地震剖面解释中,直接识别泥底辟构造存在一定困难,主要表现为泥底辟构造和火成岩侵入体在形态上十分相似,容易造成解释的多解性。本文就目前天然气水合物调查中存在的这些特殊技术问题,通过对海上高精度磁力测量技术方法研究,在南海北部东沙海域的海上试验,试验结果的系统研究分析以及磁测和地震剖面两种手段的综合解释,成功地尝试了用高精度海洋磁测成果中的磁力总场和梯度变化特征来识别水合物勘探中高分辨率地震剖面上的泥底辟构造真伪的技术方法。     

海洋磁力梯度测量技术在水合物勘探中的应用

在天然气水合物勘探中,海底的泥底辟和泥火山构造是重要的研究对象。在高分辨率地震剖面解释中,直接识别泥底辟构造存在一定困难,主要因为泥底辟构造和火成岩侵入体在形态上十分相似,容易造成解释的多解性。本文就目前天然气水合物调查中存在的这些特殊技术问题。通过对海上高精度磁力测量技术方法研究、广州海洋地质调查局“海洋四号”船在南海北部东沙海域的海上试验、对试验结果的系统研究分析以及磁测和地震剖面两种手段的综合解释,成功地尝试了用高精度海洋磁测成果中的磁力总场和梯度变化特征来识别水合物勘探中高分辨率地震剖面上的泥底辟构造真伪的技术方法。     

天然气水合物勘探中地震测线的布设：以冲绳海槽盆地为例

天然气水合物因其储量巨大、分丰广泛已受到或正受到各海洋国爱的高度重视。目前寻找天然气水合物最简单、最有效的方法就是在地震剖面上识别出似海底反射层。怎样布设地震测线才能提高冲绳海槽盆地发现ＢＳＲ的成功率？本文拟从水深、海底微地貌、泥火山或泥岩底辟、地震和火山以以及海底滑坡等几个方面进行阐述,以期起到抛砖引玉的作用。     

莺歌海盆地新构造运动与超压体系喷溢油气成藏作用

莺歌海盆地是在岩石圈伸展减薄和红河断裂带南段的右旋扭动联合作用下形成的一个以伸展为主的转换—伸展盆地。受该应力场作用,盆地新构造运动活跃,主要表现包括中新统末、上新统与第四纪之间及层系内部的不整合,盆地的沉降,沉积中心的迁移,断裂活动,底辟带的发育与分布,泥火山和地震等。新构造运动不但控制了盆地的形成演化、沉降—沉积中心的迁移和底辟构造带发育以及它们的雁行排列特征,同时还控制了盆地油气的成藏和分布。莺歌海盆地是一个强超压盆地,新构造时期断裂的多期活动及其控制的多期底辟活动不但形成超压体系(包括油气)快速垂向运移的通道,同时决定了莺歌海超压盆地油气田的快速幕式充注成藏规律。成熟的烃类以溶解状态储存在超压体系中,当超压体系孔隙流体压力大于封闭盖层破坏压力时封闭盖层就产生水压破裂,超压体系便沿着活动断裂和底辟带等通道发生喷溢活动,油气向上或侧向往过渡带和常压带运移聚集成藏,随着压力的下降,断裂重新闭合形成新的封闭层。这一喷溢过程以幕式活动形式周而复始,在超压盆地的过渡带和常压带中形成大的油气藏。     

高分辨率三维海洋反射地震P-cable系统应用进展

高分辨率三维海洋反射地震P-cable系统已经成功应用在海底天然气水合物、储层填图和海底灾害的研究中,特别是针对海底气烟囱和泥火山等小目标体的内部结构和空间分布特征的研究。在海底大洋钻探的目标区,P-cable系统能够提供准确的高分辨率的三维地震数据,有利于海底大洋钻探的井位选取和井位钻探时间评估。与常规的工业界使用的长电缆三维海洋反射地震比较,高分辨三维海洋反射地震P-cable系统具有简单、高效和经济实用性的优点,能够更加高效、快捷地为科研人员开展海洋地质和地球物理的研究工作,有助于为今后我国在深潜方面发现的海底"烟囱"开展详细地下高分辨率的三维地震结构调查,成为深潜方面的一个补充和一个强有力的海洋填图工具。依据实例分析并讨论了高分辨的三维海洋地震P-cable系统在海底气烟囱和泥火山内部结构以及空间分布特征方面的应用和科学研究。建议今后在海洋地球物理调查中开展高分辨的三维海洋反射地震调查和研究,特别针对广阔海域陆坡区天然气水合物、海底泥火山和气烟囱以及海底滑坡灾害方面开展更为精细的三维海洋反射地震调查和相关科学问题的研究工作。     

海底地貌与天然气水合物的关系

世界各大陆边缘的海底滑坡或滑塌、泥火山（包括泥底辟）、浊积体以及海底表面上分布的碳酸盐岩隆、麻坑等特殊海底地貌与天然气水合物的释放和聚集有着特殊的关系,可以作为指示天然气水合物存在的证据这一加以考虑。     

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山角砾蛇纹岩流体流动性元素富集特征及影响因素

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山被认为是认识俯冲作用的直接窗口，其发育的角砾状蛇纹岩富含的流体流动性元素（FMEs）记录了引起蛇纹石化作用的流体和俯冲带的流体-岩石相互作用及元素循环等信息。本文整理了马里亚纳弧前物源深度逐渐增加的5座蛇纹岩泥火山（Yinazao、Fantangis?a、Asùt Tesoru、South Chamorro和Conical）发育角砾蛇纹岩的FMEs数据，通过不同泥火山、同一泥火山不同深度样品及同一块状样微区子样品间的FMEs特征对比，分析了蛇纹岩泥火山引起的蛇纹石化作用的流体性质、来源和形成机制。5座蛇纹岩泥火山角砾蛇纹岩的FMEs均较亏损地幔（DM）显示富集特征：B、Cs、As强烈富集（常>100×DM）,Li、Rb、Sb中等富集（>10×DM）,Ba、Sr、Pb弱富集（<10×DM）。浅源泥火山角砾蛇纹岩中B、Sr、Ba、Pb含量最高，且由浅源至深源泥火山其含量呈逐渐减少的趋势。而Li、Rb、Cs、As、Sb含量显示相反特征，浅源泥火山的角砾蛇纹岩中含量最低，且从浅源到深源泥火山其含量逐渐增加。不同泥火山角砾蛇纹岩FMEs具有系统性变化特征...     

西非被动大陆边缘重力滑脱构造体系下的塑性构造

论述了西非被动大陆边缘深水环境下的重力滑脱构造体系中的塑性构造。研究发现塑性地层在整个西非被动大陆边缘都有分布,且盐岩塑性层主要分布在西非被动大陆边缘的西南部和西北部,发育层位为过渡期(J-K)构造层之内;中部尼日尔三角洲等塑性层主要为泥岩塑性层,发育层位为古近系和新近系。根据重力滑脱构造体系发育特征可划分为:以正断裂和塑性焊接构造为主的上部重力滑脱伸展构造、以底辟构造为主的中部重力滑脱底辟构造、以冲断裂、塑性褶皱和塑性冲断构造为主的下部重力滑脱冲断构造。根据塑性构造上覆地层的变形过程,塑性构造演化主要经历了后生变形期和同生变形期。塑性构造变形机制主要受基底掀斜作用和上覆地层的沉积速率控制。塑性构造中的底辟、褶皱、冲断及塑性焊接构造对油气成藏的控制作用依次减弱。     

东沙西南海区泥火山的分布及其物质来源层位

早期的多道地震和浅剖测线数据表明东沙西南海域可能存在一些泥火山。2014年在该海域加密了多道地震测线和浅剖测线。通过对新采数据的处理,在多道地震剖面中发现了大量反映泥火山存在的丘形隆起、喷发凹槽及反射空白带等特征;在浅剖剖面上发现了指示泥火山存在的丘状构造、局部海底反射加强以及气体羽等现象。对比分析相邻的多道和浅剖剖面,发现该区存在大量泥火山,沿NWW—SEE方向呈带状分布。其中最大泥火山长度大于15km,宽约8km,高约285m。泥火山坡度较大,两翼倾角在5.5?~15.9?之间。剖面上显示有些泥火山对应的构造形变及反射空白带至少延伸到海底以下5.5km深度,经过与附近海区地震剖面解释成果的对比,推断泥火山物质来源层位为中生界。     

东沙海区泥火山调查进展*

泥火山是地球运动和深部含流体物质向表层迁移的一种重要形式, 其喷溢及喷出物对认识地质动力、地层岩性和资源环境具有重要的意义。东沙海区新生界薄(~1km), 中生界厚(>5km), 是南海最典型的中生代沉积区和油气勘探待突破区。区内有众多的海山海丘, 过去都被推测为不利于油气成藏的岩浆火山。但近年来针对这些海山进行的调查发现了大量海底地层底辟形变与断裂、流体充注空白反射带和喷溢释放结构。通过浅表层取样采获了丰富的自生碳酸盐岩结核及深水珊瑚、海绵等生物, 表明众多海山、海丘具有明显的泥火山活动特征。东沙泥火山的发现表明区内具有良好的油气生成和运移条件, 为勘探源于中生界的油气和水合物提供了重要线索; 而大量深水珊瑚和海绵的出现指示东沙泥火山区可能是深水珊瑚礁、海绵礁发育区, 为研究油气泄漏、化养生物和环境三者的关系提供了重要的研究对象。     

西太平洋采薇海山群基岩特征

对西太平洋采薇海山群基岩的类型、分布及岩石学特征进行了研究,同时对该海山群玄武岩主量元素和微量元素地球化学特征进行了初步分析。研究结果表明,采薇海山群的基岩类型主要为火山碎屑岩、灰岩、玄武岩和磷块岩;海山群的基岩以火山碎屑岩为主,其次为灰岩和玄武岩,磷块岩相对不发育。镜下鉴定结果显示,火山碎屑岩以玄武质火山角砾岩为主,灰岩主要为泥晶生屑灰岩或亮晶生屑灰岩,磷块岩多由生物碎屑灰岩或火山碎屑岩发生磷酸盐化而形成。采薇海山群玄武岩主量元素特征与夏威夷岛碱性玄武岩类似,属碱性玄武岩;微量元素分析结果显示其具有洋岛和碱性玄武岩特征,反映其形成于碱性洋岛构造环境。