海底泥底辟(泥火山)对天然气水合物成藏的影响

海底泥底辟(泥火山)与周缘发育的天然气水合物存在着密切的关联,表现在静态要素和动态成藏2个方面。作为一种重要而有效的运移通道类型,泥底辟(泥火山)携带的气体将是天然气水合物的重要气体来源。同时,含气流体沿着泥底辟(泥火山)的上侵,可能会导致上覆地层中温压场和地球化学组分的改变,进而引起天然气水合物稳定带厚度的变化。因此,泥底辟(泥火山)将控制天然气水合物的成藏,如位于构造中心部位的矿物低温热液成藏模式和位于构造边缘的矿物交代成藏模式。另一方面,泥底辟(泥火山)的不同演化阶段将对天然气水合物的形成和富集产生不同的影响。早期阶段,泥底辟(泥火山)形成的运移通道可能并未延伸到天然气水合物稳定带,导致气源供给不够充分;中期阶段,天然气水合物成藏条件匹配良好,利于天然气水合物的生成;晚期阶段,泥火山喷发带来的高热量含气流体引起天然气水合物稳定带的热异常,可能导致天然气水合物的分解,直至泥火山活动平静期,天然气水合物再次成藏。     

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。     

南海北部神狐海域天然气水合物成藏特征

天然气水合物作为一种新型、洁净、潜在的新能源,越来越引起世界各国科学家的重视,对天然气水合物研究也进一步深入,但天然气水合物作为一种能源矿产,对其成藏机制的研究相对较少。针对我国天然气水合物调查研究相对较为详细的神狐海域,从其物质来源、气体运移通道、成藏条件等角度探讨神狐海域天然气水合物的成藏特征,指出白云凹陷古近纪埋藏的巨厚烃源岩是其成藏的主要物质基础;底辟构造发育区是形成水合物流体向上运移的主要通道;新近纪晚期大面积发育的滑塌体是水合物的主要赋存区。神狐海域具备天然气水合物成藏的优越条件,是进一步勘探水合物的远景区。     

东海与泥底辟构造有关的天然气水合物初探

根据所获得的高分辨率地震资料分析,发现冲绳海槽南部西侧槽坡附近以及海槽内部发育有一系列泥火山（底辟）构造,在地形上表现为泥火山地貌,在穿过泥火山的地震剖面上,表现出典型的泥底辟构造。对穿过泥底辟构造的DMS01-5地震剖面进一步的处理和解释发现,泥底辟构造顶部存在明显的似海底反射（BSR）,其与海底反射波组极性相反,在BSR之上存在振幅空白带,在速度谱上出现速度异常,指示存在与泥火山有关的天然气水合物。从世界广泛发现的与泥底辟构造有关的天然气水合物来看,天然气水合物既可以在泥底辟构造的丘状外围成藏,也可以在其外围的海底沉积物中产出。在泥底辟构造的丘状外围附近,天然气水合物的形成机制类似于传统的矿物低温热液的形成;在泥底辟构造外围海底沉积物中,其形成过程类似于传统的矿物交代形成机制。冲绳海槽泥底辟构造的发育与很高的沉积速率和槽坡的活动断层有关。在冰期期间,长江携带大量的陆源物质直接输送到大陆坡地区,沉积速率达300 m/Ma,产生异常高压,同时张性断层极为发育,为流体的迁移提供了良好的通道,在异常压力以及上覆地层压力作用下大量流体向上运移,从而发育大量的泥底辟构造。富含甲烷的流体易在其外围及外围海底沉积物中形成天然气水合物藏。     

莺歌海盆地天然气运聚成藏条件与分布富集规律

油气勘探实践表明莺歌海盆地的天然气形成、分布及保存均与底辟区超压体系密切相关。文章根据地震、测井及地质资料与钻探成果，系统地分析总结了莺歌海盆地天然气生成、运聚及富集成藏特征。研究表明，莺歌海盆地天然气分布往往具有浅层气田沿中央泥底辟带分布、中深层岩性气藏分布于底辟构造翼部的特征，且具有"流体超压驱动、底辟裂缝输导、重力流扇体储集、高压泥岩封盖、天然气幕式脱溶成藏"的运聚成藏及富集规律。      

南海北部边缘盆地泥底辟及泥火山特征及其与油气运聚关系

泥底辟与泥火山成因机制相同,发育演化特征相似,但最终地质形态及存在形式有所差异.通过深入分析南海西北部莺歌海盆地泥底辟与东北部台西南盆地泥火山发育展布特点及伴生天然气地球化学特征,指出莺歌海盆地泥底辟主要分布于盆地中部的莺歌海深大凹陷,且沿盆地NW方向呈五行雁行式排列,泥底辟发育演化具有明显的低密、低速和异常高温超压的特点;而台西南盆地泥火山主要展布于南部凹陷陆坡深水区和台湾陆上台南-高雄地区,陆上泥火山多沿深大断裂带分布,地面形态特征类似火山形态,多具有喷口,海域泥火山的海底形态亦与其相似,但研究程度较低.泥底辟及泥火山伴生烃类天然气成因类型较多,但以成熟-高熟煤型烃类气为主;伴生的非烃气CO₂和N₂丰富,但以无机壳源型CO₂为主.泥底辟及泥火山的泥源层均为中新世及上新世海相坳陷沉积的巨厚泥页岩,本身即具生烃潜力,其成熟生烃及其与泥底辟/泥火山运聚通道和底辟伴生构造的良好配置,则构成了其独特的泥底辟/泥火山油气运聚成藏系统,进而控制了这种“泥底辟/泥火山型油气藏”的分布.      

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。     

南海北部神狐海域天然气水合物成藏特征及主控因素新认识

南海北部陆坡神狐海域烃源岩生烃潜力巨大且烃类运移条件良好,可为水合物成藏提供充足的气源和通畅的疏导通道,而且神狐海域海底沉积层的温度、压力条件满足水合物形成的要求,具备了水合物聚集成藏的地质条件,成为我国水合物勘探开发的重点靶区。为了明确神狐地区水合物的成藏特征和主控因素,首次将随钻成像测井引入对水合物赋存状态、成藏序列、成藏模式和主控因素的研究中,从而为今后水合物的开采和钻井方案的设计提供强有力的理论依据。通过随钻成像测井、电阻率频谱及相对饱和度分析发现神狐海域共发育厚层状、分散状、斑块状、断层附近和薄层状5种赋存状态的水合物,其中厚层状和分散状水合物相对饱和度高且厚度大,开采价值较大,是研究区的主力水合物层,厚层状水合物常分布于水合物层顶部而分散状水合物常分布于水合物层底部;斑块状、断层附近和薄层状水合物相对饱和度较低且分布不规律,开采价值较小。厚层状、分散状、斑块状和断层附近水合物主要为深部热解气通过断层运移至水合物稳定区聚集成藏,为构造渗漏型水合物;薄层状水合物主要为浅部生物气横向运移聚集至水合物稳定域,为地层扩散型水合物。神狐海域发育开启型、填充型和界面型3种类型的断层,断层作为气体和流体的运移通道,沟通了气源和水合物稳定带,控制了水合物在纵向上和横向上的展布范围,为神狐地区水合物的主控因素。     

天然气水合物系统特征及其对我国水合物勘查的启示

油气资源在能源结构中具有举足轻重的作用,其成因机制及勘探思路已发展出了完善的系统理论——含油气系统理论,而天然气水合物作为潜在替代清洁能源,其勘探理论尚处于探索阶段。借鉴含油气系统理论,注重与常规油气成藏的差异性分析,在系统分析全球已发现天然气水合物主要研究区的天然气水合物特征基础上,从气体来源、气体运移通道、有利储层等方面对天然气水合物成藏机理进行了系统梳理,以探究天然气水合物系统特征。提出天然气水合物系统应包括气源、储层和天然气水合物稳定带3个基本要素以及气体生成-运移过程和天然气水合物形成过程2个基本作用;冻土带内气体来源以热解气为主,海洋环境中则以生物气或热解气和生物气的混合气为主;气体运移通道主要为流体底辟、气烟囱、大尺度断层、裂缝、滑塌构造及高渗透性地层等;天然气水合物储层在冻土带以砂岩为主,在海域则以黏土质粉沙及粉沙质黏土为主;综合全球各区域天然气水合物成藏特征,提出了9种类型天然气水合物系统,同时以我国神狐海域天然气水合物系统为例总结出了天然气水合物系统成藏事件表。     

莺歌海盆地DF1-1底辟断裂系统及其对天然气成藏的控制

莺歌海盆地的巨厚充填，高地温梯度及大规模的超压流体活动等特殊的地质背景，造就了DF1－1底辟构造的独特性，其内天然气的总体特征与底辟区的断裂系统存在着密切的联系。底辟区内的超压流体活动使其上覆地层产生众多的断裂和裂缝。这些垂向上的断裂和裂隙既构成了异常压力体系能量释放的主要通道。同时也形成了天然气运多的垂向输导体系。在断裂开启过程中上升的活动流体主要取决于断裂下延的深度及断裂上延所连通的中深一浅层的渗透性砂体，因此由断裂与砂体的相互配置所构成的输导体系在DF1－1气田的成藏中起着重要的作用。根据DF1－1的成藏特点，强调断裂系统与天然气运聚的相互促进关系，建立了断裂系统与天然气成藏关系模式。     

泥火山——天然气水合物存在的活证据

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，这些高渗透带包括泥火山和底辟等侵入构造，所以泥火山、底辟和海底断裂等构造周围可能赋存水合物；实际钻探结果也证实，泥火山和水合物的形成与聚集有较为密切的关系。泥火山，它是地层内部圈闭气体由于压力释放上冲的结果，也是气体向上运移的通道。文章初步总结了泥火山与水合物的成矿关系，认为泥火山是水合物赋存的标志之一，是水合物存在的活证据。本文对我国泥火山与水合物的发育和赋存进行了分析预测，并对泥火山构造中水合物的成矿模式进行了初步探讨。     

The formation mechanism of mud diapirs and gas chimneys and their relationship with natural gas hydrates: insights from the deep-water area of Qiongdongnan Basin,northern South China Sea

ABSTRACT

Mud diapirs and gas chimneys are widely developed in continental slope areas, which can provide sufficient gas for hydrate formation, and they are important for finding natural gas hydrates. Based on the interpretation and analysis of high-resolution 2D and 3D seismic data covering the deep-water area in the Qiongdongnan Basin (QDNB), northern South China Sea, we studied the formation mechanism of mud diapirs and gas chimneys and their relationship with natural gas hydrates. Mud diapirs and gas chimneys are columnar and domelike in shape and the internal regions of these bodies have abnormal reflections characterized by fuzzy, chaotic, and blanking zones. The reflection events terminate at the rims of mud diapirs and gas chimneys with pull-up reflections and pull-down reflections, respectively. In addition, ‘bright spots’ and diapiric-associated faults occur adjacent to mud diapirs and gas chimneys. The rapidly deposited and deeply buried fine sediments filling in the Tertiary in deep-water areas of the QDNB and overpressure potential derived from undercompacted mudstones, as well as from the pressurization of organic matter and hydrocarbon generation, provide abundant materials and intensive driving forces for the formation of mud diapirs and gas chimneys. Bottom simulating reflectors (BSRs) with strong amplitude and high or poor continuity were recognized atop the mud diapirs and gas chimneys and in the structural highs within the same region, indicating that they have a close relationship with each other. The mud diapirs and gas chimneys and associated high-angle faults provide favourable vertical pathways for the hydrocarbons migrating from deep strata to shallow natural gas hydrate stability zones where natural gas hydrates accumulate; however, some BSRs are characterized by weak amplitude and poor continuity, which can be affected by high temperature and overpressure in the process of the mud diapir and gas chimney activities. This mutually restricting relationship must be taken into consideration in the process of gas hydrate exploration in QDNB.     

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.     

浅表层天然气水合物区的海底地形特征——以鄂霍次克海为例

使用重力取样器、渔网、深潜器等手段已经在海底及以下浅表层区域采获天然气水合物样品。但关于浅表层水合物的发育机制、分布规律及与海底地形的关系等问题还缺乏基本认识。根据2006年鄂霍次克海天然气水合物调查航次的调查数据,介绍了浅表层天然气水合物区的海底地形特征。萨哈林东北陆坡区,特别是中、下陆坡区发育大量海底凸起,这些凸起一般呈不对称的丘形,宽几百米,高几十米。不同于海底沙波、沙脊,海底凸起为孤立海底地形,在南北方向上并不连续。海底凸起和浅表层天然气水合物的发育密切相关。在海底剖面仪测量结果剖面上清楚地显示古陆坡凸起的发育。普遍地,现今海底陆坡凸起的幅度要小于古陆坡凸起的幅度,个别地方古、今陆坡凸起的形态有所变化,但大部分古、今陆坡凸起是一一对应的,基本形态没有根本变化。在萨哈林陆坡地区存在两个方向的挤压应力场,分别是由德鲁根盆地向萨哈林陆坡方向的挤压应力场、萨哈林陆坡沿萨哈林走滑断裂向南的挤压应力场。海底陆坡凸起是这两大应力场复合作用的结果。浊反射区中的游离气是底辟构造中的超高压多相物质向上迁移形成的。浊反射区上方对应的海底凸起应该是宏观构造挤压和局部底辟发育叠合的结果。浊反射区上方的海底凸起,在形态等方面应该和其他仅由挤压构造原因形成的凸起有所区别,比如顶部发育裂口等。在底辟构造中,由于游离气体的向上迁移,在整个水合物稳定域中从下到上,直至海底都可能形成水合物,从而使我们有机会使用重力采样器这样的设备也能采获天然气水合物样品。     

莺歌海盆地泥-流体底辟树型输导系统及运移模式

莺歌海盆地发育多期泥.流体底辟.底辟活动的多期性造成底辟区断裂和裂隙不断开启,输导天然气从深部向浅部垂向运移,充注底辟两侧及周缘的砂体,在剖面上构成树形样式,称之为底辟树型输导系统.底辟树型输导系统连通了浅层和中一深层的构造和岩性圈闭,是莺歌海盆地中央凹陷带构造及岩性天然气藏成藏的主要输导通道和样式,其相应运移方式分为能量保持型和能量释放型两种.本文提出了莺歌海盆地中央凹陷带发育底辟树型输导系统及其运移的地质模型,泥-流体底辟活动控制下的底辟树型输导系统及其运移模型是对伸展-转换盆地油气成藏理论的发展和补充.     

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。