海底天然气水合物地球化学勘探新技术

天然气水合物是目前寻找新型替代能源的热点之一，其勘探、开发和利用的科学与技术是当前面临的重大课题。除地球物理方法可对天然气水合物定位外，地球化学勘探也是寻找它的重要手段。天然气水合物的几种地球化学勘探方法分别利用其直接标志和间接标志。直接标志包括烃类气体含量测定等；间接标志包括孔隙水离子浓度异常、同位素地球化学异常、标志性矿物(标型矿物)及沉积物热释光分析等方法。     

西沙海槽研究区天然气水合物地球化学勘探及成藏模式研究

依据ODP204航次1250C站位钻井样品酸解烃数据结果,以及作者在南海西沙海槽研究区天然气水合物地球化学现场勘查中得到的多种烃类指标数据、异常点上微量甲烷碳同位素数值等资料,对海洋水合物地球化学勘探的依据和研究区气态烃异常特征、气体成因、天然气水合物成藏模式等相关问题进行了研究探讨。结果表明:气态烃指标地球化学异常主要分布在工区北部斜坡地带,并与BSR等地震标志及深部断裂关系密切;西沙海槽研究区海底沉积物气态烃甲烷以热解成因为主,但也有混合成因;推测该区天然气水合物为断层渗滤综合成藏模式。研究成果比较合理地解释了BSR分布和海底沉积物甲烷局部异常并非完全一致的原因;评价预测了该区天然气水合物有利勘探目标。成果为该区天然气水合物勘探、天然气水合物成因机制研究和天然气水合物远景预测,提供了地球化学方面的证据。     

综合大洋钻探计划311航次沉积物中自生碳酸盐岩碳、氧稳定同位素特征

为了探索水合物背景下沉积物中自生矿物响应,对采自综合大洋钻探计划（IODP）311航次沉积物中自生碳酸盐岩颗粒进行了矿物组成、形貌特征和碳、氧稳定同位素特征等研究。X光粉晶衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）结果显示碳酸盐岩颗粒的主要矿物成分是铁白云石和方解石,呈多孔状结核和不规则状集合体产出。碳酸盐岩颗粒的碳稳定同位素δ¹³C_PDB低至-41.50‰,证实其碳源源自甲烷,其成因与甲烷厌氧氧化过程有关,印证了研究区存在海底甲烷渗漏现象,是甲烷水合物赋存区重要的识别标志之一。碳酸盐岩颗粒的氧稳定同位素δ¹⁸O_PDB总体上随着沉积物深度增加而减小,可能指示沉积物的背景温度由下而上（从早到晚）逐渐降低。研究结果提供了现代海洋天然气水合物背景下沉积物中自生碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素记录,对于寻找我国海域天然气水合物资源,探索地史时期古海洋沉积物中类似的甲烷事件记录具有重要的理论和实践指导意义。     

青藏铁路沿线多年冻土区天然气水合物的地质、地球化学异常

通过对青藏铁路沿线多年冻土区重点地段野外冻胀、坍塌、冷泉冒气现象的观测及对低空大气、冷泉气体、表层冻土沉积物、地下冰等不同介质中气体的地球化学分析,发现部分冻土区如托纠山、昆仑山口、雁石坪等地区存在着明显的地质地球化学异常。这些气体地球化学异常可能主要是由青藏高原多年冻土区不同类型的断裂作用把深部气体带至浅部冻土沉积物中形成的,另一部分可能与浅部有机质转化成烃的作用相关,还有一部分可能与冰川发生位移造成的烃类气体聚集体重新分配有关;地质异常现象可能与该区构造热活动或天然气水合物形成的演化有关。对比前人的模拟计算结果,本次地质地球化学异常区的冻土厚度基本能满足天然气水合物形成的温压条件,这些异常可能与天然气水合物有关。     

祁连山木里冻土区天然气水合物地球化学异常成因分析

在祁连山木里天然气水合物发现区,进行水合物地球化学勘查方法技术试验,试验结果表明:水合物发现区浅表土壤层,具有明显的深部热解气成因的烃类气体异常。地球化学测井剖面研究显示:在深层冻土中烃类气体以渗滤作用为主进行垂向运移,达到近地表土壤层中则以扩散作用向上迁移,最终在浅表沉积物中形成地球化学异常。     

东沙海域SMI与甲烷通量的关系及对水合物的指示

硫酸根甲烷界面(SMI)是识别海洋沉积物中天然气水合物赋存(甲烷通量)的一个重要生物地球化学标志.通过对南海北部陆坡东沙海域37个站位浅表层沉积物中孔隙水的SO42-和H2S含量变化和沉积物顶空气甲烷含量的变化等地球化学特性进行分析,研究南海北部东沙海域硫酸根甲烷界面(SMI)的分布情况,通过硫酸根变化梯度估算甲烷通量.研究结果显示,东沙海域存在南部深水区"海洋四号"沉积体和北部浅水区九龙甲烷礁两个水合物有利区域,SMI埋深普遍较浅,指示较高的甲烷通量(3.8×10-3~5.9×10-3 mmol/(cm2·a)),与国际上已发现天然气水合物区的地球化学特征相类似.这种高甲烷通量很可能是由下伏的天然气水合物所引起的,暗示着该区海底之下可能有天然气水合物层赋存.     

科学大洋钻探与天然气水合物

天然气水合物是由水和甲烷等气体水分子组成的冰状物,主要分布于海洋陆坡区和陆地永久冻土带,是21世纪理想的替代能源。科学家已对天然气水合物的物理化学性质、产出条件、分布规律、勘查技术、开采工艺、经济评价及开采可能造成的环境影响等进行了广泛而深入的研究。大洋钻探计划（ODP）是获得深部含天然气水合物和游离气沉积物的唯一途径,已成功实施了164和 204两个以天然气水合物为主要目标的航次,分析研究了含天然气水合物沉积物的原位物理化学特性和地球物理性质,探讨了气体-水-沉积物-水合物间的相互作用机理,为气体储量计算提供了依据,对推动水合物研究作出了重大贡献。综合大洋钻探计划（IODP）的启动,将为人们深刻理解地球历史和地球系统过程（ESP）,特别是认识天然气水合物在地质过程中的作用,提供前所未有的机会。     

天然气水合物研究中的几个重要问题

综述了当前关于天然气水合物研究中的几个重要问题，提出了今后的主要研究方向，全球大约有10^19g碳以天然气水合物的形式储存在沉积物中，大约是其它所有化石燃料沉积物形式储存量的2倍多，因此，天然气水合物被认为是21世纪具有商业开发无景的潜在的战略资源，天然气水合物是一种亚稳态物质，极易受到温度和压力条件的影响，海底天然气水合物的分解将会影响沉积物的物理化学性质（如剪切强度和流变性等），地球物理性质（如地震波速和电导性），以及地球化学性质（如孔隙流体成分）的明显变化，导致诸如海底滑塌等地质灾害的发生，天然气水合物的分解会产生导致“温室效应”的甲烷气体，该气体进入大气圈中会引起全球气候和环境的变化。     

南海琼东南盆地气态烃地球化学特征及天然气水合物资源远景预测

天然气水合物研究覆盖了地球物理学、地球化学和地质学等多门学科,其中勘查地球化学方法可以从海底介质中直接获得与天然气水合物有关的地球化学信息,圈定水合物异常区域。近些年来大量的研究工作和陆续发现的地球物理和地球化学证据显示,南海北部海域是我国勘查天然气水合物最有潜力的区域之一。依据广州海洋地质调查局2005年第4航次获得的南海琼东南盆地沉积物酸解烃测试结果和高异常段位同位素分析数据,探讨了琼东南盆地气态烃地球化学分布特征和异常成因。结合西沙海槽已有的勘探资料和水合物成藏地质条件,分析南海北部西沙海槽—琼东南地区与天然气水合物有关的地球化学异常特征,并对水合物成藏远景进行了预测。研究成果为南海北部天然气水合物勘探提供地球化学证据。     

温度对甲烷渗漏背景下自生矿物形成影响的实验

<正>海底冷泉是指来自海底沉积地层的气体以喷涌或渗漏的方式注入海洋中的一种海洋地质现象[1]。冷泉沉积物一般由碳酸盐和硫化物组成,这些自生矿物一方面将渗漏甲烷和海水中的硫转化并固定在海底沉积物中,显著地调控着全球甲烷收支平衡;另一方面,几乎所有的天然气水合物产地均发现有自生碳酸盐和硫化物的存在。因此,自生碳酸盐和硫化物对下伏天然气水合物具有指示作用,是天然气水合物赋存的地球化学找矿标志和含甲烷冷泉流体渗漏的地球化学标志[2]。自生碳酸盐和硫化物的形成与甲烷     

断裂带地球化学深穿透理论与方法在钾盐找矿中的应用

文中介绍了断裂带地球化学深穿透理论与技术方法,并结合钾盐找矿实践,对相关技术方法的应用进行了探讨。断裂带地球化学深穿透技术包括地表测线、稀有气体同位素示踪和钾盐深度预测模型,笔者的主要思路是通过地表元素异常来捕捉可能来自深部的物源信息,预测大概的找钾靶区和深度,降低找矿成本。沿垂直于构造断裂带的方向采集地表沉积物、水样,分析其化学元素含量或比值,可以有效识别地球化学异常点;通过分析沿断裂带上升的卤水中逸出的稀有气体(氦、氩、氖等)同位素组成,可以判别气体的来源和断裂的深度,从而辅助判别卤水来源和深度;通过文章给出的一系列地球化学指标和方法,可以识别异常、综合判别卤水或盐类物质来源和深度,灰色模型和异常判别程序的编制可以大大缩短运算和判别时间。上述方法在实际工作中取得了较好的效果,在今后研究和实践中可以进一步提高和完善。     

礼县上坝低缓金异常的特殊查证方法

介绍了礼县上坝化探低缓金异常特征、地质背景、地球化学景观及工作方法,金区域化探异常呈低缓式样出现的主要原因,是由于本区第四系厚度大、地表径流发育等微景观特征所致。遵循常规的工作程序是实现低缓异常找矿突破的有效途径,Ⅲ级查证中加大水系沉积物采样密度、Ⅱ级查证中加大土壤样采样深度至50 cm以上及加大探槽开挖深度,是实现低缓金异常找矿突破的有效方法。     

壤中游离气方法及其在油气化探中的应用

油气藏中的轻烃气体能够以微弱但可检出的量近似垂直地渗漏到地表土壤中,其中一部分烃类以游离态赋存在土壤或岩石颗粒空隙中。壤中游离气中的烃类能反映深部油气藏烃类的现代补偿性活跃微渗漏,被认为是油气地球化学勘探的最可靠方法之一。壤中游离气采集是获得第四系沉积层中微渗漏烃类地球化学异常的关键技术。自行研制了便携式游离气采集新装置,具有操作简便、携带方便、密封性好等特点。通过长期实践,总结了土壤游离气保真采集的方法。游离气方法在济阳坳陷惠民凹陷南坡临南—钱官屯地区、塔里木盆地阿克亚苏地区X井区的油气化探应用,获得的游离烃异常较好地反映了油气垂向微渗漏近地表信息,以及下伏油气的分布特征,油气微渗漏异常区与背景区分离明显,表明壤中游离气方法应用效果显著,在油气勘探中值得广泛推广。     

盐城凹陷朱家墩气田综合化探异常及其地质意义

用酸解烃、顶空气、吸附丝及甲烷碳同位素方法对盐城凹陷朱家墩气田进行了综合油气化探测量,建立了该区这几种方法指标的化探异常模式,在总结已知油气区异常规律的基础上,优化化探方法及指标组合并运用于未知区域,圈定了油气远景靶区。探讨了地表化探异常与石油地质特征的关系,为化探异常的地质解释提供了可借鉴的思路。     

青海省玛沁县友后青地区钴铜矿化带成矿地质特征及找矿前景

青海玛沁县友后青地区大地构造位置处于阿尼玛卿缝合带内,在友后清地区发现了与基性-超基性岩体关系密切的钴铜矿化带。本文主要分析了友后青地区钴铜矿化带的成矿地质特征,认为华力西-印支期NW-NWW向的深大断裂控制着钴铜成矿作用。高精度磁测显示,区内有一条近NWW走向的磁异常带,异常强度中等偏高,呈串珠状分布。水系沉积物测量表明,以镍钴铬为主的多金属综合异常规模大,元素组合齐全,镍钴铬元素异常套合好。水系沉积物地球化学异常与高精度磁测异常可以很好的叠合在一起,在空间上与基性-超基性岩关系密切。沿NW-NWW向断裂带,与基性-超基性岩叠合较好的物化探异常区是该地区寻找钴铜矿的有利地段。     

吉林省海沟金矿床的地球化学异常模式

在总结海沟金矿床区域水系沉积物、矿区水系沉积物及矿体的岩石、土壤地球化学异常特征的基础上,建立了海沟金矿床的地球化学异常模式,并依据该模式对区域47个异常进行了研究对比,预测出一处寻找海沟式金矿床的有望异常。     

地表油气化探的影响因素及消除方法

初步总结了油气化探中存在的4方面干扰因素:①地表特殊景观的干扰;②土壤性质引起的干扰,包括土壤粘土矿物、化学成分、土壤酸碱度;③地下非油气矿源的干扰,如断层、高碳质及煤层、岩体和地层等的干扰;④其它,如污染河流的影响。并指出形成干扰异常特征和消除方法。     

安徽马头地区斑岩型钼铜矿异常结构研究

利用元素质量平衡计算方法,将元素含量转换成迁移量,直观展现出由元素迁移量构成的原生异常,根据异常的空间分布规律,总结出了由成矿地球化学环境指示元素(Na2O、Ba、Sr)负异常、矿化剂元素(S)正异常、成矿元素(Mo、Cu)及其伴生元素(Ag、As、Sb、W等)正异常构成的马头斑岩型钼铜矿原生异常结构,利用原生异常结构可以对深部成矿前景进行判断和评价;地表岩石(屑)测量结果表明研究区地表同样存在异常结构,且对原生异常结构有很好的继承性,利用地表异常结构可以指明找矿方向、成矿有利地段和矿床产出位置。上述研究成果的取得,不仅丰富和充实了地球化学勘查方法技术,为其他同类型矿床的地球化学勘查提供了参考案例,同时对勘查地球化学应用基础理论而言也是有益的尝试。     

攀西地区水系沉积物铂、钯地球化学异常特征及找矿远景预测

水系沉积物地球化学测量表明,攀枝花-西昌地区存在一个与峨眉山玄武岩分布范围基本吻合的P t,Pd区域地球化学异常,玄武岩中铂族元素丰度值普遍较高是一种正常的高背景现象,而峨眉山玄武岩中P t,Pd严重亏损或正异常显著的局部地区则显示出一定程度的成矿潜力。研究根据水系沉积物下伏基岩性质的不同,确定了不同地层单元和侵入岩类的P t,Pd背景值和异常下限,在研究区圈出多处P t,Pd衬值异常。结合有关铂族矿床以及同源玄武岩地球化学特征的认识,通过对水系沉积物P t,Pd综合异常的筛选,初步优选出铂族元素找矿远景区10个。