波弗特海大陆边缘之下与气体水合物相关的BSR地震研究

位于阿拉斯加北部波弗特海上陆坡海底之下300－700m处有一强的似海底反射层（BSR），与上覆的气体水合物和下覆的天然气及孔隙水之间的相界面对应。世界各地BSRs具有类似的成因，这里通常解释为含本水合物碎屑沉积物之底界，下覆沉积物内可能有或没有游离气。令人惊奇的是，对这些强反向起因知之甚少。在这篇论文里，通过对合成的BSR振幅和波形（随震源－检波器偏移距变化）与穿越波弗特海发育较好的BSR多道地震反射资料比较，分析产生BSRs的物性差异。为了区分BSR之下是否有游离气，需要补充近垂直入射资料和叠前偏移资料。对振幅随偏移距变化（AVO）的分析暗示出：BSR的产生主要是由于BSR之下碎屑沉积物内存在游离气。据垂直入射合成地震记录，估计游离气带厚度薄于11－16m。若气体浓度深度而减少，则游离气带厚度可能大于16m。据AVO模拟，初估BSR之上沉积物内气体水合物饱和度不足孔隙体积的10％。     

挪威斯瓦尔巴群岛西部天然气水合物高分辨地震研究

在斯瓦尔巴群岛西部的高分辨率地震剖面上可识别出强似海底反射（BSR）（振幅变化大）。据高频海底水听器（HF－OBH）资料计算，在BSR之上速度达1840m/s，暗示沉积物含气体水合物；BSR之下出现低速层，认为含气沉积物所致，厚度12－25m。另外，在经典的水合物稳定带（HSZ）之内。可识别出含游离气的两个低速层，而理论上这里不存在游离气。     

海底气体水合物BSR的AVO模拟

在世界各地陆架外缘的地震剖面上，出现与海底近似平行的拟海底反射层BSR。BSR与气体水合物稳定域同时发生，并通常用作指示海底天然气水合物。尽管假设BSR标志含气体水合物的沉积物之底界，但位于BSR之下沉积物内低速游离气的产状及重要性仍是长期争论的课题。这篇论文通过对俄勒冈近海和波弗特海面两个地区BSR的反射系数模拟或AVO模拟，调查水合物丰度与BSR伴生的游离气。根据两地的多道地震剖面，地震速度资料和俄勒冈ODP第892站的钻井记录资料模拟，若BSR之上的气体水合物饱和度小于孔隙体积的30％，BSR的AVO研究能确定BSR之下是否存在游离气。根据AVO，能大致估算BSR之上气体水合物饱和度，但仅用地震资料，不能控制BSR之下的游离气饱和度。两个地区的AVO分析暗示出：BSR之下的游离气是导致强振幅BSR的主要原因。对两地区研究，计算BSR之上的水合物浓度不足孔隙体积的10％。     

莫克兰增生棱柱体内BSR之下厚层游离气之证据

莫克兰大陆边缘的地震反射资料显示出一个强的似海底反射（BSR），且广泛分布。我们将非线性全波形反演技术应用于此区的多道地震数据。用来研究复杂的速度结构及BSR的成因，计算结果显示出：在海底以下500m深度处纵波速度从2.2km/s突然下降到1.3km/s。低速带厚度约200－350m，可能含有大量游离气，这与最近ODP164航次在布莱克海台的钻井有些类似。大部分的游离气可能是气体水合物分解产生的，在加积楔中，构造抬升和沉积作用，引起气体水合物稳定域相对于沉积柱向上运移。     

气体水合物区之下高度压缩的游离气

最新的研究证明,水合物区的游离气可能通过气体烟囱和断层面迁移,这里,我们计算了BSR之下横向连通的游离气量,其足以引起上覆含水合物沉积物中的断层滑移,并使气体从游离气体带迁移至水合物稳定带,这样的游离气柱可能存在于有孔平板状沉积物或者倾斜层中,或者沿断层分布。我们运用声纳测井得到了游离气体带厚度,首先对南卡罗来那东部300km远的布莱克海脊的冲积物进行了估计,然后计算了大洋盆地中断层重新活动需要的游离气体带厚度,作为BSR深度和沉积物特性的函数,并将我们的结果与测量的BSR之下的气体柱高度进行比较。虽然该模型不能预测最大主应力(σ1)近似水平的水合物区的游离气体带的厚度,但是可以对稳定盆地和活动地区测量的游离气体带厚度进行比较,并注意到这两个地区下面的游离气层厚度的系统误差。我们运用这些资料来估算水合物区下的全球游离气总量的上限。     

西伯利亚贝加尔湖中含气体水合物沉积物的多频地震研究

本文讨论了西伯利亚贝加尔湖中含甲烷水合物之沉积物所表现的声学特性与频率关系。所用的五种不同类型的震源（枪阵，二种单气枪，水枪和电火花）的频带宽度10－1000Hz。对于低频枪阵数据，我们所观察到的水合物稳定带（HSZ）底是一个反极性强振幅的似海底反射（BSR）。对于中一高频率数据，BSR的振幅和连续性降低，甚至消失，垂向和水平方向的分辨率解释了这一特征。BSR反射振幅随着偏移距的增加而增强，BSR反射系数以及其下反射增强表明HSZ之下存在游离气。在BSR之上观察到一些延伸的强反射，推断为在HSZ内游离气与水合物共存的标志。BSR之上的空白带厚度变化不定，而对于中一高频的数据，BSR本身起一个低通滤波器的作用。提供初始地震信息的新单道剖面穿过了贝加尔钻井工程（BDP－97）的钻孔位置，在此处HSZ底部之上约200m的深度取到含水合物的沉积物。将钻井和地震信息结合，我们可以粗略估算储存于贝加尔湖中水合物和碳量，也让我们得出一个结论：贝加尔湖中气体水合物的储量没有形成一个有希望的能量远景。     

海域天然气水合物的BSR成因

根据海域天然气水合物的岩石物性研究成果,利用模型地震正演分析方法技术,对水合物沉积层的底界反射——BSR的成因进行了模拟分析研究。结果表明,BSR的成因及其振幅的强弱与水合物沉积层、含游离气沉积层的厚度、饱和度及地震反射波的主频都有着密切的关系,并对其进行了分析和总结。     

用地震AVO方法研究含气体水合物沉积物的内部结构

采用岩石物理合成地震模型，我们解释了弗罗里达近海BSR振幅随炮检距变化，现场地震资料的AVO分析和以往得出的速度结果对比显示：BSR将含游离甲烷的沉积物与含水合物沉积物分隔开来，BSR振幅随偏移跨增大呈负增长，这种特性说明BSR之上的P波速度比BSR之下的P波速度要大，BSR之上的S波速比BSR之下的波速度小。由此可见，用AVO和速度结果可帮助推断水合物沉积物内部结构。为了达到这个目的，建立两种微力学模型，对应于孔隙空间内水合物沉积的两种特殊情况：（1）水合物胶结颗粒接触，并增强了沉积物强度；（2）水合物远离颗粒接触部位，并未影响沉积积物骨架的硬度。仅第二种模型能定量化形成所观察到AVO响应。因此，推断含水合物沉积物内部结构意味着：（1）BSR之上的沉积物未胶结，故机械强度关弱；（2）其渗透率低，因为水合物阻塞了孔隙空间孔道。后者解释了为什么游离气圈闭在BSR之下，地震资料也暗示水合物层顶部缺少强反射，这一事实建议恰恰在BSR之上的沉积物内水合物浓度高，随深度减少逐渐降低，这种影响与BSR之上的低渗透水合物沉积物阻止游离甲烷上运移一致。     

南极南设得兰群岛岸外BSR地震层析研究

为了重构没积层序中与气体水合物和游离气层相联系的速度场，地震反射层析已经在南设得兰群岛边缘的增生锲两个多道地震剖面中得到应用。地震资料显示沿着水深1000－4600m的斜坡范围内存在强BSR，在局部地区比一个弱的正极性反射深80ms。分析表明从海底到BSR处速度趋势与海洋沉积在正常条件下的趋势一致，而在BSR和下伏反射层之间速度突然降低，这说明在孔隙空间中存在游离气。计算获得游离气层厚度大约为50ms。局部地层BSR上方速度的增大，就象叠前深度偏移剖面一样，一是由于正常压实沉积层中水合物含量较丰富；二是由于沉积过压实。我们发现南设得兰群岛大陆斜坡水合物和游离气的分布受到增生锲的构造背景控制，断层起到了促使天然气向表层运移的通道作用。文中将简要地描述所采用的层析方法。     

海洋甲烷水合物BSR的地震研究

根据多道地震反射资料分析，温哥华岛近海的北喀斯喀特俯冲带边缘有一清楚的BSR区。海底以下300m处的反射层代表笼形物或甲烷水合物层的底界。1300m水深和3600m长的地震检波器组合允许BSR振幅随炮检距变化，并进行高分辨速度分析和垂直入射资料模拟，所有三种类型分析结果能够较好地解释海底以下大约300m处BSR之上10－30m厚的高速层，并有一明显的底界和过渡顶界。在这层内，大约1／3的沉积物孔隙空间为冰状水合物充填。地震无法探测BSRs之下的游离气，这些结果对水合物BSR的形成与分布的模拟起到重要的控制作用。     

巴基斯坦近海大陆斜坡的天然气水合物：利用地震技术约束反演

1997年10月，在巴基斯坦外海的聚合大陆边缘得到了新的垂直入射、广角反射和折射数据。似海底反射（BSR）是横穿整个大陆边缘至阿曼海湾的最突出的反射特征。一般这一反射同气体水合物稳定带底的期望深度相一致。增生棱柱体上的BSR是一个清晰的反极性反射，且BSR之下的地层表现出反射率增强，这表明地层间存在被捕获的气体。广角反射和折射数据的联合反演在BSR深度处产生约200m厚的低速带。利用Born展开式，可根据反褶积和平衡处理后的单道数据来计算带限阻抗记录，结果表明BSR处的速度下降约200ms^-1。在朝海岸方向的CDP4400处，Minshull和White(1989)等人得到一个约600ms^-1的速度倒置，此结果表明BSR的特征在越过巴基斯坦外海大陆边缘时显著变化。海湾下的BSR出现在相似的海底地层深度，此处的地震反射出现亮点。然而，其反振幅异常小，且BSR下方的反射地层没有表现出反射率增强。广角反射和折射数据的联合走时反演表明：持续上升的速度暗示了有充足的甲烷以形成游离气和气体水合物，且主要受沉积物同化为增生棱柱体的限制。我们认为当沉积物同化为增生棱柱体时，这些变异与构造抬升和正在进行的沉积引起的一个渐进过程有关。沉积和抬升造成等温线向上偏移，并因此导致气体水合物的分解，释放出的甲烷气体造成BSR增强。我们的地质调查反映了深海平原以及第一个倾斜盆地内水深分别为3300m和2490m处的BSR属性。CDP4400位于近岸的一个隐伏、隆起演化的盆地内，水深为1730m。因此我们提出，在加积楔内，区域构造抬升与正进行的沉积引致稳定区域的向上偏移造成水合物循环。此外，通过甲烷的深度平流，构造脱水作用可以在稳定区域底部积聚水合物。     

井底测井技术探测气体水合物

用井底测井技术来确定海洋沉积中气体水合物和地震信号与气体水合物下面游离气的联系已衩证明为非常有效。最近在布来克脊的钻探中,大洋钻探计划（ODP）记录到的现场测得速度和电阻率测井提示在温压稳定带内水合物含量深度的加大而增大。对应的剪切刚度（Vp/Vs比率减小）变小,含水合物层声波幅度减小是由于沉积物中的颗粒被水合物胶结,这解释了布来克脊地区采集的地震剖面普遍存在的振幅空白带现象。 将来的钻探活动中,采用安置在钻头正上方的随钻测井（LWD）传感器将改进孔隙度、气体水合物的横向变化和储层潜力现象精度估计。     

阿拉伯海马克兰增生柱BSR下伏层层游离气显示

马克兰陆缘地震反射资料表明那里存在一分布广泛的强反射的似海底反射层（BSR）。我们运用非线性全波形反演方法分析该海域多道地震数据来研究BSR详细的速度结构及其成因。结果表明，在500m深的海底下，纵波速从2.2km/s突然减到１.3km/s，低速带一般厚２００－３００m，可能含有丰富的游离气体，这与ＯＤＰ１６４航次在布莱克海台钻探的情况类似，由于断层的上升和增生楔中的沉积作用，与沉积柱有关的水合物稳定带裂解后向上运移，产生了大量的游离气体。     

海底天然气水合物的地震资料处理与分析

介绍了利用多道反射地震资料，采用反射振幅随炮检距变化AVO（Ampltude versus Offset)技术和其他地震正、反演方法，通过研究地震剖面上的拟海底反射层（BSR）分布、地震弹性参数特征，来探讨BSR上、下方含天然气水合物沉积层和含游离气沉积层的内部结构和某些主要物理性质，如沉积物的空隙率、天然气水合物的饱和度等，由此来评估海底天然气水合物的资源前景并研究其成矿机制。     

南海北部琼东南海域气烟囱发育特征及其对水合物形成与分布的影响

琼东南海域地震资料解释发现了BSR(似海底反射)、BSR下伏强反射及烟囱体等天然气水合物的地震响应特征。研究发现,区内气烟囱的分布与BSR的分布存在明显的相关性,气烟囱是气体垂直运移的主要通道,气体垂直向上运移至水合物稳定带大量聚集,从而形成水合物。因此,精细刻画研究区气烟囱发育特征对于区内天然气水合物成藏及分布研究具有重要意义。传统气烟囱识别方法只通过地震剖面上的弱反射或相关属性分析,笔者利用基于MLP算法的神经网络,高效地分析了本区域气烟囱的分布,并根据烟囱与BSR分布之间的关系,分析了气烟囱对天然气水合物形成及分布的影响。     

南海北部陆坡神狐海域浅地层与单道地震剖面联合解释——水合物区沉积地层特征

本文通过南海北部陆坡神狐海域浅地层、单道地震剖面联合解释,发现了一系列与天然气水合物密切相关的海底异常地貌、地层结构.在精细浅地层剖面上发现了陆坡丘状体、浅部断层以及由连续强反射层、声空白补丁、局部增强反射和声空白带构成的海底浅部含气带.浅部含气带位于海底之下34-82m,通过其空间分布位置判断,认为气体来源于深部天然气水合物的分解.在单道地震剖面上识别出麻坑、气体渗漏柱、褶皱、模拟海底反射(BSR,bottom simulating reflector)等结构.BSR位于我国首次钻取的天然气水合物样品深度之下,判断其为该区水合物稳定带底界.依据ODP1148站深海钻井的地层厚度、沉积速率、测年等资料进行地层划分,识别出渐新世、中新世等地层界面,初步建立了神狐海域水合物区沉积地层年代标尺.地层年代划分结果表明BSR、褶皱、首次钻取的水合物样品位于晚中新世至上新世地层内,以上地层成为南海北部神狐海域天然气水合物勘探重点目标层位.     

南设得兰陆缘地震数据反演中的天然气水合物和游离气分布

南设得兰陆缘(南极半岛)上部800m有适用于用地震数据作旅行时间反演来产生声速图像的三种不同的地质范畴：(i)大陆架；(ii)增生柱；(iii)海槽。大陆架上的地震速度较高，在海底600——700m处比其余两种地质构造高出1000m／s。由于沉积压实和侵蚀作用导致蜡状冰层逐渐变薄。应用叠加前深度偏移是为了改善野外地震图像和检验速度场的性质。在似海底反射(BSR)明显存在的地方。在相关的速度剖面上发现了正、负速度异常。用理论方法可以解译计算水合物和游离气分布区的二维地震速度剖面。分析显示BSR主要与其下存在的游离气有关。当天然气水合物相当均一地分布于陆缘时，游离气的分布却具有不同的浓度和厚度。     

秘鲁近海似海底反射的速度结构：全波形反演结果

我们对海底以下气体水合物的广泛分布之认识源于似海底反射（BSRs）这一地震观测结果。根据纵波速度研究BSRs精细结构的全波形反演是一种可行技术，我们将非线性的全波形反演技术用于研究秘鲁近海的一处BSR。首先利用一个统计的反演技术确定地震速度变化特征，使旅行曲线的相关能量最大化。这些速度被用作全波形反演的初始模型，并产生BSR附近详尽的速度／深度模型。我们发现数据与一个由薄的低速层形成的BSR的模型吻合最好。在18m的层内，纵波速度由2.15km/s下降至平均速度为1.70km/s，在其中6m在层内，最小速率仅1.62km/s。利用纵波速度反演结果，计算沉积物中的气体含量，结果表明低速层为厚6－18m、孔隙空间含部分游离气的地带。BSR的出现与地层区域垂向抬升相一致。因此，我们认为该BSR处的气体是由于抬升作用造成压力下降，水合物稳定带底部水合物分解而形成的。     

层析方法在印度科拉拉-康坎（Kerala-Konkan）地区天然气水合物调查中的应用

地震层析是根据多道地震数据估算速度结构的有效方法。本次研究针对海上科拉拉-康坎（Kerala—Konkan）地区一条以前识别出似海底反射（BSR）的地震测线东段的多道地震数据，采用2D方法得到可能的速度场结构，并推测气体水合物，游离气的存在。层析模拟由反射相识别和不同源-接收器位置的走时拾取组成。利用这些拾取采用射线追踪技术进行正演和反演来得到2D速度场。本次模拟调查区的模型第一次显示出细微速度结构。2D模拟揭示了速度场沿地震线研究段的横向发生的变化。结果表明薄层沉积物盖层（约50—60m）的速度为1770至1850m／s。在海底之下具高P波速度（1980—2100m／s）的沉积物层被解释为水合物层，水合物层的厚度在110—140m之间变化。在水合物层底部有一低速层，速度为1660—1720m／s，被解释为游离气层，厚度在50—100m之间。本次调查表明在海上科拉拉-康坎（Kerala—Konkan）局部地区水合物之下存在游离气。     

印度西部大陆边缘天然气水合物和游离气的可能模型

我们通过印度西部大陆边缘(WCMI)的多道地震反射资料解释，以建立天然气水合物形成的可能模型。地震剖面上双程走时(TWT)为2950ms的反射界面被解释为甲烷水合物层底界，即似海底反射(BSR)，它出现于海底以下500ms处。相似成因的KSRs在世界范围内广泛存在，不管其下有否游离气，它们通常是含天然气水合物的碎屑沉积物的底界。本文建立了一个天然气水合物/游离气模型，运用不用物性以合成地震记录，并与多道地震反射资料上所观察到的BSR振幅和不同震源一检波器偏移距的波形进行对比。初步结果为研究水合物分布和形成的预测模型提供了重要证据。不同偏移距的振幅恢复也为水合物特性的响应研究提供了依据。