南海东北部陆坡海底微地貌特征及其天然气渗透模式

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏可以极大地改变海底地貌特征,形成多种与之相关的微地貌类型。海底渗漏和天然气水合物的赋存具有密切的关系,海底渗漏区常伴有埋藏浅、饱和度高的天然气水合物。对南海东北部陆坡海域浅地层剖面、多波束测探和地震反射剖面等资料进行综合研究,识别出海底麻坑、海底丘状体、大型海底圆丘、泥火山等与海底天然气渗漏有关的微地貌类型,且麻坑、海底丘状体/大型海底圆丘、泥火山微地貌分别代表了浅覆盖层快速天然气渗漏、浅覆盖层中等速度天然气渗漏和厚覆盖层快速天然气渗漏3种天然气渗漏模式。具有海底丘状体微地貌及声空白反射特征的浅层天然气聚集带,成为块状水合物最理想的发育场所,这可能称为南海北部陆坡勘察块状水合物的重要识别标志。     

南海东北部陆坡天然气水合物区的滑塌和泥火山活动

本文研究了南海东北部陆坡天然气水合物区滑塌和泥火山活动的特征及表现形式,探讨了滑塌和泥火山活动对天然气水合物成藏的影响,提出了滑塌主导和滑塌、泥火山共同作用两种控制模式。根据地震数据、浅层剖面和海底地形数据解释,将研究区划分为规则滑塌区和泥火山活动影响区,并识别出泥火山、泥火山脊、凹槽、凹坑等特征地形。滑塌和泥火山活动是陆坡天然气水合物发育区重要的地形控制因素,两种活动共同作用产生复杂的地形特征。综合多条地震测线中似海底反射层(BSR)形态、连续性和滑塌、泥火山活动的关系,认为滑塌控制的区域,BSR连续,天然气水合物储藏较完整,泥火山活动区天然气水合物储藏也仅受到局部破坏。同时指出滑塌和泥火山活动对研究区长期天然气渗漏活动具有重要作用。     

南海北部陆坡东沙海域海底丘状体气体与水合物分布

海底丘状体在天然气水合物发育区是一种常见的微地貌,对丘状体的研究有助于理解海底流体渗漏模式以及水合物的赋存规律。本文研究南海北部陆坡东沙海域天然气水合物发育区海底丘状体的特征及其与水合物的关系。研究所用的数据包括准三维多道地震数据、多波束数据以及浅地层剖面数据。在多波束海底地形图上,丘状体表现为局部的正地形,直径大约为300 m,高出周围海底约50 m。浅地层剖面上存在明显的声空白以及同相轴下拉现象,指示了海底丘状体气体的分布以及流体运移的路径。丘状体周围明显的BSR表明局部区域可能发育有水合物,水合物钻探结果也证实了这一推测。三维多道地震剖面上,丘状体正下方存在空白反射区域,这与泥火山的地震反射特征类似。但空白反射区域内存在强振幅能量,而且丘状体正下方存在连续的反射层,这表明该丘状体并非泥火山成因。综合钻探结果以及三维地震成像结果,认为水合物形成过程引起的沉积物膨胀以及海底碳酸盐岩的沉淀是形成该丘状体的主要原因。     

海底天然气水合物的微生物成因及识别

当前,天然气水合物作为一种未来新型能源在国际上备受关注,世界上已直接或间接发现了天然气水合物116处,其中海洋就有85处(包括中国南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡),直接采集到天然气水合物样品有23处。据估算,全球天然气水合物中蕴藏的天然气总量约(1.8~2.1)×1016m3[1],资     

南海北部陆坡深水区浅层天然气藏特征

南海北部陆坡深水区的浅层天然气藏是一种伴随天然气水合物的新型油气藏, 具有埋藏浅、规模大的特点, 其埋藏深度一般小于300m。浅层天然气藏由深部裂解气沿断裂上升被天然气水合物封盖而形成, 识别似海底反射(BSR)是寻找浅层天然气藏有效方法。浅层天然气藏的气源主要有热解气、生物气和混合气, 陆坡张性断裂是气体运移的主要通道, 水合物下部的砂层是浅层天然气藏的主要储集层, 水合物层则是封盖层。从南海发现的天然气水合物分布特征看, 浅层天然气藏在陆坡深水区广泛分布且气藏厚度大, 潜在资源量非常可观, 是一种新型的开采成本相对低廉的油气藏。     

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。     

南海北部陆坡天然气水合物成藏机理研究：意义、现状与问题

天然气水合物是近三十多年重视起来的一种新型能源，被誉为21世纪洁净替代燃料，已逐步引起越来越多国家政府、企业、科学家的广泛关注和高度重视。以南海北部陆坡作为研究案例，充分利用我国海域天然气水合物调查评价和钻探工程资料的优势，重点开展天然气水合物成藏机理和分布规律理论研究，通过成藏理论创新，提高成藏预测能力，具有重要的科学意义和应用价值。 围绕海洋天然气水合物成藏系统，国际上在物质来源及成因机理、物理化学特征、形成环境及成藏模式、分布规律和资源评价等方面取得了显著进展。我国南海北部陆坡天然气水合物调查评价发现了一系列天然气水合物存在的地质、地球物理、地球化学和生物证据，钻探发现并取得了天然气水合物实物样品，但尚有许多关键科学问题需要解决，包括天然气水合物成藏系统中气、水、沉积物和水合物间的相互作用，天然气水合物的物理、化学响应机理及构造运动和沉积作用对我国海域天然气水合物的控矿机理等。     

南海陆坡天然气水合物饱和度估计

基于双相介质理论和热弹性理论,建立了沉积层纵波速度与天然气水合物饱和度、弹性性质及地层孔隙度之间的关系。通过对比饱和水的理论P波速度与实际P波速度,可以得到天然气水合物饱和度。根据ODP184航次的电阻率、声波速度、密度等测井资料以及地质资料,初步推断南海陆坡存在天然气水合物。根据声波测井的纵波速度估算出南海1146和1148井天然气水合物饱和度分别为孔隙空间的25％～30％和10％～20％,1148井个别沉积层天然气水合物饱和度可达40％～50％。沉积层的纵波速度与饱和水速度差值越大,天然气水合物饱和度越高。     

南海东北部深水区泥火山的分布与特征

前人在南海东北部发现许多与天然气渗漏相关的规模大小不一的泥火山。受数据类型和分辨率所限,这些泥火山规模大小存在数据断层。利用多波束地形数据,在研究区域新发现了27个直径在300~1 170 m、高度在5~120 m范围内的泥火山,并且这些泥火山大多发育在海底侵蚀作用强烈的峡谷中。南海东北部海底地层中泥质和烃类来源充足,较快的沉积速率构成的超压体系以及强烈的挤压构造应力作用,使得含气高压泥浆上涌,穿透峡谷较薄的沉积层,这些黏性泥质在海底表面堆积形成了泥火山。     

南海北部外陆架和上陆坡海底滑坡稳定性研究

海洋工程地质调查发现，在南海北部外陆架和上陆坡海底，有大片滑坡，其水深范围约在１８０－６５０ｍ之间，它们沿着陆架外缘坡折处呈北东－南西方向分布，其具体位置往往与古三角洲前缘的海底陡坎及古海岸线位置密切相关，大量浅层地震，旁侧声纳，底质取样分析和土体力学理论计算表明，本区滑坡主要是由于地形坡度，沉积物特性，土体自身重力，它们是区内海底很不稳定的地带，是一种重要的地灾害因素，在海洋工程地质设计和实施时     

南海东北部陆坡水合物钻探区海底表层热导率分布特征

依据获取的热导率测量数据和多波束数据所反映的海底地貌特征,分析了南海东北部陆坡天然气水合物钻探区表层沉积物矿物组成、粒级以及区域地貌特征对热导率分布的控制作用。研究结果表明,钻探区表层沉积物热导率平均值为(1.26±0.12) W/(m·k),相对于南海北部陆坡热导率背景偏高,沉积物组分中既含有陆源浊流沉积体中的高热导率矿物,也含有由甲烷等为主要气源的生物化学反应而形成的具有高热导率特性的碳酸盐。钻探区表层沉积物热导率区域细节分布具有非常明显的特征,2区和5区属于海台地貌,海底表层分布有大面积的碳酸盐结壳,由于底流的剥蚀作用导致沉积物粒级相对较粗,呈现高值热导率(1.32±0.06) W/(m·k)和(1.34±0.06) W/(m·k),并以此为中心向周缘逐级降低;位于海底海槽处的1区和8区则属于海槽地貌,海底表层易于接受来自海台的过滤沉积物,粒级相对较细但压实程度较低,呈现低值热导率,分别为(1.10±0.06) W/(m·k)和(1.01±0.06) W/(m·k)。钻探区表层沉积物热导率偏高主要受控于内生地质作用控制下高流体疏导所携带的化学组分,而热导率的非均匀分布则受控于外生地质作用诸如地貌地形变化导致的粒级分布状况。     

南海北部陆坡区沉积与天然气水合物成藏关系

截止2007年底,世界上已直接或间接发现水合物的矿点共有132处。另外,许多地方见有生物及碳酸盐结壳标志。世界上取得天然气水合物样品的地区表明,其形成与分布除了需要特定的温压条件外,还与沉积条件有较为密切的关系。2007年5月,我国在南海北部海域成功钻获天然气水合物实物样品,证实了南海北部蕴藏有丰富的水合物资源。通过对南海中北部陆坡区地层的地震相和沉积相分布特征、层序地层和沉积体系的综合分析,总结其沉积层序的特征,并对该区域沉积条件与水合物聚集成藏的关系进行了探讨。     

南海东北陆坡区铁锰结核的特征和成因

对取自南海东北陆坡区的铁锰结核成分进行了X射线衍射，中子活化和电子探针研究，结核的组成矿物有δMnO2、针铁矿，水针铁矿，石英，斜长石，角闪石，钾长石，伊利石和白云母等。铁锰成分变化较大:Fe为7．1％－16．0％；Mn为5．8％－7．7％。Cu,Co,Ni,Pb含量低，分别为0．04％－0．06％、0．11％－0．15％、0．02％－0．03％和0．05％－0．07％，Mn/Fe比值为0．7。铁锰结核从内壳层向外壳层含铁量逐渐增加，Cu,Ni含量波动降低，反映在其形成过程中受到沉积环境波动，陆源碎屑物供给增加和Mn,Cu,Ni,Co元素来量变化的影响，具有典型边缘海水沉积成因铁锰结核的特征。     

南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征

西太平洋发育有大量的平顶海山,但在南海目前尚未见到关于平顶海山的详细报道。基于多波束测深数据,在南海西部陆坡识别出13个平顶海山和1个平顶海丘。平顶海山和海丘主要分布于西沙群岛和中沙群岛附近海底,以及海隆和海岭上。其中2个平顶海山为链状海山,位于中沙北海隆。南海西部陆坡的平顶海山和海丘山顶平台面积均超过3 km2,山顶水深范围184~631 m,位于陆坡中部的平顶海山和海丘山顶水深较小,而位于陆坡边缘的平顶海山山顶水深较大。通过对比西太平洋平顶海山,初步探讨了南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征指示的地质意义。     

南海北部陆坡某海域浅层气的声学特征及其对水合物勘探的指示意义

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏的气体赋存于浅部地层,可以改变近表层沉积物的物理性质,使其在声学剖面上得以反映。通过对南海北部陆坡某海域研究区浅地层剖面和地震数据分析,在浅地层剖面上发现了声空白、声混浊、增强反射层、速度下拉等特征,在地震剖面上则识别出气烟囱或泥底辟、亮点、速度下拉、增强反射层等特征。以似海底反射层(BSR)作为地震剖面上明显的含气层标志,划分了2套含气系统。通过浅地层剖面与地震剖面联合解释认为,BSR之下气烟囱/泥底辟的发育导致了亮点、速度下拉、增强反射层等声学特征的发生,BSR之上水合物层的存在则可能起到封堵天然气而使其发生侧向运移的作用,在气体封堵相对薄弱的位置,天然气向上运移形成声空白、声混浊、增强反射层、速度下拉等特征。以声空白代表的天然气聚集带可能成为块状水合物的发育场所,可能成为较有潜力的勘探目标。     

南海北部陆坡天然气水合物的沉积物孔隙水地球化学研究进展

孔隙水地球化学异常是天然气水合物勘探的重要工具之一,南海北部陆坡地区拥有良好的天然气水合物成藏潜力,孔隙水地球化学异常在南海的天然气水合物勘探中发挥了重要作用。其中与水合物直接相关的氯离子含量异常被用于识别神狐及东沙海域钻探区的水合物层和计算水合物饱和度。除直接指标外,浅表层沉积物中的硫酸盐含量及其他与早期成岩作用有关的地球化学异常作为间接指标可用于水合物的找矿预测,研究者们通过对硫酸盐还原过程的判别、硫酸盐甲烷接触界面的计算等方面对南海北部陆坡不同海域的沉积物甲烷通量进行了评估,预测出水合物可能的成藏区域。其他如碘含量、氧化还原敏感元素、氯同位素、地球化学模型等新的地球化学指标和计算机手段也被应用于南海北部陆坡区水合物成藏研究并取得了不错的成效。     

南海北部陆坡神狐海域峡谷地貌形态特征与成因

利用多波束水深及高分辨率数字单道地震测量手段,对南海北部陆坡神狐海域进行了精细地形和浅部地层结构探测,认为研究区存在4条海底峡谷及3条槽谷。其外形呈喇叭型或直线型,规模不等,长度为8~25 km,宽度为1.5~4 km,下切深度最大可达175 m。研究区浅地层自下而上可划分为U1和U2两套层序。地层总体上以高频、强振幅、中-高连续、平行-亚平行反射地震相为主,但在峡谷区层序U2则以杂乱或低连续反射为特征。在详细分析峡谷与槽谷地貌形态及浅地层地震反射特征的基础上,对其成因进行了初步分析,研究表明神狐海域浅地层发育与天然气水合物有关的BSR及滑塌体,水合物的分解导致地层滑塌并发生塌陷,在NW向构造以及底流冲刷共同作用下,最终形成本区形态各异的峡谷及槽谷地貌。其形成时间推测为第四纪,属幼年期阶段。     

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。     

南海东北部冬季逆风流数值试验

用11种假定情况对南海东北部冬季逆风流（简称冬季逆风流）是否产生进行数值试验。结果表明,除平底、静风假定外,南海东北部大陆坡上均有表层海水辐合带形成;该带是产生冬季逆风流的必要条件。经巴士海峡流入的黑潮水加强大陆坡区辐合带,加速冬季逆风流的形成。风应力、大陆坡是冬季逆风流产生的决定因素。冬季逆风流对风应力曳力系数（CD）及水平涡动系数（AH）的取值相当敏感。