南海东北部陆坡与恒春海脊天然气水合物分布的地震反射特征对比

对“探宝号”调查船2001年8月在南海东北部陆坡及台湾南部恒春海脊海域采集的多道地震剖面资料进行了地震反射波数据分析、解释和研究,并对南海北部陆坡、陆隆及其东侧俯冲带等区域天然气水合物矿藏的成藏规律及分布特征作了初步的分析与探讨,结果表明:(1)南海东北部陆坡和台湾南部恒春海脊海域地震剖面上均显示有BSR,但两区域构造成因、形式和相关地质环境的不同造成了天然气水合物的成因及过程不同。(2)南海东北部陆坡区域的天然气水合物形成与该区广泛发育的断裂带、滑塌构造体及其所形成的压力场屏蔽环境有关,而台湾南部恒春海脊海域天然气水合物的形成则与马尼拉海沟俯冲带相关的逆冲推覆构造、增生楔及其所对应的海底流体疏导体系有关。(3)南海陆缘区域广泛发育有各种断裂带、滑塌构造体、泥底辟、俯冲带、增生楔等,且温压环境合适,是天然气水合物矿藏极有可能广泛分布的区域。     

北印度洋马克兰增生楔天然气水合物的成藏模式

印度洋北部马克兰增生楔是阿拉伯板块低角度俯冲到欧亚板块之下形成的,平面上具有北部沉积速率高,沉积厚度大,南部逆冲断裂和紧闭褶皱发育,且构造活动具有北部拉张与南部挤压的特征;纵向上具有深部断裂活动强与浅部构造相对稳定的特点。这种复杂的活动大陆边缘具有世界上超低的俯冲角度和良好的水合物成藏条件,因此,平面上水合物矿藏类型多样,其中,下陆坡和增生楔前缘主要受叠瓦状逆冲断层的控制而形成"阶梯式增生楔型"水合物藏,而中陆坡和上陆坡主要受沉积厚度和北部拉张的控制作用而形成"底辟型"和"泥火山型"水合物藏。纵向上马克兰增生楔水合物矿藏具有"二层楼结构"的成藏模式,即深部主要受逆冲断层的控制,而浅部主要受正断层的控制。上述成藏模式可能与阿拉伯板块低角度俯冲有关。     

南海东北部陆坡与恒春海脊天然气水合物分布的地震反射对比

经过对"探宝号"调查船在2001年8月在南海东北部陆坡及台湾南部恒春海脊海域采集的多道地震剖面资料进行的地震反射波数据分析、研究和解释,结果表明:(1)南海东北部陆坡段区域和台湾南部恒春海脊海域地震剖面上均显示有被作为天然气水合物存在标志的BSR,但两区域构造成因、形式和相关地质环境的不同造成了此两处的天然气水合物成因及过程的不同.(2)南海东北部陆坡区域的水合物形成与该区广泛发育的断裂带、滑塌构造体及其所形成的压力场屏蔽环境有关,而台湾南部恒春海脊海域的天然气水合物的形成则与马尼拉海沟俯冲带相关的逆冲推覆构造、增生楔等及其所对应的海底流体疏导体系有关.(3)南海陆缘区域广泛发育有各种断裂带、滑塌构造体、泥底辟、俯冲带、增生楔等,且温压环境合适,是天然气水合物矿藏极有可能广泛分布的区域.     

南极近海南设得兰陆缘天然气水合物成矿条件与机理

南设得兰陆缘属于典型的活动型大陆边缘,沟-增生楔-弧前盆地序列发育,具备天然气水合物发育的有利地质构造背景。该区已有的调查资料显示出天然气水合物存在的显著标志——BSR和极性反转特征(或者称为基底反射波,BGR)。研究结果表明,南设得兰陆缘具备形成水合物的充足的气源、适宜的稳定域条件、有利于天然气水合物形成与聚集的沉积体系和特殊地质构造环境,推断南设得兰陆缘以构造型水合物成矿地质模式为主,并以增生楔内甲烷随流体向上迁移形成水合物的模式最为重要。     

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。     

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。     

东沙群岛西南海区泥火山的地球物理特征

多道反射地震和CHIRP浅地层剖面显示在南海东沙群岛西南陆坡和白云凹陷东部陆坡之间的深水(600~1 000m)陆坡上矗立着一系列高出周围海底50~100m的丘形地质体,其内部地层发生褶皱,反射波呈现杂乱和空白,海底声波屏蔽严重。浅地层剖面还显示丘状构造带有气体羽状构造,从海底进入水体高达50m。海底沉积取样分析表明,这些海丘区的表层分布着生物成因的致密碳酸盐结核。可以推断东沙西南的丘形地质体就是泥火山带,并且可能是一个重要的水合物潜在区。东沙西南海区泥火山表现出构造挤压和带状分布的特点,不同于南海北部神狐和九龙甲烷礁已发现水合物区的非泥火山,也不同于全球其他典型被动大陆边缘的泥火山特征,其构造成因和水合物潜力有待进一步研究。     

断裂与天然气水合物的依存关系

分析了断裂与天然气水合物的依存关系,认为不论活动大陆边缘还是被动大陆边缘,海底天然气水合物的形成和聚集都与断层有着密切的关系。不过,对于活动大陆边缘来说,逆断层可能起着更为重要的作用。被动大陆边缘因其具有充足的物质来源、良好的运移通道和合适的温压条件,是水合物聚集的有利场所。     

IPY计划“大西洋中部海岭系（Mohns海岭和Knipovich海岭）与Bear岛区的大陆边缘动力学”

2007年，我们发起了一个主动地震和被动地震的地震学实验，实验地点是Bear岛附近的巴伦支海大陆边缘、Mohns海岭和Knipovich海岭之间的结合部和大西洋东北部的扩张轴。2007～2008年间的野外实验主要是安装几台地震仪器，实施相关的野外操作。这项研究的目标是大陆边缘沉积盖层至上地幔的地球结构和动力学机制，因为该大陆边缘包含一个非常厚的沉积楔和至少一个古断裂带。     

陆缘地区天然气水合物成藏地质模式

天然气水合物的成藏与其所处地质构造环境密切相关,陆缘地区天然气水合物成藏地质模式可分为成岩型、构造型和复合型三类。成岩型水合物主要受沉积因素控制,成藏气体以浅层生物成因气为主,水合物大多呈分散状存在于相对渗透层中,丰度较低。构造型水合物主要受构造因素控制,由热成因气或者混合气从较深部位沿断裂、泥火山或其他通道快速运移至水合物稳定域而形成,水合物主要分布在构造活动带周围,丰度较高。复合型水合物同时受到成岩作用和构造作用控制,水合物主要分布在构造活动带周围的相对渗透层中。     

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。     

天然气水合物存在的流体特征——以印度西部大陆边缘为例

印度西部大陆边缘的多道地震反射资料揭示了流体排驱是否与天然气水合物相关。在地震剖面上没有典型的似海底反射存在，为了在确定天然气水合物的存在，我们在印度西部大陆边缘的一个小水道找到其它地震反射证据。我们研究了通过海底的排气通道、麻坑、海底滑坡以及反映流体运移通道的断层、清楚的含气沉积、弱振幅、底辟和泥火山等，地震剖面上所有这些流体逸散特征预示着在天然气水合物稳定域内天然气水合物的可能存在。     

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。     

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。     

南海天然气水合物的成矿远景

通过对南海的中新生代区域构造、中上新世纪沉积、近－现代地貌及地温条件的分析，结合ODP184航次钻探成果和水合物最新调查资料，探讨了南海水合物的成矿条件，认为具有良好的成矿地质构造环境；通过对南海陆坡深水区现有大量多道地震调查资料的重新判读，发现南海地区存在多处水合物的地震标志－BSR，以活动边缘笔架增生楔和非活动边缘西沙－东沙为例，重点解剖水合物的地震特征，建立其成藏模式，总结其成矿规律，预测水合物资源远景，为今后在该海域寻找水合物矿床、预测水合物资源远景起到抛砖引玉作用。     

根据似海底反射计算地热流和地温梯度：实例研究

天然气水合物是由水和具有低质量分子的烃(主要为甲烷)构成的冰状结晶固体，形成于高压、低温环境中并主要发现于两类不同的区域：外部陆缘和永久冻土带。印度次大陆在东西部陆缘均拥有广阔的近岸带。由国家海洋研究所、Goa和国家地球物理研究所、Hyderabad及其它几个部门所开展的先期研究表明本区具有形成天然气水合物的有利环境。发现的天然气水合物位于海底沉积物中几百米的范围内，在大陆边缘及其邻近区的水深超过500m(以保持天然气水合物的温压条件)，在聚集陆缘带尤其如此。     

ODP204航次--Cascadia大陆边缘Hydrate海岭气体水合物的钻探

ODP2 0 4航次将在俄勒冈近海 Cascadia大陆增生边缘的 Hy-drate海岭南部钻穿一个气体水合物稳定带的断面。这里的海底下保存着大量的水合物 ,高分辨率 3D地震数据表明海底为一个复杂的通道系统。该断面涵盖两个明显不同的沉积和构造环境——老的抬升的增生杂岩体沉积和年轻的成层性好的、与快速填充的坡状盆地相邻的沉积。本航次的目标 :( 1 )比较气源区和增生脊以及斜坡盆地中水合物形成的物理和化学机制 ;( 2 )对地球物理遥感声纳技术测定的水合物和下伏自由气体的储量进行校正 ;( 3)利用地球化学示踪剂、物理性质测量以及微构造分析 ,…     

安徽巢湖平顶山P-T界面元素地球化学特征及地质意义

对安徽巢湖平顶山地区二叠系大隆组与三叠系殷坑组界面附近(P-T界面)的17件岩石样品进行地球化学研究表明:(1)研究区大隆组沉积岩主要来源于后太古宙上陆壳的沉积岩、长英质岩石,殷坑组的沉积岩来源为后太古宙上陆壳的沉积岩,有部分基性组分的加入。(2)殷坑组地层样品成分变异指数(ICV)值表明为活动大陆边缘首次直接沉积的产物;大隆组地层ICV值指示大隆组样品的成熟度较高,为稳定构造环境下沉积的产物,可能经历了一定程度的再循环而发生均一化。殷坑组样品化学蚀变指数CIA值表明经历了寒冷、干燥条件下的弱的化学风化作用。大隆组样品CIA值指示经历了经历了炎热、潮湿条件下的强烈的化学风化作用。(3)本区殷坑组沉积岩可能形成于被动大陆边缘-活动大陆边缘过渡构造环境下,大隆组沉积物源区主要以大陆岛弧-活动大陆边缘构造环境为主。     

南海陆坡天然气水合物成藏的构造环境

南海是西太平洋最大的边缘海之一，其复杂的构造演化，形成了构造特征迥异的南海陆缘，有利于天然气水合物的发育，南海地区在中中新统以上发育了上中新统，上新统和第四系3套地层，3套地层所对应的地质时期的沉降速率在纵横向上的差别均较为悬殊，总体而言，南海第四纪整体沉降速率较大，为天然气水合物压力场环境的形成提供了有利条件，南海复杂的构造背景形成了丰富多彩的构造地质体，特定的构造地质体与水合物形成关系密切，这里讨论了滑塌体、泥底辟、增生楔等构造地质体在南海的分布情况，分析了上述构造体与气体水合物地震标志BSR之间的关系，以及特殊构造带在南海的展布规律，提出了特殊的造带中天然气水合物的成藏模式。     

海底水合物区甲烷的溶解度

海底水合物区有特定的温压条件限制,甲烷含量丰富超过局部的溶解度(Kvenvolden,1988)。即使全球的大部分海相环境具备水合物形成的温压条件,但是水合物主要存在于有机碳产出高或能为水合物的形成提供足够甲烷的承载流体存在的大陆边缘地区。甲烷溶解度