泥火山与天然气水合物

系统地介绍了泥火山在全球的分布特征;阐述了水下泥火山形成的原因和机制;总结出4类泥火山的形成原因和两个泥火山形成机制;在此基础上深入地分析了天然气水合物与泥火山的关系及泥火山中天然气水合物的资源量。     

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。     

南极半岛别林斯高晋海天然气水合物成矿条件与成矿机理

位于南极半岛西侧的别林斯高晋海是南极附近海域天然气水合物成矿的远景区域。利用现有钻孔岩心样品、地震剖面、声波等资料,从气源、稳定域、构造输导及沉积储集等方面,分析了别林斯高晋海天然气水合物的形成条件,预测了天然气水合物成矿远景区,初步探讨了其形成机理,以期能为今后南极半岛区域的天然气水合物资源调查研究提供一定的科学参考依据。     

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。     

海底水合物丘与泥火山的演化特征及其对天然气水合物聚集的影响

海底水合物丘与泥火山均属于不同相态流体向上运移排出至地表过程中的产物,与这2种特殊地质体相关的浅表层天然气水合物具有独特的成藏过程和赋存规律,同时,它们也都是富碳流体排放的重要途径。然而,由于对这2种地质体缺少系统的调查,加之对浅表层天然气水合物资源和碳泄漏过程的研究程度不高,当前在海底水合物丘与泥火山特征刻画及准确甄别上还存在障碍,导致难以科学地评价与其伴生的水合物资源的聚集过程及环境效应。通过总结已有海底水合物丘与泥火山的阶段性研究工作,对该2种特殊地质体从地貌特征、内部结构、形成机制等方面开展比较研究,系统分析了二者的演化过程以及对与之相关的天然气水合物聚集过程的影响,并讨论了2种地质体的区别与联系。本研究可为理解全球海底富碳流体的排放及其对海洋碳循环的贡献以及海底浅表层天然气水合物资源量的评价提供参考。     

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。     

海底泥火山及其与油气和天然气水合物的关系

近20年来泥火山逐渐成为全球地球科学家的研究热点,尤其是随着海洋探测技术的进步,海底泥火山得到广泛认识。全球泥火山大多分布在地中海-里海-喜马拉雅山活动带和太平洋活动带上,其分布受构造作用控制。泥火山相比于岩浆火山来说分布较为局限,但泥火山的研究价值同样重要,其喷出物质可以非常准确地反映深部信息;泥火山与深部油气的形成、运移、储藏在构造、热动力机制以及发育层位等方面都具有密切联系;泥火山喷出气体中甲烷含量非常高,一方面影响海洋水体、大气环境,另一方面会在海底沉积物中聚集形成天然气水合物。我国南海海底泥火山较为发育,对其开展深入研究不仅在探讨地球深部物质运移和演化方面具有重要的科学意义,而且对南海海底油气和天然气水合物的勘探开发具有重要的实际应用价值。     

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。     

泥底辟/泥火山流体热效应及其对天然气水合物赋存的影响

泥底辟/泥火山流体热效应对天然气水合物赋存的影响是探索泥底辟/泥火山发育区水合物赋存规律的关键问题。笔者在分析总结国外泥底辟/泥火山流体热异常及其对天然气水合物赋存之影响的基础上,重点探讨了我国南海北部陆坡珠江口盆地神狐海域SH5站位未钻获水合物的原因及泥底辟/泥火山流体热效应对天然气水合物赋存的影响。当初寄予厚望的位于泥底辟之上的SH5站位未成功钻遇水合物的原因是晚期泥底辟刺穿水合物稳定带使深部高温流体沿着泥底辟和断裂通道上侵,该过程致使水合物稳定带温度场升高进而导致早期形成的水合物发生分解,因此,泥底辟/泥火山的流体热效应会直接制约水合物的赋存。探索泥底辟/泥火山流体热效应及其对水合物成藏的影响,不仅为丰富和完善流体渗漏构造环境下天然气水合物成藏动力学研究与勘探提供了热力学理论依据,而且对天然气水合物勘探开发及资源潜力评价等具有重要的指导意义。     

海底泥火山地球物理特征

海底泥火山是地壳深部大套巨厚富含有机质及流体的欠压实泥页岩在区域动力学作用下挤入上覆地层,使得上覆岩层弯曲隆起或刺穿上覆地层而形成的一种地质构造,也是气体向上运移的通道,被认为是天然气水合物存在的重要证据。结合国内外海底泥火山研究实例,系统总结和分析了海底泥火山的地球物理特征,以期为海底泥火山的调查与识别奠定基础。     

浅表层泥火山型天然气水合物成藏地质模型

深海环境泥火山活动为甲烷从深部向浅部迁移提供了搬运介质和通道,泥火山附近天然气水合物成藏具有独特的形成过程和富集规律。泥火山型水合物资源潜力和环境影响的理论假设已被提出,而在工程实施阶段的论述相对较少。本次研究通过调研世界范围内典型海域泥火山-天然气水合物系统研究进展和赋存规律,结合我国海域泥火山的调查成果,归纳出泥火山型天然气水合物赋存地质模型。之后分析该模型组成要素的地质记录,获得识别泥火山型天然气水合物的3G异常标志,总结出该类型水合物实用的勘探思路。     

南海北部陆坡泥底辟/气烟囱基本特征及其与油气和水合物成藏关系

以南海北部陆坡深水区琼东南盆地南部及珠江口盆地白云凹陷地质地震资料为基础,综合分析了泥底辟及气烟囱分布特征、发育演化特点、成因机制及其与油气和水合物成藏的关系。研究结果表明：泥底辟及气烟囱主要相对集中发育于凹陷中心或凹陷与凸起构造转换带,具有杂乱模糊地震反射特征且其模糊带形态各异;泥底辟及气烟囱展布规模大小不一,刺穿层位及幅度亦存在明显差异,且常常伴生强烈的热流体活动;泥底辟及气烟囱形成受控于沉积充填的巨厚欠压实泥页岩及其伴生的高温超压潜能、断层裂缝及构造薄弱带和有机质生烃增压等地质因素;泥底辟与气烟囱及其伴生断层裂隙是深部气源向浅层运移聚集的优势通道,通过这些流体运聚的高速通道,可以将其运移至上覆新近系储层和深水海底浅层高压低温稳定域,最终形成深部常规油气藏与海底浅层天然气水合物矿藏纵向叠置复式聚集的组合特点。     

钻孔岩心游离气对天然气水合物成因的指示意义

中国是世界上少数几个同时在海域和陆域冻土区取得天然气水合物找矿突破的国家,这为我国天然气水合物成矿气源研究提供了良好的研究条件。本文通过对南海神狐海域及祁连山冻土区不同层位、不同赋存状态的水合物气体数据进行分析,研究了各层位烃类气体的地球化学特征,并探讨其成因。研究结果表明,海域和陆域钻孔岩心游离气与水合物气具有基本一致的气体组分特征和同位素特征,表明气体成因类型相同。同一钻孔中,气体随埋深不同表现出不同的气体组分特征,甲烷碳同位素显示负偏,均表明气体存在垂向运移。岩心游离气对水合物成因类型判识具有指示意义,可作为判识水合物或潜在水合物成因类型的一种有效方法。     

琼东南盆地气烟囱构造特点及其与天然气水合物的关系

气烟囱是由于天然气(或流体)垂向运移在地震剖面上形成的异常反射,是气藏超压、构造低应力和泥页岩封隔层综合作用而形成。气烟囱在形成过程中携带大量富含甲烷气的流体向上运移到天然气水合物稳定带,其形成之后仍可作为后期活动的油气向上运移的特殊通道。在中中新世后,气烟囱是琼东南盆地气体向上运移的通道。地震识别出的似海底反射(BSR)分布区存在大量的气烟囱构造,通过速度、泥岩含量、流体势等属性参数及钻井资料,判断该烟囱构造为有机成因的泥底辟型烟囱构造。     

天然气水合物油气系统模拟新技术方法与应用

为弄清天然气水合物油气系统模拟的原理和实现过程及应用,系统分析了水合物油气系统发展历程和技术特色,总结了该技术在墨西哥湾、水合物脊、阿拉斯加北坡及中国天然气水合物研究中的应用。研究认为：天然气水合物油气系统模拟是在研究类似含油气系统中的生烃、排烃、运移、聚集和逸散模拟基础上,对地质模型网格和地质时代进行细化设置,达到对不同地质时期水合物的分布、热成因/生物成因甲烷气的运移、稳定带内水合物形成时期和资源量进行模拟的目的。系统的模拟可以证实含气流体的运移是天然气水合物聚集成藏的重要控制因素,可以预测天然气水合物稳定带的空间分布、地质演化,热成因气和生物成因气生成、运移、聚集并形成天然气水合物的过程,还可以定量计算水合物资源量。目前,中国对于该技术的应用还处于起步阶段,应该深入学习国外成功经验,大力推广,以提高中国天然气水合物理论研究及勘探开发水平。     

海洋可控源电磁法对天然气水合物高阻薄层的可探测度

为了便于分析海洋可控源电磁法(CSEM)对天然气水合物高阻薄层的探测能力,定义了一个反映目标层可探测程度的量——可探测度,目标层可探测度越大,表明越容易被探测到。计算了不同水深情况下一维水合物模型的海洋CSEM归一化场、有效异常和可探测度。结果表明,在深水环境下,利用归一化场、有效异常和可探测度均可以识别水合物高阻薄层,但在浅水环境下,归一化场和有效异常受空气波畸变影响严重,不能很好地识别高阻薄层,而空气波对可探测度影响较小,在浅水区利用可探测度有利于识别水合物高阻薄层。