俄勒冈滨外水合物脊大洋钻探建议书

位于水合物脊(前称“第二脊”)上的ODPl46航次站位调查资料揭示了俄勒冈边缘水合物／气体系统中构造活动影响下的地层和BSR反射特征的变化情况。尤其在水合物脊南部，这些模式得到了详细的描述，1996年在该区的抓斗样品表明。在海底附近存在含块状水合物的沉积物。根据我们对ODPl46航次站位调查资料的检验和水合物脊最近几个航次的调查结果，建议在水合物脊上实施三个钻孔，井深400—700米。并辅以生物和地球化学综合采样及一系列的原位测试。在这样一个ODP航次中开展下列课题的研究：1．在两个明显不同的沉积和构造环境中，对气体和水合物形成的物理和化学机制作源区比较：(1)在增生楔较老沉积物中，海底附近发现了块状水合物及其相关的自生碳酸盐矿物，其甲烷可能来源于俯冲沉积物；(2)与增生楔相连、快速充填的陆坡盆地中，沉积物较年轻、成层性好，其地震反射特征强烈地显示了水合物和(或)游离气的存在，但海底附近没有水合物和(或)碳酸盐矿物积聚的迹象，其气源主要来自原地沉积物中。2．采用地球物理遥感技术校准确定水合物及其下伏游离气饱和度。为了更好地了解这些特性，需要编制井间水合物分布图，评价俯冲带环境中天然气水合物的未来经济潜力。3．利用地球化学示踪物、物理性质测量和微结构分析，检测构造因素诱发的水合物不稳定导致的BSR和BSR下伏地震反射特征发生变化是否与地震反射资料推测的一样。4．加深对水合物形成的地球化学效应的认识，以便于利用综合地质资料确定甲烷释放进入大气的原生载体，了解巨大而剧烈的水合物失稳作用在全球变化中所扮演的角色。5．确定水合物和下伏沉积物的孔隙度和剪切强度，以评估水合物、流体活动与斜坡稳定性之间的关系。6．确定沉积物中生物成因甲烷菌和热成因甲烷菌的分布数量，评估它们对水合物形成和分解的贡献，以及与沉积物成岩作用的关系。     

新Caledonia离岸Fairway盆地似海底反射高分辨率地震研究初步成果

1998年法国-澳大利亚实施一个航次的联合调查，随之第一次报告了在新Caledona离岸Fairway盆地存在气体水合物。此航次识别了一个似海底反射（BSR），位于LordHowe隆起东侧的新Caledona西部。在同一区域实施了ZoNeCo5（1999）航次后，提出BSR的范围超过7万km^2，有可能是已圈定面积最大的BSR。为了确定BSR的存在并评估其特征，在2004年ZoNeCo11航次调查了一个站点。同时采集了以3．3km长电缆记录和以紧密间隔的海底地震检波器记录的高分辨率地震数据。海面地震数据成像可得到沉积构造以及推测的BSR相关的沉积地层的细节。基于OBS数据的旅行时反演提供了海底下速度分布的信息。这一研究的初步结果表明，尽管在Fairway盆地出现至少二个异常反射体，但都不能描述为BSR。观察到的异常反射体的成因依然未知，但更可能是与流体循环有关，而不是与沉积中气体和气体水合物的存在有关。     

IODP315和316航次——日本南海海槽地震带实验

IODP315航次是日本南海海槽地震带实验实施的第2阶段工作,即对潜没带八字形断层的研究,其主要工程和科学目标是获取海底下3 500 m的地质构造信息。预选站位(NT2-03)是了解八字形断层浅部特征的最佳位置,将有助于对变形机制、断层与流体来源、流体的迁移及路径以及海槽斜坡上断层活动和崩塌沉积间相互关系的深入了解(图1)。具体工作内容包括:(1)采集岩心的土工以及钻孔测井数据;(2)在斜潜没带中棱状体与前弧盆地间应力分配的构造研究;(3)流体通过八字形断层迁移的地球化学研究;(4)依据地层记录重建棱状体和前弧盆地的演化史。IODP315航次…     

台湾增生楔天然气水合物的地震特征

通过对南海973航次在该区域的多道地震剖面的分析,结合该区域的地质背景,认为台湾增生楔具有天然气水合物存在和分布的地球物理特征,在地震剖面上出观海底反射层(BSR)、振幅空白(BZ)、极性反转等地震识别标志。BSR所在区域位于南海向菲律宾海板块俯冲的增生楔上,南海新生代沉积不仅提供了富含有机质的丰富物源,而且类似于活动大陆边缘的构造体系又为天然气水合物的形成提供了良好的条件。     

北喀斯喀特边缘IODP 311航次断面的地震结构、天然气水合物含量和滑塌构造

北喀斯喀特活动边缘的增生楔沉积物中含有分布广泛的天然气水合物一直延伸到海底下几百米的深度。为了评估天然气水合物的长期能源潜力和它在全球气候变化及边坡稳定性中的作用，2005年9月IODP311航次建立了一个详细的地质模型来解释水合物的形成与分解以及它与穿过大陆边缘流体流的伴生关系。在考察前，先在大陆坡上进行地震试验以提供支持钻井的地球物理信息。     

南海北部天然气渗漏系统地球物理初探

本文主要针对南海北部大陆边缘发育的5个沉积盆地——台西南盆地、珠江口盆地、琼东南盆地、莺歌海盆地和中建南盆地,分析了近年来利用地球物理方法研究南海北部天然气渗漏系统的成果,重点包括3个方面:天然气水合物的储藏、流体运移通道以及海底表面渗漏特征。其中表征天然气水合物存在的似海底反射BSR在台西南和珠江口盆地发育明显,莺歌海盆地发现有大型气田;5个盆地流体运移活跃,其内发现了多样的运移通道:断层、底辟、气烟囱、多边形断层及水道(峡谷)等破裂结构;海底表面渗漏特征也在台西南、珠江口、莺歌海和中建南盆地均有发现。南海北部大陆边缘天然气渗漏系统广泛发育,值得进一步深入研究。     

珠江口和琼东南盆地天然气水合物形成和稳定分布的地球化学边界条件及其分布区

通过对南海北部陆缘珠江口和琼东南盆地气田的天然气形成水合物的地球化学计算模拟及地质地球化学条件分析，对珠江口和琼东南盆地天然气形成水合物的地球化学边界条件及分布区进行了研究。认识到南海北部陆缘琼东南和珠江口盆地内的断裂构造是天然气向海底渗漏的通道，为天然气水合物在海底的形成提供了物源；盆地内巨厚的第四纪富有机质沉积也为天然气水合物形成提供了充足的细菌成因生物气源。在海底温度2－16℃范围内，琼东南盆地气田10种天然气和珠江口盆地气田18种天然气形成水合物的压力有比较大的范围，随温度增高，天然气水合物形成的压力增高；盆地间和各天然气样品之间形成水合物的压力均是不一致的。在南海海水平均盐度3．4％条件下，结合海底温度与水深变化资料，珠江口和琼东南盆地天然气水合物形成和稳定分布的海区是不同的，珠江口盆地小于230m水深的海区没有天然气水合物的形成，在230－760m水深的海区可能有天然气水合物的存在，天然气水合物的稳定分布区应该在大于860m水深的深水区；在琼东南盆地水深小于320m的海区不可能有天然气水合物的形成，在320－650m水深的海区可能有天然气水合物的存在，大于650m水深的海区是天然气水合物的稳定分布区。     

南海东沙海域天然气水合物与地质构造的关系

构造作用和构造过程是控制天然气水合物发育和赋存的重要地质因素之一。陆坡区复杂的构造运动能够形成良好的气体运移通道以及欠压实、高孔隙的水合物储集空间。东沙群岛邻近海域具有水深变化大、沉积厚度大、沉积速率高和有机质丰富等天然气水合物有利赋存条件,最新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,针对东沙群岛海域广泛发育的断裂、底辟、海底滑坡等构造,开展了其与天然气水合物成藏的关系研究,可以进一步深入了解天然气水合物在东沙群岛不同地质构造中的分布特征与演化,为该区天然气远景评估提供参考。     

中国海域天然气水合物资源远景

南海东北部活动陆缘和北部被动陆缘以及东海冲绳海槽南部具有形成天然气水合物的良好成矿条件。从水深来看，上述3个有代表性的地区最小水深都在300m以上，有利于水合物的稳定存在；从沉积厚度和沉积速率来看，上述3个地区新生代地层厚度一般都在3000～6000m，有利于提供水合物形成所需的充足气源；从地球物理、地球化学等调查结果来看，上述3个地区普遍存在重要的地球标志——似海底反射BSR等，以及重要的地球化学标志——底水甲烷异常、孔隙水氯异常等。通过对上述海区的区域地质条件、地球物理和地球化学异常的综合分析认为，上述3个地区可能更适宜水合物的形成和聚集，因而可能会有很好的远景。     

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。     

北凯斯卡迪亚(Cascadia)边缘的天然气水合物的发育阶段

天然气水合物存在于许多大陆边缘和极地冰盖区.目前的研究表明,绝大多数天然气水合物赋存于陆坡海底之下数百米的近水平沉积之中,特别是大多数存在于俯冲带的增生沉积楔中.IODP311航次的目标是研究凯斯卡迪亚俯冲带增生楔天然气水合物的形成机制.     

用地球化学方法勘查中国南海的天然气水合物

天然气水合物是一种未来新型能源,赋存于低温高压环境下的海洋沉积物中,但也可形成于大陆永久冻土带中。天然气水合物资源量巨大,具有经济和环境上的研究意义。近年来,国际上己对天然气水合物的产况、分布和形成机理开展了大量研究,但国内这方面的工作还刚刚开展。对中国南海的调查表明该区存在天然气水合物赋存的有利地质条件、温压条件和富含有机质的沉积条件。在南海的许多海区还发现了指示天然气水合物存在的地震标志(BSR)。介绍了在南海天然气水合物勘查中的地球化学异常标志。这些地球化学异常的产生可能与天然气水合物的形成或分解过程有关。研究内容包括沉积物中气体含量(主要为甲烷和乙烷),甲烷的碳同位素,孔隙水中阴离子(Cl^-、SO4^2-等)、阳离子(Ca^2 、Mg^2 、Ba^2 、Sr^2 ,B^3 和NH4^ 等)浓度和δ^18,δD,δ^11B,及^87Sr／^86Sr等同位素组成,此外还对海底沉积物的热释光特征和紫外、可见、近红外反射光谱特征开展了探索性研究。通过进一步加强理论和实验研究,结合地球物理和地球化学资料,在不远的将来将会在南海发现和圈定天然气水合物矿藏。     

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。     

第32届地质大会有关天然气水合物研究的论文综述

本次地质大会，有关天然气水合物的研究论文近90篇，研究内容十分丰富。比较多的研究集中在水合物地质、地球化学、地球物理、水合物形成和分解的热力学及其数值模拟、水合物资源评价等方面的内容。此外，和水合物有关的环境、灾害(如海底不稳定性等)以及生物灭绝等问题也有涉及。     

新一代卫星遥感技术在国际海底天然气水合物勘查中的应用

利用新一代卫星遥感数据所提供的天然气水合物的特殊标志信息：海表温度热异常、海表大气层甲烷成分异常和特殊的构造环境等，在综合分析水合物已知区的地质、地球物理、地球化学与卫星遥感之间的耦合关系基础上，通过对综合分析模型的认真分析和各种方法的相互验证，可以初步建立一套识别国际海底天然气水合物的标准，以指导国际海底天然气水合物的勘探。     

南黄海盆地崂山隆起中南部海域油气目标地球化学探测:海底油气渗漏与双环状地球化学异常

通过对南黄海盆地崂山隆起中南部163站位油气地球化学样品采集、烃类气体和芳烃类指标的分析测试,以及地球化学异常提取,揭示了烃类地球化学指标的异常分布特征,分析了海底油气渗漏和表面地球化学异常的关系,建立了油气地球化学异常模式。吸附甲烷、吸附重烃气体、顶空甲烷、顶空重烃气体、芳烃及其衍生物总量(260 nm)和稠环芳烃总量(320 nm)的地球化学异常均围绕高石3构造呈环状分布,并且烃类气体指标异常较芳烃类指标异常更靠近这一圈闭构造的外侧。地球化学异常的平面分布和沿主要地震剖面的垂向分布特征显示烃类地球化学异常的形成可能与高石3构造及深部油气藏的分布和垂向渗漏有关,并据此建立了围绕高石3构造的双环状地球化学异常模式。内环主要芳烃类指标异常,可能由高石3构造上部残留油藏渗漏形成,外环主要为烃类气体异常,可能由高石3构造深部原生气藏渗漏形成。表面地球化学异常与高石3构造边缘断裂构造的关系显示,无论是内环异常,还是外环异常均与高石3构造边缘断裂构造在空间上密切相关,预示着这些断裂构造可能是深部油气垂向渗漏运移的主要路径,同时也意味着高石3构造是崂山隆起中—古生界海洋油气钻探的首选构造。     

墨西哥湾和Blake洋脊气体水合物区的经济地质状况

墨西哥湾和 Blake洋脊气体水合物区储藏有近似相同体积水合化的碳氢气体化合物 (在标准温压条件下它们分别是 ( 1 0～ 1 3 .7)× 1 0 18m3和 3 0× 1 0 18m3。气体水合物在两地的储集成因是不同的。在墨西哥湾 ,气体水合物主要储藏在厚厚的、构造集中的稳定盖层内 ,这样大量的烃类气体就可以从海底深部的油气层中运移到气体水合物稳定带。在 Blake洋脊内 ,气体水合物是分散的 ,它们是在细菌成因甲烷生成处形成的 ,而在该处从底部运移上来的甲烷数量很少。诸如气体水合物易于赋存的浅海底地层和在裂隙中气体水合物的高赋集率等有利地质因素…     

海底水合物冰丘的特征及意义

海底水合物冰丘是一种特殊的海底构造,外观表现从平滑浑圆的陡峭丘状体变化到粗糙不平的缓斜丘状体。地震剖面上,内部常表现为空白反射,并与似海底反射(BSR)紧密相关。归纳了前人对海底水合物冰丘的研究。综合分析认为规模较大的海底水合物冰丘通常形成于高通量汇聚型流体运移通道附近;海底水合物冰丘的出现可能指示了下部水合物及油气藏的赋存和大陆边缘汇聚型流体的运移;同时,在汇聚型流体运移条件下,伴随着流体向上运移的深部热流和高盐度水可能导致BSR深度变浅;此外,水合物冰丘的形成与发育为动态过程,其形成过程可分为水合物成核、聚集/冰丘型以及分解/冰丘垮塌3个阶段。开放型流动系统中形成的水合物丘的气体来源于"深部"沉积物渗滤的外部流体,可形成规模较大、高饱和度的水合物矿产,具有勘探价值。为更好地认识海底水合物冰丘演化史以及其与汇聚型运移通道、BSR分布位置等之间的关系,需要进一步开展海底调查、高精度多道地震调查,并结合地球化学等方法进行综合评价研究。     

海洋浅表层沉积物和孔隙水的天然气水合物地球化学异常识别标志

天然气水合物是一种赋存在低温,高压条件下海底沉积物中的规模巨大的新型能源,研究表明,地球化学是识别海底天然气水合物赋存的一种有效方法。国际上通过分析由大洋钻探采上来的柱状沉积物和孔隙水的地球化学异常,已建立了一套较为成熟的地球化学识别方法。但是,在没有钻井岩心的情况下,如何通过浅表层（＜20m）沉积物和孔隙水及底层海水的地球化学分析来识别海底可能存在的天然气水合物,是国际国内天然气水合物勘查中面临的一道难题,通过对国际上已有数据和资料的全面总结,尝试提出了一系列在海底浅层条件下识别天然气水合物赋存的地球异常标志,包括底层海水的烃类气体及其同位素组成异常,沉积物有机碳和水的含量异常,沉积物中孔隙水的元素和同位素组成异常,沉积物中气体含量异常及沉积物中自生碳酸盐矿物的化学和同位素组成异常等。这些标志的建立将有助于在我国海域开展天然气水合物的勘查工作。     

巴基斯坦马克兰增生棱体实测热流值与由BSR导出的热流值的比较

1997年秋，德国“Sonne”号调查船在巴斯坦第马克兰增生楔进行SO－124航次调查，利用地球物理调查以分析构造变形增生楔中天然气水合物富集沉积的热状况。垂直变形前锋的走向测量的42个热流值，并作了地震反射试验。本次调查从南部的深海平原开始，覆盖到陆坡2300m水深处。本次研究的目的是比较由BSR导出的热流值（意味着是估算的热流值）与在海底实测的热流值。这需要用速度和孔隙度之间的经验方程式来计算不同浓度沉积物的物理性质。变形前锋前南热流实测值经沉积之间的经验方程式来计算不同深度沉积物的物理性质。变形前锋南部热流沉积作用校后为47mW/m^2,这稍高于Hutchison等（Earth Planetayt Sci.Lett.56(1981)252-265)报道的热流值。在所有盆地中热流的估算值都明显高于实测值。因此，由海底实测的温度值推测而得到BSR处的温度比天然气水合物稳定条件得出的温度要低5－6K.估算和实测的热流值都有一个普遍的趋势：即从变形前然向北增厚的棱体都有小小的减少。类似的结果也在其他增生楔中存在，如Wang等[J.Geophys.Res.98(B3)(1993)4121-4142]和Ferguson等[J.Geophys.Res.98(B6)(1993)9975-9984]所述。在斜坡盆地中热流值具有小的变化，表明主要受传导热传递控制。液体可能沿着边界断层流动，这我们很难控制。快速沉积作用对BSR的动力特征的作用同样对估算热流值具有重大的影响。我们的数据组清楚显示，详细的地震调查资料和控制好地地下速度资料对比较实测热流值和由BSR导出的热流值是完全必要的。然而，未能胡定速度－孔隙度关系和一个高的，仅是近似建立的沉积速度，代表关键性的,失去约束条件的沉积速率只能从钻井资料中得到。