天然气水合物发育的构造背景分析

大量的钻孔资料和地震剖面显示主动大陆边缘的增生楔和被动大陆边缘的俯冲-增生楔、断裂-褶皱系、底辟构造或泥火山、滑塌构造、海底扇、"麻坑"构造和陆地多年冻土区等多种地质构造背景是形成天然气水合物的有利场所,可形成构造圈闭型天然气水合物矿藏。这些地质构造背景一方面大多是深部热成因气、生物成因气或混合成因气体或流体向上运移到海底的通道,形成天然气水合物矿藏;另一方面也可能造成天然气水合物的温压环境改变,致使天然气水合物分解。海底滑塌亦可能是天然气水合物分解所致,是潜在的地质灾害。     

非活动大陆边缘的天然气水合物及其成藏过程述评

非活动陆缘是板块活动相对较弱的地区，也是水合物发育的有利地区。通过对世界各地非活动陆缘地区水合物富集情况的系统分析，发现断褶组合构造、底辟构造以及“麻坑”地貌（Pockmark)与水合物的关系密切。尽管模拟海底反射层（Bottom Simulating Reflector,简称BSR，下同）是最重要的水合物识别标志，但水合物与BSR之间并不存在严格的一一对应关系。非活动陆缘具有丰富的烃类物质来源和适宜的温压条件，而断裂－褶皱组合构造、垒堑式构造和底辟构造等则为烃类气体的运移、富集和成藏提供了有利的构造环境，便于最终形成水合物。非活动陆缘的深水区往往发育有多期叠合盆地，因其物源、温压、构造和沉积条件的内在关联性，常常形成深部石油、中部天然气、浅部水合物的“三位一体”烃类能源结构模式。     

天然气水合物与油气成藏的相关性研究

对天然气水合物的形成机理与分布特征、现今和地质历史时期天然气水合物的识别标志及其与油气成藏的相关性等方面的主要研究进展与实例的分析显示,天然气水合物在主动陆缘俯冲带增生楔和被动陆缘的陆隆台地断褶区非常发育,以似海底反射、特殊自生碳酸盐岩矿物、非搬运成因的局部沉积破坏或杂乱堆积、大型圆形凹陷和巨大规模的海底滑坡为识别标志,与油气成藏具有共生组合关系.深部气藏渗漏或油藏裂解形成的大量天然气为浅层外源成藏天然气水合物提供气源;古天然气水合物的形成有利于页岩气的保存和成藏;古天然气水合物分解可为浅层气藏提供气源.     

底辟构造与天然气水合物的成矿关系

世界上天然气水合物发现地区的地质构造特征研究表明,底辟构造和水合物的形成与聚集有较为密切的关系。底辟构造可能是地层内部圈闭气体由于压力释放上冲的结果,也可能是气体向上运移的通道。初步总结了被动大陆边缘中典型底辟构造与天然气水合物的成矿关系,认为被动陆缘内巨厚沉积层、塑性物质与高压流体、陆缘外侧的火山活动及张裂作用,为底辟构造发育提供了条件,形成了水合物成矿的有利空间。文中对南海底辟构造发育的地质背景进行了分析,并对南海天然气水合物的发育和赋存进行了预测。笔者在进行综合分析的基础上,对底辟构造中天然气水合物的成矿模式进行了进一步的分析和探讨。     

阿拉伯海北部莫克兰增生楔天然气水合物浅表层识别标志

阿拉伯海北部的莫克兰增生楔是阿拉伯板块以低速、低角度俯冲到欧亚板块之下形成的主动陆缘构造,蕴藏着丰富的天然气水合物资源。依据2019年中国在莫克兰增生楔海域采集的高分辨率多道地震资料、浅地层剖面及多波束测深数据,并结合以往的调查成果,探讨莫克兰海域天然气水合物存在的浅表层识别标志。地震识别标志主要有似海底反射层(BSR)和振幅空白带2种标志,地形地貌标志包括海底麻坑、海底滑塌、丘状体、泥火山、冷泉系统等,水体标志主要为羽状流。在水深1000 m和2900 m的站位已分别钻获水合物样品。莫克兰增生楔丰富的水合物识别标志可能与低速、低角度的俯冲地质背景有关,使该区水合物存在指示兼具主动大陆边缘和被动大陆边缘的特征。综合研究区的异常标志分布特征,推测增生楔中部和西部的背斜脊及其附近区域是天然气水合物远景区。     

南海北部天然气水合物成藏地质条件及成因模式探讨

中国南海北部陆坡区是天然气水合物成藏的理想场所,资源潜力巨大。文章基于天然气水合物勘探成果,结合南海北部天然气水合物成藏地质背景,从天然气水合物成藏的温压稳定条件、气源形成条件、构造输导条件和沉积储集条件4方面,系统分析了南海北部天然气水合物成藏的基本地质条件,探讨了南海北部陆坡中部神狐海域、南海北部陆坡西部海域和南海北部陆坡东北部海域天然气水合物的成藏类型与成因模式。结果认为,南海北部陆坡中部神狐海域主要发育扩散型水合物,而南海北部陆坡西部海域主要发育渗漏型水合物,南海北部陆坡东北部海域则发育兼具扩散型与渗漏型特征的复合型水合物。     

晚期泥底辟控制作用导致神狐海域SH5钻位未获水合物的分析

海底泥底辟构造与天然气水合物成藏关系密切,泥底辟既能为水合物提供充分的气源物质,同时又能促使地层温度场改变进而影响水合物成藏稳定性。南海北部神狐海域SH5站位虽然BSR明显,但钻探证实不存在天然气水合物。该钻位温度剖面异常高,温度场上移,同时在其下伏地层中发现泥底辟构造和裂隙通道。根据上述事实并结合泥底辟发育各个阶段中的特点,认为泥底辟构造对天然气水合物成藏具有控制作用。泥底辟发育早期和中期阶段,低热导率和低热量有机气体有利于天然气水合物生成;而在晚期阶段,高热量液体上侵稳定带底界,导致水合物分解迁移。SH5站位很可能由于受到处于晚期阶段的泥底辟上侵而未能获取天然气水合物。     

含气流体运移与天然气水合物成藏

含气流体运移是影响天然气水合物成藏的重要因素,包括流体运移方式、运移通道类型、运移效能等。基于全球典型海域天然气水合物勘探研究结果,围绕含气流体运移这一重要因素,系统回顾和总结了底辟构造、断层及裂隙和渗透层对天然气水合物形成与分布的影响。研究结果表明,以对流形式的运移是流体有效的运移方式,有利于烃类气体聚集及水合物成藏。已知水合物富集区内含气流体运移通道都不以单一形式存在,而是多种运移通道共同作用,呈复合型运移通道形式。在通道类型上,底辟构造、断层及裂隙、渗透层等都属于聚集型高通量流体运移通道类型,但这种通道类型与高饱和度、富集型天然气水合物藏并不存在一一对应的关系,其还与运移效能密切相关。因此有必要开展重点区域的流体运移的分析,揭示流体运移通道的展布以及运移规模,以达到更为准确预测和描述水合物藏的目的,并为水合物钻探站位部署提供有力依据。     

马尼拉海沟俯冲带增生楔中天然气水合物的流体运移通道

南海东北部海域水深、沉积厚度大、沉积速率高和有机质含量丰富,为马尼拉增生楔中天然气水合物成藏提供了必要的气源,且相应适宜的温压条件以及构造背景也有利于天然气水合物的形成与赋存,其中马尼拉俯冲带俯冲前缘以及增生楔中的断裂系统成为天然气水合物成藏的非常重要的运移通道。通过对地震剖面中断裂系统和三维地貌图的精细解释,分析了马尼拉海沟俯冲带存在的海沟前缘正断层、海沟轴部的盲断层以及增生楔中的盲冲断层或逆冲断层,直到最后发育成隔断叠瓦状岩片的逆冲断层组,这些断裂系统反映出增生楔上天然气水合物的含气流体的形成、运移及聚集过程,成为天然气水合物成藏的运移通道。     

泥底辟输导流体机制及其与天然气水合物成藏的关系

摘要：详细阐述不同成因的泥底辟流体输导模式,探讨了泥底辟输导体系的演化与天然气水合物成藏之间的关系,并分析神狐海域泥底辟输导体系对天然气水合物成藏的影响。底辟核外部伴生断裂、底辟核内部流体压裂裂缝和边缘裂缝带均可作为输导流体的通道。根据运移通道和动力等差异性,提出泥底辟输导流体的2种端元模式：超压-流体压裂输导型和边缘构造裂缝输导型。在此基础上,讨论了泥底辟(泥火山)的不同演化阶段对水合物的形成、富集和分解的影响。早期阶段,泥底辟形成的运移通道可能未延伸到水合物稳定带,导致气源供给不够充分;中期阶段,水合物成藏条件匹配良好,利于天然气水合物生成;晚期阶段,泥火山喷发引起水合物稳定带的热异常,可能导致水合物分解,直至泥火山活动平静期,水合物再次成藏。神狐海域内泥底辟分为花冠状和穹顶状两类,花冠状泥底辟以超压-流体压裂输导型为主;穹顶状泥底辟以底辟边缘裂缝输导型为主。泥底辟输导体系的差异性可能是神狐海域天然气水合物非均质分布的影响因素之一。 关键词：泥底辟;输导体系;天然气水合物;成藏机制;神狐海域     

Diapir structure and its constraint on gas hydrate accumulation in the Makran accretionary prism,offshore Pakistan

The Makran accretionary prism is located at the junction of the Eurasian Plate, Arabian Plate and Indian Plate and is rich in natural gas hydrate (NGH) resources. It consists of a narrow continental shelf, a broad continental slope, and a deformation front. The continental slope can be further divided into the upper slope, middle slope, and lower slope. There are three types of diapir structure in the accretionary prism, namely mud diapir, mud volcano, and gas chimney. (1) The mud diapirs can be grouped into two types, namely the ones with low arching amplitude and weak-medium activity energy and the ones with high arching amplitude and medium-strong activity energy. The mud diapirs increase from offshore areas towards onshore areas in general, while the ones favorable for the formation of NGH are mainly distributed on the middle slope in the central and western parts of the accretionary prism. (2) The mud volcanoes are mainly concentrated along the anticline ridges in the southern part of the lower slope and the deformation front. (3) The gas chimneys can be grouped into three types, which are located in piggyback basins, active anticline ridges, and inactive anticline ridges, respectively. They are mainly distributed on the middle slope in the central and western parts of the accretionary prism and most of them are accompanied with thrust faults. The gas chimneys located at different tectonic locations started to be active at different time and pierced different horizons. The mud diapirs, mud volcanoes, and gas chimneys and thrust faults serve as the main pathways of gas migration, and thus are the important factors that control the formation, accumulation, and distribution of NGH in the Makran accretionary prism. Mud diapir/gas chimney type hydrate develop in the middle slope, mud volcano type hydrate develop in the southern lower slope and the deformation front, and stepped accretionary prism type hydrate develop on the central and northern lower slope. The middle slope, lower slope and deformation front in the central and western parts of the Makran accretionary prism jointly constitute the NGH prospect area.     

南海天然气水合物资源勘查战略接替区初步分析与预测

二十多年来,南海天然气水合物勘查评价均主要集中在南海北部大陆边缘陆坡深水区,且先后在珠江口盆地神狐、珠江口盆地东部海域调查区和琼东南盆地陵水-松南调查区取得了天然气水合物勘查试采的重大突破及进展,陆续发现了两个大规模的天然气水合物藏,初步评价预测南海天然气水合物资源规模达800亿吨油当量左右,取得了南海天然气水合物勘探的阶段性重大成果.然而,南海天然气水合物资源进一步深化和拓展勘探的有利领域在哪里？尤其是可持续滚动勘探的战略接替区及选区在何处？其与目前陆坡深水油气及水合物勘探紧密相邻的外陆坡-洋陆过渡带（OCT）乃至洋盆区是否具有天然气水合物形成的地质条件？根据海洋地质调查及初步的地质综合分析研究,认为外陆坡-洋陆过渡带乃至洋盆区具备天然气水合物成藏的基本地质条件,可作为南海未来天然气水合物勘查的战略接替区和可持续滚动勘探的战略选区及资源远景区.针对这些影响和决定将来天然气水合物勘探决策部署及走向等关键问题进行初步分析与探讨,抛砖引玉希望能够对未来南海天然气水合物资源勘查评价及战略接替区之选择有所裨益！      

南海东北部陆坡区天然气水合物成矿作用

南海东北部陆坡区具有准被动大陆边缘构造特征,新生代含油气沉积盆地发育,具备天然气水合物发育的一系列有利地质构造背景。基于该区已有的调查资料,从构造、沉积、成矿气体来源和水合物相平衡及其热力学特征等方面,综合分析了南海东北陆坡区有利的天然气水合物成矿条件。结果表明,研究区完全具备形成水合物的海底温度、地温梯度和压力条件,存在底辟和泥火山构造、斜坡-断层构造组合等特殊地质构造环境及构造部位,浅部沉积层具有合适的岩石学条件和较高的沉积速率,并存在丰富的生物气和热解气。因此,南海东北部陆坡区具有潜力极大的天然气水合物成矿远景。     

南海北部陆坡天然气水合物区地质灾害类型及其分布特征

南海北部陆坡区存在着有利天然气水合物的成藏条件,综合调查及钻探结果揭示南海北部陆坡区蕴藏着丰富的天然气水合物资源,天然气水合物多发育在构造活动复杂地区,同时也是灾害地质因素高发区,潜在的灾害地质因素对水合物的赋存及商业开发是极大的威胁。本文基于广州海洋地质调查局多年来在南海北部天然气水合物发育区采集的大量2D、3D、浅地层剖面及多波束测深资料对南海北部水合物发育区进行海底灾害地质研究,对研究区地形地貌特征、灾害地质因素类型、特征、成因及分布特征进行了综合分析,同时阐述了灾害地质因素与水合物的形成与分解之间的关系,研究结果对南海北部陆坡区天然气水合物区成矿预测、试采井布置及未来灾害风险评价提供了基础数据和决策依据。     

The mud volcanoes of Pakistan

Marine-geologic investigations on the Arabian Sea by Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in 1995 and 1998, and land expeditions in 1998 and 1999 to the coastal regions of the Makran Desert/Pakistan have extended the knowledge of the aerial distribution of mud volcanoes. These structures rise from under-compacted formations within the regional accretionary prism, which is built by the subduction of the oceanic crust of the Arabian Sea and its km-thick sedimentary load. The occurrence of mud volcanoes is limited to the abyssal plain near the accretionary front, to the coastal region of the Makran Desert and to a region in the interior of the Desert to the south to southeast of the so-called Hinglay Synform. The location of mud volcanoes in Pakistan is clearly tied to fault systems. Mud volcanoes are conspicuously absent on the lower slope of the accretionary prism, where thick gas hydrate layers have developed. The presence of large gas plumes emerging from the seafloor landward of the gas hydrate stability zone at water depths of less than 800 m points to a redirection of fluids from depth, which might explain the absence of mud volcanoes along the lower slope.     

南海盆地演化对生物礁的控制及礁油气藏勘探潜力分析

南海盆地经历了断陷、坳陷和区域热沉降等演化过程。古新世—早渐新世,包括南沙地块在内的古南海北部陆缘的岩石圈伸展作用导致断陷湖盆的形成,局部遭受海侵。该期仅在古南海北部陆架和陆坡地区具备形成生物礁的条件。晚渐新世—中中新世,由于洋壳扩张南海盆地形成,南沙地块漂移到现今位置。随着海水大面积入侵,早期形成的断阶高部位成为水下隆起,岩石圈伸展引起的地幔岩浆喷发,形成水下火山高地,为生物礁的形成创造了地形地貌条件。在物源供给不足的地区,出现适于生物礁发育的温暖、透光、洁净、具有正常盐度的浅水环境,生物礁繁盛。从南海盆地演化和生储盖等地层层系形成时间上看,生物礁具有有利的生储盖配置关系和油气运聚条件。晚中新世-全新世区域热沉降形成全区统一的区域盖层,南海生物礁油气藏得以保存。上述情况决定了南海盆地生物礁具有很大的油气勘探潜力。     

射线追踪法在南海天然气水合物速度分析中的应用

采用射线追踪法对南海北部陆坡A测线层速度进行计算,结合BSR(Bottom Simulating Reflector)、振幅空白带,以及波形极性反转等多种水合物赋存信息的分析,对水合物成矿带的速度特征进行了综合研究。结果表明:低速背景中的高速异常,是天然气水合物赋存的重要特征;高速异常体一般呈平行于海底的带状分布;在高速异常体的内部,速度也是不断变化的,一般在异常体的中心速度最高,由中心到边缘速度逐渐降低,反映在水合物矿带内部,水合物饱和度由矿体中心向边缘逐渐降低的特征。研究结果还表明,高精度速度分析不仅可以帮助寻找水合物矿点,还可以进一步判定水合物的富集层位。     

中国近海天然气水合物的研究进展

南海、东海具有形成天然气水合物的良好动力学环境和丰富的烃类气体来源。根据卫星对海面增温异常的观测、底水气体地球化学、标志矿物和流体组成的研究表明 ,南海、东海海底存在强烈的烃流体活动和排气作用 ;南海南北陆坡区海底气体主要由CH4组成 ,前者多为微生物成因气 ,后者多为热解气 ;冲绳海槽热液沉积区的气体 ,主要为CO2 (86 % ) ,其次为CH4、H2 、H2 S(14 % ) ,分别来自岩浆流体及陆源有机质的降解 ,也属热解成因气。地震地球物理的研究主要集中于南海东北部、北部、南部陆坡区和冲绳海槽中南部 ,测线长度还很有限 ,虽然都有BSR标志的发现 ,但质量比较好 ,研究程度也比较高的还只有南海东北部主动陆缘和北部被动陆缘的一些海域。通过沉积物烃含量和热释光的研究 ,南海、东海共获得 6个地球化学异常区。在综合对比物化探、地热等项资料的基础上初步认为 :笔架南 (Ⅰ )、台西南—东沙 (Ⅱ )异常区是寻找水合物的最佳远景区 ;琼东南—西沙海槽(Ⅲ )、中建南—中业北 (Ⅳ )和冲绳海槽南部异常区是寻找水合物和常规油气藏的有利地区 ,但Ⅳ区更有利于寻找油气 ,其余 2区更有利于寻找水合物 ;南沙海域的研究程度总体上比较低 ,但在其中的南沙海槽 ,物化探异常标志均优 ,甲烷含量较其它地区高 2个数量级